(57)【要約】      （修正有）【課題】直流を交流に変換するインバータにおいてスイッチング素子数を増やすことなく直流入力点を変更するだけでインバータの直流電圧を昇圧できる回路を構成する。【解決手段】従来インバータＩＮＶではＢＣとＩＮＶの２段となり制御回路とあわせた回路は複雑化およびコスト高となる。通常入力直流電圧はＡ点５１とＣ点５３の線間に印加されるが、Ｂ点５２とＣ点５３の線間に変更する。スイッチＳ２１４にはＬｏ１９、Ｒｏ２０の交流負荷を駆動するための信号が入力されており、ＢＣの信号としてもこれを兼用する。ＩＮＶ信号として最も一般的な三角波‐正弦波比較方式では平均の通電率（一周期のオンの割合）が０．５となるため昇圧に関しＢＣの理論よりＩＮＶの線間直流電圧は約２倍に昇圧され従来設置を要求されるＢＣを必要とせず昇圧したＩＮＶが実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハーフブリッジ型インバータ（ＩＮＶ）回路において前段に昇圧コンバータ（ＢＣ）を用いることなく、直流電源のＩＮＶに対する入力点を、従来のＩＮＶの直流リンク電圧の端子に入力する代わりにＩＮＶの縦続接続された２個のスイッチを構成する枝路の中点にインダクタを通して接続することでＢＣ使用時のように直流リンク電圧を昇圧できるようにしたインバータ回路構成。
【請求項２】
単相フルブリッジインバータ（ＩＮＶ）回路において前段に昇圧コンバータ（ＢＣ）を用いることなく、直流電源のＩＮＶに対する入力点を従来のＩＮＶの直流リンク電圧の端子に入力する代わりにＩＮＶの縦続接続された２個のスイッチを構成する枝路の中点にインダクタを通して接続することでＢＣ使用時のようにＩＮＶの直流リンク電圧を昇圧できるようにしたインバータ回路構成。
【請求項３】
単相フルブリッジインバータ（ＩＮＶ）回路において前段に昇圧コンバータ（ＢＣ）を用いることなく、直流電源のＩＮＶに対する入力点を従来のＩＮＶの直流リンク電圧の端子に入力する代わりにＩＮＶの縦続接続された２個のスイッチを構成する枝路の中点にインダクタを通して接続すること及びもう一方のスイッチの枝路の中点にも同様にインダクタを通して接続することでＢＣ使用時のようにＩＮＶの直流リンク電圧を昇圧できるようにしたインバータ回路構成。
【請求項４】
三相インバータ（ＩＮＶ）回路において前段に昇圧コンバータ（ＢＣ）を用いることなく、直流電源のＩＮＶに対する入力点を従来のＩＮＶの直流リンク電圧の端子に入力する代わりに縦続接続された２個のスイッチを構成する枝路の中点及び他の２組の枝路のそれぞれの中点にもそれぞれのインダクタを通して接続することでＢＣ使用時のように直流リンク電圧を昇圧できるようにしたインバータ回路構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  インバータ（ＩＮＶ）では直流電圧を昇圧して使う用途が多く、その場合一段目に昇圧コンバータ（ＢＣ）を用いている。系統連系を行う太陽光発電や電気自動車などの交流モータの駆動用電源などがそれである。通常回路をＢＣとＩＮＶの２段構成として昇圧して使用している。図１において一般にはＩＮＶの入力直流電圧はＡ点５１とＣ点５３の線間に印加されるが、発明ではＢ点５２とＣ点５３の線間に接続する。スイッチＳ２１４はＬｏ  １９、Ｒｏ２０の交流負荷を駆動するための信号が入力されており、制御において例えば最も一般的な三角波‐正弦波比較方式では平均の通電率（一周期のオンの割合）が０．５となるためＢＣの理論より線間のＩＮＶの電圧は約２倍に昇圧され追加のＢＣは不必要となる。このため１台のＩＮＶで目的の昇圧した電圧の交流電力を得る事ができる。
【従来の問題点】
【０００２】  ＩＮＶにおいて直流電圧を昇圧して使う理由は太陽光発電では昇圧による送電効率の改善の他、ピーク値の高い系統電圧波形以上の昇圧電圧が必要なためであり、電気自動車では同様な送電効率向上の他、高圧モータを使用することで大幅な効率改善が認められるためである。このため昇圧用のＢＣ設置が必然的となりＩＮＶと合わせた２段構成となる。これに伴う制御回路も倍増し回路を構成する素子の増設だけでなく互いの連携制御の為に相手出力の検出器なども設ける必要があり、回路は複雑且つ高コスト化することは避けられない。
【産業上の利用分野】
【０００３】  太陽光発電システムや電気自動車の駆動用電源において従来システムを効率的に動作させるには、太陽電池やバッテリなどの一段目の直流電圧を昇圧して２段目のＩＮＶに伝送する２回路より構成されている。系統連系などの太陽光発電システムでは高いピークの系統電圧以上が必要であり、また電気自動車ではモータの小型化に対し高効率で使用できるように高圧化するためでありこれらはＢＣとＩＮＶの２段構成であった。発明ではＩＮＶ回路１台で昇圧機能を持たせるようにしたものであり、最近の省エネ・高効率を要求するこれらの技術分野が大きく世間の注目を浴びる中、発展した革新技術を提供でき、これらの産業分野に大きく利用されることが期待できる技術である。
【従来の技術の対応】
【０００４】  従来太陽光発電や電気自動車ではインバータ（ＩＮＶ）を効果的に使用するために直流電圧を昇圧して利用する必要があった。昇圧コンバータ（ＢＣ）とＩＮＶはそれぞれ別々の用途での使用が目的のため、ＢＣとＩＮＶを合体させる構想は生ずることはなく、“直流電圧はＢＣで昇圧し、それからＩＮＶで交流を得る”この考えから発展することはなかった。初期には変圧器で昇圧することなども提案されていた。その他太陽電池や蓄電池を縦続接続して昇圧する方法も用いられたが高圧線路の引き回しなどから生じるトラブルや、なおかつ電圧調整も必要であることなどから広く採用されてゆくことはなかった。このように種々の方式が模索されたが最近ではＢＣで昇圧することが一般的になっている。このことは回路をＢＣとＩＮＶの２段で構成することとなり制御回路および両者の連携制御とあわせ回路は複雑およびコスト高をもたらしていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ＢＣとＩＮＶの２段構成となる従来の方式で仮にＢＣを用いない場合では低い入力直流電圧が直接ＩＮＶ直流電圧として使用されるため、低い入力直流電圧は系統電圧やモータ電圧に対し不十分となり出力に深刻なひずみをもたらしたり、大幅な効率低下などをもたらすことになる。このため一段目にＢＣを用いて昇圧することは必然的となる。このため回路はＢＣとＩＮＶの２段構成となり制御回路とあわせ回路は複雑およびコスト高となる。この昇圧機能を発明ではＩＮＶだけで実現することで余分なＢＣやその制御回路及びＢＣとＩＮＶを連携して制御する機能などは不要となり構成およびその制御は極めてシンプルとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記の問題点を解決する方法を図１のＩＮＶの基本原理構成図の詳しい図面をもとに説明する。従来ＩＮＶでは入力直流電圧はＡ点５１とＣ点５３の線間に印加されるが、発明ではＢ点５２とＣ点５３の線間に変更する。従来方式は２段構成でありＩＮＶの昇圧は１段目に設けたＢＣにより行っていた。発明ではこのＢＣを省略し従ってＢＣ用のスイッチは存在せずＩＮＶ用のスイッチＳ２１４でこれを兼用する。従来一般にＢＣでは単調なスイッチングがおこなわれ次段のＩＮＶで目的の出力周波数を得るためパルス幅変調のスイッチングが行われる。このようにスイッチＳ２１４はＬｏ  １９、Ｒｏ２０の交流負荷を駆動するための信号が入力されており、発明のＢＣではこれを利用する。最も一般的な三角波‐正弦波比較方式では平均の通電率（一周期のオンの割合）が０．５となるためＢＣの理論よりＩＮＶの線間直流電圧は約２倍に昇圧されＢＣの働きをこのＳ２１４で兼用することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】  図２に発明を実施するための実用的形態例を示す。単相フルブリッジ形に展開した発明の回路構成である。従来ＩＮＶでは入力直流電圧はＤ点６１とＦ点６３の線間に印加されるが、発明ではＧ点６２とＦ点６３の線間に変更する。発明ではＢＣを省略し従ってＢＣ用のスイッチと回路は除去され、ＩＮＶ用のスイッチＳ２２４でこれを兼用する。スイッチＳ２２４はＳ３２５と合わせてＬｏ３１、Ｒｏ３２の交流負荷を駆動するための信号が入力されており、最も一般的な三角波‐正弦波比較方式では平均の通電率（一周期のオンの割合）が０．５となるためＢＣの理論よりＩＮＶの線間直流電圧は約２倍に昇圧されＢＣの働きをこのＳ２２４で兼用することができる。このフルブリッジの場合入力電源入力端は左端側Ａ点３３に接続されるが、あわせて入力電源Ｅ２１は右端側Ａ点３４にインダクタＬ２３５を介して接続することもでき、スイッチＳ４２６と合わせてこの部分の昇圧コンバータ（ＢＣ）を構成することになる。この場合も従来のＳ４２６に与える信号波形を何ら変更することなくそのままＢＣの信号として利用できる。更には入力端子をＧ点６２、Ｈ点６４の２点にも分散して設けることで電力の分担化および流入電流リプルの平滑化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の基本構成となるハーフブリッジ回路である。
【図２】本発明の実用的な単相フルブリッジ回路図である。
【符号の説明】
【０００９】〔図１〕
１１  直流電源
１２  限流インダクタ
１３  インバータスイッチ
１４  インバータスイッチ
１５  環流ダイオード
１６  環流ダイオード
１７  電源用キャパシタ
１８  電源用キャパシタ
１９  負荷インダクタ
２０  負荷抵抗
５１  インバータ直流正電圧端子
５２  インバータ直流中性点電圧端子
５３  インバータ直流負電圧端子
〔図２〕
２１  直流電源
２２  限流インダクタ
２３  インバータスイッチ
２４  インバータスイッチ
２５  インバータスイッチ
２６  インバータスイッチ
２７  環流ダイオード
２８  環流ダイオード
２９  環流ダイオード
３０  環流ダイオード
３１  負荷インダクタ
３２  負荷抵抗
３３  左端インダクタ端子
３４  右端インダクタ端子
３５  限流インダクタ
４１  インバータ直流負電圧端子
４２  電源用キャパシタ
６１  インバータ直流正電圧端子
６２  インバータ直流中性点電圧端子
６３  インバータ直流負電圧端子
６４  インバータ直流中性点電圧端子
【図１】
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【図２】
2017112816.tif 000004