JP2001103769A - 電圧形インバータ - Google Patents
電圧形インバータInfo
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- JP2001103769A JP2001103769A JP28098499A JP28098499A JP2001103769A JP 2001103769 A JP2001103769 A JP 2001103769A JP 28098499 A JP28098499 A JP 28098499A JP 28098499 A JP28098499 A JP 28098499A JP 2001103769 A JP2001103769 A JP 2001103769A
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- Japan
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- power
- motor
- voltage
- layer capacitor
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電動機の発電電力を発電制動方式で吸収する
のではエネルギーの無駄な消費になるし装置の大型化に
なる。 【解決手段】 電圧形インバータの直流回路に回生電力
貯蔵回路５を設けることにより、電動機から直流回路側
へ回生される発電電力をトランジスタＴＲ１のオンとオ
フでリアクトルＬを通して電気二重層コンデンサＣに貯
蔵する降圧チョッパ機能と、電動機の力行状態または直
流回路の電圧が低下したときにトランジスタＴＲ２のオ
ンとオフで電気二重層コンデンサＣからリアクトルＬと
ダイオードＤ１を通して直流回路に電力放出する昇圧チ
ョッパ機能をもたせる。
のではエネルギーの無駄な消費になるし装置の大型化に
なる。 【解決手段】 電圧形インバータの直流回路に回生電力
貯蔵回路５を設けることにより、電動機から直流回路側
へ回生される発電電力をトランジスタＴＲ１のオンとオ
フでリアクトルＬを通して電気二重層コンデンサＣに貯
蔵する降圧チョッパ機能と、電動機の力行状態または直
流回路の電圧が低下したときにトランジスタＴＲ２のオ
ンとオフで電気二重層コンデンサＣからリアクトルＬと
ダイオードＤ１を通して直流回路に電力放出する昇圧チ
ョッパ機能をもたせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機を速度
制御する電圧形インバータに係り、特に減速・停止時の
電動機からの発電電力の処理方式に関する。
制御する電圧形インバータに係り、特に減速・停止時の
電動機からの発電電力の処理方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、３相誘導電動機（ＩＭ）を可変
速運転する電圧形インバータの主回路構成図である。順
変換部（整流回路）１は交流電源から直流電力を得、平
滑コンデンサ２は直流電圧を平滑し、逆変換部３は直流
電力から周波数及び電圧を制御した交流電力を得て誘導
電動機に供給する。
速運転する電圧形インバータの主回路構成図である。順
変換部（整流回路）１は交流電源から直流電力を得、平
滑コンデンサ２は直流電圧を平滑し、逆変換部３は直流
電力から周波数及び電圧を制御した交流電力を得て誘導
電動機に供給する。
【０００３】逆変換部３は、例えば、パワートランジス
タとフライホイールダイオードをアームとして３相ブリ
ッジ接続（６アーム構成）した電圧形にされ、各アーム
が速度に応じた周期とそれに比例した電圧の変調度をも
つＰＷＭ波形に従ってオン・オフ制御される。
タとフライホイールダイオードをアームとして３相ブリ
ッジ接続（６アーム構成）した電圧形にされ、各アーム
が速度に応じた周期とそれに比例した電圧の変調度をも
つＰＷＭ波形に従ってオン・オフ制御される。
【０００４】このような電圧形インバータにおいて、誘
導電動機を可変速駆動しその減速をさせる場合、電動機
の回転子の回転速度よりも逆変換部からの回転磁界の回
転速度が小さくなり、電動機の発生トルクが負になる。
このとき、電動機及びその負荷装置が持つ運動エネルギ
ーが電気エネルギーに変換され、このエネルギーが逆変
換部３を介して直流回路へ送り込まれ、直流回路が過電
圧になる。
導電動機を可変速駆動しその減速をさせる場合、電動機
の回転子の回転速度よりも逆変換部からの回転磁界の回
転速度が小さくなり、電動機の発生トルクが負になる。
このとき、電動機及びその負荷装置が持つ運動エネルギ
ーが電気エネルギーに変換され、このエネルギーが逆変
換部３を介して直流回路へ送り込まれ、直流回路が過電
圧になる。
【０００５】この対策として、図３中に示すように、放
電抵抗ＲとトランジスタＴＲ１からなる放電回路（ダイ
ナミックブレーキ回路）４を設け、直流電圧が過電圧レ
ベルに近づいたときにトランジスタＴＲ１をオンさせ、
直流回路に放電抵抗Ｒを投入し、過電圧を抑制する方式
（発電制動方式）がある。
電抵抗ＲとトランジスタＴＲ１からなる放電回路（ダイ
ナミックブレーキ回路）４を設け、直流電圧が過電圧レ
ベルに近づいたときにトランジスタＴＲ１をオンさせ、
直流回路に放電抵抗Ｒを投入し、過電圧を抑制する方式
（発電制動方式）がある。
【０００６】他の対策として、図３中に破線ブロックで
示すように、順変換部１を双方向に電力変換可能な順逆
変換回路１Ａに変更し、電動機側からの電気エネルギー
を交流電源側に電力回生する方式（回生制動方式）があ
る。
示すように、順変換部１を双方向に電力変換可能な順逆
変換回路１Ａに変更し、電動機側からの電気エネルギー
を交流電源側に電力回生する方式（回生制動方式）があ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の発電制動方式
は、電動機からの発電エネルギーを放電抵抗で熱エネル
ギーとして消費するため、省エネルギーの観点ではエネ
ルギーの無駄な損失をしていることになる。
は、電動機からの発電エネルギーを放電抵抗で熱エネル
ギーとして消費するため、省エネルギーの観点ではエネ
ルギーの無駄な損失をしていることになる。
【０００８】また、電動機の負荷がホイストで、その巻
下げ時に電動機の発電状態が連続的になる場合、放電抵
抗で連続的に電力消費させるには電力容量の大きな放電
抵抗を必要とし、その大型化や発熱による火災防止対策
を必要とするなどの問題がある。
下げ時に電動機の発電状態が連続的になる場合、放電抵
抗で連続的に電力消費させるには電力容量の大きな放電
抵抗を必要とし、その大型化や発熱による火災防止対策
を必要とするなどの問題がある。
【０００９】この点、回生制動方式は、電動機の発電電
力を交流電源側に回生してエネルギーの無駄な損失が少
なくなるが、順逆変換回路及びその制御が複雑になり、
コスト的に不利となる。
力を交流電源側に回生してエネルギーの無駄な損失が少
なくなるが、順逆変換回路及びその制御が複雑になり、
コスト的に不利となる。
【００１０】本発明の目的は、回生制動方式と同等の省
エネルギー効果を得ながらコスト等に優れる電圧形イン
バータを提供することにある。
エネルギー効果を得ながらコスト等に優れる電圧形イン
バータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、インバータの直流回路から昇降圧チョッ
パ回路を通して電気二重層コンデンサへの電力貯蔵と該
コンデンサからの電力放出を行うようにしたもので、以
下の構成を特徴とする。
解決するため、インバータの直流回路から昇降圧チョッ
パ回路を通して電気二重層コンデンサへの電力貯蔵と該
コンデンサからの電力放出を行うようにしたもので、以
下の構成を特徴とする。
【００１２】順変換部と逆変換部を有して誘導電動機を
可変速運転する電圧形インバータにおいて、インバータ
の直流回路に設けられ、電動機から直流回路側へ回生さ
れる発電電力を降圧チョッパ動作によって電気二重層コ
ンデンサに貯蔵し、電動機の力行状態または直流回路の
電圧が低下したときに昇圧チョッパ動作によって前記電
気二重層コンデンサから直流回路側へ電力を放出する回
生電力貯蔵回路を備えたことを特徴とする。
可変速運転する電圧形インバータにおいて、インバータ
の直流回路に設けられ、電動機から直流回路側へ回生さ
れる発電電力を降圧チョッパ動作によって電気二重層コ
ンデンサに貯蔵し、電動機の力行状態または直流回路の
電圧が低下したときに昇圧チョッパ動作によって前記電
気二重層コンデンサから直流回路側へ電力を放出する回
生電力貯蔵回路を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
主回路構成図である。同図が図３と異なる部分は、放電
回路４を省略し、昇降圧チョッパ回路と電気二重層コン
デンサで構成した回生電力貯蔵回路５を設けた点にあ
る。
主回路構成図である。同図が図３と異なる部分は、放電
回路４を省略し、昇降圧チョッパ回路と電気二重層コン
デンサで構成した回生電力貯蔵回路５を設けた点にあ
る。
【００１４】回生電力貯蔵回路５は、半導体スイッチと
してのトランジスタＴＲ１，ＴＲ２とそれらに逆並列の
ダイオードＤ１，Ｄ２からなるスイッチ回路を直列接続
してインバータの直流回路に設け、このスイッチ回路の
直列接続点からリアクトルＬを通して電気二重層コンデ
ンサＣに接続している。
してのトランジスタＴＲ１，ＴＲ２とそれらに逆並列の
ダイオードＤ１，Ｄ２からなるスイッチ回路を直列接続
してインバータの直流回路に設け、このスイッチ回路の
直列接続点からリアクトルＬを通して電気二重層コンデ
ンサＣに接続している。
【００１５】この構成により、電動機が減速状態にある
ときの発電電力をコンデンサＣに一時的に貯蔵して直流
回路の電圧を一定にし、電動機が駆動状態や直流電圧の
低下したときに貯蔵した電力を電気二重層コンデンサＣ
から放出する。この動作を図２を参照して以下に詳細に
説明する。
ときの発電電力をコンデンサＣに一時的に貯蔵して直流
回路の電圧を一定にし、電動機が駆動状態や直流電圧の
低下したときに貯蔵した電力を電気二重層コンデンサＣ
から放出する。この動作を図２を参照して以下に詳細に
説明する。
【００１６】（電力貯蔵モード：降圧チョッパ動作）電
動機が減速状態になってその発電電力が逆変換部３から
直流回路に回生され、直流回路の電圧が定格値より設定
値以上に高くなったとき、この検出でトランジスタＴＲ
１をオンさせる。これにより、直流回路からトランジス
タＴＲ１とリアクトルＬを通してコンデンサＣに充電電
流ｉが流れ、コンデンサＣに電力貯蔵を行う。
動機が減速状態になってその発電電力が逆変換部３から
直流回路に回生され、直流回路の電圧が定格値より設定
値以上に高くなったとき、この検出でトランジスタＴＲ
１をオンさせる。これにより、直流回路からトランジス
タＴＲ１とリアクトルＬを通してコンデンサＣに充電電
流ｉが流れ、コンデンサＣに電力貯蔵を行う。
【００１７】このときの電流ｉは、（（ＶC1−ＶC2）／
Ｌ）ｔで上昇する。但し、ＶC1はコンデンサ２の電圧、
ＶC2は電気二重層コンデンサＣの電圧、Ｌはリアクトル
Ｌのインダクタンス、ｔは時間である。
Ｌ）ｔで上昇する。但し、ＶC1はコンデンサ２の電圧、
ＶC2は電気二重層コンデンサＣの電圧、Ｌはリアクトル
Ｌのインダクタンス、ｔは時間である。
【００１８】トランジスタＴＲ１は、電流ｉがトランジ
スタＴＲ１自身の許容電流を越えようとするとき、また
は電圧（ＶC1−ＶC2）が零になろうとするときにオフ制
御する。このトランジスタＴＲ１のオフ後、リアクトル
Ｌに蓄えられた電流エネルギーは、ダイオードＤ２→リ
アクトルＬ→コンデンサＣの閉ループで時定数τ（＝Ｌ
／コンデンサの内部抵抗ｒ）で減衰し、コンデンサＣに
電力貯蔵される。
スタＴＲ１自身の許容電流を越えようとするとき、また
は電圧（ＶC1−ＶC2）が零になろうとするときにオフ制
御する。このトランジスタＴＲ１のオフ後、リアクトル
Ｌに蓄えられた電流エネルギーは、ダイオードＤ２→リ
アクトルＬ→コンデンサＣの閉ループで時定数τ（＝Ｌ
／コンデンサの内部抵抗ｒ）で減衰し、コンデンサＣに
電力貯蔵される。
【００１９】トランジスタＴＲ１のオフによって直流電
圧が再び設定値以上に上昇すると、トランジスタＴＲ１
が再びオンされて電力貯蔵を開始する。
圧が再び設定値以上に上昇すると、トランジスタＴＲ１
が再びオンされて電力貯蔵を開始する。
【００２０】（電力放出モード：昇圧チョッパ動作）電
動機が負荷を駆動または加速する力行状態にあるとき、
トランジスタＴＲ２をオンさせる。これにより、コンデ
ンサＣからリアクトルＬ→トランジスタＴＲ２→コンデ
ンサＣの閉ループで放電し、リアクトルＬに電流エネル
ギーとして蓄えられる。この時点でトランジスタＴＲ２
をオフすると、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーで
リアクトルＬ→ダイオードＤ１→コンデンサ２または逆
変換部３→コンデンサＣのループで電流が流れ、電動機
駆動電流として放出される。
動機が負荷を駆動または加速する力行状態にあるとき、
トランジスタＴＲ２をオンさせる。これにより、コンデ
ンサＣからリアクトルＬ→トランジスタＴＲ２→コンデ
ンサＣの閉ループで放電し、リアクトルＬに電流エネル
ギーとして蓄えられる。この時点でトランジスタＴＲ２
をオフすると、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーで
リアクトルＬ→ダイオードＤ１→コンデンサ２または逆
変換部３→コンデンサＣのループで電流が流れ、電動機
駆動電流として放出される。
【００２１】この放出電流が減衰してくると、再度トラ
ンジスタＴＲ２をオンさせ、リアクトルＬにエネルギー
を蓄積し、その後のトランジスタＴＲ２のオフで電力放
出を得る。
ンジスタＴＲ２をオンさせ、リアクトルＬにエネルギー
を蓄積し、その後のトランジスタＴＲ２のオフで電力放
出を得る。
【００２２】なお、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のオン
・オフ制御のための、電動機の減速状態や駆動状態の検
出は、逆変換部３の出力電流極性や電動機の速度変化か
ら判定することができる。
・オフ制御のための、電動機の減速状態や駆動状態の検
出は、逆変換部３の出力電流極性や電動機の速度変化か
ら判定することができる。
【００２３】以上のとおり、本実施形態によれば、電動
機からの発電電力を直流電力で電気二重層コンデンサに
回生するため、回生制動方式と同等の省エネルギー効果
を得ることができるし、発電制動方式のような発熱や火
災対策が不要になる。
機からの発電電力を直流電力で電気二重層コンデンサに
回生するため、回生制動方式と同等の省エネルギー効果
を得ることができるし、発電制動方式のような発熱や火
災対策が不要になる。
【００２４】また、回路構成上は、半導体スイッチとリ
アクトルと電気二重層コンデンサで構成でき、しかも電
気二重層コンデンサがコンデンサ（アルミ電解コンデン
サ）２に比べて同体積で１０6倍程度の容量となること
から、小型化を図ることができる。
アクトルと電気二重層コンデンサで構成でき、しかも電
気二重層コンデンサがコンデンサ（アルミ電解コンデン
サ）２に比べて同体積で１０6倍程度の容量となること
から、小型化を図ることができる。
【００２５】また、電動機をホイストやエレベータの駆
動源とする場合、巻下げ時などに連続的な発電電力が発
生するも、その全てを電気二重層コンデンサに電力貯蔵
した回生ができる。
動源とする場合、巻下げ時などに連続的な発電電力が発
生するも、その全てを電気二重層コンデンサに電力貯蔵
した回生ができる。
【００２６】また、電気二重層コンデンサに電力を貯蔵
できることから、順変換部１の交流電源が瞬時停電した
場合に昇圧チョッパ動作で無停電機能を得ることができ
る。さらに、降圧チョッパ動作と昇圧チョッパ動作によ
り、交流電源の電圧変動に対する直流電圧の安定化を図
る自動電圧制御手段として利用できる。
できることから、順変換部１の交流電源が瞬時停電した
場合に昇圧チョッパ動作で無停電機能を得ることができ
る。さらに、降圧チョッパ動作と昇圧チョッパ動作によ
り、交流電源の電圧変動に対する直流電圧の安定化を図
る自動電圧制御手段として利用できる。
【００２７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、インバ
ータの直流回路から昇降圧チョッパ回路を通して電気二
重層コンデンサへの電力貯蔵と該コンデンサからの電力
放出を行うようにしたため、回生制動方式と同等の省エ
ネルギー効果を得ながら装置のコストダウンや小型化等
を図ることができる。
ータの直流回路から昇降圧チョッパ回路を通して電気二
重層コンデンサへの電力貯蔵と該コンデンサからの電力
放出を行うようにしたため、回生制動方式と同等の省エ
ネルギー効果を得ながら装置のコストダウンや小型化等
を図ることができる。
【図１】本発明の実施形態を示す電圧形インバータの主
回路構成図。
回路構成図。
【図２】実施形態の動作説明のためのタイムチャート。
【図３】従来の放電回路をもつ電圧形インバータの主回
路構成図。
路構成図。
１…順変換部 ２…平滑コンデンサ ３…逆変換部 ４…放電回路 ５…回生電力貯蔵回路 ＴＲ１，ＴＲ２…トランジスタ ＤＩ，Ｄ２…ダイオード Ｌ…リアクトル Ｃ…電気二重層コンデンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 順変換部と逆変換部を有して誘導電動機
を可変速運転する電圧形インバータにおいて、 インバータの直流回路に設けられ、電動機から直流回路
側へ回生される発電電力を降圧チョッパ動作によって電
気二重層コンデンサに貯蔵し、電動機の力行状態または
直流回路の電圧が低下したときに昇圧チョッパ動作によ
って前記電気二重層コンデンサから直流回路側へ電力を
放出する回生電力貯蔵回路を備えたことを特徴とする電
圧形インバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28098499A JP2001103769A (ja) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | 電圧形インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28098499A JP2001103769A (ja) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | 電圧形インバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001103769A true JP2001103769A (ja) | 2001-04-13 |
Family
ID=17632645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28098499A Pending JP2001103769A (ja) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | 電圧形インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001103769A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112011104777T5 (de) | 2011-03-31 | 2013-10-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Wechselstrommotor-Antriebsvorrichtung |
| US9130500B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-09-08 | Mitsubishi Electric Corporation | AC motor drive device |
-
1999
- 1999-10-01 JP JP28098499A patent/JP2001103769A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9130500B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-09-08 | Mitsubishi Electric Corporation | AC motor drive device |
| DE112011104777T5 (de) | 2011-03-31 | 2013-10-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Wechselstrommotor-Antriebsvorrichtung |
| US8653783B2 (en) | 2011-03-31 | 2014-02-18 | Mitsubishi Electric Corporation | AC motor drive device |
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