JPS631372A - Inverter device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enhance the reliability of an inverter device by integrating a feedback signal proportional to the output voltage of the device, and comparing the output with a reference sinusoidal signal to obtain a control signal of a switching element, thereby simplifying a circuit configuration. CONSTITUTION:The output of a storage battery 1 is supplied through an inverter 2 and a filter 3 to an AC load 4. The output of the inverter 2 is detected by a voltage detector 5, its output is integrated by an integrator 6, applied to a comparator 7, which compares it with a reference sinusoidal signal from a sinusoidal wave oscillator 8. The output of the comparator 7 is supplied through a hysteresis comparator 9 to a switching circuit 10. The circuit 10 and a driver 11 supply a drive signal from controlling ON/OFF the switching element of the inverter 2 to the inverter 2 on the basis of the polarity output from the comparator 9.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はサイリスタ、トランジスタ等のスイッチング
素子をオン−オフ制御することにより直流電力を交流電
力へ変換するインバータ装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an inverter device that converts DC power into AC power by controlling switching elements such as thyristors and transistors on and off.

（従来の技術） 直流電力を交流電力に変換するインバータ装置は、交流
電動機の駆動制御、あるいは離島やへき地等において風
力発電や太陽電池等で得られた電力を充電装置に蓄電し
ておき、必要に応してこの充電されている直流電源から
所定周波数の交流電力に変換し、電力需要を補なうため
に使われている。(Prior art) An inverter device that converts DC power into AC power is used to control the drive of an AC motor, or to store power obtained from wind power generation, solar cells, etc. on remote islands or remote areas in a charging device, and then use it as needed. Accordingly, this charged DC power source is converted to AC power at a predetermined frequency and used to supplement the power demand.

このようなインバータ装置は、例えば、トランジスタや
サイリスタ等のスイッチング素子をブリッジ接続し、対
向するスイッチング素子を時渠列的に順次、オン−オフ
制御することにより直流Ｔｉ源から交ａｔ力を得ている
。Such an inverter device obtains alternating current power from a DC Ti source by, for example, connecting switching elements such as transistors and thyristors in a bridge, and sequentially controlling the opposing switching elements on and off in a time series manner. There is.

このオン−オフ制御は、正弦波の基準信号とインバータ
出力の帰還信号との比較結果に基いて、前記スイッチン
グ素子のオン又はオフ時間の継続時間長を制訓すること
で行わせる。そのため、従来は、前記比較結果に基いて
、スイッチング素子の動作継続時間長を規定するパルス
幅を制御するパルス幅変ｉ（ＰＷＭ）回路を採用してい
た。This on-off control is performed by controlling the duration of the on or off time of the switching element based on the comparison result between the sine wave reference signal and the feedback signal of the inverter output. Therefore, conventionally, a pulse width variable i (PWM) circuit has been employed which controls the pulse width that defines the operation duration of the switching element based on the comparison result.

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、スイッチング素子のオン−オフの動作時
間長を制御するだめのパルス幅変調回路は回路構成が複
雑であり、部品点数の増加に伴い信頼性及びコスト面で
も問題が生ずる。(Problems to be Solved by the Invention) However, the pulse width modulation circuit that controls the on-off operation time length of the switching element has a complicated circuit configuration, and as the number of components increases, reliability and cost are reduced. But a problem arises.

また、従来のインバータ装置では、スイッチング動作の
高速性の面でも問題が残されていた。Furthermore, conventional inverter devices still have problems in terms of high-speed switching operations.

この発明は前記に鑑みて為されたもので、回路構成を簡
素化して、コスト低減、信頼性の向上及び高速スイッチ
ング動作を可能として低歪率の波形出力を得ることがで
きるインバータ装置を提供するものである。This invention has been made in view of the above, and provides an inverter device that can simplify the circuit configuration, reduce costs, improve reliability, and enable high-speed switching operation to obtain a waveform output with low distortion. It is something.

（問題点を解決するための手段） この発明は前記の問題点を解決するために、スイッチン
グ素子のオン−オフ制御により、直流電力を交流電力に
変換するインバータ装置において、制御基準正弦波信号
を発生する正弦波発振器と、インバータ装置の出力電圧
に比例した帰還信号を積分する積分回路と、基準正弦波
信号と積分回路の出力信号とを比較する比較回路と、こ
の比較回路の出力信号に基いてスイッチング素子のオン
−オフ制御を行う制御回路とを備えることを特徴として
いる。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a control reference sine wave signal in an inverter device that converts DC power into AC power by on-off control of switching elements. A sine wave oscillator is generated, an integration circuit that integrates a feedback signal proportional to the output voltage of the inverter, a comparison circuit that compares the reference sine wave signal and the output signal of the integration circuit, and an output signal based on the output signal of this comparison circuit. The device is characterized in that it includes a control circuit that performs on-off control of the switching element.

（実施例） 次に、この発明のー・実施例を添付図面に基いて詳細に
説明する。(Example) Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第１図はこの発明によるインバータ装置の一実施例を示
し、蓄電池ｌからの直流電力を交流電力に変換して交流
負荷に供給する場合の構成図である。FIG. 1 shows an embodiment of an inverter device according to the present invention, and is a configuration diagram in the case where DC power from a storage battery 1 is converted into AC power and supplied to an AC load.

蓄電池１には風力発電や太陽電池等で得られた電力が蓄
電されており、トランジスタあるいはサイリスタ等のス
イッチング素子で構成されたインバータ２に直流電力を
供給する。インバータ２は周知のようにスイッチング素
子をオン−オフ制御することにより、蓄電池１からの直
流電力を交流電力に変換する。このインバータ２におけ
るオン−オフ制御はスイッチング素子がトランジスタの
場合にはベースに、またサイリスタの場合にはゲートに
供給される駆動信号により行われる。The storage battery 1 stores electric power obtained from wind power generation, solar cells, etc., and supplies DC power to an inverter 2 composed of switching elements such as transistors or thyristors. The inverter 2 converts DC power from the storage battery 1 into AC power by controlling switching elements on and off as is well known. On-off control of the inverter 2 is performed by a drive signal supplied to the base if the switching element is a transistor, or to the gate if the switching element is a thyristor.

フィルター３は、インバータ２で得られた交流電力波形
を改善するためのもので、平滑化作用を有し、平滑化さ
れた交流電力は交流電動機等の交流負荷４に供給される
。The filter 3 is for improving the AC power waveform obtained by the inverter 2 and has a smoothing effect, and the smoothed AC power is supplied to an AC load 4 such as an AC motor.

一方、インバータ２で得られた交流電力は、その出力電
圧を制御するための電圧ｉｔＩＩｌ御系としての電圧検
出器５にて出力電圧が検出された後、積分器６に送出さ
れる。積分器６は電圧検出器５からの出力電圧を積分し
て帰還信号として比較器７の一端子に供給される。比較
器７の十端子には電圧指令値としての正弦波発振器８か
らの所定周波数の正弦波信号が供給されており、両信号
の偏差信号がヒステリシスコンパレータ９に送出される
。On the other hand, the AC power obtained by the inverter 2 is sent to the integrator 6 after the output voltage is detected by the voltage detector 5 as a voltage itII control system for controlling the output voltage. An integrator 6 integrates the output voltage from the voltage detector 5 and supplies it to one terminal of a comparator 7 as a feedback signal. A sine wave signal of a predetermined frequency from a sine wave oscillator 8 is supplied as a voltage command value to the ten terminals of the comparator 7, and a deviation signal between both signals is sent to a hysteresis comparator 9.

ヒステリシスコンパレータ９は比較器７からの偏差信号
と予め定めたビステリシスコンパレータしきい値とに基
いて比較出力（極性）をスイッチング回路１０に供給す
る。このビステリシスコンバレータのしきい値を任意に
定めることにより任意のスイッチング周波数を決めるこ
とができる。その結果、高速スイッチングが可能となり
、低歪率の出力が得られることになる。スイッチング回
路１０とドライブ回路１１はビステリシスコンバレータ
９からの極性出力に基いてインバータ２のスイッチング
素子をオン−オフ制御するための駆動信号をインバータ
２に供給し、インバータ出力を電圧指令値に追従するよ
うに制御する。The hysteresis comparator 9 supplies a comparison output (polarity) to the switching circuit 10 based on the deviation signal from the comparator 7 and a predetermined vissteresis comparator threshold. By arbitrarily setting the threshold value of this bisteresis converter, an arbitrary switching frequency can be determined. As a result, high-speed switching becomes possible and output with low distortion can be obtained. The switching circuit 10 and the drive circuit 11 supply the inverter 2 with a drive signal for on-off control of the switching elements of the inverter 2 based on the polarity output from the bisteresis converter 9, and make the inverter output follow the voltage command value. control to do so.

第２図は第１図に示す回路の機能を説明するための構成
を示したもので、正弦波発振器８からの出力をｅ　ｉｎ
　（　ｔ　）とし、ヒステリシスコンパレータ９の出力
をｅｏｕｔ（ｔ）とする。FIG. 2 shows a configuration for explaining the functions of the circuit shown in FIG. 1, in which the output from the sine wave oscillator 8 is
(t), and the output of the hysteresis comparator 9 is eout(t).

第２図の回路をＳ領域のブロックに書き直したのが第３
図である。第３図において、ヒステリシスコンパレータ
９は伝達開数Ｋ（Ｋ→■）で、槓分器６は伝達関数１／
ＳＴで表わされ、Ｅｉｎ（ｓ）とＥｏｕｔ（ｓ）の関係
を数式で表わすと次式のようになる。The third example is the rewriting of the circuit in Figure 2 into blocks in the S area.
It is a diagram. In FIG. 3, the hysteresis comparator 9 is the transfer numerical value K (K→■), and the divider 6 is the transfer function 1/
Expressed as ST, the relationship between Ein(s) and Eout(s) can be expressed as the following equation.

κ→ω　とすると 時間領域に戻すと、 ｄ　　・ ｅ　ｏｕｔ　（Ｌ）　＝　Ｔ　Ｘ　一π一ｅ　Ｉ　ｎ　
（ｔ）ここで ｅ　ｉｎ（Ｌ）　＝Ａｓｉｎ　ωｔとすると（Ａは定数
）ｅ　ｏｕｔ（ｔ）　＝　Ａ　Ｔ　（１）　ＣＯＳＩＪ
）　ｔｅｏｕｊ（ｊ）＝Ａ　′ｃｏｓ　ωｔ　　（Ａ　
”は定数）が得られ、結局、インバータ２の出力ｅ　ｏ
ｕｔ（ｔ）は、正弦波発振器８の出力ｅ　ｉｎ（ｔ）よ
り位相が９０゜進んだパルス幅変調波形が発生すること
になる。Assuming κ→ω, returning to the time domain, d ・ e out (L) = T X -π1e I n
(t) Here, if e in(L) = Asin ωt (A is a constant) e out(t) = A T (1) COSIJ
) teouj(j)=A ′cos ωt (A
” is a constant) is obtained, and as a result, the output of inverter 2 is e o
ut(t) is a pulse width modulated waveform whose phase is 90° ahead of the output e in(t) of the sine wave oscillator 8.

（発明の効果） この発明は前記のように、制御基準正弦波信号を発生す
る正弦波発振器と、インバータで変換された交流電圧に
比例した帰還信号を積分する積分回路と、基準正弦波信
号と帰還信号とを比較する比較回路と、この比較回路の
比較結果に応じてインバータのスイッチング素子の動作
を制御する制御回路とを備えているため、パルス幅変調
回路を必要とせずにインバータを駆動できるので、構成
が簡素化され、コストが安価、高信頼性が達成できると
ともに出力波形の歪が少なくできるため、交流負荷に対
する特性も向上する。(Effects of the Invention) As described above, the present invention includes a sine wave oscillator that generates a control reference sine wave signal, an integrating circuit that integrates a feedback signal proportional to an AC voltage converted by an inverter, and a control reference sine wave signal. It is equipped with a comparison circuit that compares the feedback signal with the feedback signal, and a control circuit that controls the operation of the inverter's switching elements according to the comparison results of this comparison circuit, so the inverter can be driven without the need for a pulse width modulation circuit. Therefore, the configuration is simplified, the cost is low, high reliability can be achieved, and the distortion of the output waveform can be reduced, so that the characteristics against AC loads are also improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明によるインバータ装置の基本構成図、
第２図は第１図の機能構成図、第３図はそのＳ領域ブロ
ック図である。 １−・蓄電池 ２・−インバータ ３・・・フィルター ４・一交流負荷 ５・一電圧検出器 ６・・・積分器 ７・一比較器 ８一正弦波発振器 ９−・ヒステリシスコンパレータ １０−スイッチング回路 ｉ　ｔ−・・ドライブ回路 第１図 第２図 第３図FIG. 1 is a basic configuration diagram of an inverter device according to the present invention.
FIG. 2 is a functional configuration diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of its S area. 1 - Storage battery 2 - Inverter 3... Filter 4 - AC load 5 - Voltage detector 6 - Integrator 7 - Comparator 8 - Sine wave oscillator 9 - Hysteresis comparator 10 - Switching circuit i t-...Drive circuit Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] スイッチング素子のオン−オフ制御により直流電力を交
流電力に変換するインバータ装置において、制御基準正
弦波信号を発生する正弦波発振器と、前記インバータ装
置の出力電圧に比例した帰還信号を積分する積分回路と
、前記基準正弦波信号と前記積分回路の出力信号とを比
較する比較回路と、この比較回路の出力信号の基いて前
記スイッチング素子のオン−オフ制御を行う制御回路と
を備えるインバータ装置。An inverter device that converts direct current power into alternating current power by on-off control of switching elements, comprising: a sine wave oscillator that generates a control reference sine wave signal; and an integrating circuit that integrates a feedback signal proportional to the output voltage of the inverter device. , an inverter device comprising: a comparison circuit that compares the reference sine wave signal with an output signal of the integration circuit; and a control circuit that performs on/off control of the switching element based on the output signal of the comparison circuit.