JP5938882B2

JP5938882B2 - インバータ装置

Info

Publication number: JP5938882B2
Application number: JP2011263523A
Authority: JP
Inventors: 佑平鈴木
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: JP2013116032A

Description

この発明は、交流電源から印加される交流電圧を所望の周波数・振幅の交流電圧に変換しつつ電動機に給電するインバータ装置に関する。

図４は、この種のインバータ装置として、下記特許文献１に記載の回路構成などの従来例を示す回路構成図である。

このインバータ装置５０には、商用電源などの交流電源１から印加される交流電圧を整流電圧に変換して出力する、例えば、ダイオードをブリッジ接続してなるコンバータ部５１と、この整流電圧を平滑するための平滑回路部５２として設けられるリアクトル５３と平滑コンデンサ５４の直列接続回路と、平滑コンデンサ５４の両端電圧を所望の周波数・振幅の交流電圧に変換しつつ電動機５６に給電する、例えば、絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とダイオードの逆並列回路をブリッジ接続してなるインバータ部５５とを備えている。

図４に示した従来のインバータ装置５０において、コンバータ部５１の正側出力端にその一端が接続されるアクトル５３は、交流電源１からコンバータ部５１へのパルス的な入力電流のピーク値を抑制しつつ、平滑コンデンサ５４の両端電圧を平滑するために設けられている。

通常、リアクトル５３の容量値は、インバータ装置５０が１台ずつ単独で運転されることを前提条件にして設定されている。

特開平９−２６１９７３号公報

図４に示した従来のインバータ装置５０を複数台備え、それぞれのインバータ装置５０に備えるコンバータ部５１の出力の両端端子Ｐ₀，Ｎ₀それぞれを互いに並列接続しつつ、この複数台のインバータ装置それぞれを動作させるようにした構成の電動機電源システム（以下、単に電動機電源システムと称する）は、例えば機械設備としての巻取機械を駆動する複数の電動機などに供される。

このような電動機電源システムは、一方の前記インバータ装置の負荷としての電動機が駆動動作状態にあり、他方の前記インバータ装置の負荷としての電動機が制動動作状態になる用途に用いられると、この制動動作状態の電動機からの回生電力を、駆動動作状態の電動機への駆動電力として流用できることから、この電動機電源システムの全体の省エネが図れることを狙って採用されることが多い。

しかしながら、上述のごとく、図４に示した従来のインバータ装置５０のリアクトル５３の容量値はインバータ装置５０が１台ずつ単独で運転されることを前提条件にして設定されていることから、このリアクトル５３の容量値では、前記電動機電源システムにおいて、負荷としての何れかの電動機の制動動作状態に起因する回生電流などにより、何れかのインバータ装置５０のリアクトル５５の容量値が不足し、その結果、この電動機電源システムの安定動作を阻害する要因になることがあった。

また、前記電動機電源システムにおいて並列接続される各インバータ装置の定格出力容量が同一値でない構成のときに、小さい容量のインバータ装置５０におけるリアクトル５５の当初の容量値では不足し、その結果、この電動機電源システムの安定動作を阻害する要因になることもあった。

この発明の目的は、上記問題点を解消するために、インバータ装置を複数台備えた電動機電源システムに好適なインバータ装置を提供することにある。

この第１の発明は、交流電源から印加される交流電圧を整流電圧に変換して出力するコンバータ部と、この整流電圧を平滑するための平滑回路部と、この平滑された電圧を所望の周波数・振幅の交流電圧に変換しつつ電動機に給電するインバータ部とから形成されるインバータ装置複数備え、前記各インバータ装置の前記平滑回路部を、前記コンバータ部の正側出力端に一端が接続される第１リアクトルと、この第１リアクトルの他端に一端が接続される平滑コンデンサと、この平滑コンデンサの他端と前記コンバータ部の負側出力端との間に接続される第２リアクトルとで形成すると共に、前記平滑コンデンサの両端電圧を前記インバータ部に印加するように構成し、かつ、前記各インバータ装置の前記コンバータ部の出力の両端をそれぞれ互いに並列接続し、この並列接続された各インバータ装置をそれぞれ動作させるようにしたことを特徴とする。

さらに第２の発明は、前記第１の発明のインバータ装置において、前記第２リアクトルを着脱可能にしたことを特徴とする。

この発明によれば、それぞれのインバータ装置を構成する平滑回路部を第１リアクトルと平滑コンデンサと第２リアクトルの直列接続回路で形成し、第１リアクトルおよび第２リアクトルの容量値を適宜設定することにより、先述のようなリアクトルの容量不足に起因する電動機電源システムの安定動作を阻害する要因を解消することができる。

この発明の実施の形態を示す回路接続図この発明の第１の実施例を示す回路構成図この発明の第２の実施例を示す回路構成図従来例を示す回路構成図

図１は、この発明のインバータ装置の実施の形態を示す電動機電源システムの回路接続図であり、この電動機電源システム２は複数（Ｋ）台（Ｋ＝２、３・・・Ｎ）のインバータ装置の内の１台目のインバータ装置１０と、２台目のインバータ装置２０と、Ｎ台目のインバータ装置３０とから構成されている。

図１に示したインバータ装置１０には、商用電源などの交流電源１から印加される交流電圧を整流電圧に変換して出力する、例えば、ダイオードをブリッジ接続してなるコンバータ部１１と、この整流電圧を平滑するための平滑回路部１２として設けられる第１リアクトルとしてのリアクトル１３と、平滑コンデンサ１４と、第２リアクトルとしてのリアクトル１５の直列接続回路と、平滑コンデンサ１４の両端電圧を所望の周波数・振幅の交流電圧に変換しつつ電動機１７に給電する、例えば、絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とダイオードの逆並列回路をブリッジ接続してなるインバータ部１６とを備えている。

同様に、インバータ装置２０には、交流電源１から印加される交流電圧を整流電圧に変換して出力するコンバータ部２１と、この整流電圧を平滑するための平滑回路部２２として設けられる第１リアクトルとしてのリアクトル２３と、平滑コンデンサ２４と、第２リアクトルとしてのリアクトル２５の直列接続回路と、平滑コンデンサ２４の両端電圧を所望の交流電圧に変換しつつ電動機２７に給電するインバータ部２６とを備えている。

また同様に、インバータ装置３０には、交流電源１から印加される交流電圧を整流電圧に変換して出力するコンバータ部３１と、この整流電圧を平滑するための平滑回路部３２として設けられる第１リアクトルとしてのリアクトル３３と、平滑コンデンサ３４と、第２リアクトルとしてのリアクトル３５の直列接続回路と、平滑コンデンサ３４の両端電圧を所望の交流電圧に変換しつつ電動機３７に給電するインバータ部３６とを備えている。

すなわち、図１に示した電動機電源システム２の回路接続から明らかなように、コンバータ部１１，コンバータ部２１，コンバータ部３１それぞれの出力端を互いに並列接続すると共に、平滑回路部１２，２２，３２それぞれを２個のリアクトルと１個のコンデンサとからなる平衡型回路に形成し、平滑コンデンサ１４，平滑コンデンサ２４，平滑コンデンサ３４それぞれの両端にインバータ部１６，インバータ部２６，インバータ部３６それぞれを接続する回路構成にすることにより、インバータ装置１０，インバータ装置２０，インバータ装置３０それぞれをほぼ対称の回路構成にしている。

このような対称の回路構成によって、例えば、出力の１相が接地されることが多い交流電源１から各インバータ装置と各電動機とを介して流れる接地電流はリアクトル１３（リアクトル２３或いはリアクトル３３）と、リアクトル１５（リアクトル２５或いはリアクトル３５）とで抑制されるので、前記接地電流による各インバータ装置間の干渉動作を最小限にする配慮もなされている。

図２は、この発明のインバータ装置の第１の実施例を示す電動機電源システムの回路構成図であり、この図において、図１に示した電動機電源システムの回路接続図と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。

すなわち、１台目のインバータ装置１０ａに備えるコンバータ部１１の出力の両端端子Ｐ₁，Ｎ₁とし、２台目のインバータ装置２０ａに備えるコンバータ部２１の出力の両端端子Ｐ₂，Ｎ₂とし、端子Ｐ₁，Ｐ₂・・・Ｐ_Kそれぞれを互いに並列接続し、端子Ｎ₁，Ｎ₂・・・Ｎ_Kそれぞれを互いに並列接続する回路構成にしている。

ここで、リアクトル１３とリアクトル１５（リアクトル２３とリアクトル２５或いはリアクトル３３とリアクトル３５）との合計容量値は、インバータ装置１０ａ．インバータ装置２０ａ，インバータ装置３０ａそれぞれが１台ずつ単独で運転されることを前提条件にして設定した先述の従来値の１．１〜１．３倍程度に設定される。

ここで、リアクトル１３とリアクトル１５（リアクトル２３とリアクトル２５或いはリアクトル３３とリアクトル３５）とは、その容量値が互いにほぼ等しくても良く、互いに異なった値でも良い。

図３は、この発明のインバータ装置の第２の実施例を示す電動機電源システムの回路構成図であり、この図において、図１に示した電動機電源システムの回路接続図と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。

すなわち、１台目のインバータ装置１０ｂに備えるコンバータ部１１の出力の両端端子Ｐ₁，Ｎ₁とし、２台目のインバータ装置２０ａに備えるコンバータ部２１の出力の両端端子Ｐ₂，Ｎ₂とし、端子Ｐ₁，Ｐ₂・・・Ｐ_Kそれぞれを互いに並列接続し、端子Ｎ₁，Ｎ₂・・・Ｎ_Kそれぞれを互いに並列接続する回路構成にしている。

また、リアクトル１３に代えてリアクトル１８を備え、同様に、リアクトル２３に代えてリアクトル２８を備えている。

さらに、１台目のインバータ装置１０ｂに備える平滑コンデンサ１４の負側を端子Ｎ₁₁とし、２台目のインバータ装置２０ｂに備える平滑コンデンサ２４の負側を端子Ｎ₂₁とすると共に、端子Ｎ₁と端子Ｎ₁₁との間にリアクトル１９をインバータ装置１０ｂとは別置き状態で備え、同様に、端子Ｎ₂と端子Ｎ₂₁との間にリアクトル２９をインバータ装置２０ｂとは別置き状態で備えている。

すなわち、リアクトル１９（リアクトル２９或いはリアクトル３９）はインバータ装置１０ｂ（インバータ装置２０ｂ或いはインバータ装置３０ｂ）から着脱可能にしている。

ここで、リアクトル１８（リアクトル２８或いはリアクトル３８）の容量値は、インバータ装置１０ｂ．インバータ装置２０ｂ，インバータ装置３０ｂそれぞれが１台ずつ単独で運転されることを前提条件にして設定した先述の従来値とし、また、リアクトル１９（リアクトル２９或いはリアクトル３９）の容量値は、前記従来値の０．１〜０．３倍程度に設定される。

なお、図３に示した電動機電源システム２の回路構成から明らかなように、リアクトル１９（リアクトル２９或いはリアクトル３９）を削除すると共に、端子Ｎ₁と端子Ｎ₁₁との間および端子Ｎ₂と端子Ｎ₂₁との間それぞれを短絡することにより、図４に示した従来のインバータ装置５０と同様の回路構成のインバータ装置にすることができる。

１…交流電源、２…電動機電源システム、１０，１０ａ，１０ｂ…インバータ装置、１１…コンバータ部、１２…平滑回路部、１３，１５，１８，１９…リアクトル、１４…平滑コンデンサ、１６…インバータ部、１７…電動機、２０，２０ａ，２０ｂ…インバータ装置、２１…コンバータ部、２２…平滑回路部、２３，２５，２８，２９…リアクトル、２４…平滑コンデンサ、２６…インバータ部、２７…電動機、３０…インバータ装置、３１…コンバータ部、３２…平滑回路部、３３，３５…リアクトル、３４…平滑コンデンサ、３６…インバータ部、３７…電動機、５０…インバータ装置、５１…コンバータ部、５２…平滑回路部、３３…リアクトル、５４…平滑コンデンサ、５５…インバータ部、５６…電動機。

Claims

交流電源から印加される交流電圧を整流電圧に変換して出力するコンバータ部と、この整流電圧を平滑するための平滑回路部と、この平滑された電圧を所望の周波数・振幅の交流電圧に変換しつつ電動機に給電するインバータ部とから形成されるインバータ装置を複数備え、前記各インバータ装置の前記平滑回路部を、前記コンバータ部の正側出力端に一端が接続される第１リアクトルと、この第１リアクトルの他端に一端が接続される平滑コンデンサと、この平滑コンデンサの他端と前記コンバータ部の負側出力端との間に接続される第２リアクトルとで形成すると共に、前記平滑コンデンサの両端電圧を前記インバータ部に印加するように構成し、かつ、前記各インバータ装置の前記コンバータ部の出力の両端をそれぞれ互いに並列接続し、この並列接続された各インバータ装置をそれぞれ動作させるようにしたことを特徴とするインバータ装置。
請求項１に記載のインバータ装置において、
前記第２リアクトルを着脱可能にしたことを特徴とするインバータ装置。