JP2005304119A - 電動機駆動システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動機に設けられている巻線群のうち位相差が同一になる対称位置に設けられている複数の巻線群(例えば巻線C1及びC3)に対し同一のインバータから電力供給するように、複数のインバータ21、22から対応する巻線群に電力供給する。いずれかのインバータが正常でなくなった場合、正常でなくなった異常インバータから複数の巻線群への電力供給を停止し、異常インバータ以外のインバータから対応する巻線群への電力供給を行う。このようにすれば、縮減運転時における固定子と回転子との間に生じる径方向の電磁吸引力を相殺することができ、継続して安定した運転を実現できる。
【選択図】図1
Description
さらに、上記の構成において、複数の電力変換装置の一部が故障したときには、正常な(すなわち健全な)電力変換装置だけを用いて電動機を駆動する方法が特許文献3、特許文献4及び特許文献5で提案されている。
インバータユニット1aは、順変換回路6aと、逆変換回路7aと、ユニット制御回路4aとを含んで構成されている。インバータユニット1bは、順変換回路6bと、逆変換回路7bと、ユニット制御回路4bとを含んで構成されている。統括制御回路2は、これらインバータユニット1a及び1bを制御すると共に、これらの運転状態を常に監視するために設けられている。
このような構成において、通常時は開閉器5a、8a、5b及び8bが全て閉じている。この状態において、いずれかのインバータユニットに故障が生じた場合には、開閉器を制御する。すなわち、例えば、インバータユニット1bに故障が生じた場合、開閉器5bと8bを開き、インバータユニット1aのみで電動機3を駆動する。
ここで、縮減運転時の具体的な問題点について説明する。なお、以下の説明ではN組の多相巻線をもつ巻線構成をN多重と呼ぶことにする。図8は2組のインバータ21、22で4極の3相2多重デルタ結線の電動機1を駆動する場合の接続例を示す図である。インバータと電動機巻線の接続関係は、インバータ21で並列接続された隣接するC1及びC2の巻線に給電し、インバータ22で並列接続された隣接するC3及びC4の巻線に給電する。
なお、同図では簡単のため、電動機の巻線は、3相巻線のうち1相分だけが示されている。また、分かりやすくするため集中巻1ターンの例が示されている。さらに、故障を想定したインバータと、その結果給電されない巻線とが破線で示されている。
ここで、一方のインバータが故障した場合を考える。例えば、インバータ22が故障し、インバータ21だけで巻線C1及びC2に給電する場合を考える。この場合、回転子11には過大な電磁吸引力が上方向に発生し、これは大きな騒音や振動を発生する原因になる。最悪の場合には回転子11と固定子10とが接触し、電動機1を損傷する重大な事故に至る。
本発明は上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は複数の電力供給源の一部が正常でなくなった場合でも、継続して安定した運転を実現することのできる電動機駆動システムを提供することである。
また、本願請求項2の発明によれば、電力供給源の台数が偶数の場合においても、縮減運転時でも磁束密度分布を正弦波できるのでトルクリプルの発生が少なく、更に安定した運転が達成できるという効果がある。
(第1の発明)
図1は請求項1の発明に関する第1の実施例を示す概略構成図である。同図には、2組のインバータ21及び22によって、4極の3相2多重デルタ結線の電動機1を駆動する場合の接続状態の例が示されている。ただし、同図においては、電動機の巻線は簡単のため3相巻線のうち1相分だけが示されている。
本例では、巻線C1及びC3からなる巻線群に対応して、インバータ21が設けられている。また、巻線C2及びC4からなる巻線群に対応して、インバータ22が設けられている。
なお、これらインバータ21、22を制御すると共に、これらの運転状態を常に監視するための図7の場合と同様に、統括制御回路2が設けられている。そして、この統括制御回路2の制御によって、開閉制御される開閉器(図示せず)によって、インバータ21、22を、それぞれ独立に、電気的に切り離すことができるものとする。この統括制御回路2は、後述するように正常でなくなったインバータから複数の巻線群への電力供給を停止する電力供給停止手段として機能する。
巻線の空間的配置は図9と同じであり、給電される巻線C1及びC3は機械的に180度位相差の対称位置に配置されている。このため、巻線C1及びC3だけが給電されても、巻線C1の電流による電磁吸引力と巻線C3の電流による電磁吸引力とが相殺され、回転子には径方向の電磁力が発生しない。
図2は請求項1の発明に関する第2の実施例を示す概略構成図である。同図には、2組のインバータ21及び22によって、6極の3相2多重デルタ結線の電動機1を駆動する場合の接続状態の例が示されている。同図においても、電動機の巻線は簡単のため3相巻線のうち1相分だけが示されている。
本例では、電動機1の巻線は、巻線C1、巻線C2、巻線C3、巻線C4、巻線C5、巻線C6の順番に配置されている。そして、巻線C1と巻線C3と巻線C5とが並列に接続されて1つの巻線群を構成している。また、巻線C2と巻線C4と巻線C6とが並列に接続されて他の巻線群を構成している。
インバータ21は、対応する巻線C1、C3及びC5からなる巻線群に給電している。また、インバータ22は、対応する巻線C2、C4及びC6からなる巻線群に給電している。
ここで、一方のインバータが故障した場合を考える。例えば、インバータ22が故障し、インバータ21だけで巻線C1、C3及びC5の巻線だけに給電する場合を考える。この場合、巻線C1、C3及びC5は機械的に120度位相差の対称位置に配置されている。このため、これらの巻線C1、C3及びC5だけに給電されても回転子には径方向の電磁力が発生しない。
そして、インバータ21は巻線C1及びC4からなる巻線群に給電し、インバータ22は巻線C2及びC5からなる巻線群に給電し、インバータ23は巻線C3及びC6からなる巻線群に給電している。
例えば、インバータ23のみが故障して縮減運転する場合には、インバータ21、22から巻線C1、C2、C4及びC5には給電され、巻線C3及びC6への給電は停止される。つまり、正常なインバータ21及び22に対応する巻線群への給電が継続して行われることにより、運転が継続される。この縮減運転を行う場合、巻線C1、C2、C4及びC5は、機械的に対称の位置に配置されているので、これらの巻線だけに給電されても回転子には径方向の電磁力が発生しない。
この場合にいずれかのインバータが正常でなくなり、縮減運転を行う時においても、回転子には径方向の電磁力が発生しない。また、さらに大きな極数を持つ場合の巻線群の構成は、並列接続と直列接続とが混在した直並列接続にしてもよい。
そして、通常時は全ての電力変換装置から対応する巻線群に給電する。一部の電力変換装置が故障して縮減運転するときは、正常な電力変換装置のみにより、この電力変換装置に対応した巻線群のみに給電する。
図6は請求項2の発明に関する実施例を示す概略構成図である。同図には、4組のインバータ21、22、23及び24によって、8極の3相4多重デルタ結線の電動機1を駆動する場合の接続状態の例が示されている。ここで、本例では、インバータの台数は偶数であることと、電動機の隣接した巻線はそれぞれ異なったインバータから給電されることとが、構成上の特徴である。
以上のことから請求項2の発明によるシステムは、偶数のN組の多相電力変換装置によりN組の巻線群をもつ多相交流電動機を駆動するシステムであり、上記電動機の極数を上記Nの倍数とし、上記電動機の隣接した各巻線はそれぞれ異なった電力変換装置から給電され、通常は上記N組の電力変換装置を用いて上記電動機に給電し、一部の電力変換装置が故障したときには、隣接した一方の巻線は給電され、他の一方は給電されないように一部の正常な電力変換装置も給電を停止し、N/2組の電力変換装置から該電力変換装置に対応した巻線群のみに給電することを特徴とする電動機駆動システムであるということもできる。
なお、上記各実施例は、電力変換器に3相インバータを用いた例を説明したが、3相に限らず任意の多相交流のインバータを用いても良い。また、インバータに限らずサイクロコンバータなどの種々の電力供給源の場合にも適用できる。電動機は、誘導電動機に限らず同期電動機にも適用できる。さらに、上記各実施例では、電動機の巻線構成がデルタ結線である例を説明したが、スター結線の場合にも適用できることは明白である。
1a、1b インバータユニット
2 統括制御回路
4a、4b ユニット制御回路
5a、5b、8a、8b 開閉器
6a、6b 順変換回路
7a、7b 逆変換回路
10 固定子
11 回転子
21〜24 インバータ
C1〜C6 巻線
Claims (2)
- 電動機に設けられている巻線群のうち機械的な位相差が同一になる対称位置に設けられている複数の巻線群に対し同一の電力供給源から電力供給するように、複数の電力供給源から対応する巻線群に電力供給する電動機駆動システムであって、前記複数の電力供給源のうちいずれかの電力供給源が正常でなくなった場合、正常でなくなった異常電力供給源から前記複数の巻線群への電力供給を停止する電力供給停止手段を含み、前記異常電力供給源以外の電力供給源から該電力供給源に対応する巻線群への電力供給は継続するようにしたことを特徴とする電動機駆動システム。
- 電動機に設けられている複数の巻線群に、それら巻線群に対応して設けられた複数の電力供給源から電力供給する電動機駆動システムであって、前記複数の電力供給源のうちいずれかの電力供給源が正常でなくなった場合、正常でなくなった異常電力供給源から該電力供給源に対応する巻線群の他、機械的な位相差が同一になる対称位置に設けられている巻線群以外の巻線群への電力供給を停止する電力供給停止手段を含むことを特徴とする電動機駆動システム。
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