JP2014165957A - Current type inverter device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current type inverter device capable of expanding a range of speed control on an AC motor without coil-switching.SOLUTION: A current type inverter device relating to an embodiment includes a plurality of power conversion parts, and a control part. The power conversion part converts DC power supplied from a DC current source to AC power. The control part controls the plurality of power conversion parts. Furthermore, as a connection mode from a plurality of power conversion parts to a DC current source, a control part switches between a serial connection mode in which the plurality of power conversion parts are connected to the DC current source in series and a parallel connection mode in which the plurality of power conversion parts are connected to the DC current source in parallel and executes either of them.

Description

開示の実施形態は、電流形インバータ装置に関する。   The disclosed embodiment relates to a current source inverter device.

従来、交流電動機の回転速度が高速になった場合に、交流電動機の電機子巻線の状態を低速用巻線から高速用巻線へ切り替える技術が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a technique for switching the state of an armature winding of an AC motor from a low-speed winding to a high-speed winding when the rotational speed of the AC motor becomes high.

かかる技術は、低速用巻線から高速用巻線へ切り替えることによって交流電動機で発生する逆起電圧を低減し、これにより、速度制御範囲を広げて低速領域から高速領域までの広範囲な運転を可能とするものである（例えば、特許文献１）。   This technology reduces the back electromotive force generated in AC motors by switching from low-speed windings to high-speed windings, thereby widening the speed control range and enabling a wide range of operation from low speed regions to high speed regions. (For example, Patent Document 1).

特開２００３−１１４９２号公報JP 2003-11492 A

しかしながら、交流電動機に対する速度制御範囲の拡大を巻線切り替えによって行う場合、交流電動機の巻線状態が切り替わることから、例えば、モータパラメータの切り替えなどが必要となり、制御が複雑になっていた。   However, when the speed control range for the AC motor is expanded by switching the winding, the winding state of the AC motor is switched. For example, it is necessary to switch the motor parameter and the control is complicated.

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、巻線切り替えを行うことなく交流電動機に対する速度制御範囲を拡大することができる電流形インバータ装置を提供することを目的とする。   One aspect of the embodiment has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a current source inverter device that can expand a speed control range for an AC motor without switching windings.

実施形態の一態様に係る電流形インバータ装置は、複数の電力変換部と、制御部とを備える。前記電力変換部は、直流電流源から供給される直流電力を交流電力へ変換する。前記制御部は、前記複数の電力変換部を制御する。さらに、前記制御部は、前記複数の電力変換部の前記直流電流源に対する接続モードとして、前記複数の電力変換部を前記直流電流源に対して直列に接続する直列接続モードと、前記複数の電力変換部を前記直流電流源に対して並列に接続する並列接続モードとを切り替えて実行する。   The current source inverter device according to an aspect of the embodiment includes a plurality of power conversion units and a control unit. The power conversion unit converts DC power supplied from a DC current source into AC power. The control unit controls the plurality of power conversion units. Furthermore, the control unit is configured to connect the plurality of power conversion units in series to the DC current source as a connection mode of the plurality of power conversion units to the DC current source, and the plurality of powers. The conversion unit is switched and executed in parallel connection mode in which the conversion unit is connected in parallel to the DC current source.

実施形態の一態様によれば、巻線切り替えを行うことなく交流電動機に対する速度制御範囲を拡大することができる電流形インバータ装置を提供することができる。   According to one aspect of the embodiment, it is possible to provide a current source inverter device that can expand a speed control range for an AC motor without switching windings.

図１は、第１の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the first embodiment. 図２は、コンバータ部の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the converter unit. 図３は、インバータ部の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the inverter unit. 図４は、図１に示す電流形インバータ装置の特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the current source inverter device shown in FIG. 図５は、電動機を加減速した場合の電流形インバータ装置の動作説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the current source inverter device when the motor is accelerated and decelerated. 図６は、第１の実施形態に係る他の電流形インバータ装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of another current source inverter device according to the first embodiment. 図７は、第２の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the second embodiment. 図８は、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the third embodiment. 図９は、図８に示す電流形インバータ装置における接続モードとスイッチの状態と電動機の結合状態との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship among the connection mode, the switch state, and the motor coupling state in the current source inverter device shown in FIG. 図１０は、図８に示す電流形インバータ装置の特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing characteristics of the current source inverter device shown in FIG. 図１１は、電動機を加減速した場合の図８に示す電流形インバータ装置の動作説明図である。FIG. 11 is an operation explanatory diagram of the current source inverter device shown in FIG. 8 when the electric motor is accelerated and decelerated. 図１２は、第４の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the fourth embodiment. 図１３は、図１２に示す電流形インバータ装置の特性を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the characteristics of the current source inverter device shown in FIG. 図１４は、図１２に示す電流形インバータ装置における接続モードとスイッチの状態と電動機の結合状態との関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship among the connection mode, the switch state, and the motor coupling state in the current source inverter device shown in FIG. 図１５は、第５の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the fifth embodiment. 図１６は、回転速度と切替信号のオン比率との関係を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the rotation speed and the ON ratio of the switching signal. 図１７は、切替信号の波形の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a waveform of the switching signal. 図１８は、電動機を加速した場合のスイッチのオン比率、直列接続状態および並列接続状態の時比率の関係を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between the switch-on ratio, the serial connection state, and the parallel connection state time ratio when the electric motor is accelerated. 図１９は、電動機の回転速度と出力有効電力の最大値との関係を示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between the rotation speed of the motor and the maximum value of the output active power.

以下、添付図面を参照して、本願の開示する電流形インバータ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、公知の電流形インバータ装置と同様の処理を行う公知の要素については説明を省略または簡略化している。また、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of a current source inverter device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, description is abbreviate | omitted or simplified about the well-known element which performs the process similar to a well-known current source inverter apparatus. Moreover, this invention is not limited by embodiment shown below.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。図１に示す電流形インバータ装置１は、３相交流電源２（以下、単に交流電源２と記載する）から供給される交流電力を所望の交流電力へ変換して３相交流電動機３（以下、単に電動機３と記載する）へ出力する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the first embodiment. A current source inverter device 1 shown in FIG. 1 converts AC power supplied from a three-phase AC power source 2 (hereinafter simply referred to as AC power source 2) into desired AC power to convert a three-phase AC motor 3 (hereinafter, referred to as AC power source 3). Simply output to motor 3).

電動機３は、例えば永久磁石式同期電動機である。かかる電動機３は、電機子巻線が互いに絶縁された２重巻線により構成された３相２重巻線電動機であり、第１の３相巻線５と、第２の３相巻線６とを有する。図１に示す例では、第１および第２の３相巻線５、６はＹ結線で構成されるが、デルタ結線で構成してもよい。   The electric motor 3 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor. Such an electric motor 3 is a three-phase double-winding motor composed of double windings whose armature windings are insulated from each other, and includes a first three-phase winding 5 and a second three-phase winding 6. And have. In the example shown in FIG. 1, the first and second three-phase windings 5 and 6 are configured by Y connection, but may be configured by delta connection.

電動機３の出力軸には位置検出器４が接続される。位置検出器４は、電動機３の回転子の位相θ（以下、回転子位相θと記載する）を検出する。位置検出器４は、たとえばエンコーダやレゾルバなどである。   A position detector 4 is connected to the output shaft of the electric motor 3. The position detector 4 detects the phase θ of the rotor of the electric motor 3 (hereinafter referred to as “rotor phase θ”). The position detector 4 is, for example, an encoder or a resolver.

電流形インバータ装置１は、Ｒ相端子ＴR、Ｓ相端子ＴS、Ｔ相端子ＴTを備えており、これらの端子ＴR、ＴS、ＴTは交流電源２のＲ相、Ｓ相およびＴ相のそれぞれに接続される。また、電流形インバータ装置１は、Ｕ１相端子ＴU1、Ｕ２相端子ＴU2、Ｖ１相端子ＴV1、Ｖ２相端子ＴV2、Ｗ１相端子ＴW1、Ｗ２相端子ＴW2を備える。端子ＴU1、ＴV1、ＴW1は、電動機３の第１の３相巻線５に接続され、端子ＴU2、ＴV2、ＴW2は、電動機３の第２の３相巻線６に接続される。 The current source inverter device 1 includes an R phase terminal T R , an S phase terminal T S , and a T phase terminal T T , and these terminals T R , T S , and T T are the R phase and S phase of the AC power supply 2. And connected to each of the T phases. The current source inverter device 1 includes a U1-phase terminal T U1 , a U2-phase terminal T U2 , a V1-phase terminal T V1 , a V2-phase terminal T V2 , a W1-phase terminal T W1 , and a W2-phase terminal T W2 . Terminals T U1 , T V1 , T W1 are connected to the first three-phase winding 5 of the electric motor 3, and terminals T U2 , T V2 , T W2 are connected to the second three-phase winding 6 of the electric motor 3. Is done.

さらに、電流形インバータ装置１は、コンバータ部１０と、インバータ部１１ａ、１１ｂと、直流リアクトル１２ａ、１２ｂと、電流検出部１３と、直流母線切替部１５と、制御部１６を備える。   Furthermore, the current source inverter device 1 includes a converter unit 10, inverter units 11 a and 11 b, DC reactors 12 a and 12 b, a current detection unit 13, a DC bus switching unit 15, and a control unit 16.

コンバータ部１０は、端子ＴR、ＴS、ＴTを介して交流電源２に接続され、交流電源２から供給される交流電力を直流電力へ変換し、直流リアクトル１２ａ、１２ｂを介してインバータ部１１ａ、１１ｂへ直流電力を出力する。なお、交流電源２、コンバータ部１０および直流リアクトル１２ａ、１２ｂにより直流電流源が構成されるが、直流電流源はその他の構成であってもよく、例えば、交流電源２は電池などの直流電源であり、かつコンバータ部１０はＤＣ／ＤＣコンバータなどであってもよい。 The converter unit 10 is connected to the AC power source 2 via terminals T R , T S and T T , converts AC power supplied from the AC power source 2 into DC power, and is connected to the inverter unit via DC reactors 12a and 12b. DC power is output to 11a and 11b. The AC power source 2, the converter unit 10, and the DC reactors 12a and 12b constitute a DC current source. However, the DC current source may have other configurations. For example, the AC power source 2 is a DC power source such as a battery. The converter unit 10 may be a DC / DC converter or the like.

図２は、コンバータ部１０の構成例を示す図である。図２に示すように、コンバータ部１０は、スイッチング素子とダイオードの直列回路が３相ブリッジ接続されて構成される。そして、コンバータ部１０のスイッチング素子が制御部１６から出力される駆動信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６によってオン／オフ制御されることによって、交流電源２から出力される３相交流電力が直流電力へ変換される。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the converter unit 10. As shown in FIG. 2, the converter unit 10 is configured by connecting a series circuit of a switching element and a diode in a three-phase bridge. Then, the switching elements of the converter unit 10 are on / off controlled by the drive signals Sc1 to Sc6 output from the control unit 16, whereby the three-phase AC power output from the AC power source 2 is converted into DC power.

インバータ部１１ａ、１１ｂ（電力変換部の一例）は、それぞれ端子ＴU1、ＴV1、ＴW1および端子ＴU2、ＴV2、ＴW2を介して電動機３に接続され、直流リアクトル１２ａ、１２ｂを介してコンバータ部１０から供給される直流電力を交流電力へ変換して電動機３へ出力する。 The inverter units 11a and 11b (an example of the power conversion unit) are connected to the motor 3 via terminals T U1 , T V1 and T W1 and terminals T U2 , T V2 and T W2, respectively, and via DC reactors 12a and 12b. Then, the DC power supplied from the converter unit 10 is converted into AC power and output to the electric motor 3.

図３は、インバータ部１１ａの構成例を示す図である。図３に示すように、インバータ部１１ａは、ブリッジ回路３０およびフィルタ回路３１を備える。ブリッジ回路３０は、スイッチング素子とダイオードの直列回路が３相ブリッジ接続されて構成される。スイッチング素子が制御部１６によってオン／オフ制御されることによって、正側入力端子Ｐ１および負側入力端子Ｎ２を介して直流リアクトル１２ａ、１２ｂ側から供給される直流電力が３相交流電力へ変換され、出力端子Ｔu1、Ｔv1、Ｔw1を介して出力される。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the inverter unit 11a. As shown in FIG. 3, the inverter unit 11 a includes a bridge circuit 30 and a filter circuit 31. The bridge circuit 30 is configured by connecting a series circuit of a switching element and a diode in a three-phase bridge. When the switching element is on / off controlled by the control unit 16, the DC power supplied from the DC reactors 12a and 12b via the positive input terminal P1 and the negative input terminal N2 is converted into three-phase AC power. , And output terminals T u1 , T v1 and T w1 .

フィルタ回路３１は、Ｕ相端子Ｔu1、Ｖ相端子Ｔv1およびＷ相端子Ｔw1のそれぞれにコンデンサの一端が接続され、これらのコンデンサの他端が共通に接続される。かかるフィルタ回路３１により、インバータ部１１ａから出力される電流の高周波成分が除去される。インバータ部１１ｂは、インバータ部１１ａと同一構成であり、以下、総称してインバータ部１１と呼ぶ場合がある。 Filter circuit 31, one end of the capacitor to each of the U-phase terminal T u1, V-phase terminal T v1 and W-phase terminal T w1 is connected, the other end of these capacitors are commonly connected. The filter circuit 31 removes the high frequency component of the current output from the inverter unit 11a. The inverter unit 11b has the same configuration as the inverter unit 11a, and may hereinafter be collectively referred to as the inverter unit 11.

なお、コンバータ部１０およびインバータ部１１のスイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などの半導体素子である。なお、コンバータ部１０およびインバータ部１１において、スイッチング素子が逆阻止型のＩＧＢＴである場合、ダイオードはなくてもよい。   The switching elements of the converter unit 10 and the inverter unit 11 are semiconductor elements such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). In the converter unit 10 and the inverter unit 11, when the switching element is a reverse blocking IGBT, the diode may not be provided.

直流リアクトル１２ａは、コンバータ部１０の正出力側とインバータ部１１ａの正側入力端子Ｐ１との間に接続され、直流リアクトル１２ｂは、コンバータ部１０の負出力側とインバータ部１１ｂの負側入力端子Ｎ２との間に接続される。これら直流リアクトル１２ａ、１２ｂは、コンバータ部１０とインバータ部１１を接続する直流回路に流れる直流電流を平滑化してインバータ部１１へ出力する。   The DC reactor 12a is connected between the positive output side of the converter unit 10 and the positive input terminal P1 of the inverter unit 11a, and the DC reactor 12b is connected to the negative output side of the converter unit 10 and the negative input terminal of the inverter unit 11b. Connected to N2. These DC reactors 12 a and 12 b smooth the DC current flowing in the DC circuit connecting the converter unit 10 and the inverter unit 11 and output the smoothed DC current to the inverter unit 11.

なお、直流リアクトル１２ａ、１２ｂは、同一のインダクタンス値を有する。また、インバータ部１１ａと直流リアクトル１２ａとにより電流形インバータが構成され、また、インバータ部１１ｂと直流リアクトル１２ｂとにより電流形インバータが構成される。   The DC reactors 12a and 12b have the same inductance value. The inverter unit 11a and the DC reactor 12a constitute a current source inverter, and the inverter unit 11b and the DC reactor 12b constitute a current source inverter.

電流検出部１３は、直流リアクトル１２ａに流れる電流を検出する。電流検出部１３は、例えば、磁電変換素子であるホール素子を利用して電流を検出する電流センサである。   The current detection unit 13 detects a current flowing through the DC reactor 12a. The current detection unit 13 is, for example, a current sensor that detects a current using a Hall element that is a magnetoelectric conversion element.

直流母線切替部１５は、制御部１６からの切替信号Ｓｐ、Ｓｎに基づいて、２つのインバータ部１１ａ、１１ｂをコンバータ部１０に対して直列に接続するか並列に接続するかを切り替える。かかる直流母線切替部１５は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３（切替器の一例）を備える。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、スイッチング素子とダイオードとの直列接続回路により構成される。なお、スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子である。また、スイッチング素子が逆阻止型のＩＧＢＴである場合、ダイオードはなくてもよい。   The DC bus switching unit 15 switches whether the two inverter units 11 a and 11 b are connected to the converter unit 10 in series or in parallel based on the switching signals Sp and Sn from the control unit 16. The DC bus switching unit 15 includes switches SW1 to SW3 (an example of a switch). The switches SW1 to SW3 are configured by a series connection circuit of a switching element and a diode. Note that the switching element is, for example, a semiconductor element such as an IGBT or a MOSFET. Further, when the switching element is a reverse blocking IGBT, the diode may not be provided.

スイッチＳＷ１は、インバータ部１１ａの正側入力端子Ｐ１とインバータ部１１ｂの正側入力端子Ｐ２との間に接続される。また、スイッチＳＷ２は、インバータ部１１ａの負側入力端子Ｎ１とインバータ部１１ｂの負側入力端子Ｎ２との間に接続される。また、スイッチＳＷ３は、インバータ部１１ａの負側入力端子Ｎ１とインバータ部１１ｂの正側入力端子Ｐ２との間に接続される。   The switch SW1 is connected between the positive input terminal P1 of the inverter unit 11a and the positive input terminal P2 of the inverter unit 11b. The switch SW2 is connected between the negative side input terminal N1 of the inverter unit 11a and the negative side input terminal N2 of the inverter unit 11b. The switch SW3 is connected between the negative input terminal N1 of the inverter unit 11a and the positive input terminal P2 of the inverter unit 11b.

制御部１６からの切替信号ＳｐがＨｉｇｈレベルになることで切替信号ＳｎがＬｏｗレベルになり、この結果、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオンになり、ＳＷ３がオフになる。これにより、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが並列に接続される。また、制御部１６からの切替信号ＳｐがＬｏｗレベルになることで切替信号ＳｎがＨｉｇｈレベルになり、この結果、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフになり、スイッチＳＷ３がオンになる。これにより、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが直列に接続される。以下、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが並列に接続される状態を並列接続モードと呼び、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが直列に接続される状態を直列接続モードと呼ぶ。   When the switching signal Sp from the control unit 16 becomes High level, the switching signal Sn becomes Low level. As a result, the switches SW1 and SW2 are turned on and SW3 is turned off. Thereby, inverter units 11 a and 11 b are connected in parallel to converter unit 10. Further, when the switching signal Sp from the control unit 16 becomes a low level, the switching signal Sn becomes a high level. As a result, the switches SW1 and SW2 are turned off and the switch SW3 is turned on. Thereby, inverter units 11 a and 11 b are connected in series to converter unit 10. Hereinafter, a state in which the inverter units 11a and 11b are connected in parallel to the converter unit 10 is referred to as a parallel connection mode, and a state in which the inverter units 11a and 11b are connected in series to the converter unit 10 is referred to as a series connection mode. Call.

コンバータ部１０は、定常状態において直流リアクトル１２ａ、１２ｂに流れる直流電流を一定に保つため、直流リアクトル１２ａ、１２ｂのコンバータ部１０側に加える電圧がインバータ部１１の動作により直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインバータ部１１側に加わる直流電圧と同一になるように制御部１６により制御される。   Since the converter unit 10 keeps the DC current flowing through the DC reactors 12a and 12b constant in a steady state, the voltage applied to the converter unit 10 side of the DC reactors 12a and 12b is caused by the operation of the inverter unit 11 to drive the inverters of the DC reactors 12a and 12b. Control is performed by the control unit 16 so as to be the same as the DC voltage applied to the unit 11 side.

したがって、インバータ部１１ａ、１１ｂが同一の回路構成であり、直流リアクトル１２ａ、１２ｂが同一のインダクタンス値である場合、並列接続モードにおいて、各インバータ部１１ａ、１１ｂに入力される電圧は、直流母線電圧Ｖｐｎに等しい電圧である。また、インバータ部１１ａ、１１ｂが同一の回路構成であり、直流リアクトル１２ａ、１２ｂが同一のインダクタンス値である場合、直列接続モードにおいて、各インバータ部１１ａ、１１ｂに入力される電圧は、直流母線電圧Ｖｐｎの１／２の電圧である。   Therefore, when the inverter units 11a and 11b have the same circuit configuration and the DC reactors 12a and 12b have the same inductance value, the voltage input to each inverter unit 11a and 11b is the DC bus voltage in the parallel connection mode. The voltage is equal to Vpn. When the inverter units 11a and 11b have the same circuit configuration and the DC reactors 12a and 12b have the same inductance value, the voltage input to each inverter unit 11a and 11b in the series connection mode is the DC bus voltage. The voltage is 1/2 of Vpn.

制御部１６は、位置検出器４によって検出された回転子位相θおよび電流検出部１３の検出電流Ｉｄｃに基づき、コンバータ部１０、インバータ部１１および直流母線切替部１５を制御する。   The control unit 16 controls the converter unit 10, the inverter unit 11, and the DC bus switching unit 15 based on the rotor phase θ detected by the position detector 4 and the detected current Idc of the current detection unit 13.

かかる制御部１６は、速度演算器２１と、比較器２２と、切替速度設定器２３と、ＮＯＴ回路２４と、インバータ制御器２５と、定出力制御器２６と、コンバータ電圧指令器２７と、コンバータ制御器２８とを備える。   The control unit 16 includes a speed calculator 21, a comparator 22, a switching speed setter 23, a NOT circuit 24, an inverter controller 25, a constant output controller 26, a converter voltage command device 27, a converter And a controller 28.

速度演算器２１は、位置検出器４からの回転子位相θに基づいて電動機３の回転速度Ｎｄｅｔを演算する。比較器２２は、速度演算器２１から出力される回転速度Ｎｄｅｔと切替速度設定器２３から出力される回転速度設定値Ｎｓ１とを比較し、比較結果を切替信号Ｓｐとして出力する。回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１未満である場合、比較器２２は、Ｌｏｗレベルの切替信号Ｓｐを出力する。一方、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１以上である場合、比較器２２は、Ｈｉｇｈレベルの切替信号Ｓｐを出力する。   The speed calculator 21 calculates the rotational speed Ndet of the electric motor 3 based on the rotor phase θ from the position detector 4. The comparator 22 compares the rotational speed Ndet output from the speed calculator 21 with the rotational speed set value Ns1 output from the switching speed setter 23, and outputs the comparison result as a switching signal Sp. When the rotation speed Ndet is less than the rotation speed setting value Ns1, the comparator 22 outputs a low level switching signal Sp. On the other hand, when the rotational speed Ndet is equal to or higher than the rotational speed setting value Ns1, the comparator 22 outputs a high level switching signal Sp.

ＮＯＴ回路２４は、比較器２２から出力される切替信号Ｓｐのレベルを反転して切替信号Ｓｎとして出力する。比較器２２からＬｏｗレベルの切替信号Ｓｐが入力された場合、ＮＯＴ回路２４は、Ｈｉｇｈレベルの切替信号Ｓｎを出力する。一方、比較器２２からＨｉｇｈレベルの切替信号Ｓｐが入力された場合、ＮＯＴ回路２４は、Ｌｏｗレベルの切替信号Ｓｎを出力する。   The NOT circuit 24 inverts the level of the switching signal Sp output from the comparator 22 and outputs the inverted signal as the switching signal Sn. When the low level switching signal Sp is input from the comparator 22, the NOT circuit 24 outputs the high level switching signal Sn. On the other hand, when the high level switching signal Sp is input from the comparator 22, the NOT circuit 24 outputs the low level switching signal Sn.

切替信号Ｓｐは、上述したように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に入力され、切替信号Ｓｎは、スイッチＳＷ３に入力される。したがって、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１未満である場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフになり、スイッチＳＷ３がオンになるため、電流形インバータ装置１は、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが直列に接続される直列接続モードになる。   As described above, the switching signal Sp is input to the switches SW1 and SW2, and the switching signal Sn is input to the switch SW3. Therefore, when the rotational speed Ndet is less than the rotational speed set value Ns1, the switches SW1 and SW2 are turned off and the switch SW3 is turned on. Therefore, the current source inverter device 1 has the inverter unit 11a, A serial connection mode is established in which 11b is connected in series.

一方、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１以上である場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオンになり、スイッチＳＷ３がオフになるため、電流形インバータ装置１は、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが並列に接続される並列接続モードになる。   On the other hand, when the rotational speed Ndet is equal to or higher than the rotational speed set value Ns1, the switches SW1 and SW2 are turned on and the switch SW3 is turned off, so that the current source inverter device 1 has an inverter unit 11a, The parallel connection mode in which 11b is connected in parallel is set.

このように、電流形インバータ装置１では、電動機３の回転速度に応じて、コンバータ部１０に対するインバータ部１１ａ、１１ｂの接続モードが切り替わる。これにより、巻線切り替えを行うことなく電動機３に対する速度制御範囲を拡大することができる。かかる接続モードについては、後で詳述する。   Thus, in the current source inverter device 1, the connection mode of the inverter units 11 a and 11 b to the converter unit 10 is switched according to the rotation speed of the electric motor 3. As a result, the speed control range for the electric motor 3 can be expanded without switching the windings. Such a connection mode will be described in detail later.

インバータ制御器２５は、公知のインバータ制御技術により、駆動信号Ｓｉ１〜Ｓｉ１２を生成し、インバータ部１１へ出力する。例えば、インバータ制御器２５は、位置検出器４から出力される回転子位相θや定出力制御器２６から出力されるｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃなどに基づいて駆動信号Ｓｉ１〜Ｓｉ１２の生成を行う。   The inverter controller 25 generates drive signals Si <b> 1 to Si <b> 12 by a known inverter control technique and outputs the drive signals Si <b> 12 to the inverter unit 11. For example, the inverter controller 25 generates the drive signals Si1 to Si12 based on the rotor phase θ output from the position detector 4 or the d-axis field weakening current command value Idrc output from the constant output controller 26. I do.

駆動信号Ｓｉ１〜Ｓｉ６によってインバータ部１１ａのスイッチング素子が制御され、駆動信号Ｓｉ７〜Ｓｉ１２によってインバータ部１１ｂのスイッチング素子が制御される。   The switching elements of the inverter unit 11a are controlled by the drive signals Si1 to Si6, and the switching elements of the inverter unit 11b are controlled by the drive signals Si7 to Si12.

定出力制御器２６から出力されるｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃは、界磁弱め制御に用いられる。定出力制御器２６は、電動機３の回転速度に応じたｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃを生成する。   The d-axis field weakening current command value Idrc output from the constant output controller 26 is used for field weakening control. The constant output controller 26 generates a d-axis field weakening current command value Idrc corresponding to the rotation speed of the electric motor 3.

インバータ制御器２５は、電動機３の回転子位相θに同期したｄ−ｑ軸回転座標系のｑ軸成分およびｄ軸成分を用いて指令演算を行っており、ｄ軸電流指令Ｉｄｒをｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃとすることで、ｄ軸電流を界磁を弱める方向に増加させて界磁弱め制御を行う。なお、界磁弱め制御の方法はｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃによるものに限られず、他の公知技術によって界磁弱め制御を行ってもよい。   The inverter controller 25 performs command calculation using the q-axis component and the d-axis component of the dq-axis rotational coordinate system synchronized with the rotor phase θ of the electric motor 3, and weakens the d-axis current command Idr by d-axis. By setting the field current command value Idrc, the field weakening control is performed by increasing the d-axis current in the direction of weakening the field. The field weakening control method is not limited to the method using the d-axis field weakening current command value Idrc, and the field weakening control may be performed by another known technique.

コンバータ電圧指令器２７は、比較器２２から出力される切替信号Ｓｐに基づき、直流電圧指令Ｖｐｎｒを生成してコンバータ制御器２８へ出力する。   The converter voltage command device 27 generates a DC voltage command Vpnr based on the switching signal Sp output from the comparator 22 and outputs the DC voltage command Vpnr to the converter controller 28.

コンバータ制御器２８は、公知のコンバータ制御技術により、直流電圧指令Ｖｐｎｒ、電動機３に対する力率指令φｒ（不図示）および電流検出部１３の検出電流Ｉｄｃに基づいて駆動信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成し、コンバータ部１０へ出力する。駆動信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６によってコンバータ部１０のスイッチング素子が制御され、コンバータ部１０から直流電力が出力される。   The converter controller 28 generates drive signals Sc1 to Sc6 based on a DC voltage command Vpnr, a power factor command φr (not shown) for the motor 3 and a detected current Idc of the current detector 13 by a known converter control technique, Output to the converter unit 10. The switching elements of the converter unit 10 are controlled by the drive signals Sc1 to Sc6, and DC power is output from the converter unit 10.

なお、コンバータ制御器２８は、力行運転の場合、直流電圧指令Ｖｐｎｒおよび力率指令φｒをそれぞれ正の値とし、回生運転の場合、直流電圧指令Ｖｐｎｒおよび力率指令φｒの符号を反転させそれぞれ負の値とする。コンバータ制御器２８は、直流リアクトル１２ａを流れる直流電流に対する直流電流指令Ｉｄｃｒｅｆと電流検出部１３が検出した直流リアクトル１２ａを流れる電流Ｉｄｃとの差に基づき、直流電圧指令Ｖｐｎｒを補正する。なお、直流電流指令Ｉｄｃｒｅｆは、インバータの定格容量から必要となる直流電流値を元に予め決定される。コンバータ部１０は、補正された直流電圧指令および力率指令φｒに基づいてコンバータ制御器２８により生成された駆動信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６により、直流リアクトル１２ａを流れる電流を直流電流指令Ｉｄｃｒｅｆに保ちつつ正負の可変直流電圧を出力する。また、インバータ部１１は、直流電圧指令が正の場合と負の場合とで出力交流電流の位相を反転させることにより、力行運転および回生運転を行うことができる。   Converter controller 28 sets DC voltage command Vpnr and power factor command φr to positive values in the case of powering operation, and inverts the signs of DC voltage command Vpnr and power factor command φr in the case of regenerative operation. The value of Converter controller 28 corrects DC voltage command Vpnr based on the difference between DC current command Idcref for the DC current flowing through DC reactor 12a and current Idc flowing through DC reactor 12a detected by current detector 13. The direct current command Idref is determined in advance based on the direct current value required from the rated capacity of the inverter. The converter unit 10 uses the drive signals Sc1 to Sc6 generated by the converter controller 28 based on the corrected DC voltage command and the power factor command φr to maintain the current flowing through the DC reactor 12a at the DC current command Idref while positive and negative. Outputs variable DC voltage. Further, the inverter unit 11 can perform the power running operation and the regenerative operation by inverting the phase of the output alternating current depending on whether the DC voltage command is positive or negative.

電流形インバータ装置１では、上述のように電動機３の回転速度に応じてコンバータ部１０に対するインバータ部１１ａ、１１ｂの接続モードが切り替わり、これにより、電動機３に対する速度制御範囲を拡大することができる。以下、電流形インバータ装置１についてさらに詳細に説明する。   In the current source inverter device 1, the connection mode of the inverter units 11 a and 11 b with respect to the converter unit 10 is switched according to the rotation speed of the electric motor 3 as described above, and thus the speed control range for the electric motor 3 can be expanded. Hereinafter, the current source inverter device 1 will be described in more detail.

図４は、電流形インバータ装置１の特性を示す図であり、具体的には、直流母線電圧Ｖｐｎ、出力有効電力Ｐおよびトルクτと、電動機３の回転速度との関係を示す図である。また、図４においては電動機３の回転速度が回転速度設定値Ｎｓ１未満である領域を低速領域とし、電動機３の回転速度が回転速度設定値Ｎｓ１以上である領域を高速領域としている。出力有効電力Ｐは、電流形インバータ装置１が出力できる有効電力の最大値である。   FIG. 4 is a diagram illustrating the characteristics of the current source inverter device 1, specifically, a diagram illustrating a relationship among the DC bus voltage Vpn, the output active power P, the torque τ, and the rotation speed of the electric motor 3. In FIG. 4, a region where the rotation speed of the electric motor 3 is less than the rotation speed setting value Ns1 is a low speed region, and a region where the rotation speed of the electric motor 3 is equal to or higher than the rotation speed setting value Ns1 is a high speed region. The output active power P is the maximum value of the active power that can be output by the current source inverter device 1.

図４に示すように、電動機３の回転速度が回転速度設定値Ｎｓ１未満である低速領域は、電動機３の回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅ未満の定トルク領域と電動機３の回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅ以上の定出力領域とに分けられる。一方、電動機３の回転速度が回転速度設定値Ｎｓ１以上である高速領域は、定出力領域である。   As shown in FIG. 4, in the low speed region where the rotation speed of the motor 3 is less than the rotation speed setting value Ns1, the constant torque region where the rotation speed of the motor 3 is less than the base rotation speed value Nbase and the rotation speed of the motor 3 are the base rotation. It is divided into a constant output region having a velocity value Nbase or more. On the other hand, the high speed region where the rotational speed of the electric motor 3 is equal to or higher than the rotational speed set value Ns1 is a constant output region.

電流形インバータ装置１では、コンバータ部１０により直流リアクトル１２ａを流れる直流電流が一定に保たれ、この直流電流に基づき、出力電力がインバータ部１１ａ、１１ｂから出力される。コンバータ部１０から出力される直流母線電圧Ｖｐｎには、上限値Ｖｐｎｍａｘが存在することから、直流母線電圧Ｖｐｎは、上限値Ｖｐｎｍａｘまでの範囲に制限される。   In the current source inverter device 1, the DC current flowing through the DC reactor 12a is kept constant by the converter unit 10, and output power is output from the inverter units 11a and 11b based on this DC current. Since DC bus voltage Vpn output from converter unit 10 has an upper limit value Vpnmax, DC bus voltage Vpn is limited to a range up to upper limit value Vpnmax.

基底回転速度値Ｎｂａｓｅは、定トルク領域と定出力領域とを分ける基準であり、例えば、上述した界磁弱め制御が行われた場合に直流母線電圧Ｖｐｎが設定値Ｖｐｎａに達するときの電動機３の回転速度である。設定値Ｖｐｎａは、例えば、上限値Ｖｐｎｍａｘよりも所定値ΔＶｐｎだけ低い値である。   The base rotational speed value Nbase is a reference for dividing a constant torque region and a constant output region. For example, when the field weakening control described above is performed, the DC bus voltage Vpn reaches the set value Vpna. Rotation speed. The set value Vpna is, for example, a value lower than the upper limit value Vpnmax by a predetermined value ΔVpn.

定トルク領域では、界磁弱め制御が行われず、電動機３の誘起電圧および３相巻線５、６のインピーダンスによる電圧降下は電動機３の回転速度に比例する。そのため、電動機３の回転速度の増加に伴い直流母線電圧Ｖｐｎが高くなる。かかる定トルク領域ではｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃはゼロで界磁が一定であり、その全速度範囲において最大トルクτｒａｔｅまでのトルクを出力できる。   In the constant torque region, field weakening control is not performed, and the voltage drop due to the induced voltage of the motor 3 and the impedance of the three-phase windings 5 and 6 is proportional to the rotational speed of the motor 3. Therefore, the DC bus voltage Vpn increases as the rotational speed of the electric motor 3 increases. In this constant torque region, the d-axis field weakening current command value Idrc is zero and the field is constant, and torque up to the maximum torque τrate can be output in the entire speed range.

定出力制御器２６は、回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅに達するまで、ｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロに維持する。電動機３の回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅを超えると、定出力制御器２６は、回転速度Ｎｄｅｔが高くなるほどｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロから界磁を弱める方向に増加させてインバータ制御器２５へ出力する。このとき、ｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃは、回転速度Ｎｄｅｔに反比例して永久磁石の作る界磁が弱められるような値とする。これにより、電動機３の誘起電圧が一定値に維持される。   The constant output controller 26 maintains the d-axis field weakening current command value Idrc at zero until the rotation speed Ndet reaches the base rotation speed value Nbase. When the rotational speed Ndet of the electric motor 3 exceeds the base rotational speed value Nbase, the constant output controller 26 increases the d-axis field weakening current command value Idrc from zero in the direction of weakening the field as the rotational speed Ndet increases. Output to the inverter controller 25. At this time, the d-axis field weakening current command value Idrc is set to such a value that the field created by the permanent magnet is weakened in inverse proportion to the rotational speed Ndet. Thereby, the induced voltage of the electric motor 3 is maintained at a constant value.

界磁弱め制御は、ｑ軸電流（トルク電流）を一定に維持しつつｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃによりｄ軸電流（界磁電流）を弱め界磁方向に増加させることによって行われる。かかる界磁弱め制御による定出力制御では、ｑ軸電流が一定でありかつ上述のとおり電動機３の誘起電圧が一定であることから、電流形インバータ装置１の出力有効電力Ｐは電動機３の回転速度に関わらず一定である。   The field weakening control is performed by increasing the d-axis current (field current) in the field weakening direction in accordance with the d-axis weakening field current command value Idrc while maintaining the q-axis current (torque current) constant. In the constant output control by the field weakening control, since the q-axis current is constant and the induced voltage of the motor 3 is constant as described above, the output active power P of the current source inverter device 1 is the rotational speed of the motor 3. Regardless.

定出力領域では、界磁弱め制御により回転速度Ｎｄｅｔの変化に関わらず電動機３の誘起電圧が一定であるが、３相巻線５、６のインピーダンスによる電圧降下は電動機３の回転速度の増加に伴い大きくなる。そのため、電動機３の端子電圧が高くなる。なお、上述の所定値ΔＶｐｎは、回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅから回転速度設定値Ｎｓ１まで増加する間のインピーダンスによる電圧降下の増大分を考慮して決定される。   In the constant output region, the induced voltage of the electric motor 3 is constant regardless of the change in the rotational speed Ndet due to the field weakening control, but the voltage drop due to the impedance of the three-phase windings 5 and 6 increases the rotational speed of the electric motor 3. It grows with it. Therefore, the terminal voltage of the electric motor 3 becomes high. The predetermined value ΔVpn described above is determined in consideration of an increase in voltage drop due to impedance while the rotation speed Ndet increases from the base rotation speed value Nbase to the rotation speed setting value Ns1.

電流形インバータ装置１では、直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインバータ部１１側には、この電動機３の端子電圧に略等しい電圧が印加される。電動機３の端子電圧が高くなり電動機３の回転速度が回転速度設定値Ｎｓ１に達すると、直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインバータ部１１側に印加される電圧は、コンバータ部１０から出力される直流母線電圧Ｖｐｎの上限値Ｖｐｎｍａｘに到達する。したがって、電動機３の回転速度をそれ以上高くすると、コンバータ部１０は直流リアクトル１２ａ、１２bを流れる直流電流を一定に維持する電圧を出力できず、電流形インバータ装置１は電動機３の速度を制御することができなくなる。   In the current source inverter device 1, a voltage substantially equal to the terminal voltage of the electric motor 3 is applied to the inverter unit 11 side of the DC reactors 12 a and 12 b. When the terminal voltage of the electric motor 3 increases and the rotational speed of the electric motor 3 reaches the rotational speed setting value Ns1, the voltage applied to the inverter unit 11 side of the DC reactors 12a and 12b is the DC bus voltage output from the converter unit 10. The upper limit value Vpnmax of Vpn is reached. Therefore, if the rotation speed of the electric motor 3 is further increased, the converter unit 10 cannot output a voltage for maintaining the DC current flowing through the DC reactors 12a and 12b constant, and the current source inverter device 1 controls the speed of the electric motor 3. I can't do that.

そこで、電流形インバータ装置１の制御部１６は、直列接続モードから並列接続モードへ切り替えることで、直流リアクトル１２ａ、１２ｂのコンバータ部１０側に印加しなければならない電圧を低くし、これにより、回転速度Ｎｄｅｔを回転速度設定値Ｎｓ１以上にする。   Therefore, the control unit 16 of the current source inverter device 1 switches the voltage from the series connection mode to the parallel connection mode, thereby lowering the voltage that must be applied to the converter unit 10 side of the DC reactors 12a and 12b. The speed Ndet is set to the rotational speed set value Ns1 or more.

定出力制御器２６は、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１に達した場合、ｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロに戻す。さらに、定出力制御器２６は、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１を超えると、回転速度Ｎｄｅｔの増加に伴い界磁を弱める方向に大きくなり、永久磁石による界磁が回転速度Ｎｄｅｔに反比例して弱められるｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをインバータ制御器２５へ出力する。これにより、高速領域において定出力制御が行われる。   The constant output controller 26 returns the d-axis field weakening current command value Idrc to zero when the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns1. Further, when the rotational speed Ndet exceeds the rotational speed set value Ns1, the constant output controller 26 increases in the direction of weakening the field with the increase of the rotational speed Ndet, and the field by the permanent magnet is inversely proportional to the rotational speed Ndet. The d-axis field weakening current command value Idrc, which is weakened in this way, is output to the inverter controller 25. Thereby, constant output control is performed in the high speed region.

直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインバータ部１１側には、直列接続モードでは２台の電動機３の端子電圧の合計値に略等しい電圧が印加されている。これに対して並列接続モードでは、１台の電動機３の端子電圧が印加される。図４に示すＶｐｎは、この直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインバータ部１１側に印加される電圧を示している。これに対し、図４に示すＶｐｎ１は、回転速度設定値Ｎｓ１に至るまで、弱め界磁無しで電動機３を運転した場合の、１台の電動機３の端子電圧を表している。回転速度設定値Ｎｓ１にて、直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインバータ部１１側の電圧Ｖｐｎが、並列接続モードへの切り替えと界磁弱め制御の解除により、コンバータ部１０の出力電圧の上限値Ｖｐｎｍａｘからコンバータ１台の電動機３の端子電圧Ｖｐｎ１に低下することがわかる。   In the series connection mode, a voltage substantially equal to the total value of the terminal voltages of the two electric motors 3 is applied to the inverter unit 11 side of the DC reactors 12a and 12b. In contrast, in the parallel connection mode, the terminal voltage of one electric motor 3 is applied. Vpn shown in FIG. 4 indicates a voltage applied to the inverter unit 11 side of the DC reactors 12a and 12b. On the other hand, Vpn1 shown in FIG. 4 represents the terminal voltage of one motor 3 when the motor 3 is operated without a field weakening until the rotational speed set value Ns1 is reached. At the rotation speed set value Ns1, the voltage Vpn on the inverter unit 11 side of the DC reactors 12a and 12b is changed from the upper limit value Vpnmax of the output voltage of the converter unit 10 by switching to the parallel connection mode and releasing the field weakening control. It can be seen that the voltage drops to the terminal voltage Vpn1 of one electric motor 3.

定出力領域では、永久磁石の界磁は回転速度Ｎｄｅｔに反比例して弱められていたため、回転速度ＮｄｅｔがＮｓ１のときには永久磁石の界磁は、Ｎｂａｓｅ／Ｎｓ１倍に弱められている。したがって回転速度Ｎｓ１にて界磁弱め制御を解除すると、界磁はＮｓ１／Ｎｂａｓｅ倍に強まる。そのため、ｑ軸電流値が変化しないと、電動機３のトルクτは界磁に比例して大きくなり、出力有効電力Ｐも界磁に比例して大きくなる。そこで、インバータ制御器２５は、直列接続モードから並列接続モードに切り替わる際、ｑ軸電流指令値をＮｂａｓｅ／Ｎｓ１倍することで制限する。これにより、接続モードの切り替えの前後で電動機３の出力トルクτは変化せず、出力有効電力Ｐも一定値のまま変化しない。なお、例えば、速度制御が行われているような場合は、速度制御器の動作によりｑ軸電流指令は上記に制限されるため、本ｑ軸電流指令値の制限は設けなくてもよい。   In the constant output region, the field of the permanent magnet was weakened in inverse proportion to the rotational speed Ndet. Therefore, when the rotational speed Ndet is Ns1, the field of the permanent magnet is weakened by Nbase / Ns1 times. Therefore, when the field weakening control is canceled at the rotation speed Ns1, the field is strengthened by Ns1 / Nbase times. Therefore, if the q-axis current value does not change, the torque τ of the electric motor 3 increases in proportion to the field, and the output active power P also increases in proportion to the field. Therefore, when switching from the series connection mode to the parallel connection mode, the inverter controller 25 limits the q-axis current command value by Nbase / Ns1 times. As a result, the output torque τ of the electric motor 3 does not change before and after the connection mode is switched, and the output active power P also remains a constant value. For example, when speed control is being performed, the q-axis current command is limited as described above by the operation of the speed controller, and thus there is no need to limit the q-axis current command value.

コンバータ電圧指令器２７は、回転速度設定値Ｎｓ１以上の定出力領域では、例えば、３相交流電源２の交流電圧を全波整流した電圧を直流電圧指令Ｖｐｎｒとして出力する。さらに、定トルク領域では、コンバータ電圧指令器２７は、例えば回転速度Ｎにおいては３相交流電源２の交流電圧を全波整流した電圧をＮ／Ｎｓ１倍した電圧を直流電圧指令Ｖｐｎｒとして出力する。コンバータ制御器２８は、かかる直流電圧指令Ｖｐｎｒを直流リアクトル１２ａを流れる直流電流に対する直流電流指令Ｉｄｃｒｅｆと電流検出部１３が検出した直流リアクトル１２ａを流れる電流Ｉｄｃとの差に基づき補正する。これにより、コンバータ部１０は図４の電圧Ｖｐｎに等しい電圧を出力し、直流リアクトル１２ａに流れる電流を一定に保つことができる。   The converter voltage command device 27 outputs, for example, a voltage obtained by full-wave rectifying the AC voltage of the three-phase AC power supply 2 as the DC voltage command Vpnr in the constant output region of the rotation speed set value Ns1 or more. Furthermore, in the constant torque region, converter voltage command device 27 outputs a voltage obtained by multiplying a voltage obtained by full-wave rectifying the AC voltage of three-phase AC power supply 2 by N / Ns1 at a rotational speed N, for example, as DC voltage command Vpnr. The converter controller 28 corrects the DC voltage command Vpnr based on the difference between the DC current command Idcref for the DC current flowing through the DC reactor 12 a and the current Idc flowing through the DC reactor 12 a detected by the current detector 13. Thereby, the converter part 10 can output the voltage equal to the voltage Vpn of FIG. 4, and can keep the electric current which flows into the direct current | flow reactor 12a constant.

かかる制御により、直列接続モードから並列接続モードへの切り替え前後で電動機３の出力トルクτは連続し、電動機３の回転速度を滑らかに変化させることができる。また、接続モードの切り替え前後で出力有効電力Ｐは変化せず、コンバータ部１０の必要容量を増大させることもなく、切り替えを行うことができる。   By such control, the output torque τ of the electric motor 3 is continuous before and after switching from the serial connection mode to the parallel connection mode, and the rotation speed of the electric motor 3 can be changed smoothly. Further, the output active power P does not change before and after switching the connection mode, and switching can be performed without increasing the required capacity of the converter unit 10.

電流形インバータ装置１は、直列接続モードと並列接続モードとを切り替えて電動機３を制御するため、以下に説明するように、直列接続モードのみの場合や、並列接続モードのみの場合に比べ、電動機３の速度制御範囲を拡大することができる。   Since the current source inverter device 1 controls the electric motor 3 by switching between the serial connection mode and the parallel connection mode, as described below, the electric motor is compared with the case of only the serial connection mode or the case of only the parallel connection mode. 3 speed control range can be expanded.

電動機３の定出力範囲は、電動機３が永久磁石式同期電動機である場合、電動機３の回転速度の増加に伴って弱め界磁制御によって励磁電流（ｄ軸電流）が増加する。そのまま速度が増加してゆくと、電動機３に流さなければならない電流が増加し、電流形インバータ装置１の最大出力電流を超過することから電動機３の定出力範囲が制限される。   As for the constant output range of the electric motor 3, when the electric motor 3 is a permanent magnet type synchronous motor, the excitation current (d-axis current) increases by field weakening control as the rotation speed of the electric motor 3 increases. If the speed increases as it is, the current that must be passed through the motor 3 increases and exceeds the maximum output current of the current source inverter device 1, so that the constant output range of the motor 3 is limited.

そこで、本実施形態に係る電流形インバータ装置１は、並列接続のみで電動機３を駆動する電流形インバータ装置に比べ、直流電流源であるコンバータ部１０の電圧定格を２倍に上げ、電動機３の端子電圧の２倍の電圧が直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインバータ部１１に印加されてもよいようにしている。   Therefore, the current source inverter device 1 according to the present embodiment doubles the voltage rating of the converter unit 10 that is a DC current source, compared with the current source inverter device that drives the motor 3 only in parallel connection, and A voltage twice the terminal voltage may be applied to the inverter unit 11 of the DC reactors 12a and 12b.

このようにコンバータ部１０の電圧定格を２倍に上げることで、電流形インバータ装置１では、低速領域において２つのインバータ部１１をコンバータ部１０に対して直列接続可能にしている。２つインバータ部１１をコンバータ部１０に対して直列に接続した場合、コンバータ部１０の出力電流を、インバータ部１１ａ、１１ｂに共通に供給する電流とすることで、並列接続のみで電動機３を駆動する電流形インバータに接続される直流電流源と同じ出力電力容量にできる。   Thus, by raising the voltage rating of the converter unit 10 twice, in the current source inverter device 1, the two inverter units 11 can be connected in series to the converter unit 10 in the low speed region. When two inverter units 11 are connected in series to the converter unit 10, the motor 3 is driven only by parallel connection by using the output current of the converter unit 10 as a current that is commonly supplied to the inverter units 11a and 11b. The output power capacity can be the same as the direct current source connected to the current source inverter.

また、電流形インバータ装置１は、高速領域において、２つインバータ部１１をコンバータ部１０に対して並列に接続することで電動機３の端子電圧に対する許容容量をアップでき、これにより、低速領域から高速領域への移行において、界磁弱め制御を解除できる。すなわち、電流形インバータ装置１は、低速領域から高速領域への移行において、ｄ軸電流を一度ゼロにして界磁弱め制御を解除し、電動機３の界磁を再び定出力開始前のレベルまで強め、電動機３の誘起電圧を高めている。これにより、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１以上の場合、界磁弱め制御のために必要な励磁電流（ｄ軸電流）を並列接続のみで電動機３を駆動する電流形インバータ装置よりも小さくしている。すなわち、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度Ｎｓ１以上で、並列接続のみで電動機３を駆動するときより、電流形インバータ装置が出力すべき電流を小さくでき、速度制御範囲を拡大できる。   Further, the current source inverter device 1 can increase the allowable capacity with respect to the terminal voltage of the electric motor 3 by connecting the two inverter units 11 in parallel to the converter unit 10 in the high speed region. In the transition to the area, the field weakening control can be canceled. That is, in the transition from the low speed region to the high speed region, the current source inverter device 1 cancels the field weakening control by setting the d-axis current to zero once and increases the field of the motor 3 to the level before starting the constant output again. The induced voltage of the electric motor 3 is increased. As a result, when the rotational speed Ndet is equal to or higher than the rotational speed set value Ns1, the excitation current (d-axis current) required for the field weakening control is made smaller than that of the current source inverter device that drives the motor 3 only by parallel connection. ing. That is, the current to be output from the current source inverter device can be reduced and the speed control range can be expanded as compared with the case where the rotational speed Ndet is equal to or higher than the rotational speed Ns1 and the motor 3 is driven only by parallel connection.

また、低速領域から高速領域への移行において界磁弱め制御を解除した場合、移行直前の低速領域でのトルクを得るためのｑ軸電流は移行直後の高速領域では１／２でよい。そこで、電流形インバータ装置１は、低速領域から高速領域への移行において、並列接続に切り替えても、コンバータ部１０が流さなければならない電流は増加しない。   Further, when the field weakening control is canceled in the transition from the low speed region to the high speed region, the q-axis current for obtaining the torque in the low speed region immediately before the transition may be ½ in the high speed region immediately after the transition. Therefore, the current source inverter device 1 does not increase the current that the converter unit 10 needs to flow even when switching from the low speed region to the high speed region and switching to parallel connection.

以上のように、低速領域では直列接続モードでインバータ部１１を動作させ、高速領域では並列接続モードでインバータ部１１を動作させ、直列接続モードから並列接続モードへの切り替え時に界磁弱め制御を解除することで、速度制御範囲における回転速度Ｎｍａｘを並列接続のみの電流形インバータ装置で電動機３を駆動した場合よりも大きな値とすることができ、従来の巻線切替方式と同様に速度制御範囲の拡大が可能となる。しかも、電流形インバータ装置１では、低速領域と高速領域の切り替えにより、直流電流源の出力電力容量を増加させる必要がなく、接続モードを切り替えない場合と同じ出力電力容量とすることができる。   As described above, the inverter unit 11 is operated in the series connection mode in the low speed region, the inverter unit 11 is operated in the parallel connection mode in the high speed region, and the field weakening control is canceled when switching from the serial connection mode to the parallel connection mode. As a result, the rotational speed Nmax in the speed control range can be set to a larger value than when the electric motor 3 is driven by a current source inverter device that is only connected in parallel. Enlargement is possible. Moreover, in the current source inverter device 1, it is not necessary to increase the output power capacity of the direct current source by switching between the low speed region and the high speed region, and the same output power capacity as that when the connection mode is not switched can be obtained.

図５は、電動機３を停止状態（ゼロ速度）と回転速度Ｎｍａｘの間で加減速した場合の電流形インバータ装置１の動作説明図である。図５に示すように、制御部１６は、インバータ部１１を直列接続モードにより動作させて、時刻Ｔ０から電動機３の加速を開始し、回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅに達する時刻Ｔ１まで界磁弱め制御を行わない定トルク制御を行う。   FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the current source inverter device 1 when the motor 3 is accelerated and decelerated between the stopped state (zero speed) and the rotational speed Nmax. As shown in FIG. 5, the control unit 16 operates the inverter unit 11 in the serial connection mode, starts acceleration of the electric motor 3 from the time T0, and continues until the time T1 when the rotation speed Ndet reaches the base rotation speed value Nbase. Constant torque control without magnetic weakening control is performed.

その後、回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅに達すると、制御部１６は、界磁弱め制御を開始して定出力制御を行う。回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１に達する時刻Ｔ２になると、制御部１６は、直列接続モードから並列接続モードへ切り替え、インバータ部１１を並列接続モードにより動作させる。制御部１６は、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１に達すると一旦界磁弱め制御を停止した後で回転速度Ｎｄｅｔの増加に伴って界磁弱めの大きさを大きくする新たな界磁弱め制御による定出力制御を行う。   Thereafter, when the rotational speed Ndet reaches the base rotational speed value Nbase, the control unit 16 starts field weakening control and performs constant output control. At time T2 when the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns1, the control unit 16 switches from the series connection mode to the parallel connection mode, and causes the inverter unit 11 to operate in the parallel connection mode. When the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns1, the controller 16 temporarily stops the field weakening control and then increases the field weakening control as the rotational speed Ndet increases. Performs constant output control with.

制御部１６は、時刻Ｔ３において回転速度Ｎｄｅｔが最大速度値Ｎｍａｘに達すると、一定速度運転に入る。その後、時刻Ｔ４にて速度指令値をゼロにして、電動機３の減速を開始する。制御部１６は、時刻Ｔ５において回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１に達すると、並列接続モードから直列接続モードへ切り替え、インバータ部１１を直列接続モードにより動作させる。制御部１６は、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１に達すると一旦界磁弱めの大きさを大きくした後で回転速度Ｎｄｅｔの減少に伴って界磁弱めの大きさを小さくする新たな界磁弱め制御による定出力制御を行う。   When the rotational speed Ndet reaches the maximum speed value Nmax at time T3, the control unit 16 enters a constant speed operation. Thereafter, the speed command value is set to zero at time T4, and deceleration of the electric motor 3 is started. When the rotational speed Ndet reaches the rotational speed setting value Ns1 at time T5, the control unit 16 switches from the parallel connection mode to the series connection mode and causes the inverter unit 11 to operate in the series connection mode. When the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns1, the control unit 16 increases the field weakening once, and then reduces the field weakening with a decrease in the rotational speed Ndet. Constant output control is performed by weak control.

その後、回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅ未満になる時刻Ｔ６において、制御部１６は、定トルク制御を開始し、回転速度Ｎｄｅｔがゼロになるまで、定トルク制御を継続して行う。なお、回転速度がＮｂａｓｅを超える定出力領域では、出力可能なトルクτが減少するため、出力可能な最大トルクを出力しながらの加減速では、速度上昇・下降特性の直線性が鈍くなる。   Thereafter, at time T6 when the rotational speed Ndet becomes less than the base rotational speed value Nbase, the control unit 16 starts constant torque control and continues constant torque control until the rotational speed Ndet becomes zero. In the constant output region where the rotational speed exceeds Nbase, the torque τ that can be output decreases. Therefore, in acceleration / deceleration while outputting the maximum torque that can be output, the linearity of the speed increase / decrease characteristic becomes dull.

以上のように、第１の実施形態に係る電流形インバータ装置１は、直列接続モードと並列接続モードとを切り替えて電動機３を制御し、前者から後者への移行時に界磁弱め制御を解除するため、接続モードを切り替えないインバータ装置に比べて電動機３の速度制御範囲を拡大することができる。   As described above, the current source inverter device 1 according to the first embodiment controls the electric motor 3 by switching between the series connection mode and the parallel connection mode, and cancels the field weakening control when shifting from the former to the latter. Therefore, the speed control range of the electric motor 3 can be expanded as compared with the inverter device that does not switch the connection mode.

また、電流形インバータ装置１は、電動機の巻線切り替えを行わずに電動機３の速度制御範囲を拡大することから、電動機３の巻き線状態が変化しない。したがって、かかる電流形インバータ装置１では、電動機の巻線切り替えに伴う種々の課題を解消することができる。   Moreover, since the current source inverter device 1 expands the speed control range of the electric motor 3 without switching the winding of the electric motor, the winding state of the electric motor 3 does not change. Therefore, in the current source inverter device 1, various problems associated with the switching of the windings of the electric motor can be solved.

例えば、巻線切り替え方式では、巻線の切り替え前後でモータパラメータ（例えば、トルク定数値、電機子巻線抵抗値、電機子巻線インダクタンス値）を変更しなければならない。そのため、初期のパラメータ設定値が増え、制御が複雑になる。一方、電流形インバータ装置１では、電動機３の巻き線状態が変化しないことから、上述のようなモータパラメータの変更を行うことなしに、電動機３を制御することができる。   For example, in the winding switching method, the motor parameters (for example, torque constant value, armature winding resistance value, armature winding inductance value) must be changed before and after the winding switching. For this reason, the initial parameter setting value increases and the control becomes complicated. On the other hand, in the current source inverter device 1, since the winding state of the electric motor 3 does not change, the electric motor 3 can be controlled without changing the motor parameters as described above.

また、巻線切り替え方式では、高速領域において高速用巻線だけに通電が行われるため、巻線で発生する銅損が増大する。例えば、高速用巻線の巻数と低速用巻線の巻数が１：２である場合、高速領域では、結果的にモータスロットにある巻線の半分しか使用しないことになる。そのため、巻線のスロット面積に占める巻線の実質的な占積率は低速領域の半分に低下し巻線銅損が２倍に増加する。一方、電流形インバータ装置１では、電動機３の巻き線状態が変化せず、通電されない巻線がないことから、巻線の実質的な占積率が低下しない。   Further, in the winding switching method, energization is performed only on the high-speed winding in the high-speed region, so that the copper loss generated in the winding increases. For example, when the number of turns of the high-speed winding and the number of turns of the low-speed winding is 1: 2, as a result, only half of the windings in the motor slot are used in the high-speed region. Therefore, the substantial space factor of the winding occupying the slot area of the winding is reduced to half of the low speed region, and the winding copper loss is doubled. On the other hand, in the current source inverter device 1, the winding state of the electric motor 3 does not change and there is no winding that is not energized, so that the substantial space factor of the winding does not decrease.

また、従来の巻線切り替え方式では、電動機において少なくとも９個の端子を設けることになるため、電動機およびインバータ装置の小型・軽量化を阻害する要因になる。一方、電流形インバータ装置１では、巻線切り替えが行われないため、電動機３において９個の端子よりも少ない６個の端子を設ければよい。そのため、電動機３の端子数を削減でき、電動機３およびインバータ装置の小型・軽量化を図ることができる。   Further, in the conventional winding switching method, since at least nine terminals are provided in the electric motor, it becomes a factor that hinders the reduction in size and weight of the electric motor and the inverter device. On the other hand, in the current source inverter device 1, since winding switching is not performed, the motor 3 may be provided with six terminals fewer than nine terminals. Therefore, the number of terminals of the electric motor 3 can be reduced, and the electric motor 3 and the inverter device can be reduced in size and weight.

なお、第１の実施形態に係る電流形インバータ装置１の構成例として、図１に示す構成を説明したが、直流リアクトル１２ａ、１２ｂと直流母線切替部１５の位置関係は、図６に示す関係であってもよい。図６は、第１の実施形態に係る他の電流形インバータ装置１Ａの構成例を示す図である。なお、かかる電流形インバータ装置１Ａにおいて直流電流指令Ｉｄｃｒｅｆは、直列接続モード、並列接続モードを通じて想定される最大の直流電流を元に予め決定される。   In addition, although the structure shown in FIG. 1 was demonstrated as a structural example of the current source inverter apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment, the positional relationship of DC reactor 12a, 12b and the DC bus switching part 15 is the relationship shown in FIG. It may be. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of another current source inverter device 1A according to the first embodiment. In the current source inverter device 1A, the direct current command Idref is determined in advance based on the maximum direct current assumed through the series connection mode and the parallel connection mode.

また、上述では、インバータ部１１ａ、１１ｂを同一の回路構成としたが、異なる構成としてもよい。例えば、インバータ部１１ａとインバータ部１１ｂが同じ容量の負荷を駆動するのであれば、互いに異なる定格電力容量のインバータ部とすることもできる。また、直流リアクトル１２ａ、１２ｂのインダクタンス値を異なるインダクタンス値にしてもよい。   In the above description, the inverter units 11a and 11b have the same circuit configuration, but may have different configurations. For example, if the inverter unit 11a and the inverter unit 11b drive loads having the same capacity, inverter units having different rated power capacities can be used. Moreover, you may make the inductance value of DC reactor 12a, 12b into a different inductance value.

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電流形インバータ装置について説明する。第１の実施形態に係る電流形インバータ装置１は、二重巻線電動機である一台の電動機３を動作させるが、第２の実施形態に係る電流形インバータ装置は、２台の電動機を同一の回転速度で制御したり、また電動機３ａ、３ｂが機械的に結合されているときは第１の実施形態と同じ制御を行う。なお、以下においては、第１の実施形態に係る電流形インバータ装置１と異なる点を中心に説明し、第１の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a current source inverter device according to a second embodiment will be described. The current source inverter device 1 according to the first embodiment operates one motor 3 that is a double-winding motor, but the current source inverter device according to the second embodiment has the same two motors. When the motors 3a and 3b are mechanically coupled, the same control as in the first embodiment is performed. In the following, differences from the current source inverter device 1 according to the first embodiment will be mainly described, and components having the same functions as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals. Omitted.

図７は、第２の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。図７に示すように、第２の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｂは、インバータ部１１ａに電動機３ａが接続され、インバータ部１１ｂに電動機３ｂが接続される。なお、インバータ部１１ａ、１１ｂは同一構成であり、例えば、図３に示すように構成される。また、電動機３ａ、３ｂも同一構成である。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, in the current source inverter device 1B according to the second embodiment, the electric motor 3a is connected to the inverter unit 11a, and the electric motor 3b is connected to the inverter unit 11b. The inverter units 11a and 11b have the same configuration, for example, as shown in FIG. The electric motors 3a and 3b have the same configuration.

第２の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｂにおいては、電動機３ａ、３ｂの回転速度は同一であり、図７に示す電流形インバータ装置１Ｂは、電動機３ａの回転子位相θのみを位置検出器４によって検出する。   In the current source inverter device 1B according to the second embodiment, the rotation speeds of the electric motors 3a and 3b are the same, and the current source inverter device 1B shown in FIG. 7 detects only the rotor phase θ of the electric motor 3a. 4 to detect.

なお、位置検出器４は、電動機３ａの回転子位相θに代えて電動機３ｂの回転子位相θを検出するようにしてもよい。また、位置検出器４に代えて速度検出器を用いる場合、速度検出器は電動機３ａ、３ｂのいずれか一つの速度を検出すればよい。   The position detector 4 may detect the rotor phase θ of the electric motor 3b instead of the rotor phase θ of the electric motor 3a. When a speed detector is used in place of the position detector 4, the speed detector may detect any one of the speeds of the electric motors 3a and 3b.

電流形インバータ装置１Ｂの制御部１６Ｂは、電流形インバータ装置１の制御部１６と同様の制御を行う。これにより、直流電流源であるコンバータ部１０の出力電力容量の増加を抑えつつ、電動機３ａ、３ｂの速度制御範囲を拡大することができる。   The control unit 16B of the current source inverter device 1B performs the same control as the control unit 16 of the current source inverter device 1. Thereby, the speed control range of the electric motors 3a and 3b can be expanded while suppressing an increase in output power capacity of the converter unit 10 which is a direct current source.

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置について説明する。第２の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｂは、２つのインバータ部１１ａ、１１ｂにより２台の電動機３ａ、３ｂを同一回転速度で動作させるものであるが、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置は、４つのインバータ部により４台の電動機を同一回転速度で動作させる。なお、以下においては、第１および第２の実施形態に係る電流形インバータ装置１、１Ｂと異なる点を中心に説明し、第１および第２の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。 (Third embodiment)
Next, a current source inverter device according to a third embodiment will be described. The current source inverter device 1B according to the second embodiment operates two motors 3a and 3b at the same rotational speed by the two inverter units 11a and 11b, but the current source according to the third embodiment. The inverter device operates four electric motors at the same rotational speed by four inverter units. In the following, differences from the current source inverter devices 1 and 1B according to the first and second embodiments will be mainly described, and components having functions similar to those of the first and second embodiments will be described. The same reference numerals are given and the description is omitted.

図８は、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。図８に示すように、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｃは、直流電流源７と、４つのインバータ部１１ａ〜１１ｄと、直流母線切替部１５Ｃと、制御部１６Ｃとを備える。なお、図８では、電流検出部１３などの電流検出部は省略しており、交流電源２およびコンバータ部１０を直流電流源７として表している。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the third embodiment. As shown in FIG. 8, the current source inverter device 1C according to the third embodiment includes a DC current source 7, four inverter units 11a to 11d, a DC bus switching unit 15C, and a control unit 16C. In FIG. 8, current detection units such as the current detection unit 13 are omitted, and the AC power supply 2 and the converter unit 10 are represented as a DC current source 7.

各インバータ部１１ａ〜１１ｄには個別に電動機３ａ〜３ｄが接続される。すなわち、インバータ部１１ａには電動機３ａが接続され、インバータ部１１ｂには電動機３ｂが接続され、インバータ部１１ｃには電動機３ｃが接続され、インバータ部１１ｄには電動機３ｄが接続される。なお、インバータ部１１ａ〜１１ｄは同一構成であり、例えば、図３に示すように構成される。また、電動機３ａ〜３ｄも同一構成である。   Electric motors 3a to 3d are individually connected to the inverter units 11a to 11d. That is, the electric motor 3a is connected to the inverter unit 11a, the electric motor 3b is connected to the inverter unit 11b, the electric motor 3c is connected to the inverter unit 11c, and the electric motor 3d is connected to the inverter unit 11d. In addition, inverter part 11a-11d is the same structure, for example, is comprised as shown in FIG. The electric motors 3a to 3d have the same configuration.

直流母線切替部１５Ｃは、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１９（切替器の一例）を備え、制御部１６Ｃから出力される切替信号Ｓ１１〜Ｓ１９に基づき、直流電流源７に対するインバータ部１１ａ〜１１ｄの接続を、直列接続、直並列接続、並列接続の３つの状態に切り替える。スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１９は、スイッチング素子とダイオードとの直列接続回路により構成される。なお、スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子である。以下、直並列接続の状態を直並列接続モードと呼ぶ。   The DC bus switching unit 15C includes switches SW11 to SW19 (an example of a switching unit). Based on the switching signals S11 to S19 output from the control unit 16C, the connection of the inverter units 11a to 11d to the DC current source 7 is connected in series. Switch to three states: connection, series-parallel connection, and parallel connection. The switches SW11 to SW19 are configured by a series connection circuit of a switching element and a diode. Note that the switching element is, for example, a semiconductor element such as an IGBT or a MOSFET. Hereinafter, the state of series-parallel connection is referred to as a series-parallel connection mode.

スイッチＳＷ１１、ＳＷ１４、ＳＷ１７は、インバータ部１１ａ〜１１ｄの正側入力端子Ｐ１〜Ｐ４間を接続するスイッチである。具体的には、スイッチＳＷ１１は、インバータ部１１ａの正側入力端子Ｐ１とインバータ部１１ｂの正側入力端子Ｐ２との間に接続される。スイッチＳＷ１４は、インバータ部１１ｂの正側入力端子Ｐ２とインバータ部１１ｃの正側入力端子Ｐ３との間に接続される。スイッチＳＷ１７は、インバータ部１１ｃの正側入力端子Ｐ３とインバータ部１１ｄの正側入力端子Ｐ４との間に接続される。   The switches SW11, SW14, and SW17 are switches that connect the positive side input terminals P1 to P4 of the inverter units 11a to 11d. Specifically, the switch SW11 is connected between the positive side input terminal P1 of the inverter unit 11a and the positive side input terminal P2 of the inverter unit 11b. The switch SW14 is connected between the positive side input terminal P2 of the inverter unit 11b and the positive side input terminal P3 of the inverter unit 11c. The switch SW17 is connected between the positive side input terminal P3 of the inverter unit 11c and the positive side input terminal P4 of the inverter unit 11d.

また、スイッチＳＷ１２、ＳＷ１５、ＳＷ１８は、インバータ部１１ａ〜１１ｄの負側入力端子Ｎ１〜Ｎ４間を接続するスイッチである。具体的には、スイッチＳＷ１２は、インバータ部１１ａの負側入力端子Ｎ１とインバータ部１１ｂの負側入力端子Ｎ２との間に接続される。スイッチＳＷ１５は、インバータ部１１ｂの負側入力端子Ｎ２とインバータ部１１ｃの負側入力端子Ｎ３との間に接続される。スイッチＳＷ１８は、インバータ部１１ｃの負側入力端子Ｎ３とインバータ部１１ｄの負側入力端子Ｎ４との間に接続される。   The switches SW12, SW15, and SW18 are switches that connect the negative side input terminals N1 to N4 of the inverter units 11a to 11d. Specifically, the switch SW12 is connected between the negative side input terminal N1 of the inverter unit 11a and the negative side input terminal N2 of the inverter unit 11b. The switch SW15 is connected between the negative side input terminal N2 of the inverter unit 11b and the negative side input terminal N3 of the inverter unit 11c. The switch SW18 is connected between the negative side input terminal N3 of the inverter unit 11c and the negative side input terminal N4 of the inverter unit 11d.

また、スイッチＳＷ１３、ＳＷ１６、ＳＷ１９は、インバータ部１１ａ〜１１ｄの極性の異なる端子間を接続するスイッチである。具体的には、スイッチＳＷ１３は、インバータ部１１ａの負側入力端子Ｎ１とインバータ部１１ｂの正側入力端子Ｐ２との間に接続される。スイッチＳＷ１６は、インバータ部１１ｂの負側入力端子Ｎ２とインバータ部１１ｃの正側入力端子Ｐ３との間に接続される。スイッチＳＷ１９は、インバータ部１１ｃの負側入力端子Ｎ３とインバータ部１１ｄの正側入力端子Ｐ４との間に接続される。   The switches SW13, SW16, and SW19 are switches that connect terminals having different polarities of the inverter units 11a to 11d. Specifically, the switch SW13 is connected between the negative side input terminal N1 of the inverter unit 11a and the positive side input terminal P2 of the inverter unit 11b. The switch SW16 is connected between the negative input terminal N2 of the inverter unit 11b and the positive input terminal P3 of the inverter unit 11c. The switch SW19 is connected between the negative input terminal N3 of the inverter unit 11c and the positive input terminal P4 of the inverter unit 11d.

制御部１６Ｃは、速度演算器２１と、切替速度設定器２３Ｃと、切替判別器２９とを備える。なお、図示していないが、制御部１６Ｃは、制御部１６と同様に、インバータ制御器２５、定出力制御器２６、コンバータ電圧指令器２７およびコンバータ制御器２８を備える。   The control unit 16 </ b> C includes a speed calculator 21, a switching speed setter 23 </ b> C, and a switching discriminator 29. Although not shown, the control unit 16C includes an inverter controller 25, a constant output controller 26, a converter voltage command unit 27, and a converter controller 28, like the control unit 16.

速度演算器２１は、位置検出器４からの回転子位相θに基づいて電動機３の回転速度Ｎｄｅｔを演算する。切替速度設定器２３Ｃは、第１回転速度設定値Ｎｓ１および第２回転速度設定値Ｎｓ２を切替判別器２９へ出力する。   The speed calculator 21 calculates the rotational speed Ndet of the electric motor 3 based on the rotor phase θ from the position detector 4. The switching speed setter 23C outputs the first rotational speed set value Ns1 and the second rotational speed set value Ns2 to the switch discriminator 29.

切替判別器２９は、速度演算器２１から出力される回転速度Ｎｄｅｔと切替速度設定器２３Ｃから出力される第１回転速度設定値Ｎｓ１および第２回転速度設定値Ｎｓ２とを比較し、比較結果に基づいた切替信号Ｓ１１〜Ｓ１９を出力する。   The switching discriminator 29 compares the rotation speed Ndet output from the speed calculator 21 with the first rotation speed setting value Ns1 and the second rotation speed setting value Ns2 output from the switching speed setting unit 23C, and the comparison result is obtained. Based on the switching signals S11-S19.

具体的には、切替判別器２９は、回転速度Ｎｄｅｔが第１回転速度設定値Ｎｓ１未満であれば、直列接続モードの切替信号Ｓ１１〜Ｓ１９を出力する。また、切替判別器２９は、回転速度Ｎｄｅｔが第１回転速度設定値Ｎｓ１以上第２回転速度設定値Ｎｓ２未満であれば、直並列接続モードの切替信号Ｓ１１〜Ｓ１９を出力する。さらに、切替判別器２９は、回転速度Ｎｄｅｔが第２回転速度設定値Ｎｓ２以上であれば、並列接続モードの切替信号Ｓ１１〜Ｓ１９を出力する。切替信号Ｓ１１〜Ｓ１９はそれぞれスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１９を動作させるための信号である。   Specifically, if the rotational speed Ndet is less than the first rotational speed setting value Ns1, the switching discriminator 29 outputs the series connection mode switching signals S11 to S19. Further, when the rotational speed Ndet is equal to or greater than the first rotational speed setting value Ns1 and smaller than the second rotational speed setting value Ns2, the switching discriminator 29 outputs the switching signals S11 to S19 in the series / parallel connection mode. Furthermore, if the rotational speed Ndet is equal to or higher than the second rotational speed setting value Ns2, the switching discriminator 29 outputs the parallel connection mode switching signals S11 to S19. The switching signals S11 to S19 are signals for operating the switches SW11 to SW19, respectively.

図９は、電流形インバータ装置１Ｃにおける接続モードとスイッチの状態と電動機３ａ〜３ｄの結合状態との関係を示す図である。図９に示すように、直列接続モードでは、スイッチＳＷ１３、ＳＷ１６、ＳＷ１９がオン状態であり、その他のスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７、ＳＷ１８がオフ状態である。これにより、コンバータ部１０に対して、電動機３ａ〜３ｄが４つのインバータ部１１ａ〜１１ｄを介して直列に接続される。   FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship among the connection mode, the switch state, and the coupled state of the motors 3a to 3d in the current source inverter device 1C. As shown in FIG. 9, in the series connection mode, the switches SW13, SW16, and SW19 are in the on state, and the other switches SW11, SW12, SW14, SW15, SW17, and SW18 are in the off state. Thereby, with respect to converter part 10, electric motors 3a-3d are connected in series via four inverter parts 11a-11d.

直並列接続モードでは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１６〜ＳＷ１８がオン状態であり、その他のスイッチＳＷ１３〜ＳＷ１５、ＳＷ１９がオフ状態である。これにより、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂを介してそれぞれ並列に接続された電動機３ａ、３ｂの組とインバータ部１１ｃ、１１ｄを介してそれぞれ並列に接続された電動機３ｃ、３ｄの組とが直列に接続される。   In the series-parallel connection mode, the switches SW11, SW12, SW16 to SW18 are on, and the other switches SW13 to SW15, SW19 are off. Thus, a set of motors 3a and 3b connected in parallel to the converter unit 10 via the inverter units 11a and 11b and a set of motors 3c and 3d connected in parallel via the inverter units 11c and 11d, respectively. Are connected in series.

並列接続モードでは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７、ＳＷ１８がオン状態であり、その他のスイッチＳＷ１３、ＳＷ１６、ＳＷ１９がオフ状態である。これにより、コンバータ部１０に対して、電動機３ａ〜３ｄが４つのインバータ部１１ａ〜１１ｄを介して並列に接続される。   In the parallel connection mode, the switches SW11, SW12, SW14, SW15, SW17, and SW18 are on, and the other switches SW13, SW16, and SW19 are off. Thereby, with respect to converter part 10, electric motors 3a-3d are connected in parallel via four inverter parts 11a-11d.

図１０は、電流形インバータ装置１Ｃの特性を示す図であり、具体的には、直流母線電圧Ｖｐｎ、出力有効電力Ｐおよびトルクτと、電動機３ａ〜３ｄの回転速度との関係を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating the characteristics of the current source inverter device 1C, and more specifically, a diagram illustrating the relationship among the DC bus voltage Vpn, the output active power P and the torque τ, and the rotational speeds of the motors 3a to 3d. is there.

また、図１０においては電動機３ａ〜３ｄの回転速度が第１回転速度設定値Ｎｓ１未満である領域を低速領域とし、電動機３ａ〜３ｄの回転速度が第１回転速度設定値Ｎｓ１以上第２回転速度設定値Ｎｓ２未満である領域を中速領域としている。また、電動機３ａ〜３ｄの回転速度が第２回転速度設定値Ｎｓ２以上である領域を高速領域としている。   In FIG. 10, the region where the rotational speeds of the electric motors 3a to 3d are less than the first rotational speed set value Ns1 is defined as the low speed region, and the rotational speeds of the electric motors 3a to 3d are equal to or higher than the first rotational speed set value Ns1. The area that is less than the set value Ns2 is the medium speed area. Moreover, the area | region where the rotational speed of the electric motors 3a-3d is more than 2nd rotational speed setting value Ns2 is made into the high speed area | region.

図１０に示すように、電流形インバータ装置１Ｃは、低速領域では、直列接続モードで動作し、中速領域では、直並列接続モードで動作し、高速領域では、並列接続モードで動作する。   As shown in FIG. 10, the current source inverter device 1C operates in the serial connection mode in the low speed region, operates in the series / parallel connection mode in the medium speed region, and operates in the parallel connection mode in the high speed region.

低速領域のうち、電動機３ａ〜３ｄの回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅ未満である領域では、制御部１６Ｃは、定トルク制御を行う。一方、低速領域のうち、電動機３ａ〜３ｄの回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅ以上である領域では、制御部１６Ｃは、定出力制御を行う。また、中速領域および高速領域では、制御部１６Ｃは、定出力制御を行う。   In the low speed region, the control unit 16C performs constant torque control in a region where the rotation speeds of the motors 3a to 3d are less than the base rotation speed value Nbase. On the other hand, in the region where the rotational speed of the electric motors 3a to 3d is equal to or higher than the base rotational speed value Nbase in the low speed region, the control unit 16C performs constant output control. Further, in the medium speed region and the high speed region, the control unit 16C performs constant output control.

図１０に示すように、直列接続モードにおける最大制御速度は回転速度Ｎｓ１であり、直並列接続モードにおける最大制御速度は回転速度Ｎｓ２であり、並列接続モードにおける最大制御速度は回転速度Ｎｍａｘである。なお、図１０において、Ｖｐｎ１は、直並列接続モードにおいて界磁弱め制御が行われない場合の直流母線電圧Ｖｐｎであり、Ｖｐｎ２は、並列接続モードにおいて界磁弱め制御が行われない場合の直流母線電圧Ｖｐｎである。   As shown in FIG. 10, the maximum control speed in the series connection mode is the rotation speed Ns1, the maximum control speed in the series / parallel connection mode is the rotation speed Ns2, and the maximum control speed in the parallel connection mode is the rotation speed Nmax. In FIG. 10, Vpn1 is a DC bus voltage Vpn when the field weakening control is not performed in the series-parallel connection mode, and Vpn2 is a DC bus when the field weakening control is not performed in the parallel connection mode. The voltage is Vpn.

したがって、直列接続モード、直並列接続モードおよび並列接続モードを切り替え、各切り替えにて界磁弱め制御を解除することによって、電動機３ａ〜３ｄの速度制御範囲を回転速度Ｎｍａｘまでとでき、これらのモードを切り替えない場合に比べて、直流電流源７の容量を出力有効電力Ｐに基づく容量に抑えつつ、速度制御範囲を拡大することができる。   Therefore, by switching the series connection mode, the series / parallel connection mode, and the parallel connection mode and canceling the field weakening control at each switching, the speed control range of the motors 3a to 3d can be set to the rotational speed Nmax. As compared with the case where the switch is not switched, the speed control range can be expanded while the capacity of the direct current source 7 is suppressed to the capacity based on the output active power P.

直列接続モードと直並列接続モードとの切り替え制御、および、直並列接続モードと並列接続モードとの切り替え制御は、第１の実施形態に係る接続モードの切り替え制御と同様の制御である。   The switching control between the series connection mode and the series-parallel connection mode and the switching control between the series-parallel connection mode and the parallel connection mode are the same controls as the switching control of the connection mode according to the first embodiment.

例えば、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１に達した場合、制御部１６Ｃは、ｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロに戻すことにより、電動機３ａ〜３ｄの界磁を強め、ｑ軸電流指令値をＮｂａｓｅ／Ｎｓ１倍することで制限する。これにより、直列接続モードから直並列接続モードへの切り替えの前後で電動機３ａ〜３ｄの出力トルクτは変化せず、出力有効電力Ｐも一定値のまま変化しない。   For example, when the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns1, the control unit 16C strengthens the fields of the motors 3a to 3d by returning the d-axis field weakening current command value Idrc to zero, and the q-axis current The command value is limited by Nbase / Ns1 times. Thus, the output torque τ of the electric motors 3a to 3d does not change before and after switching from the series connection mode to the series-parallel connection mode, and the output active power P does not change at a constant value.

また、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ２に達した場合、制御部１６Ｃがｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロに戻すことにより、電動機３ａ〜３ｄの界磁を強め、ｑ軸電流指令値をＮｓ１／Ｎｓ２倍することで制限する。これにより、直並列接続モードから並列接続モードへの切り替えの前後で電動機３ａ〜３ｄの出力トルクτは変化せず、出力有効電力Ｐも一定値のまま変化しない。   Further, when the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns2, the control unit 16C returns the d-axis field weakening current command value Idrc to zero, thereby strengthening the fields of the motors 3a to 3d and the q-axis current command. The value is limited by multiplying the value by Ns1 / Ns2. Thus, the output torque τ of the electric motors 3a to 3d does not change before and after switching from the series-parallel connection mode to the parallel connection mode, and the output active power P does not change at a constant value.

図１１は電動機３ａ〜３ｄを加減速した場合の電流形インバータ装置１Ｃの動作説明図である。図１１では、時刻Ｔ０から電動機３ａ〜３ｄの加速を開始して時刻Ｔ５において回転速度Ｎｄｅｔを最大速度値Ｎｍａｘまで上げ、その後、時刻Ｔ６から電動機３ａ〜３ｄの減速を開始して時刻Ｔ９で回転速度Ｎｄｅｔをゼロにした場合の各スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１９の状態を示す。   FIG. 11 is an operation explanatory diagram of the current source inverter device 1C when the motors 3a to 3d are accelerated and decelerated. In FIG. 11, acceleration of the electric motors 3a to 3d is started from time T0 and the rotational speed Ndet is increased to the maximum speed value Nmax at time T5, and then deceleration of the electric motors 3a to 3d is started from time T6 and rotated at time T9. The states of the switches SW11 to SW19 when the speed Ndet is set to zero are shown.

図１１に示すように、電流形インバータ装置１Ｃは、加速時には、直列接続モードから直並列接続モードへ移行し、その後、直並列接続モードから並列接続モードへ移行する。また、電流形インバータ装置１Ｃは、減速時には、並列接続モードから直並列接続モードへ移行し、その後、直並列接続モードから直列接続モードへ移行する。なお、電動機３の回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅを超えると定出力領域となり速度上昇・下降特性の直線性が徐々に保てなくなる。   As illustrated in FIG. 11, the current source inverter device 1 </ b> C shifts from the series connection mode to the series-parallel connection mode during acceleration, and then shifts from the series-parallel connection mode to the parallel connection mode. In addition, the current source inverter device 1C shifts from the parallel connection mode to the series-parallel connection mode during deceleration, and then shifts from the series-parallel connection mode to the series connection mode. When the rotation speed of the electric motor 3 exceeds the base rotation speed value Nbase, a constant output region is obtained, and the linearity of the speed increase / decrease characteristics cannot be maintained gradually.

以上のように、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｃでは、インバータ部１１を４つとし、直列接続モード、直並列接続モードおよび並列接続モードを切り替えて実行する。そのため、第２の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｂに比べ、速度制御範囲をさらに拡大することができる。   As described above, in the current source inverter device 1C according to the third embodiment, four inverter units 11 are used, and the series connection mode, the series-parallel connection mode, and the parallel connection mode are switched and executed. Therefore, the speed control range can be further expanded as compared with the current source inverter device 1B according to the second embodiment.

なお、図８に示す例では、４つのインバータ部１１ａ〜１１ｄに対して４台の電動機３ａ〜３ｄを接続したが、４つのインバータ部１１ａ〜１１ｄに対して１台の電動機を接続するようにしてもよい。この場合、電動機として、第１〜第４の３相巻線を有する四重巻線電動機を用いる。そして、各３相巻線に対してインバータ部１１ａ〜１１ｄのそれぞれを接続する。このようにすることで、電動機を、速度制御範囲を拡大しつつ動作させることができる。   In the example shown in FIG. 8, four motors 3a to 3d are connected to the four inverter units 11a to 11d, but one motor is connected to the four inverter units 11a to 11d. May be. In this case, a quadruple winding motor having first to fourth three-phase windings is used as the motor. And each of inverter part 11a-11d is connected with respect to each three-phase winding. By doing in this way, an electric motor can be operated, expanding the speed control range.

また、４つのインバータ部１１ａ〜１１ｄに対して２台の電動機を接続するようにしてもよい。この場合、電動機として、第１および第２の３相巻線を有する二重巻線電動機を２つ用いる。そして、一方の電動機に対してインバータ部１１ａ、１１ｂを接続し、他方の電動機に対してインバータ部１１ｃ、１１ｄを接続する。このようにすることで、２台の電動機を速度制御範囲を拡大しつつ動作させることができる。   Moreover, you may make it connect two motors with respect to the four inverter parts 11a-11d. In this case, two double-winding motors having first and second three-phase windings are used as the motors. And inverter part 11a, 11b is connected with respect to one electric motor, and inverter part 11c, 11d is connected with respect to the other electric motor. In this way, the two electric motors can be operated while expanding the speed control range.

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る電流形インバータ装置について説明する。第３の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｃは、４つのインバータ部１１ａ〜１１ｄにより電動機３ａ〜３ｄを同一回転速度で動作させるものであるが、第４の実施形態に係る電流形インバータ装置は、６つのインバータ部により６台の電動機を同一回転速度で動作させる。なお、以下においては、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｃと異なる点を中心に説明し、上述した実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。 (Fourth embodiment)
Next, a current source inverter device according to a fourth embodiment will be described. The current source inverter device 1C according to the third embodiment operates the motors 3a to 3d at the same rotational speed by the four inverter units 11a to 11d, but the current source inverter device according to the fourth embodiment is , Six electric motors are operated at the same rotational speed by six inverter units. In the following, differences from the current source inverter device 1C according to the third embodiment will be mainly described, and components having the same functions as those of the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. To do.

図１２は、第４の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。図１２に示すように、第４の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｄは、直流電流源７と、６つのインバータ部１１ａ〜１１ｆと、直流母線切替部１５Ｄと、制御部１６Ｄとを備える。   FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 12, the current source inverter device 1D according to the fourth embodiment includes a DC current source 7, six inverter units 11a to 11f, a DC bus switching unit 15D, and a control unit 16D.

各インバータ部１１ａ〜１１ｆには個別に電動機３ａ〜３ｆが接続される。なお、インバータ部１１ａ〜１１ｆは同一構成であり、例えば、図３に示すように構成される。また、電動機３ａ〜３ｆも同一構成である。   Electric motors 3a to 3f are individually connected to the inverter units 11a to 11f. In addition, inverter part 11a-11f is the same structure, for example, is comprised as shown in FIG. The electric motors 3a to 3f have the same configuration.

直流母線切替部１５Ｄは、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ２５（切替器の一例）を備え、制御部１６Ｄから出力される切替信号Ｓ１１〜Ｓ２５に基づき、直流電流源７に対するインバータ部１１ａ〜１１ｆの接続を、直列接続、３直列２並列接続、２直列３並列接続、並列接続の４つの状態に切り替える。３直列２並列接続は、並列接続された２台の電動機の組が３つ直列に接続された状態であり、２直列３並列接続は、並列接続された３つの電動機の組が２つ直列に接続された状態である。   The DC bus switching unit 15D includes switches SW11 to SW25 (an example of a switching unit). Based on the switching signals S11 to S25 output from the control unit 16D, the connection of the inverter units 11a to 11f to the DC current source 7 is connected in series. There are four states: connection, 3 series 2 parallel connection, 2 series 3 parallel connection, and parallel connection. 3 series 2 parallel connection is a state in which 3 sets of 2 motors connected in parallel are connected in series. 2 series 3 parallel connection is 2 sets of 3 motors connected in parallel. It is in a connected state.

スイッチＳＷ１１〜ＳＷ２５は、スイッチング素子とダイオードとの直列接続回路により構成される。なお、スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子である。以下、直列２並列接続の状態を３直列２並列接続モードと呼び、２直列３並列接続の状態を２直列３並列接続モードと呼ぶ。   The switches SW11 to SW25 are configured by a series connection circuit of a switching element and a diode. Note that the switching element is, for example, a semiconductor element such as an IGBT or a MOSFET. Hereinafter, the state of series 2 parallel connection is referred to as 3 series 2 parallel connection mode, and the state of 2 series 3 parallel connection is referred to as 2 series 3 parallel connection mode.

スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１９は、第３実施形態にかかる直流母線切替部１５Ｃと同様の接続である。また、スイッチＳＷ２０、ＳＷ２３は、インバータ部１１ｄ〜１１ｆの正側入力端子Ｐ４〜Ｐ６間を接続するスイッチであり、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２４は、インバータ部１１ｄ〜１１ｆの負側入力端子Ｎ４〜Ｎ６間を接続するスイッチである。また、スイッチＳＷ２２、ＳＷ２５は、インバータ部１１ｄ〜１１ｆの極性の異なる入力端子間を接続するスイッチである。   The switches SW11 to SW19 have the same connection as that of the DC bus switching unit 15C according to the third embodiment. The switches SW20 and SW23 are switches for connecting the positive input terminals P4 to P6 of the inverter units 11d to 11f. The switches SW21 and SW24 are connected to the negative input terminals N4 to N6 of the inverter units 11d to 11f. It is a switch to connect. The switches SW22 and SW25 are switches that connect the input terminals having different polarities of the inverter units 11d to 11f.

スイッチＳＷ２０は、インバータ部１１ｄの正側入力端子Ｐ４とインバータ部１１ｅの正側入力端子Ｐ５との間に接続される。スイッチＳＷ２３は、インバータ部１１ｅの正側入力端子Ｐ５とインバータ部１１ｆの正側入力端子Ｐ６との間に接続される。スイッチＳＷ２１は、インバータ部１１ｄの負側入力端子Ｎ４とインバータ部１１ｅの負側入力端子Ｎ５との間に接続される。スイッチＳＷ２４は、インバータ部１１ｅの負側入力端子Ｎ５とインバータ部１１ｆの負側入力端子Ｎ６との間に接続される。スイッチＳＷ２２は、インバータ部１１ｄの負側入力端子Ｎ４とインバータ部１１ｅの正側入力端子Ｐ５との間に接続される。スイッチＳＷ２５は、インバータ部１１ｅの正側入力端子Ｐ５とインバータ部１１ｆの負側入力端子Ｎ６との間に接続される。   The switch SW20 is connected between the positive side input terminal P4 of the inverter unit 11d and the positive side input terminal P5 of the inverter unit 11e. The switch SW23 is connected between the positive side input terminal P5 of the inverter unit 11e and the positive side input terminal P6 of the inverter unit 11f. The switch SW21 is connected between the negative side input terminal N4 of the inverter unit 11d and the negative side input terminal N5 of the inverter unit 11e. The switch SW24 is connected between the negative side input terminal N5 of the inverter unit 11e and the negative side input terminal N6 of the inverter unit 11f. The switch SW22 is connected between the negative side input terminal N4 of the inverter unit 11d and the positive side input terminal P5 of the inverter unit 11e. The switch SW25 is connected between the positive input terminal P5 of the inverter unit 11e and the negative input terminal N6 of the inverter unit 11f.

制御部１６Ｄは、速度演算器２１と、切替速度設定器２３Ｄと、切替判別器２９Ｄとを備える。なお、図示していないが、制御部１６Ｄは、制御部１６と同様に、インバータ制御器２５、定出力制御器２６、コンバータ電圧指令器２７およびコンバータ制御器２８を備える。   The control unit 16D includes a speed calculator 21, a switching speed setter 23D, and a switching discriminator 29D. Although not shown, the control unit 16D includes an inverter controller 25, a constant output controller 26, a converter voltage command unit 27, and a converter controller 28, like the control unit 16.

速度演算器２１は、位置検出器４らの回転子位相θに基づいて電動機３ａ〜３ｆの回転速度Ｎｄｅｔを演算する。切替速度設定器２３Ｄは、第１回転速度設定値Ｎｓ１、第２回転速度設定値Ｎｓ２および第３回転速度設定値Ｎｓ３を切替判別器２９Ｄへ出力する。切替判別器２９Ｄは、速度演算器２１から出力される回転速度Ｎｄｅｔと切替速度設定器２３Ｄから出力される第１回転速度設定値Ｎｓ１、第２回転速度設定値Ｎｓ２および第３回転速度設定値Ｎｓ３を比較し、比較結果に基づいた切替信号Ｓ１１〜Ｓ２５を出力する。   The speed calculator 21 calculates the rotational speed Ndet of the electric motors 3a to 3f based on the rotor phase θ of the position detector 4 and the like. The switching speed setter 23D outputs the first rotational speed set value Ns1, the second rotational speed set value Ns2, and the third rotational speed set value Ns3 to the switch discriminator 29D. The switching discriminator 29D, the rotation speed Ndet output from the speed calculator 21, the first rotation speed setting value Ns1, the second rotation speed setting value Ns2, and the third rotation speed setting value Ns3 output from the switching speed setting unit 23D. And switch signals S11 to S25 based on the comparison result are output.

具体的には、切替判別器２９Ｄは、回転速度Ｎｄｅｔが第１回転速度設定値Ｎｓ１未満であれば、直列接続モードの切替信号Ｓ１１〜Ｓ２５を出力する。また、切替判別器２９Ｄは、回転速度Ｎｄｅｔが第１回転速度設定値Ｎｓ１以上第２回転速度設定値Ｎｓ２未満であれば、３直列２並列接続モードの切替信号Ｓ１１〜Ｓ２５を出力する。   Specifically, when the rotational speed Ndet is less than the first rotational speed setting value Ns1, the switching discriminator 29D outputs the serial connection mode switching signals S11 to S25. Further, the switching discriminator 29D outputs the switching signals S11 to S25 in the 3 series 2 parallel connection mode if the rotation speed Ndet is not less than the first rotation speed setting value Ns1 and less than the second rotation speed setting value Ns2.

また、切替判別器２９Ｄは、回転速度Ｎｄｅｔが第２回転速度設定値Ｎｓ２以上第３回転速度設定値Ｎｓ３未満であれば、２直列３並列接続モードの切替信号Ｓ１１〜Ｓ２５を出力する。さらに、切替判別器２９Ｄは、回転速度Ｎｄｅｔが第３回転速度設定値Ｎｓ３以上であれば、並列接続モードの切替信号Ｓ１１〜Ｓ２５を出力する。切替信号Ｓ１１〜Ｓ２５はそれぞれスイッチＳＷ１１〜ＳＷ２５を動作させるための信号である。   Further, the switching discriminator 29D outputs the switching signals S11 to S25 in the 2-series / 3-parallel connection mode if the rotation speed Ndet is equal to or greater than the second rotation speed setting value Ns2 and less than the third rotation speed setting value Ns3. Furthermore, if the rotational speed Ndet is equal to or higher than the third rotational speed setting value Ns3, the switching discriminator 29D outputs the parallel connection mode switching signals S11 to S25. The switching signals S11 to S25 are signals for operating the switches SW11 to SW25, respectively.

図１３は、電流形インバータ装置１Ｄにおける接続モードとスイッチの状態と電動機３ａ〜３ｆの結合状態との関係を示す図である。図１３は、図９に対応する図であり、各接続モードでのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ２５の状態と電動機３ａ〜３ｆの結合状態が示される。   FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship among a connection mode, a switch state, and a coupling state of the electric motors 3a to 3f in the current source inverter device 1D. FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 9 and shows the states of the switches SW11 to SW25 and the coupled states of the electric motors 3a to 3f in each connection mode.

図１３に示すように、直列接続モードでは、スイッチＳＷ１３、ＳＷ１６、ＳＷ１９、ＳＷ２２、ＳＷ２５がオン状態であり、その他のスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７、ＳＷ１８、ＳＷ２０、ＳＷ２１、ＳＷ２３、ＳＷ２４がオフ状態である。これにより、コンバータ部１０に対して、電動機３ａ〜３ｆが６つのインバータ部１１ａ〜１１ｆを介して直列に接続される。   As shown in FIG. 13, in the serial connection mode, the switches SW13, SW16, SW19, SW22, and SW25 are in the ON state, and the other switches SW11, SW12, SW14, SW15, SW17, SW18, SW20, SW21, SW23, and SW24. Is off. Thereby, with respect to converter part 10, electric motors 3a-3f are connected in series via six inverter parts 11a-11f.

また、３直列２並列接続モードでは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１６〜ＳＷ１８、ＳＷ２２〜ＳＷ２４がオン状態であり、その他のスイッチＳＷ１３〜ＳＷ１５、ＳＷ１９〜ＳＷ２１、ＳＷ２５がオフ状態である。これにより、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂを介してそれぞれ並列に接続された電動機３ａ、３ｂの組とインバータ部１１ｃ、１１ｄを介してそれぞれ並列に接続された電動機３ｃ、３ｄの組とインバータ部１１ｅ、１１ｆを介してそれぞれ並列に接続された電動機３ｄ、３ｅの組とが直列に接続される。   In the 3 series 2 parallel connection mode, the switches SW11, SW12, SW16 to SW18, SW22 to SW24 are in the on state, and the other switches SW13 to SW15, SW19 to SW21, and SW25 are in the off state. Thus, a set of motors 3a and 3b connected in parallel to the converter unit 10 via the inverter units 11a and 11b and a set of motors 3c and 3d connected in parallel via the inverter units 11c and 11d, respectively. And a set of electric motors 3d and 3e respectively connected in parallel via the inverter units 11e and 11f are connected in series.

また、２直列３並列接続モードでは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１９〜ＳＷ２１、ＳＷ２３、ＳＷ２４がオン状態であり、その他のスイッチＳＷ１３、ＳＷ１６〜ＳＷ１８、ＳＷ２２、ＳＷ２５がオフ状態である。これにより、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ〜１１ｃを介してそれぞれ並列に接続された電動機３ａ〜３ｃの組とインバータ部１１ｄ〜１１ｆを介してそれぞれ並列に接続された電動機３ｄ〜３ｆの組とが直列に接続される。   In the 2-series / 3-parallel connection mode, the switches SW11, SW12, SW14, SW15, SW19 to SW21, SW23, and SW24 are in the on state, and the other switches SW13, SW16 to SW18, SW22, and SW25 are in the off state. Thus, a set of electric motors 3a to 3c connected in parallel to the converter unit 10 via the inverter units 11a to 11c and a set of electric motors 3d to 3f connected in parallel via the inverter units 11d to 11f, respectively. Are connected in series.

また、並列接続モードでは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７、ＳＷ１８、ＳＷ２０、ＳＷ２１、ＳＷ２３、ＳＷ２４がオン状態であり、その他のスイッチＳＷ１３、ＳＷ１６、ＳＷ１９、ＳＷ２２、ＳＷ２５がオフ状態である。これにより、コンバータ部１０に対して、電動機３ａ〜３ｆが６つのインバータ部１１ａ〜１１ｆを介して並列に接続される。   In the parallel connection mode, the switches SW11, SW12, SW14, SW15, SW17, SW18, SW20, SW21, SW23, and SW24 are on, and the other switches SW13, SW16, SW19, SW22, and SW25 are off. . Thereby, with respect to converter part 10, electric motors 3a-3f are connected in parallel via six inverter parts 11a-11f.

図１４は、電流形インバータ装置１Ｄの特性を示す図であり、具体的には、直流母線電圧Ｖｐｎ、出力有効電力Ｐおよびトルクτと、電動機３ａ〜３ｆの回転速度との関係を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing the characteristics of the current source inverter device 1D, and more specifically, a diagram showing the relationship among the DC bus voltage Vpn, the output active power P and the torque τ, and the rotational speeds of the motors 3a to 3f. is there.

また、図１４においては電動機３ａ〜３ｆの回転速度が第１回転速度設定値Ｎｓ１未満である領域を低速領域とし、電動機３ａ〜３ｆの回転速度が第１回転速度設定値Ｎｓ１以上第２回転速度設定値Ｎｓ２未満である領域を第１中速領域としている。また電動機３ａ〜３ｆの回転速度が第２回転速度設定値Ｎｓ２以上第３回転速度設定値Ｎｓ３未満である領域を第２中速領域としている。電動機３ａ〜３ｆの回転速度が第３回転速度設定値Ｎｓ３以上である領域を高速領域としている。   In FIG. 14, the region where the rotational speeds of the motors 3a to 3f are less than the first rotational speed set value Ns1 is defined as the low speed region, and the rotational speeds of the motors 3a to 3f are equal to or higher than the first rotational speed set value Ns1 and the second rotational speed. A region that is less than the set value Ns2 is defined as a first medium speed region. A region where the rotation speeds of the electric motors 3a to 3f are equal to or greater than the second rotation speed setting value Ns2 and less than the third rotation speed setting value Ns3 is defined as a second medium speed region. A region where the rotation speed of the electric motors 3a to 3f is equal to or higher than the third rotation speed setting value Ns3 is defined as a high speed region.

図１４に示すように、電流形インバータ装置１Ｄは、低速領域では、直列接続モードで動作し、第１中速領域では、３直列２並列接続モードで動作し、第２中速モードでは、２直列３並列接続モードで動作し、高速領域では、並列接続モードで動作する。   As shown in FIG. 14, the current source inverter device 1D operates in the series connection mode in the low speed region, operates in the 3 series 2 parallel connection mode in the first medium speed region, and 2 in the second medium speed mode. It operates in the series 3 parallel connection mode, and operates in the parallel connection mode in the high speed region.

低速領域のうち、電動機３ａ〜３ｆの回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅ未満である領域では、制御部１６Ｄは、定トルク制御を行う。一方、低速領域のうち、電動機３ａ〜３ｆの回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅ以上である領域では、制御部１６Ｄは、定出力制御を行う。また、第１中速領域、第２中速領域および高速領域では、制御部１６Ｄは、定出力制御を行う。   In the low speed region, the control unit 16D performs constant torque control in a region where the rotation speeds of the motors 3a to 3f are less than the base rotation speed value Nbase. On the other hand, in the low-speed region, the control unit 16D performs constant output control in a region where the rotation speeds of the motors 3a to 3f are equal to or higher than the base rotation speed value Nbase. In the first medium speed region, the second medium speed region, and the high speed region, the control unit 16D performs constant output control.

図１４に示すように、直列接続モードにおける最大制御速度は回転速度Ｎｓ１であり、３直列２並列接続モードにおける最大制御速度は回転速度Ｎｓ２であり、２直列３並列接続モードにおける最大制御速度は回転速度Ｎｓ３であり、並列接続モードにおける最大制御速度は回転速度Ｎｍａｘである。   As shown in FIG. 14, the maximum control speed in the series connection mode is the rotation speed Ns1, the maximum control speed in the 3 series 2 parallel connection mode is the rotation speed Ns2, and the maximum control speed in the 2 series 3 parallel connection mode is the rotation. The speed is Ns3, and the maximum control speed in the parallel connection mode is the rotation speed Nmax.

したがって、直列接続モード、３直列２並列接続モード、２直列３並列接続モードおよび並列接続モードを切り替え、各切り替えにて界磁弱め制御を解除することによって、電動機３ａ〜３ｆの速度制御範囲を回転速度Ｎｍａｘまでとでき、これらのモードを切り替えない場合に比べて、直流電流源７の容量を出力有効電力Ｐに基づく容量に抑えつつ速度制御範囲を拡大することができる。なお、図１４において、Ｖｐｎ１は、３直列２並列接続モードにおいて界磁弱め制御が行われない場合の直流母線電圧Ｖｐｎであり、Ｖｐｎ２は、２直列３並列接続モードにおいて界磁弱め制御が行われない場合の直流母線電圧Ｖｐｎであり、また、Ｖｐｎ３は、並列接続モードにおいて界磁弱め制御が行われない場合の直流母線電圧Ｖｐｎである。   Therefore, the speed control range of the motors 3a to 3f is rotated by switching the series connection mode, the 3 series 2 parallel connection mode, the 2 series 3 parallel connection mode and the parallel connection mode, and canceling the field weakening control at each switching. Compared to the case where these modes are not switched, the speed control range can be expanded while suppressing the capacity of the direct current source 7 to the capacity based on the output active power P. In FIG. 14, Vpn1 is the DC bus voltage Vpn when field weakening control is not performed in the 3 series 2 parallel connection mode, and Vpn2 is field weakening control performed in the 2 series 3 parallel connection mode. The DC bus voltage Vpn when there is not, and Vpn3 is the DC bus voltage Vpn when the field weakening control is not performed in the parallel connection mode.

直列接続モードと３直列２並列接続モードとの切り替え制御、３直列２並列接続モードと２直列３並列接続モードとの切り替え制御、および、２直列３並列接続モードと並列接続モードとの切り替え制御は、第１の実施形態に係る接続モードの切り替え制御と同様の制御である。   Switching control between series connection mode and 3 series 2 parallel connection mode, switching control between 3 series 2 parallel connection mode and 2 series 3 parallel connection mode, and switching control between 2 series 3 parallel connection mode and parallel connection mode are: This is the same control as the connection mode switching control according to the first embodiment.

例えば、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１に達した場合、制御部１６Ｄは、ｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロに戻すことにより、電動機３ａ〜３ｆの界磁を強め、ｑ軸電流指令値をＮｂａｓｅ／Ｎｓ１倍することで制限する。これにより、直列接続モードから３直列２並列接続モードへの切り替えの前後で電動機３ａ〜３ｆの出力トルクτは変化せず、出力有効電力Ｐも一定値のまま変化しない。   For example, when the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns1, the controller 16D strengthens the field of the motors 3a to 3f by returning the d-axis field weakening current command value Idrc to zero, and the q-axis current The command value is limited by Nbase / Ns1 times. As a result, the output torque τ of the electric motors 3a to 3f does not change before and after switching from the series connection mode to the 3 series 2 parallel connection mode, and the output active power P also remains a constant value.

また、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ２に達した場合、制御部１６Ｄがｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロに戻すことにより、電動機３ａ〜３ｆの界磁を強め、ｑ軸電流指令値をＮｓ１／Ｎｓ２倍することで制限する。これにより、３直列２並列接続モードから２直列３並列接続モードへの切り替えの前後で電動機３ａ〜３ｆの出力トルクτは変化せず、出力有効電力Ｐも一定値のまま変化しない。   When the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns2, the control unit 16D returns the d-axis field weakening current command value Idrc to zero, thereby strengthening the fields of the motors 3a to 3f and the q-axis current command. The value is limited by multiplying the value by Ns1 / Ns2. As a result, the output torque τ of the electric motors 3a to 3f does not change before and after switching from the 3 series 2 parallel connection mode to the 2 series 3 parallel connection mode, and the output active power P also remains a constant value.

また、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ３に達した場合、制御部１６Ｄがｄ軸弱め界磁電流指令値Ｉｄｒｃをゼロに戻すことにより、電動機３ａ〜３ｆの界磁を強め、ｑ軸電流指令値をＮｓ２／Ｎｓ３倍することで制限する。これにより、２直列３並列接続モードから並列接続モードへの切り替えの前後で電動機３ａ〜３ｆの出力トルクτは変化せず、出力有効電力Ｐも一定値のまま変化しない。   Further, when the rotational speed Ndet reaches the rotational speed set value Ns3, the control unit 16D returns the d-axis field weakening current command value Idrc to zero, thereby strengthening the fields of the motors 3a to 3f and the q-axis current command. Limit by multiplying the value by Ns2 / Ns3. As a result, the output torque τ of the electric motors 3a to 3f does not change before and after switching from the 2 series 3 parallel connection mode to the parallel connection mode, and the output active power P also remains a constant value.

以上のように、第４の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｄでは、インバータ部１１を６つとし、直列接続モード、３直列２並列接続モード、２直列３並列接続モードおよび並列接続モードを切り替えて実行する。そのため、第３の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｃに比べ、速度制御範囲をさらに拡大することができる。   As described above, in the current source inverter device 1D according to the fourth embodiment, the number of the inverter units 11 is six, and the series connection mode, the 3 series 2 parallel connection mode, the 2 series 3 parallel connection mode, and the parallel connection mode are switched. And execute. Therefore, the speed control range can be further expanded as compared with the current source inverter device 1C according to the third embodiment.

なお、図１２に示す例では、６つのインバータ部１１ａ〜１１ｆに対して６台の電動機３ａ〜３ｆを接続したが、６つのインバータ部１１ａ〜１１ｆに対して１台の電動機を接続するようにしてもよい。この場合、電動機として、第１〜第６の３相巻線を有する六重巻線電動機を用いる。そして、各３相巻線に対してインバータ部１１ａ〜１１ｆのそれぞれを接続する。このようにすることで、電動機を、速度制御範囲を拡大しつつ動作させることができる。   In the example shown in FIG. 12, six motors 3a to 3f are connected to the six inverter units 11a to 11f, but one motor is connected to the six inverter units 11a to 11f. May be. In this case, a six-winding motor having first to sixth three-phase windings is used as the motor. And each of inverter part 11a-11f is connected with respect to each three-phase winding. By doing in this way, an electric motor can be operated, expanding the speed control range.

また、６つのインバータ部１１ａ〜１１ｆに対して３台の電動機を接続するようにしてもよい。この場合、電動機として、第１および第２の３相巻線を有する二重巻線電動機を３つ用いる。そして、２つのインバータ部１１の組に対して電動機を接続する。このようにすることで、３台の二重巻線電動機を、速度制御範囲を拡大しつつ動作させることができる。   Moreover, you may make it connect three motors with respect to six inverter parts 11a-11f. In this case, three double-winding motors having first and second three-phase windings are used as the motors. Then, an electric motor is connected to the set of two inverter units 11. In this way, it is possible to operate three double-winding motors while expanding the speed control range.

また、６つのインバータ部１１ａ〜１１ｆに対して２台の電動機を接続するようにしてもよい。この場合、電動機として、第１〜第３の３相巻線を有する三重巻線電動機を２つ用いる。そして、３つずつのインバータ部１１の組に対して電動機を接続する。このようにすることで、２台の三重巻線電動機を、速度制御範囲を拡大しつつ動作させることができる。   Moreover, you may make it connect two motors with respect to six inverter parts 11a-11f. In this case, two triple-winding motors having first to third three-phase windings are used as electric motors. Then, an electric motor is connected to each set of three inverter units 11. By doing in this way, two triple winding motors can be operated while expanding the speed control range.

なお、上述においては、インバータ部１１が２つ、４つ、６つの場合について説明したが、電動機は、３台であってもよく、また、８台以上であってもよい。例えば、インバータ部１１が８つの場合、直列接続モード、４直列２並列接続モード、２直列４並列接続モードおよび並列接続モードの切り替えが実行される。また、インバータ部１１が９つの場合、直列接続モード、３直列３並列接続モードおよび並列接続モードの切り替えが実行される。   In the above description, the case where there are two, four, and six inverter units 11 has been described. However, the number of electric motors may be three, or may be eight or more. For example, when there are eight inverter units 11, switching between the series connection mode, the 4 series 2 parallel connection mode, the 2 series 4 parallel connection mode, and the parallel connection mode is executed. When there are nine inverter units 11, switching between the serial connection mode, the 3 serial 3 parallel connection mode, and the parallel connection mode is executed.

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る電流形インバータ装置について説明する。第１の実施形態に係る電流形インバータ装置１、１Ａは、低速領域において直列接続モードで動作し、高速領域において並列接続モードで動作する。一方、第５の実施形態に係る電流形インバータ装置は、電動機３の回転速度が基底回転速度値Ｎｂａｓｅ以上かつ回転速度設定値Ｎｓ１未満の速度範囲を中速領域とし、コンバータ部に対するインバータ部の接続を直列と並列とに交互に接続することで、高効率となる速度領域を拡大する。 (Fifth embodiment)
Next, a current source inverter device according to a fifth embodiment will be described. The current source inverter devices 1 and 1A according to the first embodiment operate in a series connection mode in a low speed region and operate in a parallel connection mode in a high speed region. On the other hand, in the current source inverter device according to the fifth embodiment, a speed range in which the rotation speed of the motor 3 is greater than or equal to the base rotation speed value Nbase and less than the rotation speed setting value Ns1 is set as a medium speed region, By alternately connecting in series and parallel, the speed range where high efficiency is achieved is expanded.

なお、以下においては、第１の実施形態に係る電流形インバータ装置１、１Ａと異なる点を中心に説明し、上述した実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。また、後述する図１８および図１９においては、電動機３の巻線インピーダンスの電圧降下は無視している。   In the following, differences from the current source inverter devices 1 and 1A according to the first embodiment will be mainly described, and components having the same functions as those of the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals. Is omitted. Further, in FIG. 18 and FIG. 19 described later, the voltage drop of the winding impedance of the electric motor 3 is ignored.

図１５は、第５の実施形態に係る電流形インバータ装置の構成を示す図である。図１５に示す電流形インバータ装置１Ｅの制御部１６Ｅは、比較器１２（図１参照）に代えて切替信号生成器２０を有し、また、インバータ制御器２５Ｅの動作が電流形インバータ装置１のインバータ制御器２５と異なる。   FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a current source inverter device according to the fifth embodiment. The control unit 16E of the current source inverter device 1E shown in FIG. 15 has a switching signal generator 20 instead of the comparator 12 (see FIG. 1), and the operation of the inverter controller 25E is the same as that of the current source inverter device 1. Different from the inverter controller 25.

切替信号生成器２０は、速度演算器２１から出力される回転速度Ｎｄｅｔと切替速度設定器２３から出力される回転速度設定値Ｎｓ１とに基づいて、切替信号Ｓｐを生成する。ＮＯＴ回路２４は、切替信号Ｓｐのレベルを反転して切替信号Ｓｎとして出力する。そして、切替信号Ｓｐは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２に入力され、切替信号Ｓｎは、スイッチＳＷ３に入力される。   The switching signal generator 20 generates a switching signal Sp based on the rotational speed Ndet output from the speed calculator 21 and the rotational speed set value Ns1 output from the switching speed setter 23. The NOT circuit 24 inverts the level of the switching signal Sp and outputs it as the switching signal Sn. The switching signal Sp is input to the switches SW1 and SW2, and the switching signal Sn is input to the switch SW3.

切替信号生成器２０は、回転速度Ｎｄｅｔに応じたオン比率の切替信号Ｓｐを出力する。図１６は、回転速度Ｎｄｅｔ、切替信号Ｓｐのオン比率Ｔｒｐ、および、切替信号Ｓｎのオン比率Ｔｒｎとの関係を示す図である。オン比率Ｔｒｐは、切替信号ＳｐにおけるＨｉｇｈレベルの期間の比であり、オン比率Ｔｒｎは、切替信号ＳｎにおけるＨｉｇｈレベルの期間の比である。   The switching signal generator 20 outputs an on-ratio switching signal Sp corresponding to the rotation speed Ndet. FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship among the rotational speed Ndet, the ON ratio Trp of the switching signal Sp, and the ON ratio Trn of the switching signal Sn. The ON ratio Trp is the ratio of the high level period in the switching signal Sp, and the ON ratio Trn is the ratio of the high level period in the switching signal Sn.

図１６に示すように、回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅ未満である場合、切替信号生成器２０は、オン比率Ｔｒｐが０％であるＬｏｗレベルの切替信号Ｓｐを出力する。一方、回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１以上である場合、切替信号生成器２０は、オン比率Ｔｒｐが１００％であるＨｉｇｈレベルの切替信号Ｓｐを出力する。   As shown in FIG. 16, when the rotational speed Ndet is less than the base rotational speed value Nbase, the switching signal generator 20 outputs a low-level switching signal Sp whose ON ratio Trp is 0%. On the other hand, when the rotational speed Ndet is equal to or higher than the rotational speed set value Ns1, the switching signal generator 20 outputs a high-level switching signal Sp with an ON ratio Trp of 100%.

回転速度Ｎｄｅｔが基底回転速度値Ｎｂａｓｅ以上で回転速度設定値Ｎｓ１未満である場合、回転速度Ｎｄｅｔが速くなるほど、１００％に近づくようにオン比率Ｔｒｐが設定される。図１７は、切替信号Ｓｐ、Ｓｎの波形の一例を示す図である。図１７に示すように、切替信号Ｓｐは周期ＴC毎にＬｏｗレベルとなるオン期間ＴLとＨｉｇｈレベルとなるオフ期間ＴHが設定され、切替信号Ｓｎは周期ＴC毎にＨｉｇｈレベルとなるオン期間ＴLとＬｏｗレベルとなるオフ期間ＴHが設定される。切替信号Ｓｐのオン比率Ｔｒｐは、ＴL／ＴCで表され、切替信号Ｓｎのオン比率Ｔｒｎは、ＴH／ＴCで表される。 When the rotation speed Ndet is equal to or higher than the base rotation speed value Nbase and less than the rotation speed setting value Ns1, the ON ratio Trp is set so as to approach 100% as the rotation speed Ndet increases. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of waveforms of the switching signals Sp and Sn. As shown in FIG. 17, the switching signal Sp is OFF period T H of the on-period T L and High level to Low level in each period T C is set, the switching signal Sn is High level in each period T C An off period T H in which the on period T L and the low level are set is set. The ON ratio Trp of the switching signal Sp is represented by T L / T C , and the ON ratio Trn of the switching signal Sn is represented by T H / T C.

切替信号Ｓｐのオン比率Ｔｒｐが０％である場合、切替信号Ｓｎのオン比率Ｔｒｎは１００％であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフになり、スイッチＳＷ３がオンになる。これにより、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが直列に接続される直列接続モードにより電動機３が制御される。   When the ON ratio Trp of the switching signal Sp is 0%, the ON ratio Trn of the switching signal Sn is 100%, the switches SW1 and SW2 are turned off, and the switch SW3 is turned on. Thereby, the electric motor 3 is controlled by the serial connection mode in which the inverter units 11 a and 11 b are connected in series to the converter unit 10.

また、切替信号Ｓｐのオン比率Ｔｒｐが１００％である場合、切替信号Ｓｎのオン比率Ｔｒｎは０％であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオンになり、スイッチＳＷ３がオフになる。これにより、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが並列に接続される並列接続モードにより電動機３が制御される。   When the ON ratio Trp of the switching signal Sp is 100%, the ON ratio Trn of the switching signal Sn is 0%, the switches SW1 and SW2 are turned on, and the switch SW3 is turned off. Thereby, the electric motor 3 is controlled by the parallel connection mode in which the inverter units 11 a and 11 b are connected in parallel to the converter unit 10.

また、０％＜Ｔｒｐ（＝１−Ｔｒｎ）＜１００％の場合、オン比率Ｔｒｐに応じた時間だけＨｉｇｈになる切替信号Ｓｐが切替信号生成器２０から出力される。また、ＮＯＴ回路２４により、オン比率Ｔｒｎに応じた時間だけＨｉｇｈになる切替信号ＳｎがＮＯＴ回路２４から出力される。   When 0% <Trp (= 1−Trn) <100%, the switching signal Sp that is High only for the time corresponding to the ON ratio Trp is output from the switching signal generator 20. Further, the NOT circuit 24 outputs a switching signal Sn which becomes High only for a time corresponding to the ON ratio Trn.

これにより、オン比率Ｔｒｎに応じた時間だけコンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが直列接続状態になり、オン比率Ｔｒｐに応じた時間だけコンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂが並列接続状態になるスイッチング制御が周期ＴC毎に繰り返し行われる。 Thereby, the inverter units 11a and 11b are connected in series to the converter unit 10 for a time corresponding to the ON ratio Trn, and the inverter units 11a and 11b are connected in parallel to the converter unit 10 for a time corresponding to the ON ratio Trp. Switching control to enter the connection state is repeatedly performed every cycle T C.

図１８は、電動機３を加速した場合のスイッチＳＷ１〜３のオン比率、直列接続状態および並列接続状態の時比率の関係を示す図である。図１８に示すように、電動機３を加減速する場合には、直列接続状態の時比率および並列接続状態の時比率が０％と１００％との間で連続して変化する。   FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between the ON ratio of the switches SW1 to SW3, the serial connection state, and the time ratio of the parallel connection state when the electric motor 3 is accelerated. As shown in FIG. 18, when accelerating / decelerating the motor 3, the time ratio in the series connection state and the time ratio in the parallel connection state continuously change between 0% and 100%.

また、インバータ制御器２５Ｅは、Ｎｂａｓｅ＜Ｎｄｅｔ＜Ｎｓ１の範囲において、ｄ軸電流指令を第１の実施形態にて回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１のとき界磁弱め制御を解除する直前のｄ軸電流指令の半分とし、ｑ軸電流指令を（Ｎｂａｓｅ＋Ｎｓ１）／（２Ｎｓ１）倍に制限する。   In addition, the inverter controller 25E sets the d-axis current command in the range of Nbase <Ndet <Ns1 to d immediately before canceling the field weakening control when the rotational speed Ndet is the rotational speed set value Ns1 in the first embodiment. The q-axis current command is limited to (Nbase + Ns1) / (2Ns1) times as half of the shaft current command.

このような制御により第５の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｅでは、図１９に示すように特性が変化する電動機を仮想的に運転している場合と同等に電動機３を運転することが可能となる。図１９は、電動機３の回転速度Ｎｄｅｔと出力有効電力Ｐとの関係を示す図である。   With such control, in the current source inverter device 1E according to the fifth embodiment, it is possible to operate the motor 3 in the same manner as when the motor whose characteristics change as shown in FIG. 19 is virtually operated. It becomes. FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the rotational speed Ndet of the electric motor 3 and the output active power P.

このように、第５の実施形態に係る電流形インバータ装置１Ｅは、電動機３の回転速度に応じた時比率で、コンバータ部１０に対してインバータ部１１ａ、１１ｂの接続状態を直列接続状態と並列接続状態とで交互に切り替えるスイッチング制御を行うことによって、高効率領域を拡大することができる。   As described above, the current source inverter device 1E according to the fifth embodiment is configured so that the connection state of the inverter units 11a and 11b is parallel to the series connection state with respect to the converter unit 10 at a time ratio corresponding to the rotation speed of the electric motor 3. By performing switching control that switches alternately depending on the connection state, the high efficiency region can be expanded.

なお、第５の実施形態の上記例では、第１の実施形態に係る電流形インバータ装置１、１Ａからの変更点について説明したが、上述した電流形インバータ装置１Ｂ〜１Ｄについても同様の処理により、高効率領域を拡大することができる。例えば、電流形インバータ装置１Ｂにおいて、上述した切替信号生成器２０を設け、上述したインバータ制御器２５Ｅと同様の制御を行うことで高効率領域を拡大することができる。   In the above example of the fifth embodiment, the changes from the current source inverter devices 1 and 1A according to the first embodiment have been described. However, the above-described current source inverter devices 1B to 1D are also processed in the same manner. The high efficiency area can be expanded. For example, in the current source inverter device 1B, the switching signal generator 20 described above is provided, and the high efficiency region can be expanded by performing the same control as the inverter controller 25E described above.

また、電流形インバータ装置１Ｃにおいては、切替判別器２９により、電動機３の回転速度Ｎｄｅｔに応じて、接続モードを交互に切り替えるスイッチング制御を行うことによって高効率となる速度領域を拡大することができる。   Further, in the current source inverter device 1 </ b> C, the switching discriminator 29 can expand the speed region where the efficiency is high by performing switching control for alternately switching the connection mode according to the rotational speed Ndet of the electric motor 3. .

具体的には、Ｎｂａｓｅ＜Ｎｄｅｔ＜Ｎｓ１の速度範囲において、切替判別器２９は、直流電流源７に対するインバータ部１１ａ〜１１ｄの接続状態を直列接続モードと２直列２並列接続モードとに交互に接続するスイッチング制御を行う。このスイッチング制御では、ｄ軸電流指令を第３の実施形態にて回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１のとき界磁弱め制御を解除する直前のｄ軸電流指令の半分とし、ｑ軸電流指令を（Ｎｂａｓｅ＋Ｎｓ１）／（２Ｎｓ１）倍に制限する。   Specifically, in the speed range of Nbase <Ndet <Ns1, the switching discriminator 29 alternately connects the connection states of the inverter units 11a to 11d to the DC current source 7 between the series connection mode and the 2 series 2 parallel connection mode. Perform switching control. In this switching control, when the rotational speed Ndet is the rotational speed setting value Ns1 in the third embodiment, the d-axis current instruction is half of the d-axis current instruction immediately before the field weakening control is canceled, and the q-axis current instruction is Limit to (Nbase + Ns1) / (2Ns1) times.

また、Ｎｓ１＜Ｎｄｅｔ＜Ｎｓ２の速度範囲において、切替判別器２９が、直流電流源７に対するインバータ部１１ａ〜１１ｄの接続状態を２直列２並列接続モードと並列接続モードに交互に接続するスイッチング制御を行う。このスイッチング制御では、ｄ軸電流指令を第３の実施形態にて回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ２のとき界磁弱め制御を解除する直前のｄ軸電流指令の半分とし、ｑ軸電流指令を（Ｎｓ１＋Ｎｓ２）／（２Ｎｓ１）倍に制限する。   Further, in the speed range of Ns1 <Ndet <Ns2, the switching discriminator 29 performs switching control in which the connection state of the inverter units 11a to 11d with respect to the direct current source 7 is alternately connected to the 2-series 2-parallel connection mode and the parallel connection mode. Do. In this switching control, when the rotational speed Ndet is the rotational speed setting value Ns2 in the third embodiment, the d-axis current instruction is half of the d-axis current instruction immediately before the field weakening control is canceled, and the q-axis current instruction is Limit to (Ns1 + Ns2) / (2Ns1) times.

また、電流形インバータ装置１Ｄにおいては、切替判別器２９Ｄにより、電動機３の回転速度Ｎｄｅｔに応じて、接続モードを交互に切り替えるスイッチング制御を行うことによって高効率となる速度領域を拡大することができる。   Further, in the current source inverter device 1D, the switching discriminator 29D can expand the speed region where the efficiency is high by performing switching control for alternately switching the connection mode in accordance with the rotational speed Ndet of the electric motor 3. .

具体的には、Ｎｂａｓｅ＜Ｎｄｅｔ＜Ｎｓ１の速度範囲において、切替判別器２９Ｄは、直流電流源７に対するインバータ部１１ａ〜１１ｆの接続状態を直列接続モードと３直列２並列接続モードとに交互に接続するスイッチング制御を行う。このスイッチング制御では、ｄ軸電流指令を第４の実施形態にて回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ１のとき界磁弱め制御を解除する直前のｄ軸電流指令の半分とし、ｑ軸電流指令を（Ｎｂａｓｅ＋Ｎｓ１）／（２Ｎｓ１）倍に制限する。   Specifically, in the speed range of Nbase <Ndet <Ns1, the switching discriminator 29D alternately connects the connection states of the inverter units 11a to 11f to the DC current source 7 between the series connection mode and the 3 series 2 parallel connection mode. Perform switching control. In this switching control, when the rotational speed Ndet is the rotational speed setting value Ns1 in the fourth embodiment, the d-axis current instruction is half of the d-axis current instruction immediately before canceling the field weakening control, and the q-axis current instruction is Limit to (Nbase + Ns1) / (2Ns1) times.

また、Ｎｓ１＜Ｎｄｅｔ＜Ｎｓ２の速度範囲において、切替判別器２９Ｄは、直流電流源７に対するインバータ部１１ａ〜１１ｆの接続状態を３直列２並列接続モードと２直列３並列接続モードに交互に接続するスイッチング制御を行う。このスイッチング制御では、ｄ軸電流指令を第４の実施形態にて回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ２のとき界磁弱め制御を解除する直前のｄ軸電流指令の半分とし、ｑ軸電流指令を（Ｎｓ１＋Ｎｓ２）／（２Ｎｓ２）倍に制限する。   Further, in the speed range of Ns1 <Ndet <Ns2, the switching discriminator 29D alternately connects the connection states of the inverter units 11a to 11f to the DC current source 7 between the 3 series 2 parallel connection mode and the 2 series 3 parallel connection mode. Perform switching control. In this switching control, when the rotational speed Ndet is the rotational speed setting value Ns2 in the fourth embodiment, the d-axis current instruction is half of the d-axis current instruction immediately before the field weakening control is canceled, and the q-axis current instruction is Limit to (Ns1 + Ns2) / (2Ns2) times.

また、Ｎｓ２＜Ｎｄｅｔ＜Ｎｓ３の速度範囲において、切替判別器２９Ｄは、直流電流源７に対するインバータ部１１ａ〜１１ｆの接続状態を２直列３並列接続モードと並列接続モードに交互に接続するスイッチング制御を行う。このスイッチング制御では、ｄ軸電流指令を第４の実施形態にて回転速度Ｎｄｅｔが回転速度設定値Ｎｓ３のとき界磁弱め制御を解除する直前のｄ軸電流指令の半分とし、ｑ軸電流指令を（Ｎｓ２＋Ｎｓ３）／（２Ｎｓ３）倍に制限する。   Further, in the speed range of Ns2 <Ndet <Ns3, the switching discriminator 29D performs switching control for alternately connecting the connection state of the inverter units 11a to 11f to the DC current source 7 between the 2 series 3 parallel connection mode and the parallel connection mode. Do. In this switching control, when the rotational speed Ndet is the rotational speed setting value Ns3 in the fourth embodiment, the d-axis current instruction is half of the d-axis current instruction immediately before the field weakening control is canceled, and the q-axis current instruction is Limit to (Ns2 + Ns3) / (2Ns3) times.

なお、上述した第１〜第５の実施形態に係る電流形インバータ装置１、１Ａ〜１Ｅ等は、例えば、２以上の電動機を備えた電気鉄道車両、電気自動車、ハイブリッド自動車などのように広い速度制御範囲が必要とされる装置に対して適用することができる。   Note that the current source inverter devices 1, 1 </ b> A to 1 </ b> E and the like according to the first to fifth embodiments described above have a wide speed, such as an electric railway vehicle, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like including two or more electric motors. The present invention can be applied to a device that requires a control range.

また、上述の実施形態では、電動機３の回転速度を検出し、かかる検出結果に応じて接続モードを切り替えるものとして説明したが、結果的に電動機３の回転速度に応じて接続モードの切り替えを行えればよい。したがって、インバータ部１１の出力電圧や出力電流を検出して接続モードの切り替えを行う場合も電動機３の回転速度に応じた制御に当然に含まれる。   In the above-described embodiment, the rotation speed of the electric motor 3 is detected and the connection mode is switched according to the detection result. As a result, the connection mode can be switched according to the rotation speed of the electric motor 3. Just do it. Accordingly, the case where the connection mode is switched by detecting the output voltage or output current of the inverter unit 11 is naturally included in the control according to the rotation speed of the electric motor 3.

また、上述の実施形態では、電動機３を永久磁石式同期電動機としたが、界磁を弱める際に励磁電流（ｄ軸電流）を増加させることが必要な電動機であればよい。   In the above-described embodiment, the motor 3 is a permanent magnet type synchronous motor. However, any motor that needs to increase the excitation current (d-axis current) when the field is weakened may be used.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

１、１Ａ〜１Ｅ 電流形インバータ装置
２ ３相交流電源
３、３ａ〜３ｆ ３相交流電動機
４ 位置検出器
７ 直流電流源
１０ コンバータ部
１１、１１ａ〜１１ｆ インバータ部
１２ａ〜１２ｆ 直流リアクトル
１３ 電流検出部
１５、１５Ｃ、１５Ｄ 直流母線切替部
１６、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ 制御部
２０ 切替信号生成器
２１ 速度演算器
２２ 比較器
２３、２３Ｃ、２３Ｄ 切替速度設定器
２４ ＮＯＴ回路
２５、２５Ｅ インバータ制御器
２６ 定出力制御器
２７ コンバータ電圧指令器
２８ コンバータ制御器
２９、２９Ｄ 切替判別器
ＳＷ１〜３、ＳＷ１１〜２５ スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A-1E Current source inverter apparatus 2 Three-phase alternating current power supply 3, 3a-3f Three-phase alternating current motor 4 Position detector 7 DC current source 10 Converter part 11, 11a-11f Inverter part 12a-12f DC reactor 13 Current detection part 15, 15C, 15D DC bus switching unit 16, 16B, 16C, 16D, 16E Control unit 20 Switching signal generator 21 Speed calculator 22 Comparator 23, 23C, 23D Switching speed setting unit 24 NOT circuit 25, 25E Inverter controller 26 Constant Output Controller 27 Converter Voltage Commander 28 Converter Controller 29, 29D Switching Discriminator SW1-3, SW11-25 Switch

Claims (11)

直流電流源から供給される直流電力を交流電力へ変換する複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記複数の電力変換部の前記直流電流源に対する接続モードとして、前記複数の電力変換部を前記直流電流源に対して直列に接続する直列接続モードと、前記複数の電力変換部を前記直流電流源に対して並列に接続する並列接続モードとを切り替えて実行する
ことを特徴とする電流形インバータ装置。 A plurality of power converters for converting DC power supplied from a DC current source into AC power;
A control unit that controls the plurality of power conversion units,
The controller is
As a connection mode of the plurality of power conversion units to the DC current source, a series connection mode in which the plurality of power conversion units are connected in series to the DC current source, and the plurality of power conversion units are connected to the DC current source. The current source inverter device is characterized by switching and executing a parallel connection mode for parallel connection. 前記制御部は、
前記直列接続モードおよび前記並列接続モードに加え、前記直流電流源に対して並列接続した２以上の電力変換部の組を直列に接続した直並列接続モードを切り替えて実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の電流形インバータ装置。 The controller is
In addition to the series connection mode and the parallel connection mode, a series / parallel connection mode in which a set of two or more power conversion units connected in parallel to the DC current source is connected in series is switched and executed. Item 4. The current source inverter device according to Item 1. 前記電力変換部からの交流電力の供給対象は交流電動機であり、
前記制御部は、
前記交流電動機の速度に基づいて前記接続モードを切り替える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電流形インバータ装置。 The supply target of AC power from the power converter is an AC motor,
The controller is
3. The current source inverter device according to claim 1, wherein the connection mode is switched based on a speed of the AC motor. 前記制御部は、
前記交流電動機の速度が所定値未満である場合に、前記直列接続モードを実行し、前記交流電動機の速度が所定値以上である場合に、前記並列接続モードを実行する
ことを特徴とする請求項３に記載の電流形インバータ装置。 The controller is
The series connection mode is executed when a speed of the AC motor is less than a predetermined value, and the parallel connection mode is executed when the speed of the AC motor is a predetermined value or more. 4. The current source inverter device according to 3. 前記制御部は、
前記交流電動機の加速に基づいて前記接続モードを切り替える際に、前記交流電動機の界磁を強める
ことを特徴とする請求項３または４に記載の電流形インバータ装置。 The controller is
5. The current source inverter device according to claim 3, wherein a field of the AC motor is strengthened when the connection mode is switched based on acceleration of the AC motor. 6. 前記制御部は、
前記交流電動機の加速に基づいて前記接続モードを切り替える際に、前記交流電動機のトルク電流を制限する
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の電流形インバータ装置。 The controller is
6. The current source inverter device according to claim 3, wherein the torque current of the AC motor is limited when the connection mode is switched based on acceleration of the AC motor. 7. 前記制御部は、
前記交流電動機のトルク電流を、前記接続モードの切り替え前後でモータの出力電力が変化しないように制限する
ことを特徴とする請求項６に記載の電流形インバータ装置。 The controller is
7. The current source inverter device according to claim 6, wherein the torque current of the AC motor is limited so that the output power of the motor does not change before and after switching of the connection mode. 前記制御部は、
前記交流電動機の速度に応じた時比率で前記接続モードを交互に切り替えるスイッチング制御を実行する
ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の電流形インバータ装置。 The controller is
8. The current source inverter device according to claim 3, wherein switching control for alternately switching the connection mode at a time ratio corresponding to the speed of the AC motor is executed. 9. ２以上の前記電力変換部に対して１つの前記交流電動機を接続する
ことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載の電流形インバータ装置。 The current source inverter device according to any one of claims 3 to 8, wherein one AC motor is connected to two or more power conversion units. 前記電力変換部ごとにそれぞれ前記交流電動機を接続する
ことを特徴とする請求項３〜９のいずれか１つに記載の電流形インバータ装置。 The current source inverter device according to any one of claims 3 to 9, wherein the AC motor is connected to each of the power conversion units. 前記直流電流源と前記複数の電力変換部との間に複数の切替器を有し、
前記制御部は、
前記複数の切替器を制御することによって前記接続モードを切り替える
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電流形インバータ装置。 A plurality of switches between the direct current source and the plurality of power converters;
The controller is
The current source inverter device according to claim 1, wherein the connection mode is switched by controlling the plurality of switchers.
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