JP2018050383A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
インバータの出力電圧に大振幅が要求される状況において、スイッチをオンすることにより、出力電圧の波形歪みを抑制できる。
この電力変換装置100によれば、負荷200を適切に駆動するために、図4(a)の出力電圧範囲で足りる場合には第1モードを選択することで、平滑コンデンサ122の発熱を抑制し、寿命を延ばすことができる。
以下、具体的な制御についていくつかの例を説明する。
スイッチコントローラ130は、DCリンク電圧VDCの測定値と、インバータ108の出力電圧u,v,wの少なくともひとつの測定値と、の大小関係にもとづいて、モードを決定してもよい。具体的には、第1モードにおいて、出力電圧u,v,wの振幅が、DCリンク電圧VDCによって制限(クランプ)された場合には、第2モードに切りかえてもよい。反対に第2モードで運転中に、出力電圧u,v,wの振幅が低下した場合には、第1モードに切りかえることができる。
スイッチコントローラ130は、DCリンク電圧VDCの測定値と、インバータ108の出力電圧u,v,wの指令値refと、の関係にもとづいて、モードを決定してもよい。出力電圧u,v,wの指令値refにもとづいて、出力波形の振幅を計算、推定できる。したがって、第1モードにおいて、出力波形の振幅がDCリンク電圧VDCを超える可能性が高い場合には第2モードに切りかえ、第2モードにおいて、出力波形の振幅がDCリンク電圧VDCを下回る可能性が高い場合には第1モードに切りかえればよい。
スイッチコントローラ130は、インバータ108の出力電圧u,v,wの指令値refと、その測定値の関係にもとづいて、モードを決定してもよい。第1モードにおいて、指令値refと実際の測定値に不一致が生じた場合、DCリンク電圧VDCが不足している可能性が高いため、第2モードに切りかえるとよい。また、第2モードにおいて、出力電圧u,v,wの指令値refが低下した場合には、第1モードに切りかえればよい。
スイッチコントローラ130は、インバータ108の出力電圧u,v,wの指令値refと、所定のしきい値との比較結果にもとづいて、モードを決定してもよい。具体的には指令値refがしきい値より低いとき第1モードを選択し、指令値refがしきい値より高いとき第2モードを選択してもよい。
インバータ108は、自身の出力電圧u,v,wが、指令値refに近づくようにフィードバックによってスイッチングのデューティ比を補正するものがある。たとえばDCリンク電圧VDCが、第1電圧レベルであるときに、所定電圧の出力u(瞬時値)を得るために必要なデューティ比がA%であるとする。DCリンク電圧VDCが第1電圧レベルより低い第2電圧レベルに低下すると、インバータ108は、デューティ比をA%より高いB%に調節して、指令値refに応じた出力を維持する。このようなインバータでは、指令値refが要求する電圧範囲に対して、DCリンク電圧VDCが不足すると、デューティ比が100%付近に張り付くようになる。そこでインバータ108は、自身のスイッチングのデューティ比にもとづいて、DCリンク電圧VDCの不足(あるいは余剰)を検出し、モードを切りかえてもよい。
あるいは、スイッチコントローラ130は、負荷200の動作モードと連動して、モード、すなわちスイッチ126のオン、オフを制御してもよい。
図2の整流ダイオード124と平滑コンデンサ122を入れかえて、整流ダイオード124をN極側に、平滑コンデンサ122をP極側に配置してもよい。
実施の形態では、スイッチコントローラ130がスイッチ126を適応的に制御する場合を説明したがその限りでなく、ユーザがマニュアルでスイッチ126のオン、オフを切りかえてもよい。またスイッチ126はトランジスタなどの電気的スイッチに限られず、機械的スイッチ(接点)であってもよい。
インバータ108に代えて、あるいはそれに加えて別の回路、たとえば単方向あるいは双方向のDC/DCコンバータ、バッテリの充電回路あるいは充放電回路などが設けられてもよい。
電力変換装置100は、長寿命と小型化が要求される用途に好適に利用可能である。このような用途としては、可搬性を有する小型のベルトコンベアが例示される。このようなベルトコンベアは、倉庫や工場などの物流搬送システム、あるいは空港などにおいて、必要な場所に移動して設置することが可能である。可搬性を高めるためには、電力変換装置100の小型化が必要であり、したがって平滑コンデンサ122の小型化が要請される。また、固定設備と異なり、設置場所が一定でないため、メンテナンスの頻度は極力少ないことが望ましい。このような観点から、実施の形態に係る電力変換装置100は、ベルトコンベアに好適である。
Claims (4)
- 一対のDCリンクと、
三相交流電圧を整流した電圧を前記一対のDCリンクの間に発生させる整流器と、
前記一対のDCリンクの間に直列に接続される整流ダイオードおよび平滑コンデンサと、
前記整流ダイオードと並列に設けられたスイッチと、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 前記電力変換装置の状態に応じて、前記スイッチを制御するスイッチコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 負荷を駆動するインバータをさらに備え、
前記スイッチコントローラは、前記インバータの出力電圧の検出値およびその指令値の少なくとも一方に応じて前記スイッチを制御することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記スイッチコントローラは、前記インバータの出力電圧の検出値または指令値が所定のしきい値より大きいときに、前記スイッチをオンすることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。
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