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公開番号2025033139
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023138653
出願日2023-08-29
発明の名称インバータ回路
出願人ダイヤゼブラ電機株式会社
代理人個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250306BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング損失を抑えつつ、ゼロクロスタイミングにおける出力電圧の波形の歪みを低減する技術を提供する。
【解決手段】フルブリッジ回路と、スイッチング素子をそれぞれスイッチング制御する制御回路とを備えたインバータ回路において、フルブリッジ回路は、2つのスイッチング素子を有する第1アームと、他の2つのスイッチング素子を有する第2アームとを有する。制御回路は、ゼロクロス点を含まない期間において通常制御を行い、ゼロクロス点を含む期間において切替制御を行う。通常制御において、制御回路は、第1アームのスイッチング素子を高速スイッチングするとともに、第2アームのスイッチング素子を低速スイッチングするトーテムポール方式を行う。切替制御において、制御回路は、第1アームおよび第2アームのスイッチング素子の全てを高速スイッチングする。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
４つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路と、
前記フルブリッジ回路の前記スイッチング素子をそれぞれスイッチング制御する制御回路と、
を備えたインバータ回路であって、
前記フルブリッジ回路は、
２つの前記スイッチング素子を有する第１アームと、
他の２つの前記スイッチング素子を有する第２アームと、
を有し、
前記制御回路は、
ゼロクロス点を含まない期間において、前記第１アームの前記スイッチング素子を高速スイッチングするとともに、前記第２アームの前記スイッチング素子を低速スイッチングするトーテムポール方式を行う、通常制御と、
前記ゼロクロス点を含む期間において、前記第１アームの前記スイッチング素子および前記第２アームの前記スイッチング素子の全てを高速スイッチングする、切替制御と、
を行う、インバータ回路。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
請求項１に記載のインバータ回路であって、
前記制御回路は、前記切替制御において、前記ゼロクロス点における全ての前記スイッチング素子のデューティを約０．５とする、インバータ回路。
【請求項３】
請求項１に記載のインバータ回路であって、
前記制御回路は、前記通常制御と前記切替制御との切り替えタイミングにおいて、それぞれの前記スイッチング素子について、前記通常制御におけるデューティと、前記切替制御におけるデューティとが同じ値となるように前記切替制御におけるデューティを設定する、インバータ回路。
【請求項４】
請求項３に記載のインバータ回路であって、
前記制御回路は、それぞれの前記切替制御の期間に対して、前記第１アームまたは前記第２アームの一方のデューティを、
前記切替制御の始点におけるデューティを、直前の前記通常制御の終点におけるデューティと同じ値とし、
前記切替制御の終点におけるデューティを、直後の前記通常制御の始点におけるデューティと同じ値とし、
前記切替制御のその他の期間におけるデューティを、前記切替制御の始点におけるデューティと、前記切替制御の終点におけるデューティとを線形補間にて算出して、
設定する、インバータ回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフトスイッチングを行うインバータ回路に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＤＣ－ＤＣコンバータなどのインバータ回路を含む電力変換装置において、スイッチング素子を４個使用するブリッジ回路を駆動する方式として、トーテムポール方式、バイポーラ方式、その他の方式が知られている。
【０００３】
バイポーラ方式では、ブリッジを構成する４つのスイッチング素子全てに対して、高速（例えば５０ｋＨｚ等）のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動でスイッチングする。バイポーラ方式は、スイッチ駆動を１つのＰＷＭ信号とその排他信号という最低限の信号で行うことができるという利点がある。一方、バイポーラ方式では、４つのスイッチング素子全てが高速駆動であるためにスイッチング損失が多いことや、回路の簡素化ができないことが欠点として挙げられる。
【０００４】
トーテムポール方式では、ブリッジを構成する一方のアームに接続される２つのスイッチング素子を低速（例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）でスイッチングする一方、他方のアームに接続される２つのスイッチング素子を高速（例えば５０ｋＨｚ等）のＰＷＭ駆動でスイッチングする。トーテムポール方式は、２つのスイッチング素子が低速駆動であるためにスイッチング損失が少ないことや、回路が簡素化できることなどの利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－２１３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、トーテムポール方式のインバータ回路を含む従来の電力変換装置が記載されている。特許文献１の段落００９８に記載されているように、特別な対処をしない場合には、トーテムポール方式では、ゼロクロスタイミング付近の期間において出力電圧の波形が歪むという問題が生じる。
【０００７】
その原因の一例として、ゼロクロス付近においては微小なデューティで駆動する必要があるが、実際の駆動回路やスイッチング素子などの制約によってデューティの下限が制限されることが挙げられる。また、他の原因の一例として、ゼロクロス付近では高速側アームのデューティがおよそ０とおよそ１との間で切り替わるとともに、低速側アームにおいてもＯＮ／ＯＦＦの切替が行われるが、それらと実際の交流波形のゼロクロスの３つのタイミングを一致しなければ正しい駆動とならないが、実際の回路および制御において３つを完全に一致させることが困難であることが挙げられる。
【０００８】
そこで、本発明は、スイッチング損失を抑えつつ、ゼロクロスタイミングにおける出力電圧の波形の歪みを低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、４つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路の前記スイッチング素子をそれぞれスイッチング制御する制御回路と、を備えたインバータ回路であって、前記フルブリッジ回路は、２つの前記スイッチング素子を有する第１アームと、他の２つの前記スイッチング素子を有する第２アームと、を有し、前記制御回路は、ゼロクロス点を含まない期間において、前記第１アームの前記スイッチング素子を高速スイッチングするとともに、前記第２アームの前記スイッチング素子を低速スイッチングするトーテムポール方式を行う、通常制御と、前記ゼロクロス点を含む期間において、前記第１アームの前記スイッチング素子および前記第２アームの前記スイッチング素子の全てを高速スイッチングする、切替制御と、を行う。
【００１０】
本願の第２発明は、第１発明のインバータ回路であって、前記制御回路は、前記切替制御において、前記ゼロクロス点における全ての前記スイッチング素子のデューティを約０．５とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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