JP2015177603A - Inverter apparatus for driving motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、モータ駆動用インバータ装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a motor drive inverter device.
一般に、インバータ装置は、交流電源からの交流電圧を変換器で直流電圧に変換し、その直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータを駆動する。 In general, an inverter device converts an AC voltage from an AC power source into a DC voltage with a converter, converts the DC voltage into an AC voltage with an inverter, and drives an AC motor.
従来のインバータ装置は、交流電源の交流電圧が遮断された場合、交流モータの残留電圧によってインバータ装置内部の直流回路の電圧が不安定になる。 In the conventional inverter device, when the AC voltage of the AC power supply is interrupted, the voltage of the DC circuit inside the inverter device becomes unstable due to the residual voltage of the AC motor.
本発明が解決しようとする課題は、交流電圧が遮断された場合に、直流回路の電圧を安定にさせることができるモータ駆動用インバータ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an inverter device for driving a motor that can stabilize the voltage of a DC circuit when the AC voltage is interrupted.
実施形態のモータ駆動用インバータ装置は、変換器と、インバータと、電力変換部と、を備える。変換器は、交流電圧を直流電圧に変換して直流母線に直流電圧を出力する。インバータは、前記直流母線からの前記直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して交流モータを駆動する。電力変換部は、前記直流母線と蓄電池との間に設けられ、前記変換器で変換された直流電圧により前記蓄電池を充電し、前記蓄電池から直流母線に放電する。また、前記電力変換部は、前記交流モータが停止し、且つ、前記直流母線の電圧が第1閾値を越えた場合、前記交流モータから供給される回生電力を前記蓄電池に充電させる。 The motor drive inverter device of the embodiment includes a converter, an inverter, and a power conversion unit. The converter converts the AC voltage into a DC voltage and outputs the DC voltage to the DC bus. The inverter converts the DC voltage from the DC bus into an AC voltage having a predetermined frequency to drive an AC motor. The power conversion unit is provided between the DC bus and the storage battery, charges the storage battery with a DC voltage converted by the converter, and discharges the storage battery to the DC bus. Moreover, the said power conversion part makes the said storage battery charge the regenerative electric power supplied from the said AC motor, when the said AC motor stops and the voltage of the said DC bus exceeds a 1st threshold value.
以下、実施形態のインバータ装置を、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1を適用したポンプ駆動の全体構成を示す図である。
配線用遮断器2は、入力部が交流電源10に接続されている。また、配線用遮断器2は、出力部が接触器3に接続されている。配線用遮断器2は、過負荷電流および短絡電流を検出することに基づいて、交流電源10と接触器3との間の電気接続を開放して電力供給を遮断する。これにより、配線用遮断器2は、モータ駆動用インバータ装置1内部を保護している。
接触器3は、モータ駆動用インバータ装置1から所定の指令信号が供給され、配線用遮断器2とモータ駆動用インバータ装置1との電気接続を接続又は開放する。
Hereinafter, an inverter device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a pump drive to which the motor
The
The
モータ駆動用インバータ装置1は、変換器12とインバータ13とPCS(Power Conditioning System:電力変換部)14とを備える。
変換器12は、ダイオード等で形成され、交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータである。変換器12は、入力部(交流部)が接触器3に接続され、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する。また、変換器12は、出力部(直流部)が直流母線300に接続されており、変換した直流電圧を直流母線300に出力する。この直流母線300には、インバータ13とPCS14が接続されている。
The motor
The
インバータ13は、トランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等で形成され、交流電圧を直流電圧に変換するDC/ACコンバータである。インバータ13は、直流母線300の直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換し、交流モータ4に供給することで、交流モータ4を駆動制御する。
交流モータ4は、ポンプ5(負荷)に接続され自身の回転軸が回転することで発生する交流モータトルクによりポンプ5(負荷)を駆動する、例えば誘導電動機である。
ポンプ5は、例えば、水が流れる配管(不図示)に設けられ、ポンプ5が駆動することで、配管内に圧力が生じ、配管内の水を圧送する。
The
The AC motor 4 is, for example, an induction motor that is connected to the pump 5 (load) and drives the pump 5 (load) by AC motor torque generated by rotation of its own rotating shaft.
The
PCS14は、直流母線300の電圧Tv(以下、「直流母線電圧Tv」という。)を監視し、直流母線電圧Tvが所定の電圧範囲に収まるように制御する。回生電流により直流母線電圧Tvの電圧値が上昇し、直流母線電圧Tvの電圧値が第1閾値を越える場合、PCS14は、自身に接続されている蓄電池6に直流母線300の電力を充電する。これより、直流母線電圧Tvを下げる。一方、電源が停止することにより直流母線電圧Tvの電圧値が低下し、直流母線電圧Tvが第2閾値(<第1閾値)未満の場合、PCS14は、自身に接続されている蓄電池6に蓄えられている電力を直流母線300に放電する。これより、直流母線電圧Tvを上げる。上述した処理により、PCS14は、直流簿電電圧Tvを第1閾値と第2閾値とに挟まれた電圧範囲となるように制御する。
The
蓄電池6は、正極端子がPCS14に接続されている。また、蓄電池6は、負極端子が
例えば、モータ駆動用インバータ装置1のアース電位に接続されている。蓄電池6は、直流母線300を介して電力を蓄えるとともに、蓄えた電力を直流母線300を介して交流モータ4に電力を供給する。蓄電池6は、例えば所定の数十V以上の電圧を有する蓄電池であり、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、アルカリ蓄電池、鉛蓄電池等から構成されている。
The
次に、図2は、図1におけるPCS14の構成例を示すブロック図である。
PCS14は、第1測定部140、第2測定部141、双方向DC−DCコンバータ142、記憶部143、制御部144を備えている。
第1測定部140は、直流母線300に接続されており、直流母線電圧Tvの電圧値を測定する測定機能を有する。また、第1測定部140は、自身が測定した直流母線電圧Tvの電圧値を制御部144に出力する。第2測定部141は、蓄電池6に設けられており、蓄電池6の電圧の電圧値(以下、「蓄電池電圧Bv」という。)を測定する。また、第2測定部141は、自身が測定した蓄電池電圧Bvの電圧値を制御部144に出力する。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
The
The
双方向DC−DCコンバータ142は、第1測定部140と第2測定部141と制御部144に接続されている。双方向DC−DCコンバータ142は、蓄電池6側と直流母線300側との双方に電力を供給する、即ち直流母線300側から蓄電池6に充電する制御と、蓄電池6に蓄えられた電力を直流母線300に放電する制御とを行う。
双方向DC−DCコンバータ142は、例えば、降圧チョッパと昇圧チョッパとで構成されている。また、降圧チョッパと昇圧チョッパは、それぞれスイッチ素子を有している。この降圧チョッパのスイッチ素子もしくは、昇圧チョッパのスイッチ素子を選択し、選択したスイッチ素子を駆動させることで放電、又は充電を行っている。例えば、蓄電池6に充電する場合、双方向DC−DCコンバータ142は、降圧チョッパのスイッチ素子を駆動する。これより、双方向DC−DCコンバータ142は、直流母線300から取得した電力を所定の倍率で降圧し、第2測定部141を介して蓄電池6に充電する。一方、双方向DC−DCコンバータ142は、蓄電池6に蓄えられた電圧を放電する場合、双方向DC−DCコンバータ142は、昇圧チョッパのスイッチ素子を駆動する。これより、双方向DC−DCコンバータ142は、蓄電池6から取得した電圧を所定の倍率で昇圧し、第1測定部140を介して直流母線300に放電する。
The bidirectional DC-
The bidirectional DC-
記憶部143は、制御部144に接続されており、例えばハードディスクドライブ装置(HDD)等の記憶媒体である。記憶部143Cは、第1閾値Tcと第2閾値Tdとが予め書き込まれて記憶されている。また、記憶部143は、予め、放電禁止閾値Bcと充電禁止閾値Bdとが記憶されている。
第1閾値Tcは、直流母線電圧Tvと比較するために設けられ、蓄電池6に充電するか否かを判定する値である。第2閾値Td(Td<Tc)は、直流母線電圧Tvと比較するために設けられ、蓄電池6に蓄えられた電圧を直流母線に放電するか否かを判定する値である。
放電禁止閾値Bcは、蓄電池6の状態を判定する閾値である。放電禁止閾値Bcは、蓄電池電圧Bvと比較するために設けられ、蓄電池6が放電できる電圧値の下値を示す。充電禁止閾値Bd(Bd>Bc)は、蓄電池6の状態を判定する閾値である。充電禁止閾値Bdは、蓄電池電圧Bvと比較するために設けられ、蓄電池6が蓄えられる電圧値の上限を示す。
The
The first threshold value Tc is provided for comparison with the DC bus voltage Tv, and is a value for determining whether or not the
The discharge prohibition threshold Bc is a threshold for determining the state of the
制御部144は、第1測定部140が測定した直流母線電圧Tvと、第2測定部141が測定した蓄電池電圧Bvとを一定時間毎に取得する。制御部144は、記憶部143から第1閾値Tcを読み出し、第1閾値Tcと直流母線電圧Tvとを比較する。制御部144は、記憶部143から第2閾値Tbを読み出し、第2閾値Tbと直流母線電圧Tvとを比較する。また、制御部144は、記憶部143から放電禁止閾値Bcを読み出し、放電禁止閾値Bcと蓄電池電圧Bvとを比較する。制御部144は、記憶部143から充電禁止閾値Bdを読み出し、充電禁止閾値Bdと蓄電池電圧Bvとを比較する。
The
直流母線電圧Tv<第2閾値Tdの場合、制御部144は、蓄電池6に蓄えられた電圧を直流母線300に放電すると判定する。よって、制御部144は、双方向DC−DCコンバータ142が蓄電池6に蓄えられた電圧を放電する制御を行うことを指示する信号(以下、「第1制御信号」という。)を双方向DC−DCコンバータ142に送信する。直流母線電圧Tv>第1閾値Tcの場合、制御部144は、蓄電池6に充電すると判定する。よって、制御部144は、双方向DC−DCコンバータ142が直流母線300の電力を蓄電池6に充電する制御を行うことを指示する信号(以下、「第2制御信号」という。)を双方向DC−DCコンバータ142に送信する。第2閾値Td<直流母線電圧Tv<第1閾値Tcの場合、制御部144は、蓄電池6に対して充放電の必要はないと判定する。よって、制御部144は、双方向DC−DCコンバータ142に第1制御信号又は第2制御信号を送らない。
When the DC bus voltage Tv <the second threshold value Td, the
蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの場合、制御部144は、蓄電池6に蓄えられた電力を放電することはできない蓄電池であると判定する。蓄電池電圧Bv>充電禁止閾値Bdの場合、制御部144は、蓄電池6に充電することはできない蓄電池であると判定する。放電禁止閾値Bc<蓄電池電圧Bv<充電禁止閾値Bdの場合、制御部144は、蓄電池6に蓄えられた電力を放電することはでき、蓄電池6に充電することができる蓄電池であると判定する。
When the storage battery voltage Bv <the discharge prohibition threshold Bc, the
次に、モータ駆動用インバータ装置1を使用したポンプ5の起動時における動作について説明する。
接触器3は、モータ駆動用インバータ装置1から所定の指令信号が入力されると、配線用遮断器2とモータ駆動用インバータ装置1とを接続する。これにより、交流電源10から変換器12に対し、接触器3に対して交流電圧が投入される。変換器12は、交流電源10からの交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を直流母線300を介してインバータ13とPCS14とに出力する。
インバータ13は、外部から運転指令制御信号を受信することで、直流母線300の直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換し、交流モータ4に供給することで、交流モータ4を起動制御する。
図3は交流モータ4の起動時におけるモータ駆動用インバータ装置1の処理のフローチャートである。
ステップS10において、第2測定部141は、蓄電池電圧Bvを測定し、測定した蓄電池電圧Bvを制御部144に送信する。制御部144は、記憶部143から放電禁止閾値Bcを読み出し、放電禁止閾値Bcと取得した蓄電池電圧Bvとを比較する。
ステップS11において、蓄電池電圧Bv>放電禁止閾値Bcの場合、制御部144は、蓄電池6が放電可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部144は、双方向DC−DCコンバータ142に第1制御信号を送信する。双方向DC−DCコンバータ142は、第1制御信号を受け取り、蓄電池6に蓄えられている電力を直流母線300に放電する。
ステップS12において、蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの場合、制御部144は、蓄電池6が放電不可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部144は、双方向DC−DCコンバータ142に制御信号を送らない。
Next, the operation | movement at the time of starting of the
When a predetermined command signal is input from the motor
The
FIG. 3 is a flowchart of processing of the motor
In step S <b> 10, the
In step S11, when storage battery voltage Bv> discharge prohibition threshold Bc,
In step S12, when storage battery voltage Bv <discharge prohibition threshold Bc,
次に、モータ駆動用インバータ装置1を使用したポンプ5の駆動時における動作について説明する。
図4は交流モータ4の駆動時におけるモータ駆動用インバータ装置1の処理のフローチャートである。
ステップS20において、PCS14の第1測定部140は、直流母線電圧Tvを測定し、測定した直流母線電圧Tvを制御部144に送信する。制御部144は、記憶部143から第2閾値Tdを読み出し、第2閾値Tdと直流母線電圧Tvとを比較する。直流母線電圧Tv>第2閾値Tdの場合、制御部144は、蓄電池6に蓄えられた電圧を直流母線300に放電しないと判定し、ステップS21に進む。一方、直流母線電圧Tv<第2閾値Tdの場合、制御部144は、蓄電池6に蓄えられた電圧を直流母線300に放電すると判定し、ステップS24に進む。
ステップS24において、双方向DC−DCコンバータ142は、蓄電池6に蓄えられた電力を直流母線300に放電する。
S21において、制御部144は、記憶部143から第1閾値Tcを読み出し、第1閾値Tcと直流母線電圧Tvとを比較する。制御部144は、記憶部143から第1閾値Tcを読み出し、第1閾値Tcと直流母線電圧Tvとを比較する。直流母線電圧Tv<第1閾値Tcの場合、制御部144は、直流母線300の電力を蓄電池6に充電しないと判定し、ステップS22に進む。一方、直流母線電圧Tv>第1閾値Tcの場合、制御部144は、直流母線300の電力を蓄電池6に充電すると判定し、ステップS23に進む。
ステップS22において、制御部144は、充電又は放電の必要性はないと判定する。よって、双方向DC−DCコンバータ142は、蓄電池6の充放電制御を行わない。
ステップS23において、双方向DC−DCコンバータ142は、蓄電池6に直流母線300の電力を直流母線300に充電する。
Next, the operation | movement at the time of the drive of the
FIG. 4 is a flowchart of the processing of the motor
In step S <b> 20, the
In step S <b> 24, the bidirectional DC-
In S21, the
In step S22, the
In step S <b> 23, bidirectional DC-
通常の交流モータ4の駆動時において、変換器12が直流母線300の電圧値を制御しているため、直流母線300の電圧が大きく変動することはない。よって、通常の交流モータ4の駆動時において、第2閾値Td<直流母線電圧Tv<第1閾値Tcとなり、モータ駆動用インバータ装置1は、ステップS22の処理を行う。
ただし、停電などで交流電源10の交流電圧の供給が遮断されると、変換器12に交流電圧が入力されないため、変換器12は、直流母線に電圧を出力することができない。よって、ステップS20において、直流母線電圧Tvが低下し、直流母線電圧Tv<第2閾値Tdとなる。これにより、ステップS24において、制御部144は、第1制御信号を双方向DC−DCコンバータ142に送信する。双方向DC−DCコンバータ142は、第1制御信号を受信すると、蓄電池6に蓄電された電力を直流母線300に出力し、直流母線電圧Tv>第2閾値Tdとなるように制御する。インバータ13は、予め設定された減速レートに従って、交流モータ4の回転速度を減速させ、停止させる。また、インバータ13は、あらかじめ記憶部143にて設定された瞬時停電補償時間だけ、蓄電池6より電力を供給して交流モータ4の運転を継続するように構成されてもよい。瞬時停電補償時間内に交流電源10が復電した場合、インバータ13は、蓄電池6の放電を停止して、交流電源10から電力を供給し、そして交流モータ4の運転を継続する。一方、交流電源10の停電が継続して瞬時停電補償時間を超過した場合は、インバータ13は、交流モータ4を減速停止する。
Since the
However, if the supply of the AC voltage of the
交流モータ4の駆動が停止している場合、制御部144は、記憶部143から放電禁止閾値Bdを読み出し、充電禁止閾値Bdと蓄電池電圧Bvとを比較する。蓄電池電圧Bv<充電禁止閾値Bdの場合、制御部144は、第2制御信号を双方向DC−DCコンバータ142に送信する。双方向DC−DCコンバータ142は、第2制御信号を受信すると、蓄電池6に充電する。一方、蓄電池電圧Bv>充電禁止閾値Bdの場合、制御部144は、第2制御信号を双方向DC−DCコンバータ142に送信しない。これにより、蓄電池電圧Bv<充電禁止閾値Bdの場合、つまり、蓄電池6が満充電でない場合、交流モータ4の駆動前に蓄電池6に充電することができる。
When driving of AC motor 4 is stopped,
交流モータ4の負荷がポンプ5の場合、交流モータ4への電源供給が停止すると、ポンプ5の慣性モーメントが小さいために交流モータ4が急停止し、ポンプ5内にウォーターハンマー現象が発生する。よって、従来、ウォータハンマー現象の防止対策としては、ポンプ軸にフライホイールを装着することにより、慣性モーメントを大きくして急停止させないようにするという手法が採られていた。しかしながら、交流モータ4起動時の負荷トルクが増加するため、交流モータ4の定格やインバータの容量を大きくする必要がある。
しかしながら、上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線300の電圧値が減少すると、PCS14が蓄電池6の電力を直流母線300に供給し、直流母線電圧Tvが第2閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ13は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ5を減速停止させることができる。よって、フライホイールを使用せずに、ウォータハンマー現象の発生を抑制することができる。これにより、交流モータ4の負荷の回転モーメントがモータの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ4の定格やインバータ13の容量を大きくする必要がない。
When the load of the AC motor 4 is the
However, as described above, according to the present embodiment, when the supply of the AC voltage is stopped and the voltage value of the
また、本実施形態によれば、回転慣性モーメントの大きい負荷を交流モータ4で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ4から回生電流が供給され、直流母線300の電圧値が上昇すると、PCS14が回生電力を蓄電池6に充電させ、直流母線電圧Tvが第1閾値を越えないように制御する。この制御により、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置1の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。また、制動抵抗で消費していた回生電力を有効活用することができる。
Further, according to the present embodiment, when a load having a large rotational inertia moment is driven by the AC motor 4, the rotation continues even if the supply of the AC voltage is stopped, the regenerative current is supplied from the AC motor 4, and the DC bus When the voltage value of 300 increases, the
(第2の実施形態)
以下、図面を参照して、第2の実施形態について説明する。図5は、モータ駆動用インバータ装置1を適用したファン駆動の全体構成である。なお、図5において、図1と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第1実施形態と異なる点を説明する。また、第1の実施形態と異なる点は、交流モータ4の負荷がファン7に変更したのみである。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows an overall configuration of fan drive to which the motor
モータ駆動用インバータ装置1を使用したファン7の起動時及び駆動時の制御は、図3、図4のフローチャートと同様となるため、概略のみ説明する。
Since the control at the time of starting and driving of the
通常のファン7の駆動時において、変換器12が直流母線300の電圧値を制御しているため、直流母線300の電圧が大きく変動することはない。よって、通常の交流モータ4の駆動時において、第2閾値Td<直流母線電圧Tv<第1閾値Tcとなり、モータ駆動用インバータ装置1は、ステップS22の処理を行う。
When the
通常のファン停止時や交流電源10の停電時、インバータ13は、交流モータ4に交流電圧が供給することができない。よって、交流モータ4は回生状態になり、インバータ13内に回生電流が流れ込む。この流れ込む回生電流により、直流母線300の電圧値が上昇する。よって、S21において、制御部144は、直流母線電圧Tv>第1閾値Tcとなる。これより、ステップS23において、制御部144は、双方向DC−DCコンバータ142に第2制御信号を送信する。双方向DC−DCコンバータ142は、第2制御信号を受信すると、蓄電池6に直流母線300の電圧を充電する。これにより、直流母線電圧Tvの電圧値は下がり、直流母線電圧Tv<第1閾値Tcになると、制御部144は、第2制御信号を送信することを停止する。双方向DC−DCコンバータ142は、蓄電池6に直流母線300の電圧を充電することを停止する。
The
上述したように、本実施形態によれば、ファン7を交流モータ4で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ4から回生電流が供給され、直流母線300の電圧値が上昇すると、PCS14が回生電力を蓄電池6に充電させ、直流母線電圧Tvが第1閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置1内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。
As described above, according to the present embodiment, when the
また、本実施形態によれば、ファン7の駆動を停止するために、交流モータ4への電源供給を停止した場合、ファン7はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン7が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン7が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ4からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ4に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン7を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池(二次電池)に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池(二次電池)を設けることでファン7の回生電流を充電すると同時に、交流モータ4に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン7を停止することができる。
Further, according to the present embodiment, when the supply of power to the AC motor 4 is stopped in order to stop the driving of the
(第3の実施形態)
以下、図面を参照して、第3の実施形態について説明する。図6は、第3の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Cを適用したポンプ5及びファン7の駆動の全体構成である。なお、図6において、図1、図2と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第1の実施形態と異なる点を説明する。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 shows an overall configuration of driving of the
配線用遮断器2Cの入力部は、交流電源10に接続されている。また、配線用遮断器2Cの出力部は、接触器3Cに接続されている。接触器3Cは、モータ駆動用インバータ装置1Cから所定の指令信号を入力して、配線用遮断器2Cと変換器12Cとの電気的接続を接続又は開放する。なお、配線用遮断器2C、接触器3Cの各々は、配線用遮断器2、接触器3と同様の構成である。
The input section of the
モータ駆動用インバータ装置1Cは、変換器12と変換器12Cとインバータ13とインバータ13CとPCS14_1〜14_3とスイッチ素子9_1〜9_3とBCU(Battery Control Unit:バッテリーコントロールユニット)200とを備える。
変換器12は出力部(直流部)が直流母線100に接続されており、変換した直流電圧を直流母線100に出力する。この直流母線100には、例えば、インバータ13とスイッチ素子9_1〜スイッチ素子9_3の端子91とに接続されている。変換器12Cの入力部(交流部)は、接触器3Cに接続され、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する。また、変換器12Cは、出力部(直流部)が直流母線101に接続されており、変換した直流電圧を直流母線101に出力する。この直流母線101には、インバータ13Cとスイッチ素子9_1〜9_3の端子90とに接続されている。
スイッチ素子9_1〜9_3の各々は、端子92がPCS14_1〜14_3に接続されている。スイッチ素子9_1〜9_3は、例えば電磁リレーまたは半導体スイッチなどからなる3端子スイッチから構成されている。スイッチ素子9_1〜9_3の各々は、BCU200の切り替え信号に応じて、PCS14_1〜14_3の各々が直流母線100に電気的に接続するか、直流母線101に電気的に接続するかを切り替える。
The motor
The
Each of the switch elements 9_1 to 9_3 has a terminal 92 connected to the PCSs 14_1 to 14_3. The switch elements 9_1 to 9_3 are configured by a three-terminal switch including, for example, an electromagnetic relay or a semiconductor switch. Each of the switch elements 9_1 to 9_3 switches whether each of the PCSs 14_1 to 14_3 is electrically connected to the
次に、図7は、図6におけるPCS14_1の構成例を示すブロック図である。なお、PCS14_2、PCS14_3は、PCS14_1と同様な構成である。
PCS14_1は、第1測定部140、第2測定部141、双方向DC−DCコンバータ142、制御部144C、記憶部143を備えている。
Next, FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the PCS 14_1 in FIG. PCS14_2 and PCS14_3 have the same configuration as PCS14_1.
The PCS 14_1 includes a
制御部144Cは、第1測定部140が測定した直流母線電圧Tvと、第2測定部141が測定した蓄電池電圧Bvとを一定時間毎に取得する。制御部144Cは、記憶部143から第1閾値Tcを読み出し、第1閾値Tcと直流母線電圧Tvとを比較する。制御部144Cは、記憶部143から第2閾値Tbを読み出し、第2閾値Tbと直流母線電圧Tvとを比較する。また、制御部144Cは、記憶部143から放電禁止閾値Bcを読み出し、放電禁止閾値Bcと蓄電池電圧Bvとを比較する。制御部144は、記憶部143から充電禁止閾値Bdを読み出し、充電禁止閾値Bdと蓄電池電圧Bvとを比較する。制御部144Cは、比較結果、例えば直流母線電圧Tvと第1閾値Tcとの大小関係、直流母線電圧Tvと第2閾値Tbとの大小関係をBCU200に出力する。
The
BCU200は、スイッチ素子9_1〜9_3とPCS14_1〜14_3の制御部144Cに接続されている。BCU200は、PCS14_1〜14_3の各々から、直流母線電圧Tvの比較結果と蓄電池電圧Bvの比較結果を取得し、取得した結果に基づいて、スイッチ素子9_1〜9_3のスイッチの切り替えを行う。例えば、PCS14_1、14_2は、直流母線101と接続されている。そして、PCS14_1、14_2は、BCU200に直流母線電圧Tv>第1閾値Tc、蓄電池電圧Bv>充電禁止閾値Bdの比較結果を送信する。また、PCS14_3は、直流母線100に接続されている。そして、PCS14_3は、BCU200に第2閾値Td<直流母線電圧Tv<第1閾値Tc、蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの比較結果を送信する。これらの比較結果より、BCU200は、直流母線101の電圧が上昇しており、直流母線101の電圧を蓄電池6_1、6_2に充電する制御を行う必要がある。しかし、BCU200は、蓄電池6_1、6_2に十分蓄電されており、充電できないと判定する。よって、BCU200は、スイッチ素子9_3を切り替え、PCU14_3と直流母線101を接続させる。また、BCU200は、PCS14_3の制御部144Cに充電を行うように指示する制御信号を送信する。PCS14_3の制御部144Cは、PCS14_3の双方向DC−DCコンバータ142に第2制御信号を送信する。
The
次に、モータ駆動用インバータ装置1Cを適用したポンプ5及びファン7の起動時における動作について説明する。第3の実施形態の起動時における動作において、図3のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
ステップS10において、第2測定部141は、蓄電池電圧Bvを測定する。また、第2測定部141は測定した蓄電池電圧Bvを制御部144Cに送信する。制御部144Cは、記憶部143から放電禁止閾値Bcを読み出し、放電禁止閾値BcとPCS14_1〜14_3各々の第2測定部141から取得した蓄電池電圧Bvとを比較する。また、制御部144Cは、比較結果をBCU200に出力する。
ステップS11において、蓄電池電圧Bv>放電禁止閾値Bcとなる蓄電池がある場合、BCU200は、その蓄電池に接続してあるPCSの制御部144Cに放電を行うことを指示する制御信号を送信する。制御部144Cは、双方向DC−DCコンバータ142に第1制御信号を送信する。双方向DC−DCコンバータ142は、第1制御信号を受け取り、自身に接続されている蓄電池の電圧を直流母線100又は101に放電する。
ステップS12において、蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcとなる蓄電池がある場合、BCU200は、その蓄電池が放電不可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部144Cは、双方向DC−DCコンバータ142に第1制御信号を送らない。
Next, the operation at the time of starting the
In step S10, the
In step S11, when there is a storage battery that satisfies storage battery voltage Bv> discharge prohibition threshold Bc,
In step S12, when there is a storage battery that satisfies storage battery voltage Bv <discharge prohibition threshold Bc,
次に、モータ駆動用インバータ装置1Cを適用したポンプ5及びファン7の駆動時における動作について説明する。第3の実施形態の起動時における動作において、図4のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
ステップS23において、交流電源10の停電時、直流母線100は、交流モータ4からの回生電流により、直流母線100の電圧が高くなる。また、直流母線101は、交流電源10から変換器12Cに交流電圧が供給されないため、電圧が下がる。よって、BCU200は、スイッチ素子のスイッチを切り替えることで、直流母線100に充電可能な蓄電池、つまり蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの蓄電池と直流母線101とを電気的に接続する。これより、直流母線101の電圧が充電可能な蓄電値に充電されることで、直流母線101の電圧が下がる。
ステップS24において、BCU200は、スイッチ素子のスイッチを切り替えることで、直流母線100に放電可能な蓄電池、つまり蓄電池電圧Bv>充電禁止閾値Bdの蓄電池と電気的に接続する。これより、放電可能な蓄電池に蓄えられている電圧が直流母線100に放電されることで、直流母線100の電圧が上がる。
Next, the operation at the time of driving the
In step S <b> 23, at the time of a power failure of the
In step S <b> 24, the
上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線300の電圧値が低下すると、PCS14が蓄電池6_1〜6_3の電力を直流母線300に供給し、直流母線電圧Tvが第2閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ13は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ5を減速停止させることができる。これにより、交流モータ4Cの負荷の回転モーメントが交流モータ4Cの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ4Cの定格やインバータ13Cの容量を大きくする必要がない。
As described above, according to the present embodiment, when the supply of the AC voltage is stopped and the voltage value of the
また、本実施形態によれば、ファン7を交流モータ4で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ4から回生電流が供給され、直流母線100の電圧値が上昇すると、PCS14_1〜PCS14_3が回生電力を蓄電池6_1〜6_3に充電させ、直流母線電圧Tvが第1閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置1C内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。
Further, according to the present embodiment, when the
また、本実施形態によれば、ファン7の駆動を停止するために、交流モータ4への電源供給を停止した場合、ファン7はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン7が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン7が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ4からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ4に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン7を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池(二次電池)に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池(二次電池)を設けることでファン7の回生電流を充電すると同時に、交流モータ4に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン7を停止することができる。
また、本実施形態によれば、複数の蓄電池6_1〜6_3とそれに対応する複数のPCS14_1〜PCS14_3を設け、BCU200により各蓄電池の蓄電池電圧Bvに基づいて、電圧供給を行う蓄電池と充電する蓄電池とを切り替える。これより、ファン7やポンプ5を駆動する際に発生する、直流母線100〜101に供給する蓄電池の電力不足と充電する蓄電池の容量不足とを解消することができる。
Further, according to the present embodiment, when the supply of power to the AC motor 4 is stopped in order to stop the driving of the
In addition, according to the present embodiment, a plurality of storage batteries 6_1 to 6_3 and a plurality of PCSs 14_1 to PCS14_3 corresponding to the storage batteries 6_1 to 6_3 are provided. Switch. Thus, it is possible to solve the shortage of power of the storage battery supplied to the
(第4の実施形態)
以下、図面を参照して、第4の実施形態について説明する。図8は、第4の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Dを適用したポンプ5及びファン7の駆動の全体構成である。なお、図8において、図1、図2、図6と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第1の実施形態及び第3の実施形態と異なる点を説明する。
第3の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Cは、変換器12及びインバータ13に接続された直流母線100と、変換器12C及びインバータ13Cに接続された直流母線101とを有している。しかし、第4の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Dは、1つの直流母線300に、変換器12、変換器12C、インバータ13、インバータ13Cが接続されている。また、第3の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Cは、スイッチ素子9_1〜9_3を有している。しかし、第4の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Dは、スイッチ素子9_1〜9_3が省略されており、PCS14_1〜PCS14_3が直流母線300と接続されている。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 8 shows an overall configuration of driving of the
The motor drive inverter device 1C of the third embodiment includes a
モータ駆動用インバータ装置1Dは、変換器12と変換器12Cとインバータ13とインバータ13CとPCS14_1〜14_3とBCU200Dとを備える。
BCU200Dは、PCS14_1〜14_3に接続されている。BCU200Dは、PCS14_1〜14_3の各々から、上述した直流母線電圧Tvの比較結果と蓄電池電圧Bvの比較結果とを取得する。また、BCU200Dは、取得した結果に基づいて、PCS14_1〜14_3の各々の制御部144Cに充電又は放電を行うことを指示する制御信号を送信する。
例えば、PCS14_1、14_2は、BCU200Dに直流母線電圧Tv>第1閾値Tc、蓄電池電圧Bv>充電禁止閾値Bdの比較結果を送信する。また、PCS14_3は、BCU200Dに直流母線電圧Tv>第1閾値Tc、蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの比較結果を送信する。これらの比較結果より、BCU200Dは、直流母線300の電圧が上昇しており、直流母線300の電圧を蓄電池6_1、6_2に充電する制御を行う必要がる。しかし、BCU200Dは、蓄電池6_1、6_2に十分蓄電されており、充電できないと判定する。よって、BCU200Dは、充電可能な蓄電池、つまり蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの蓄電池に直流母線300の電圧を充電する制御を行う。よって、BCU200Dは、PCS14_3の制御部144Cに充電を行うように指示する制御信号を送信する。PCS14_3の制御部144Cは、PCS14_3の双方向DC−DCコンバータ142に第2制御信号を送信する。PCS14_3の双方向DC−DCコンバータ142は、直流母線300の電圧を蓄電池6_3に充電する。
The motor
The
For example, the PCSs 14_1 and 14_2 transmit the comparison results of the DC bus voltage Tv> the first threshold value Tc and the storage battery voltage Bv> the charge prohibition threshold value Bd to the
次に、モータ駆動用インバータ装置1Dを適用したポンプ5及びファン7の駆動時における動作について説明する。第4の実施形態の起動時における動作において、第1の実施形態と異なるステップのみ説明する。
交流電源10の停電時、交流モータ4の回生運動は、交流モータ4からの回生電流が直流母線300に流れ込む。そのため。直流母線300の電圧は、高くなるように働く。一方、交流電源10から変換器12Cに交流電圧が供給されないため、直流母線300の電圧の電圧値は、低くなるように働く。これらの2つの働きの大きさによって、直流母線電圧Tvが決定される。
ステップS24において、直流母線電圧Tv<第2閾値Tdの場合、BCU200Dは、蓄電池に蓄えられた電圧を放電するように制御する。ただし、BCU200Dは、電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの蓄電池が接続されているPCSにのみ放電を行うように指示する制御信号を送信する。
ステップS23において、直流母線電圧Tv>第1閾値Tcの場合、BCU200Dは、蓄電池に直流母線300の電圧を充電するように制御する。ただし、BCU200Dは、蓄電池電圧Bv<充電禁止閾値Bdの蓄電池が接続されているPCSにのみ充電を行うように指示する制御信号を送信する。
Next, the operation | movement at the time of the drive of the
At the time of a power failure of the
In step S24, when the DC bus voltage Tv <the second threshold value Td, the
In step S23, when the DC bus voltage Tv> the first threshold value Tc, the
上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線300の電圧値が低下すると、PCS14が蓄電池6_1〜6_3の電力を直流母線300に供給し、直流母線電圧Tvが第2閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ13は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ5を減速停止させることができる。よって、フライホイールを使用せずに、ウォータハンマー現象の発生を抑制することができる。これにより、交流モータ4Cの負荷の回転モーメントが交流モータ4Cの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ4Cの定格やインバータ13Cの容量を大きくする必要がない。
As described above, according to the present embodiment, when the supply of the AC voltage is stopped and the voltage value of the
また、本実施形態によれば、ファン7を交流モータ4で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ4から回生電流が供給され、直流母線100の電圧値が上昇すると、PCS14_1〜PCS14_3が回生電力を蓄電池6_1〜6_3に充電させ、直流母線電圧Tvが第1閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置1D内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。
Further, according to the present embodiment, when the
また、本実施形態によれば、ファン7の駆動を停止するために、交流モータ4への電源供給を停止した場合、ファン7はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン7が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン7が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ4からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ4に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン7を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池(二次電池)に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池(二次電池)を設けることでファン7の回生電流を充電すると同時に、交流モータ4に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン7を停止することができる。
Further, according to the present embodiment, when the supply of power to the AC motor 4 is stopped in order to stop the driving of the
また、本実施形態によれば、接続された複数の蓄電池6_1〜6_3とそれに対応する1つの直流母線300に接続された複数のPCS14_1〜14_3を設け、BCU200Dにより各蓄電池の蓄電池電圧Bvに基づいて、電圧供給を行う蓄電池と充電する蓄電池とを切り替える。これより、ファン7やポンプ5を駆動する際に発生する、直流母線300に供給する蓄電池の電圧不足と充電する蓄電池の容量不足とを解消することができる。
Further, according to the present embodiment, the plurality of connected storage batteries 6_1 to 6_3 and the plurality of PCSs 14_1 to 14_3 connected to the
(第5の実施形態)
以下、図面を参照して、第5の実施形態について説明する。図9は、第5の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Eを適用したポンプ及びファン駆動の全体構成である。なお、図9において、図1、図2、図8と同様の構成には同一の符号を付してある。以下、構成及び動作が第1の実施形態及び第4の実施形態と異なる点を説明する。
第5の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Cは、PCS14_1〜14_3の各々は、蓄電池6_1〜6_3の各々に接続されていた。第5の実施形態は、PV−PCS14_3Eに再生可能エネルギー電源400を接続している。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 shows the overall configuration of the pump and fan drive to which the motor
In the motor drive inverter device 1C of the fifth embodiment, each of the PCSs 14_1 to 14_3 is connected to each of the storage batteries 6_1 to 6_3. In the fifth embodiment, the renewable
配線用遮断器2Eは、入力部が交流電源10に接続されている。また、配線用遮断器2Eは、出力部が接触器3Eに接続されている。接触器3Eは、モータ駆動用インバータ装置1Cから所定の指令信号を入力して、配線用遮断器2Eとモータ駆動用インバータ装置1Eとの電気接続を接続又は開放する。なお、配線用遮断器2E、接触器3Eの各々は、配線用遮断器2、接触器3と同様の構成である。
The
第5の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1Eは、変換器12、12C、変換器12E、インバータ13、13Cと、PCS14_1、PCS14_2、PV―PCS14_3EとBCU200Eとを有している。
変換器12Eは、IGBT等で形成され、直流母線300に入力される直流電圧を交流に変換して交流電源10に出力する。つまり、変換器12Eは、直流母線300側から交流電源10の方向についてはDC/ACインバータとして機能する。また、変換器12Eは、出力部(直流部)が直流母線300に接続されている。
PV−PCS14_3Eは、再生可能エネルギー電源400が接続されている。再生可能エネルギー電源400は、インバータ13、13Cの直流部と直流系統で連系されている。再生可能エネルギー電源400は、再生可能なエネルギーを利用した発電電源であり、例えば、太陽光発電や風力発電などである。
The motor
The
Renewable
図10は、第5の実施形態のモータ駆動用インバータ装置1EにおけるPV−PCS14_3Eの構成例を示すブロック図である。
PV−PCS14_3Eは、第1測定部140、第2測定部141、DC−DCコンバータ142E、記憶部143E、制御部144Eを備えている。
PV−PCS14_3Eは、再生可能エネルギー電源400用のPCSである。PV−PCS14_3Eは、直流母線300の電圧Tvを監視し、直流母線電圧Tvが直流母線電圧Tvを第2閾値以上となるように制御する。停電等により電源供給が停止することで直流母線電圧Tvの電圧値が低下し、直流母線電圧Tvが第2閾値未満となる場合、PV−PCS14_3Eは、自身に接続されている再生可能エネルギー電源400の発電電圧を直流母線300に放電することで、直流母線電圧Tvを上げる。
DC−DCコンバータ142Eは、第1測定部140と第2測定部141と制御部144Eに接続されている。DC−DCコンバータ142Eは、直流母線300側に電圧を供給する、即ち再生可能エネルギー電源400が発電し、自身の内部に蓄えられた電圧を直流母線300に放電する制御を行う。その際、DC−DCコンバータ142Eは、再生可能エネルギー電源400から取得した電圧を所定の倍率で昇圧し、第1測定部140を介して直流母線300に放電する。
記憶部143Eは、第2閾値Tdと再生電源禁止閾値Bpとが予め、書き込まれて記憶されている。再生電源禁止閾値Bpは、再生可能エネルギー電源400が発電した電圧を放電するか否かを判定する値である。例えば、蓄電池電圧Bv>再生電源禁止閾値Bpの場合、再生可能エネルギー電源400が発電した電圧を放電することができる。一方、蓄電池電圧Bv<再生電源禁止閾値Bpの場合、再生可能エネルギー電源400が発電した電圧を放電することができない。なお、再生可能エネルギー電源400は、発電を行う電源であり、充電を行うことができない。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of PV-PCS14_3E in the motor
The PV-PCS 14_3E includes a
PV-PCS14_3E is a PCS for the renewable
The DC-
In the
制御部144Eは、BCU200Eに接続されている。制御部144Eは、PV−PCS14_3Eの第1測定部140が測定した直流母線電圧Tvと、PV−PCS14_3Eの第2測定部141が測定した蓄電池電圧Bvとを一定時間毎に取得する。制御部144Eは、記憶部143Eから第2閾値Tdを読み出し、第2閾値Tdと直流母線電圧Tvと比較する。また、制御部144Eは、記憶部143Eから再生電源禁止閾値Bpを読み出し、再生電源禁止閾値Bpと蓄電池電圧Bvと比較する。制御部144Eは、比較結果をBCU200Eに出力する。
The
BCU200Eは、PCS14_1、14_2、PV−PCS14_3Eに接続されている。BCU200Eは、PCS14_1、14_2、PV−PCS14_3Eの各々から、直流母線電圧Tvの比較結果と蓄電池電圧Bvの比較結果とを取得する。また、BCU200Eは、取得した結果に基づいて、PCS14_1、14_2の各々の制御部144Eに充電又は放電を行うことを指示する制御信号を送信する。また、BCU200Eは、取得した結果に基づいて、制御部144Eに放電を行うことを指示する制御信号を送信する。
例えば、PCS14_1、14_2は、BCU200Eに直流母線電圧Tv<第2閾値Td、蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの比較結果を送信する。また、PV−PCS14_3Eは、BCU200Eに直流母線電圧Tv<第2閾値Td、蓄電池電圧Bv>再生電源禁止閾値Bpの比較結果を送信する。これらの比較結果より、BCU200Eは、直流母線300の電圧が低下しているため、蓄電池6_1、6_2に蓄えられた電圧を直流母線300の電圧に放電する制御を行う必要がある。しかし、蓄電池6_1、6_2は、蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcの状態であるため、放電することができない。よって、BCU200Eは、制御部144Eに再生可能エネルギー電源400が発電した電圧を直流母線300に放電させることを指示する制御信号を送信する。制御部144Eは、PV−PCS14_3EのDC−DCコンバータ142Eに第1制御信号を送信する。PV−PCS14_3EのDC−DCコンバータ142Eは、直流母線300に、再生可能エネルギー電源400が発電した電圧を放電する。また、PV−PCS14_3Eから受信した蓄電池電圧Bvが再生電源禁止閾値Bp以上であり、且つPCS14_1とPCS14_2の各々から受信した蓄電池電圧Bvが充電禁止閾値Bd以上である場合、モータ駆動用インバータ装置1は、変換器12Eに直流母線300に入力される直流電圧を交流に変換して交流電源10に出力することを指示する指令信号を送信する。変換器12Eは、受信した指令信号に基づいて交流電源10に交流電圧を出力する。これにより、蓄電池6_1、6_2に蓄えられた電圧と再生可能エネルギーが発電した電圧を交流電源10に電圧を供給することもできる。
The
For example, the PCSs 14_1 and 14_2 transmit the comparison results of the DC bus voltage Tv <second threshold Td and the storage battery voltage Bv <discharge prohibition threshold Bc to the
次に、モータ駆動用インバータ装置1Eを適用したポンプ5及びファン7の起動時における動作について説明する。第5の実施形態の起動時における動作において、図3のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
ステップS10において、第2測定部141は、蓄電池電圧Bvを測定する。また、PCS14_1とPCS14_2との第2測定部141は測定した蓄電池電圧Bvを制御部144Cに送信する。PCS14_3Eの第2測定部141は測定した蓄電池電圧Bvを制御部144Eに送信する。制御部144Cと制御部144Eは、比較結果をBCU200Eに出力する。
ステップS11において、蓄電池電圧Bv>放電禁止閾値Bcとなる蓄電池又は、蓄電池電圧Bv>再生電源禁止閾値Bpとなる再生可能エネルギー電源400がある場合、BCU200Eは、その蓄電池又は再生可能エネルギー電源400に接続してあるPCSの制御部144C又は144Eに放電を行うことを指示する制御信号を送信する。制御部144C又は144Eは、双方向DC−DCコンバータ142、又はDC−DCコンバータ142Eに第1制御信号を送信する。双方向DC−DCコンバータ142、又はDC−DCコンバータ142Eは、第1制御信号を受け取り、自身に接続されている蓄電池又は再生可能エネルギー電源400の電圧を直流母線300に放電する。
ステップS12において、蓄電池電圧Bv<放電禁止閾値Bcとなる蓄電池又は、蓄電池電圧Bv<再生電源禁止閾値Bpとなる再生可能エネルギー電源400の場合、BCU200Eは、その蓄電池又はその再生可能エネルギー電源400が放電不可能な蓄電池であると判定する。よって、制御部144C又は制御部144Eは、双方向DC−DCコンバータ142、又はDC−DCコンバータ142Eに第1制御信号を送らない。
Next, the operation | movement at the time of starting of the
In step S10, the
In step S11, if there is a storage battery in which storage battery voltage Bv> discharge prohibition threshold Bc or a renewable
In step S12, when the storage battery voltage Bv <the discharge prohibition threshold Bc, or the renewable
次に、モータ駆動用インバータ装置1Eを適用したポンプ5及びファン7の駆動時における動作について説明する。第5の実施形態の駆動時における動作において、第1の実施形態と異なるステップのみ説明する。
ステップS23、ステップS24において、交流電源10の停電時、交流モータ4の回生運動は、交流モータ4からの回生電流が直流母線300に流れ込む。そのため。直流母線300の電圧は、高くなるように働く。一方、交流電源10から変換器12Cに交流電圧が供給されないため、直流母線300の電圧の電圧値は、低くなるように働く。これらの2つの働きの大きさによって、直流母線電圧Tvが決定される。
ステップS23において、直流母線電圧Tv>第1閾値Tcの場合、BCU200Eは、蓄電池6_1、6_2に充電するように制御する。
ステップS24において、直流母線電圧Tv<第2閾値Tdの場合、BCU200Eは、蓄電池6_1、6_2に蓄えられた電圧を放電するように制御する。また、放電する電圧が足りない場合、BCU200Eは、蓄電池電圧Bv>再生電源禁止閾値Bpの再生可能エネルギー電源400を選択し、再生可能エネルギー電源400に蓄えられた電圧を放電するように制御する。
Next, the operation | movement at the time of the drive of the
In step S23 and step S24, at the time of a power failure of the
In step S23, when the DC bus voltage Tv> the first threshold value Tc, the
In step S24, when the DC bus voltage Tv <the second threshold value Td, the
上述したように、本実施形態によれば、交流電圧の供給が停止され、直流母線300の電圧値が低下すると、PCS14が蓄電池6_1、6_2の電力を直流母線300に供給し、直流母線電圧Tvが第2閾値以下にならないように制御する。この制御により、インバータ13は、予め設定された減速レートに従って徐々にポンプ5を減速停止させることができる。よって、フライホイールを使用せずに、ウォータハンマー現象の発生を抑制することができる。これにより、交流モータ4Cの負荷の回転モーメントが交流モータ4Cの回転を継続させる程には大きくない場合にも、交流モータ4Cの定格やインバータ13Cの容量を大きくする必要がない。
As described above, according to the present embodiment, when the supply of AC voltage is stopped and the voltage value of the
また、本実施形態によれば、ファン7を交流モータ4で駆動する際、交流電圧の供給が停止されても回転が継続し、交流モータ4から回生電流が供給され、直流母線100の電圧値が上昇すると、PCS14_1、PCS14_2が回生電力を蓄電池6_1、6_2に充電させ、直流母線電圧Tvが第1閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置1E内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐ。
Further, according to the present embodiment, when the
また、本実施形態によれば、ファン7の駆動を停止するために、交流モータ4への電源供給を停止した場合、ファン7はフリーラン停止を行う。フリーラン停止は、ファン7が自身の慣性で止まることである。ただし、フリーラン停止は、ファン7が停止するまで時間がかかる。停止までの時間を短くするため、従来においては、インバータに制動抵抗を設けて、交流モータ4からの回生電流を制動抵抗で消費させる。これにより、交流モータ4に制動力が働き、フリーランで制動させるよりも早い時間でファン7を停止することができる。しかしながら、制動抵抗で回生電流を熱として消費させるため、エネルギーの無駄が発生し、エネルギー効率を低下させていた。これに対して、本実施形態では、制動抵抗に回生電流を流して放熱消費させる代わりに、蓄電池(二次電池)に回生電流を充電電流として流すことにより、回生電力を充電電力として使用している。また、蓄電池(二次電池)を設けることでファン7の回生電流を充電すると同時に、交流モータ4に制動力が働く。これにより、フリーラン停止よりも早い時間でファン7を停止することができる。
Further, according to the present embodiment, when the supply of power to the AC motor 4 is stopped in order to stop the driving of the
また、本実施形態によれば、再生可能エネルギー電源400を具備し、交流電圧の停止時において、再生可能エネルギー電源400が発電した電圧を直流母線300に供給する。これにより、交流電圧の停止時において蓄電池6_1、6_2から直流母線300に電圧を供給できない場合にも、交流モータ4Cを継続的に運転することができる。
In addition, according to the present embodiment, the renewable
また、本実施形態によれば、PV−PCS14_3Eは、BCU200Eに接続されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えばPV−PCS14_3Eに放電させるBCU200Eの機能をPV−PCS14_3E自身に追加することで、PV−PCS14_3EをBCU200Eに接続せずに、動作させても良い。
また、本実施形態によれば、図9の構成例を基にしてモータ駆動用インバータ装置のシステムを組んだが、これに限られるものではなく、例えば変換器12とインバータ13の組み合わせ、変換器12Cとインバータ13Cの組み合わせ、変換器12EとPV−PCS14_3Eの組み合わせの各々を1つの製品としてモータ駆動用インバータ装置のシステムを組むことができる。
Moreover, according to this embodiment, although PV-PCS14_3E demonstrated the case where it was connected to BCU200E, it is not restricted to this, For example, the function of BCU200E which discharges to PV-PCS14_3E is made into PV-PCS14_3E itself By adding, PV-PCS14_3E may be operated without connecting to BCU200E.
Further, according to the present embodiment, the motor drive inverter system is assembled based on the configuration example of FIG. 9, but is not limited to this. For example, the combination of the
上記実施形態では、停電時などの交流電源10の交流電圧の供給が長時間停止する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、瞬時停電時など交流電源10の交流電圧の供給が一時的に遮断される場合でもよい。この場合、例えばインバータ装置は、あらかじめ記憶部にて設定された瞬時停電補償時間だけ、蓄電池や再生可能エネルギー電源より電力を交流モータに供給して、交流モータの運転を継続する。そして、瞬時停電補償時間内に交流電源10が復電した場合、インバータ装置は、蓄電池又は再生可能エネルギー電源の電力の供給を停止して交流電源10から電力を供給する。これより、交流電源10から交流モータに電力が供給され、交流モータの運転が継続する。一方、インバータ装置は、交流電源10の停電が継続して瞬時停電補償時間を超過した場合、交流モータを減速停止する。すなわち、瞬時停電時など交流電源10の交流電圧の供給が一時的に遮断される場合、インバータ装置は、瞬停時点でポンプの減速停止を行わずに瞬時停電補償時間だけ運転継続してから減速停止する。また、ファン7の場合も同様に、インバータ装置は、瞬時停電補償時間内において、蓄電池や再生可能エネルギー電源で直流母線電圧を保持して回生電流が自装置内に流れ込まないように交流モータの運転を継続する。
In the embodiment described above, the case where the supply of the AC voltage of the
以上述べた少なくともひとつの実施形態のモータ駆動用インバータ装置によれば、慣性モーメントの大きい負荷を交流モータで駆動する際、交流電圧の供給が停止されても直流母線電圧Tvが第1閾値を越えないように制御する。これにより、制動抵抗を設けなくても、モータ駆動用インバータ装置内部の電圧の上昇を抑制し、内部回路が壊れるのを防ぐことができる。また、制動抵抗で消費していた回生電力を有効活用することができる。 According to the motor drive inverter apparatus of at least one embodiment described above, when driving a load having a large moment of inertia with an AC motor, the DC bus voltage Tv exceeds the first threshold even if the supply of AC voltage is stopped. Control to not. Thereby, even if it does not provide braking resistance, the rise in the voltage inside the motor drive inverter device can be suppressed, and the internal circuit can be prevented from being broken. In addition, the regenerative power consumed by the braking resistance can be used effectively.
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ものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1、1C、1D…モータ駆動用インバータ装置、10…交流電源、2、2C、2E…配線用遮断器、3、3C、3E…接触器、4、4C…交流モータ、5…ポンプ、6、6_1、6_2、6_3…蓄電池、7…ファン、9_1、9_2、9_3…スイッチ素子、12、12C、12E…変換器、13、13C…インバータ、14、14_1、14_2、14_3…PCS、14_3E…PV−PCS、140…第1測定部、141…第2測定部、142…双方向DC−DCコンバータ、143、143E…記憶部、144、144C、144E…制御部、200、200D、200E…BCU、100、101、300…直流母線、400…再生可能エネルギー電源
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記直流母線からの前記直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換して交流モータを駆動するインバータと、
前記直流母線と蓄電池との間に設けられ、前記変換器で変換された直流電圧により前記蓄電池を充電し、前記蓄電池から直流母線に放電する電力変換部と、を備え、
前記電力変換部は、前記交流モータが停止し、且つ、前記直流母線の電圧が第1閾値を越えた場合、前記交流モータから供給される回生電力を前記蓄電池に充電させるモータ駆動用インバータ装置。 A converter that converts AC voltage to DC voltage and outputs DC voltage to the DC bus;
An inverter that drives the AC motor by converting the DC voltage from the DC bus into an AC voltage of a predetermined frequency;
A power conversion unit that is provided between the DC bus and the storage battery, charges the storage battery with a DC voltage converted by the converter, and discharges the storage battery to the DC bus;
The power conversion unit is an inverter device for driving a motor that charges the storage battery with regenerative power supplied from the AC motor when the AC motor stops and the voltage of the DC bus exceeds a first threshold.
前記変換器により変換された直流電圧の停止時に、前記再生可能エネルギー電源の発電電力を前記直流部に供給する請求項1に記載のモータ駆動用インバータ装置。 The inverter DC section is linked to a renewable energy power source with a DC system,
The motor drive inverter device according to claim 1, wherein when the DC voltage converted by the converter is stopped, the generated power of the renewable energy power source is supplied to the DC unit.
前記交流モータから供給される回生電力を充電する、又は前記交流モータへ電力を放電することを、前記電力変換部毎に制御するバッテリーコントロールユニットを有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のモータ駆動用インバータ装置。 A plurality of the power converters provided between the DC bus and the storage battery,
4. The battery control unit according to claim 1, further comprising: a battery control unit configured to control, for each of the power conversion units, charging of regenerative power supplied from the AC motor or discharging of power to the AC motor. The motor drive inverter device described in 1.
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