JPS6018197B2

JPS6018197B2 - インバ−タ装置

Info

Publication number: JPS6018197B2
Application number: JP52125767A
Authority: JP
Inventors: 涼夫斎藤; 昭生平田
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1985-05-09
Also published as: JPS5460413A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は周波数を可変とすることができる電力変換装
置の効率的な運転に係わり、特にコンデンサを含んだ転
流回路を持つィンバータ装置の改良に関するものである
。

コンデンサを含んだ転流回路を持つィンバータ装置には
、一般的に電圧形ィンバータと呼ばれているものと、電
流形ィンバータと呼ばれているものがあるが、回路構成
が比較的複雑でなく、特にこの発明の効果が顕著である
電流形ィンバータを例にとって説明する。

第１図には、この発明が実施されるシステムを示す。同
図において交流電源１１からは切換スイッチ１２を介し
て直接、負荷となる電動機１３を駆動する第１の経路と
、整流略１４により直流電力に変換し、平滑リアクトル
１５を介してィンバータ回路１６で再び交流電力に変換
した後切換スイッチ１２を介して電動機１３を駆動する
第２の経略の２種類が示されている。このシステムにお
いて電動機１３を駆動する場合、停止からの起動時には
第２の経路を用いて電動機１３に供繋溝する交流電力の
周波数を徐々に上げて行き、ある適当な速度まで上昇し
た時切換スイッチ１２を切換えて第１の経路により交流
電源１１より電力を供給して、ほぼ一定速度で回転させ
る。運転から停止させる時は切換スイッチ１２を再び切
換えて第２の経路により周波数を徐々に下げて停止させ
る。この方法であると通常の一定運転では効率の良い交
流電源から直接駆動され、加減遠時においては、周波数
を制御した交流により過大な突入電流及び失速等を防ぎ
ながら安定した運転が出来る特長がある。第２図には第
１図のィンバー夕回路１６の広く用いられている回路例
を示す。同図においてたとえば交流出力Ｒ相については
直流電源花Ｎ間に１組の直列接続された主サィリスタ１
７１と１７４及び１組の直列接続されたダイオード１８
１と１８４がそれぞれ直列接続され、主サイリス夕とダ
イオードの接続点からは他の相の接続点との間に転流コ
ンデンサ１９１，１９３及び１９４，１９６が挿入され
、ダイオードの中間接続点より交流出力端子をとる構成
となっており、他のＳ相、Ｔ相に関しても対称の構成と
なっている。また、たとえば転流コンデンサ１９１を例
にとると、これと並列に直流電源２０１、限流インピー
ダンス２０２及びスイッチ２０３の直列回路２０が接続
されている。これは、他の転流コンデンサに関しても同
様の構成となっているが図示していない。この直列回路
２０は、ィンバータ回路１６が正常な動作を行なうのに
最も難しい時期、すなわち第１の経路により運転してい
た状態から第２の経路に切換えて運転を開始した時にィ
ンバータ回路１６に充分な転流能力を確保させるための
転流コンデンサの充電回路である。この直列回路２川ま
運転のシーケンスを決めておけば、最小限２個で済むが
、それぞれ独立した直流電源を持たなければならず、構
成を複雑にする欠点があった。この発明は、このような
欠点に対してなされたものであり、前記する商用電源等
の別電源からインバータ回路へ駆動源を移す際に負荷と
なる電動機の残留電圧で転流コンデンサを充電するよう
に、電動機と転流コンデンサを含んだ閉ループを構成す
るようにスイッチを制御することにより、別構成の直流
電源を使うことなく構成が簡単でしかも効率のよいィン
バータ回路を得ようとするものである。

第３図には、この発明の一実施例を示す。

同図が第２図と異なる点は、転流コンデンサの充電回路
は設けずに、直流電源ＰＭ間に主サイリスタとは逆向き
になるサィリスタ２１１と限流インピーダンス２１２の
直列回路を設けたことである。第４図はこの回路の動作
を説明するための図である。いま、一例として負荷とな
る電動機１３として誘導電導機を考えるが、その二次回
路の時定数が充分に長く、切換スイッチ１２により第１
の経路より第２の経路に切換えた後も第４図に示される
ように、ほとんど減衰することのない残留電圧が発生し
ていたとする。説明を簡単とするために時刻ちもこおい
てＲ相正側のサィリスタ１７１、Ｔ相負側のサィリスタ
１７６及びサィリス夕２１１を同時に点弧したとする。
この時電動機１３の残留電圧により、Ｓ相巻線−ダイオ
ード１８５一転流コンデンサー９５ーサィリスタ１７６
−サィリス夕２１１一眼流インピーダンス２１２ーサィ
リスタ１７１−ダイオード１８１一Ｒ相巻線−Ｓ相巻線
かあるいは、Ｓ相巻線一１８５一転流コンデンサー９４
一転流コンデンサ１９６一１７６一２１１−２１２−１
７１一１８１一Ｒ相巻線−Ｓ相巻線の経路で電流が流れ
る。従って転流コンデンサー９４，１９５及び１９６は
図示の通性で充電されると供に、充電時間が短ければ、
転流コンデンサー９５の電圧は時亥比，のＲ相とＳ相の
間の電圧位に充電される。この後、ダイオード１８６の
カソード鰭位はアノード電位よりも下がるため、亀流は
Ｔ相巻線−ダイオード１８６一１７６−２１１−２１２
−１７１−１８１一Ｒ相巻線−Ｔ相巻線の経路で流れ、
転流コンデンサに蓄えられた電荷は変化しない。時刻比
２になると、電流の経路はＴ相巻線一１８６一１７６一
２１１−２１２一１７１一転流コンデンサ１９１ーダィ
オード１８２−Ｓ相巻線一Ｔ相巻線あるいはＴ相巻線一
１８６一１７６−２１１−２１２一１７１一転流コンデ
ンサ１９３一転流コンデンサ１９２一１８２一Ｓ相巻線
−Ｔ相巻線と流れ、従って転流コンデンサー９１，１９
２及び１９３は前記するのと同様に図示の極性で電荷が
蓄えられる。以上のようにして各転流コンデンサに電荷
が蓄えられるが、その極性及び量は必ずしも一定でない
。何故ならば、たとえば転流コンデンサ１９４，１９５
及び１９６を考えると、Ｓ相巻線からサィリスタ１７６
の方向に流れる電流に対してはある時間後にＲ相巻線か
らサィリスタ１７６の方向に流れる電流に変化するため
である。しかし、いつでもその総電荷量は変化せず、適
当なタイミングで転流を行なえば充分な転流能力は確保
できる。従って前記の説明では時刻らより行なったが、
これがこの時刻に限定されないことは明らかである。転
流コンデンサへの充電が行なわれた後、サィリスタ２１
１を消弧させたければターンオフ時間以上の力行時間を
設ければ、図示ＰＮ間には、Ｐ側に正、Ｎ側に負の電圧
が発生し、サイリスタ２１１を消弧することができる。
なお、この説明においてはサィリスタ１７１及び１７６
をオンさせて閉ループを構成したが、所定の順序を守る
ものであれば主サイリスタ１７１〜１７６のうちのどれ
が選ばれても何ら問題のないことは明らかである。第５
図は、この発明の他の実施例である。

同図が第３図と異なる点はサィリスタ２１１と限流イン
ピーダンス２１２を正側と負側に分け、たとえば直流電
源ＰとＲ相端子間に主サィリスタとは逆向きにサィリス
タ２２２と限流インピーダンス２２２の直列回路及び直
流電源ＮとＴ相端子間に主サィリスタとは逆向きにサィ
リスタ２３１と限流インピーダンス２３２の直列回路を
設けた例である。同図において、主サイリスタ１７１及
び１７６を同時あるいは別々の時期にそれぞれサィリス
夕２２１及び２３１と同期させて点弧させれば、第４図
の実施例と全く同一の効果が得られる。第６図は、この
発明の他の実施例である。同図が第３図と異なる点はサ
ィリスタ２１１のかわりに整流器１４を構成する３相グ
レーッ接続の６個夕のサイリスタ１４１，１４２，１４
３，１４４，１４５，１４６のうち、たとえば、Ｗ相の
アームを構成する一組の直列サィリスタ１４３及び１４
６を使用することである。この場合、直流リアクトル１
５が高インピーダンスであるため、何らかＺの方法でバ
イパスする必要があるが同図はダイオード２４１とコン
デンサ２４３の直列回路を並列に接続した例である。イ
ンピーダンス２４２は限流インピーダンスであり、イン
ピーダンス２４４はコンデンサ２４３の放電用である。
第６図の勤Ｚ作は、サイリスタ１４３と１４６を同時に
点弧すれば、第３図と全く同一であるが、転流コンデン
サを充電する経路にコンデンサ２４３を直列に含むため
、転流コンデンサの電圧を充分に確保するためには、コ
ンデンサ２４３に充分な容量が必要２となる。第７図は
、この発明の他の実施例である。

同図が第３図と異なる点はサィリスタ２１１のかわりに
ダイオード２５１とコンデンサ２５３の直列回路を用い
た点であり、インピーダンス２５２は限２流用、インピ
ーダンス２５４はコンデンサ２５３の放電用である。同
図の動作は第６図と全く同一である。以上の説明は、特
に発明に関する部分だけであるが、全体的な動作を第６
図を用いて説明すると３次のようになる。

誘導電動機１３の運転を開始する際は整流路１４より
得られた直流電力がＤＣＬ１５をバイパスする経路ダイ
オード２４１−インピーダンス２４２−コンデンサ２４
３を通して転流コンデンサを充電する。充電を完了した
後、転流を行うことにより、出力の交流は確実に得られ
る。今ある速度まで回転数を立ち上げた後、切換スイッ
チ１２（第６図には図示していない）により商用電源に
切換える。次に商用電源で運転した後、切換スイッチ１
２により、同様に切換えて、ィンバー夕に接続する。こ
の時には、商用電源周波数よりもィンバータで再び運転
を開始する周波数が低いとすれば、この差のエネルギー
は無駄に消費されなければならない。このエネルギーを
利用して転流コンデンサを充電すれば、前記するような
始動時のループで転流コンデンサを充電しなくとも、極
めて短い時間で充分な転流能力が確保できる。従って電
動機が消費しなければならないエネルギーも小さくて済
み、効率が高くしかも応答の遠い駆動システムとなり得
る。以上、この説明で述べたように、商用電源等を含む
別電源からィンバータ回路へ電動機の駆動源を移した際
負荷となる電動機が発生する電圧と転流コンデンサとを
含む閉ループを構成するようにスイッチを制御し、電動
機の残留電圧で転流コンデンサを充電することにより次
のような効果が得られる。

○｝転流コンデンサを充電するための直流電源を必要
とせず、回路構成が簡単となる。

‘２１充電される電荷は負荷電動機より供Ｖ給される
ので、効率の高い運転が可能となる。

‘３ースィツチには回路上逆電圧を印加することがで
きるので、サィリスタを使用でき、信頼性がよくなる。

図面の簡単な説明第１図はこの発明が実施されるシステ
ムの単線結線図、第２図は従来のィンバータの構成図、
第夕３図は本発明の一実施例を示すィンバータの構成図
、第４図は本発明を説明するための図、第５図乃至第７
図はこの発明のそれぞれ異る他の実施例の構成図である
。

１１・…−・交流電源、１２…・・・切換スイッチ、１
０３……電動機、１４……整流路、１４１，１４２，１
４３，１４４，１４５，１４６……サイリスタ、１５・
・・・・・直流リアクトル、１６・・・・・・ィンバー
タ回路、１７１，１７２，１７３，１７４，１７５，１
７６……主サイリスタ、１８１，１８夕２，１８３，１
８４，１８５，１８６……ダイオード、１９１，１９２
，１９３，１９４，１９５，１９６・…・・転流コンデ
ンサ、２０１・・・・・・直流電源、２０２，２１２，
２２２，２３２，２４２，２５２・・・・・・眼流イン
ピーダンス、２０３・・・・・・０スイッチ、２１１，
２２１，２３１…………サイリスタ、２４１，２５１…
…ダイオード、２４３，２５３……コンデンサ、２４４
，２５４……放電用インピーダンス。

第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

１少なくともコンデンサを含む転流回路を有するイン
バータ装置と、別電源と、前記インバータ装置及び前記
別電源より駆動される電動機とからなる装置において、
前記電動機の駆動電源を前記別電源から前記インバータ
装置へ移す際に、前記電動機に発生している残留電圧に
より、前記コンデンサを前記インバータ装置の運転に先
だつて充電することを特徴とするインバータ装置。