JPH03141599A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は外部からの信号により出力を可変としたインバ
ータ装置に関するものであり、例えば、ランプ負荷の調
光システムやモータの速度制御システムに利用されるも
のである。

［従来の技術］ 第５図は４線式の多灯同時調光システムの従来例を示し
ている。交流電源Ｖｓの交流電圧は電力、線／ｂ、ｌｘ
を介してインバータ装置１に供給されている。インバー
タ装置１は、インバータ点灯回路１１と調光制御回路１
３を備えている。インバータ点灯回路１１は交流電源Ｖ
ｓの交流電圧を整流平滑した直流電圧を高周波電圧に変
換してランプ負荷に供給する。調光制御回路１３は、外
部から供給される調光信号に応じてインバータ点灯回路
１１の発振動作を制御して、ランプ負荷への供給電力を
制御し、光出力を可変とする。調光器２から出力される
調光信号は、別途配線した信号線！、。

１４を介して調光制御回路１３に供給される。電力線１
ｔ　、１を及び信号線１２３，１．には、複数のインバ
ータ装置１が並列的に接続されており、調光器２から出
力される調光信号を変化させることにより、複数のイン
バータ装Ｗ１の光出力を同時に変化させることができる
。

第６図はこのような調光システムに用いるインバータ装
Ｔ１１の具体回路図である。以下、その回路構成につい
て説明する。交流電源Ｖｓの交流電圧は、ダイオードブ
リッジＤＢにより全波整流され、コンデンサＣ３により
平滑されて、直流電源Ｅ１となる。コンデンサＣＩの両
端には、主スイツチング素子たるトランジスタＱ、、Ｑ
、の直列回路が並列接続され、各トランジスタＱ、、Ｑ
、にはそれぞれダイオードＤ　＋　、　Ｄ　２が逆並列
接続されている。トランジスタＱ２の両端には、直流成
分をカットするための結合コンデンサＣ１と、限流及び
共振用のインダクタし、及び負荷電流を帰還するための
電流トランスＣＴ　＋を介して、共振用のコンデンサＣ
１とランプ負荷１２の並列回路が接続されている。ラン
プ負荷１２は、２灯の放電灯Ａ。

Ｂと、そのフィラメント予熱回路を構成するコンデンサ
Ｃ５及び電流トランスＣＴ２を含む、インダクタしはコ
ンデンサＣ４、Ｃｓと共にＬＣ共振回路を構成し、負荷
電流は振動電流となる。この振動電流は電流トランスＣ
Ｔ、の１次巻線を介して流れる。したがって、電流トラ
ンスＣＴ、の２次巻線には、負荷に流れる振動電流に応
じて極性の変化する電圧が誘起され、この誘起電圧を抵
抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のベース・エミッタ間
に印加して、トランジスタＱ２をスイッチングさせる。

トランジスタＱ、のベースには、調光制御回路１３の出
力信号が供給されている。調光制御回路１３は、トラン
ジスタＱ３を駆動するための駆動回路１３ａと、調光器
２から供給される矩形波電圧よりなる調光信号を直流電
圧に変換する変換回路１３ｂを備えている。駆動回路１
３ａにおいては、トランジスタＱユの両端電圧を検出し
て、トランジスタＱ、の両端電圧が立ち下がってから所
定時間トランジスタＱ３をオンさせるものである。この
所定時間は、変換回路１３ｂから出力される直流電圧に
応じて決定される。

インバータ点灯回路１１は、直流電源Ｅ、が投入された
ときに、自励発振動作を開始するための起動回路を備え
ている。この起動回路は電源投入によりコンデンサＣ２
が抵抗Ｒ，を介して充電され、その充電電圧が２端子サ
イリスタＱ、のブレークオーバー電圧に達すると２端子
サイリスクＱ、がオンし、トランジスタＱ、のベースに
２端子サイリスタＱ１を介してベース電流を流してトラ
ンジスタＱ、を最初にオン動作させ、発振動作を開始さ
せるものである。

以下、第６図回路の動作について説明する。電源を投入
すると、起動回路によりトランジスタＱ。

がオンとなり、その両端電圧が“Ｌｏｗ″レベルになる
。これにより、駆動回路１３ａがトリガーされて、その
出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、トランジスタＱ、の
オン状態が維持される。トランジスタＱ３がオンすると
、ダイオードＤ０が導通して、コンデンサＣ２は充電さ
れなくなるので、起動回路は停止する。このとき、電流
トランスＣＴ、の２次巻線は、トランジスタＱ２のベー
ス・エミッタ間に逆バイアスの電圧を印加するような極
性に巻かれているので、トランジスタＱ２はオフ状態を
維持する０次に、所定時間の経過後に、駆動回路１３ａ
の出力は°’Ｌｏｗ”レベルとなり、トランジスタＱ３
はオフ状態になる。トランジスタＱ、がオフすると、ト
ランジスタＱ３のコレクタ電流が減少することによりイ
ンダクタＬの残留インダクタンスは逆の誘起電圧を発生
し、インダクタしに流れる振動電流は同一方向に流れよ
うとするので、ダイオードＤ１が導通する。また、電流
トランスＣＴ１の２次巻線が逆の誘起電圧を発生するこ
とにより、トランジスタＱ２が順バイアスされて、トラ
ンジスタＱ２はオン状態となる。ダイオードＤの電流が
ゼロになると、コンデンサＣ３の蓄８を電荷を電源とし
てトランジスタＱ２に電流が流れる。

このとき、インダクタＬのコアは飽和磁束に向かって直
線的に磁化される。やがて、コアが飽和磁束に達すると
、インダクタンスは急激にゼロの方向に向かい、その結
果、トランジスタＱ２のコレクタ電流の時間変化分は無
限大となる。トランジスタＱ２のコレクタ電流がベース
電流のｈｆｅ倍に達すると、トランジスタＱ２は不飽和
状態となり、電流トランスＣＴから帰還されるベース電
流が減少してトランジスタＱ２はオフする。トランジス
タＱ２がオフした後も、インダクタしに流れる振動電流
は同一方向に流れようとするので、ダイオードＤ、が導
通し、インダクタし、ランプ負荷１２、コンデンサＣ５
、直流電源Ｅ１の経路で電流が流れる。ダイオードＤ２
が導通すると、トランジスタＱ、の両端電圧はゼロにな
るので、駆動回路１３ａがトリガーされて、駆動回路１
３ａの出力が“Ｈｉｇｈ″゛レベルになり、トランジス
タＱ、は順バイアスされる。ダイオードＤ２に流れる振
動電流がゼロになった後は、直流電源Ｅ＋より、コンデ
ンサＣ３、ランプ負荷１２、インダクタＬ、トランジス
タＱ３の経路で電流が流れる。以下、上述の動作を繰り
返すことにより、インバータの発振動作が継続される。

ここで、調光器２から変換回路１３ｂに供給される調光
信号としては、第８図（ａ）に示すように、周期１＋が
一定で、オン時間ｔ２が可変とされた信号が用いられる
。第８図（ｂ）は、調光信号のオン・デユーティ（ｔ２
／ｌ＋）と、光出力の関係を示している。ここでは、調
光信号のオン・デユーティ（ｔ２／１１）を増加させる
と、光出力はほぼ直線的に減少する。

第７図は駆動回路１３ａと変換回路１３ｂの詳細を示し
ている。変換回路１３ｂは、オン・デユーティが可変と
された調光信号を調光器２から供給されて、駆動回路１
３ａの出力パルス幅の制御を行うものである。駆動回路
１３ａは汎用の集積回路（例えば日本電気製μＰＤ４５
３８）よりなる単安定マルチバイブレータエＣ１を備え
ている。この単安定マルチバイブレータＩＣ，は、立ち
下がりトリガー入力端子Ｂが“’Ｈｉｇｈ”レベルから
“Ｌｏ１１１レベルに変化した後、一定時間は出力端子
Ｑが”Ｈｉｇｈ”レベル、出力端子ｑが“’Ｌｏｗ”レ
ベルとなる８本実施例では、トランジスタＱ、の両端電
圧を抵抗Ｒ３、Ｒ−の直列回路で分圧することにより検
出し、単安定マルチバイブレータＩＣ，のトリガー信号
としている。単安定マルチバイブレータ■ＣＩの出力端
子Ｑが“Ｈｉｇｈ”レベルになる時間（出力端子ｑが“
Ｌｏｗ”レベルになる時間）は、抵抗Ｒ６とコンデンサ
Ｃ５の時定数で決定される。出力端子Ｑは駆動用のトラ
ンジスタＱ４のベースに接続され、出力端子ｑは駆動用
のトランジスタＱ、のベースに接続されている。トラン
ジスタＱ４のコレクタはコンデンサＣ０の正極に、トラ
ンジスタＱ、のエミッタはコンデンサＣ０の負極に、そ
れぞれ接続され、トランジスタＱ、のエミッタとトラン
ジスタＱ、のコレクタは、抵抗Ｒ６を介してトランジス
タＱ、のベースに接続されている。したがって、単安定
マルチバイブレータＩ　Ｃ＋は、トランジスタＱ、のオ
ン期間を決めるためのタイマー回路として動作する。単
安定マルチバイブレータＩＣ１の時定数設定用の抵抗Ｒ
６とコンデンサＣ６の接続点には、ダイオードＤ、及び
抵抗Ｒ１を介してオペアンプＩ　Ｃ２の出力が接続され
ている。オペアンプＩＣ２は反転入力端子を出力端子に
接続されたバッファアンプであり、非反転入力端子に印
加されたコンデンサＣ７の電圧を低インピーダンス化し
て出力する。コンデンサＣ７には抵抗Ｒ３を介して、オ
ペアンプＩＣ３の出力端子が接続されている。オペアン
プＩＣ２は反転入力端子を出力端子に接続されたバッフ
ァアンプであり、非反転入力端子に印加された調光信号
を低インピーダンス化して出力する。抵抗Ｒ６とコンデ
ンサＣ７はＣＲ７１分回路を構成しており、矩形波電圧
よりなる調光信号を直流電圧Ｖ。、に変換する。この直
流電圧Ｖｃフは、調光信号におけるオン時間ｔ２が長く
なるにつれて高くなる。オペアンプＩＣ，は制御抵抗Ｒ
，を介して、上記の直流電圧ｖｃ、に応じた電流を抵抗
Ｒ８と並列的に流す、したがって、直流電圧ＶＣ？の上
昇に応じてコンデンサＣ６の充電電流が増加して、単安
定マルチバイブレータ■Ｃ３の時定数は小さくなり、駆
動回路１３ａの出力パルス幅が小さくなるので、インバ
ータ点灯回路１１の出力は低下する。

なお、第６図ではランプ負荷１２として２灯用の回路を
使用しており、第７図では１灯用の回路を使用している
が、この調光システムでは、どちらの回路を使用しても
良い。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来例において、調光器２からインバータ装置１
に調光信号を伝送するための信号線１ｓ、１−が長くな
ると、矩形波電圧信号の波形が変化するという問題があ
る０例えば、信号＊１．，１．の抵抗性インピーダンス
が無視できない場合には、矩形波電圧信号の振幅は第９
図（ａ）、（ｂ）に示すように変化する。つまり、調光
器２から出力されたときには、第９図（ａ）に示すよう
に、矩形波電圧信号の振幅がｖＡであったものが、調光
制御回路１３に入力されるときには、矩形波電圧信号の
振幅がＶＡ’（＜ＶＡ）に低下しており、調光制御回路
１３の動作に影響を与えることになる。また、信号線ム
、１４の容量性インピーダンス又は誘導性インピーダン
スが無視できない場合には、矩形波電圧信号の波形は第
１０図（ａ）　、　（ｂ）に示すように変化する。つま
り、調光器２から出力されたときには、第１０図（ａ）
に示すように、正常な矩形波電圧信号であったものが、
調光制御回路１３に入力されるときには、第１０［］（
ｂ）に示すように、波形がなまってしまう、このため、
第１１図に示すように、調光制御回路１３の入力部のス
レショルドレベルＶ　ａ　、　Ｖ　ｂ　、　Ｖ　ｃによ
って、調光信号のオン期間ｔａ。

ｔｂ　、　ｔｃが著しくばらつくことになる。したがっ
て、複数台のインバータ装置１が同じ信号線１．．１．
に並列的に接続されている場合には、各インバータ装置
１の光出力がばらつくことになるという間圧が生じる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、外部から供給される矩形波電圧
信号により負荷への供給電力を可変としたインバータ装
置を複数台並列運転する場合において、各インバータ装
置の出力がばらつくことを防止することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図乃至第３図に示すように、交流電源Ｖｓから電力線１
．．１２を介して交流電力を供給され、外部から信号線
ム、！、を介して供給される矩形波電圧信号に応じて負
荷への供給電力を制御可能としたインバータ装置１が上
記電力線１３，１２及び信号線１．．１．に複数台並列
的に接続され、上記信号線１２．．１．を介して外部か
ら供給される矩形波電圧信号を波形整形する波形整形回
路１５を少なくとも１つのインバータ装置１に付加した
ことを特徴とするものである。

［作用］ 第４図（ａ）〜（ｅ）は本発明の作用説明図である。

第４図（ａ）は調光器２のような外部の信号源から信号
線１．．１．に供給される矩形波電圧信号であり、第４
図（ｂ）は信号線１ｓ、１４を介してインバータ装置１
に入力される波形整形前の信号である。このように、信
号ｎ　１３　、１４を介してインバータ装置１に外部か
ら供給される矩形波電圧信号が波形変化を受けていても
、インバータ装置１に付加された波形整形回路１５で波
形整形を施すことにより、第４図（ｃ）に示すように、
元の矩形波電圧信号を再生することができる。したがっ
て、複数のインバータ装置１を同一の信号線１．．１．
に並列的に接続して、その出力を同時に変化させる場合
に、外部から供給される矩形波電圧信号の波形変化が著
しいインバータ装置１に波形整形回路１５を付加するこ
とにより、各インバータ装置１の出力がばらつくことを
防止できる。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例のブロック回路図である０本
実施例にあっては、第５図に示す従来例において、各イ
ンバータ装置１における調光制御回路１３の前段に波形
整形回路１５を付加したものである。ここで、波形整形
回路１５は入力端子を信号線１ｚ、１４に接続され、出
力端子を調光制御回路１３に接続されるものであるが、
図面では、波形整形回路１５の挿入箇所のみを示してい
る。

以下の実施例においても同様である。波形整形回路１５
は、例えば、入力電圧が第１の所定レベルを越えると出
力電圧が高レベルとなり、入力電圧が第２の所定レベル
を下回ると出力電圧が低レベルとなるようなレベル比較
器よりなる。この波形整形回路１５の動作電源は、イン
バータ装置１から供給すれば良く、例えば、第７図に示
すコンデンサＣ０に得られる直流低電圧を波形整形回路
１５に供給すれば良い、なお、波形整形回路１５をイン
バータ装置１に内蔵しても構わない。

［実施例２］ 第２図は本発明の第２実施例のブロック回路図である０
本実施例にあっては、調光器２に近いインバータ装置１
については波形整形回路１５を付加せず、調光器２から
遠いインバータ装置１にのみ波形整形回路１５を付加し
ている。つまり、調光器２に近いインバータ装置１につ
いては、信号線１．．１．を介して入力される矩形波電
圧信号の波形変化が少ないので、波形整形回路１５を、
設けなくても良いという観点から波形整形回路１５を省
略し、その消費電力を節約しているものである。

一方、調光器２から遠いインバータ装置１においては、
信号線１ｓ、１＝を介して入力される矩形波電圧信号の
波形変化が著しいので、波形整形回路１５を設けて、元
の矩形波電圧信号を再生してから調光制御回路１３に入
力している。これにより、調光器２とインバータ装置１
との距離の大小で、インバータ装置１の出力がばらつく
ことを防止できる。

［実施例３］ 第３図は本発明の第３実施例のブロック回路図である０
本実施例にあっては、１つの波形整形回路１５により波
形整形された矩形波電圧信号を、複数のインバータ装置
１における調光制御回路１３に供給することにより、波
形整形回路１５の個数を実施例１の場合よりも減らした
ものである。

ただし、１つの波形整形回路１５から波形整形後の矩形
波電圧信号を供給される複数のインバータ装置１は、信
号線１１ｓ、１ｓにおける矩形波電圧信号の波形変化が
無視できる程度に近くに設置されている必要がある０本
実施例にあっては、波形整形回路１５の動作電源は、そ
の波形整形回路１５の設置箇所に最も近いインバータ装
置１からのみ供給すれば良いので、配線作業も容易とな
る。

なお、インバータ装置１の負荷は、ランプ負荷に限定さ
れるものではなく、モータやその他の負荷であっても良
い。

［発明の効果］ 本発明にあっては、上述のように、交流電源から電力線
を介して交流電力を供給され、外部から信号線を介して
供給される矩形波電圧信号に応じて負荷への供給電力を
制御可能としたインバータ装置が上記電力線及び信号線
に複数台並列的に接続され、上記信号線を介して外部か
ら供給される矩形波電圧信号を波形整形する波形整形回
路を少なくとも１つのインバータ装置に付加したもので
あるから、矩形波電圧信号の波形変化により各インバー
タ装置の出力がばらつくことを防止できるという効果が
ある。

なお、波形整形回路は信号線を介して外部から供給され
る矩形波電圧信号の波形変化が著しいインバータ装置に
のみ付加すれば良く、波形変化が少ないインバータ装置
については、波形整形回路を省略することにより、構成
を簡単化すると共に消費電力を節約し、配線作業も容易
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のブロック回路図、第２図
は本発明の第２実施例のブロック回路図、第３図は本発
明の第３実施例のブロック回路図、第４図（ａ）乃至（
ｃ）は本発明の作用説明のための動作波形図、第５図は
従来の調光システムのブロック図、第６図は同上に用い
るインバータ装置の回路図、第７図は同上に用いる調光
制御回路の詳細を示す回路図、第８図（ａ）は同上に用
いる調光信号の波形図、第８図（ｂ）は同上の調光信号
と光出力との関係を示す図、第９図（ａ）　、　（ｂ）
、第１０図（ａ）、（ｂ）及び第１１図は従来例の動作
波形図である。 Ｖｓは交流電源、１はインバータ装置、２は調光器、１
５は波形整形回路、Ｉｔ　、ｂは電力線、！、。 １４は信号線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源から電力線を介して交流電力を供給され
   、外部から信号線を介して供給される矩形波電圧信号に
   応じて負荷への供給電力を制御可能としたインバータ装
   置が上記電力線及び信号線に複数台並列的に接続され、
   上記信号線を介して外部から供給される矩形波電圧信号
   を波形整形する波形整形回路を少なくとも１つのインバ
   ータ装置に付加したことを特徴とするインバータ装置。