JPS58170373A - 直流電圧を交流電圧に変換するためのインバ−タ - Google Patents
直流電圧を交流電圧に変換するためのインバ−タInfo
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- JPS58170373A JPS58170373A JP58015531A JP1553183A JPS58170373A JP S58170373 A JPS58170373 A JP S58170373A JP 58015531 A JP58015531 A JP 58015531A JP 1553183 A JP1553183 A JP 1553183A JP S58170373 A JPS58170373 A JP S58170373A
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- General Induction Heating (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、直流電圧を交流′ホ1圧に変換するだめのイ
ンバータ、特に、2個の出力の間に直列に接続された複
数の口回路素子を備え、この各回路素子が直流電源と、
切換え接続をするスイッチとを備える直列接続部とから
なり、かつこの重列接続部と並列に接続された非指向性
の導電回路を備え。
ンバータ、特に、2個の出力の間に直列に接続された複
数の口回路素子を備え、この各回路素子が直流電源と、
切換え接続をするスイッチとを備える直列接続部とから
なり、かつこの重列接続部と並列に接続された非指向性
の導電回路を備え。
更にスイッチを切り換えることによりスイッチ接続を、
導通状態にしたり、非導通状態にしたりするだめの制御
ユニットを備えていることを特徴とするインバータに関
する。
導通状態にしたり、非導通状態にしたりするだめの制御
ユニットを備えていることを特徴とするインバータに関
する。
直流電源から交流電圧を供給するだめのインバータは1
例えば、太陽電池により生成した直流電圧を、交流供給
線と同一の周波数と電圧を有する交流電圧に変換するだ
めの交流供給線に接続された光電装置において必要とさ
れる。またこのよう々インバータは、例えば充電式バッ
テリーにより、主交流電圧源よりなる断続することの々
い応急電力源を得る際にも必要である。
例えば、太陽電池により生成した直流電圧を、交流供給
線と同一の周波数と電圧を有する交流電圧に変換するだ
めの交流供給線に接続された光電装置において必要とさ
れる。またこのよう々インバータは、例えば充電式バッ
テリーにより、主交流電圧源よりなる断続することの々
い応急電力源を得る際にも必要である。
この目的のだめに、1相インバータ又は多相インバータ
、即チパルスインバータを使用することは公知である。
、即チパルスインバータを使用することは公知である。
一般に、このようなインバータは。
チョーク素子、フィルタ一部、及び変圧器を必要として
いる。このような素子は、高価であり、かつ変換器の最
大効率と経済的用途において限度がある。
いる。このような素子は、高価であり、かつ変換器の最
大効率と経済的用途において限度がある。
正弦交流電圧は、必要な正弦出力電圧のリズムで、同一
電圧の直流電源の連続的接続により、チョーク部材、フ
ィルタ一部材、又は変圧器なしに近似させられる。
電圧の直流電源の連続的接続により、チョーク部材、フ
ィルタ一部材、又は変圧器なしに近似させられる。
このことは、1980年10月にフォトボルタイック・
ソラー ・エナージーーコンファランス(Photov
oltaic 5olar Enengy Confe
rence)により発行されたジージエー・ネーイエル
(G、J。
ソラー ・エナージーーコンファランス(Photov
oltaic 5olar Enengy Confe
rence)により発行されたジージエー・ネーイエル
(G、J。
Naaijer)による「ニュータイプ・オブ・トラン
スフォーマ−レス・ハイエフイシエンシーインバータ」
サード・イージー(New Type of Tran
sform−erless High Efficie
ncy Inverter 、 Th1rd E、C,
)に古己載されている。
スフォーマ−レス・ハイエフイシエンシーインバータ」
サード・イージー(New Type of Tran
sform−erless High Efficie
ncy Inverter 、 Th1rd E、C,
)に古己載されている。
この型の回路は、スイッチが、各電圧差に付き必要であ
るので、正弦・電圧波型の荒い漸次的変換の時以外は、
経済効率がよくない。しかし、このような荒1い漸次的
変換は、相当に大きな高調波率を生成する。この相当に
高い高調波率は、特に交流供給線接続装置、あるいは特
定の負荷の下では、非実用的である。
るので、正弦・電圧波型の荒い漸次的変換の時以外は、
経済効率がよくない。しかし、このような荒1い漸次的
変換は、相当に大きな高調波率を生成する。この相当に
高い高調波率は、特に交流供給線接続装置、あるいは特
定の負荷の下では、非実用的である。
英国特許公開第2,015,834号明細書に開示され
ているようなインバータも公知である。
ているようなインバータも公知である。
この回路では、直流電源の電圧値が、それぞれ直列接続
された回路ユニットと相互に等しい。その結果、可能な
電圧段階の数は、現存の回路ユニットの数と等しくなる
。合成交流電圧が非常に微細な段階よりなっている場合
、精巧な制御ユニットを形成するために、非常にたくさ
んの回路が必要となる。
された回路ユニットと相互に等しい。その結果、可能な
電圧段階の数は、現存の回路ユニットの数と等しくなる
。合成交流電圧が非常に微細な段階よりなっている場合
、精巧な制御ユニットを形成するために、非常にたくさ
んの回路が必要となる。
米国特許第3579081号明細書には、異なるインバ
ータ毎に、異なる電圧の電源を使用することが開示され
ている。このようなインバータは。
ータ毎に、異なる電圧の電源を使用することが開示され
ている。このようなインバータは。
直流電源の電圧の追加及び減小した重ね合わせのために
5回路ユニットに付き、4個の2方向スイツチ素子が必
要である。
5回路ユニットに付き、4個の2方向スイツチ素子が必
要である。
本発明の要約
本発明の目的は、使用される回路を最小にして。
椿く細かい段階により、直流電圧から交流電圧を合成す
ることの出来るインバータを提供することにある。
ることの出来るインバータを提供することにある。
本発明によるインバータにおいて、直流電源の冨1圧値
は、Uv=Uo・2″(=0.−、 n−1,Uo、他
の所望の値)であり、制御ユニットは、アナログ入力と
2進デジタル出力を有するアナログ・デジタル変換器で
あり、2進デジタル出力のアナログ入力が基準交流電圧
を受け、かつ2進デジタル出力からの2L′出力が、電
圧値(Uv)なる電源を含む回路ユニットのスイッチ切
り換え接続に連結されている。
は、Uv=Uo・2″(=0.−、 n−1,Uo、他
の所望の値)であり、制御ユニットは、アナログ入力と
2進デジタル出力を有するアナログ・デジタル変換器で
あり、2進デジタル出力のアナログ入力が基準交流電圧
を受け、かつ2進デジタル出力からの2L′出力が、電
圧値(Uv)なる電源を含む回路ユニットのスイッチ切
り換え接続に連結されている。
Ul : U2 : U3 : U4・・・:U0=1
=2:4:8:16:・・・2n−1なる電圧比を有
する電源は、2進法で共に接続されている。アナログ・
デジタル変換器の2進出力は、速いシーケンスにおける
。必要な周波数と波形の基準電圧の基となるとともに、
対応する回路ユニットとスイッチ段の2進操作のために
使用される。
=2:4:8:16:・・・2n−1なる電圧比を有
する電源は、2進法で共に接続されている。アナログ・
デジタル変換器の2進出力は、速いシーケンスにおける
。必要な周波数と波形の基準電圧の基となるとともに、
対応する回路ユニットとスイッチ段の2進操作のために
使用される。
、本発明によるインバータの利点は、特に正弦交流電圧
を生成するために、二、三のスイッチを使用するだけで
、高度の漸次的変換を実施しうろことである。
を生成するために、二、三のスイッチを使用するだけで
、高度の漸次的変換を実施しうろことである。
例えば、4個のスイッチにより、16の電圧状態を生成
することが出来、また、5個のスイッチにより、32の
・電圧状態を生成することが出来る。
することが出来、また、5個のスイッチにより、32の
・電圧状態を生成することが出来る。
スイッチの操作において、アナログ・デジタル変換器の
2進出力を使用することにより得られるもう一つの利点
は、インバータの開閉を制御したり、同門化する点で、
経費が非常に安くなることである。
2進出力を使用することにより得られるもう一つの利点
は、インバータの開閉を制御したり、同門化する点で、
経費が非常に安くなることである。
本発明によるインバータには、次のようなすぐれた特徴
がある。
がある。
(al 基準電圧により、正確で、かつ無慣性の同期
化を自動的に調整しうること。この基準電圧は。
化を自動的に調整しうること。この基準電圧は。
交流供給線接続装置の場合、交流供給線の電圧と同じで
ある。
ある。
(b) 例えば補修などのために、交流供給部を計画
的に止めるような場合に、インバータを自動的に切るこ
とが出来ること。これは、交流供給線接続装置において
、操作者を保護するために重要な安全装置である。
的に止めるような場合に、インバータを自動的に切るこ
とが出来ること。これは、交流供給線接続装置において
、操作者を保護するために重要な安全装置である。
(cl 例えば、雷の落下や、交流供給線との短絡の
後などで、電源が短時間に切られた場合に、インバ〜り
を自動的に切ることが出来ること。
後などで、電源が短時間に切られた場合に、インバ〜り
を自動的に切ることが出来ること。
この場合1通常の発電機は、交流供給線に強い短絡電流
を送る。そこで、敏速に作動する追跡装置により、交流
供給線と発電機とを分離していないと、交流供給線と発
電機自体は共に危険にさらされる。
を送る。そこで、敏速に作動する追跡装置により、交流
供給線と発電機とを分離していないと、交流供給線と発
電機自体は共に危険にさらされる。
(d)交流供給線の電圧が変化する場合に、自動的に再
調整をなしうろこと。交流供給線に使用される電圧を敏
速に測定すると、インバータの出力は、必らず基準電圧
として使用される交流供給線の電圧と対応する。従って
、電力供給に必要とされるインバータの過電圧は、交流
供給線の電圧が変化する場合でさえ、その値を維持する
ことが出来る。
調整をなしうろこと。交流供給線に使用される電圧を敏
速に測定すると、インバータの出力は、必らず基準電圧
として使用される交流供給線の電圧と対応する。従って
、電力供給に必要とされるインバータの過電圧は、交流
供給線の電圧が変化する場合でさえ、その値を維持する
ことが出来る。
tel 変化する交流供給線の周波数に自動的に適用
しうろこと。回路を選択することにより、インバ・−夕
の出力は、すべての選択された周波数に従う。
しうろこと。回路を選択することにより、インバ・−夕
の出力は、すべての選択された周波数に従う。
そこで、装置を改良することなしにインバータを、50
Hz 、 60Hz及び400 Hzの各交流供給線に
使用することが出来る。アナログ・デジタル変換器を、
直流電圧方式により、交流供給線に接続している場合、
電力を直流電圧線に供給することが可能である。
Hz 、 60Hz及び400 Hzの各交流供給線に
使用することが出来る。アナログ・デジタル変換器を、
直流電圧方式により、交流供給線に接続している場合、
電力を直流電圧線に供給することが可能である。
(f)インバータを応急電流ユニットとして操作する場
合、充電式直流電源は、適当な装置により。
合、充電式直流電源は、適当な装置により。
インバータ自体を介して、交流供給線から充電される。
その場合、充電は、応急操作での放電と同一のリズムで
、アナログ・デジタル変換器とスイッチ段を介してなさ
れる。そこで、各電源が不均一な9荷である場合にも、
均一な全充電状態が達成される。これは、放電工程の間
に、異なる負荷を受けるバッテリーが、放電電流の配電
に比例して、充電電流の配電により充電されることを意
味する。即ち、充電操作の最後に、再び均一な充電状態
になる。
、アナログ・デジタル変換器とスイッチ段を介してなさ
れる。そこで、各電源が不均一な9荷である場合にも、
均一な全充電状態が達成される。これは、放電工程の間
に、異なる負荷を受けるバッテリーが、放電電流の配電
に比例して、充電電流の配電により充電されることを意
味する。即ち、充電操作の最後に、再び均一な充電状態
になる。
第1図示のインバータは、互いに直列接続された4個の
スイッチ旧)(12)(131U4)を備えている。各
スイッチ旧)(+ 2)(131(14)は、直流電源
(Ul)とトランジスタ(Tv)を、コレクタ・エミッ
タ流路を介して直列に接続してなるものである。この直
列接続部は、ダイオード(Dv)(シー1.2,3.4
)と並列に接続されている。各ダイオード(Dl)の極
は、全て同一方向を向イテオリ、トランジスタ(’rv
)が導通状態にある際における電源(uv)との短絡を
防止している。
スイッチ旧)(12)(131U4)を備えている。各
スイッチ旧)(+ 2)(131(14)は、直流電源
(Ul)とトランジスタ(Tv)を、コレクタ・エミッ
タ流路を介して直列に接続してなるものである。この直
列接続部は、ダイオード(Dv)(シー1.2,3.4
)と並列に接続されている。各ダイオード(Dl)の極
は、全て同一方向を向イテオリ、トランジスタ(’rv
)が導通状態にある際における電源(uv)との短絡を
防止している。
直流電源(Ul)(02)(U3)(U4)の電圧値は
。
。
1:2:4:8の割合である。
アナログ・デジタル変換器(1)は、絶縁性変圧器(1
6)を介して、交流供給線(2)にアナログ入力するよ
うに接続されている。交流供給線(2)に電圧が生じた
場合、瞬時主電圧に対応する2通信号が、アナログ・デ
ジタルインバータの2進デジタル出力(1)乃至(4)
に生じる。
6)を介して、交流供給線(2)にアナログ入力するよ
うに接続されている。交流供給線(2)に電圧が生じた
場合、瞬時主電圧に対応する2通信号が、アナログ・デ
ジタルインバータの2進デジタル出力(1)乃至(4)
に生じる。
この2通信号は、魚篭位差接続を介して、スイッチの切
り換え接続、即ち本実施例の場合、トランジスタ(T1
)〜(T4)のベース接続(Sl)〜(S4)に与えら
れる。そこで、出力(Al)は(S+)に゛、出力(A
2)は(S2)に、出力(A3)は(Ss)に、出力(
A4)は(S4)に与えられることとなる。
り換え接続、即ち本実施例の場合、トランジスタ(T1
)〜(T4)のベース接続(Sl)〜(S4)に与えら
れる。そこで、出力(Al)は(S+)に゛、出力(A
2)は(S2)に、出力(A3)は(Ss)に、出力(
A4)は(S4)に与えられることとなる。
アナログ・デジタル変換器(1)の入力に電圧がない限
り、その出力(A+ )〜(A4)からは信号を発生せ
ず、トランジスタ(TI)〜(T4)は非導通状態にな
る。
り、その出力(A+ )〜(A4)からは信号を発生せ
ず、トランジスタ(TI)〜(T4)は非導通状態にな
る。
このような構成により、交流電圧が入力に現れる時に、
アナログ・デジタル変換器の出力に生じる2通信号は、
トランジスタ(TI)〜(T4)のすべて、若しくは特
定のものを導通状態にする。
アナログ・デジタル変換器の出力に生じる2通信号は、
トランジスタ(TI)〜(T4)のすべて、若しくは特
定のものを導通状態にする。
正確に言うと、各トランジスタはそのベースが、アナロ
グ・デジタル変換器のHレベル出力と接続されて、導通
状態になるようになっている。べ一、、 ス
がアナログ・デジタル変換器のLレベル出力に接続され
ているトランジスタは、非導通状態になる。
グ・デジタル変換器のHレベル出力と接続されて、導通
状態になるようになっている。べ一、、 ス
がアナログ・デジタル変換器のLレベル出力に接続され
ているトランジスタは、非導通状態になる。
例えば、アナログ・デジタル変換器の2進出力(AI)
及び(A3)がHレベルであり、かつ他の2個の出力(
A2)及び(A4)がLレベル(数字(5)なる2進表
示)である場合、トランジスタ(TI)(Ta)は導通
状態になり、電圧(U = U+ 十Ua =5U+
)は、スイッチの直列接続の出力で生成する。
及び(A3)がHレベルであり、かつ他の2個の出力(
A2)及び(A4)がLレベル(数字(5)なる2進表
示)である場合、トランジスタ(TI)(Ta)は導通
状態になり、電圧(U = U+ 十Ua =5U+
)は、スイッチの直列接続の出力で生成する。
従って、アナログ・デジタル変換器(1)の出力で。
2通信号に対するアナログ電圧は、スイッチ0υ乃至Q
4)の直列接続の出力の間に生じる。
4)の直列接続の出力の間に生じる。
スイッチ(11)からスイッチ(14)までの直列接続
の出力は、制御された全波ブリッジ回路(3)に接続さ
れている。全波ブリッジ回路は、4個のトランジスタ(
18)(191(イ)(21)から生じる。この4個の
トランジスタ(18)1191(イ)(21)は、(I
81翰及び(19101)のように、コレクタエミツタ
路を介して、1対ごとに直列に接続されて、これらの対
同士が並列になるように配置さゎている。
の出力は、制御された全波ブリッジ回路(3)に接続さ
れている。全波ブリッジ回路は、4個のトランジスタ(
18)(191(イ)(21)から生じる。この4個の
トランジスタ(18)1191(イ)(21)は、(I
81翰及び(19101)のように、コレクタエミツタ
路を介して、1対ごとに直列に接続されて、これらの対
同士が並列になるように配置さゎている。
全波ブリッジ回路(3)の出力は、それぞれ直列に接続
された2対のトランジスタの総計テある。
された2対のトランジスタの総計テある。
図示していないが、4個のトランジスタogl(I91
翰(21)のベースは、アナログ・デジタル変換器(1
)の入力時に、交流電圧の極性により操作され、それに
より、斜方向に異なる対土に設けられたトランジスタf
i81(2+1は、正方向の半波により導通状態になり
。
翰(21)のベースは、アナログ・デジタル変換器(1
)の入力時に、交流電圧の極性により操作され、それに
より、斜方向に異なる対土に設けられたトランジスタf
i81(2+1は、正方向の半波により導通状態になり
。
かつ他の2個のトランジスタ(19)(イ)は、負方向
の半波により導通状態になる。
の半波により導通状態になる。
その結果1本実施例の直列接続の出力に生成した正弦半
波は、純粋の正弦交流電圧に変換される。
波は、純粋の正弦交流電圧に変換される。
第2図は、第1図の4個の電源で操作されるインバータ
の、スイッチ出力の正弦半波(W+)と。
の、スイッチ出力の正弦半波(W+)と。
制御された全波ブリッジの出力と抵抗荷における正弦全
波(Wl)の実測図を、上下に分けて示している。
波(Wl)の実測図を、上下に分けて示している。
第1図は、交流供給線に接続するだめの本発明によるイ
ンバータの回路図である。 第2図は、4個の電源により操作されるインバータにお
ける。スイッチを形成する回路素子の出力での正弦半波
(Wl)と、制御された全ブリッジ回路の出力と、抵抗
荷における正弦全波(Wl)を。 それぞれ示す実測図である。 (1)アナログ・デジタル変換器 (2)交流供給線(
6)全波ブリッジ回路 (11)(12)(13)(laスイッチ(16)変圧
器(18)t191翰CDトランジスタ (AI ) (A2 ) (Aa ) (A4 )出力
(DI)(U2)(U3)(U4)ダイオード(Ss
) (82) (83) (84)ベース接続(TI)
(T2)(T3)(T4) )ランジスタ(U+) (
U2) (U3) (U4 )直流電源(W+、)正弦
半波 (Wl)正弦全波特許出願人代理人
弁理士 竹 沢 荘 −FIG、2 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和58年 特 許 願第015531号2、発明の名
称 直流電圧を交流電圧ひて変換するためのインバ3、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 5、補正命令の日付昭和58年4月6日(発送日昭和5
8年4月26日)6、 補正により増加する発明の数−
一七一で一一7、補正の対象 図面
ンバータの回路図である。 第2図は、4個の電源により操作されるインバータにお
ける。スイッチを形成する回路素子の出力での正弦半波
(Wl)と、制御された全ブリッジ回路の出力と、抵抗
荷における正弦全波(Wl)を。 それぞれ示す実測図である。 (1)アナログ・デジタル変換器 (2)交流供給線(
6)全波ブリッジ回路 (11)(12)(13)(laスイッチ(16)変圧
器(18)t191翰CDトランジスタ (AI ) (A2 ) (Aa ) (A4 )出力
(DI)(U2)(U3)(U4)ダイオード(Ss
) (82) (83) (84)ベース接続(TI)
(T2)(T3)(T4) )ランジスタ(U+) (
U2) (U3) (U4 )直流電源(W+、)正弦
半波 (Wl)正弦全波特許出願人代理人
弁理士 竹 沢 荘 −FIG、2 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和58年 特 許 願第015531号2、発明の名
称 直流電圧を交流電圧ひて変換するためのインバ3、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 5、補正命令の日付昭和58年4月6日(発送日昭和5
8年4月26日)6、 補正により増加する発明の数−
一七一で一一7、補正の対象 図面
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)2個の出力の間を直列に接続した複数のn回路ユ
ニットを有し、各回路が、直流′市原と、切り換え接続
するスイッチとを備える直列接続部並びにこの直列接続
部と並列に配置した、非指向性導電回路素子を有し、更
に前記スイッチの切り換えを操作して、このスイッチを
導通状態にしたり非導通状態にするだめの制御ユニット
を備えている直流電圧を交流電圧に変換するだめのイン
バータ゛ であって、 直流電源の電圧値が、 Uv=Uo・2’(=0.
・=。 n−1,他の所望の値のU。)を有し、前記制御ユニッ
トが、アナログ入力と二進デジタル出力を有するアナロ
グ・デジタル変換器(1)であり、このアナログ入力が
基準交流電圧を受は取り、この二進デジタル出力からの
2′出力(A、l/)が、U、なる電圧値を有する電源
を備える回路ユニットのスイッチの切り換え接続(Sl
)に接続されていることを特徴とするインバータ。 (2)全波ブリッジ回路(2)が、それぞれ2個の入力
と出力を備え、直列に連結された回路ユニットの2個の
出力が、前記全波ブリッジ回路の入力と連結され、との
全波ブリッジ回路が基準交流電圧により制御されて、全
波ブリッジ回路の出力の交流電圧の極性が基準交流電圧
の極性の関数になっていることを特徴とする特許請求の
範囲第(1)項に記載のインバータ。 (6)全波ブリッジ回路の出力における交流電圧が交流
供給線に連結され、基準電圧が交流供給線の電圧自体で
あることを特徴とする特許請求の範囲第(2)項に記載
のインバータ。 (4)電源が充電バッテリーであり、充電が、逆方向ス
イッチ段により、インバータを介してなされ、この逆方
向スイッチ段が充電の間に、放電段階と同一のリズムで
、アナログ・デジタル変換′器により操作されることを
特徴とする特許請求の範囲第(1)項若しくは第(2)
項に記載のインバータ。
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