特許 6864467 単相インバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6864467

(24)【登録日】2021年4月6日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】単相インバータ

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/497 20070101AFI20210419BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/497

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-246609(P2016-246609)

(22)【出願日】2016年12月20日

(65)【公開番号】特開2018-102051(P2018-102051A)

(43)【公開日】2018年6月28日

【審査請求日】2019年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】塩田 広

【審査官】 佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１２４７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０００２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６１０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７７６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 竹田正俊，電源高調波規制と対応技術，４．大容量機器における対応技術，電気学会論文誌Ｄ，１９９５年，１１５巻，第９号，ｐｐ．１０９５−１０９７

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８，７／４９７

Ｈ０２Ｊ ５０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電圧源から供給される直流電圧が入力される単相フルブリッジ回路を複数備える単相インバータであって、
前記複数の単相フルブリッジ回路のうち少なくとも２つは、互いに供給される前記直流電圧の電圧値が異なり、
前記複数の単相フルブリッジ回路のうち少なくとも２つは、互いに点弧位相が異なり、
前記複数の単相フルブリッジ回路の各出力が多段で直列接続され、
前記直列接続された各出力の両端から交流電圧が出力され、
前記複数の単相フルブリッジ回路は、第１フルブリッジ回路、第２フルブリッジ回路、第３フルブリッジ回路および第４フルブリッジ回路であり、
前記第１フルブリッジ回路および前記第２フルブリッジ回路に供給される前記直流電圧の電圧値は、第１電圧値Ｅdc1であり、
前記第３フルブリッジ回路および前記第４フルブリッジ回路に供給される前記直流電圧の電圧値は、前記第１電圧値とは異なる第２電圧値Ｅdc2であり、
前記第１フルブリッジ回路と前記第２フルブリッジ回路の前記点弧位相は互いに異なる点弧位相であり、
前記第３フルブリッジ回路および前記第４フルブリッジ回路の前記点弧位相は同一の点弧位相であり、
前記第１電圧値Ｅdc1と前記第２電圧値Ｅdc2との関係が、次式
Ｅdc1：Ｅdc2＝１：３^１／２／２
を満たすように前記第１電圧値Ｅdc1および前記第２電圧値Ｅdc2が設定されており、
前記第１フルブリッジ回路の点弧位相を基準とすると、前記第２フルブリッジ回路の点弧位相を６０°遅らせるとともに、前記第３フルブリッジ回路および前記第４フルブリッジ回路の点弧位相を３０°遅らせるようになっている単相インバータ。

【請求項2】

高調波の次数をｎとし、パルス数をｐとし、正の整数をｍとすると、
前記交流電圧に含まれる高調波の次数ｎが次式
ｎ＝ｐ×ｍ±１
を満たすように、且つ
基本波の大きさを１とすると、前記交流電圧に含まれる高調波の発生量Ｅｎが次式
Ｅｎ＝１／ｎ
を満たすように、前記直流電圧の電圧値および前記点弧位相が設定される請求項１に記載の単相インバータ。

【請求項3】

さらに、前記交流電圧に含まれる高調波の最低次数以上の成分を阻止するローパスフィルタを備える請求項１または２に記載の単相インバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、単相インバータに関する。

【背景技術】

【0002】

今後、例えば電気自動車への非接触給電などの高周波分野を中心として直流電圧源から交流電圧を出力する単相インバータの需要が拡大することが予想されている。このような用途に単相インバータが用いられる場合、出力される交流電圧に含まれる高調波による誘導障害、電波障害などが問題となることが考えられる。従来、このような高調波による問題への対策が種々考案されているが、それらの対策はいずれもフィルタの作用により高調波電圧を除去する、といったものが主流であった。フィルタを用いる対策では、装置の大型化やコストの増加を招く、などの問題が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１０４２９５号公報

【特許文献2】特開２０１０−２３３３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、装置の大型化やコストの増加を抑制しつつ、高調波による問題の発生を抑制することができる単相インバータを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態の単相インバータは、直流電圧源から供給される直流電圧が入力される単相フルブリッジ回路を複数備えるものである。複数の単相フルブリッジ回路のうち少なくとも２つは、互いに供給される前記直流電圧の電圧値が異なっている。複数の単相フルブリッジ回路のうち少なくとも２つは、互いに点弧位相が異なっている。複数の単相フルブリッジ回路の各出力が多段で直列接続されている。直列接続された各出力の両端から交流電圧が出力される。前記複数の単相フルブリッジ回路は、第１フルブリッジ回路、第２フルブリッジ回路、第３フルブリッジ回路および第４フルブリッジ回路であり、前記第１フルブリッジ回路および前記第２フルブリッジ回路に供給される前記直流電圧の電圧値は、第１電圧値Ｅdc1であり、前記第３フルブリッジ回路および前記第４フルブリッジ回路に供給される前記直流電圧の電圧値は、前記第１電圧値とは異なる第２電圧値Ｅdc2であり、前記第１フルブリッジ回路と前記第２フルブリッジ回路の前記点弧位相は互いに異なる点弧位相であり、前記第３フルブリッジ回路および前記第４フルブリッジ回路の前記点弧位相は同一の点弧位相である。この場合、前記第１電圧値Ｅdc1と前記第２電圧値Ｅdc2との関係が、次式「Ｅdc1：Ｅdc2＝１：３１／２／２」を満たすように前記第１電圧値Ｅdc1および前記第２電圧値Ｅdc2が設定されている。また、この場合、前記第１フルブリッジ回路の点弧位相を基準とすると、前記第２フルブリッジ回路の点弧位相を６０°遅らせるとともに、前記第３フルブリッジ回路および前記第４フルブリッジ回路の点弧位相を３０°遅らせるようになっている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一実施形態に係る単相インバータを含む非接触給電装置の構成を模式的に示す図

【図2】各インバータ部から出力される電圧の波形を模式的に示す図

【図3】単相インバータの各部の電圧波形と、トランスの二次側に現れる電圧および電流の波形とを模式的に示す図

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示す単相インバータ１は、トランス２およびローパスフィルタ３（以下、ＬＰＦ３と呼ぶ）とともに非接触給電装置４を構成している。非接触給電装置４は、例えば電気自動車への非接触給電を行う用途に用いられる。

【0008】

単相インバータ１から出力される交流電圧は、トランス２の一次側巻線２ａに印加される。本実施形態では、トランス２の変圧比は、例えば「１：１」となっている。トランス２の二次側巻線２ｂから出力される交流電圧Ｅhfは、ＬＰＦ３に入力されている。ＬＰＦ３は、例えばインダクタおよびキャパシタからなるＬ型やπ型のＬＣフィルタとして構成されている。

【0009】

ＬＰＦ３は、交流電圧Ｅhfに含まれる高調波の最低次数以上の成分を阻止するように設計されている。なお、この場合、詳細は後述するが、交流電圧Ｅhfに含まれる高調波の最低次数は「１１」である。そのため、本実施形態では、ＬＰＦ３は、交流電圧Ｅhfに含まれる１１次以上の高調波成分を阻止するように設計されている。ＬＰＦ３の出力電圧は、給電対象の負荷（図示略）に供給される。

【0010】

単相インバータ１は、複数のインバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４を備えている。インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４は、いずれも単相フルブリッジ回路として構成されており、入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。なお、本実施形態では、インバータ部ＩＮＶ１、ＩＮＶ２、ＩＮＶ３、ＩＮＶ４は、それぞれ第１フルブリッジ回路、第２フルブリッジ回路、第３フルブリッジ回路、第４フルブリッジ回路に相当する。

【0011】

インバータ部ＩＮＶ１には、直流電圧源５から電源線６、７を介して供給される第１電圧値Ｅdc1の直流電圧が入力されている。直流電圧源５は、例えばバッテリなどの電圧源や予め充電されたコンデンサなどから構成される。インバータ部ＩＮＶ１は、４つのスイッチＳ１１〜Ｓ１４を備えている。スイッチＳ１１〜Ｓ１４としては、例えばパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子を用いることができる。

【0012】

電源線６、７間には、スイッチＳ１１、Ｓ１２の直列回路およびスイッチＳ１３、Ｓ１４の直列回路が接続されている。スイッチＳ１１、Ｓ１２の相互接続ノードＮ１はインバータ部ＩＮＶ１の高電位側の出力ノードとなり、スイッチＳ１３、Ｓ１４の相互接続ノードＮ２はインバータ部ＩＮＶ１の低電位側の出力ノードとなる。

【0013】

インバータ部ＩＮＶ２には、直流電圧源８から電源線９、１０を介して供給される第１電圧値Ｅdc1の直流電圧が入力されている。直流電圧源８としては、直流電圧源５と同様の構成を採用することができる。インバータ部ＩＮＶ２は、４つのスイッチＳ２１〜Ｓ２４を備えている。スイッチＳ２１〜Ｓ２４としては、スイッチＳ１１〜Ｓ１４と同様の構成を採用することができる。

【0014】

電源線９、１０間には、スイッチＳ２１、Ｓ２２の直列回路およびスイッチＳ２３、Ｓ２４の直列回路が接続されている。スイッチＳ２１、Ｓ２２の相互接続ノードＮ３はインバータ部ＩＮＶ２の高電位側の出力ノードとなり、スイッチＳ２３、Ｓ２４の相互接続ノードＮ４はインバータ部ＩＮＶ２の低電位側の出力ノードとなる。

【0015】

インバータ部ＩＮＶ３には、直流電圧源１１から電源線１２、１３を介して供給される第２電圧値Ｅdc2の直流電圧が入力されている。直流電圧源１１としては、直流電圧源５などと同様の構成を採用することができる。インバータ部ＩＮＶ３は、４つのスイッチＳ３１〜Ｓ３４を備えている。スイッチＳ３１〜Ｓ３４としては、スイッチＳ１１〜Ｓ１４などと同様の構成を採用することができる。

【0016】

電源線１２、１３間には、スイッチＳ３１、Ｓ３２の直列回路およびスイッチＳ３３、Ｓ３４の直列回路が接続されている。スイッチＳ３１、Ｓ３２の相互接続ノードＮ５はインバータ部ＩＮＶ３の高電位側の出力ノードとなり、スイッチＳ３３、Ｓ３４の相互接続ノードＮ６はインバータ部ＩＮＶ３の低電位側の出力ノードとなる。

【0017】

インバータ部ＩＮＶ４には、直流電圧源１４から電源線１５、１６を介して供給される第２電圧値Ｅdc2の直流電圧が入力されている。直流電圧源１４としては、直流電圧源５などと同様の構成を採用することができる。インバータ部ＩＮＶ４は、４つのスイッチＳ４１〜Ｓ４４を備えている。スイッチＳ４１〜Ｓ４４としては、スイッチＳ１１〜Ｓ１４などと同様の構成を採用することができる。

【0018】

電源線１５、１６間には、スイッチＳ４１、Ｓ４２の直列回路およびスイッチＳ４３、Ｓ４４の直列回路が接続されている。スイッチＳ４１、Ｓ４２の相互接続ノードＮ７はインバータ部ＩＮＶ４の高電位側の出力ノードとなり、スイッチＳ４３、Ｓ４４の相互接続ノードＮ８はインバータ部ＩＮＶ４の低電位側の出力ノードとなる。

【0019】

このように、インバータ部ＩＮＶ１およびＩＮＶ２と、インバータ部ＩＮＶ３およびＩＮＶ４とは、互いに供給される直流電圧の電圧値が異なっている。そして、インバータ部ＩＮＶ１およびＩＮＶ２に供給される直流電圧の電圧値である第１電圧値Ｅdc１と、インバータ部ＩＮＶ３およびＩＮＶ４に供給される直流電圧の電圧値である第２電圧値Ｅdc2とは、下記（１）式の関係となっている。
Ｅdc1：Ｅdc2＝１：３^１／２／２ …（１）

【0020】

スイッチ制御部１７は、インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の各スイッチのオンオフを制御する。各スイッチのオンオフの詳細なタイミングは後述するが、インバータ部ＩＮＶ１とインバータ部ＩＮＶ２の点弧位相は、互いに異なる点弧位相となる。また、インバータ部ＩＮＶ３とインバータ部ＩＮＶ４の点弧位相は、同一の点弧位相となる。また、インバータ部ＩＮＶ１とインバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４の点弧位相は、互いに異なる点弧位相となる。また、インバータ部ＩＮＶ２とインバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４の点弧位相は、互いに異なる点弧位相となる。

【0021】

上記構成において、インバータ部ＩＮＶ１の低電位側の出力ノードＮ２は、インバータ部ＩＮＶ２の高電位側の出力ノードＮ３に接続されている。また、インバータ部ＩＮＶ２の低電位側の出力ノードＮ４は、インバータ部ＩＮＶ３の高電位側の出力ノードＮ５に接続されている。また、インバータ部ＩＮＶ３の低電位側の出力ノードＮ６は、インバータ部ＩＮＶ４の高電位側の出力ノードＮ７に接続されている。

【0022】

そして、インバータ部ＩＮＶ１の高電位側の出力ノードＮ１と、インバータ部ＩＮＶ４の低電位側の出力ノードＮ８との間から出力される交流電圧が、トランス２の一次側巻線２ａに印加される。つまり、上記構成の単相インバータ１では、インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の各出力が多段で直列接続され、その直列接続された各出力の両端から交流電圧が出力されるようになっている。

【0023】

次に、上記構成の作用について図２および図３も参照して説明する。なお、図２および図３では、単相インバータ１から出力される交流電圧の１周期の開始時点を０°とし、その終了時点を３６０°として示している。また、図３における縦軸は、各電圧を電圧Ｅdc1で除算したもの、つまり電圧Ｅdc1で正規化した各電圧を示している。

【0024】

［１］インバータ部ＩＮＶ１の動作
交流電圧の１周期において、インバータ部ＩＮＶ１のスイッチＳ１１〜Ｓ１４のオンオフは、次のように制御される。すなわち、０°〜１２０°では、スイッチＳ１１、Ｓ１４がオンされるとともにスイッチＳ１２、Ｓ１３がオフされる。また、１２０°〜１８０°および３００°〜３６０°では全てのスイッチＳ１１〜Ｓ１４がオフされる。また、１８０°〜３００°では、スイッチＳ１１、Ｓ１４がオフされるとともにスイッチＳ１２、Ｓ１３がオンされる。

【0025】

スイッチＳ１１〜Ｓ１４が上述したように制御されることにより、インバータ部ＩＮＶ１の出力ノードＮ１、Ｎ２間には、図２（ａ）に示すような交流電圧が現れる。すなわち、インバータ部ＩＮＶ１から出力される交流電圧は、０°〜１２０°では＋Ｅdc1となり、１２０°〜１８０°では０となり、１８０°〜３００°では−Ｅdc1となり、３００°〜３６０°では０となる。

【0026】

［２］インバータ部ＩＮＶ２の動作
交流電圧の１周期において、インバータ部ＩＮＶ２のスイッチＳ２１〜Ｓ２４のオンオフは、次のように制御される。すなわち、０°〜６０°および１８０°〜２４０°では全てのスイッチＳ２１〜Ｓ２４がオフされる。また、６０°〜１８０°では、スイッチＳ２１、Ｓ２４がオンされるとともにスイッチＳ２２、Ｓ２３がオフされる。また、２４０°〜３６０°では、スイッチＳ２１、Ｓ２４がオフされるとともにスイッチＳ２２、Ｓ２３がオンされる。

【0027】

スイッチＳ２１〜Ｓ２４が上述したように制御されることにより、インバータ部ＩＮＶ２の出力ノードＮ３、Ｎ４間には、図２（ｂ）に示すような交流電圧が現れる。すなわち、インバータ部ＩＮＶ２から出力される交流電圧は、０°〜６０°では０となり、６０°〜１８０°では＋Ｅdc1となり、１８０°〜２４０°では０となり、２４０°〜３６０°では−Ｅdc1となる。

【0028】

［３］インバータ部ＩＮＶ３の動作
交流電圧の１周期において、インバータ部ＩＮＶ３のスイッチＳ３１〜Ｓ３４のオンオフは、次のように制御される。すなわち、０°〜３０°および１５０°〜２１０°では全てのスイッチＳ３１〜Ｓ３４がオフされる。また、３０°〜１５０°では、スイッチＳ３１、Ｓ３４がオンされるとともにスイッチＳ３２、Ｓ３３がオフされる。また、２１０°〜３３０°では、スイッチＳ３１、Ｓ３４がオフされるとともにスイッチＳ３２、Ｓ３３がオンされる。

【0029】

スイッチＳ３１〜Ｓ３４が上述したように制御されることにより、インバータ部ＩＮＶ３の出力ノードＮ５、Ｎ６間には、図２（ｃ）に示すような交流電圧が現れる。すなわち、インバータ部ＩＮＶ３から出力される交流電圧は、０°〜３０°では０となり、３０°〜１５０°では＋Ｅdc2となり、１５０°〜２１０°では０となり、２１０°〜３３０°では−Ｅdc2となり、３３０°〜３６０°では０となる。

【0030】

［４］インバータ部ＩＮＶ４の動作
交流電圧の１周期において、インバータ部ＩＮＶ４のスイッチＳ４１〜Ｓ４４のオンオフは、次のように制御される。すなわち、０°〜３０°および１５０°〜２１０°では全てのスイッチＳ４１〜Ｓ４４がオフされる。また、３０°〜１５０°では、スイッチＳ４１、Ｓ４４がオンされるとともにスイッチＳ４２、Ｓ４３がオフされる。また、２１０°〜３３０°では、スイッチＳ４１、Ｓ４４がオフされるとともにスイッチＳ４２、Ｓ４３がオンされる。

【0031】

スイッチＳ４１〜Ｓ４４が上述したように制御されることにより、インバータ部ＩＮＶ４の出力ノードＮ７、Ｎ８間には、図２（ｄ）に示すような交流電圧が現れる。すなわち、インバータ部ＩＮＶ４から出力される交流電圧は、０°〜３０°では０となり、３０°〜１５０°では＋Ｅdc2となり、１５０°〜２１０°では０となり、２１０°〜３３０°では−Ｅdc2となり、３３０°〜３６０°では０となる。

【0032】

［５］全体の動作
インバータ部ＩＮＶ１、ＩＮＶ２が上述したような動作を行うことにより、ノードＮ１、Ｎ４間に図３（ａ）に示すような電圧が現れる。すなわち、ノードＮ１、Ｎ４間の電圧Ｅhf1は、０°〜６０°では１となり、６０°〜１２０°では２となり、１２０°〜１８０°では１となり、１８０°〜２４０°では−１となり、２４０°〜３００°では−２となり、３００°〜３６０°では−１となる。

【0033】

また、インバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４が上述したような動作を行うことにより、ノードＮ５、Ｎ８間に図３（ｂ）に示すような電圧が現れる。すなわち、ノードＮ５、Ｎ８間の電圧Ｅhf2は、０°〜３０°では０となり、３０°〜１５０°では３^1/2（以下、√３と表す）となり、１５０°〜２１０°では０となり、２１０°〜３３０°では−√３となり、３３０°〜３６０°では０となる。

【0034】

単相インバータ１から出力される交流電圧、ひいてはトランス２の二次側巻線２ｂから出力される交流電圧Ｅhfは、図３（ｃ）に示すように、電圧Ｅhf1と電圧Ｅhf2が合成された階段状の波形となる。すなわち、交流電圧Ｅhfは、０°〜３０°では１となり、３０°〜６０°では１＋√３となり、６０°〜１２０°では２＋√３となり、１２０°〜１５０°では１＋√３となり、１５０°〜１８０°では１となる。また、交流電圧Ｅhfは、１８０°〜２１０°では−１となり、２１０°〜２４０°では−１＋√３となり、２４０°〜３００°では−２＋√３となり、３００°〜３３０°では−１＋√３となり、３３０°〜３６０°では１となる。

【0035】

また、トランス２の二次側巻線２ｂに流れる電流Ｉhfは、ＬＰＦ３の作用により、交流電圧Ｅhfの波形を鈍らせた波形となる。すなわち、電流Ｉhfは、図３（ｃ）に示すような正弦波状の波形となる。

【0036】

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果が得られる。
一般的な単相インバータから出力される電圧は、矩形波状の波形となる。このような矩形波状の出力電圧には、非常に多くの高調波成分が含まれている。そのような高調波電圧を除去するためには、低次数の高調波をも除去する仕様のフィルタが必要であり、装置の大型化やコストの増加などの問題が発生する。

【0037】

そこで、本実施形態の単相インバータ１は、一般的な単相インバータと同様の構成の４つのインバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４を備え、インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４のうち少なくとも２つについて互いに供給される直流電圧の電圧値を異ならせるとともに、インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４のうち少なくとも２つについて互いに点弧位相を異ならせている。そして、４つのインバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の各出力が多段で直列接続されており、その直列接続された各出力の両端から交流電圧が出力される。

【0038】

このような構成の単相インバータ１から出力される交流電圧は、図２（ａ）〜（ｄ）に示したインバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の各出力電圧を組み合わせて得られる波形であり、図３（ｃ）に示したような階段状の波形となる。このような階段状の電圧波形は、矩形波状の電圧波形に比べ、正弦波に近い波形となっているため、これに含まれる高調波成分が少なくなる。したがって、ＬＰＦ３としては、矩形波状の電圧に含まれる高調波成分を除去するためのフィルタに比べ、小型且つ安価なものを用いることができる。したがって、本実施形態によれば、装置の大型化やコストの増加を抑制しつつ、高調波による問題の発生を抑制することができるという効果が得られる。

【0039】

単相インバータ１から出力される交流電圧の高調波成分を低減する効果は、その電圧波形のパルス数ｐを増加するほど顕著に得られる。なお、パルス数ｐは、交流電圧の１周期中に同時に生じることのない転流の数に相当する。交流電圧に含まれる高調波の次数ｎは、下記（２）式により表される。ただし、ｍは正の整数である。
ｎ＝ｐ×ｍ±１ …（２）

【0040】

また、交流電圧に含まれる高調波の発生量Ｅｎは、基本波の大きさを１とすると、下記（３）式により表される。
Ｅｎ＝１／ｎ …（３）

【0041】

上記（２）式から明らかなように、パルス数ｐが１２の場合、交流電圧に含まれる高調波の次数ｎは、「１１、１３、２３、２５、…」となり、５次および７次の高調波は含まれない。また、上記（３）式から明らかなように、５次、７次の高調波の発生量Ｅｎは、それより高次の高調波の発生量Ｅｎに比べると大きい。

【0042】

そこで、本実施形態では、パルス数ｐが１２となるように、インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４に供給される直流電圧の電圧値およびインバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の点弧位相が設定されている。具体的には、本実施形態では、インバータ部ＩＮＶ１、ＩＮＶ２に供給される直流電圧の電圧値Ｅdc1とインバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４に供給される直流電圧の電圧値Ｅdc2を、上記（１）式を満たすように設定している。

【0043】

また、本実施形態では、インバータ部ＩＮＶ１の点弧位相を基準とすると、インバータ部ＩＮＶ２の点弧位相を６０°遅らせるとともに、インバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４の点弧位相を３０°遅らせるようにしている。これにより、単相インバータ１から出力される交流電圧のパルス数ｐが１２となり、その交流電圧には５次および７次の高調波が含まれない。そのため、単相インバータ１から出力される交流電圧に含まれる高調波の最低次数は１１次となり、ＬＰＦ３としては、１１次の高調波成分を阻止することができるものであればよく、５次、７次の高調波成分を阻止できるフィルタに比べ、小型且つ安価なものを用いることができる。

【0044】

単相インバータ１は、一般的な単相インバータと同様の構成をなす４つのインバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４を備えているが、それらを直列多段に接続することで所望する出力を得る構成となっているため、各インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の容量は、単相インバータ１と同程度の出力を得ることができる一般的な単相インバータの容量の１／４程度でよい。したがって、本実施形態によれば、従来の一般的な単相インバータに対し、装置の大型化やコストの大幅な増加を招くことなく、上述した高調波を低減する効果が得られる。

【0045】

高調波の低減効果を期待して、単相インバータ１の各スイッチＳ１１〜Ｓ４４の駆動制御として、ＰＷＭ制御を採用することも考えられる。しかし、ＰＷＭ制御を用いた場合、スイッチングロスが増大するおそれがある。本実施形態の単相インバータ１は、ＰＷＭ制御を用いていないため、スイッチングロスの増大を招くことなく、上述した高調波の低減効果を得ることができる。

【0046】

（その他の実施形態）
単相インバータ１は、上記実施形態で例示した電気自動車への非接触給電を行う用途に限らず、例えば誘導加熱など様々な用途に用いることができる。つまり、本発明は、直流電圧を交流電圧に変換して出力する単相インバータ全般に適用することができる。したがって、トランス２、ＬＰＦ３などは、必要に応じて設ければよい。

【0047】

インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４に供給される直流電圧の電圧値およびインバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の点弧位相は、上記実施形態で示したものに限らずともよく、単相インバータ１から出力される交流電圧が所望する階段状の波形、ひいては交流電圧のパルス数が所望する数となるように適宜設定すればよい。すなわち、インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４のうち少なくとも２つに供給される直流電圧の電圧値が異なるように設定するとともに、インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４のうち少なくとも２つの点弧位相が異なるように設定すればよい。

【0048】

インバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４は、１つのインバータ部に置き換えることが可能である。ただし、置き換えられるインバータ部としては、インバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４の容量に比べて２倍の容量が必要となる。また、上記インバータ部に供給される直流電圧の電圧値としては、インバータ部ＩＮＶ３、ＩＮＶ４に供給される直流電圧の電圧値Ｅdc2の２倍の電圧値（＝３^１／２）が必要となる。

【0049】

単相インバータ１は、４つの単相フルブリッジ回路（インバータ部ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４）を備え、その各出力が多段で直列接続された構成となっていたが、単相フルブリッジ回路の数は、２つ、３つまたは５つ以上でもよい。

【0050】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0051】

図面中、１は単相インバータ、３はローパスフィルタ、５、８、１１、１４は直流電圧源、ＩＮＶ１はインバータ部（単相フルブリッジ回路、第１フルブリッジ回路）、ＩＮＶ２はインバータ部（単相フルブリッジ回路、第２フルブリッジ回路）、ＩＮＶ３はインバータ部（単相フルブリッジ回路、第３フルブリッジ回路）、ＩＮＶ４はインバータ部（単相フルブリッジ回路、第４フルブリッジ回路）を示す。

【図1】

【図2】

【図3】