CN1910812A - 电力变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的三相电力变换装置，在加上直流电压的PN母线间分别串联连接有具有三相电力变换功能的多个半导体开关元件和多个平滑电容器(14a1)、(14a2)，驱动具有励磁线圈(4)的直流电动机(3)，其中构成为：通过由具有两相电力变换功能的多个半导体开关元件所构成的电枢用斩波装置(13a)的斩波动作运转直流电动机，具有余下一相电力变换功能的多个半导体开关元件所构成的励磁用斩波装置(13b)和所述平滑电容器的中点(14c)之间与励磁线圈一起连接有反馈用电路元件(14d)，由励磁用斩波装置进行斩波动作以所述中点电压对励磁线圈供电，而且由反馈用电路元件使励磁线圈所蓄积的能量返回至中点。

Description

电力变换装置

                              技术领域

本发明涉及采用包括IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor隔离栅极双极型晶体管)等在内的半导体开关元件、具有三相电力变换功能的电力变换装置。

                              背景技术

现有电梯系统中，虽然电梯驱动(具体为电梯轿箱驱动)方面采用的是大型的直流电动机，但当前未使用新式直流电动机，大多使用三相交流感应电动机或永磁电动机。但另一方面，还大量存在未作改进仍使用老式直流电动机的电梯系统，其中有的已运行20年甚至更长，正日趋老化。

因此，逐步对如上所述日趋老化的电梯系统实施更新改造，但考虑到预算、施工时间、所拆除空间等方面，最终所采取的是原样保留直流电动机、只更换控制装置这种针对控制的更新改造方法。

然而，当前通常所用的控制装置以基于交流电动机的变换器装置-逆变器装置的PWM控制为主，但针对控制的更新改造方法中，与该逆变器装置相当的部分用具有三相电力变换功能的直流斩波电路构成电力变换装置，用于直流电动机的驱动。

图1图示的为现有电力变换装置的构成。

图1中，51为包括三相交流电源和变换器装置在内、产生所需直流电压的直流电源，该直流电源51产生的直流电压加于P侧母线52p、N侧母线52n之间。53为同样连接于P侧母线52p和N侧母线52n之间、由具有二相电力变换功能的多个开关元件53p1、53n1、53p2、53n2所构成的电枢用斩波装置，54为抑制变换器装置等(未图示)和电枢用斩波装置53等在开关元件动作时所产生的浪涌电压的平滑电容器。

55为直流电动机，与电枢用斩波装置53输出的动力线56a、56b连接。57为直流电动机55的励磁线圈，58为对励磁线圈57供电、控制励磁磁通的励磁控制单元。59为电枢电流用电流传感器。

下面说明如上所述装置的动作。

来自变换器装置等直流电源51的所需的直流电压加于P侧母线52p-N侧母线52n之间。接着，通过根据未图示的控制部输出的栅极控制信号对构成电枢用斩波装置53的开关元件53p1～53n2进行栅极控制，对加于P侧母线52p-N侧母线52n间的直流电压进行斩波动作，以控制加于直流电动机55电枢间的电压，驱动直流电动机55。而且，直流电动机55一旦没有励磁磁通就不驱动，因而从另外的单元即励磁控制单元58有励磁电流流过励磁线圈57形成励磁磁通，便能够驱动直流电动机55。

另外，作为现有另一种电力变换装置，提出了如图2所示构成的方案。该电力变换装置为例如日本公开专利公报特開平08-256497号这种技术，三相逆变器装置当中具有两相电力变换功能的开关元件53p1～53n2构成电枢斩波装置53a，剩余的一相开关元件53p3、53n3则构成励磁用斩波装置53b，而且构成励磁用斩波装置53b的开关元件53p3、53n3的共同连接部所引出的动力线56d和电力变换装置本身的N侧母线52n一侧所输出的动力线56c均连接有直流电动机55的励磁线圈57，不需要图1所示的励磁控制单元58。

然而上述电力变换装置存在如下问题。

首先是，前者的电力变换装置中设置有励磁控制单元58，但该单元58为另外的单元，所以需要新的设置空间。附带说明一下，电梯等的更新改造对象，由于机械室的大小已经确定，根据其大小来设置所需要的设备，所以有可能无法预先确保设置空间。

另外，励磁控制单元58是另外的单元这种情况下，控制励磁控制单元58的栅极控制信号的信号线(未图示)变长，有可能因噪声等干扰而发生误动作。虽然也可考虑存放于其他盘柜等当中，但需要对盘柜内部进行改造、采取抗噪声措施。

再有，电力变换装置通常使用三相变换器装置或三相逆变器装置，但其中电枢用斩波装置53只用两相电力变换功能，因而存在的问题是余下的一相会完全多余。

其次，后者不需要励磁控制单元的电力变换装置，随着直流电动机55的高速化、大容量化，该电动机55的感应电压升高，直流电源电压变大，所以与直流电源电压相比励磁线圈57的额定电压会变小，有较大的电压负载加于励磁线圈57，有可能引起励磁线圈57绝缘变差而损坏。

本发明正是鉴于上述情况，其目的在于提供一种不需要励磁控制单元，即便是直流电动机励磁线圈的额定电压低于PN母线间电压的情况下仍能抑制加到励磁线圈上的电压以避免线圈损坏的电力变换装置。

另外，本发明其他目的在于，提供一种不连接励磁线圈，而是连接电力变换装置内部的输出线和再生用电阻，在再生时抑制PN母线间电压上升的电力变换装置。

                              发明内容

(1)为了达到上述目的，本发明具有以下构成。具体来说：

三相电力变换装置，在加上所需直流电压的PN母线间分别串联连接有具有三相电力变换功能的多个半导体开关元件和抑制上述多个半导体开关元件动作时所产生的浪涌电压的多个平滑电容器，驱动具有励磁线圈的直流电动机，其中，

所设置的构成包括：电枢用斩波装置，具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有两相电力变换功能的多个半导体开关元件的输出侧连接有所述直流电动机的电枢，并根据外部供给的第1栅极控制信号进行斩波动作；励磁用斩波装置，由具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有余下一相电力变换功能的多个半导体开关元件所构成，并根据外部供给的第2栅极控制信号进行斩波动作；以及励磁电压降压电路，构成该励磁用斩波装置的多个半导体开关元件的连接部和所述多个平滑电容器的中点之间与所述励磁线圈一起连接有反馈用电路元件，通过该励磁用斩波装置的斩波动作以所述平滑电容器的中点电压对所述励磁线圈供电，而且使所述励磁线圈所蓄积的电能返回至所述平滑电容器的中点。

本发明通过形成为如上所述构成，通过从外部的控制部对励磁用斩波装置提供第2栅极控制信号，并在此进行斩波动作，即便是直流电动机的励磁线圈的额定电压低于PN母线间电压的情况下，也可通过由励磁用斩波装置进行斩波动作以平滑电容器的中点电压对励磁线圈供电，而且使励磁线圈所蓄积的电能通过反馈用电路元件反馈至平滑电容器的中点，从而抑制励磁线圈的负载电压，进而可以对励磁线圈的损坏防患于未然，能够在不设励磁控制单元的情况下可靠控制直流电动机。

另外，上述(1)构成的电力变换装置中，在多个平滑电容器串联连接3个或以上的情况下，所述励磁电压降压电路使反馈用电路元件与所述励磁线圈一起连接于构成所述励磁用斩波装置的多个半导体开关元件的连接部和所述3个或以上平滑电容器中最靠近所述N侧母线的相邻平滑电容器的连接点之间，从而即便是直流电动机的励磁线圈的额定电压低于PN母线间电压的一半的情况下，也由于对最靠近N侧母线的相邻平滑电容器的连接点所产生的电压进行斩波动作对励磁线圈供电，而且使励磁线圈蓄积的能量通过反馈用电路元件返回至平滑电容器的所述连接点，所以励磁线圈所加上的负载电压变小，可以避免绝缘变差等造成的损坏。

(2)另外，本发明的三相电力变换装置，在加上所需直流电压的PN母线间分别串联连接有具有三相电力变换功能的多个半导体开关元件和抑制上述多个半导体开关元件动作时所产生的浪涌电压的多个平滑电容器，而且驱动具有励磁线圈的直流电动机，该励磁线圈由励磁控制单元进行励磁电流的流入控制，其中，

所设置的构成包括：电枢用斩波装置，具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有两相电力变换功能的多个半导体开关元件的输出侧连接有所述直流电动机的电枢，并根据外部供给的第1栅极控制信号进行斩波动作；电阻连接装置，由具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有余下一相电力变换功能的多个半导体开关元件所构成，并根据外部供给的开关控制信号进行开关动作；以及再生电流消耗电阻，连接于构成该电阻连接装置的多个半导体开关元件的连接点和所述N侧母线之间，并在所述直流电动机的再生方式时通过所述电阻连接装置的开关动作来消耗再生电流使得所述PN母线间出现的电压降低。

本发明通过形成为如上所述构成，在直流电动机的再生方式时，虽然使PN母线间电压增大对励磁线圈一侧带来不良影响，但以具有其余一相电力变换功能的多个半导体开关元件构成电阻连接装置，而且从该多个半导体开关元件的连接点开始使再生电流消耗电阻与N侧母线连接，并通过构成电阻连接装置的开关元件的动作，使再生电流流过再生电流消耗电阻而消耗，使得所述PN母线间增大的电压降低，所以能够对励磁线圈的损坏防患于未然。

而且，不论何种电力变换装置，在电梯更新改造时，能够使具有励磁线圈的直流电动机得以利用，并能利用当前通常使用的具有三相电力变换功能的装置来实现。

(3)此外，本发明是所述(1)或(2)的电力变换装置中，在欲应用于交流电动机以替代直流电动机的情况下，以具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件形成为三相逆变器装置，并且从构成该逆变器装置的各相的多个半导体开关元件的连接点开始使与所述直流电动机的电枢和励磁线圈或再生电流消耗电阻连接的输出线按原样与所述交流电动机连接的话，便可将这种电力变换装置原样应用于交流电动机。

本发明可提供这样一种电力变换装置，该电力变换装置通过有效利用具有三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中、特别是除了具有两相电力变换功能的电枢用斩波装置以外的余下一相的电力变换功能，并进行控制使得励磁线圈所加上的电压抑制为较低，从而一方面不需要励磁控制单元，另一方面又能降低励磁线圈所加上的电压负载来避免其损坏。

另外，本发明还可提供这样一种电力变换装置，该电力变换装置通过有效利用余下一相的电力变换功能，并与再生用电阻连接，从而能抑制再生时PN母线间电压上升。

                              附图说明

图1为示出现有电力变换装置的构成图。

图2为示出现有其他电力变换装置的构成图。

图3为示出本发明电力变换装置一实施例的构成图。

图4为说明图3所示的电力变换装置动作的动作流程图。

图5为对图3所示的电力变换装置其中一部分改进的构成图。

图6为示出本发明电力变换装置其他实施例的构成图。

图7为说明图6所示的电力变换装置动作的动作流程图。

图8为示出本发明电力变换装置其他实施例的构成图。

                             具体实施方式

下面参照附图说明本发明一实施例。

(第1实施例)

图3为示出本发明电力变换装置一实施例的构成图。

图3中，1为本发明的主要部分即电力变换装置，将例如三相交流电源2输出的交流电变换为直流电，将所需的直流电压供给直流电动机3的电枢3a、3b，驱动该直流电动机3。4为直流电动机3的励磁线圈，5为电枢电流用电流传感器，检测电力变换装置1与直流电动机3的电枢3a、3b连接的动力线6a、6b所流的电枢电流。7为控制部，对构成电力变换装置1的、具有三相电力变换功能等的半导体开关元件提供栅极控制信号进行控制。

该电力变换装置1具体来说包括下列构成：变换器装置11，由根据外部的控制部7所输出的栅极控制信号受到栅极控制的IGBT等多个变换器用开关元件11a、...对三相交流电源2所输出的交流电进行斩波动作以变换为所需电力的直流电压；电枢用斩波装置13a，连接于P侧母线12p、N侧母线12n间，由根据外部的控制部7所输出的栅极控制信号受到栅极控制的IGBT等多个开关元件13p1-13n1、13p2-13n2对该变换器装置11所变换的直流电压进行斩波动作以通过动力线6a、6b供给直流电动机3的电枢3a、3b；励磁用斩波装置13b，通常三相电力变换功能当中虽其中两相开关元件13p1～13n2用作电枢用斩波装置13a，但为了就其中余下的一相取得所述励磁线圈4所加上的电压，该励磁用斩波装置13b串联连接于P侧母线12p和N侧母线12n之间，并由与前述同样根据外部的控制部7输出的栅极控制信号受到栅极控制的IGBT等励磁斩波用的开关元件13p3、13n3所组成；作为励磁电压降压电路的励磁中点电压取得电路14；以及励磁电流用电流传感器15。

另外，电枢电流用电流传感器5检测出的电枢检测电流、励磁电流用电流传感器15检测出的励磁检测电流可引入控制部7。

该励磁中点电压取得电路14包括下列配置：串联连接于P侧母线12p和N侧母线12n之间的多个平滑电容器14a1和14a2；同样串联连接于P侧母线12p和N侧母线12n之间，而且分别与上述平滑电容器14a1、14a2并联连接使得其所加上的电压均匀分配的均压电阻14b1、14b2；以及设置于构成励磁用斩波装置13b的开关元件13p3和13n3两者间的连接点和所述平滑电容器14a1、14a2的中点c之间，并在开关元件13n3导通时平滑电容器14a1、14a2的中点电压在励磁线圈4-动力线6c-开关元件13n3-N侧母线12n的路径有励磁电流流过，而开关元件13n3截止时，使励磁线圈4所蓄积的电能返回至平滑电容器14a1、14a2的中点14c使励磁线圈4间电压降低的反馈用半导体元件14d。

而且，从平滑电容器14a1、14a2的中点14c引出的动力线6d连接有励磁线圈4其中一端，而从构成励磁用斩波装置13b的开关元件13p3和13n3两者间的连接点引出的动力线6c通过励磁电流用电流传感器15连接有励磁线圈4其中另一端。

下面参照图4说明如上所述电力变换装置的动作。

首先，由控制部7对变换器装置11发出栅极控制信号，对构成该变换器装置11的多个开关元件11a、...进行开关控制，将交流电源2所输出的三相交流电变换为所需电力的直流电压(ST1)。此后，控制部7根据电流传感器15等的检测电流判断是否有励磁磁通确立(ST2)，在未确立的情况下对励磁用斩波装置13b的开关元件13n3发出栅极控制信号，由开关元件13n3对由平滑电容器14a1、14a2所分压的中点14c的中点电压进行斩波动作，对励磁线圈4供电(ST3)。

此时，为励磁用开关元件13n3导通状态时，根据平滑电容器14a1、14a2的连接点即中点14c所出现的电压，电流通过中点14c-励磁线圈4-励磁电流用电流传感器15-开关元件13n3-N侧母线12n的路径流入N侧母线12n，但由励磁电流用电流传感器15检测这时的电流即励磁电流，并送至控制部7(ST4)。另一方面为励磁用开关元件13n3截止状态时，励磁线圈4蓄积的能量通过反馈用半导体元件14d反馈至平滑电容器14a1、14a2的中点14c，使励磁线圈4间的电压降低。

控制部7对励磁电流用电流传感器15的检测电流和预先设定的设定电流进行比较，检测电流未达到设定电流的情况下，发出栅极控制信号。励磁用斩波装置13b的开关元件13p3、13n3依据栅极控制信号进行斩波动作，供给所需的励磁电流，确立励磁磁通(ST5)。

然后，执行如上所述一系列处理动作后，返回步骤ST2判断已确立励磁磁通的情况下，控制部7接着判断是否起动直流电动机3(ST6)。这时，发出直流电动机3的起动指令的情况下，控制部7对电枢用斩波装置13a的斩波用开关元件13p1～13n2发送栅极控制信号。电枢用斩波装置13a依据栅极控制信号进行斩波动作，将所需的驱动电压加于直流电动机3的电枢3a、3b间，使直流电动机3运转(ST7)。该直流电动机3运转期间通过电枢电流用电流传感器5检测流入直流电动机3的电枢3a、3b的电流，并送至控制部7(ST8)。该控制部7对电枢电流用电流传感器5的检测电流和预先设定的设定电流进行比较，并将栅极控制信号送至电枢用斩波装置13a的斩波用开关元件13p1～13n2。该电枢用斩波装置13a依据控制部7输出的栅极控制信号对P侧和N侧母线12p和12n间的电压进行斩波动作，使电枢电流流过电枢3a、3b，对直流电动机3进行运转控制(ST9)。

接下来，直流电动机3运转过程中每隔规定周期便判断是否输入电动机停止指令(ST10)，未输入停止指令的情况下返回步骤ST7，重复执行同样的处理。

按照如上所述实施例，形成为这样一种构成，即加上经过变换器装置等变换的所需的直流电压的P侧和N侧母线12p和12n两者间串联连接平滑电容器14a1、14a2，同样连接具有多个励磁斩波用开关元件13p3、13n3的励磁斩波装置13b，上述励磁斩波用开关元件13p3、13n3的公同连接点和平滑电容器14a1、14a2的中点14c之间连接反馈用半导体元件14d，对电容器的中点电压进行斩波动作的同时加到直流电动机3的励磁线圈4上，所以即便是直流电动机3的励磁线圈4的额定电压低于P侧和N侧母线12p和12n两者间所加上的电压的情况下，也可通过由励磁斩波装置13b对上述中点电压进行斩波动作同时加到励磁线圈4上，另一方面为该开关元件13n3截止状态时使励磁线圈4所蓄积的能量通过反馈用半导体元件14d反馈至平滑电容器14a1、14a2的中点14c，从而使励磁线圈4所加上的负载电压降低，进而不会发生励磁线圈4绝缘变差而可以对其损坏防患于未然，能够在不设励磁控制单元的情况下控制直流电动机3。

(第2实施例)

图5为示出本发明电力变换装置其他实施例的构成图。另外，图5中与图3相同或等效的部分标注同一标号，其详细内容参照图3之说明，下面说明与图3相比较不同的部分。

该电力变换装置，除了生成励磁磁通用的电路即励磁斩波装置13b和励磁电压降压电路以外，其他构成均为与图3相同的构成。

上述励磁斩波装置13b与图3同样，P侧母线12p和N侧母线12n两者间连接有正侧开关元件13p3和负侧开关元件13n3的串联电路。

作为上述励磁电压降压电路来说，P侧母线12p和N侧母线12n两者间串联连接有3个或以上的平滑电容器14a1、14a2、...、14an，上述各平滑电容器分别连接有均压电阻14b1、14b2、...、14bn使得其加上均等的电压。再有，正侧开关元件13p3和负侧开关元件13n3的共同连接点、和所述多个平滑电容器14a1、14a2、...、14an当中最靠近N侧母线12n一侧的平滑电容器14a(n-1)(未图示)和14an的共同连接点两者之间连接有反馈用半导体元件14d。

而且，从该共同连接点14e引出的动力线6d连接有励磁线圈4其中一端，而从正侧开关元件13p3和负侧开关元件13n3的共同连接点引出的动力线6c通过励磁电流用电流传感器15连接有励磁线圈4其中另一端。

该实施例中，是一例P侧母线12p和N侧母线12n两者之间连接了3个或以上的平滑电容器14a1、14a2、...、14an的情况，其动作与图3同样，因而这里从略。

按照该实施例，即便是直流电动机3的励磁线圈4的额定电压低于P侧母线12p-N侧母线12n间电压的一半的情况下，也可通过由励磁斩波装置13b对串联连接于P侧和N侧母线12p和12n间的最靠近N侧母线12n的平滑电容器14an所分压的电压进行斩波动作，并通过为该开关元件13n3截止状态时使励磁线圈4所蓄积的能量经由反馈用半导体元件14d反馈至靠近N侧母线11b一侧的平滑电容器14a(n-1)(未图示)和14an的共同连接点14e，从而减小励磁线圈4所加上的负载电压，进而能对励磁线圈4的损坏防患于未然，能够在不设励磁控制单元的情况下控制直流电动机3。

(第3实施例)

图6为示出本发明电力变换装置其他实施例的构成图。

图6中，1为本发明的主要部分即电力变换装置，将例如三相交流电源2输出的交流电变换为直流电，将所需的直流电压供给直流电动机3的电枢3a、3b，驱动该直流电动机3。4为直流电动机3的励磁线圈，5为电枢电流用电流传感器，检测电力变换装置1与直流电动机3的电枢3a、3b连接的动力线6a、6b所流的电枢电流，8为通过控制流入励磁线圈4的电流来控制励磁磁通的励磁控制单元。

该电力变换装置1包括下列构成：将三相交流电源2输出的交流电整流成为所需的直流电压的二极管整流装置21；抑制开关元件动作时所产生的浪涌电压的平滑电容器22；电枢用斩波装置13a，连接于加上所述二极管整流装置21变换得到的直流电源的P侧母线12p-N侧母线12n之间，并由根据外部的控制部7所输出的栅极控制信号进行栅极控制的IGBT等多个电枢斩波用开关元件13p1～13n2对加于母线12p-12n间的直流电压进行斩波动作，供给直流电动机3的电枢3a、3b；再生电流消耗装置13c，通常三相电力变换功能当中，其中两相用作电枢用斩波装置13a，另一方面其中余下的一相为了用于消耗再生电流，串联连接于P侧母线12p和N侧母线12n之间，与前述同样由根据外部的控制部7所输出的栅极控制信号受到栅极控制的再生用开关元件13p4和13n4组成；再生电流消耗电阻23，连接于该再生电流消耗装置13c的再生用开关元件13p4和13n4的共同连接点和N侧母线12n之间，消耗再生电流；以及检测加于母线12p-12n间的直流电压的电压检测器24。

下面参照图7说明如上所述电力变换装置的动作。

由二极管整流器21对三相交流电源2所输出的三相交流电整流，取出所需电力的直流电压，加于P侧母线12p-N侧母线12n间(ST21)。此时，控制部7判断有无由励磁线圈4确立的励磁磁通(ST22)，在励磁磁通未确立的情况下，使励磁电流从励磁控制单元8流至励磁线圈4(ST23)，确立励磁磁通(ST23)。

步骤ST22中，在判断已确立励磁磁通的情况下，控制部7判断是否使直流电动机3起动(ST24)。这时，发出直流电动机3的起动指令的情况下，对电枢用斩波装置13a的斩波用开关元件13p1发送栅极控制信号。电枢用斩波装置13a依据栅极控制信号进行斩波动作，将所得到的驱动电压加于电枢3a、3b间，使直流电动机3运转(ST25)。

控制部7在直流电动机3运转时从电枢电流用电流传感器5取得流入直流电动机3的电枢3a、3b的电枢电流(ST26)，而且从电压检测器24取得母线12p-12n间所加上的直流电压(ST30)，执行下面所述处理。

具体来说，控制部7取得由电枢电流用电流传感器5检测出的电枢电流，对该电枢电流和预先设定的设定电流进行比较，并且对电枢用斩波装置13a的斩波用开关元件13p1～13n2发送栅极控制信号。电枢用斩波装置13a依据来自控制部7的栅极控制信号，对P侧和N侧母线12p和12n间的电压进行斩波动作，使电枢电流流至电枢3a、3b，对直流电动机3进行运转控制(ST27)。接下来，直流电动机3运转过程中每隔规定周期便判断是否输入电动机停止指令(ST28)，未输入停止指令的情况下返回步骤ST26，重复执行同样的处理。

而且，控制部7取得由电压检测器24检测出的母线12p-12n间电压后(ST30)，对该母线间电压和预先设定的设定电流进行比较，判断直流电动机3是否处于再生方式(ST31)。通常直流电动机3处于再生方式的情况下，母线12p-12n间的电压上升，所以由电压检测器24检测出的母线间电压超过设定电压时，判断为再生方式。这里判断为再生方式的情况下，通过对再生电流消耗装置13c的再生用开关元件13p4、13n4发送栅极控制信号(ST32)，使再生用开关元件13p4导通动作，来使再生电流消耗电阻23连接于母线12p-12n之间(ST33)。也就是说，通过使再生用开关元件13p4导通动作，连接P侧母线12p和再生电流消耗电阻23，并通过使电流流过该再生电流消耗电阻23，从而使母线12p-12n间的电压降低。

此后，控制部7对电压检测器24检测出的母线间检测电压和预先设定的设定电压进行比较，母线间检测电压低至设定电压的情况下(ST34)，停止送至再生电流消耗装置13c的栅极控制信号(ST35)。

因而，按照如上所述实施例，即便是将不具有变换器等电力再生功能、而具有三相电力变换功能的开关元件的三相电力变换装置应用于直流电动机3的情况下，也可通过将余下一相的开关元件构成为再生电流消耗装置13c，而且将再生电流消耗电阻23连接于构成再生电流消耗装置13c的再生用开关元件13p4、13n4的连接点和N侧母线12n之间，从而在再生方式时对开关元件13p4、13n4进行开·关控制，由再生电流消耗电阻23消耗母线12p-12n间不断增加的电压，所以可确实抑制母线间电压的上升，进而能有助于降低相对于励磁线圈4的负载电压，对励磁线圈4的损坏防患于未然。

(第4实施例)

图8为示出本发明电力变换装置其他实施例的构成图。

该实施例是一例电梯更新改造时，鉴于现存的电梯设备状态、用户要求，欲从直流电动机3更新为三相感应电动机、三相永磁同步电动机等三相交流电动机的情形。

图8中，21为将三相交流电源2输出的交流电整流成为所需电力的直流电压的二极管整流装置；13d为斩波装置，连接于加上二极管整流装置21整流得到的直流电压的P侧母线12p-N侧母线12n之间，并由根据控制部7(未图示)输出的栅极控制信号受到栅极控制的、具有三相变换功能的IGBT等多个斩波用开关元件13p1-13n1、13p2-13n2、13p5-13n5组成；22为抑制开关元件13p1-13n1、13p2-13n2、13p5-13n5动作时所产生的浪涌电压的平滑电容器。从斩波装置13d引出与直流电动机3和励磁线圈4或再生电流消耗电阻23连接的动力线6a～6c。

现假定作为电动机的设备形态存在例如3种电动机设备31、32、33的话，用户欲有效利用直流电动机3的情况下，便采用电动机设备31或32。对于该类电动机设备31、32来说，如同前述实施例中所说明的那样。

但存在应用户等要求还要将已设置的直流电动机3更改为三相交流电动机的情形。这样要求时可以通过将具有三相电力变换功能的半导体开关元件用作具有三相变换功能的斩波装置13d来应用于电动机设备33。该电动机设备33为具有三相感应电动机、三相永磁同步电动机这种三相交流电动机34的构成。

电梯更新时，在采用电动机设备31的情况下，为这样一种构成：直流电动机3的电枢3a、3b与外部动力线6a和6b连接，另外励磁线圈4其中一端与外部动力线6c连接，而该励磁线圈4其中另一端则引至平滑电容器22、与例如多个平滑电容器的中点14b(参照图1)连接。

电梯更新时，在采用电动机设备32的情况下，则成为这样一种构成：同样直流电动机3的电枢3a、3b与外部动力线6a和6b连接，另外再生电流消耗电阻23与外部动力线6c连接，而且该再生电流消耗电阻23还与电力变换装置的N侧母线11b一侧连接。

此外，电梯更新时欲采用具有三相交流电动机34而非直流电动机3的电动机设备33的情况下，可通过外部动力线6a～6c与三相交流电动机34中未图示的各相动力端子板相连接，由未图示的控制部使斩波装置13d作为逆变器装置动作，来对三相交流电动机34进行运转控制。

按照本实施例，电梯更新改造时或故障时，不仅可以适应任何电动机设备，而且将例如负载即已设置的直流电动机调换为三相交流电动机的情况下，也可以在不调换电力变换装置本身的情况下稍加改造来对交流电动机进行运转控制。

除此以外，本发明不限于上述实施例，可以在不背离其实质的范围内进行各种变形来实施。例如图8构成中，将交流电源2所输出的交流电变换为所需电力的直流电压时，用的是二极管整流装置21，但也可以用图3所示的变换器装置11来构成。

另外，各实施例还可以通过所有可能的组合加以实施，这种情况下可获得组合产生的效果。再有，上述各实施例中还包括各种上位概念、下位概念的发明，可通过对所披露的多个构成要素进行适当组合来得到各种各样的发明。举例来说，通过从就解决问题点所用的手段记载的全部构成要件当中省略若干构成要件来导出发明的情况下，在实施该导出的发明时省略的部分可用公知的惯用技术进行适当的补充。

工业实用性

本发明提供一种电力变换装置，该电力变换装置通过有效利用具有三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中特别是除了具有两相电力变换功能的电枢用斩波装置以外余下一相的电力变换功能，控制使得励磁线圈所加上的电压抑制为较低，可以一方面不需要励磁控制单元，另一方面降低励磁线圈所加上的电压负载来避免损坏。

另外，本发明还提供一种电力变换装置，该电力变换装置可以通过有效利用余下一相的电力变换功能，并与再生用电阻相连接，来抑制再生时PN母线间的电压上升。

Claims (4)

1.一种电力变换装置，在加上所需直流电压的PN母线间分别串联连接有具有三相电力变换功能的多个半导体开关元件和抑制上述多个半导体开关元件动作时所产生的浪涌电压的多个平滑电容器，驱动具有励磁线圈的直流电动机，其中，其特征在于，所述电力变换装置包括：

电枢用斩波装置，具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有两相电力变换功能的多个半导体开关元件的输出侧连接有所述直流电动机的电枢，并根据外部供给的第1栅极控制信号进行斩波动作；

励磁用斩波装置，由具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有余下一相电力变换功能的多个半导体开关元件所构成，并根据外部供给的第2栅极控制信号进行斩波动作；以及

励磁电压降压电路，在构成该励磁用斩波装置的多个半导体开关元件的连接部和所述多个平滑电容器的中点之间与所述励磁线圈一起连接有反馈用电路元件，通过该励磁用斩波装置的斩波动作以所述平滑电容器的中点电压对所述励磁线圈供电，而且使所述励磁线圈所蓄积的电能返回至所述平滑电容器的中点。

2.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

在所述多个平滑电容器串联连接3个或以上的情况下，

所述励磁电压降压电路使反馈用电路元件与所述励磁线圈一起连接于构成所述励磁用斩波装置的多个半导体开关元件的连接部和所述3个或以上平滑电容器中最靠近所述N侧母线的相邻平滑电容器的连接点之间。

3.一种电力变换装置，在加上所需直流电压的PN母线间分别串联连接有具有三相电力变换功能的多个半导体开关元件和抑制上述多个半导体开关元件动作时所产生的浪涌电压的多个平滑电容器，而且驱动具有励磁线圈的直流电动机，所述励磁线圈由励磁控制单元进行励磁电流的流入控制，其特征在于，所述电力变换装置包括：

电枢用斩波装置，具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有两相电力变换功能的多个半导体开关元件的输出侧连接有所述直流电动机的电枢，并根据外部供给的第1栅极控制信号进行斩波动作；

再生电流消耗装置，由具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件当中具有余下一相电力变换功能的多个半导体开关元件所构成，并根据外部供给的开关控制信号进行开关动作；以及

再生电流消耗电阻，连接于构成该再生电流消耗装置的多个半导体开关元件的连接点和所述N侧母线之间，并在所述直流电动机的再生方式时通过所述再生电流消耗装置的开关动作来消耗再生电流使得所述PN母线间出现的电压降低。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，

在欲应用于交流电动机以替代作为负载的所述直流电动机的情况下，

以具有所述三相电力变换功能的多个半导体开关元件形成为三相逆变器装置，并且从构成该逆变器装置的各相的多个半导体开关元件的连接点开始使与所述直流电动机的电枢和励磁线圈或再生电流消耗电阻连接的输出线按原样与所述交流电动机连接。

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