JP2004032998A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多重インバータ装置を含むインバータ装置の主回路コンデンサ(平滑コンデンサ)を初期充電するインバータ装置に関する。 The present invention relates to an inverter device for initially charging a main circuit capacitor (smoothing capacitor) of an inverter device including a multiplex inverter device.
従来のインバータ装置について特開2000−50636号公報に記載されている一例構成を図8、図9に示す。 FIGS. 8 and 9 show an example configuration of a conventional inverter device described in JP-A-2000-50636.
図8、9では初期充電をするにあたり、ユニットセル31〜39内の初期充電用サイリスターや初期充電用リレーを制御して平滑コンデンサ32を初期充電している。すなわち、主開閉器11が投入されると、最初に電流制限抵抗器R13を介して平滑コンデンサ32を充電する。C・Rの数倍の時間が経過すれば十分な電圧になっており、その後にサイリスター14(又はリレー)をオンする。この場合、各ユニットセル31〜39で初充電制御を実施している。
In FIGS. 8 and 9, in performing the initial charging, the
従来技術は、常にユニットセルの員数倍のコスト(主回路の部品代と配線費用と制御回路の部品代と配線費用)がかかり、特に多重インバータではユニットセルの数が多いので、その負担が大きくなるという問題点を有する。例えば、図8、9に示した多重インバータの場合はユニットセルが9台あるので、9倍のコストがかかることとなり、大きなコスト負担となる。 The conventional technology always costs as many as the number of unit cells (component cost and wiring cost of the main circuit and component cost and wiring cost of the control circuit). Especially, in the case of a multiplex inverter, the number of unit cells is large, so the burden is large. Problem. For example, in the case of the multiplex inverter shown in FIGS. 8 and 9, since there are nine unit cells, the cost is increased nine times and the cost is large.
また、サイリスターでは電圧降下による損失が発生するので変わりにリレーを用いることになるがリレーではユニットセル内に実装する寸法上の困難さがあり、装置全体が大型化するという問題点もある。 サ イ Also, a thyristor causes a loss due to a voltage drop, so a relay is used instead. However, the relay has a dimensional difficulty in mounting in a unit cell, and also has a problem that the whole device becomes large.
本発明の目的は主回路コンデンサ(平滑コンデンサ)の初期充電を抵コストで、かつ電力効率の良く行えるインバータ装置を提供することにある。 目的 An object of the present invention is to provide an inverter device that can perform initial charging of a main circuit capacitor (smoothing capacitor) at low cost and with high power efficiency.
本発明の特徴とするところは、インバータ装置の入力側に設置される主トランスに第3の巻線を設け、商用電源を第3の巻線を経由してインバータ装置の平滑コンデンサに印加して初期充電をするようにしたことにある。 A feature of the present invention is that a third winding is provided on a main transformer installed on the input side of the inverter device, and commercial power is applied to the smoothing capacitor of the inverter device via the third winding. The reason is that initial charging is performed.
以上述べたように本発明によれば各ユニットセル内の初期充電制御用サイリスターを削除できるので、そのサイリスター素子の電圧降下から発生する電力損失分を削除できるので装置全体の効率を向上でき、かつ装置のトータル配線工数を低減でき、装置全体のコストを低減できる。本発明は特に多重インバータ装置に用いるとその効率が顕著になる。 As described above, according to the present invention, the initial charge control thyristor in each unit cell can be eliminated, so that the power loss generated from the voltage drop of the thyristor element can be eliminated, so that the efficiency of the entire device can be improved, and The total wiring man-hour of the device can be reduced, and the cost of the entire device can be reduced. When the present invention is used in a multiplex inverter device, its efficiency becomes remarkable.
図1に本発明の一実施例を示し、図2にインバータユニット30の一例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example of the
図1、図2に示す一実施例を図3のタイムチャートを用いて詳細に説明する。 一 One embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described in detail with reference to the time chart of FIG.
図1は請求項1に対応する実施例で、商用交流電源1、主開閉器11、補助開閉器12、電流制限抵抗器(R)13、3相入力側主トランス2と3相インバータユニット30、及び3相交流電動機(ACM)4から構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment corresponding to
3相インバータユニット30の詳細を図2に示す。
FIG. 2 shows details of the three-
3相インバータユニット30は3相交流電源103を可変周波数3相電圧104に変換し出力する。即ち、最初に3相交流電源103を3相全波ダイオード整流器31で直流電圧(Vdc)105に変換しその直流電圧(Vdc)105をコンデンサ(C)32で平滑する。
(3) The three-
コンデンサ(C)32で平滑された直流電圧(Vdc)105はトランジスタインバータ33で3相可変周波数出力電圧104に変換され出力され、電動機(ACM)4はその出力電圧で可変速度で駆動する。
The DC voltage (Vdc) 105 smoothed by the capacitor (C) 32 is converted into a three-phase variable
このような3相インバータユニット30における平滑コンデンサ(C)32の初期充電について図3のタイムチャートを用いて説明する。
(4) Initial charging of the smoothing capacitor (C) 32 in the three-
初期充電は3相インバータ30を運転開始させる前に予め平滑コンデンサ32に電圧を蓄電させておくことであり、この操作をしないで主開閉器11をオンすると無電圧の平滑コンデンサ(C)32で商用交流電源1を短絡することとなり過大な電流が流れて機器を破損するのを防止するためである。
The initial charging is to store the voltage in the
主開閉器11をオン開始させる時刻をt1とする。このt1以前時刻t0に補助開閉器12をオン開始させる。これによって主トランス2の3次巻線に電源電圧を印加し、2次出力巻線経由で3相インバータユニット30内のコンデンサ(C)32に直流電圧(Vdc)105を充電する。この時電流制限抵抗器(R)13によって平滑コンデンサ(C)32に流入する電流が制限されるので、過大に電流が流れることを抑制できる。通常運転状態ではこの第3の巻線は使用されず、電流制限抵抗器(R)13による抵抗損失を発生しない。
時刻 The time when the
図4に本発明を多重インバータに適用した実施例を示し、図5にインバータユニット30の一例を示す。図4、5は請求項2に対応する実施を示す。
FIG. 4 shows an embodiment in which the present invention is applied to a multiplex inverter, and FIG. 5 shows an example of the
図4、図5に示す一実施例を図3のタイムチャートを用いて詳細に説明する。 一 One embodiment shown in FIGS. 4 and 5 will be described in detail with reference to the time chart of FIG.
図4において、多重インバータは商用交流電源1、主開閉器11、補助開閉器12、電流制限抵抗器(R)13、3相入力主トランス2と3相インバータユニット30、及び3相交流電動機(ACM)4から構成されている。
In FIG. 4, the multiplex inverter includes a commercial
3相インバータユニット30のユニットセル41〜49の詳細を図5に示す。
FIG. 5 shows details of the
3相インバータユニット30は3相交流電源103を可変周波数3相電圧104に変換し出力する。3相交流電源103を各ユニットセル41〜49内の3相全波ダイオード整流器31で直流電圧(Vdc)105に変換し、その直流電圧(Vdc)105をコンデンサ(C)32で平滑する。平滑された直流電圧(Vdc)105は各ユニットセルインバータ41〜49で更に単相可変周波数電圧(U11〜13、V11〜13、W11〜13)106に変換され、その後で単相可変周波数電圧を直列接続加算した3相可変交流電圧104として出力され、3相交流電動機(ACM)4を駆動する。
(3) The three-
図1の実施例は1段のインバータであるが、図3の実施例では1相当たり3段の多重構成となっているので高電圧の3相可変交流出力電圧104を得ることができる。
Although the embodiment of FIG. 1 is a one-stage inverter, the embodiment of FIG. 3 has a three-stage multiplex configuration per phase, so that a high-voltage three-phase variable
多重インバータにおいても平滑コンデンサ(C)32に初期充電を必要とすることは図1と同じである。つまり、3相入力主トランス2の1次巻線から見れば全てのインバータは並列に挿入されているからである。
も Even in a multiplex inverter, the smoothing capacitor (C) 32 needs to be initially charged as in FIG. That is, when viewed from the primary winding of the three-phase input
3相インバータを運転開始させる前に予め平滑コンデンサ32に電圧を蓄電させる操作をしないで主開閉器11をオンすると無電圧の平滑コンデンサ(C)32で商用交流電源1を短絡することとなって、過大な電流が流れて機器を破損する場合がある。
If the
図6でその平滑コンデンサ(C)32に初期充電させる動作を説明する。
主開閉器11をオン開始させる時間をt1とする。このt1以前のt0に補助開閉器をオン開始させる。これによって主トランス2の3次巻線を介して、2次巻線から3相インバータユニット30のユニットセル41〜49内のコンデンサ(C)32に直流電圧(Vdc)105を充電する。この時、電流制限抵抗器13Rによって平滑コンデンサ(C)32に流入する電流が制限され、過大電流が流れるのを防止する。
The operation of initially charging the smoothing capacitor (C) 32 will be described with reference to FIG.
The time at which the
図7に本発明の一般的な多重インバータへの適用した実施例を示す。図7は請求項3に対応する実施例である。 FIG. 7 shows an embodiment in which the present invention is applied to a general multiplex inverter. FIG. 7 shows an embodiment corresponding to the third aspect.
図7においては初期充電する電源が商用電源ではなく、別の任意の交流電源3となっている。この場合は3相入力主トランス2の第3の巻線の巻数比を所定の値に変更することによって容易に初期充電の機能を得ることができる。また、電流制限抵抗R13は、抵抗以外でも電流を制限できる機能のものであれば良く、例えばインダクタンスやアクテブ電流制限器や更には大きめに設定された第3次巻線の短絡リアクタンスを用いることができる。
In FIG. 7, the power source to be initially charged is not the commercial power source but another arbitrary
このようにして初期充電を行うのであるが、各ユニットセル内の初期充電制御用サイリスターを削除できるので、そのサイリスター素子の電圧降下から発生する電力損失分を削除できるので装置全体の効率を向上でき、かつ装置のトータル配線工数を低減でき、装置全体のコストを低減できる。 Initial charging is performed in this manner. However, since the initial charge control thyristor in each unit cell can be eliminated, the power loss generated from the voltage drop of the thyristor element can be eliminated, so that the efficiency of the entire apparatus can be improved. In addition, the total wiring man-hour of the apparatus can be reduced, and the cost of the entire apparatus can be reduced.
また、各ユニットセル内の初期充電制御用サイリスター又は初期充電制御用リレーを削除できるので、そのサイリスターまたはリレー部分の主回路とサイリスターゲートのオン/オフゲート配線またはリレーのオン/オフ用コイル配線を削除できるので配線工数が下げられる。 Further, since the thyristor for initial charge control or the relay for initial charge control in each unit cell can be deleted, the main circuit of the thyristor or relay part and the thyristor gate on / off gate wiring or the relay on / off coil wiring are provided. Wiring man-hours can be reduced because they can be deleted.
さらに、各ユニットセル内の初期充電制御用サイリスター素子又は初期充電制御用リレーを削除できるので、その部品代を節約できる。 Furthermore, since the initial charge control thyristor element or the initial charge control relay in each unit cell can be eliminated, the cost of parts can be reduced.
1…商用交流電源
2…3相入力側主トランス
3…別の任意交流電源
4…3相交流電動機(ACM)
11…主開閉器
12…補助開閉器
13…電流制限抵抗器(R)
30…3相インバータユニット
31…3相全波ダイオード整流器
32…コンデンサ(C)
33…トランジスタインバータ
41〜49…ユニットセル
103…3相交流電源
104…可変周波数3相電圧
105…直流電圧(Vdc)
106…単相可変周波数電圧
DESCRIPTION OF
11
30 ... three-
33 ... transistor inverters 41-49 ...
106: Single-phase variable frequency voltage
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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WO2014084010A1 (en) * | 2012-11-29 | 2014-06-05 | 株式会社 東芝 | Power conversion device |
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