JP2014233120A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低い電圧の直流補助電源を用いる場合でも、負荷に対し高い電圧を出力可能とする。【解決手段】実施形態によれば、インバータ回路、コンデンサ、突入電流制限回路、制動用端子を挟んで第１ダイオードとスイッチング素子が直列接続された制動スイッチ回路、直流主電源の正側出力端子と突入電流制限回路との間の第２ダイオード、直流主電源の正負出力端子間の直流補助電源と直列に接続された第３ダイオード、一端が直流主電源の正側出力端子に接続されたリアクトル、一端が第２ダイオードのカソードに接続された制動抵抗、切替スイッチ、および直流主電源が電圧を供給できる場合には、切替スイッチにより制動抵抗の他端を制動用端子に接続し、直流主電源が電圧を供給できない場合には、切替スイッチによりリアクトルの他端を制動用端子に接続し、スイッチング素子をオンオフさせて昇圧制御する制御回路を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、制動機能を備えたインバータ装置に関する。

近年、リフト・エレベータ用途にインバータ装置が使用されている。インバータ装置は、通常時において商用電源に接続されて用いられる。これに対し、停電などの緊急時には、通常時の入力電圧（商用電源の交流電圧を整流した電圧）より低い電圧のバッテリ（直流補助電源）をインバータ装置に接続し、一時的にインバータ装置を起動して最寄り階まで運転する機能（レスキュー動作）が要求されている。緊急時に使用するバッテリの台数は、設置場所の確保、メンテナンス、コストなどを考慮すると少ない方がよい。

しかし、例えば誘導電動機のトルクはＶ(電圧)／Ｆ（周波数）にほぼ比例する特性を有しているので、インバータ装置の出力電圧が低いと、低い周波数でなければ十分なトルク出力が得られない。緊急時にエレベータ内の人を早く救出するためには、通常時の入力電圧より低い電圧のバッテリを用いても、高い周波数で十分なトルク出力を得る工夫が必要である。

特開２００２−１７１７８３号公報

そこで、通常時の入力電圧より低い電圧の直流補助電源を用いる場合でも、負荷に対し高い電圧を出力可能なインバータ装置を提供する。

実施形態のインバータ装置は、負荷に交流電圧を出力するインバータ回路、直流主電源の出力端子とインバータ回路の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線と負側直流電源線との間に接続されたコンデンサ、正側直流電源線に設けられた突入電流の制限抵抗と短絡スイッチとの並列回路からなる突入電流制限回路、および突入電流制限回路とインバータ回路との間における正側直流電源線と負側直流電源線との間に制動用端子を挟んで直列に接続された第１ダイオードとスイッチング素子からなる制動スイッチ回路を備えている。

さらに、直流主電源の正側出力端子と突入電流制限回路との間の正側直流電源線に直流主電源側をアノードとして設けられた第２ダイオードと、直流主電源の正側出力端子と負側出力端子との間に接続される直流補助電源に対し直列に接続された第３ダイオードと、一端が直流主電源の正側出力端子に接続されたリアクトルと、一端が第２ダイオードのカソードに接続された制動抵抗と、リアクトルの他端と制動抵抗の他端の何れか一方を選択して制動用端子に接続する切替スイッチと、制御回路とを備えている。

制御回路は、直流主電源が直流電圧を供給できる場合には、切替スイッチにより制動抵抗の他端を制動用端子に接続し、所定の制動条件に従ってスイッチング素子をオンして負荷の制動を制御する。これに対し、停電等により直流主電源が直流電圧を供給できない場合には、切替スイッチによりリアクトルの他端を制動用端子に接続し、スイッチング素子をオンオフ動作させて直流補助電源の電圧を昇圧制御する。

第１の実施形態を示すインバータ装置の構成図 停電時のシーケンス図 第２の実施形態を示す図１相当図 第３の実施形態を示す図１相当図 第４の実施形態を示す図１相当図 第５の実施形態を示す図１相当図 第６の実施形態を示す図１相当図 第７の実施形態を示す図１相当図

以下に説明する各実施形態は、インバータ装置をエレベータ制御装置に適用したものである。各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。図示を省略するが、エレベータは、建物に設けられた昇降路を昇降可能な乗りかごとカウンターウェイトをメインロープで連結した構成を備えている。メインロープは、昇降路の上部に設けられた巻上機のシーブに掛けられており、メインロープの一端に乗りかごが接続され、他端にカウンターウェイトが接続されている。エレベータ制御装置は、以下に述べるインバータ装置１を用いて巻上機の電動機２を駆動することにより、巻上機がメインロープを巻き上げて乗りかごを昇降路に沿って昇降させる。

インバータ装置１は、三相の商用電源３からコンタクタ４を介して交流電源の供給を受け、巻上機を構成する誘導電動機や同期電動機などの電動機２（負荷）を駆動する。商用電源３が停電した時に備えて、インバータ装置１に対し直流補助電源としてのバッテリ５が準備されている。インバータ装置１は、汎用性を持たせて構成されたインバータユニット６を主体に構成されている。

インバータユニット６は、コンバータ７、コンデンサ８、インバータ９、突入電流制限回路１０、制動スイッチ回路１１、制御回路１２および駆動回路１３、１４を備えている。さらに、インバータユニット６は、入力側の電源線１５ｕ、１５ｖ、１５ｗが接続される入力端子１６、電動機２が接続される出力端子１７、およびインダクタ、制動抵抗などを接続するための外部端子１８〜２１を備えている。

インバータ９は、三相ブリッジ接続されたＩＧＢＴなどのスイッチング素子から構成されている。各ＩＧＢＴにはダイオードが逆並列に接続されている。コンバータ７は、直流主電源として機能するもので、三相ブリッジ接続されたダイオードからなる整流回路である。コンバータ７の出力端子とインバータ９の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線２２と負側直流電源線２３との間には、平滑用のコンデンサ８が接続されている。以下において、正側直流電源線２２、負側直流電源線２３をそれぞれ電源線２２、電源線２３と称す。

電源線２２には上述した外部端子１８、１９が設けられており、その外部端子１８、１９間は開放されている。外部端子１８は、コンバータ７の正側出力端子に接続されており、外部端子１９は、突入電流制限回路１０を介してインバータ９の正側入力端子に接続されている。本実施形態とは異なる一般的な使用態様および後述する第４の実施形態では、電源線１５ｕ〜１５ｗに流れる高調波電流を抑制するためのリアクトルが外部端子１８、１９間に接続される。

突入電流制限回路１０は、突入電流の制限抵抗２４とリレー２５から構成されている。制限抵抗２４とリレー接点２５ｂは並列に接続されている。リレー接点２５ｂは短絡スイッチとして機能し、リレーコイル２５ａが通電すると、リレー接点２５ｂが閉じて制限抵抗２４をパスする経路が形成される。

制動スイッチ回路１１は、突入電流制限回路１０とインバータ９との間における電源線２２、２３間において、外部端子２０を挟んで直列に接続された第１ダイオード２６とＩＧＢＴ２７（スイッチング素子）とから構成されている。ダイオード２６のカソードが電源線２２に接続されている。外部端子２０は制動用端子に相当する。

制御回路１２は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、図示しない不揮発性メモリに記憶されている運転制御プログラムを実行して、電動機２の起動、停止、加速、減速、制動、バッテリ電圧の昇圧制御などの処理を実行する。制御回路１２は、リレー２５に通電信号を出力することでリレーコイル２５ａに通電させる。また、制御回路１２は、駆動回路１３を介してインバータ９にＰＷＭ駆動信号を出力することで電動機２に交流電圧を出力させ、駆動回路１４を介してＩＧＢＴ２７にオン駆動信号を出力することでＩＧＢＴ２７をオンさせる。

本実施形態のインバータ装置１は、上述したインバータユニット６に加え以下の構成を備えている。外部端子１８と外部端子１９との間、すなわちコンバータ７の正側出力端子と突入電流制限回路１０との間の電源線２２に、外部端子１８側をアノードとする第２ダイオード２８が接続されている。インバータユニット６において、外部端子２１は電源線２３に接続されている。外部端子１８と外部端子２１との間、すなわちコンバータ７の正側出力端子と負側出力端子との間に、バッテリ５とスイッチ３４と第３ダイオード２９が直列に接続されている。ダイオード２９のカソードが外部端子１８に接続されている。

スイッチ３４は、メンテナンスを含め、バッテリ５をインバータ装置１から切り離す場合に上位制御装置３３からの信号によりオフする。スイッチ３４は、通常時およびレスキューモードでの運転時にはオンしている。バッテリ５の不要な放電を避けるため、通常時の電源投入時には、コンタクタ４、スイッチ３４の順序でオンし、電源を切る場合には、スイッチ３４、コンタクタ４の順序でオフする。

さらに、インバータ装置１は、昇圧に用いるリアクトル３０と、制動に用いる制動抵抗３１と、切替スイッチ３２を備えている。リアクトル３０の一端は外部端子１８に接続されており、制動抵抗３１の一端は外部端子１９に接続されている。切替スイッチ３２は、エレベータ制御装置が備える上位制御装置３３からの制御信号により、リアクトル３０の他端と制動抵抗３１の他端の何れか一方を選択して外部端子２０に接続する。

次に、図２も参照しながら本実施形態の作用を説明する。上位制御装置３３は、停電検出信号を入力し、その停電検出信号に基づいて商用電源３が停電したか否かを判断する。上位制御装置３３は、商用電源３から交流電圧が供給されている時（以下、通常時と称す）に、切替スイッチ３２により制動抵抗３１の他端を外部端子２０に接続する。

制御回路１２がリレー２５への通電信号を停止した状態で、上位制御装置３３はコンタクタ４を閉じる。このとき、商用電源３からコンバータ７の正側出力端子、外部端子１８、ダイオード２８、外部端子１９、制限抵抗２４、コンデンサ８、コンバータ７の負側出力端子の経路で電流が流れるので、コンデンサ８を充電するときの突入電流が制限される。その後、制御回路１２は、リレー２５に通電信号を出力してリレー接点２５ｂを閉じる。

バッテリ５は、１２Ｖまたは２４Ｖのバッテリを複数直列に接続して構成されている。しかしながら、バッテリ５の設置場所の確保、メンテナンス、コストなどの理由から、バッテリの使用数を最小とするため、バッテリ５の直流電圧は、通常時におけるコンバータ７の出力電圧よりも低い。そのため、通常時には逆流防止用のダイオード２９によって、バッテリ５は電気的に切り離されている。

制御回路１２は、上位制御装置３３から受信した指令に従い、乗りかごを昇降させるためにインバータ９に対しＰＷＭ駆動信号を出力する。このとき、商用電源３からコンバータ７の正側出力端子、外部端子１８、ダイオード２８、外部端子１９、リレー接点２５ｂ、コンデンサ８およびインバータ９、コンバータ７の負側出力端子の経路で電流が流れ、電動機２が駆動される。

減速時には、電動機２から回生されるエネルギーを制動抵抗３１で消費して制動をかける。制御回路１２は、電源線２２、２３間の直流電圧が制動しきい値を超えると、ＩＧＢＴ２７に対しオン駆動信号を出力する。このとき、電源線２２から外部端子１９、制動抵抗３１、切替スイッチ３２、外部端子２０、ＩＧＢＴ２７を介して電源線２３に至る経路で電流が流れる。

図２は、商用電源３に停電が発生したときのシーケンスの一例を示している。インバータ装置１の制御回路１２と上位制御装置３３は、停電時においても補助電源によって動作が維持されている。商用電源３に停電が生じると、電源線２２、２３間の直流電圧が低下し、制御回路１２は、リレー２５への通電信号を停止してリレー接点２５ｂを開く（ステップＳ１）。このとき、バッテリ５からスイッチ３４、ダイオード２９、ダイオード２８、外部端子１９、制限抵抗２４、コンデンサ８、外部端子２１の経路で電流が流れ、コンデンサ８はバッテリ５によって充電される。

上位制御装置３３は、停電検出信号に基づいて停電を検知すると（ステップＴ１）、コンタクタ４の切り離し信号を送信する（ステップＴ２）。これに応じてコンタクタ４が開く（ステップＳ２）。上位制御装置３３は、コンタクタ４が開いてインバータ装置１が商用電源３から切り離された後に、インバータ装置１に対しレスキューモードへの移行指令を送信する（ステップＴ３）。インバータ装置１の制御回路１２は、指令を受けてレスキューモードに移行し（ステップＳ３）、リレー２５に通電信号を出力してリレー接点２５ｂを閉じる（ステップＳ４）。上位制御装置３３は、切替スイッチ３２の切替指令を送信する（ステップＴ４）。これにより、切替スイッチ３２が切り替えられて、リアクトル３０の他端が外部端子２０に接続される（ステップＳ５）。その後、上位制御装置３３は、インバータ装置１に対し起動許可信号を送信する（ステップＴ５）。

インバータ装置１の制御回路１２は、ＩＧＢＴ２７に対しオンレベルとオフレベルが繰り返される駆動信号を出力して昇圧制御を開始する（ステップＳ６）。ＩＧＢＴ２７がオンすると、バッテリ５からスイッチ３４、ダイオード２９、リアクトル３０、切替スイッチ３２、外部端子２０、ＩＧＢＴ２７、外部端子２１の昇圧経路で電流が流れ、リアクトル３０に流れる電流が増加する。ＩＧＢＴ２７がオフすると、リアクトル３０に流れる電流は、ダイオード２６を通してコンデンサ８を充電する。このように、レスキューモードでは、リアクトル３０と制動スイッチ回路１１とにより昇圧回路が構成される。

昇圧動作によって電源線２２、２３間の直流電圧が上昇すると、制御回路１２は、昇圧動作を継続しながらインバータ９に対しＰＷＭ駆動信号を出力して電動機２を駆動する（ステップＳ７）。その結果、バッテリ５からの入力電力によって、乗りかごを最寄り階まで移動させることができる。

レスキューモードでは、上記昇圧経路と並列に、バッテリ５からスイッチ３４、ダイオード２９、ダイオード２８、外部端子１９、リレー接点２５ｂ、コンデンサ８、外部端子２１を介した非昇圧経路が形成される。電源線２２、２３間の直流電圧がバッテリ電圧よりも高く昇圧されているときには、外部端子１８よりも外部端子１９の電圧が高くなるので、非昇圧経路はダイオード２８によって遮断される。

これに対し、電動機負荷が急増するなどして昇圧動作によるエネルギー供給が不足し、電源線２２、２３間の直流電圧がバッテリ電圧よりも低下すると、外部端子１８よりも外部端子１９の電圧が低くなる。このときダイオード２８が導通するので、上記非昇圧経路を介してバッテリ５からコンデンサ８およびインバータ９に電流が流れる。従って、負荷の増大等により昇圧能力が不足する時でも、電源線２２、２３間の直流電圧をほぼバッテリ電圧に維持することができる。

以上説明したように、本実施形態のインバータ装置１は、商用電源３が停電するとバッテリ５の電圧を昇圧して電動機２を駆動する。これにより、通常時の入力電圧（コンバータ７の出力電圧）よりも低い電圧のバッテリ５を用いた場合でも、電動機２を高い周波数で高いトルクにより運転することができる。その結果、乗りかごを最寄り階まで短時間で移動させることができ、エレベータ内の人を早く救出することができる。

停電時に実行されるレスキューモードでは、制動スイッチ回路１１が昇圧回路として用いられる。すなわち、制動スイッチ回路１１は、通常時においては減速の際に制動抵抗３１への通電を行う本来の制動スイッチとして機能し、停電時においてはバッテリ電圧を昇圧する昇圧回路として機能する。この共用化が可能となるのは、停電時には通常時に比べて乗りかごの昇降速度が遅く、電動機２の減速率が小さくなるので、制動抵抗３１を用いた制動制御が必要でなくなるからである。本実施形態によれば、汎用のインバータユニット６をそのまま用いて昇圧機能を備えたインバータ装置１を構成することができるので、小型化および低コスト化を図ることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図３を参照しながら説明する。本実施形態のインバータ装置４１は、図１に示したインバータ装置１に対して第２ダイオード２８の接続位置が異なる。すなわち、ダイオード２８のカソードは外部端子１８に接続されており、外部端子１８、１９間は短絡されている。

ダイオード２８のアノードと外部端子２１との間には、バッテリ５とスイッチ３４とダイオード２９とが直列に接続されている。リアクトル３０の一端は、ダイオード２８のアノードに接続されており、制動抵抗３１の一端は、外部端子１９すなわちコンバータ７の正側出力端子に接続されている。その他の回路構成はインバータ装置１と同様である。

制御回路１２による制御内容は、第１の実施形態と同様である。本実施形態によれば、商用電源３から交流電圧が供給されている通常時において、コンバータ７の正側出力端子からコンデンサ８およびインバータ９に至る経路にダイオードが介在しない。従って、通常時においてインバータ装置４１で発生する損失を低減することができる。その他、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図４を参照しながら説明する。本実施形態のインバータ装置５１も、図１に示したインバータ装置１に対して第２ダイオード２８の接続位置が異なる。すなわち、ダイオード２８は、コンバータ７側をアノードとして、リレー接点２５ｂの両端子間（短絡ノード間）において制限抵抗２４と直列に接続されている。外部端子１８、１９間は短絡されている。その他の回路構成はインバータ装置１と同様である。

制御回路１２による通常時の制御内容は、第１の実施形態と同様に、突入電流を制限した後リレー接点２５ｂを閉じて電動機２を駆動する。一方、停電時においては、制御回路１２は、リレー２５に対し通電信号を出力せず、リレー接点２５ｂを開いた状態で昇圧制御を実行する。昇圧動作中にリレー接点２５ｂが閉じていると、コンデンサ８からリレー接点２５ｂ、外部端子１９、外部端子１８、リアクトル３０、切替スイッチ３２、外部端子２０、ＩＧＢＴ２７の経路で電流の逆流が生じるからである。

本実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、通常時において、コンバータ７の正側出力端子からコンデンサ８およびインバータ９に至る経路にダイオードが介在しない。従って、通常時における損失を低減することができる。停電時のレスキューモードでは、昇圧経路と並列に、バッテリ５からスイッチ３４、ダイオード２９、外部端子１９、ダイオード２８、制限抵抗２４、コンデンサ８、外部端子２１を介した非昇圧経路が形成される。この非昇圧経路には制限抵抗２４が介在するが、昇圧能力が不足する時には、電源線２２、２３間の直流電圧をバッテリ電圧に近い値に維持する効果が期待できる。その他、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について図５を参照しながら説明する。本実施形態のインバータ装置６１は、第３の実施形態と同様の位置に第２ダイオード２８を備えている。リアクトル３０は、外部端子１８と外部端子１９との間、すなわち電源線２２においてコンバータ７の正側出力端子と突入電流制限回路１０との間に接続されている。切替スイッチ３２は、制動抵抗３１の一端（外部端子１９）と制動抵抗３１の他端の何れか一方を選択して外部端子２０に接続する。その他の回路構成はインバータ装置１と同様である。

通常時には、切替スイッチ３２により制動抵抗３１の他端が外部端子２０に接続され、制御回路１２は、突入電流を制限した後リレー接点２５ｂを閉じて電動機２を駆動する。電動機２の駆動中、リアクトル３０は、電源線１５ｕ〜１５ｗに流れる高調波電流を抑制するので力率が改善される。本実施形態によれば、１つのリアクトル３０を、通常時に力率改善用に使用し、停電時に昇圧用に使用することで、リアクトル３０を有効に利用できる。

停電時には、切替スイッチ３２により外部端子１９が外部端子２０に接続され、制御回路１２は、リレー接点２５ｂを開いた状態で昇圧制御を実行する。昇圧動作中にリレー接点２５ｂが閉じていると、リレー接点２５ｂ、外部端子１９、切替スイッチ３２、外部端子２０、ＩＧＢＴ２７の経路で電源線２２、２３間の短絡が生じるからである。本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態について図６を参照しながら説明する。本実施形態のインバータ装置７１は、図４に示したインバータ装置５１から制動抵抗３１と切替スイッチ３２を省いた構成を備えている。リアクトル３０は、常に外部端子１９（または外部端子１８）と外部端子２０との間に接続されている。制動スイッチ回路１１は、通常時には用いられず、停電時に昇圧動作に用いられる。インバータ装置７１は、通常時に制動制御を行わない点を除き、第３の実施形態と同様に動作する。なお、制動制御が必要な場合には、コンバータ７を回生可能な構成を持つコンバータに置き替えればよい。

（第６の実施形態）
第６の実施形態について図７を参照しながら説明する。本実施形態のインバータ装置８１は、図１に示したインバータ装置１に対してバッテリ５の接続位置が異なる。すなわち、バッテリ５の正側端子、負側端子は、それぞれコンタクタ８２を介して電源線１５ｕ、１５ｖに接続されている。接続される電源線はＵ相、Ｖ相に限られない。これに伴い、第３ダイオード２９は削除されている。コンタクタ４、８２は、電源選択スイッチ８３を構成している。上位制御装置３３は、コンタクタ４、８２をともに開くか、或いは何れか一方を選択して閉じ、商用電源３またはバッテリ５を入力端子１６に接続する。

通常時には、コンタクタ４が閉じられ、切替スイッチ３２により制動抵抗３１の他端が外部端子２０に接続される。一方、停電後のレスキューモードでは、コンタクタ８２が閉じられ、切替スイッチ３２によりリアクトル３０の他端が外部端子２０に接続される。このとき、インバータ装置１の制御回路１２は、ＩＧＢＴ２７をオンオフ駆動して昇圧制御を行う。

ＩＧＢＴ２７がオンすると、バッテリ５からコンタクタ８２、入力端子１６、コンバータ７のダイオード７ａ、外部端子１８、リアクトル３０、切替スイッチ３２、外部端子２０、ＩＧＢＴ２７、電源線２３、コンバータ７のダイオード７ｅ、入力端子１６、コンタクタ８２の昇圧経路で電流が流れる。ＩＧＢＴ２７がオフすると、リアクトル３０に流れる電流は、ダイオード２６を通してコンデンサ８を充電する。

本実施形態でも、上記昇圧経路と並列に、バッテリ５からコンタクタ８２、入力端子１６、ダイオード７ａ、外部端子１８、ダイオード２８、外部端子１９、リレー接点２５ｂ、コンデンサ８、電源線２３、ダイオード７ｅ、入力端子１６、コンタクタ８２を介した非昇圧経路が形成される。昇圧動作により外部端子１８よりも外部端子１９の電圧が高くなると、非昇圧経路はダイオード２８によって遮断される。

本実施形態によれば、停電後のレスキューモードの期間にバッテリ５をインバータ装置８１に接続する条件の下で、バッテリ電圧をインバータ装置８１の入力端子１６から入力することができる。その他の作用および効果は第１の実施形態と同様である。

（第７の実施形態）
第７の実施形態について図８を参照しながら説明する。本実施形態のインバータ装置９１は、図７に示したインバータ装置８１に対し、コンタクタ４、８２と入力端子１６との間の電源線１５ｕ、１５ｖ、１５ｗにリアクトル９２ｕ、９２ｖ、９２ｗを備えている。インバータ装置９１は、これらリアクトル９２ｕ〜９２ｗをリアクトル３０の代わりに用いて昇圧動作を行うので、リアクトル３０は不要である。切替スイッチ３２は、外部端子１８と制動抵抗３１の他端の何れか一方を選択して外部端子２０に接続する。その他の回路構成はインバータ装置８１と同様である。

通常時には、コンタクタ４が閉じられ、切替スイッチ３２により制動抵抗３１の他端が外部端子２０に接続される。このとき、コンバータ７の入力側にリアクトル９２ｕ〜９２ｗが介在するので、力率を改善することができる。一方、停電時には、コンタクタ８２が閉じられ、切替スイッチ３２により外部端子１８が外部端子２０に接続される。このとき、インバータ装置１の制御回路１２は、ＩＧＢＴ２７をオンオフ駆動して昇圧制御を行う。

ＩＧＢＴ２７がオンすると、バッテリ５からコンタクタ８２、リアクトル９２ｕ、入力端子１６、ダイオード７ａ、外部端子１８、切替スイッチ３２、外部端子２０、ＩＧＢＴ２７、電源線２３、ダイオード７ｅ、入力端子１６、リアクトル９２ｖ、コンタクタ８２の昇圧経路で電流が流れ、リアクトル９２ｕ、９２ｖに流れる電流が増加する。ＩＧＢＴ２７がオフすると、リアクトル９２ｕ、９２ｖに流れる電流は、ダイオード２６を通してコンデンサ８を充電する。このように、レスキューモードでは、リアクトル９２ｕ、９２ｖと制動スイッチ回路１１とにより昇圧回路が構成される。

本実施形態によれば、リアクトル９２ｕ〜９２ｗを、通常時に力率改善用に使用し、停電時に昇圧用に使用することで、リアクトル９２ｕ〜９２ｗを有効に利用できる。その結果、力率改善用のリアクトル（ＡＣＬ）と昇圧用のリアクトルとを別に設ける構成に比べ、インバータ装置９１の小型化および低コスト化を図ることができる。その他、第１、第６の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態に加えて以下のような構成を採用してもよい。
第１から第５の実施形態において、直流主電源として、整流回路からなるコンバータ７に替えて他の形式の直流電圧源を用いてもよい。

第６の実施形態において、バッテリ５の正側端子を外部端子１８に接続し、負側端子を電源線１５ｖに接続した構成、或いはバッテリ５の正側端子を電源線１５ｕに接続し、負側端子を外部端子２１に接続した構成としてもよい。この接続形態の場合、レスキューモードにおけるコンバータ７の導通ダイオードを１つ減らせるので、損失を低減する効果が期待できる。なお、バッテリ５の端子が接続される電源線はＵ相、Ｖ相に限られない。

第７の実施形態において、バッテリ５の正側端子を外部端子１８に接続し、負側端子を電源線１５ｖ（コンタクタ４とリアクトル９２ｖとの接続ノード）に接続した構成、或いはバッテリ５の正側端子を電源線１５ｕ（コンタクタ４とリアクトル９２ｕとの接続ノード）に接続し、負側端子を外部端子２１に接続した構成としてもよい。この接続形態の場合、リアクトル９２ｕ〜９２ｗのうち何れか１つのリアクトルを用いて昇圧が行われる。レスキューモードにおけるコンバータ７の導通ダイオードを１つ減らせるので、損失を低減する効果が期待できる。なお、バッテリ５の端子が接続される電源線はＵ相、Ｖ相に限られない。

制御回路１２が切替スイッチ３２および電源選択スイッチ８３（コンタクタ４、８２）を制御可能な構成としてもよい。
制動スイッチ回路１１を構成するスイッチング素子は、例えばＦＥＴやバイポーラトランジスタであってもよい。

上述した各実施形態のインバータ装置は、エレベータ制御装置に限らず、停電時においても負荷を駆動する必要がある装置に広く用いることができる。負荷は電動機に限られない。

以上説明した実施形態によれば、停電などにより直流主電源が直流電圧を供給できない場合、直流補助電源の電圧を昇圧してインバータ回路に入力するので、負荷に対し高い交流電圧を出力することができる。このとき、負荷の制動に用いる制動スイッチ回路を昇圧回路として用いるので、制動スイッチ回路を有効に利用することができ、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１、４１、５１、６１、７１、８１、９１はインバータ装置、２は電動機（負荷）、５はバッテリ（直流補助電源）、７はコンバータ（直流主電源、整流回路）、８はコンデンサ、９はインバータ（インバータ回路）、１０は突入電流制限回路、１１は制動スイッチ回路、１２は制御回路、２０は外部端子（制動用端子）、２２は正側直流電源線、２３は負側直流電源線、２４は制限抵抗、２５ｂはリレー接点（短絡スイッチ）、２６は第１ダイオード、２７はＩＧＢＴ（スイッチング素子）、２８は第２ダイオード、２９は第３ダイオード、３０はリアクトル、３１は制動抵抗、３２は切替スイッチ、８３は電源選択スイッチ、９２ｕ、９２ｖ、９２ｗはリアクトルである。

Claims (7)

1. 負荷に交流電圧を出力するインバータ回路、直流主電源の出力端子と前記インバータ回路の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線と負側直流電源線との間に接続されたコンデンサ、前記正側直流電源線に設けられた突入電流の制限抵抗と短絡スイッチとの並列回路からなる突入電流制限回路、および前記突入電流制限回路と前記インバータ回路との間における前記正側直流電源線と前記負側直流電源線との間に制動用端子を挟んで直列に接続された第１ダイオードとスイッチング素子からなる制動スイッチ回路を備えたインバータ装置において、
   前記直流主電源の正側出力端子と前記突入電流制限回路との間の前記正側直流電源線に前記直流主電源側をアノードとして設けられた第２ダイオードと、
   前記直流主電源の正側出力端子と負側出力端子との間に接続される直流補助電源に対し直列に接続された第３ダイオードと、
   一端が前記直流主電源の正側出力端子に接続されたリアクトルと、
   一端が前記第２ダイオードのカソードに接続された制動抵抗と、
   前記リアクトルの他端と前記制動抵抗の他端の何れか一方を選択して前記制動用端子に接続する切替スイッチと、
   前記直流主電源が直流電圧を供給できる場合には、前記切替スイッチにより前記制動抵抗の他端を前記制動用端子に接続し、所定の制動条件に従って前記スイッチング素子をオンして前記負荷の制動を制御し、前記直流主電源が直流電圧を供給できない場合には、前記切替スイッチにより前記リアクトルの他端を前記制動用端子に接続し、前記スイッチング素子をオンオフ動作させて前記直流補助電源の電圧を昇圧制御する制御回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。
2. 負荷に交流電圧を出力するインバータ回路、直流主電源の出力端子と前記インバータ回路の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線と負側直流電源線との間に接続されたコンデンサ、前記正側直流電源線に設けられた突入電流の制限抵抗と短絡スイッチとの並列回路からなる突入電流制限回路、および前記突入電流制限回路と前記インバータ回路との間における前記正側直流電源線と前記負側直流電源線との間に制動用端子を挟んで直列に接続された第１ダイオードとスイッチング素子からなる制動スイッチ回路を備えたインバータ装置において、
   カソードが前記直流主電源の正側出力端子に接続された第２ダイオードと、
   前記第２ダイオードのアノードと前記直流主電源の負側出力端子との間に接続される直流補助電源に対し直列に接続された第３ダイオードと、
   一端が前記第２ダイオードのアノードに接続されたリアクトルと、
   一端が前記直流主電源の正側出力端子に接続された制動抵抗と、
   前記リアクトルの他端と前記制動抵抗の他端の何れか一方を選択して前記制動用端子に接続する切替スイッチと、
   前記直流主電源が直流電圧を供給できる場合には、前記切替スイッチにより前記制動抵抗の他端を前記制動用端子に接続し、所定の制動条件に従って前記スイッチング素子をオンして前記負荷の制動を制御し、前記直流主電源が直流電圧を供給できない場合には、前記切替スイッチにより前記リアクトルの他端を前記制動用端子に接続し、前記スイッチング素子をオンオフ動作させて前記直流補助電源の電圧を昇圧制御する制御回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。
3. 負荷に交流電圧を出力するインバータ回路、直流主電源の出力端子と前記インバータ回路の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線と負側直流電源線との間に接続されたコンデンサ、前記正側直流電源線に設けられた突入電流の制限抵抗と短絡スイッチとの並列回路からなる突入電流制限回路、および前記突入電流制限回路と前記インバータ回路との間における前記正側直流電源線と前記負側直流電源線との間に制動用端子を挟んで直列に接続された第１ダイオードとスイッチング素子からなる制動スイッチ回路を備えたインバータ装置において、
   前記直流主電源側をアノードとして前記短絡スイッチの短絡ノード間において前記制限抵抗と直列に設けられた第２ダイオードと、
   前記直流主電源の正側出力端子と負側出力端子との間に接続される直流補助電源に対し直列に接続された第３ダイオードと、
   一端が前記直流主電源の正側出力端子に接続されたリアクトルと、
   一端が前記直流主電源の正側出力端子に接続された制動抵抗と、
   前記リアクトルの他端と前記制動抵抗の他端の何れか一方を選択して前記制動用端子に接続する切替スイッチと、
   前記直流主電源が直流電圧を供給できる場合には、前記切替スイッチにより前記制動抵抗の他端を前記制動用端子に接続し、所定の制動条件に従って前記スイッチング素子をオンして前記負荷の制動を制御し、前記直流主電源が直流電圧を供給できない場合には、前記切替スイッチにより前記リアクトルの他端を前記制動用端子に接続し、前記短絡スイッチをオフし、前記スイッチング素子をオンオフ動作させて前記直流補助電源の電圧を昇圧制御する制御回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。
4. 負荷に交流電圧を出力するインバータ回路、直流主電源の出力端子と前記インバータ回路の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線と負側直流電源線との間に接続されたコンデンサ、前記正側直流電源線に設けられた突入電流の制限抵抗と短絡スイッチとの並列回路からなる突入電流制限回路、および前記突入電流制限回路と前記インバータ回路との間における前記正側直流電源線と前記負側直流電源線との間に制動用端子を挟んで直列に接続された第１ダイオードとスイッチング素子からなる制動スイッチ回路を備えたインバータ装置において、
   前記直流主電源側をアノードとして前記短絡スイッチの短絡ノード間において前記制限抵抗と直列に設けられた第２ダイオードと、
   前記直流主電源の正側出力端子と負側出力端子との間に接続される直流補助電源に対し直列に接続された第３ダイオードと、
   前記直流主電源の正側出力端子と前記突入電流制限回路との間の前記正側直流電源線に設けられたリアクトルと、
   一端が前記リアクトルの前記突入電流制限回路側の端子に接続された制動抵抗と、
   前記リアクトルの前記突入電流制限回路側の端子と前記制動抵抗の他端の何れか一方を選択して前記制動用端子に接続する切替スイッチと、
   前記直流主電源が直流電圧を供給できる場合には、前記切替スイッチにより前記制動抵抗の他端を前記制動用端子に接続し、所定の制動条件に従って前記スイッチング素子をオンして前記負荷の制動を制御し、前記直流主電源が直流電圧を供給できない場合には、前記切替スイッチにより前記リアクトルの前記突入電流制限回路側の端子を前記制動用端子に接続し、前記短絡スイッチをオフし、前記スイッチング素子をオンオフ動作させて前記直流補助電源の電圧を昇圧制御する制御回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。
5. 負荷に交流電圧を出力するインバータ回路、直流主電源の出力端子と前記インバータ回路の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線と負側直流電源線との間に接続されたコンデンサ、前記正側直流電源線に設けられた突入電流の制限抵抗と短絡スイッチとの並列回路からなる突入電流制限回路、および前記突入電流制限回路と前記インバータ回路との間における前記正側直流電源線と前記負側直流電源線との間に制動用端子を挟んで直列に接続された第１ダイオードとスイッチング素子からなる制動スイッチ回路を備えたインバータ装置において、
   前記直流主電源側をアノードとして前記短絡スイッチの短絡ノード間において前記制限抵抗と直列に設けられた第２ダイオードと、
   前記直流主電源の正側出力端子と負側出力端子との間に接続される直流補助電源に対し直列に接続された第３ダイオードと、
   前記直流主電源の正側出力端子と前記制動端子との間に接続されたリアクトルと、
   前記直流主電源が直流電圧を供給できる場合には、前記スイッチング素子をオフ状態に保持し、前記直流主電源が直流電圧を供給できない場合には、前記短絡スイッチをオフし、前記スイッチング素子をオンオフ動作させて前記直流補助電源の電圧を昇圧制御する制御回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。
6. 前記第３ダイオードを削除するとともに、前記直流主電源を構成する整流回路と、交流電源と前記直流補助電源の何れか一方を選択して前記整流回路に入力する電源選択スイッチとを備え、
   前記制御回路は、前記交流電源から電源が供給されているときには、前記電源選択スイッチにより前記交流電源を前記整流回路に入力し、前記交流電源からの電源供給が停止しているときには、前記電源選択スイッチにより前記直流補助電源を前記整流回路に入力することを特徴とする請求項１、３、４および５の何れか一項に記載のインバータ装置。
7. 負荷に交流電圧を出力するインバータ回路、交流電圧を整流する整流回路、前記整流回路の出力端子と前記インバータ回路の入力端子とを繋ぐ正側直流電源線と負側直流電源線との間に接続されたコンデンサ、前記正側直流電源線に設けられた突入電流の制限抵抗と短絡スイッチとの並列回路からなる突入電流制限回路、および前記突入電流制限回路と前記インバータ回路との間における前記正側直流電源線と前記負側直流電源線との間に制動用端子を挟んで直列に接続された第１ダイオードとスイッチング素子からなる制動スイッチ回路を備えたインバータ装置において、
   前記整流回路の正側出力端子と前記突入電流制限回路との間の前記正側直流電源線に前記整流回路側をアノードとして設けられた第２ダイオードと、
   前記整流回路の各相の入力端子にそれぞれ一端が接続されたリアクトルと、
   交流電源と直流補助電源の何れか一方を選択して前記リアクトルの他端に接続する電源選択スイッチと、
   一端が前記第２ダイオードのカソードに接続された制動抵抗と、
   前記整流回路の正側出力端子と前記制動抵抗の他端の何れか一方を選択して前記制動用端子に接続する切替スイッチと、
   前記交流電源から電源が供給されているときには、前記電源選択スイッチにより前記交流電源を前記リアクトルの他端に接続するとともに、前記切替スイッチにより前記制動抵抗の他端を前記制動用端子に接続し、所定の制動条件に従って前記スイッチング素子をオンして前記負荷の制動を制御し、前記交流電源からの電源供給が停止しているときには、前記電源選択スイッチにより前記直流補助電源を前記リアクトルの他端に接続するとともに、前記切替スイッチにより前記整流回路の正側出力端子を前記制動用端子に接続し、前記スイッチング素子をオンオフ動作させて前記直流補助電源の電圧を昇圧制御する制御回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。

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