(57)【要約】【課題】コスト上昇を来たすことなくインバータ出力のサージ電圧及び出力電流におけるノイズを低減する。【解決手段】チョッパ回路で昇圧した直流電力を電力ケーブル６を介してインバータ回路に供給して交流電力に変換する変圧機能付インバータ回路Ａであって、チョッパ回路を構成する平滑コンデンサ８が電力ケーブル６を挟んでインバータ回路側に設けられている。【選択図】図１
2010016929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョッパ回路で変圧した直流電力を所定の電力ケーブルを介してインバータ回路に供給して交流電力に変換する変圧機能付インバータ回路であって、
前記チョッパ回路を構成する平滑コンデンサが前記電力ケーブルを挟んでインバータ回路側に設けられていることを特徴する変圧機能付インバータ回路。
【請求項２】
電力ケーブルのインピーダンスに応じて前記平滑コンデンサのインダクタンスに対するインダクタンスが設定された補助平滑コンデンサを前記電力ケーブルを挟んでチョッパ回路側に設けることを特徴する請求項１記載の変圧機能付インバータ回路。
【請求項３】
前記チョッパ回路が直流電力を昇圧する昇圧チョッパ回路であることを特徴する請求項１または２記載の変圧機能付インバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧機能付インバータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、電力変換回路として周知のインバータ回路が開示されている。このインバータ回路は、外部の直流電源から供給された直流電力を交互にＯＮ/ＯＦＦするスイッチング素子でスイッチングすることにより所定周波数の交流電力に変換する電力変換器であり、入力端に上記直流電力を充放電する平滑コンデンサが設けられている。すなわち、インバータ回路は、直流電源から供給される直流電力及び当該直流電力を補うように平滑コンデンサから供給される放電電力をスイッチングすることにより交流電力を出力する。このようなインバータ回路は、モータ等の負荷を駆動する駆動装置として広く用いられている。
一方、下記特許文献２には、電力変換回路として周知の昇圧チョッパ回路が開示されている。この昇圧チョッパ回路は、互いに直列接続されると共に外部の直流電源に直列接続されたチョークコイルとスイッチングトランジスタ、上記チョークコイルの出力をダイオードを介して充放電する平滑コンデンサから構成されており、平滑コンデンサの両端を出力端とする。このような昇圧チョッパ回路は、スイッチングトランジスタのＯＮ/ＯＦＦのデューティ比に基づいて直流電源から供給される直流電力を昇圧する。
また、特許文献２に記載されているように、上記昇圧チョッパ回路とインバータ回路とを縦続接続した昇圧機能付インバータ回路が知られている。このような昇圧機能付インバータ回路は、直流電源の出力電圧を昇圧チョッパ回路で調整してインバータ回路に供給するものである。
【特許文献１】特開２００６−０４２４５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２４４１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、通常の昇圧機能付インバータ回路は、所望性能を確保するためにインバータ回路を負荷に違い場所に配置する必要がある関係で、昇圧チョッパ回路とインバータ回路とが所定の電力ケーブルで相互接続される。
しかしながら、このような昇圧機能付インバータ回路は、インバータ出力のサージ電圧が比較的大きく、またインバータの出力電流に重畳するノイズも比較的大きいという問題がある。このようなサージ電圧及びノイズは、昇圧機能付インバータ回路によって負荷を駆動する上で外乱として作用するので極力低減することが好ましいが、これらサージ電圧及びノイズを低減するための新たな回路を追加することはコスト上好ましくない。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、コスト上昇を来たすことなくインバータ出力のサージ電圧及び出力電流におけるノイズを低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、チョッパ回路で変圧した直流電力を所定の電力ケーブルを介してインバータ回路に供給して交流電力に変換する変圧機能付インバータ回路であって、チョッパ回路を構成する平滑コンデンサが電力ケーブルを挟んでインバータ回路側に設けられている、という手段を採用する。
第２の解決手段として、上記第１の手段において、電力ケーブルのインピーダンスに応じて平滑コンデンサのインダクタンスに対するインダクタンスが設定された補助平滑コンデンサを電力ケーブルを挟んでチョッパ回路側に設ける、という手段を採用する。
第３の解決手段として、上記第１または第２の手段において、チョッパ回路が直流電力を昇圧する昇圧チョッパ回路である、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、チョッパ回路を構成する平滑コンデンサを電力ケーブルを挟んでインバータ回路側に設けらるので、コスト上昇を来たすことなくインバータ出力のサージ電圧及び出力電流におけるノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る昇圧機能付インバータ回路Ａの構成を示す回路図である。この図に示すように、本昇圧機能付インバータ回路Ａは、入力端子１Ａ，１Ｂ，チョークコイル２、スイッチングトランジスタ３、ダイオード４、昇圧出力端子５Ａ，５Ｂ、接続ケーブル６、変換入力端子７Ａ，７Ｂ、平滑コンデンサ８、６個のスイッチングトランジスタ９Ａ〜９Ｆ（スイッチング素子）、３つの出力端子１０Ａ〜１０Ｃを備えている。
【０００８】
これら各構成要素のうち、入力端子１Ａ，１Ｂ，チョークコイル２、スイッチングトランジスタ３、ダイオード４、昇圧出力端子５Ａ，５Ｂ、接続ケーブル６、変換入力端子７Ａ，７Ｂ及び平滑コンデンサ８は昇圧チョッパ回路を構成し、また変換入力端子７Ａ，７Ｂ、平滑コンデンサ８、６個のスイッチングトランジスタ９Ａ〜９Ｆ（スイッチング素子）及び３つの出力端子１０Ａ〜１０Ｃはインバータ回路を構成している。すなわち、本昇圧機能付インバータ回路Ａにおいて、変換入力端子７Ａ，７Ｂ及び平滑コンデンサ８は、昇圧チョッパ回路とインバータ回路とに共通な構成素子である。なお、この図では、スイッチングトランジスタ３，９Ａ〜９Ｆの制御系については周知のものであり、省略している。
【０００９】
入力端子１Ａ，１Ｂは、本昇圧機能付インバータ回路Ａに直流電力を入力するための一対の接続端子であり、一方の入力端子１Ａは外部の直流電源Ｐの正極端に接続され、他方の入力端子１Ｂは上記直流電源Ｐの負極端に接続されている。チョークコイル２は、一端が一方の入力端子１Ａに接続され、他端がスイッチングトランジスタ３のコレクタ端子に接続されている。スイッチングトランジスタ３は、上述したようにコレクタ端子がチョークコイル２の他端及びダイオード４のアノード端子に接続され、エミッタ端子が他方の入力端子１Ｂに接続されている。なお、スイッチングトランジスタ３のベース端子は、上記制御系（図示略）の出力端に接続され、制御信号としてのＰＷＭ信号がそれぞれ入力される。
【００１０】
ダイオード４は、アノード端子が上記チョークコイル２の他端及びスイッチングトランジスタ３のコレクタ端子に接続され、カソード端子が一方の昇圧出力端子５Ａに接続されている。一方の昇圧出力端子５Ａは、接続ケーブル６の一方の芯線の一端に接続され、他方の昇圧出力端子６Ｂは、上記スイッチングトランジスタ３のエミッタ端子及び他方の入力端子１Ｂに接続されると共に接続ケーブル６の他方の芯線の一端に接続されている。
接続ケーブル６は、２本の芯線を備える電力ケーブルであり、図示するように上記昇圧出力端子５Ａ，５Ｂと変換入力端子７Ａ，７Ｂとを相互接続する。
【００１１】
平滑コンデンサ８は、一端が上記一方の変換入力端子７Ａに接続され、他端が他方の変換入力端子７Ｂに接続されている。６個のスイッチングトランジスタ９Ａ〜９Ｆは、図示するように平滑コンデンサ８に対して並列接続される第１〜第３のスイッチングアームを構成している。すなわち、６個のスイッチングトランジスタ９Ａ〜９Ｆのうち、スイッチングトランジスタ９Ａとスイッチングトランジスタ９Ｂとは第１のスッチングアームを、スイッチングトランジスタ９Ｃとスイッチングトランジスタ９Ｄとは第２のスッチングアームを、またスイッチングトランジスタ９Ｅとスイッチングトランジスタ９Ｆとは第３のスッチングアームをそれぞれ構成している。
【００１２】
第１のスッチングアームを構成するスイッチングトランジスタ９Ａ及びスイッチングトランジスタ９Ｂのうち、スイッチングトランジスタ９Ａは、コレクタ端子が上記一方の変換入力端子７Ａに、エミッタ端子がスイッチングトランジスタ９Ｂのコレクタ端子に、ベース端子が上記制御系（図示略）の出力端にそれぞれ接続され、スイッチングトランジスタ９Ｂは、コレクタ端子が上述したようにスイッチングトランジスタ９Ａのエミッタ端子に、エミッタ端子が他方の変換入力端７Ｂに、ベース端子が上記制御系（図示略）の出力端にそれぞれ接続されている。このような第１のスッチングアームにおいて、スイッチングトランジスタ９Ａのエミッタ端子とスイッチングトランジスタ９Ｂのコレクタ端子との接続点は、第１のスッチングアームの出力端である。
【００１３】
第２のスッチングアームを構成するスイッチングトランジスタ９Ｃ及びスイッチングトランジスタ９Ｄのうち、スイッチングトランジスタ９Ｃは、コレクタ端子が上記一方の変換入力端子７Ａに、エミッタ端子がスイッチングトランジスタ９Ｄのコレクタ端子に、ベース端子が制御系（図示略）の出力端にそれぞれ接続され、スイッチングトランジスタ９Ｄは、コレクタ端子が上述したようにスイッチングトランジスタ９Ｃのエミッタ端子に、エミッタ端子が他方の変換入力端７Ｂに、ベース端子が制御系（図示略）の出力端にそれぞれ接続されている。このような第２のスッチングアームにおいて、スイッチングトランジスタ９Ｃのエミッタ端子とスイッチングトランジスタ９Ｄのコレクタ端子との接続点は、第２のスッチングアームの出力端である。
【００１４】
第３のスッチングアームを構成するスイッチングトランジスタ９Ｅ及びスイッチングトランジスタ９Ｆのうち、スイッチングトランジスタ９Ｅは、コレクタ端子が上記一方の変換入力端子７Ａに、エミッタ端子がスイッチングトランジスタ９Ｆのコレクタ端子に、ベース端子が制御系（図示略）の出力端にそれぞれ接続され、スイッチングトランジスタ９Ｆは、コレクタ端子が上述したようにスイッチングトランジスタ９Ｅのエミッタ端子に、エミッタ端子が他方の変換入力端７Ｂに、ベース端子が制御系（図示略）の出力端にそれぞれ接続されている。このような第３のスッチングアームにおいて、スイッチングトランジスタ９Ｅのエミッタ端子とスイッチングトランジスタ９Ｆのコレクタ端子との接続点は、第３のスッチングアームの出力端である。
【００１５】
各スイッチングトランジスタ９Ａ〜９Ｆのベース端子には、制御系（図示略）の出力端から制御信号としてのＰＷＭ信号が入力される。第１〜第３のスイッチングアームは、各スイッチングトランジスタ９Ａ〜９Ｆが上記ＰＷＭ信号に基づいてＯＮ/ＯＦＦすることにより、各出力端に互いに位相差が１２０°となる三相交流電力を出力する。
【００１６】
３つの出力端子１０Ａ〜１０Ｃは、上記三相交流電力を外部に出力するための接続端子である。各出力端子１０Ａ〜１０Ｃのうち、第１の出力端子１０Ａは上記第１のスッチングアームの出力端に、第２の出力端子１０Ｂは上記第２のスッチングアームの出力端に、また第３の出力端子１０Ｃは上記第３のスッチングアームの出力端にそれぞれ接続されている。このような各出力端子１０Ａ〜１０ＣはモータＬにそれぞれ接続されおり、当該モータＬに上記三相交流電力を供給する。モータＬは、本昇圧機能付インバータ回路Ａによって回転駆動される負荷である。
【００１７】
次に、このように構成された本昇圧機能付インバータ回路Ａの動作について、図２をも参照して詳しく説明する。
【００１８】
本昇圧機能付インバータ回路Ａでは、直流電源Ｐから供給された直流電力が昇圧チョッパ回路によって所定電圧まで昇圧され、当該昇圧された直流電力はインバータ回路によって三相交流電力に変換されてモータＬに供給される。
【００１９】
ここで、本昇圧機能付インバータ回路Ａでは、上述したように昇圧チョッパ回路の構成素子である平滑コンデンサ８が、インバータ回路側に設けられており、昇圧チョッパ回路の本体と接続ケーブル６を介して接続されている。すなわち、接続ケーブル６は破線で図示するように分布定数としてのインダクタンスや抵抗を有するが、平滑コンデンサ８は、接続位置として、分布定数（接続ケーブル６）の後段（インバータ回路側）に接続されているので、図２に示すようにインバータ出力のサージ電圧及び出力電流における高周波ノイズを低減することができる。
【００２０】
従来のように平滑コンデンサ８が接続ケーブル６の前段（昇圧チョッパ回路側）に接続されていた場合、接続ケーブル６の分布定数であるインダクタンスや抵抗によるインピーダンスによって変換入力端子外部７Ａ，７Ｂにおける高周波インピーダンスが高くなるので、インバータ回路における各スイッチングトランジスタ９Ａ〜９Ｆのコレクタ電圧におけるサージ電圧が高くなるが、本昇圧機能付インバータ回路Ａでは、接続ケーブル６の後段であるインバータ回路側に平滑コンデンサ８が設けられているので、変換入力端子外部７Ａ，７Ｂにおける高周波インピーダンスが低くなり、よってサージ電圧（オーバーシュートやアンダーシュート）が効果的に低減される。
【００２１】
従来のように平滑コンデンサ８が接続ケーブル６の前段（昇圧チョッパ回路側）に接続されていた場合、接続ケーブル６やインバータ回路に外部から侵入した高周波ノイズは、接続ケーブル６が分布定数を有しているので、平滑コンデンサ８によって効果的に低減されないが、本昇圧機能付インバータ回路Ａでは、接続ケーブル６の後段であるインバータ回路側に平滑コンデンサ８が設けられているので、接続ケーブル６やインバータ回路に外部から侵入した高周波ノイズは、平滑コンデンサ８の高周波インピーダンスが低いので、効果的に低減される。
【００２２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では昇圧チョッパ回路を備えた昇圧機能付インバータ回路Ａについて説明したが、本発明における昇圧チョッパ回路はこれに限定されるものではない。チョッパ回路には、昇圧チョッパ回路の他に降圧チョッパ回路や昇降圧チョッパ回路があり、本発明における昇圧チョッパ回路には、このような降圧チョッパ回路や昇降圧チョッパ回路にも適用可能である。
【００２３】
（２）上記実施形態では三相交流を出力する昇圧機能付インバータ回路Ａについて説明したが、本発明は、このような三相交流を出力する昇圧機能付インバータ回路Ａに限定されるものではない。本発明は、三相交流以外の交流電力を出力するインバータ回路にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係わるインバータ回路Ａの構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるインバータ回路Ａの各部波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ…昇圧機能付インバータ回路、１Ａ，１Ｂ…入力端子、２…チョークコイル、３…スイッチングトランジスタ、４…ダイオード、５Ａ，５Ｂ…昇圧出力端子、６…接続ケーブル、７Ａ，７Ｂ…変換入力端子、８…平滑コンデンサ、９Ａ〜９Ｆ…スイッチングトランジスタ、１０Ａ〜１０Ｃ…出力端子
【図１】
2010016929.tif 000003
【図２】
2010016929.tif 000004