JP6863268B2

JP6863268B2 - 異電圧電動機駆動システム

Info

Publication number: JP6863268B2
Application number: JP2017246396A
Authority: JP
Inventors: 翔悟大泊
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: JP2019115155A

Description

本発明は、１つの電圧型インバータで複数の異なる定格電圧の電動機を駆動する異電圧電動機駆動システムに関する。

図３は、従来使用されている異電圧電動機駆動システムの構成を示す図である。異電圧電動機駆動システムは、１つの電圧型インバータで複数の異なる定格電圧の電動機を駆動するシステムである。

図３に示すシステムでは、定格電圧６．６ｋＶの電圧型インバータ１０を用いて、定格電圧３．３ｋＶの低電圧電動機１と定格電圧６．６ｋＶの高電圧電動機２とが駆動される。電圧型インバータ１０は、入力変圧器２０と多数のセルインバータ１１とを内蔵している。入力変圧器２０は、上位遮断器３を介して定格電圧６．６ｋＶの電力系統１００に接続されている。電圧型インバータ１０と接続するインバータを、低電圧電動機１と高電圧電動機２とで切り替えるため、電圧型インバータ１０と各電圧電動機１，２との間には、それぞれ切替遮断器４，５が設けられている。さらに、電圧型インバータ１０の出力電圧は６．６ｋＶにしか対応していないため、電圧型インバータ１０と低電圧電動機１との間には、出力電圧を６．６ｋＶから３．３ｋＶに変圧する出力変圧器６が設けられている。

上記のように、従来使用されている異電圧電動機駆動システムでは、電圧型インバータの出力電圧と異なる定格電圧の電動機を駆動するには出力変圧器を必要とする。出力変圧器を必要とすることでシステム全体が高コスト化し、また、システムの構成機器数が増えることでシステム全体の信頼性は低下する。しかも、この出力変圧器は、電圧型インバータの高調波電圧を受けるために直流偏磁対策を考慮した変圧器とする必要が有り、通常の変圧器よりもサイズやコストが大きいという問題もあった。

なお、下記の特許文献１には、インバータと電源との間に出力電圧可変機能付変圧器を設け、出力電圧可変機能付変圧器によってインバータに供給する２次側電圧を可変にすることが記載されている。しかし、この公報に記載されたシステムは、定格電圧が等しい複数の電動機のそれぞれにインバータを接続し、１台のインバータで１台の電動機を駆動するシステムであって、異電圧電動機駆動システムとは異なる。また、この公報に記載された出力電圧可変機能付変圧器は、二次側巻線のタップを切り替えて二次側電圧を可変にするものであるため、入力変圧器が一体化された電圧型インバータへの適用は困難である。

特開平１０−１３６５６８号公報

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、出力変圧器を用いることなく１つの電圧型インバータで異なる定格電圧の電動機を駆動することができる異電圧電動機駆動システムを提供することを目的とする。

本発明に係る異電圧電動機駆動システムは、定格電圧が異なる複数の電動機と、入力変圧器が一体化された電圧型インバータと、前記入力変圧器の一次巻線において前記複数の電動機のそれぞれの定格電圧に応じた位置に設けられた複数個のタップと、前記電圧型インバータと接続する電動機を前記複数の電動機の間で切り替える電動機切替装置と、電力系統と接続するタップを前記複数のタップの間で切り替えるタップ切替装置とを備えることを特徴とする。前記電動機切替装置による電動機の切り替えと前記タップ切替装置によるタップの切り替えとを連動させてもよい。

本発明に係る異電圧電動機駆動システムによれば、電圧型インバータと接続する電動機を切り替える際、電力系統と接続するタップを電動機の定格電圧に合ったタップに切り替えることにより、１台の電圧型インバータで出力変圧器を用いずに異なる定格電圧の電動機を切り替えて駆動することができる。また、入力変圧器の一次巻線に設けるタップを増やすことで、駆動可能な電動機の定格電圧の種類を増やすことができる。このため、本発明に係る異電圧電動機駆動システムによれば、出力変圧器分のコストが不要となり、部品点数削減によるシステム信頼性の向上が望める。

本発明の実施の形態に係る異電圧電動機駆動システムの構成を示す図である。図１に示す異電圧電動機駆動システムの入力変圧器の一次巻線結線図である。従来使用されている異電圧電動機駆動システムの構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る異電圧電動機駆動システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る異電圧電動機駆動システムは、定格電圧６．６ｋＶの電圧型インバータ１０と、それにより駆動される定格電圧３．３ｋＶの低電圧電動機１及び定格電圧６．６ｋＶの高電圧電動機２とを備える。電圧型インバータ１０は入力変圧器一体型であり、入力変圧器２０と多数のセルインバータ１１とを内蔵している。低電圧電動機１と高電圧電動機２とは、電圧型インバータ１０に並列に接続されている。

本実施の形態では、電圧型インバータ１０と、低電圧電動機１及び高電圧電動機２とは、電動機切替装置４０を介して接続されている。電動機切替装置４０は、電圧型インバータ１０と低電圧電動機１との間に設けられた切替遮断器４１と、電圧型インバータ１０と高電圧電動機２との間に設けられた切替遮断器４２とを備える。電動機切替装置４０は、２つの切替遮断器４１，４２の何れか一方を投入しているときには他方を遮断するインターロック機構（図示略）を備えている。本実施の形態では、電圧型インバータ１０と低電圧電動機１との間に出力変圧器は設けられていない。

本実施の形態では、電圧型インバータ１０の入力変圧器２０と電力系統１００とを接続するラインは２つ設けられ、それぞれのラインに上位遮断器３１，３２が設けられている。２つの上位遮断器３１，３２はタップ切替装置３０を構成する。タップ切替装置３０は、２つの上位遮断器３１，３２の何れか一方を投入しているときには他方を遮断するインターロック機構（図示略）を備えている。電動機切替装置４０とタップ切替装置３０とは、その切替動作を連動させることができる。

図２は、入力変圧器２０の一次巻線結線図である。入力変圧器２０は３つの一次巻線２１，２２，２３を備える。各一次巻線２１，２２，２３の中央部付近には高電圧出力用タップ２４，２５，２６が設けられている。上位遮断器３２が投入されたときには、高電圧出力用タップ２４，２５，２６に電力系統１００が接続される。また、各一次巻線２１，２２，２３の端部には低電圧出力用タップ２７，２８，２９が設けられている。上位遮断器３１が投入されたときには、低電圧出力用タップ２７，２８，２９に電力系統１００が接続される。本実施の形態では、高電圧出力用タップ２４，２５，２６に電力系統１００が接続されたときには電圧型インバータ１０の出力電圧は６．６ｋＶとなり、低電圧出力用タップ２７，２８，２９に電力系統１００が接続されたときには電圧型インバータ１０の出力電圧は３．３ｋＶとなるように、入力変圧器２０の巻数比が設計されている。

上記の構成によれば、上位遮断器３１を開いて上位遮断器３２を投入し、且つ、切替遮断器４１を開いて切替遮断器４２を投入することで、電圧型インバータ１０から高電圧電動機２へ、その定格電圧である６．６ｋＶの電圧を供給することができる。また、上位遮断器３２開いて上位遮断器３１を投入し、且つ、切替遮断器４２を開いて切替遮断器４１を投入することで、電圧型インバータ１０から低電圧電動機１へ、その定格電圧である３．３ｋＶの電圧を供給することができる。つまり、本実施の形態に係る異電圧電動機駆動システムによれば、出力変圧器を用いることなく、１つの電圧型インバータ１０で異なる定格電圧の電動機１，２を駆動することができる。

なお、電圧型インバータ１０の出力電圧を３．３ｋＶに切り替えた場合、電圧型インバータ１０の内部の直流電圧も半分となる。この場合、不足電圧の保護設定によっては電圧型インバータ１０がトリップすることもある。ゆえに、出力電圧を切り替えるときには、異常と誤判断されないように不足電圧の保護設定を変更することを併せて実施する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変形して実施することもできる。例えば、入力変圧器２０のタップ位置や電圧型インバータ１０の定格出力電圧を変更する事により、３．３ｋＶや６．６ｋＶだけでなく１０ｋＶや１１ｋＶなどの他の電圧も出力可能となる。また、タップ切替装置は、１つの上位遮断器と、その上位遮断器と接続するタップを高電圧出力用タップと低電圧出力用タップとで切り替える切替器とで構成してもよい。

１低電圧電動機
２高電圧電動機
３上位遮断器
４，５切替遮断器
６出力変圧器
１０電圧型インバータ
１１セルインバータ
２０入力変圧器
２１，２２，２３一次巻線
２４，２５，２６高電圧出力用タップ
２７，２８，２９低電圧出力用タップ
３０タップ切替装置
３１，３２上位遮断器
４０電動機切替装置
４１，４２切替遮断器
１００電力系統

Claims

定格電圧が異なる複数の電動機と、
入力変圧器が一体化された電圧型インバータと、
前記入力変圧器の一次巻線において前記複数の電動機のそれぞれの定格電圧に応じた位置に設けられた複数個のタップと、
前記電圧型インバータと接続する電動機を前記複数の電動機の間で切り替える電動機切替装置と、
電力系統と接続するタップを前記複数のタップの間で切り替えるタップ切替装置と、
を備えることを特徴とする異電圧電動機駆動システム。
前記電動機切替装置による電動機の切り替えと前記タップ切替装置によるタップの切り替とは連動していることを特徴とする請求項１に記載の異電圧電動機駆動システム。