JP2000287461A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチングノイズを含まない出力電力を得
る電力変換装置を提供する。 【解決手段】 直流電源１から発生される直流電力を逆
変換回路２によって交流電力に変換する。この交流電力
に含まれるスイッチングノイズは十分に小さく、該交流
電力によって交流モータ３が駆動され、該交流モータ３
によって発電機４が駆動されて、スイッチングノイズを
含まない交流電力が出力される。この交流電力は増幅器
５によって増幅され、交流モータ６に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直流電力を交流電力
または直流電力に変換する電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の電力変換装置の要部の構
成を示すブロック図である。図において、１は直流電源
であり、該直流電源１は逆変換回路２に接続されてい
る。逆変換回路２は３組の直列接続された半導体素子対
２ａ−２ｄ，２ｃ−２ｆ，２ｅ−２ｂが夫々Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相として並列接続されたブリッジ回路によってな
っており、各半導体素子対の夫々の接続点には、交流モ
ータ６へ繋がる３相交流電力の各相電力線が夫々接続さ
れている。

【０００３】以下に、このような構成の電力変換装置の
動作を説明する。

【０００４】直流電源１から直流電力が供給され、逆変
換回路２によって交流電力に変換される。逆変換回路２
では各半導体素子２ａ〜２ｆが表１に示すスイッチング
モードを繰り返して動作している。即ち、Ｕ相，Ｖ相，
Ｗ相の半導体素子２ａ，２ｆ，２ｂが夫々オン状態とさ
れた状態をスイッチングモード１とし、同様にＵ相，Ｖ
相，Ｗ相の半導体素子２ａ，２ｃ，２ｂが夫々オン状態
とされた状態をスイッチングモード２、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ
相の半導体素子２ｄ，２ｃ，２ｂが夫々オン状態とされ
た状態をスイッチングモード３、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の半
導体素子２ｄ，２ｃ，２ｅが夫々オン状態とされた状態
をスイッチングモード４、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の半導体素
子２ｄ，２ｆ，２ｅが夫々オン状態とされた状態をスイ
ッチングモード５、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の半導体素子２
ａ，２ｆ，２ｅが夫々オン状態とされた状態をスイッチ
ングモード６とする。このようなスイッチングモード１
〜６を所定の周期で順次繰り返しつつ、ＰＷＭ制御を行
うことにより、半周期内に１つの半導体素子を複数回オ
ンオフを繰り返し、３相交流電力を出力する。

【０００５】

【表１】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の如き従来の電力
変換装置では、ＰＷＭ制御を行うことにより、半導体素
子のスイッチングを高速に行うため、出力電力に高周波
のスイッチングノイズが発生する。図７は従来の電力変
換装置によって出力される３相交流電力の出力波形を示
すグラフである。図において、縦軸は電流値を示し、横
軸は時間を示している。この電力変換装置による出力波
形は、３相夫々が高周波のスイッチングノイズを含んだ
正弦波となっている。このスイッチングノイズが電力変
換装置周辺の電子機器に誤動作を引き起こし、また交流
モータ側のトルクリップルの発生及び発熱の原因となっ
ていた。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、交流モータによって交流発電機を駆動し、これ
によってスイッチングノイズを含まない出力電力を得、
電力変換装置の周辺の電子機器の誤動作、及び前記出力
電力によって駆動されるモータのトルクリップルの発生
並びに発熱を防止する電力変換装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る電力変換
装置は、直流電源と、該直流電源が発生した直流電力を
交流電力に変換する逆変換回路と、該逆変換回路によっ
て駆動される交流モータと、該交流モータによって駆動
される発電機とを備えることを特徴とする。

【０００９】第１発明に係る電力変換装置によれば、逆
変換回路によって直流電力を交流電力に変換し、これに
よって交流モータを駆動する。逆変換回路の出力電力に
含まれるスイッチングノイズの大きさは、出力電力の大
きさに応じて増加するため、このときの出力電力は周辺
の電子機器の誤動作を発生させず、また前記交流モータ
がトルクリップルを発生せず、発熱しない程度の大きさ
にする。そして前記交流モータによって発電器を駆動す
ることで、スイッチングノイズを含まない出力電力を得
ることが可能となる。

【００１０】第２発明に係る電力変換装置は、第１発明
に係る電力変換装置において、前記発電機は交流発電機
であることを特徴とする。

【００１１】第２発明に係る電力変換装置によれば、ス
イッチングノイズを含まない交流電力を得ることが可能
となる。

【００１２】第３発明に係る電力変換装置は、第１発明
に係る電力変換装置において、前記発電機は直流発電機
であることを特徴とする。

【００１３】第３発明に係る電力変換装置によれば、ス
イッチングノイズを含まない直流電力を得ることが可能
となる。

【００１４】第４発明に係る電力変換装置は、第２発明
に係る電力変換装置において、前記発電機から出力され
た交流電力を直流電力に変換する整流器を備えることを
特徴とする。

【００１５】第４発明に係る電力変換装置によれば、ス
イッチングノイズを含まない交流電力を整流器によって
直流電力に変換するため、スイッチングノイズを含まな
い直流電力を発生することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述
する。図１は本発明に係る電力変換装置の実施の形態１
の要部の構成を示すブロック図である。

【００１７】図において、１は直流電源であり、該直流
電源１は逆変換回路２に接続されている。逆変換回路２
は３組の直列接続された半導体素子対２ａ−２ｄ，２ｃ
−２ｆ，２ｅ−２ｂが夫々Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相として並列
接続されたブリッジ回路によってなっており、各半導体
素子対の夫々の接続点には、交流モータ３へ繋がる３相
交流電力の各相電力線が夫々接続されている。

【００１８】交流モータ３の出力軸は、３相交流電力を
出力する発電機４の入力軸に接続されている。該発電機
４は増幅器５を介して交流モータ６に接続されている。
増幅器５は発電機４から出力される３相交流電力を交流
モータ６の定格容量に合わせて増幅するようになってい
る。

【００１９】以下に、このような構成の電力変換装置の
動作を説明する。

【００２０】直流電源１から直流電力が供給され、逆変
換回路２によって交流電力に変換される。従来例と同様
に、逆変換回路２では各半導体素子２ａ〜２ｆが表１に
示すスイッチングモードを繰り返して動作している。即
ち、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の半導体素子２ａ，２ｆ，２ｂが
夫々オン状態とされた状態をスイッチングモード１と
し、同様にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の半導体素子２ａ，２ｃ，
２ｂが夫々オン状態とされた状態をスイッチングモード
２、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の半導体素子２ｄ，２ｃ，２ｂが
夫々オン状態とされた状態をスイッチングモード３、Ｕ
相，Ｖ相，Ｗ相の半導体素子２ｄ，２ｃ，２ｅが夫々オ
ン状態とされた状態をスイッチングモード４、Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相の半導体素子２ｄ，２ｆ，２ｅが夫々オン状態
とされた状態をスイッチングモード５、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ
相の半導体素子２ａ，２ｆ，２ｅが夫々オン状態とされ
た状態をスイッチングモード６とする。このようなスイ
ッチングモード１〜６を所定の周期で順次繰り返しつ
つ、ＰＷＭ制御を行うことにより、１つの半導体素子を
半周期内に複数回オンオフを繰り返し、３相交流電力を
出力する。

【００２１】図２は逆変換回路２によって出力される３
相交流電力の出力波形を示すグラフである。図におい
て、縦軸は電流値を示し、横軸は時間を示している。こ
の電力変換装置による出力波形は、各半導体素子が高速
にスイッチングを行うことによる高周波のスイッチング
ノイズを含んだ正弦波となっている。このノイズ成分
は、その大きさが出力電力の大きさに応じて増加するた
め、周辺の電子機器の誤動作を発生させず、また交流モ
ータ３がトルクリップルを発生せず、発熱しない程度の
大きさの出力電力を発生する様に直流電源１の電力の大
きさが決定されている。

【００２２】逆変換回路２によって出力された３相交流
電力により、交流モータ３は適宜の回転数及びトルクで
回転し、発電機４を駆動する。該発電機４は３相交流電
力を出力し、この出力電力は増幅器５によって適宜の大
きさに増幅される。

【００２３】図３は発電機４、図４は増幅器５によって
夫々出力される３相交流電力の出力波形を示すグラフで
ある。図３，４において、縦軸は電流値を示し、横軸は
時間を示している。発電機４及び増幅器５によって夫々
出力される３相交流電力は、スイッチングノイズを含ま
ない正弦波である。

【００２４】増幅器５によって増幅された３相交流電力
は、交流モータ６に供給され、これに応じた回転数及び
トルクで交流モータ６を制御する。

【００２５】従って、逆変換回路２から出力される３相
交流電力のスイッチングノイズが十分に小さいため、周
辺の電子機器の誤動作、及び交流モータ３のトルクリッ
プルの発生並びに発熱の発生を防止することが可能とな
る。

【００２６】また、発電機４及び増幅器５から夫々出力
される３相交流電力はスイッチングノイズを含まないた
め、周辺の電子機器の誤動作、及び交流モータ６のトル
クリップルの発生並びに発熱の発生を防止することが可
能となる。

【００２７】なお、逆変換回路２及び交流モータ３は、
３相以外の多相交流または単相交流の逆変換回路及び交
流モータであってもよい。また、発電機４は、３相以外
の多相交流または単相交流の交流発電機であってもよ
く、直流発電機であってもよい。

【００２８】実施の形態２ 図５は本発明に係る電力変換装置の実施の形態２の要部
の構成を示すブロック図である。増幅器５に全波整流器
７が接続され、増幅器５によって出力される３相交流電
力を直流電力に変換し、これを直流モータ８に供給する
様になっている。その他、実施の形態１と同様の部分に
ついては同符号を付し、説明を省略する。

【００２９】全波整流器７に入力される３相交流電力は
スイッチングノイズを含んでおらず、このため、出力電
力である直流電力もスイッチングノイズを含まない。

【００３０】従って、全波整流器７から出力される直流
電力はスイッチングノイズを含まないため、周辺の電子
機器の誤動作、及び直流モータ８のトルクリップルの発
生並びに発熱の発生を防止することが可能となる。

【００３１】なお、全波整流器７の代わりに半波整流器
を使用してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明に係る電力変
換装置によれば、逆変換回路から出力される交流電力に
含まれるスイッチングノイズが十分に小さいため、周辺
の電子機器の誤動作、及びこれによって駆動される交流
モータのトルクリップルの発生並びに発熱を防止するこ
とが可能となる。

【００３３】また、発電機から出力される電力はスイッ
チングノイズを含まないため、周辺の電子機器の誤動
作、及びこの出力電力によって駆動されるモータのトル
クリップルの発生並びに発熱を防止することが可能とな
る。

【００３４】第２発明に係る電力変換装置によれば、交
流発電機を使用するため、スイッチングノイズを含まな
い交流電力を得ることが可能となる。

【００３５】第３発明に係る電力変換装置によれば、直
流発電機を使用するため、スイッチングノイズを含まな
い直流電力を得ることが可能となる。

【００３６】第４発明に係る電力変換装置によれば、整
流器から出力される直流電力はスイッチングノイズを含
まないため、周辺の電子機器の誤動作、及びこれによっ
て駆動される直流モータのトルクリップルの発生並びに
発熱を防ぐことが可能となる等本発明は優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電力変換装置の実施の形態１の
要部の構成を示すブロック図である。

【図２】 逆変換回路によって出力される３相交流電力
の出力波形を示すグラフである。

【図３】 発電機によって出力される３相交流電力の出
力波形を示すグラフである。

【図４】 増幅器によって出力される３相交流電力の出
力波形を示すグラフである。

【図５】 本発明に係る電力変換装置の実施の形態２の
要部の構成を示すブロック図である。

【図６】 従来の電力変換装置の要部の構成を示すブロ
ック図である。

【図７】 従来の電力変換装置によって出力される３相
交流電力の出力波形を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 直流電源、２ 逆変換回路、３ 交流モータ、４
発電機、５ 増幅器、６ 交流モータ、７ 全波整流
器、８ 直流モータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と、該直流電源が発生した直流
   電力を交流電力に変換する逆変換回路と、該逆変換回路
   によって駆動される交流モータと、該交流モータによっ
   て駆動される発電機とを備えることを特徴とする電力変
   換装置。
2. 【請求項２】 前記発電機は交流発電機である請求項１
   記載の電力変換装置。
3. 【請求項３】 前記発電機は直流発電機である請求項１
   記載の電力変換装置。
4. 【請求項４】 前記発電機から出力された交流電力を直
   流電力に変換する整流器を備える請求項２記載の電力変
   換装置。