JP2000050636A - 多重インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、入力変圧器の電気室への設置や主
回路配線の削減、回生電力の処理や容量拡大に伴なう課
題などを解決できる、経済的で実用的な多重インバータ
装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、多重インバータ装置におい
て、入力変圧器３１，３２，３３を複数個に分割して、
分割された入力変圧器の少なくとも１部を、単位インバ
ータセル４Ｕ１〜４Ｕ３，４Ｖ１〜４Ｖ３，４Ｗ１〜４
Ｗ３と別置きにすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数ｋＶの高電圧出
力を得るインバータ装置に係り、特に単位インバータを
複数個使用して、高電圧出力を得るようにした多重イン
バータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より交流電動機を可変速運転して、
省電力を計るニーズは、ポンプやブロアなどの２乗トル
ク負荷を中心に普及してきている。特に小容量の低電圧
交流電動機は汎用インバータ装置との組合せで非常に多
く省エネルギー運転が行なわれている。他方、大容量の
交流電動機は例えば３ｋＶ系、６ｋＶ系、海外での４ｋ
Ｖ系など高電圧の電動機である為に、電動機電圧やイン
バータ変圧器の設置の問題などから、省エネルギー運転
の適用は限られていた。

【０００３】低電圧の交流電動機と同様に、高電圧の交
流電動機も容易に可変速化して省エネルギー運転できる
ようにする目的で、高電圧を出力するインバータ装置も
一部で実用化がすすんでいる。ここでは高電圧を出力す
るインバータ装置の例として、先願である特願平９−２
７７７２５号「多重インバータ装置及びその制御方法」
を引用して以下に説明する。

【０００４】特願平９−２７７７２５号における多重イ
ンバータ装置の構成例を図１０乃至図１２に示す。図１
０は、高電圧出力を得ることができる多重インバータ装
置で、１は商用交流電源、２は開閉器、３は入力変圧器
で３Ｐは一次巻線、３Ｓは二次巻線で複数個の巻線で構
成される。４はインバータ回路で４Ｕ１〜４Ｕ３，４Ｖ
１〜４Ｖ３，４Ｗ１〜４Ｗ３の単位インバータセルを直
列接続してインバータ回路４の各層を構成している。５
は多重インバータ装置によって駆動される多相負荷で、
前記の高電圧交流電動機などが適用される。

【０００５】図１１は、単位インバータセル４Ｕ１〜４
Ｕ３，４Ｖ１〜４Ｖ３，４Ｗ１〜４Ｗ３の単位インバー
タセル回路の構成を示している。この図において、変圧
器３の二次巻線３Ｐが単位インバータセル回路の交流入
力端子１０１Ｒ，１０１Ｓ，１０１Ｔに接続され、入力
される３相交流電力を整流器１０２で直流電力に変換
し、フィルタコンデンサ１０３で平滑化した直流電力を
インバータ１０４で可変周波数の交流電力に変換し、イ
ンバータ出力端子１０５Ｐ，１０５Ｎより単相交流電力
を出力する。また、１０６は整流器１０２がダイオード
Ｄ１〜Ｄ６を使用した整流回路のため、フィルタコンデ
ンサ１０３が運転開始時に急速充電されるのを防止する
初期充電回路である。インバータ１０４は半導体スイッ
チング素子Ｑ１〜Ｑ４を使用して、ほぼ一定の直流電圧
からＰＷＭ制御して可変交流電圧をインバータ出力端子
１０５Ｐ，１０５Ｎに出力する。

【０００６】図１０に示した多重インバータ装置の動作
は、特願平９−２７７７２５号の図１に詳細に述べられ
ているが、商用交流電源１の電力を開閉器２を介して入
力変圧器３に供給する。入力変圧器３の二次巻線３Ｓは
複数個の３相巻線で構成され、それぞれの二次巻線３Ｓ
がインバータセルの交流入力端子１０１Ｒ，１０１Ｓ，
１０１Ｔに接続され、インバータ回路４で商用交流電源
１より供給される交流電力を可変周波数の交流電力に変
換して多相負荷５に電力供給を行なう。

【０００７】図１０に示した従来の多重インバータ装置
は、入力変圧器３の二次巻線３Ｓと、インバータ回路４
の単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ３，４Ｖ１〜４Ｖ
３，４Ｗ１〜４Ｗ３がそれぞれ３相交流電力の配線とし
て接続される。この為に単位インバータセルをｎ個直列
に接続して、３相出力の多重インバータ装置を構成する
と、 ３相配線×３相出力×ｎ個直列＝９ｎ 即ち、ｎ＝３の図１０の構成の場合には２７本の配線が
入力変圧器３とインバータ回路４の間に必要である。

【０００８】これら２７本の配線は、主回路電流を流
し、しかも高電圧回路に接続される高圧電線であるため
に、９ｎ本（図１０では２７本）を全部据付工事の時に
外部配線として接続すると大変な工事量になり沢山の期
間を必要とした。これは多重インバータ装置の出力電圧
を更に高くするとこの接続本数も更に多くなり、実際の
装置例ではｎ＝６で５４本の電線が必要となっている。

【０００９】これらの問題を解決するために、図１２の
如く装置構成を行なうことが知られている。図１２は多
重インバータ装置の据付け図で、入力変圧器３とインバ
ータ回路４は一体として図示の如く構成して、同一電気
室に設置する方法である。これによって入力変圧器３と
インバータ回路４の間の回路配線が多い問題は、これら
の主回路配線を工場での装置接続時に行なうことによっ
て解決されている。

【００１０】他方図１２の如く、入力変圧器３とインバ
ータ４を一体として据付けすると、全体に占める入力変
圧器３の占有面積比率が非常に大きく、また多重インバ
ータ装置全体の損失の中で入力変圧器３の発生分が約半
分あり、設置する電気室が大きくなるとともにクーラー
などの付帯設備も増加していた。

【００１１】また入力変圧器３は重量物であるために、
半導体応用機器を据付けるような電気室に数トンも重量
がある入力変圧器３を搬入して据付けるのは大変困難な
作業となっていた。

【００１２】他方図１０に示す如き多重インバータ装置
では、多相負荷５が交流電動機の場合に、この交流電動
機を急速に減速させようとすると、多相負荷５からイン
バータ回路４に回生電力が流れ込み、図１１の如き単位
インバータセル回路ではこの回生電力を処理できず、出
力電圧制御不能や過電圧発生の問題があった。

【００１３】また図１０に示す如き多重インバータ装置
では、その装置容量が単位インバータセルの容量で決ま
るため、多重インバータ装置の容量をシリーズ化しよう
とすると単位インバータセルは多くの定格容量を準備す
る必要があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上の如く構成された
多重インバータ装置においては、次のような問題が存在
した。 （１）入力変圧器３とインバータ回路４を一体として電
気室に設置すると、据付面積が大きくなる。電気室での
発熱が増加する、などの点から電気室や付帯設備が大形
化して高価となる問題があった。 （２）非常に重量が大の入力変圧器３を電気室に据付け
する作業が大変であり、また重量物を設置する為に電気
室の床強度も強化が必要であった。 （３）入力変圧器３とインバータ回路４の間の主回路電
線本数が非常に多くなる問題があった。 （４）多相負荷より多重インバータ装置へ電力回生が生
じた時、インバータ回路４でこの回生電力を処理でき
ず、単位インバータセル回路では電圧制御不能や過電圧
が発生する問題があった。 （５）多重インバータ装置の定格容量の種類を多く設け
ようとするとそれに対応する単位インバータセルの定格
容量を設ける必要があり、特に多重インバータ装置の容
量拡大が難しい問題があった。

【００１５】従って、本発明は、このような問題点を改
善するためになされたもので、入力変圧器の電気室への
設置や主回路配線の削減、回生電力の処理や容量拡大に
伴なう課題などを解決できる、経済的で実用的な多重イ
ンバータ装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
目的を達成するために、以下の構成からなる。まず、請
求項１に対応する発明は、複数個の二次巻線を有する入
力変圧器と、単位インバータセルを複数個ｎ段直列接続
して各相を構成し、上記入力変圧器と組合せて多相負荷
に電力を供給する多重インバータ装置において、上記入
力変圧器を複数個に分割して、分解された入力変圧器の
少なくとも１部を、上記単位インバータセルが設置され
る電気室とは別の場所に設置することを特徴とする。従
って、入力変圧器を分割してその一部を別置きで設置す
ると、電気室の据付面積縮小、電気室内発熱の軽減、電
気室への入力変圧器の据付軽減（労力、床強度）が図れ
る。

【００１７】次に、請求項２に対応する発明は、３ｎ組
の複数個の単相二次巻線を有する入力変圧器と、単位イ
ンバータセルを複数個ｎ段直列接続して各相を構成した
多重インバータ装置において、入力変圧器の複数個の単
相二次巻線は、入力変圧器一次巻線に入力される商用交
流電源の３相に位相関係が対応するように上記単相二次
巻線３個が３相の組をなし、この３相の組をなす二次巻
線の組相互間で少なくとも２組は位相がずれるように構
成したことを特徴とする。従って、入力変圧器を単相二
次巻線で構成することによって、入力変圧器とインバー
タ回路間の主回路配線を従来の２／３に減少させること
ができ、入力変圧器の単相二次巻線の３相の組の相互間
で位相をずらすことによって、電源系統の高調波電流を
低減することができる経済的な多重インバータ装置とす
ることができる。

【００１８】また、請求項３に対応する発明は、入力変
圧器に入力される商用交流電源の３相に対応する二次巻
線３個の組（３相の組）を直列接続されるそれぞれの単
位インバータセルに接続することを特徴とする。

【００１９】更に、請求項４に対応する発明は、上記入
力変圧器に入力される商用交流電源の３相に対応する二
次巻線３個の組（３相の組）を、インバータ回路のｎ段
目の単位インバータセルにそれぞれ接続することを特徴
とする。

【００２０】従って、請求項３や請求項４に対応する発
明では、入力変圧器二次巻線が複数個の単相巻線であっ
ても、各単位インバータセルの入力電力が同一であるた
め、入力変圧器一次巻線側では商用交流電源の電流は各
相ともバランスして、電源系統の高調波電流を低減する
ことができる経済的な多重インバータ装置とすることが
できる。

【００２１】また、請求項５に対応する発明は、入力変
圧器を単位インバータセルとは別の場所に設置すること
を特徴とする。従って、このように入力変圧器を別の場
所に設置しても、入力変圧器と上記単位インバータセル
間の主回路配線本数が２／３に低減しているため据付工
事も容易であり、上記単位インバータセルが設置される
電気室の据付面積の縮小、発生熱の低減ができ、また重
量物が減ることにより、電気室床強度も低減でき、電気
室への重量物である入力変圧器の搬入も不要になるな
ど、建設費や運用費を低減した多重インバータ装置とす
ることができる。

【００２２】更に、請求項６に対応する発明は、入力変
圧器を複数個に分割して、分割された入力変圧器の１部
を、単位インバータセルとは別の場所に設置することを
特徴し、上記請求項５に対応する発明と同様に、建設費
や運用費を低減した多重インバータ装置とすることがで
きる。

【００２３】また、請求項７に対応する発明は、入力変
圧器を複数個に分割して、分割された入力変換機の１部
を単位インバータセルとは別の場所に設置する多重イン
バータ装置において、別置される１部の入力変圧器のみ
の二次巻線を単相巻線とすることを特徴とする。従っ
て、建設費や運用費を低減した多重インバータ装置とす
ることができる。

【００２４】更に、請求項８に対応する発明は、複数個
の２次巻線有する入力変圧器と、単位インバータセルを
複数個ｎ段直列接続して各相を構成する多重インバータ
装置において、その出力容量の拡大を図るために上記多
重インバータ装置の出力を並列に接続して容量拡大する
時に、並列接続される上記多重インバータ装置の出力容
量を平衡させるために、少なくとも一方の多重インバー
タ装置の出力電圧を微調整することを特徴とする。従っ
て、２台の多重インバータ装置を並列接続すると出力電
圧のわずかな差異によって負荷バランスが大きく異なっ
てくるが、出力電圧の微調整機能を設けると、安定して
出力容量を平衡させた運転ができ、大容量の多重インバ
ータ装置が提供できる。

【００２５】また更に、請求項９に対応する発明は、前
記出力電圧を微調整する手段として、単インバータセル
の１部の直流電圧を可変制御して、並列接続された多重
インバータ装置の出力容量を平衡させた運転をすること
を特徴とする。

【００２６】そして、請求項１０に対応する発明は、多
重インバータを２台並列接続する時、中間端子を有する
交流リアクトルを介して並列接続し、多相負荷は前記交
流リアクトルの中間端子に接続し、前記する出力電圧の
微調整機能を前記交流リアクトルの誘起電圧によって行
なうことを特徴とする。

【００２７】従って、上記請求項８乃至請求項１０に対
応する発明の多重インバータ装置では、その容量拡大が
容易に実現できるとともに、従来は多重インバータ装置
の出力容量定格に対応した単位インバータセルの定格容
量が必要であったが、この単位インバータセルの定格容
量の種類を減らすことができ、標準化容易な多重インバ
ータ装置とすることができる。

【００２８】また、請求項１１に対応する発明は、複数
個の二次巻線を有する入力変圧器と、単位インバータセ
ルを複数個ｎ段直列接続して各相を構成し、上記入力変
圧器と組み合わせて多相負荷に電力を供給する多重イン
バータ装置において、上記多相負荷よりの回生電力を処
理するために、上記多重インバータ装置の出力端子側に
回生電力処理用抵抗器を、上記多相負荷よりの回生電力
を処理する時のみ接続することを特徴とする。従って、
多重インバータ装置の出力端子側に回生電力処理用抵抗
器を一括して設けると、簡単な構成で多重インバータ装
置の出力電圧制御不能や過電圧を防止することができ
る。

【００２９】更に、請求項１２に対応する発明は、回生
電力処理用抵抗器を出力端子側に設ける多重インバータ
装置において、回生電力処理用抵抗器を、ｎ段直列接続
さた単位インバータセルのｍ段目（ここでｎ＞ｍ）に接
続して、多相負荷よりの回生電力を処理することを特徴
とする。このようにｍ段目に回生電力処理用抵抗器を接
続することにより、回生電力処理用抵抗器やその接続用
機器の定格電圧を低減できる。

【００３０】そして、また、請求項１３に対応する発明
は、多相負荷の所定の範囲のみ、回生電力処理用抵抗器
を接続できるようにしたことを特徴とする。一般に多相
負荷に接続されるブロアやポンプなどの流体制御機器
は、多相負荷が高速運転されるとき、高速付近では負荷
流体の抵抗が大きいために速く減速して、その速度が低
下するとともにその減速時間が長くなる性質があるた
め、例えば減速時間が長くなる中速以下の範囲で上記回
生電力処理用抵抗器を多重インバータに接続すると、回
生電力処理用抵抗器の電力容量を小さくして、所定の減
速効果を得ることができる。

【００３１】また、請求項１４に対応する発明は、多相
負荷が誘導電動機の場合に、回生電力処理用抵抗器に供
給される電力が、前記誘導電動機のみより供給されるよ
うに、多重インバータ装置の出力電圧位相を制御して、
上記多相インバータ装置からは誘導電動機の励磁電流成
分を主として供給することを特徴とする。これによっ
て、回生電力処理用抵抗器には、単位インバータセル側
より有効電力が供給されながら、回生電力処理用抵抗器
の電力容量を低減できる。

【００３２】最後に、請求項１５に対応する発明は、回
生電力処理用抵抗器が接続されている時、直列接続され
た単位インバータセルｍ段目までの出力電圧を多重イン
バータ装置の全出力電圧のｍ／ｎ比（ここでｎ＞ｍ）よ
り大きく制御することを特徴とする。従って、回生電力
処理用抵抗器に印加する電圧を大きく制御することによ
って、回生電力処理用抵抗器で処理する電力がその電圧
の２乗に比例することを利用して、速度にほぼ比例して
電圧が変化する多相負荷でも効果的な回生減速を行なわ
せることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について図
面を参照して説明する。

【００３４】（第１の実施形態）図１は請求項１に対応
する実施形態を示す回路図である。商用交流電源１と、
開閉器２１，２２，２３と、３組の入力変圧器３１，３
２，３３で各入力変圧器はそれぞれ一次巻線３１Ｐ，３
２Ｐ，３３Ｐ及びｎ組の３相の二次巻線３１Ｓ，３２
Ｓ，３３Ｓを持ち、４Ｕ，４Ｖ，４Ｗの各相を構成する
ために各相にｎ段設けられた単位インバータセル４Ｕ１
〜４Ｕ３，４Ｖ１〜４Ｖ３，４Ｗ１〜４Ｗ３とで構成さ
れるインバータ回路４とで多重インバータ装置が構成さ
れ、多相負荷５に電力を供給する。（この図１ではｎ＝
３として図示している）図１においては、図１０の入力
変圧器３を３分割して入力変圧器３１，３２，３３とし
て図示している。各入力変圧器３１，３２，３３は３組
の二次巻線を有し、この二次巻線は互いに電気角で２０
゜ずれた１８相構成の二次巻線としている。各二次巻線
３１Ｓ，３２Ｓ，３３Ｓは図示するように各単位インバ
ータセル４Ｕ１〜４Ｗ１，４Ｕ２〜４Ｗ２，４Ｕ３〜４
Ｗ３に接続されている。

【００３５】図１の多重インバータ装置の基本的な動作
は、従来の図１０の多重インバータ装置と同一であり、
商用交流電源１に対応する入力高調波成分なども同一と
なる。

【００３６】入力変圧器３を３組に分割して入力変圧器
３１，３２，３３としているが、このように分割された
入力変圧器のいくつか、例えば入力変圧器３３をインバ
ータ回路４が設置される電気室とは別に設置し、入力変
圧器３１と３２のみをインバータ回路４と同一電気室に
設置すれば、次の如き作用効果が得られる。 （１）電気室での入力変圧器の据付面積が２／３で良い
から、電気室のスペース縮小が図れる。 （２）電気室での発熱も約１７％程度減少する。（通常
入力変圧器とインバータ回路のロスがほぼ等しいため）
従ってクーラなどの付帯設置も小さくできる。 （３）重量分の入力変圧器が減るから、電気室の床強度
の強化も楽になり、電気室への据付作業も容易となる。

【００３７】尚、図１では入力変圧器を３組に分割して
説明しているが、この分割を本発明では特に限定するも
のではなく、また上記電気室とは別に設置する入力変圧
器の数を本発明では特に限定するものではない。

【００３８】（第２の実施形態）図２は請求項２、請求
項３、請求項５に対応する実施形態を示す回路図であ
る。

【００３９】請求項１や従来の図１０と同一符号は同一
の要素を示す。図１０と異なる所は入力変圧器３の３ｎ
組の二次巻線３Ｓ１が単相巻線で構成される点と、イン
バータ回路４の４Ｖ，４Ｕ，４Ｗの各相にｎ段直列接続
される単位インバータセル４Ｕ１１〜４Ｕ３１，４Ｖ１
１〜４Ｖ３１，４Ｗ１１〜４Ｗ３１が単相交流入力の単
位インバータセルで構成されていることである。（図２
でｎ＝３として図示する。） 単相交流入力の単位インバータセルは、図３に示すよう
に、図１１に示す単位インバータセルに対して、整流器
１０２の部分を単相整流回路とした物であり、その他の
動作は同一である。

【００４０】図２に示す入力変圧器３の二次巻線３Ｓ１
は、３ｎ組（９個）の単相巻線で、６０゜／ｎだけ（こ
の図では２０゜）電気的な位相をずらしたｎ組（ここで
は３組）の商用交流電源１に対応した巻線を、それぞれ
単相巻線とした物である。この図２においては、単位イ
ンバータセル４Ｕ１１〜４Ｕ３１と、４Ｖ１１〜４Ｖ３
１と、４Ｗ１１４Ｗ３１とに接続される二次巻線３Ｓ１
はそれぞれ電気的に２０゜の位相差があり、また単位イ
ンバータセル４Ｕ１１と４Ｕ２１と４Ｕ３１に接続され
る二次巻線３Ｓ１は商用交流電源の３相Ｒ．Ｓ．Ｔに対
応した巻線である。

【００４１】図２の如く構成する時、入力変圧器３の二
次巻線３Ｓ１が３ｎ組の単相巻線であっても６ｎ相構成
（この図では１８相構成）となるから、商用交流電源１
の電流は１８相整流の入力電流となり、入力電流の高調
波成分を低減することができる。以上の如く、二次巻線
３Ｓ１が単相巻線の入力変圧器３と単相交流入力の単位
インバータセル４Ｕ１１〜４Ｕ３１，４Ｖ１１〜４Ｖ３
１，４Ｗ１１〜４Ｗ３１を組合せることによって、次の
ような作用効果が得られる。 （１）入力変圧器３の二次巻線３Ｓ１を３ｎ組の単相巻
線としても、商用交流電源１には６ｎ相整流の入力電流
を流すことになり、高調波電流成分を低減することがで
きる。 （２）入力変圧器３とインバータ回路４間の主回路配線
は、二次巻線３Ｓ１が単相交流であるため、従来の２／
３に減少し、この間の配線本数が減少する結果工場での
主回路配線作業や現地での据付配線作業が大幅に軽減さ
れる。

【００４２】（第３の実施形態）図４は請求項４、請求
項５、請求項６、請求項７に対応する実施形態を示す回
路図である。この図で請求項１や請求項２と同一符号は
同一要素を示す。図４において、商用交流電源１からし
ゃ断器２１，２２を介して２分割された入力変圧器に電
力供給する時、入力変圧器３１は二次巻線３１Ｓが３相
巻線構成、入力変圧器３２は二次巻線３２Ｓ１が単相巻
線構成で、インバータ回路４１とインバータ回路４２の
単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ４１，４Ｖ１〜４Ｖ４
１，４Ｗ１〜４Ｗ４１に電力供給する。ここで単位イン
バータセル４Ｕ１，４Ｕ２，４Ｖ１，４Ｖ２，４Ｗ１，
４Ｗ２は３相交流入力、単位インバータセル４Ｕ３１，
４Ｕ４１，４Ｖ３１，４Ｖ４１，４Ｗ３１，４Ｗ４１
は、単相交流入力である。入力変圧器３２の二次巻線３
２Ｓ１は、商用交流電源１の３相交流位相に対応して、
単位インバータセル４Ｕ３１，４Ｖ３１，４Ｗ３１、及
び４Ｕ４１，４Ｖ４１，４Ｗ４１に接続される巻線を合
成すると、それぞれ△結線、Ｙ結線になるように接続し
ている。これによって入力変圧器３２の入力電流は１２
相整流の入力電流となり、入力変圧器３１側の入力電流
と同様に多相整流の入力電流で高調波電流成分を低減す
ることができる。

【００４３】図４では入力変圧器３２に接続される単位
インバータセル２段、３×２＝６個のために、単位イン
バータセルのｎ段目に接続される３個の二次巻線３２Ｓ
１が相互で商用交流電源１の３相に対応する構成として
いる。しかしインバータ回路４２が単位インバータセル
を３段接続するような場合には、図２と同様に直列接続
される単位インバータセル相互間で二次巻線３２Ｓ１が
３相構成となるようにすることができる。

【００４４】入力変圧器３１は図４の図示の如く、二次
巻線３１Ｓを３相巻線としても良く、入力変圧器３２と
同様の単相巻線としても良い。図４の如く構成された多
重インバータ装置において、分割された入力変圧器３２
をインバータ回路４２と別置きにすると、図１や図２と
同様の効果作用がある多重インバータ装置を実現でき
る。

【００４５】（第４の実施形態）図５は請求項８及び請
求項９に対応する実施形態を示す回路図である。また図
６は請求項９に関わる単位インバータセルの回路図例で
ある。

【００４６】図５の回路図は、インバータ回路４を２回
路その出力を並列接続して、多相負荷５を駆動する多重
インバータ装置の構成回路例を示している。この図にお
いて、一方のインバータ回路４の出力電流を検出する。
電流検出器６と、多相負荷５の電流を検出する電流検出
器７と、電流検出器６と７の検出信号より２個のインバ
ータ回路４の出力電流を平衡させるように制御するバラ
ンス制御回路８を設け、バランス制御回路８の出力制御
信号で単位インバータセル４Ｕ３ａ，４Ｖ３ａ，４Ｗ３
ａを制御する構成である。

【００４７】ここで単位インバータセル４Ｕ３ａ，４Ｖ
３ａ，４Ｗ３ａは、図６にその構成例を示す如く、整流
器１０２をサイリスタＳ１〜Ｓ６で構成して、このサイ
リスタＳ１〜Ｓ６の位相制御によって単位インバータセ
ルの直流電圧を制御することができる。従って単位イン
バータセル４Ｕ３ａ，４Ｖ３ａ，４Ｗ３ａの直流電圧
を、バランス制御回路８の出力制御信号に対応して微調
整し、単位インバータセルの出力電圧を微調整すること
ができる。

【００４８】インバータ回路４の出力を２回路並列接続
して、多重インバータ装置を大容量化して多相負荷５に
交流電力を供給する場合に、商用交流電源１から多相負
荷５までの回路インピーダンスの差などによって、それ
ぞれのインバータ回路４の出力電流が不平衡になりやす
いが、前記の如く単位インバータセル４Ｕ３ａ，４Ｖ３
ａ，４Ｗ３ａの直流電圧を微調整し、そのセル出力電圧
を前記出力電流が平衡するように微調整することによっ
て、２台のインバータ回路４の負荷バランスを得ること
ができる。

【００４９】図５、図６では、一方のインバータ回路４
の出力電圧を微調整する方法を、単位インバータセルの
直流電圧を微調整して行なう方法を説明したが、この出
力電圧制御方法としては限定するものではない。以上の
如く２台のインバータ回路４を並列接続して、負荷バラ
ンスをさせて多相負荷５に電力供給できることにより、
次の効果・作用が得られる。 （１）多重インバータ装置の容量拡大が実現でき、従来
は多相負荷５の容量に対応した定格容量の単位インバー
タセルが必要であったが、インバータ回路４の並列接続
によって容量拡大できる結果、単位インバータセルの定
格容量の種類を減少させることができる。 （２）並列運転されるインバータ回路４の負荷バランス
が容易に制御されるから、大容量の多重インバータ装置
の運転信頼性を高めることができる。

【００５０】（第５の実施形態）図７は請求項１０に対
応する実施形態を示す回路図である。図７の構成におい
て、インバータ回路４を２台並列接続する時、中間端子
付の３相リアクトル９を介して並列接続し、多相負荷５
を３相リアクトル９の中間端子に接続する。

【００５１】図７の如く構成した大容量の多重インバー
タ装置では、前記する回路インピーダンスの影響の差を
３相交流リアクトル９の誘起電圧で補正することによっ
て、２台のインバータ回路４の負荷バランスをとること
ができる。また図７の如き３相リアクトル９を介した並
列接続を、図５の多重インバータ装置で行なっても良
い。図７の如く３相交流リアクトル９を利用した方法で
も、図５と同様の大容量の多重インバータ装置を実現で
きる効果・作用がある。

【００５２】（第６の実施形態）図８は請求項１１及び
請求項１３、請求項１４に対応する実施形態を示す回路
である。図８の回路図は、従来の図１０の回路図に回生
電力処理用抵抗器１０をしゃ断器１１に付加したもので
ある。この図において、単位インバータセルが図１１や
図３の回路図の如く構成されるために、多相負荷が交流
電動機の場合に多相負荷５を急速に減速させようとする
と、多相負荷５側より回生電力が単位インバータセルの
直流回路に流れ込み、単位インバータセルの直流電圧が
上昇して過電圧になったり出力電圧制御不能になる問題
があったが、このように多相負荷５よりの回生電力を処
理させる時に、しゃ断器１１を閉して、回生電力処理用
抵抗器１０で回生電力の少なくとも一部を消費させる。

【００５３】しゃ断器１１は多相負荷５を減速させる時
投入するが、多相負荷５に接続される機器がブロアやポ
ンプなどの流体制御機器の場合には、高速運転領域では
流体の抵抗が大きいために高速領域の減速は比較的速い
ので、しゃ断器１１を流体の抵抗が減少する中速領域や
低速領域のみ投入して、回生電力処理用抵抗器１０に回
生電力を消費させても良い。

【００５４】多相負荷５が交流電動機の時、インバータ
回路４の出力電圧と出力周波数がほぼ比例関係となるか
ら、回生電力処理用抵抗器１０の処理電力も出力電圧の
２乗に対応して変化するので、前記する如く多相負荷５
の所定の減速範囲のみしゃ断器１１を閉するようにすれ
ば、回生電力処理用抵抗器１０の電力容量を低減しなが
ら、所定の回生電力を処理して多相負荷５の減速時間を
確保することができる。

【００５５】また多相負荷５が誘導電動機の場合は、こ
の減速期間に誘導電動機の励磁電流を供給する目的で、
インバータ回路４を運転すると、インバータ回路４から
回生電力処理用抵抗器１０に有効電力が供給され、回生
電力処理用抵抗器１０の電力容量が大きくなる問題があ
ったが、これを解決する手段としてインバータ回路４の
出力電圧位相を調整して、インバータ回路４の出力電流
の大部分が誘導電動機の励磁電流のみになるように制御
する。

【００５６】このように制御する時、インバータ回路４
の出力電流は回生電力処理用抵抗器１０の電流とほぼ９
０゜ずれた位相となり、回生電力処理用抵抗器１０で消
費される電力は多相負荷５の回生電力が大部分となり、
回生電力処理用抵抗器１０の電力容量を低減できる。

【００５７】以上の如く構成される多重インバータ装置
及び制御方法においては、次の効果作用が得られる。 （１）多相負荷５よりの回生電力が発生しても、回生電
力処理用抵抗器１０でその回生電力を処理して、インバ
ータ回路４の過電圧を防止して、出力電圧制御すること
ができる。 （２）回生電力処理用抵抗器１０は多相負荷５の回生電
力のみを消費し、また所定の減速期間のみしゃ断器１１
によって投入されるから、その電力容量を低減して経済
的なシステム構成とすることができる。

【００５８】（第７の実施形態）図９は請求項１２、及
び請求項１３、請求項１４、請求項１５に対応する実施
形態を示す回路図である。この図で入力変圧器３１と３
２、インバータ回路４１と４２で構成される多重インバ
ータ装置で、単位インバータセルがｎ段直列接続される
時、しゃ断器１１と回生電力処理用抵抗器１０の回路は
単位インバータセルのｎ段目に接続している。（この図
でｎ＝４，ｎ１＝２としている） 図９の如くｎ１段目に回生電力処理用抵抗器を接続する
と、しゃ断器１１や回生電力処理用抵抗器１０の定格電
圧を図８よりも低減して、同様の効果作用を得ることが
できる。

【００５９】また、回生電力処理用抵抗器１０は、上述
するように、多相負荷５の回生電力のみを処理するよう
にインバータ回路４１と４２の出力電圧位相を制御する
こともでき、多相負荷５の所定の減速期間のみ投入され
るようにできる。

【００６０】更に、上述するように、多重インバータ装
置の出力電圧は、その出力周波数とほぼ比例関係で制御
されるが、回生電力処理用抵抗器１０で消費できる回生
電力は電圧の２乗に比例するので、回生電力処理中の少
なくとも１部の期間においてインバータ回路４１の電圧
をインバータ回路４２の電圧より大きくなるように制御
すると、回生電力処理用抵抗器１０の処理電力を大きく
でき多相負荷５により効果的な回生減速を行なわせるこ
とができる。

【００６１】また図９で入力変圧器３１と３２、インバ
ータ回路４１と４２にそれぞれ２分割した多重インバー
タ装置の回路図を示したが、入力変圧器やインバータ回
路の分割の有無を特に制限するものではなく、分割がな
くても同様の効果・作用が得られることが明らかであ
る。

【００６２】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、２次多巻線
を有する入力変圧器と、単位インバータセルを複数個ｎ
段直列接続して各相を構成するインバータ回路を組合せ
た多重インバータ装置において、以下の効果を奏する。 （１）入力変圧器の少なくとも１台を別置きにして、電
気室の据付面積や床重量強度、発熱量を軽減して、建設
費や運用費を経済的とした多重インバータ装置を提供す
ることができる。 （２）多重インバータ装置の容量拡大を図るとき、２台
の多重インバータ装置を負荷バランスさせて並列運転で
きる信頼性の高い大容量化された多重インバータ装置を
提供することができる。 （３）多重インバータ装置の負荷の回生電力を経済的に
処理できる多重インバータ装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の多重インバータ装置の第１の実施形
態を示す概要構成図。

【図２】 本発明の多重インバータ装置の第２の実施形
態を示す概要構成図。

【図３】 本発明の多重インバータ装置の第２の実施形
態に適用される単位インバータセルの回路図。

【図４】 本発明の多重インバータ装置の第３の実施形
態を示す概要構成図。

【図５】 本発明の多重インバータ装置の第４の実施形
態を示す概要構成図。

【図６】 本発明の多重インバータ装置の第４の実施形
態に適用される単位インバータセルの回路図。

【図７】 本発明の多重インバータ装置の第５の実施形
態を示す概要構成図。

【図８】 本発明の多重インバータ装置の第６の実施形
態を示す概要構成図。

【図９】 本発明の多重インバータ装置の第７の実施形
態を示す概要構成図。

【図１０】 従来の多重インバータ装置を示す概要構成
図。

【図１１】 従来の多重インバータ装置の実施形態に適
用される単位インバータセルの回路図。

【図１２】 従来の多重インバータ装置の電気室への設
置例を示す図。

【符号の説明】

１…商用交流電源 ２，２１〜２３…開閉器 ３…入力変圧器 ３１，３２，３３…入力変圧器 ３Ｐ…一次巻線 ３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐ…一次巻線 ３Ｓ…二次巻線 ３１Ｓ〜３３Ｓ，３Ｓ１，３２Ｓ１…二次巻線 ４…インバータ回路 ４１，４２…インバータ回路 ４Ｕ１〜４Ｕ３，４Ｖ１〜４Ｖ３，４Ｗ１〜４Ｗ３…単
位インバータセル ４Ｕ１１〜４Ｕ４１，４Ｖ１１〜４Ｖ４１，４Ｗ１１〜
４Ｗ４１，４Ｕ３ａ，４Ｖ３ａ，４Ｗ３ａ…単位インバ
ータセル ５…多相負荷 ６，７…電流検出器 ８…バランス制御回路 ９…３相リアクトル １１…しゃ断器 １０…回生電力処理用抵抗器 Ｑ１〜Ｑ６…半導体スイッチング素子 Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード Ｓ１〜Ｓ６…サイリスタ １０１Ｒ，１０１Ｓ，１０１Ｔ…交流入力端子 １０２…整流器 １０３…フィルタコンデンサ １０４…インバータ １０５Ｐ，１０５Ｎ…インバータ出力端子 １０６…初期充電回路

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の２次巻線を有する入力変圧器
   と、単位インバータセルを複数個ｎ段（ｎは自然数）接
   続して各相を構成し、前記入力変圧器と組合せて多相負
   荷に電力を供給する多重インバータ装置において、 前記入力変圧器を複数個に分割して、分割された入力変
   圧器の少なくとも１部を、前記単位インバータセルと別
   置きにすることを特徴とする多重インバータ装置。
2. 【請求項２】 複数個の２次巻線を有する入力変圧器
   と、単位インバータセルを複数個ｎ段直列接続して各相
   を構成し、前記入力変圧器と組合せて多相負荷に電力を
   供給する多重インバータ装置において、 前記入力変圧器は３ｎ組の単相巻線を２次側に有し、前
   記２次側単相巻線を単位インバータセルに接続して、多
   重インバータ装置を運転するときに、前記入力変圧器の
   合成された入力電流が１２相整流以上の電流波形となる
   ことを特徴とする多重インバータ装置。
3. 【請求項３】 前記直列接続されるそれぞれの単位イン
   バータセルに接続する前記入力変圧器の単相２次巻線
   は、前記入力変圧器の入力する３相交流に対応する単相
   ２次巻線をそれぞれ接続することを特徴とする請求項２
   記載の多重インバータ装置。
4. 【請求項４】 前記ｎ段目（ｎは自然数）の各出力相の
   単位インバータセルには、入力変圧器の入力する３相交
   流に対応する単相２次巻線をそれぞれ接続することを特
   徴とする請求項２記載の多重インバータ装置。
5. 【請求項５】 前記入力変圧器を、前記単位インバータ
   セルとは別置きに設置することを特徴とする請求項２乃
   至請求項４のいずれかに記載の多重インバータ装置。
6. 【請求項６】 前記入力変圧器を複数個に分割して、分
   割された入力変圧器の１部を、単位インバータセルとは
   別置きに設置することを特徴とする請求項２乃至請求項
   ４のいずれかに記載の多重インバータ装置。
7. 【請求項７】 入力変圧器が複数個に分割され、分割さ
   れた入力変圧器が別置きに設置される多重インバータ装
   置において、別置きされる入力変圧器側の複数の２次巻
   線は、単相巻線とすることを特徴とする多重インバータ
   装置。
8. 【請求項８】 複数個の２次巻線を有する入力変圧器
   と、単位インバータセルを複数個ｎ段（ｎは自然数）直
   列接続して構成される多重インバータ装置において、前
   記多重インバータ装置を複数台並列接続する時、並列接
   続される多重インバータ装置の少なくとも一方にその出
   力電圧を微調整して、負荷電流のバランスを調整する手
   段を具備したことを特徴とする多重インバータ装置。
9. 【請求項９】 前記直列接続される単位インバータセル
   の少なくとも１部の直流電圧を可変制御することを特徴
   とする請求項８記載の多重インバータ装置。
10. 【請求項１０】 複数個の２次巻線を有する入力変圧器
    と、単位インバータセルを複数個ｎ段（ｎは自然数）直
    列接続して構成される多重インバータ装置において、前
    記多重インバータ装置を２台並列接続する時、２台の多
    重インバータ出力端子間に３相リアクトル接続し、前記
    ３相リアクトルの中間端子に負荷を接続することを特徴
    とする多重インバータ装置。
11. 【請求項１１】 複数個の２次巻線を有する入力変圧器
    と、単位インバータセルを複数個ｎ段（ｎは自然数）直
    列接続して各層を構成し、前記入力変圧器と組み合せて
    多相負荷に電力を供給する多重インバータ装置におい
    て、 前記多相負荷よりの回生電力を処理する際に、前記多重
    インバータの出力端子側に、回生電力処理用抵抗器を接
    続することを特徴とする多重インバータ装置。
12. 【請求項１２】 前記多重インバータ装置の回生電力処
    理用抵抗器が、ｎ段直列接続された単位インバータセル
    のｍ段目（ｎ＞ｍ；ｍ，ｎは共に自然数）に接続され
    て、多相負荷よりの回生電力を処理することを特徴とす
    る多重インバータ装置。
13. 【請求項１３】 前記回生電力処理用抵抗器は、前記多
    相負荷の減速期間の所定の範囲のみ接続することによっ
    て、回生電力処理用抵抗器の定格電力を低減したことを
    特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の多重インバ
    ータ装置。
14. 【請求項１４】 前記回生電力処理用抵抗器を接続して
    いる期間は、前記多重インバータ装置の出力電圧位相を
    調整して、前記多相負荷には多重インバータ装置から主
    として励磁電流成分が供給されるように制御されること
    を特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記
    載の多重インバータ装置。
15. 【請求項１５】 前記回生電力処理用抵抗器を接続した
    時に直列接続された単位インバータセルｍ段目までの出
    力電圧を、多重インバータ装置の全出力電圧のｍ／ｎ比
    より大きく制御して、多相負荷の回生電力を処理するこ
    とを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれかに
    記載の多重インバータ装置。