JP2015177603A - モータ駆動用インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電圧が遮断された場合に、直流回路の電圧を安定にさせることができるモータ駆動用インバータ装置を提供することである。
【解決手段】実施形態のモータ駆動用インバータ装置は、変換器と、インバータと、電力変換部と、を備える。変換器は、交流電圧を直流電圧に変換して直流母線に直流電圧を出力する。インバータは、前記直流母線からの前記直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して交流モータを駆動する。電力変換部は、前記直流母線と蓄電池との間に設けられ、前記変換器で変換された直流電圧により前記蓄電池を充電し、前記蓄電池から直流母線に放電する。また、前記電力変換部は、前記交流モータが停止し、且つ、前記直流母線の電圧が第１閾値を越えた場合、前記交流モータから供給される回生電力を前記蓄電池に充電させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、モータ駆動用インバータ装置に関する。

一般に、インバータ装置は、交流電源からの交流電圧を変換器で直流電圧に変換し、その直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータを駆動する。

特開２００２−３１０６３号公報

従来のインバータ装置は、交流電源の交流電圧が遮断された場合、交流モータの残留電圧によってインバータ装置内部の直流回路の電圧が不安定になる。

本発明が解決しようとする課題は、交流電圧が遮断された場合に、直流回路の電圧を安定にさせることができるモータ駆動用インバータ装置を提供することである。

実施形態のモータ駆動用インバータ装置は、変換器と、インバータと、電力変換部と、を備える。変換器は、交流電圧を直流電圧に変換して直流母線に直流電圧を出力する。インバータは、前記直流母線からの前記直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して交流モータを駆動する。電力変換部は、前記直流母線と蓄電池との間に設けられ、前記変換器で変換された直流電圧により前記蓄電池を充電し、前記蓄電池から直流母線に放電する。また、前記電力変換部は、前記交流モータが停止し、且つ、前記直流母線の電圧が第１閾値を越えた場合、前記交流モータから供給される回生電力を前記蓄電池に充電させる。

第１の実施形態のモータ駆動用インバータ装置を適用したポンプ駆動の全体構成を示す図である。 第１の実施形態のモータ駆動用インバータ装置におけるＰＣＳ１４の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の交流モータ４の起動時におけるモータ駆動用インバータ装置１の処理のフローチャートである。 第１の実施形態の交流モータ４の駆動時におけるモータ駆動用インバータ装置１の処理のフローチャートである。 第２の実施形態のモータ駆動用インバータ装置を適用したファン駆動の全体構成を示す図である。 第３の実施形態のモータ駆動用インバータ装置を適用したポンプ駆動及びファン駆動の構成を示す図である。 第３の実施形態のモータ駆動用インバータ装置におけるＰＣＳ１４＿１の構成例を示すブロック図である。 第４の実施形態のモータ駆動用インバータ装置を適用したポンプ駆動及びファン駆動の構成を示す図である。 第５の実施形態のモータ駆動用インバータ装置を適用したポンプ駆動及びファン駆動の構成を示す図である 第５の実施形態のモータ駆動用インバータ装置におけるＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅの構成例を示すブロック図である。

以下、実施形態のインバータ装置を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１を適用したポンプ駆動の全体構成を示す図である。
配線用遮断器２は、入力部が交流電源１０に接続されている。また、配線用遮断器２は、出力部が接触器３に接続されている。配線用遮断器２は、過負荷電流および短絡電流を検出することに基づいて、交流電源１０と接触器３との間の電気接続を開放して電力供給を遮断する。これにより、配線用遮断器２は、モータ駆動用インバータ装置１内部を保護している。
接触器３は、モータ駆動用インバータ装置１から所定の指令信号が供給され、配線用遮断器２とモータ駆動用インバータ装置１との電気接続を接続又は開放する。

モータ駆動用インバータ装置１は、変換器１２とインバータ１３とＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：電力変換部）１４とを備える。
変換器１２は、ダイオード等で形成され、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータである。変換器１２は、入力部（交流部）が接触器３に接続され、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する。また、変換器１２は、出力部（直流部）が直流母線３００に接続されており、変換した直流電圧を直流母線３００に出力する。この直流母線３００には、インバータ１３とＰＣＳ１４が接続されている。

インバータ１３は、トランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等で形成され、交流電圧を直流電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータである。インバータ１３は、直流母線３００の直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換し、交流モータ４に供給することで、交流モータ４を駆動制御する。
交流モータ４は、ポンプ５（負荷）に接続され自身の回転軸が回転することで発生する交流モータトルクによりポンプ５（負荷）を駆動する、例えば誘導電動機である。
ポンプ５は、例えば、水が流れる配管（不図示）に設けられ、ポンプ５が駆動することで、配管内に圧力が生じ、配管内の水を圧送する。

ＰＣＳ１４は、直流母線３００の電圧Ｔｖ（以下、「直流母線電圧Ｔｖ」という。）を監視し、直流母線電圧Ｔｖが所定の電圧範囲に収まるように制御する。回生電流により直流母線電圧Ｔｖの電圧値が上昇し、直流母線電圧Ｔｖの電圧値が第１閾値を越える場合、ＰＣＳ１４は、自身に接続されている蓄電池６に直流母線３００の電力を充電する。これより、直流母線電圧Ｔｖを下げる。一方、電源が停止することにより直流母線電圧Ｔｖの電圧値が低下し、直流母線電圧Ｔｖが第２閾値（＜第１閾値）未満の場合、ＰＣＳ１４は、自身に接続されている蓄電池６に蓄えられている電力を直流母線３００に放電する。これより、直流母線電圧Ｔｖを上げる。上述した処理により、ＰＣＳ１４は、直流簿電電圧Ｔｖを第１閾値と第２閾値とに挟まれた電圧範囲となるように制御する。

蓄電池６は、正極端子がＰＣＳ１４に接続されている。また、蓄電池６は、負極端子が
例えば、モータ駆動用インバータ装置１のアース電位に接続されている。蓄電池６は、直流母線３００を介して電力を蓄えるとともに、蓄えた電力を直流母線３００を介して交流モータ４に電力を供給する。蓄電池６は、例えば所定の数十Ｖ以上の電圧を有する蓄電池であり、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、アルカリ蓄電池、鉛蓄電池等から構成されている。

次に、図２は、図１におけるＰＣＳ１４の構成例を示すブロック図である。
ＰＣＳ１４は、第１測定部１４０、第２測定部１４１、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２、記憶部１４３、制御部１４４を備えている。
第１測定部１４０は、直流母線３００に接続されており、直流母線電圧Ｔｖの電圧値を測定する測定機能を有する。また、第１測定部１４０は、自身が測定した直流母線電圧Ｔｖの電圧値を制御部１４４に出力する。第２測定部１４１は、蓄電池６に設けられており、蓄電池６の電圧の電圧値（以下、「蓄電池電圧Ｂｖ」という。）を測定する。また、第２測定部１４１は、自身が測定した蓄電池電圧Ｂｖの電圧値を制御部１４４に出力する。

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、第１測定部１４０と第２測定部１４１と制御部１４４に接続されている。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、蓄電池６側と直流母線３００側との双方に電力を供給する、即ち直流母線３００側から蓄電池６に充電する制御と、蓄電池６に蓄えられた電力を直流母線３００に放電する制御とを行う。
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、例えば、降圧チョッパと昇圧チョッパとで構成されている。また、降圧チョッパと昇圧チョッパは、それぞれスイッチ素子を有している。この降圧チョッパのスイッチ素子もしくは、昇圧チョッパのスイッチ素子を選択し、選択したスイッチ素子を駆動させることで放電、又は充電を行っている。例えば、蓄電池６に充電する場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、降圧チョッパのスイッチ素子を駆動する。これより、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、直流母線３００から取得した電力を所定の倍率で降圧し、第２測定部１４１を介して蓄電池６に充電する。一方、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、蓄電池６に蓄えられた電圧を放電する場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、昇圧チョッパのスイッチ素子を駆動する。これより、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、蓄電池６から取得した電圧を所定の倍率で昇圧し、第１測定部１４０を介して直流母線３００に放電する。

記憶部１４３は、制御部１４４に接続されており、例えばハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）等の記憶媒体である。記憶部１４３Ｃは、第１閾値Ｔｃと第２閾値Ｔｄとが予め書き込まれて記憶されている。また、記憶部１４３は、予め、放電禁止閾値Ｂｃと充電禁止閾値Ｂｄとが記憶されている。
第１閾値Ｔｃは、直流母線電圧Ｔｖと比較するために設けられ、蓄電池６に充電するか否かを判定する値である。第２閾値Ｔｄ（Ｔｄ＜Ｔｃ）は、直流母線電圧Ｔｖと比較するために設けられ、蓄電池６に蓄えられた電圧を直流母線に放電するか否かを判定する値である。
放電禁止閾値Ｂｃは、蓄電池６の状態を判定する閾値である。放電禁止閾値Ｂｃは、蓄電池電圧Ｂｖと比較するために設けられ、蓄電池６が放電できる電圧値の下値を示す。充電禁止閾値Ｂｄ（Ｂｄ＞Ｂｃ）は、蓄電池６の状態を判定する閾値である。充電禁止閾値Ｂｄは、蓄電池電圧Ｂｖと比較するために設けられ、蓄電池６が蓄えられる電圧値の上限を示す。

制御部１４４は、第１測定部１４０が測定した直流母線電圧Ｔｖと、第２測定部１４１が測定した蓄電池電圧Ｂｖとを一定時間毎に取得する。制御部１４４は、記憶部１４３から第１閾値Ｔｃを読み出し、第１閾値Ｔｃと直流母線電圧Ｔｖとを比較する。制御部１４４は、記憶部１４３から第２閾値Ｔｂを読み出し、第２閾値Ｔｂと直流母線電圧Ｔｖとを比較する。また、制御部１４４は、記憶部１４３から放電禁止閾値Ｂｃを読み出し、放電禁止閾値Ｂｃと蓄電池電圧Ｂｖとを比較する。制御部１４４は、記憶部１４３から充電禁止閾値Ｂｄを読み出し、充電禁止閾値Ｂｄと蓄電池電圧Ｂｖとを比較する。

直流母線電圧Ｔｖ＜第２閾値Ｔｄの場合、制御部１４４は、蓄電池６に蓄えられた電圧を直流母線３００に放電すると判定する。よって、制御部１４４は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２が蓄電池６に蓄えられた電圧を放電する制御を行うことを指示する信号（以下、「第１制御信号」という。）を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に送信する。直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃの場合、制御部１４４は、蓄電池６に充電すると判定する。よって、制御部１４４は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２が直流母線３００の電力を蓄電池６に充電する制御を行うことを指示する信号（以下、「第２制御信号」という。）を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に送信する。第２閾値Ｔｄ＜直流母線電圧Ｔｖ＜第１閾値Ｔｃの場合、制御部１４４は、蓄電池６に対して充放電の必要はないと判定する。よって、制御部１４４は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に第１制御信号又は第２制御信号を送らない。

蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの場合、制御部１４４は、蓄電池６に蓄えられた電力を放電することはできない蓄電池であると判定する。蓄電池電圧Ｂｖ＞充電禁止閾値Ｂｄの場合、制御部１４４は、蓄電池６に充電することはできない蓄電池であると判定する。放電禁止閾値Ｂｃ＜蓄電池電圧Ｂｖ＜充電禁止閾値Ｂｄの場合、制御部１４４は、蓄電池６に蓄えられた電力を放電することはでき、蓄電池６に充電することができる蓄電池であると判定する。

次に、モータ駆動用インバータ装置１を使用したポンプ５の起動時における動作について説明する。
接触器３は、モータ駆動用インバータ装置１から所定の指令信号が入力されると、配線用遮断器２とモータ駆動用インバータ装置１とを接続する。これにより、交流電源１０から変換器１２に対し、接触器３に対して交流電圧が投入される。変換器１２は、交流電源１０からの交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を直流母線３００を介してインバータ１３とＰＣＳ１４とに出力する。
インバータ１３は、外部から運転指令制御信号を受信することで、直流母線３００の直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換し、交流モータ４に供給することで、交流モータ４を起動制御する。
図３は交流モータ４の起動時におけるモータ駆動用インバータ装置１の処理のフローチャートである。
ステップＳ１０において、第２測定部１４１は、蓄電池電圧Ｂｖを測定し、測定した蓄電池電圧Ｂｖを制御部１４４に送信する。制御部１４４は、記憶部１４３から放電禁止閾値Ｂｃを読み出し、放電禁止閾値Ｂｃと取得した蓄電池電圧Ｂｖとを比較する。
ステップＳ１１において、蓄電池電圧Ｂｖ＞放電禁止閾値Ｂｃの場合、制御部１４４は、蓄電池６が放電可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部１４４は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に第１制御信号を送信する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、第１制御信号を受け取り、蓄電池６に蓄えられている電力を直流母線３００に放電する。
ステップＳ１２において、蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの場合、制御部１４４は、蓄電池６が放電不可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部１４４は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に制御信号を送らない。

次に、モータ駆動用インバータ装置１を使用したポンプ５の駆動時における動作について説明する。
図４は交流モータ４の駆動時におけるモータ駆動用インバータ装置１の処理のフローチャートである。
ステップＳ２０において、ＰＣＳ１４の第１測定部１４０は、直流母線電圧Ｔｖを測定し、測定した直流母線電圧Ｔｖを制御部１４４に送信する。制御部１４４は、記憶部１４３から第２閾値Ｔｄを読み出し、第２閾値Ｔｄと直流母線電圧Ｔｖとを比較する。直流母線電圧Ｔｖ＞第２閾値Ｔｄの場合、制御部１４４は、蓄電池６に蓄えられた電圧を直流母線３００に放電しないと判定し、ステップＳ２１に進む。一方、直流母線電圧Ｔｖ＜第２閾値Ｔｄの場合、制御部１４４は、蓄電池６に蓄えられた電圧を直流母線３００に放電すると判定し、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４において、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、蓄電池６に蓄えられた電力を直流母線３００に放電する。
Ｓ２１において、制御部１４４は、記憶部１４３から第１閾値Ｔｃを読み出し、第１閾値Ｔｃと直流母線電圧Ｔｖとを比較する。制御部１４４は、記憶部１４３から第１閾値Ｔｃを読み出し、第１閾値Ｔｃと直流母線電圧Ｔｖとを比較する。直流母線電圧Ｔｖ＜第１閾値Ｔｃの場合、制御部１４４は、直流母線３００の電力を蓄電池６に充電しないと判定し、ステップＳ２２に進む。一方、直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃの場合、制御部１４４は、直流母線３００の電力を蓄電池６に充電すると判定し、ステップＳ２３に進む。
ステップＳ２２において、制御部１４４は、充電又は放電の必要性はないと判定する。よって、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、蓄電池６の充放電制御を行わない。
ステップＳ２３において、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、蓄電池６に直流母線３００の電力を直流母線３００に充電する。

通常の交流モータ４の駆動時において、変換器１２が直流母線３００の電圧値を制御しているため、直流母線３００の電圧が大きく変動することはない。よって、通常の交流モータ４の駆動時において、第２閾値Ｔｄ＜直流母線電圧Ｔｖ＜第１閾値Ｔｃとなり、モータ駆動用インバータ装置１は、ステップＳ２２の処理を行う。
ただし、停電などで交流電源１０の交流電圧の供給が遮断されると、変換器１２に交流電圧が入力されないため、変換器１２は、直流母線に電圧を出力することができない。よって、ステップＳ２０において、直流母線電圧Ｔｖが低下し、直流母線電圧Ｔｖ＜第２閾値Ｔｄとなる。これにより、ステップＳ２４において、制御部１４４は、第１制御信号を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に送信する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、第１制御信号を受信すると、蓄電池６に蓄電された電力を直流母線３００に出力し、直流母線電圧Ｔｖ＞第２閾値Ｔｄとなるように制御する。インバータ１３は、予め設定された減速レートに従って、交流モータ４の回転速度を減速させ、停止させる。また、インバータ１３は、あらかじめ記憶部１４３にて設定された瞬時停電補償時間だけ、蓄電池６より電力を供給して交流モータ４の運転を継続するように構成されてもよい。瞬時停電補償時間内に交流電源１０が復電した場合、インバータ１３は、蓄電池６の放電を停止して、交流電源１０から電力を供給し、そして交流モータ４の運転を継続する。一方、交流電源１０の停電が継続して瞬時停電補償時間を超過した場合は、インバータ１３は、交流モータ４を減速停止する。

交流モータ４の駆動が停止している場合、制御部１４４は、記憶部１４３から放電禁止閾値Ｂｄを読み出し、充電禁止閾値Ｂｄと蓄電池電圧Ｂｖとを比較する。蓄電池電圧Ｂｖ＜充電禁止閾値Ｂｄの場合、制御部１４４は、第２制御信号を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に送信する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、第２制御信号を受信すると、蓄電池６に充電する。一方、蓄電池電圧Ｂｖ＞充電禁止閾値Ｂｄの場合、制御部１４４は、第２制御信号を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に送信しない。これにより、蓄電池電圧Ｂｖ＜充電禁止閾値Ｂｄの場合、つまり、蓄電池６が満充電でない場合、交流モータ４の駆動前に蓄電池６に充電することができる。

交流モータ４の負荷がポンプ５の場合、交流モータ４への電源供給が停止すると、ポンプ５の慣性モーメントが小さいために交流モータ４が急停止し、ポンプ５内にウォーターハンマー現象が発生する。よって、従来、ウォータハンマー現象の防止対策としては、ポンプ軸にフライホイールを装着することにより、慣性モーメントを大きくして急停止させないようにするという手法が採られていた。しかしながら、交流モータ４起動時の負荷トルクが増加するため、交流モータ４の定格やインバータの容量を大きくする必要がある。
しかしながら、上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線３００の電圧値が減少すると、ＰＣＳ１４が蓄電池６の電力を直流母線３００に供給し、直流母線電圧Ｔｖが第２閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ１３は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ５を減速停止させることができる。よって、フライホイールを使用せずに、ウォータハンマー現象の発生を抑制することができる。これにより、交流モータ４の負荷の回転モーメントがモータの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ４の定格やインバータ１３の容量を大きくする必要がない。

また、本実施形態によれば、回転慣性モーメントの大きい負荷を交流モータ４で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ４から回生電流が供給され、直流母線３００の電圧値が上昇すると、ＰＣＳ１４が回生電力を蓄電池６に充電させ、直流母線電圧Ｔｖが第１閾値を越えないように制御する。この制御により、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置１の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。また、制動抵抗で消費していた回生電力を有効活用することができる。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して、第２の実施形態について説明する。図５は、モータ駆動用インバータ装置１を適用したファン駆動の全体構成である。なお、図５において、図１と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第１実施形態と異なる点を説明する。また、第１の実施形態と異なる点は、交流モータ４の負荷がファン７に変更したのみである。

モータ駆動用インバータ装置１を使用したファン７の起動時及び駆動時の制御は、図３、図４のフローチャートと同様となるため、概略のみ説明する。

通常のファン７の駆動時において、変換器１２が直流母線３００の電圧値を制御しているため、直流母線３００の電圧が大きく変動することはない。よって、通常の交流モータ４の駆動時において、第２閾値Ｔｄ＜直流母線電圧Ｔｖ＜第１閾値Ｔｃとなり、モータ駆動用インバータ装置１は、ステップＳ２２の処理を行う。

通常のファン停止時や交流電源１０の停電時、インバータ１３は、交流モータ４に交流電圧が供給することができない。よって、交流モータ４は回生状態になり、インバータ１３内に回生電流が流れ込む。この流れ込む回生電流により、直流母線３００の電圧値が上昇する。よって、Ｓ２１において、制御部１４４は、直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃとなる。これより、ステップＳ２３において、制御部１４４は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に第２制御信号を送信する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、第２制御信号を受信すると、蓄電池６に直流母線３００の電圧を充電する。これにより、直流母線電圧Ｔｖの電圧値は下がり、直流母線電圧Ｔｖ＜第１閾値Ｔｃになると、制御部１４４は、第２制御信号を送信することを停止する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、蓄電池６に直流母線３００の電圧を充電することを停止する。

上述したように、本実施形態によれば、ファン７を交流モータ４で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ４から回生電流が供給され、直流母線３００の電圧値が上昇すると、ＰＣＳ１４が回生電力を蓄電池６に充電させ、直流母線電圧Ｔｖが第１閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置１内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。

また、本実施形態によれば、ファン７の駆動を停止するために、交流モータ４への電源供給を停止した場合、ファン７はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン７が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン７が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ４からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ４に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン７を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池（二次電池）に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池（二次電池）を設けることでファン７の回生電流を充電すると同時に、交流モータ４に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン７を停止することができる。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して、第３の実施形態について説明する。図６は、第３の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｃを適用したポンプ５及びファン７の駆動の全体構成である。なお、図６において、図１、図２と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第１の実施形態と異なる点を説明する。

配線用遮断器２Ｃの入力部は、交流電源１０に接続されている。また、配線用遮断器２Ｃの出力部は、接触器３Ｃに接続されている。接触器３Ｃは、モータ駆動用インバータ装置１Ｃから所定の指令信号を入力して、配線用遮断器２Ｃと変換器１２Ｃとの電気的接続を接続又は開放する。なお、配線用遮断器２Ｃ、接触器３Ｃの各々は、配線用遮断器２、接触器３と同様の構成である。

モータ駆動用インバータ装置１Ｃは、変換器１２と変換器１２Ｃとインバータ１３とインバータ１３ＣとＰＣＳ１４＿１〜１４＿３とスイッチ素子９＿１〜９＿３とＢＣＵ（Battery Control Unit：バッテリーコントロールユニット）２００とを備える。
変換器１２は出力部（直流部）が直流母線１００に接続されており、変換した直流電圧を直流母線１００に出力する。この直流母線１００には、例えば、インバータ１３とスイッチ素子９＿１〜スイッチ素子９＿３の端子９１とに接続されている。変換器１２Ｃの入力部（交流部）は、接触器３Ｃに接続され、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する。また、変換器１２Ｃは、出力部（直流部）が直流母線１０１に接続されており、変換した直流電圧を直流母線１０１に出力する。この直流母線１０１には、インバータ１３Ｃとスイッチ素子９＿１〜９＿３の端子９０とに接続されている。
スイッチ素子９＿１〜９＿３の各々は、端子９２がＰＣＳ１４＿１〜１４＿３に接続されている。スイッチ素子９＿１〜９＿３は、例えば電磁リレーまたは半導体スイッチなどからなる３端子スイッチから構成されている。スイッチ素子９＿１〜９＿３の各々は、ＢＣＵ２００の切り替え信号に応じて、ＰＣＳ１４＿１〜１４＿３の各々が直流母線１００に電気的に接続するか、直流母線１０１に電気的に接続するかを切り替える。

次に、図７は、図６におけるＰＣＳ１４＿１の構成例を示すブロック図である。なお、ＰＣＳ１４＿２、ＰＣＳ１４＿３は、ＰＣＳ１４＿１と同様な構成である。
ＰＣＳ１４＿１は、第１測定部１４０、第２測定部１４１、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２、制御部１４４Ｃ、記憶部１４３を備えている。

制御部１４４Ｃは、第１測定部１４０が測定した直流母線電圧Ｔｖと、第２測定部１４１が測定した蓄電池電圧Ｂｖとを一定時間毎に取得する。制御部１４４Ｃは、記憶部１４３から第１閾値Ｔｃを読み出し、第１閾値Ｔｃと直流母線電圧Ｔｖとを比較する。制御部１４４Ｃは、記憶部１４３から第２閾値Ｔｂを読み出し、第２閾値Ｔｂと直流母線電圧Ｔｖとを比較する。また、制御部１４４Ｃは、記憶部１４３から放電禁止閾値Ｂｃを読み出し、放電禁止閾値Ｂｃと蓄電池電圧Ｂｖとを比較する。制御部１４４は、記憶部１４３から充電禁止閾値Ｂｄを読み出し、充電禁止閾値Ｂｄと蓄電池電圧Ｂｖとを比較する。制御部１４４Ｃは、比較結果、例えば直流母線電圧Ｔｖと第１閾値Ｔｃとの大小関係、直流母線電圧Ｔｖと第２閾値Ｔｂとの大小関係をＢＣＵ２００に出力する。

ＢＣＵ２００は、スイッチ素子９＿１〜９＿３とＰＣＳ１４＿１〜１４＿３の制御部１４４Ｃに接続されている。ＢＣＵ２００は、ＰＣＳ１４＿１〜１４＿３の各々から、直流母線電圧Ｔｖの比較結果と蓄電池電圧Ｂｖの比較結果を取得し、取得した結果に基づいて、スイッチ素子９＿１〜９＿３のスイッチの切り替えを行う。例えば、ＰＣＳ１４＿１、１４＿２は、直流母線１０１と接続されている。そして、ＰＣＳ１４＿１、１４＿２は、ＢＣＵ２００に直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃ、蓄電池電圧Ｂｖ＞充電禁止閾値Ｂｄの比較結果を送信する。また、ＰＣＳ１４＿３は、直流母線１００に接続されている。そして、ＰＣＳ１４＿３は、ＢＣＵ２００に第２閾値Ｔｄ＜直流母線電圧Ｔｖ＜第１閾値Ｔｃ、蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの比較結果を送信する。これらの比較結果より、ＢＣＵ２００は、直流母線１０１の電圧が上昇しており、直流母線１０１の電圧を蓄電池６＿１、６＿２に充電する制御を行う必要がある。しかし、ＢＣＵ２００は、蓄電池６＿１、６＿２に十分蓄電されており、充電できないと判定する。よって、ＢＣＵ２００は、スイッチ素子９＿３を切り替え、ＰＣＵ１４＿３と直流母線１０１を接続させる。また、ＢＣＵ２００は、ＰＣＳ１４＿３の制御部１４４Ｃに充電を行うように指示する制御信号を送信する。ＰＣＳ１４＿３の制御部１４４Ｃは、ＰＣＳ１４＿３の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に第２制御信号を送信する。

次に、モータ駆動用インバータ装置１Ｃを適用したポンプ５及びファン７の起動時における動作について説明する。第３の実施形態の起動時における動作において、図３のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
ステップＳ１０において、第２測定部１４１は、蓄電池電圧Ｂｖを測定する。また、第２測定部１４１は測定した蓄電池電圧Ｂｖを制御部１４４Ｃに送信する。制御部１４４Ｃは、記憶部１４３から放電禁止閾値Ｂｃを読み出し、放電禁止閾値ＢｃとＰＣＳ１４＿１〜１４＿３各々の第２測定部１４１から取得した蓄電池電圧Ｂｖとを比較する。また、制御部１４４Ｃは、比較結果をＢＣＵ２００に出力する。
ステップＳ１１において、蓄電池電圧Ｂｖ＞放電禁止閾値Ｂｃとなる蓄電池がある場合、ＢＣＵ２００は、その蓄電池に接続してあるＰＣＳの制御部１４４Ｃに放電を行うことを指示する制御信号を送信する。制御部１４４Ｃは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に第１制御信号を送信する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、第１制御信号を受け取り、自身に接続されている蓄電池の電圧を直流母線１００又は１０１に放電する。
ステップＳ１２において、蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃとなる蓄電池がある場合、ＢＣＵ２００は、その蓄電池が放電不可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部１４４Ｃは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に第１制御信号を送らない。

次に、モータ駆動用インバータ装置１Ｃを適用したポンプ５及びファン７の駆動時における動作について説明する。第３の実施形態の起動時における動作において、図４のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
ステップＳ２３において、交流電源１０の停電時、直流母線１００は、交流モータ４からの回生電流により、直流母線１００の電圧が高くなる。また、直流母線１０１は、交流電源１０から変換器１２Ｃに交流電圧が供給されないため、電圧が下がる。よって、ＢＣＵ２００は、スイッチ素子のスイッチを切り替えることで、直流母線１００に充電可能な蓄電池、つまり蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの蓄電池と直流母線１０１とを電気的に接続する。これより、直流母線１０１の電圧が充電可能な蓄電値に充電されることで、直流母線１０１の電圧が下がる。
ステップＳ２４において、ＢＣＵ２００は、スイッチ素子のスイッチを切り替えることで、直流母線１００に放電可能な蓄電池、つまり蓄電池電圧Ｂｖ＞充電禁止閾値Ｂｄの蓄電池と電気的に接続する。これより、放電可能な蓄電池に蓄えられている電圧が直流母線１００に放電されることで、直流母線１００の電圧が上がる。

上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線３００の電圧値が低下すると、ＰＣＳ１４が蓄電池６＿１〜６＿３の電力を直流母線３００に供給し、直流母線電圧Ｔｖが第２閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ１３は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ５を減速停止させることができる。これにより、交流モータ４Ｃの負荷の回転モーメントが交流モータ４Ｃの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ４Ｃの定格やインバータ１３Ｃの容量を大きくする必要がない。

また、本実施形態によれば、ファン７を交流モータ４で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ４から回生電流が供給され、直流母線１００の電圧値が上昇すると、ＰＣＳ１４＿１〜ＰＣＳ１４＿３が回生電力を蓄電池６＿１〜６＿３に充電させ、直流母線電圧Ｔｖが第１閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置１Ｃ内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。

また、本実施形態によれば、ファン７の駆動を停止するために、交流モータ４への電源供給を停止した場合、ファン７はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン７が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン７が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ４からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ４に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン７を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池（二次電池）に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池（二次電池）を設けることでファン７の回生電流を充電すると同時に、交流モータ４に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン７を停止することができる。
また、本実施形態によれば、複数の蓄電池６＿１〜６＿３とそれに対応する複数のＰＣＳ１４＿１〜ＰＣＳ１４＿３を設け、ＢＣＵ２００により各蓄電池の蓄電池電圧Ｂｖに基づいて、電圧供給を行う蓄電池と充電する蓄電池とを切り替える。これより、ファン７やポンプ５を駆動する際に発生する、直流母線１００〜１０１に供給する蓄電池の電力不足と充電する蓄電池の容量不足とを解消することができる。

（第４の実施形態）
以下、図面を参照して、第４の実施形態について説明する。図８は、第４の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｄを適用したポンプ５及びファン７の駆動の全体構成である。なお、図８において、図１、図２、図６と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第１の実施形態及び第３の実施形態と異なる点を説明する。
第３の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｃは、変換器１２及びインバータ１３に接続された直流母線１００と、変換器１２Ｃ及びインバータ１３Ｃに接続された直流母線１０１とを有している。しかし、第４の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｄは、１つの直流母線３００に、変換器１２、変換器１２Ｃ、インバータ１３、インバータ１３Ｃが接続されている。また、第３の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｃは、スイッチ素子９＿１〜９＿３を有している。しかし、第４の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｄは、スイッチ素子９＿１〜９＿３が省略されており、ＰＣＳ１４＿１〜ＰＣＳ１４＿３が直流母線３００と接続されている。

モータ駆動用インバータ装置１Ｄは、変換器１２と変換器１２Ｃとインバータ１３とインバータ１３ＣとＰＣＳ１４＿１〜１４＿３とＢＣＵ２００Ｄとを備える。
ＢＣＵ２００Ｄは、ＰＣＳ１４＿１〜１４＿３に接続されている。ＢＣＵ２００Ｄは、ＰＣＳ１４＿１〜１４＿３の各々から、上述した直流母線電圧Ｔｖの比較結果と蓄電池電圧Ｂｖの比較結果とを取得する。また、ＢＣＵ２００Ｄは、取得した結果に基づいて、ＰＣＳ１４＿１〜１４＿３の各々の制御部１４４Ｃに充電又は放電を行うことを指示する制御信号を送信する。
例えば、ＰＣＳ１４＿１、１４＿２は、ＢＣＵ２００Ｄに直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃ、蓄電池電圧Ｂｖ＞充電禁止閾値Ｂｄの比較結果を送信する。また、ＰＣＳ１４＿３は、ＢＣＵ２００Ｄに直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃ、蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの比較結果を送信する。これらの比較結果より、ＢＣＵ２００Ｄは、直流母線３００の電圧が上昇しており、直流母線３００の電圧を蓄電池６＿１、６＿２に充電する制御を行う必要がる。しかし、ＢＣＵ２００Ｄは、蓄電池６＿１、６＿２に十分蓄電されており、充電できないと判定する。よって、ＢＣＵ２００Ｄは、充電可能な蓄電池、つまり蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの蓄電池に直流母線３００の電圧を充電する制御を行う。よって、ＢＣＵ２００Ｄは、ＰＣＳ１４＿３の制御部１４４Ｃに充電を行うように指示する制御信号を送信する。ＰＣＳ１４＿３の制御部１４４Ｃは、ＰＣＳ１４＿３の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２に第２制御信号を送信する。ＰＣＳ１４＿３の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２は、直流母線３００の電圧を蓄電池６＿３に充電する。

次に、モータ駆動用インバータ装置１Ｄを適用したポンプ５及びファン７の駆動時における動作について説明する。第４の実施形態の起動時における動作において、第１の実施形態と異なるステップのみ説明する。
交流電源１０の停電時、交流モータ４の回生運動は、交流モータ４からの回生電流が直流母線３００に流れ込む。そのため。直流母線３００の電圧は、高くなるように働く。一方、交流電源１０から変換器１２Ｃに交流電圧が供給されないため、直流母線３００の電圧の電圧値は、低くなるように働く。これらの２つの働きの大きさによって、直流母線電圧Ｔｖが決定される。
ステップＳ２４において、直流母線電圧Ｔｖ＜第２閾値Ｔｄの場合、ＢＣＵ２００Ｄは、蓄電池に蓄えられた電圧を放電するように制御する。ただし、ＢＣＵ２００Ｄは、電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの蓄電池が接続されているＰＣＳにのみ放電を行うように指示する制御信号を送信する。
ステップＳ２３において、直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃの場合、ＢＣＵ２００Ｄは、蓄電池に直流母線３００の電圧を充電するように制御する。ただし、ＢＣＵ２００Ｄは、蓄電池電圧Ｂｖ＜充電禁止閾値Ｂｄの蓄電池が接続されているＰＣＳにのみ充電を行うように指示する制御信号を送信する。

上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線３００の電圧値が低下すると、ＰＣＳ１４が蓄電池６＿１〜６＿３の電力を直流母線３００に供給し、直流母線電圧Ｔｖが第２閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ１３は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ５を減速停止させることができる。よって、フライホイールを使用せずに、ウォータハンマー現象の発生を抑制することができる。これにより、交流モータ４Ｃの負荷の回転モーメントが交流モータ４Ｃの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ４Ｃの定格やインバータ１３Ｃの容量を大きくする必要がない。

また、本実施形態によれば、ファン７を交流モータ４で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ４から回生電流が供給され、直流母線１００の電圧値が上昇すると、ＰＣＳ１４＿１〜ＰＣＳ１４＿３が回生電力を蓄電池６＿１〜６＿３に充電させ、直流母線電圧Ｔｖが第１閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置１Ｄ内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。

また、本実施形態によれば、ファン７の駆動を停止するために、交流モータ４への電源供給を停止した場合、ファン７はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン７が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン７が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ４からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ４に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン７を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池（二次電池）に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池（二次電池）を設けることでファン７の回生電流を充電すると同時に、交流モータ４に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン７を停止することができる。

また、本実施形態によれば、接続された複数の蓄電池６＿１〜６＿３とそれに対応する１つの直流母線３００に接続された複数のＰＣＳ１４＿１〜１４＿３を設け、ＢＣＵ２００Ｄにより各蓄電池の蓄電池電圧Ｂｖに基づいて、電圧供給を行う蓄電池と充電する蓄電池とを切り替える。これより、ファン７やポンプ５を駆動する際に発生する、直流母線３００に供給する蓄電池の電圧不足と充電する蓄電池の容量不足とを解消することができる。

（第５の実施形態）
以下、図面を参照して、第５の実施形態について説明する。図９は、第５の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｅを適用したポンプ及びファン駆動の全体構成である。なお、図９において、図１、図２、図８と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第１の実施形態及び第４の実施形態と異なる点を説明する。
第５の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｃは、ＰＣＳ１４＿１〜１４＿３の各々は、蓄電池６＿１〜６＿３の各々に接続されていた。第５の実施形態は、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅに再生可能エネルギー電源４００を接続している。

配線用遮断器２Ｅは、入力部が交流電源１０に接続されている。また、配線用遮断器２Ｅは、出力部が接触器３Ｅに接続されている。接触器３Ｅは、モータ駆動用インバータ装置１Ｃから所定の指令信号を入力して、配線用遮断器２Ｅとモータ駆動用インバータ装置１Ｅとの電気接続を接続又は開放する。なお、配線用遮断器２Ｅ、接触器３Ｅの各々は、配線用遮断器２、接触器３と同様の構成である。

第５の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１Ｅは、変換器１２、１２Ｃ、変換器１２Ｅ、インバータ１３、１３Ｃと、ＰＣＳ１４＿１、ＰＣＳ１４＿２、ＰＶ―ＰＣＳ１４＿３ＥとＢＣＵ２００Ｅとを有している。
変換器１２Ｅは、ＩＧＢＴ等で形成され、直流母線３００に入力される直流電圧を交流に変換して交流電源１０に出力する。つまり、変換器１２Ｅは、直流母線３００側から交流電源１０の方向についてはＤＣ／ＡＣインバータとして機能する。また、変換器１２Ｅは、出力部（直流部）が直流母線３００に接続されている。
ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅは、再生可能エネルギー電源４００が接続されている。再生可能エネルギー電源４００は、インバータ１３、１３Ｃの直流部と直流系統で連系されている。再生可能エネルギー電源４００は、再生可能なエネルギーを利用した発電電源であり、例えば、太陽光発電や風力発電などである。

図１０は、第５の実施形態のモータ駆動用インバータ装置１ＥにおけるＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅの構成例を示すブロック図である。
ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅは、第１測定部１４０、第２測定部１４１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅ、記憶部１４３Ｅ、制御部１４４Ｅを備えている。
ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅは、再生可能エネルギー電源４００用のＰＣＳである。ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅは、直流母線３００の電圧Ｔｖを監視し、直流母線電圧Ｔｖが直流母線電圧Ｔｖを第２閾値以上となるように制御する。停電等により電源供給が停止することで直流母線電圧Ｔｖの電圧値が低下し、直流母線電圧Ｔｖが第２閾値未満となる場合、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅは、自身に接続されている再生可能エネルギー電源４００の発電電圧を直流母線３００に放電することで、直流母線電圧Ｔｖを上げる。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅは、第１測定部１４０と第２測定部１４１と制御部１４４Ｅに接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅは、直流母線３００側に電圧を供給する、即ち再生可能エネルギー電源４００が発電し、自身の内部に蓄えられた電圧を直流母線３００に放電する制御を行う。その際、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅは、再生可能エネルギー電源４００から取得した電圧を所定の倍率で昇圧し、第１測定部１４０を介して直流母線３００に放電する。
記憶部１４３Ｅは、第２閾値Ｔｄと再生電源禁止閾値Ｂｐとが予め、書き込まれて記憶されている。再生電源禁止閾値Ｂｐは、再生可能エネルギー電源４００が発電した電圧を放電するか否かを判定する値である。例えば、蓄電池電圧Ｂｖ＞再生電源禁止閾値Ｂｐの場合、再生可能エネルギー電源４００が発電した電圧を放電することができる。一方、蓄電池電圧Ｂｖ＜再生電源禁止閾値Ｂｐの場合、再生可能エネルギー電源４００が発電した電圧を放電することができない。なお、再生可能エネルギー電源４００は、発電を行う電源であり、充電を行うことができない。

制御部１４４Ｅは、ＢＣＵ２００Ｅに接続されている。制御部１４４Ｅは、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅの第１測定部１４０が測定した直流母線電圧Ｔｖと、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅの第２測定部１４１が測定した蓄電池電圧Ｂｖとを一定時間毎に取得する。制御部１４４Ｅは、記憶部１４３Ｅから第２閾値Ｔｄを読み出し、第２閾値Ｔｄと直流母線電圧Ｔｖと比較する。また、制御部１４４Ｅは、記憶部１４３Ｅから再生電源禁止閾値Ｂｐを読み出し、再生電源禁止閾値Ｂｐと蓄電池電圧Ｂｖと比較する。制御部１４４Ｅは、比較結果をＢＣＵ２００Ｅに出力する。

ＢＣＵ２００Ｅは、ＰＣＳ１４＿１、１４＿２、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅに接続されている。ＢＣＵ２００Ｅは、ＰＣＳ１４＿１、１４＿２、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅの各々から、直流母線電圧Ｔｖの比較結果と蓄電池電圧Ｂｖの比較結果とを取得する。また、ＢＣＵ２００Ｅは、取得した結果に基づいて、ＰＣＳ１４＿１、１４＿２の各々の制御部１４４Ｅに充電又は放電を行うことを指示する制御信号を送信する。また、ＢＣＵ２００Ｅは、取得した結果に基づいて、制御部１４４Ｅに放電を行うことを指示する制御信号を送信する。
例えば、ＰＣＳ１４＿１、１４＿２は、ＢＣＵ２００Ｅに直流母線電圧Ｔｖ＜第２閾値Ｔｄ、蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの比較結果を送信する。また、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅは、ＢＣＵ２００Ｅに直流母線電圧Ｔｖ＜第２閾値Ｔｄ、蓄電池電圧Ｂｖ＞再生電源禁止閾値Ｂｐの比較結果を送信する。これらの比較結果より、ＢＣＵ２００Ｅは、直流母線３００の電圧が低下しているため、蓄電池６＿１、６＿２に蓄えられた電圧を直流母線３００の電圧に放電する制御を行う必要がある。しかし、蓄電池６＿１、６＿２は、蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃの状態であるため、放電することができない。よって、ＢＣＵ２００Ｅは、制御部１４４Ｅに再生可能エネルギー電源４００が発電した電圧を直流母線３００に放電させることを指示する制御信号を送信する。制御部１４４Ｅは、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３ＥのＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅに第１制御信号を送信する。ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３ＥのＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅは、直流母線３００に、再生可能エネルギー電源４００が発電した電圧を放電する。また、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅから受信した蓄電池電圧Ｂｖが再生電源禁止閾値Ｂｐ以上であり、且つＰＣＳ１４＿１とＰＣＳ１４＿２の各々から受信した蓄電池電圧Ｂｖが充電禁止閾値Ｂｄ以上である場合、モータ駆動用インバータ装置１は、変換器１２Ｅに直流母線３００に入力される直流電圧を交流に変換して交流電源１０に出力することを指示する指令信号を送信する。変換器１２Ｅは、受信した指令信号に基づいて交流電源１０に交流電圧を出力する。これにより、蓄電池６＿１、６＿２に蓄えられた電圧と再生可能エネルギーが発電した電圧を交流電源１０に電圧を供給することもできる。

次に、モータ駆動用インバータ装置１Ｅを適用したポンプ５及びファン７の起動時における動作について説明する。第５の実施形態の起動時における動作において、図３のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
ステップＳ１０において、第２測定部１４１は、蓄電池電圧Ｂｖを測定する。また、ＰＣＳ１４＿１とＰＣＳ１４＿２との第２測定部１４１は測定した蓄電池電圧Ｂｖを制御部１４４Ｃに送信する。ＰＣＳ１４＿３Ｅの第２測定部１４１は測定した蓄電池電圧Ｂｖを制御部１４４Ｅに送信する。制御部１４４Ｃと制御部１４４Ｅは、比較結果をＢＣＵ２００Ｅに出力する。
ステップＳ１１において、蓄電池電圧Ｂｖ＞放電禁止閾値Ｂｃとなる蓄電池又は、蓄電池電圧Ｂｖ＞再生電源禁止閾値Ｂｐとなる再生可能エネルギー電源４００がある場合、ＢＣＵ２００Ｅは、その蓄電池又は再生可能エネルギー電源４００に接続してあるＰＣＳの制御部１４４Ｃ又は１４４Ｅに放電を行うことを指示する制御信号を送信する。制御部１４４Ｃ又は１４４Ｅは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２、又はＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅに第１制御信号を送信する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２、又はＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅは、第１制御信号を受け取り、自身に接続されている蓄電池又は再生可能エネルギー電源４００の電圧を直流母線３００に放電する。
ステップＳ１２において、蓄電池電圧Ｂｖ＜放電禁止閾値Ｂｃとなる蓄電池又は、蓄電池電圧Ｂｖ＜再生電源禁止閾値Ｂｐとなる再生可能エネルギー電源４００の場合、ＢＣＵ２００Ｅは、その蓄電池又はその再生可能エネルギー電源４００が放電不可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部１４４Ｃ又は制御部１４４Ｅは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１４２、又はＤＣ−ＤＣコンバータ１４２Ｅに第１制御信号を送らない。

次に、モータ駆動用インバータ装置１Ｅを適用したポンプ５及びファン７の駆動時における動作について説明する。第５の実施形態の駆動時における動作において、第１の実施形態と異なるステップのみ説明する。
ステップＳ２３、ステップＳ２４において、交流電源１０の停電時、交流モータ４の回生運動は、交流モータ４からの回生電流が直流母線３００に流れ込む。そのため。直流母線３００の電圧は、高くなるように働く。一方、交流電源１０から変換器１２Ｃに交流電圧が供給されないため、直流母線３００の電圧の電圧値は、低くなるように働く。これらの２つの働きの大きさによって、直流母線電圧Ｔｖが決定される。
ステップＳ２３において、直流母線電圧Ｔｖ＞第１閾値Ｔｃの場合、ＢＣＵ２００Ｅは、蓄電池６＿１、６＿２に充電するように制御する。
ステップＳ２４において、直流母線電圧Ｔｖ＜第２閾値Ｔｄの場合、ＢＣＵ２００Ｅは、蓄電池６＿１、６＿２に蓄えられた電圧を放電するように制御する。また、放電する電圧が足りない場合、ＢＣＵ２００Ｅは、蓄電池電圧Ｂｖ＞再生電源禁止閾値Ｂｐの再生可能エネルギー電源４００を選択し、再生可能エネルギー電源４００に蓄えられた電圧を放電するように制御する。

上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線３００の電圧値が低下すると、ＰＣＳ１４が蓄電池６＿１、６＿２の電力を直流母線３００に供給し、直流母線電圧Ｔｖが第２閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ１３は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ５を減速停止させることができる。よって、フライホイールを使用せずに、ウォータハンマー現象の発生を抑制することができる。これにより、交流モータ４Ｃの負荷の回転モーメントが交流モータ４Ｃの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ４Ｃの定格やインバータ１３Ｃの容量を大きくする必要がない。

また、本実施形態によれば、ファン７を交流モータ４で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ４から回生電流が供給され、直流母線１００の電圧値が上昇すると、ＰＣＳ１４＿１、ＰＣＳ１４＿２が回生電力を蓄電池６＿１、６＿２に充電させ、直流母線電圧Ｔｖが第１閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置１Ｅ内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。

また、本実施形態によれば、ファン７の駆動を停止するために、交流モータ４への電源供給を停止した場合、ファン７はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン７が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン７が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ４からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ４に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン７を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池（二次電池）に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池（二次電池）を設けることでファン７の回生電流を充電すると同時に、交流モータ４に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン７を停止することができる。

また、本実施形態によれば、再生可能エネルギー電源４００を具備し、交流電圧の停止時において、再生可能エネルギー電源４００が発電した電圧を直流母線３００に供給する。これにより、交流電圧の停止時において蓄電池６＿１、６＿２から直流母線３００に電圧を供給できない場合にも、交流モータ４Ｃを継続的に運転することができる。

また、本実施形態によれば、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅは、ＢＣＵ２００Ｅに接続されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えばＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅに放電させるＢＣＵ２００Ｅの機能をＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅ自身に追加することで、ＰＶ−ＰＣＳ１４＿３ＥをＢＣＵ２００Ｅに接続せずに、動作させても良い。
また、本実施形態によれば、図９の構成例を基にしてモータ駆動用インバータ装置のシステムを組んだが、これに限られるものではなく、例えば変換器１２とインバータ１３の組み合わせ、変換器１２Ｃとインバータ１３Ｃの組み合わせ、変換器１２ＥとＰＶ−ＰＣＳ１４＿３Ｅの組み合わせの各々を１つの製品としてモータ駆動用インバータ装置のシステムを組むことができる。

上記実施形態では、停電時などの交流電源１０の交流電圧の供給が長時間停止する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、瞬時停電時など交流電源１０の交流電圧の供給が一時的に遮断される場合でもよい。この場合、例えばインバータ装置は、あらかじめ記憶部にて設定された瞬時停電補償時間だけ、蓄電池や再生可能エネルギー電源より電力を交流モータに供給して、交流モータの運転を継続する。そして、瞬時停電補償時間内に交流電源１０が復電した場合、インバータ装置は、蓄電池又は再生可能エネルギー電源の電力の供給を停止して交流電源１０から電力を供給する。これより、交流電源１０から交流モータに電力が供給され、交流モータの運転が継続する。一方、インバータ装置は、交流電源１０の停電が継続して瞬時停電補償時間を超過した場合、交流モータを減速停止する。すなわち、瞬時停電時など交流電源１０の交流電圧の供給が一時的に遮断される場合、インバータ装置は、瞬停時点でポンプの減速停止を行わずに瞬時停電補償時間だけ運転継続してから減速停止する。また、ファン７の場合も同様に、インバータ装置は、瞬時停電補償時間内において、蓄電池や再生可能エネルギー電源で直流母線電圧を保持して回生電流が自装置内に流れ込まないように交流モータの運転を継続する。

以上述べた少なくともひとつの実施形態のモータ駆動用インバータ装置によれば、慣性モーメントの大きい負荷を交流モータで駆動する際、交流電圧の供給が停止されても直流母線電圧Ｔｖが第１閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐことができる。また、制動抵抗で消費していた回生電力を有効活用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１、１Ｃ、１Ｄ…モータ駆動用インバータ装置、１０…交流電源、２、２Ｃ、２Ｅ…配線用遮断器、３、３Ｃ、３Ｅ…接触器、４、４Ｃ…交流モータ、５…ポンプ、６、６＿１、６＿２、６＿３…蓄電池、７…ファン、９＿１、９＿２、９＿３…スイッチ素子、１２、１２Ｃ、１２Ｅ…変換器、１３、１３Ｃ…インバータ、１４、１４＿１、１４＿２、１４＿３…ＰＣＳ、１４＿３Ｅ…ＰＶ−ＰＣＳ、１４０…第１測定部、１４１…第２測定部、１４２…双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ、１４３、１４３Ｅ…記憶部、１４４、１４４Ｃ、１４４Ｅ…制御部、２００、２００Ｄ、２００Ｅ…ＢＣＵ、１００、１０１、３００…直流母線、４００…再生可能エネルギー電源

Claims (4)

1. 交流電圧を直流電圧に変換して直流母線に直流電圧を出力する変換器と、
   前記直流母線からの前記直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して交流モータを駆動するインバータと、
   前記直流母線と蓄電池との間に設けられ、前記変換器で変換された直流電圧により前記蓄電池を充電し、前記蓄電池から直流母線に放電する電力変換部と、を備え、
   前記電力変換部は、前記交流モータが停止し、且つ、前記直流母線の電圧が第１閾値を越えた場合、前記交流モータから供給される回生電力を前記蓄電池に充電させるモータ駆動用インバータ装置。
2. 前記電力変換部は、前記交流電圧が停止し、且つ、前記直流母線の電圧が前記第１閾値未満に設定されている第２閾値未満の場合、前記蓄電池の電力を前記直流母線に放電する請求項１に記載のモータ駆動用インバータ装置。
3. 前記インバータの直流部は、再生可能エネルギー電源と、直流系統で連系し、
   前記変換器により変換された直流電圧の停止時に、前記再生可能エネルギー電源の発電電力を前記直流部に供給する請求項１に記載のモータ駆動用インバータ装置。
4. 前記直流母線と蓄電池との間に設けられた前記電力変換部を複数備え、
   前記交流モータから供給される回生電力を充電する、又は前記交流モータへ電力を放電することを、前記電力変換部毎に制御するバッテリーコントロールユニットを有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ駆動用インバータ装置。

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