JP2008054381A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バランスリアクトルを用いてインバータ回路を並列接続する際には、インバータの台数に応じて数種類の仕様のバランスリアクトルは必要となる。
【解決手段】インバータ回路１台分の定格出力電流を定格電流とするバランスリアクトルをＮ×（Ｎ−１）／２個有し、全てのインバータ回路の組み合わせに対して電流バランスをとるように接続する。ひとつのインバータの出力電流とその他のインバータの出力電流との電流バランスを互いにとることができる。また、バランスリアクトルはすべて、インバータ１台の定格出力電流と同じ定格電流を有する小さなリアクトルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、インバータ装置に関するものであり、複数台のインバータ回路の出力を接続する方法に関するものである。

インバータの出力容量の増大を図る際には、単位インバータの出力を並列接続する方法がとられる。その際、各単位インバータの半導体素子の電圧降下の相違やわずかな動作速度の違いにより、各単位インバータの出力電流に差が生じる。そのため、装置全体の出力容量は単位インバータの容量を並列台数倍よりも小さく低減しなければならない。
従来は、出力電流の不平衡をなくするために、バランスリアクトル、あるいは並列トランスと称するものを使用している。

インバータ回路を２台並列する場合の構成を図３に示す。図３中、１ａ、１ｂはインバータ回路であり、直流電源Ｃと、６個の半導体制御素子ｕｐからｗｎと、図示されていない制御回路から構成されている。２１ａ、２１ｂ、２１ｃはバランスリアクトルである。該リアクトルは、端子Ａ１〜Ａ２とＢ１〜Ｂ２の２巻線を持っている。極性はＡ１／Ａ２、Ｂ１／Ｂ２が同極性とすると、Ａ１は第１のインバータ１ａのＵ相出力端子、Ｂ２は第２のインバータ１ｂのＵ相出力端子に接続され、Ａ２とＢ１は接続され負荷への出力端子となる。４は電動機などの負荷回路である。

バランスリアクトルの機能を図３の構成のＵ相を例に説明する。第１のインバータ回路１ａの出力電流Ｉａと第２のインバータ回路１ｂの出力電流Ｉｂとが等しい時には、バランスリアクトル２１ａの磁束に変化はなく、端子Ａ１〜Ａ２、Ｂ１〜Ｂ２間の電圧はゼロである。
しかし、たとえば、第１のインバータ回路１ａの半導体制御素子ｕｐの電圧降下が第２のインバータ回路１ｂの半導体制御素子ｕｐの電圧降下よりも小さい場合には、前記電圧降下の電圧差は、バランスリアクトル２１ａの巻線Ａ１Ａ２に掛かり、この電圧は第１のインバータ回路１ａのＵ相の出力電流Ｉａの増加を抑えるとともに、巻線Ｂ１Ｂ２にも誘起され、第２のインバータ回路１ｂのＵ相の出力電流Ｉｂの増加を促し、出力電流ＩａとＩｂはほぼ同じ電流となる。

図２は、３台のインバータ回路を並列接続する場合の構成の従来例である。 図３と同様、１ａ、１ｂ、１ｃはインバータ回路である。２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２５ａ、２５ｂ、２５ｃはバランスリアクトルである。４は負荷を示す。

図２の構成では、バランスリアクトル２４ａ、２４ｂ、２４ｃによりインバータ回路１ａと１ｂとの電流バランスをとる。従って、２４ａ、２４ｂ、２４ｃは図３の２１ａ、２１ｂ、２１ｃと同じものであり、巻線Ａ１Ａ２と巻線Ｂ１Ｂ２とは巻き数は同じであり、その電流容量はインバータ回路１台の出力電流である。バランスリアクトル２５ａ、２５ｂ、２５ｃによりインバータ回路１ａと１ｂとの合計電流とインバータ回路１ｃとの電流バランスをとっている。

２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、インバータ回路１ａと１ｂとの２台分の出力電流の合計電流と、インバータ回路１ｃの１台分の出力電流との電流バランスをとる。従って、巻線Ｃ１Ｃ２は巻線Ｂ１Ｂ２の２倍の電流容量を持ち、その巻数は１／２とする。

以上の第２図の構成により、３台のインバータ回路の出力電流の電流バランスを保ちながら並列運転することができる。 しかし、第２図の構成では、バランスリアクトルとして、２４ａ、２４ｂ、２４ｃのように、２つの巻線が同定格電流、同巻数であるリアクトルと、２５ａ、２５ｂ、２５ｃのように、２つの巻線の定格電流、巻数が異なる２種類のリアクトルが必要である。
登録特許 第２９０６６１６号 第３図 特開平５−３００７４８号公報 第１図

バランスリアクトルを２種類準備しなければならないことは、部品調達上、価格上、適用上にも好ましくない。 本発明は、１種類のバランスリアクトルにて、複数台の出力電流のバランスをとる方法を提供するものである。

本発明では、Ｎ台のインバータ回路を並列接続する装置において、各相当りＮ・（Ｎ−１）／２個のバランスリアクトルを有し、ひとつのインバータ回路の出力端子と負荷との間に（Ｎ−１）個のバランスリアクトルの第１の巻線を直列に接続し、第２の巻線をその他のインバータ出力端子と負荷の間に挿入する構成とし、該構成が各インバータについて対称になるよう構成する。

上記構成により、ひとつのインバータの出力電流とその他のインバータの出力電流との電流バランスを互いにとることができる。また、バランスリアクトルはすべて、インバータ１台の定格出力電流と同じ定格電流を有する小さなリアクトルであり、すべて同じ仕様の物でよく、価格、調達上有利となる。

図１は、３台のインバータ回路を並列接続する本発明の１実施例である。 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃはバランスリアクトルであり、図３の２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、第２図の２４ａ、２４ｂ、２４ｃと同じものである。

図１のＵ相について説明する。 インバータ１ａのＵ相の端子にはバランスリアクトル２１ａの第１の巻線が接続され、第２の他の巻線はインバータ１ｂの出力端子と負荷の間接続される。同様に、インバータ１ｂのＵ相の端子にはバランスリアクトル２２ａの第１の巻線が接続され、第２の巻線はインバータ１ｃの出力端子と負荷の間接続される。同様に、インバータ１ｃのＵ相の端子にはバランスリアクトル２３ａの第１の巻線が接続され、第２の巻線はインバータ１ｃの出力端子と負荷の間接続される。

以上により、インバータ１ａのＵ相端子と負荷のＵ相端子の間には、インバータ１ａと１ｂとのＵ相電流をバランスさせるをバランスリアクトル２１ａの第１の巻線と、インバータ１ｃと１ａとのＵ相電流をバランスさせるをバランスリアクトル２３ａの第２の巻線が直列に接続され、インバータ１ａのＵ相電流は、インバータ１ｂのＵ相電流とも、インバータ１ｃのＵ相電流ともバランスが保たれる。インバータ１ｂ、インバータ１ｃのＵ相電流についても同様に、他のインバータのＵ相電流とバランスが保たれる。

本発明の他の実施例を図４に示す。 図４は、４台のインバータ回路を並列接続するときの例であるが、Ｕ相１相分だけについて示す。 １ａから１ｄはインバータ回路、４は負荷を示す。３１ａから３６ａはバランスリアクトルを示し、図１の２１ａから２３ｃと同じものである。

バランスリアクトル３１ａはインバータ回路１ａと１ｂとのＵ相電流をバランスさせる。
同様に３２ａは１ｂと１ｃ、３３ａは１ｃと１ｄ、３４ａは１ｃと１ａとのＵ相電流をバランスさせる。さらに、３５ａは１ａと１ｃ、３６ａは１ｄと１ｂとのＵ相電流をバランスさせる。以上により、１台のインバータ回路のＵ相電流は他の全てのインバータのＵ相電流とバランスが保たれる。

また、本例では、６台のバランスリアクトルを使用したが、３１ａから３４ａのバランスリアクトルにより、間接的に全てのインバータ回路のＵ相電流がバランスするので、３５ａ、３６ａのバランスリアクトルは、必ずしも必要ではない。

以上のように、本発明によれば、インバータ回路の台数にかかわらず、１台のインバータ回路の定格出力電流を定格電流とする１種類のバランスリアクトルをインバータ回路の台数に応じて接続するだけでインバータ回路の並列接続が実現できる。

本発明による実施例であり、３台のインバータ回路を並列接続する例である。 従来例であり、３台のインバータ回路を並列接続する例である。 従来例であり、２台のインバータ回路を並列接続する例である。 本発明による実施例であり、４台のインバータ回路を並列接続する例である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ インバータ回路
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ バランスリアクトル
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ バランスリアクトル
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ バランスリアクトル
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ バランスリアクトル
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ バランスリアクトル
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ バランスリアクトル
４ 負荷回路

Claims (1)

1. Ｎ台のインバータ回路を並列接続して構成される装置において、各相当りＮ・（Ｎ−１）／２個のバランスリアクトルを有し、ひとつのインバータ回路の出力端子と負荷との間に（Ｎ−１）個のバランスリアクトルの第１の巻線を直列に接続し、第２の巻線をその他のインバータ出力端子と負荷の間に挿入する構成とし、該構成が各インバータについて対称になるよう構成することを特徴とするインバータ装置。
   
   
   

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