(57)【要約】【課題】電磁エネルギ目減りを緩和し、整流電源１０給電の誘発効果を高め、また小容量コンデンサ電圧最大値が過大とならない回路装置を提供する。【解決手段】整流電源１０電圧をインダクタ５０の一部の巻線５２を介して第１スイッチング素子３１・第２スイッチング素子３２の回路へ順方向に印可する開回路を形成する。インダクタ５０における他巻線５１によるインダクタンス値を適度に小さくして、インダクタ５０電流の反転が素早くなされ、その間の電磁エネルギの目減りを緩和する。これにより、整流電源１０力率を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源（１１）電圧を整流する整流電源（１０）を備え、前記整流電源（１０）と並列に接続する小容量コンデンサ（２０）を備え、順直列一対の第１スイッチング素子（３１）と第２スイッチング素子（３２）を備え、前記第１スイッチング素子（３１）と逆並列に接続する第１フライホイールダイオード（４１）を備え、前記第２スイッチング素子（３２）と逆並列に接続する第２フライホイールダイオード（４２）を備え、前記第１スイッチング素子（３１）を介してひとつの開回路を形成するインダクタ（５０）の大容量コンデンサ（６０）Ｏインバータ負荷（９０）を備え、前記整流電源（１０）電圧を前記インダクタ（５０）の一部の巻線（５２）を介して前記第１スイッチング素子（３１）・第２スイッチング素子（３２）の回路へ順方向に印可する閉回路を形成したことを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は交流電源電圧を整流する整流電源を備え、また順直列一対の第１スイッチング素子・第２スイッチング素子を備えるインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知の図７に示すインバータ装置について説明する。図７装置は交流電源１１電圧を整流する整流電源１０を備える。整流電源１０と並列に接続する小容量コンデンサ２０を備える。順直列一対の第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２を備える。第１スイッチング素子３１と逆並列に接続する第１フライホイールダイオード４１を備える。第２スイッチング素子３２と逆並列に接続する第２フライホイールダイオード４２を備える。第１スイッチング素子３１を介してひとつの閉回路を形成するインダクタ５０・大容量コンデンサ６０Ｄインバータ負荷９０を備える。整流電源１０電圧をインダクタ５０を介して第１スイッチング素子３１・第２スイッチング素子３２の回路へ順方向に印可する開回路を形成する。インバータ負荷９０の構成要素は予熱形放電灯（蛍光ランプ）９１とそれに付属する予熱用コンデンサ９２である。
図７装置はインダクタ５０に蓄積する電磁エネルギを利用して整流電源１０給電を助成し、力率を高める。その仕組みはインダクタ５０順方向（第１スイッチング素子３１の順方向）電流を小容量コンデンサ２０を利用して反転させ、それによるインダクタ５０逆方向電流で整流電源１０給電を助成する方式である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図７の第１スイッチング素子３１のターンオフ時におけるインダクタ５０順方向は大きく、大きな電磁エネルギを保有する。その後の電流反転後の電磁エネルギはインバータ負荷９０での消費あるいは回路損失により目減りする。この目減りは整流電源１０給電の助成効果を弱め、整流電源１０力率を低める点において、有害である。電磁エネルギ目減りを緩和するひとつの方策は、電流変転の主役となる小容量コンデンサ２０定数を小さくすることである。しかし、その場合は小容量コンデンサ２０電圧最大値が過大となり、部品耐圧を脅かす。
本発明の目的は電磁エネルギ目減りを緩和し、整流電源給電の誘発効果を高め、また小容量コンデンサ電圧最大値が過大とならない回路装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明装置は、交流電源電圧を整流する整流電源を備え、前記整流電源と並列に接続する小容量コンデンサを備え、順直列一対の第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を備ス、前記第１スイッチング素子と逆並列に接続する第１フライホイールダイオードを備え、前記第２スイッチング素子と逆並列に接続する第２フライホイールダイオードを備え、前記第１スイッチング素子を介してひとつの開回路を形成するインダクタ・大容量コンデンサ・インバータ負荷を備える。以上の点は従来同様である。
【０００５】
本発明においては、前記整流電源電圧を前記インダクタの一部の巻線を介して前記第１スイッチング素子・第２スイッチング素子の回路へ順方向に印可する閉回路を形成する。この場合は前記インダクタ（ただし前記一部の巻線によるインダクタンス値）・前記小容量コンデンサの振動作用でなされる前記インダクタ電流の反転が素早くなされ、その間の電磁エネルギ目減りが緩和する。
フライホイールダイオード４２・第２スイッチング素子３２Ｏ第１フライホイールダイオード４１Ｏ第１スイッチング素子３１．．．の順に導通する。図２〜図６はこの順に並ぶ。第１スイッチング素子３１導通時に流れる電流をその部品符号３１を付加して１３１とする。だの電流についても同様である。第２スイッチング素子３２導通時の１３２については、その初期の小容量コンデンサ２０を経由する１３２２０と後期の整流電源１０を経由する１３２１０に区分して表記する。以下、図２〜図６の順に説明する。
【０００６】
《図２》電流１３１は一部巻線５２・他巻線５１を経由する。安定な大容量コンデンサ６０が放電し、インダクタ５０に電磁エネルギが蓄積する。この状態は第１スイッチング素子３１がターンオフするまで続く。
《図３》の電流１４２は他巻線５１を経由する。−電流１４２初期値は電流Ｉ３１終期値（前記初期値の直前の値）よりも巻数変化の関係で急に増加する。インダクタ５０の電磁エネルギは減少し、小容量コンデンサ２０の静電エネルギは増加する。この状態はインダクタ５０の電磁エネルギが空になるまで続く。
《図４》小容量コンデンサ２０放電により、他巻線５１を経由する電流１３２２０が生まれる。インダクタ５０の電磁エネルギは増加し、小容量コンデンサ２０の静電エネルギは減少する。この状態は小容量コンデンサ２０電圧が整流電源１０電圧（瞬時値）に等しい値に低減するまで続く。
《図５》電流Ｉ３２１０が流れ、整流電源１０給電がなされる。整流電源１０電圧（瞬時値）が不足（大容量コンデンサ６０電圧に逆らう電流をインバータ負荷９０へ流し込むには電圧が足りない）していても整流電源１０給電がなされ、その力率を高める。この給電は、インダクタ５０の助成効果に依存する。ここにいう助成効果とはインダクタ５０の電流慣性（現状電流の変化に逆らいレベルを保持しようとする慣性）により整流電源１０電流を誘発する効果を意味する。
《図６》一部巻線５２・他巻線５１を経由する電流Ｉ４１が流れる。電流Ｉ４１の初期値は電流Ｉ３２１０終期値（前記初期値の直前の値）よりも巻数変化の関係で急に減少する。図６の状態はインダクタ５０の電磁エネルギが空になるまで続く。その後はは図２から再び繰り返す。インダクタ５０による助成効果について改めて説明する。
【０００７】
図４の電流Ｉ３２１０は整流電源１０給電をもたらす。電流１３２１０は整流電源１０の給電休止期間を緩和し、その力率を高める。かかる助成効果は電流Ｉ３２１０の通電開始時におけるインダクタ５０の電磁エネルギが大きければ有効に働く。通電開始時電磁エネルギをどのようにして高いレベルに保持するか…が本発明の課題である。図２の電流１３１終了時の電磁エネルギは極大値となる。これが、通電開始時電磁エネルギの原資となる。図２の電流Ｉ３１通電終了時電磁エネルギと図５の電流１３２１０通電開始時電磁エネルギはその間の消費電力・損失電力の分だけ前者が大、後者が小となる。図２終了時の小容量コンデンサ２０電圧と図５開始時の小容量コンデンサ２０電圧は相等しく、共にその時期の整流電源１０電圧（瞬時値）と一致する。図２・図５間には図３０図４が介在するが、図３の電流Ｉ４２による電荷量と図４の電流１３２２０による電荷量の総和は互いに打ち消しあってゼロとなる。その前後における小容量コンデンサ２０の静電エネルギはもとより、大容量コンデンサ６０の静電エネルギも不変となる。その間の回路動作はもっぱらインダクタ５０の電磁エネルギに依存する。いずれにしても、その分だけ電磁エネルギが目減りする。
【０００８】
図２の電流Ｉ３１通電終了時電磁エネルギは原資となる。そこから目減りした分だけ差し引かれて図５の電流Ｉ３２１０通電開始時電磁エネルギとなる。電流１３２１０通電開始時電磁エネルギを高いレベルに保持するためには、前記電磁エネルギ目減りを緩和すればよい。そのひとつの方策は、小容量コンデンサ２０容量を十分に小さく定めることである。その場合は、図３・図４の電流動作がほとんど瞬時に完了し、その間の電磁エネルギ目減りが僅少となる。この方策の欠点は小容量コンデンサ２０電圧が過大となり、部品耐圧を脅かすことである。ちなみにインダクタ５０の電磁エネルギを吸収し尽くした図３終了時（図４開始時）における小容量コンデンサ２０電圧が過大となる。
【０００９】
本発明においては、インダクタ５０における他巻線５１によるインダクタンス値を適度に小さくして、前記期間の前記目減りを緩和する。図３・図４の現象は小容量コンデンサ２０・インダクタ５０（ただし他巻線５１分）を主役とする振動現象であり、小容量コンデンサ２０を過少にせずに、インダクタ５０（ただし他巻線５１分）のインダクタンス値を適度に小さくすれば、図３・図４の振動現象は素早く完了する。前者はもとより、後者もその振動周期に係わるためである。その間の時間的、間隔が短いために、その間におけるインダクタ５０の電磁エネルギ目減りも相対的に小さくなる。従来は小容量コンデンサ２０小容量コンデンサ２０に依存する。本発明はそれを、小容量コンデンサ２０・インダクタ５０（ただし他巻線５１分）の両方に依存する方式に改めたものである。本発明はインダクタ５０（ただし他巻線５１分）のインダクタンス値を適度に小さく設定する。そうすると、インバータ負荷９０電流が増加傾向となる。一方、インダクタ５０（ただし一部巻線５２．他巻線５１の全体分）のインダクタンス値を適度に大きく設定すと、インバータ負荷９０電流は減少傾向となる。その両方を勘案して、所望のインバータ負荷９０電流に調整する。
【００１０】
【発明の効果】
本発明は整流電源電圧をインダクタの一部の巻線を介して第１スイッチング素子・第２スイッチング素子の回路へ順方向に印可する閉回路を形成したことを主たる特徴事項とするものである。これによれば、電磁エネルギの目減りを緩和し、整流電源の力率を高めることが可能となる。また、小容量コンデンサ電圧が過大にならないため、部品耐圧上も有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置にかかる回路図である。
【図２】第１スイッチング素子３１導通時における図１装置の動作説明図である。
【図３】第２フライホイールダイオード４２導通時における図１装置の動作説明図である。
【図４】第２スイッチング素子３２導通時における図１装置の前期の動作説明図である。
【図５】第２スイッチング素子３２導通時における図１装置の後期の動作説明図である。
【図６】第１フライホイールダイオード４１導通時における図１装置の動作説明図である。
【図７】従来装置の回路図である。
【符号の説明】
１０：整流電源
１１：交流電源
２０：小容量コンデンサ
３１：第１スイッチング素子
３２：第２スイッチング素子
４１：第１フライホイールダイオード
４２：第２フライホイールダイオード
５０：インダクタ
５０：インダクタ
５２：一部巻線
５２：他巻線
６０：大容量コンデンサ
９０：インバータ負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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