JP2011045199A - 交流用インバータ駆動装置の利用方法およびハイブリッド型インバータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流用インバータ駆動装置に直流ドライバ的な利用の態様を与える。
【解決手段】交流電源４が接続される入力端子１１と、この入力端子１１より入力される交流を直流に変換して直流給電ライン１３ａ、１３ｂに供給する整流回路２と、直流給電ライン１３ａ、１３ｂに供給される直流を再び交流に変換するインバータ回路３と、このインバータ回路３に負荷であるＡＣモータ５を接続するための出力端子１２と、直流給電ライン１３ａ、１３ｂに負荷側で発生する電力が供給された場合にその電力を回生するための回生端子１５ａ、１５ｂとを備えた交流用インバータ駆動装置Ａに対して、入力端子１１を開放した状態で、回生端子１５ａ、１５ｂに直流電源を接続して直流を継続的に供給する方法を採用することとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流用インバータ駆動装置の汎用的な利用を可能にする利用方法およびそれに基づいて構成されるハイブリッド型インバータ駆動装置に関するものである。

例えば特許文献１に示されるようなバッテリ駆動車両などでは、図３に模式的に示すように、直流電源であるバッテリ１０１からスイッチング素子を内蔵した直流用インバータ駆動装置（ドライバ）１０２に直流を導入し、この直流用インバータ駆動装置１０２でスイッチングを行った後、負荷であるＤＣモータ１０３を駆動するようにしているのが通例である。バッテリの定格電圧としては、ＤＣ２４Ｖ、４８Ｖのレベルから、近時における搭載機器の増加や多様化に伴って２８８Ｖ程度の高い電圧も要求されるようになってきており、電圧に応じてスイッチング素子の容量も変ってくるため、それに応じた直流用インバータ駆動装置１０２が構成されるようになっている。直流用インバータ駆動装置１０２それ自体は一般的なものであるため、図では具体的な構成を省略し、先行技術文献の記載も省略している。

ところが、電圧ごとに直流用インバータ駆動装置１０２を採用していたのでは、コストパフォーマンスを著しく損なう上に、設計・開発から行うとなると、実用化までに長期間を要し、プロジェクトや納期の遅延にもつながることになる。また、汎用性の低い機器類は資源の無駄にもなる。

したがって、身近に類似の資源がないかを検討し、それを有効利用する手立てを講じることは極めて実用的かつ有意義である。

本発明は、このような着眼に立ってなされたものであって、種類が豊富で比較的容量の大きいスイッチング素子を多く備えた既存の交流用インバータ駆動装置に着目し、これを直流電源で利用するという全く新たな方法及びそのような装置を実現することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る交流用インバータ駆動装置の使用方法は、交流電源が接続される入力端子と、この入力端子より入力される交流を直流に変換して直流給電ラインに供給する整流回路と、前記直流給電ラインに供給される直流を再び交流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に交流負荷を接続するための出力端子と、前記直流給電ラインに負荷側で発生する電力が供給された場合にその電力を回生するための回生端子とを具備してなる交流用インバータ駆動装置に対して、前記入力端子に交流電源が接続されていない状態で、前記回生端子に直流電源を接続して直流を継続的に供給することを特徴とする。

このような方法によれば、交流用インバータ駆動装置の回生端子に直流電源を接続するだけで直流給電ラインに継続的に直流を供給して交流負荷を駆動することができるので、直流電源と交流用インバータ駆動装置さえあれば、直流用インバータ駆動装置を別途構成あるいは導入することを不要にすることができる。

また、本発明に係るハイブリッド型インバータ駆動装置は、開放された入力端子と、この入力端子に交流電源が接続された場合に当該交流電源の交流を直流に変換して直流給電ラインに供給する整流回路と、前記直流給電ラインに供給される直流を再び交流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に交流負荷を接続するための出力端子と、前記直流給電ラインに負荷側から電力が供給された場合にその電力を回生するための回生端子と、この回生端子に接続されて直流を継続的に供給する直流電源とを具備してなることを特徴とする。

このようなインバータ駆動装置であれば、既存の交流用インバータ駆動装置を用いて簡単に構成することができる上に、直流電源を取り外して新たに入力端子に交流電源を接続すれば交流用インバータ駆動装置としても利用可能であるので、汎用性を高めることができ、当該ハイブリッド型インバータ駆動装置を一から構成したとしても有用なものとなる。

本発明は、以上説明した方法および構成であるから、交流用インバータ駆動装置に対して内部構造を改変することなく直流用インバータ駆動装置的な利用の態様が可能となり、機器の汎用性を高めるとともに、機器の有効な使い回しを通じて、無駄な開発やコストを削減し、資源の有効活用に資するようにした、新規有用な交流用インバータ駆動装置の利用方法およびハイブリッド型インバータ駆動装置として提供することが可能となる。

本発明の一実施形態において利用対象とする交流用インバータ駆動装置の概略的な構成を示す回路図。 同交流用インバータ駆動装置をハイブリッド型インバータ駆動装置として利用する方法およびその際の概略的な構成を示す回路図。 従来のＤＣモータ駆動用のドライバを示す図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態は、例えばモノレールの点検台車のようなバッテリ駆動車両にインバータ駆動装置（ドライバ）を適用するにあたり、図１に示す交流用インバータ駆動装置Ａを有効活用しようとするものである。

交流用インバータ駆動装置Ａは、ケーシング１内に整流回路２とインバータ回路３を備えるとともに、ケーシング１の外側に、交流電源４を接続するための入力端子１１およびＡＣモータ５を接続するための出力端子１２を表出させている。

図示のインバータ駆動装置Ａに通常接続される交流電源４は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相からなる商用の三相電源である。勿論、図示しない二相電源も利用対象となる。

整流回路２は、ダイオードブリッジや平滑コンデンサ等により構成されるもので、入力端子１１より入力される交流を直流に変換して、次段のインバータ回路３との間を接続する位置にある直流給電ライン１３ａ、１３ｂに当該直流を供給する。

インバータ回路３は、前記直流給電ライン１３ａ、１３ｂに供給される直流から、スイッチング素子や平滑コンデンサ等を介してＡＣモータ５に給電するための交流を生成する。前記ケーシング１には、直流給電ライン１３ａ、１３ｂから給電を受けて作動する制御部１４が実装されており、この制御部１４からインバータ回路３に対するスイッチング制御が行われる。

この実施形態のＡＣモータ５は、三相モータであり、前記インバータ回路３で生成する三相交流の給電を受ける。上述した台車に適用するための容量としては、トルクと回転数の積で表される定格出力が３０Ｗ，３７Ｗ、４５Ｗ程度のものが利用される。この実施形態で利用する交流用インバータ駆動装置Ａは、前記交流電源４にＡＣ２００Ｖ程度のものが使用され、前記直流給電ライン１３ａ−１３ｂ間に２８８Ｖ程度の直流電圧が現われる回路設定になっている。制御部１４は、所要のスイッチング制御を通じて、インバータ回路３に０〜１２０Ｈｚの交流を生成させる動作を行わせる。

また、図示の交流用インバータ駆動装置Ａは、ケーシング１の外側に再生端子１５ａ、１５ｂが表出している。この再生端子１５ａ、１５ｂは、ケーシング１内において前記直流給電ライン１３ａ、１３ｂに接続されている。そして、この再生端子１３ａ、１３ｂにオプションでコンデンサ等により構成される回生手段６を接続し、負荷であるＡＣモータ５側で発生する電力が前記直流給電ライン１３ａ、１３ｂ側に現れた場合に、この回生手段６で電力を蓄電し、交流電源４の電圧低下時に、位相を調整した上で当該交流電源４側に帰還させる利用の態様が可能となっている。

このような構成において、本実施形態は、前記入力端子１１に交流電源４が接続されていない状態で、前記回生端子１５ａ、１５ｂに図２に示すように直流電源７を接続している。この直流電源７は、前記交流電源４による給電時に直流給電ライン１３ａ−１３ｂ間に現われる直流電圧とほぼ同圧の電圧、すなわち、ＤＣ２８８Ｖ程度の直流を継続的に回生端子１５ａ−１５ｂ間に供給し得るようにしたものである。同図において整流回路２や入力端子１１が破線で示してあるのは、後述するように撤去したのではなく、機能しない状態にあることを表わしている。

このような接続を行うと、直流給電ライン１３ａ、１３ｂとインバータ回路３とが、直流電源７からの給電を受けてＡＣモータを駆動するための新たなハイブリッド型インバータ駆動装置Ｂを構成することになる。このため、図１の交流用インバータ駆動装置Ａさえあれば、入力端子１１を開放した状態で回生端子１５ａ、１５ｂに直流電源７を接続するだけで、当該交流用インバータ駆動装置Ａを直流ドライバ的に使用して、モノレールの点検車両のようなバッテリ駆動車両に搭載することができる。

したがって、容量の異なるスイッチング素子等を用いて一から図３のような直流用インバータ駆動装置を構成する場合に比して、短時間でバッテリ駆動車両を稼動できる状態にすることができると同時に、コストの大幅な削減と、既存機器を活用することによる資源の有効利用とを図ることができる。この場合、ダイオードブリッジや平滑コンデンサ等よりなる整流回路２には直流は流れず、入力端子１１は開放されていて、図２における左半部は全く機能していない状態となるが、存置していても作動に不具合は生じない。このため、敢えて取り外す作業を行うよりも、存置して使用することで不必要な労力とコスト発生を回避することができる。また、このように交流電源４を接続できる機能を存置しておけば、再度図１の交流用のインバータ駆動装置Ａとして使用する必要がある際にも、直流電源７を外して入力端子１１に交流電源４を接続するだけで即座に対応できるため、有効な使い回しが可能となり、インバータ駆動装置３の汎用性をより有効に高めることができるようになる。
勿論、一からこのようなハイブリッド型インバータ駆動装置Ｂを構成したとしても、直流電源７を取り外して新たに入力端子１１に交流電源４を接続すれば即座に交流用インバータ駆動装置Ａとして利用できる汎用性を備えたものになるので、実用性の高いものとなり得る。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…ケーシング
２…整流回路
３…インバータ回路
４…交流電源
５…負荷（ＡＣモータ）
７…直流電源
１１…入力端子
１２…出力端子
１３ａ、１３ｂ…直流給電ライン
１５ａ、１５ｂ…回生端子
Ａ…交流用インバータ駆動装置
Ｂ…ハイブリッド型インバータ駆動装置

Claims (2)

1. 交流電源が接続される入力端子と、この入力端子より入力される交流を直流に変換して直流給電ラインに供給する整流回路と、前記直流給電ラインに供給される直流を再び交流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に交流負荷を接続するための出力端子と、前記直流給電ラインに負荷側で発生する電力が供給された場合にその電力を回生するための回生端子とを具備してなる交流用インバータ駆動装置に対して、前記入力端子に交流電源が接続されていない状態で、前記回生端子に直流電源を接続して直流を継続的に供給することを特徴とする交流用インバータ駆動装置の使用方法。
2. 開放された入力端子と、この入力端子に交流電源が接続された場合に当該交流電源の交流を直流に変換して直流給電ラインに供給する整流回路と、前記直流給電ラインに供給される直流を再び交流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に交流負荷を接続するための出力端子と、前記直流給電ラインに負荷側から電力が供給された場合にその電力を回生するための回生端子と、この回生端子に接続されて直流を継続的に供給する直流電源とを具備してなることを特徴とするハイブリッド型インバータ駆動装置。
   
   
   
   

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