JPH01311888A

JPH01311888A - 可変速駆動装置

Info

Publication number: JPH01311888A
Application number: JP63142256A
Authority: JP
Inventors: Hideo Koo; 秀夫小尾; Masahiko Nakamoto; 中元　正彦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1989-12-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、交流電動機とこの交流電動機を可変速駆動
するための可変電圧可変周波数のインバータとからなる
可変速駆動装置に関するものである。

［従来の技術］第２図は従来の可変速駆動装置を示す回路図であり、図
において、１は直流電源（例えば７５０ボルト電車線）
、２はスイッチ（電源開閉器）、３はフィルタリアクト
ル、４ａ、４ｂは第１および第２のフィルタコンデンサ
で、これらのフィルタコンデンサ４ａ、４ｂは、フィル
タリアクトル３とともに逆り形の平滑用フィルタ回路を
構成しているほか、直流電圧を２分割すべく２つに分割
されたコンデンサとなっている。

また、５，６はそれぞれ第１および第２の３相インバー
タであって、第１の３相インバータ（正極側インバータ
）５の正負入力端子はフィルタコンデンサ（正極側コン
デンサ）４ａの正負端子にそれぞれ接続される一方、第
２の３相インバータ（負極側コンデンサ）６の正負入力
端子はフィルタコンデンサ（負極側コンデンサ）４ｂの
正負端子にそれぞれ接続されている。なお、各３相イン
バータ５，６は、図示しない制御整流素子によって構成
されており、図示しない制御装置からのベース駆動信号
を受けて直流入力を、電圧／周波数比が一定の関係を保
って変化する３相交流電力に変換するものである。

さらに、７は３相誘導電動機（交流電動機）であって、
その入力巻線が、互いに絶縁された２つの並列巻線、即
ち、第１の１次巻線７ａと第２の１次巻線７ｂとからな
る分割巻線構造となっており。

第１の１次巻線７ａの各相の端子Ｕ□、　ｖｌ、　Ｗｌ
はインバータ５の対応する出力端子に、また、第２の１
次巻線７ｂ（７）各相の端子Ｕ、、　Ｖ、、　Ｗ、はイ
ンバータ６の対応する出力端子にそれぞれ接続されてい
る。

なお、第２図における誘導電動機７の１次巻線７ａ、７
ｂはスター（Ｙ）結線の場合を示している。

次に動作について説明する。スイッチ２を投入すること
によって、直流電［１からの直流電圧がフィルタコンデ
ンサ４ａおよび４ｂのそれぞれに１：１に分圧して充電
される。この各分圧直流電圧は、それぞれ、３相インバ
ータ５，６によって３相交流電圧に変換され、３相誘導
電動機７の並列２分割された１次巻線７ａ、７ｂに印加
される。

そして、３相誘導電動機７では、第１の１次巻線７ａを
流れる電流により生起する回転磁束が、第２の１次巻線
７ｂを流れる電流により生起する回転磁束と磁気的に合
成され、この合成回転磁束と２次側に誘導される２次電
流との電磁力により回転子が回転するようになっている
。

［発明が解決しようとする課題］従来の可変速駆動装置は以上のように構成されているの
で、３相誘導電動機７の並列２分割された１次巻線７ａ
、７ｂ間にインピーダンスアンバランスがある場合、あ
るいは、３相インバータ５゜６の各々の構成部品（制御
整流素子）に特性アンバランスがある場合、３相インバ
ータ５，６の出力パワーにアンバランスを生じる可能性
がある。このときの従来装置の動作を以下に説明する。

ここで、第２図に示すように、フィルタリアクトル３を
流れる電流を工、第１のフィルタコンデンサ４ａの端子
間電圧をＥＣ１，第２のフィルタコンデンサ４ｂの端子
間電圧をＥＣｚ、第１の３相インバータ５に流入する直
流電流を工０、第２の３相インバータ６に流入する直流
電流を■２、第１の３相インバータ５の出力パワーをＰ
ｌ、第２の３相インバータ６の出力パワーをＰ２とする
。

前述したようにインピーダンスアンバランスもしくは特
性アンバランスにより、ｐ　ｉ＞　Ｐ　２である場合に
は、第１の３相インバータ５および第２の３相インバー
タ６の内部損失を無視すれば、初期状態において、Ｐｉ＝Ｅｃ、Ｘ１１）Ｐ２＝Ｅｃ２ＸＩ、　　−（１）
Ｐ　１＋　ＰＺ＝（ＥＣＩ　＋　Ｅｃｚ）　Ｘ　Ｉ　　
　　−（２）であり、また初期状態においてＥｃ工＝　
Ｅ　ｃｚであったとすると、　（１）、　（２）式より
、Ｌ）４＞Ｌとなる。従って、第１のフィルタコンデン
サ４ａの端子間電圧ＥＣｔは減少し、第２のフィルタコ
ンデンサ４ｂの端子間電圧ＥＣ２は増大する。

この結果、Ｉよ−Ｉ、＝Ｉとなるまで、電圧Ｅｃ工は減
少するとともに電圧ＥＣ２は増大し続け、Ｐ工＝Ｅｃ工
×工〈Ｅｃ２Ｘ工＝Ｐ２となってバランスする。

以上のような現象により、第１の３相インバータ′５と
第２の３相インバータ６との直流電圧にアンバランスが
生じ、制御出力パワーのアンバランス、さらにはインバ
ータ５，６が過電圧により破壊されるという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、２つのコンデンサの端子間電圧を均等に調整
できるようにして、２組のインバータの出力パワーにお
けるアンバランスの発生、さらにはインバータの過電圧
による破壊を確実に防止して、安定した制御性能の可変
速駆動装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る可変速駆動装置は、第１および第２のコ
ンデンサ（フィルタコンデンサ）に、それぞれ第１およ
び第２のチョッパを並列に接続したものである。

［作　　　用コこの発明における可変速駆動装置では、電力変換部にお
いて、第１および第２のコンデンサの各端子間電圧が、
第１および第２のチョッパを動作させることにより調整
されて所定の値（例えば均等）になるように制御される
。これにより、第１および第２のインバータの出力パワ
ーを均等することができ、パワーアンバランスによる不
具合が解消される。

［発明の実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による可変速駆動装置を示す回
路図であり、図中、第２図と同一の部分には同一の符号
を付し、その説明は省略する。なお、本実施例の装置は
、第２図に示した従来装置に、後述する符号８〜１５に
て示す構成要素を付加したものである。

第１図において、８，９はそれぞれフィルタコンデンサ
４ａ、４ｂに対して並列に接続された第１および第２の
抵抗器、１０．１１はそれぞれ抵抗器８，９に直列接続
されるとともにフィルタコンデンサ４ａ、４ｂに対して
並列に接続された第１および第２のチョッパ装置である
。

また、１２．１３はそれぞれフィルタコンデンサ４ａ、
４ｂの端子間電圧を検知すべくフィルタコンデンサ４ａ
、４ｂに対して並列に接続された第１および第２の電圧
センサ、１４，１５はそれぞれ電圧センサ１２，１３に
直列接続されるとともにフィルタコンデンサ４ａ、４ｂ
に対して並列に接続された第１および第２の電圧センサ
用直列抵抗である。

そして、以上説明したフィルタコンデンサ４ａ。

４ｂ、３相インバータ５，６．抵抗器８，９．チョッパ
装置１０，１１．電圧センサ１２，１３および抵抗１４
．１５から、電力変換部１６が構成されている。

次に、本実施例の装置の動作について説明する。

本実施例の装置においても、可変速駆動装置としての基
本的な動作っまり３相誘導電動機７の可変速駆動動作は
従来装置と全く同様であるので、その説明は省略する。

ここでは、３相誘導電動機７の１次巻線７ａ。

７ｂ間にインピーダンスアンバランスがある場合につい
て説明する。例えば、第１図に示すように、１次巻線７
ａ、７ｂの入力インピーダンスをそれぞれＺ工、Ｚ２と
し、２１＞２．と仮定する。

この場合、３相インバータ５，６が起動すると、第１の
３相インバータ５の入力電流Ｉ□、は、Ｉｔｘ＝ＫＸＥ
ｃｚ／ＺＬ　　　　　”・（３）となり、同様に第２の
３相インバータ６の入力電流工２□は、工ｚｚ　＝　ｘ　Ｘ　ＥＣＭ／　Ｚｚ　　　　　・・・
（４）となる。ただし、Ｋは定数である。

従って、Ｚ□＞　２２であるから、初期状態においてＥ
　Ｃｘ　”　Ｅ　Ｃｚとすると、（３）、　（４）式よ
りＩ　、ｘ　＜　１＜工２１となり、第２のフィルタコ
ンデンサ４ｂの端子間電圧ＥＣ３は減少し、第１のフィ
ルタコンデンサ４ａの端子間電圧ＥＣｚは増大してＥＣ
ｚ　＜　Ｅ　Ｃ□となる。このとき、電圧センサ１２が
電圧Ｅ。□を検知し、チョッパ装置１０を動作させる。

チョッパ装置１０は、例えば電圧センサ１２によって検
知された電圧が（Ｅ　Ｃ１＋　Ｅ　Ｑｚ　）／　２とな
るように動作する。これにより、チョッパ装置１ｏを通
って電流Ｌｘが流れるため、第１のフィルタコンデンサ
４ａの端子間電圧ＥＣ工は再び減少し、また第２のフィ
ルタコンデンサ４ｂの端子間電圧ＥＣ２は再び上昇して
、Ｅｃ工＝ＥＣｚとなってバランスする。

一方、２．＜　２．の場合には、Ｅ　Ｃｚ　＞　Ｅ　Ｃ
ｔとなり、電圧センサ１３が電圧ＥＣｚを検知してチョ
ッパ装置１１を動作させる。そして、ｚ　１＞　Ｚ　２
の場合と同様に、チョッパ装置１１が、電圧センサ１３
によって検知された電圧が（Ｅｃ工＋Ｅ　Ｃｚ　）　／
　２となるように動作し、チョッパ装置１１を通じて電
流工２□を流す、このため、第２のフィルタコンデンサ
４ｂの端子間電圧ＥＣｓは減少し、また第１のフィルタ
コンデンサ４ａの端子間電圧Ｅｃ工は上昇して、Ｅ　Ｃ
ｚ　＝　Ｅ　Ｃ２となってバランスすることになる。

なお、以上の説明では、３相誘導電動機７の１次巻線７
ａ、７ｂ間にインピーダンスアンバランスがある場合に
ついて説明したが、３相インバータ５，６の各々の構成
部品（制御整流素子）に特性アンバランスがある場合で
も、チョッパ装置１０゜１１を用いて上述と同様に端子
間電圧ＥＣ１とＥＣｚとをバランスさせることができる
。

このように、本実施例の装置によれば、チョッパ装置１
０．１１を用いて、２つのフィルタコンデンサ４ａ、４
ｂの端子間電圧Ｅｃｍ、Ｅｃ２を均等に調整できるよう
にしたので、インピーダンスアンバランスや特性アンバ
ランスに基づ＜２．１の３相インバータ５，６の出力パ
ワーにおけるアンバランスの発生が確実に防止され、さ
らには３相インバータ５，６の過電圧による破壊も確実
に防止されて、安定した制御性能が得られる利点がある
。

なお、上記実施例では、電力変換部１６に対して１台の
３相誘導電動機７を結合した場合について説明したが、
電力変換部１６に対して２台以上の誘導電動機を結合す
ることもでき、この場合には、各誘導電動機の第１の１
次巻線を一方のインバータに、第２の１次巻線を他方の
インバータに接続すればよい。

また、上記実施例における１次巻線７ａ、７ｂはＹ結線
であるが、Δ結線としてもよいことは明らかである６［発明の効果コ以上のように、この発明によれば、第１および第２のコ
ンデンサにそれぞれ第１および第２のチョッパを並列に
接続し、各コンデンサの端子間電圧を調整できるように
構成したので、２組のインバータ間の出力パワーを均等
することができ、パワーアンバランスの発生やインバー
タの過電圧による破壊を確実に防止でき、制御性能の安
定化を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による可変速駆動装置を示
す回路図、第２図は従来の可変速駆動装置を示す回路図
である。図において、１・−直流電源、４ａ、４ｂ・−第１およ
び第２のフィルタコンデンサ、５，６・−第１および第
２の３相インバータ、７−３相誘導電動機（交流電動機
）、７ａ、７ｂ−第１および第２の１次巻線、１０，１
１−第１および第２のチョッパ装置、１６−電力変換部
。なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims

【特許請求の範囲】

直流電源電圧を分圧する第１および第２のコンデンサ、
上記第１のコンデンサの端子間電圧を入力とする可変電
圧可変周波数の第１のインバータ、および上記第２のコ
ンデンサの端子間電圧を入力とする可変電圧可変周波数
の第２のインバータからなる電力変換部と、互いに絶縁
された第１および第２の並列入力巻線から構成された１
次巻線を有する交流電動機とをそなえ、上記第１の１次
巻線が上記第１のインバータから給電されるとともに上
記第２の１次巻線が上記第２のインバータから給電され
る可変速駆動装置であって、上記の第１および第２のコ
ンデンサにそれぞれ第１および第２のチョッパが並列に
接続されていることを特徴とする可変速駆動装置。