JP2533850B2 - 交流電動機駆動装置 - Google Patents
交流電動機駆動装置Info
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- JP2533850B2 JP2533850B2 JP61038440A JP3844086A JP2533850B2 JP 2533850 B2 JP2533850 B2 JP 2533850B2 JP 61038440 A JP61038440 A JP 61038440A JP 3844086 A JP3844086 A JP 3844086A JP 2533850 B2 JP2533850 B2 JP 2533850B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 関連出願との関係 この発明は出願人の係属中の米国特許出願通し番号第
905,961号、同第705,963号、同第705,964号及び同第70
5,962号と関連を有する。
905,961号、同第705,963号、同第705,964号及び同第70
5,962号と関連を有する。
発明の背景 この発明は全般的に交流電動機駆動装置、更に具体的
に云えば、駆動装置の種々の部品を保護する為に、電動
機巻線及びフィルタに接続された容量回路を駆動装置の
中に含む様な形式の交流電動機駆動装置に関する。
に云えば、駆動装置の種々の部品を保護する為に、電動
機巻線及びフィルタに接続された容量回路を駆動装置の
中に含む様な形式の交流電動機駆動装置に関する。
交流電動機駆動装置の分野では、電源から適当な被制
御電力変換器を介して交流電動機に励磁（実効及び無効
電力の両方）を供給することがよく知られている。いろ
いろな形式の電力変換器が知られている。１例は米国特
許第4,230,979号に全般的に説明されている様な電流制
御インバータ又は自動逐次転流インバータと普通呼ばれ
るものである。別の例は米国特許第4,449,087号に記載
されている様な負荷転流インバータである。
御電力変換器を介して交流電動機に励磁（実効及び無効
電力の両方）を供給することがよく知られている。いろ
いろな形式の電力変換器が知られている。１例は米国特
許第4,230,979号に全般的に説明されている様な電流制
御インバータ又は自動逐次転流インバータと普通呼ばれ
るものである。別の例は米国特許第4,449,087号に記載
されている様な負荷転流インバータである。
典型的には、こういうインバータは何れもサイリスタ
の様なスイッチング装置を含んでおり、これらのスイッ
チング装置を位相制御モードと普通呼ぶ形で選択的に導
電並びに非導電にし、電動機に供給される励磁（電圧、
電流及び／又は周波数）を変える。こういう電力変換器
が交流電源と電動機の間に接続される場合が多く、交流
電力を直流に変換する源側変換器と、直流を電動機に印
加する為の交流に変換する負荷側インバータとがある。
源側及び負荷側変換器が直流リンク回路によって相互接
続され、源側変換器は制御信号に応答して、電動機に供
給される電流の大きさを変える。負荷側変換器（即ちイ
ンバータ）は、交流電動機の所望の動作速度に対応する
周波数で動作する様に制御されるのが普通である。直流
電力の適当な源を利用し得る場合、勿論、源側変換器は
必要ではなく、その場合、何等かの形の制御自在のイン
バータを用いて、可変周波数の電力を電動機に供給す
る。
の様なスイッチング装置を含んでおり、これらのスイッ
チング装置を位相制御モードと普通呼ぶ形で選択的に導
電並びに非導電にし、電動機に供給される励磁（電圧、
電流及び／又は周波数）を変える。こういう電力変換器
が交流電源と電動機の間に接続される場合が多く、交流
電力を直流に変換する源側変換器と、直流を電動機に印
加する為の交流に変換する負荷側インバータとがある。
源側及び負荷側変換器が直流リンク回路によって相互接
続され、源側変換器は制御信号に応答して、電動機に供
給される電流の大きさを変える。負荷側変換器（即ちイ
ンバータ）は、交流電動機の所望の動作速度に対応する
周波数で動作する様に制御されるのが普通である。直流
電力の適当な源を利用し得る場合、勿論、源側変換器は
必要ではなく、その場合、何等かの形の制御自在のイン
バータを用いて、可変周波数の電力を電動機に供給す
る。
この様な電動機駆動層では、電動機と電力変換器の出
力又は電源との中間に（並列に）コンデンサを入れるこ
とも知られている。こういうコンデンサの主な目的は、
電動機に無効励磁電流を供給すること、並びに／又は力
率を調節することである。電動機に回路接続したこの様
なコンデンサを使う時に、基本的に２つの問題が起る。
電動機は誘導装置であるから、電動機とコンデンサの組
合せが或る周波数で電気的に共振し、その結果電動機及
びコンデンサに大きな循環電流が生ずることがある。勿
論、こういう大きな電流は電力の浪費になるし、電動機
駆動装置の構成部品を損傷することがある。
力又は電源との中間に（並列に）コンデンサを入れるこ
とも知られている。こういうコンデンサの主な目的は、
電動機に無効励磁電流を供給すること、並びに／又は力
率を調節することである。電動機に回路接続したこの様
なコンデンサを使う時に、基本的に２つの問題が起る。
電動機は誘導装置であるから、電動機とコンデンサの組
合せが或る周波数で電気的に共振し、その結果電動機及
びコンデンサに大きな循環電流が生ずることがある。勿
論、こういう大きな電流は電力の浪費になるし、電動機
駆動装置の構成部品を損傷することがある。
上に述べた様にコンデンサを使う場合に起り得る２番
目の問題は、電力変換器のスイッチング装置又はサイリ
スタの動作に固有の関係を持つ非常に敏速な電圧変化に
関係する。コンデンサ回路が電力変換器の出力と実質的
に並列であるから、この様な速い電圧変化により、電力
変換器に或る非常に大きな電流が生じ、それを適当に制
御しないと、変換器のサイリスタの破損を招くことがあ
る。
目の問題は、電力変換器のスイッチング装置又はサイリ
スタの動作に固有の関係を持つ非常に敏速な電圧変化に
関係する。コンデンサ回路が電力変換器の出力と実質的
に並列であるから、この様な速い電圧変化により、電力
変換器に或る非常に大きな電流が生じ、それを適当に制
御しないと、変換器のサイリスタの破損を招くことがあ
る。
前に関連出願として引用した米国特許出願に記載され
ている様に、電力変換器と電動機とコンデンサ回路の共
通点に可変VAR発生器を接続した装置では、この問題が
更に複雑になる。前に引用した米国特許出願に記載され
ている様に、VAR発生器も電動機に励磁電流を供給す
る。更に好ましい形としては、VAR発生器は、源側変換
器及び負荷側変換器を含む前述の電流制御インバータと
非常によく似た形をとる。この様なVAR発生器は所望の
動作に従って、電動機に進み、遅れ及び実効電流を供給
することが出来る。電動機に供給する基本的な電力変換
器の動作モードがVAR発生器の動作モードとは異なるこ
とがあるから、これらの２つの構成部品を何等かの形で
隔離しないと、その間に損傷を招く電流が起り得る。
ている様に、電力変換器と電動機とコンデンサ回路の共
通点に可変VAR発生器を接続した装置では、この問題が
更に複雑になる。前に引用した米国特許出願に記載され
ている様に、VAR発生器も電動機に励磁電流を供給す
る。更に好ましい形としては、VAR発生器は、源側変換
器及び負荷側変換器を含む前述の電流制御インバータと
非常によく似た形をとる。この様なVAR発生器は所望の
動作に従って、電動機に進み、遅れ及び実効電流を供給
することが出来る。電動機に供給する基本的な電力変換
器の動作モードがVAR発生器の動作モードとは異なるこ
とがあるから、これらの２つの構成部品を何等かの形で
隔離しないと、その間に損傷を招く電流が起り得る。
従来、基本的な電力変換器と電動機の間の線に直列誘
導子を入れることが知られている。これは、コンデンサ
回路が存在する場合に変換器を保護するが、電動機とコ
ンデンサ回路の間に生ずる共振電流に対しては何も保護
をしない。更に、こういう電流を減衰させる唯一の方法
は、コンデンサ回路と並列に抵抗を入れることである。
この結果、損失が極めて大きくなる。
導子を入れることが知られている。これは、コンデンサ
回路が存在する場合に変換器を保護するが、電動機とコ
ンデンサ回路の間に生ずる共振電流に対しては何も保護
をしない。更に、こういう電流を減衰させる唯一の方法
は、コンデンサ回路と並列に抵抗を入れることである。
この結果、損失が極めて大きくなる。
発明の要約 従って、この発明の目的は、改良された交流電動機駆
動装置を提供することである。
動装置を提供することである。
この発明の別の目的は、電動機に接続されたコンデン
サ回路を持ち、コンデンサ回路と電動機の間に隔離手段
を設けた改良された交流電動機駆動装置を提供すること
である。
サ回路を持ち、コンデンサ回路と電動機の間に隔離手段
を設けた改良された交流電動機駆動装置を提供すること
である。
別の目的は、電力変換器、電動機及びコンデンサ回路
を含む電動機駆動装置に於ける損失を最小限にして、最
大限の保護作用をする隔離フィルタ回路を提供すること
である。
を含む電動機駆動装置に於ける損失を最小限にして、最
大限の保護作用をする隔離フィルタ回路を提供すること
である。
別の目的は、何れも基本的に並列に接続された被制御
電力変換器、コンデンサ回路及び可変VAR発生器から電
動機に励磁電流が供給される様な形式の電動機駆動装置
に、幾つかの構成部品に対して隔離作用をする手段を設
けることである。
電力変換器、コンデンサ回路及び可変VAR発生器から電
動機に励磁電流が供給される様な形式の電動機駆動装置
に、幾つかの構成部品に対して隔離作用をする手段を設
けることである。
この発明では、電動機に交流電源から励磁を供給する
交流電動機駆動装置を提供することにより、前述の目的
並びにその他の目的を達成する。この駆動装置が、電源
と電動機の間に電力変換器を含んでいて、電動機電流を
供給すると共に、この電動機と回路接続された第１及び
第２のコンデンサ回路をも含んでいて、電動機に励磁電
流を供給する。第１のコンデンサ回路と電動機の間に第
１の隔離誘導子が接続され、第２の隔離誘導子及び制動
抵抗の並列の組合せが、第２のコンデンサ回路と電動機
の間に接続される。この発明の別の実施例では、VAR発
生器も含まれており、これが全体的な駆動装置の中で、
第２のコンデンサ回路と、隔離誘導子及び抵抗の並列の
組合せとの接続点に接続される。この為、VAR発生器及
びコンデンサ回路が電動機及び電力変換器に対して実質
的に隔離される。
交流電動機駆動装置を提供することにより、前述の目的
並びにその他の目的を達成する。この駆動装置が、電源
と電動機の間に電力変換器を含んでいて、電動機電流を
供給すると共に、この電動機と回路接続された第１及び
第２のコンデンサ回路をも含んでいて、電動機に励磁電
流を供給する。第１のコンデンサ回路と電動機の間に第
１の隔離誘導子が接続され、第２の隔離誘導子及び制動
抵抗の並列の組合せが、第２のコンデンサ回路と電動機
の間に接続される。この発明の別の実施例では、VAR発
生器も含まれており、これが全体的な駆動装置の中で、
第２のコンデンサ回路と、隔離誘導子及び抵抗の並列の
組合せとの接続点に接続される。この為、VAR発生器及
びコンデンサ回路が電動機及び電力変換器に対して実質
的に隔離される。
この発明は特許請求の範囲に具体的に定義してある
が、この発明は以下図面について説明する所から、更に
よく理解されよう。
が、この発明は以下図面について説明する所から、更に
よく理解されよう。
詳しい説明 第１図には従来の方式を１本の線で表わした略図で示
してあり、これはこの発明を理解するのに役立つ。破線
のブロック10の中に交流電動機の等価回路が入ってお
り、これはインダクタンス12と直列の電圧源14を含む。
電動機電流IMが端子16,18を介して電動機10に供給され
る。図ではコンデンサ20として示したコンデンサ回路が
端子16,18の間に接続され、適当な励磁電流Icを電動機1
0に供給する様に作用する。端子24,26の間に接続された
交流電源又は励磁源22が、装置に電流ILを供給する。電
動機電流IMは２つの電流IC及びILの和である。
してあり、これはこの発明を理解するのに役立つ。破線
のブロック10の中に交流電動機の等価回路が入ってお
り、これはインダクタンス12と直列の電圧源14を含む。
電動機電流IMが端子16,18を介して電動機10に供給され
る。図ではコンデンサ20として示したコンデンサ回路が
端子16,18の間に接続され、適当な励磁電流Icを電動機1
0に供給する様に作用する。端子24,26の間に接続された
交流電源又は励磁源22が、装置に電流ILを供給する。電
動機電流IMは２つの電流IC及びILの和である。
前に述べた様に、電動機制御装置の分野では、源22は
典型的にはサイリスタの様な電子スイッチング装置を用
いる電力変換器であり、このスイッチング装置を位相制
御して、出力電流ILの大きさを制御する。第１図に示し
た従来の場合、誘導子28を設けて源22を保護する。然
し、第１図の誘導子28が電動機を共振電流から何等保護
しないことに注意されたい。第１図の回路から、電動機
10の漏れインダクタンス及びコンデンサ20の直列ループ
が或る周波数で共振状態になることは明らかである。共
振周波数は普通は、可変周波数の用途でも、電動機の励
磁周波数よりも高い。然し、可変周波数の用途では、交
流源は電動機の励磁周波数よりも高い周波数の高調波成
分を含んでいるのが普通である。電動機の励磁周波数が
電動機及びコンデンサの共振周波数の低調波である時、
この共振がこういう高調波成分によって励振される。こ
の共振が励振されると、この直列ループの大きな電流に
より、コンデンサ及び／又は電動機が損傷されることが
ある。第１図では、共振電流を制動する制動抵抗を設け
る実際的な方法がないことにも注意されたい。この様な
抵抗を入れるのに有効な唯一の場所は、コンデンサ20と
並列又は直列にすることであるが、この様に入れると、
装置の電力損失が極めて高くなる。
典型的にはサイリスタの様な電子スイッチング装置を用
いる電力変換器であり、このスイッチング装置を位相制
御して、出力電流ILの大きさを制御する。第１図に示し
た従来の場合、誘導子28を設けて源22を保護する。然
し、第１図の誘導子28が電動機を共振電流から何等保護
しないことに注意されたい。第１図の回路から、電動機
10の漏れインダクタンス及びコンデンサ20の直列ループ
が或る周波数で共振状態になることは明らかである。共
振周波数は普通は、可変周波数の用途でも、電動機の励
磁周波数よりも高い。然し、可変周波数の用途では、交
流源は電動機の励磁周波数よりも高い周波数の高調波成
分を含んでいるのが普通である。電動機の励磁周波数が
電動機及びコンデンサの共振周波数の低調波である時、
この共振がこういう高調波成分によって励振される。こ
の共振が励振されると、この直列ループの大きな電流に
より、コンデンサ及び／又は電動機が損傷されることが
ある。第１図では、共振電流を制動する制動抵抗を設け
る実際的な方法がないことにも注意されたい。この様な
抵抗を入れるのに有効な唯一の場所は、コンデンサ20と
並列又は直列にすることであるが、この様に入れると、
装置の電力損失が極めて高くなる。
この発明の基本的な好ましい１形式が、第２図に１本
の線で示されている。交流電動機10はやはり端子16,18
の間の電圧源14と直列の誘導子12で表わしてある。端子
16,18が適当な導体により端子24,26に接続され、その間
に交流電源22がある。好ましい実施例では、コンデンサ
回路が複数個の部分、図示の場合はコンデンサC1及びC2
に分割されている。コンデンサC1が誘導子L1と直列に接
続され、この直列回路が端子16,18の間に接続されてい
る。コンデンサC2が誘導子L2及び抵抗Ｒの並列の組合せ
と直列に接続されていて、この直列回路も端子16,18の
間に接続されている。第２図では、電動機Ｉ′Ｍは交流
源22から電流Ｉ′Ｌと２つのコンデンサ回路からの２つ
の電流IC1,IC2との和である。
の線で示されている。交流電動機10はやはり端子16,18
の間の電圧源14と直列の誘導子12で表わしてある。端子
16,18が適当な導体により端子24,26に接続され、その間
に交流電源22がある。好ましい実施例では、コンデンサ
回路が複数個の部分、図示の場合はコンデンサC1及びC2
に分割されている。コンデンサC1が誘導子L1と直列に接
続され、この直列回路が端子16,18の間に接続されてい
る。コンデンサC2が誘導子L2及び抵抗Ｒの並列の組合せ
と直列に接続されていて、この直列回路も端子16,18の
間に接続されている。第２図では、電動機Ｉ′Ｍは交流
源22から電流Ｉ′Ｌと２つのコンデンサ回路からの２つ
の電流IC1,IC2との和である。
第２図の構成では、２つのコンデンサC1及びC2の合計
静電容量は、同じ駆動形式であると仮定すれば、第１図
のコンデンサ20と大体同じである。これらの２つの回路
の静電容量の相対的な値は、２つの電流の内の大きい方
が電流IC2になる様に振分ける。これらの２つのコンデ
ンサの好ましい比は、コンデンサC2がコンデンサC1の約
２倍になることである。同様に、インダクタンスL1及び
L2も同じ様な近似的な関係を持ち、その全体の関係は次
の式で表わされる。
静電容量は、同じ駆動形式であると仮定すれば、第１図
のコンデンサ20と大体同じである。これらの２つの回路
の静電容量の相対的な値は、２つの電流の内の大きい方
が電流IC2になる様に振分ける。これらの２つのコンデ
ンサの好ましい比は、コンデンサC2がコンデンサC1の約
２倍になることである。同様に、インダクタンスL1及び
L2も同じ様な近似的な関係を持ち、その全体の関係は次
の式で表わされる。
こゝでL1,L2,C1,C2は夫々の部品のインダクタンス及
び静電容量である。
び静電容量である。
この様にコンデンサ回路を構成部分に分割し、一方の
場合は誘導子と直列接続し、他方の場合は誘導子と抵抗
の組分せに直列接続することにより、電動機10を保護す
ると共に交流源22を保護する点でずっとよい形になる。
源22に関する限り、源の突然の電圧変化により、実効的
な短絡はもはやなくなり、この為源からの過渡的な電流
が減少する。制動抵抗Ｒを含めたことにより、電力損失
を最小限にして電動機の保護もよくなる。この構成は、
第１図に示したコンデンサ１個のフィルタ20に較べて、
電動機の漏れリアクタンスとコンデンサの間の１次的な
共振周波数を下げることにも注意されたい。この様に共
振が比較的低い周波数に移ることは、電動機の動作速度
範囲（最高速度から高調波の共振が初めて起る所までの
範囲）を拡げるので、これは有利である。
場合は誘導子と直列接続し、他方の場合は誘導子と抵抗
の組分せに直列接続することにより、電動機10を保護す
ると共に交流源22を保護する点でずっとよい形になる。
源22に関する限り、源の突然の電圧変化により、実効的
な短絡はもはやなくなり、この為源からの過渡的な電流
が減少する。制動抵抗Ｒを含めたことにより、電力損失
を最小限にして電動機の保護もよくなる。この構成は、
第１図に示したコンデンサ１個のフィルタ20に較べて、
電動機の漏れリアクタンスとコンデンサの間の１次的な
共振周波数を下げることにも注意されたい。この様に共
振が比較的低い周波数に移ることは、電動機の動作速度
範囲（最高速度から高調波の共振が初めて起る所までの
範囲）を拡げるので、これは有利である。
第３図は好ましい３相形のこの発明の実施例を示す回
路図であり、前に引用した関連出願に記載されるVAR発
生器を更に含んでいる。この実施例では、前に引用した
関連出願に詳しく記載されているが、VAR発生器は、コ
ンデンサ回路によって発生される励磁電流と組合せて、
電動機の適正な励磁を行なう為の適切な励磁電流を供給
する様に設計されている。第３図に示す場合、電動機10
が源又は電力変換器22′から線30,32,34を介して励磁さ
れる。電力変換器22′は源側変換器35及び負荷側変換器
36を直流リンク38で相互接続することによって構成さ
れ、この直流リンクは誘導子40を含んでいてよい。電力
変換器22′が端子L1,L2,L3で示す電源に接続される。変
換器22′は任意の適当な形式であってよいが、前に引用
した関連出願では、変換器22′は米国特許第4,449,087
号に記載されている様な負荷転流インバータであること
が好ましい。
路図であり、前に引用した関連出願に記載されるVAR発
生器を更に含んでいる。この実施例では、前に引用した
関連出願に詳しく記載されているが、VAR発生器は、コ
ンデンサ回路によって発生される励磁電流と組合せて、
電動機の適正な励磁を行なう為の適切な励磁電流を供給
する様に設計されている。第３図に示す場合、電動機10
が源又は電力変換器22′から線30,32,34を介して励磁さ
れる。電力変換器22′は源側変換器35及び負荷側変換器
36を直流リンク38で相互接続することによって構成さ
れ、この直流リンクは誘導子40を含んでいてよい。電力
変換器22′が端子L1,L2,L3で示す電源に接続される。変
換器22′は任意の適当な形式であってよいが、前に引用
した関連出願では、変換器22′は米国特許第4,449,087
号に記載されている様な負荷転流インバータであること
が好ましい。
全体を42,44で示す２つのコンデンサ回路が電動機10
に接続されている。第１の回路42が３つの誘導子46,48,
50により線30,32,34,即ち電動機10の端子に接続され
る。コンデンサ回路42がその誘導子と共に、第２図のコ
ンデンサ回路C1及び誘導子L1に対応する。コンデンサ回
路44が夫々誘導子と抵抗の並列の組合せ52,54,56によ
り、夫々線30,32,34即ち、電動機と電力変換器22′の共
通点に接続される。コンデンサ回路44と関連する抵抗／
誘導子回路の組合せが、第２図のコンデンサC2、誘導子
L2及び抵抗Ｒの回路に対応する。
に接続されている。第１の回路42が３つの誘導子46,48,
50により線30,32,34,即ち電動機10の端子に接続され
る。コンデンサ回路42がその誘導子と共に、第２図のコ
ンデンサ回路C1及び誘導子L1に対応する。コンデンサ回
路44が夫々誘導子と抵抗の並列の組合せ52,54,56によ
り、夫々線30,32,34即ち、電動機と電力変換器22′の共
通点に接続される。コンデンサ回路44と関連する抵抗／
誘導子回路の組合せが、第２図のコンデンサC2、誘導子
L2及び抵抗Ｒの回路に対応する。
第３図に示す様に、この発明の好ましい３相形実施例
では、VAR発生器60がある。発生器60が、誘導子68を含
む直流リンク66によって相互接続された源側変換器62及
び負荷側変換器64で構成されている。VAR発生器60が、
全体的な装置、特に電動機10に対し、実効電力と共に、
進み又は遅れの無効電流を選択的に供給することが出来
る様に、端子L1,L2,L3に接続されている。前に述べた様
に、そして前に引用した米国特許出願に記載されている
ことであるが、VAR発生器60は幾つかの形式を持つこと
が出来るが、米国特許第4,230,979号に記載されている
様な電流制御インバータ形であることが好ましい。VAR
発生器60が線70,72,74によってコンデンサ回路44の端子
に接続され、こうして回路52,54,56を介して電動機と電
力変換器22′の間の共通点にも接続されている。（変換
器22′及びVAR発生器60の制御方式は、この発明に直接
的に関係がないので、図面にも示さないし説明もしな
い。こう方式に関する詳細は、前に引用した米国特許を
参照されたい。） この発明が更によく理解される様に、次に第４図を参
照されたい。第４図で抵抗Ｒを誘導子L2の両端に配置し
たのは、抵抗Ｒに於ける電力を最小限に抑え、こうして
駆動効率を最大にする為に選んだことである。この抵抗
の電力は、次の式で表わす様に、誘導子L2の両端の電圧
又はそれを通る電流に関係している。
では、VAR発生器60がある。発生器60が、誘導子68を含
む直流リンク66によって相互接続された源側変換器62及
び負荷側変換器64で構成されている。VAR発生器60が、
全体的な装置、特に電動機10に対し、実効電力と共に、
進み又は遅れの無効電流を選択的に供給することが出来
る様に、端子L1,L2,L3に接続されている。前に述べた様
に、そして前に引用した米国特許出願に記載されている
ことであるが、VAR発生器60は幾つかの形式を持つこと
が出来るが、米国特許第4,230,979号に記載されている
様な電流制御インバータ形であることが好ましい。VAR
発生器60が線70,72,74によってコンデンサ回路44の端子
に接続され、こうして回路52,54,56を介して電動機と電
力変換器22′の間の共通点にも接続されている。（変換
器22′及びVAR発生器60の制御方式は、この発明に直接
的に関係がないので、図面にも示さないし説明もしな
い。こう方式に関する詳細は、前に引用した米国特許を
参照されたい。） この発明が更によく理解される様に、次に第４図を参
照されたい。第４図で抵抗Ｒを誘導子L2の両端に配置し
たのは、抵抗Ｒに於ける電力を最小限に抑え、こうして
駆動効率を最大にする為に選んだことである。この抵抗
の電力は、次の式で表わす様に、誘導子L2の両端の電圧
又はそれを通る電流に関係している。
Ｗ＝VL 2/R （１） Ｗ＝（I3 2・ω２・L2 2）/R （２） こゝでＷは抵抗Ｒの散逸電力、VLはインダクタンスL2
の両端の電圧、I3は誘導子L2を通る電流、ωは誘導子L2
の電流の周波数である。Ｒで散逸される電力は、制動を
よくする為に、共振周波数で高くすべきであり、駆動効
率をよくする為に、電動機の励磁周波数では低くすべき
である。式（２）に因子ω２が入っている為、こういう
ことが自然に行なわれる。共振周波数が電動機最高の励
磁周波数よりも高いから、共振状態では、電動機の励磁
周波数よりも、抵抗Ｒの損失がずっと大きくなる。
の両端の電圧、I3は誘導子L2を通る電流、ωは誘導子L2
の電流の周波数である。Ｒで散逸される電力は、制動を
よくする為に、共振周波数で高くすべきであり、駆動効
率をよくする為に、電動機の励磁周波数では低くすべき
である。式（２）に因子ω２が入っている為、こういう
ことが自然に行なわれる。共振周波数が電動機最高の励
磁周波数よりも高いから、共振状態では、電動機の励磁
周波数よりも、抵抗Ｒの損失がずっと大きくなる。
抵抗Ｒの場所として図面に示す位置を選んだ２番目の
理由は、駆動装置に於けるVAR発生器60の動作の効果で
ある。式（２）で示す様に、電動機の励磁周波数による
抵抗Ｒの損失は、最高の電動機速度で最大になる傾向が
あるが、これは電動機の最高励磁周波数に対応する。前
に引用した米国特許出願に記載されているが、VAR発生
器の課題は、電動機に励磁電流を供給することにより、
容量性電流を助け又はそれに対抗することである。電動
機速度が高い時、電流IC1及びIC2の組合せは励磁電流を
越えるのが普通である。この状態では、VAR発生器が遅
れ電流IXを供給し、それがコンデンサC2の電流、即ちI
C2を打消す傾向を持つ。その結果、電動機の最高速度で
電流I3の値が大幅に減少し、Ｒに於ける損失が最大にな
ると予想される電動機の最高速度で、この損失が実際に
は、I3の減少の為に減少する。
理由は、駆動装置に於けるVAR発生器60の動作の効果で
ある。式（２）で示す様に、電動機の励磁周波数による
抵抗Ｒの損失は、最高の電動機速度で最大になる傾向が
あるが、これは電動機の最高励磁周波数に対応する。前
に引用した米国特許出願に記載されているが、VAR発生
器の課題は、電動機に励磁電流を供給することにより、
容量性電流を助け又はそれに対抗することである。電動
機速度が高い時、電流IC1及びIC2の組合せは励磁電流を
越えるのが普通である。この状態では、VAR発生器が遅
れ電流IXを供給し、それがコンデンサC2の電流、即ちI
C2を打消す傾向を持つ。その結果、電動機の最高速度で
電流I3の値が大幅に減少し、Ｒに於ける損失が最大にな
ると予想される電動機の最高速度で、この損失が実際に
は、I3の減少の為に減少する。
以上の説明から、図示の様に接続したこの発明の二重
フィルタ装置は、電動機を共振電流から保護し、電力変
換器を高いレベルの過渡状態から保護し、そしてVAR発
生器を用いる時は、それを電力変換器から保護すること
が理解されよう。この隔離及び保護が電力損失を最小限
に抑えて行なわれる。従って、以上の説明から、こゝで
説明した形式の電動機駆動装置に対し、非常に経済的で
能率のよい隔離方式が提供されたことが理解されよう。
フィルタ装置は、電動機を共振電流から保護し、電力変
換器を高いレベルの過渡状態から保護し、そしてVAR発
生器を用いる時は、それを電力変換器から保護すること
が理解されよう。この隔離及び保護が電力損失を最小限
に抑えて行なわれる。従って、以上の説明から、こゝで
説明した形式の電動機駆動装置に対し、非常に経済的で
能率のよい隔離方式が提供されたことが理解されよう。
現在この発明の好ましい実施例と考えられるものを図
面に示し且つ説明したが、当業者はいろいろな変更が容
易に考えられよう。例えば電力変換器及びVAR発生器の
具体的な回路は前に述べた様に変更することが出来る。
コンデンサにΔ結線の代りにＹ結線を用いるという様な
この他の回路の変更も可能である。更に、単独の素子、
例えばコンデンサ、誘導子及び抵抗しか図面に示さなか
ったが、適切な場合、この様な単独素子の回路は特定さ
れた特性を持つ多重素子の回路をも表わすものと承知さ
れたい。従って、この発明が図面に示し且つ説明した特
定の構成に制限されるものではなく、この発明の範囲内
に含まれる全ての変更を包括するものであることを承知
されたい。
面に示し且つ説明したが、当業者はいろいろな変更が容
易に考えられよう。例えば電力変換器及びVAR発生器の
具体的な回路は前に述べた様に変更することが出来る。
コンデンサにΔ結線の代りにＹ結線を用いるという様な
この他の回路の変更も可能である。更に、単独の素子、
例えばコンデンサ、誘導子及び抵抗しか図面に示さなか
ったが、適切な場合、この様な単独素子の回路は特定さ
れた特性を持つ多重素子の回路をも表わすものと承知さ
れたい。従って、この発明が図面に示し且つ説明した特
定の構成に制限されるものではなく、この発明の範囲内
に含まれる全ての変更を包括するものであることを承知
されたい。
第１図は公知の従来の方式を１本の線で示した略図で、
この発明が解決する問題を理解するのに役立つ。第２図
はこの発明の基本的な形式を１本の線で示した回路図、
第３図は多相（３相）交流電動機駆動装置の回路図で、
この発明の好ましい実施例を示す。第４図は第３図に示
す様な好ましい実施例を１本の線で示した回路図で、こ
の発明の作用を理解するのに役立つ。 主な符号の説明 10:電動機 22′：電力変換器 42,44:コンデンサ回路 46,48,50:隔離誘導子 52,54,56:隔離誘導子と抵抗の並列回路 60:VAR発生器
この発明が解決する問題を理解するのに役立つ。第２図
はこの発明の基本的な形式を１本の線で示した回路図、
第３図は多相（３相）交流電動機駆動装置の回路図で、
この発明の好ましい実施例を示す。第４図は第３図に示
す様な好ましい実施例を１本の線で示した回路図で、こ
の発明の作用を理解するのに役立つ。 主な符号の説明 10:電動機 22′：電力変換器 42,44:コンデンサ回路 46,48,50:隔離誘導子 52,54,56:隔離誘導子と抵抗の並列回路 60:VAR発生器
Claims (6)
- 【請求項１】電源と交流電動機の間に接続されていて、
該電動機を励磁する出力を持つ制御自在の電力変換器
と、 該電動機に並列に接続され、第１のコンデンサ回路
（C1）に直列に接続された第１の隔離誘導子回路（L1）
を有する第１のフィルタ装置と、該電動機に並列に接続
された第２のフィルタ装置とを含み、 該第２のフィルタ装置は、第２のコンデンサ回路（C2）
に直列に接続された、並列接続の第２の隔離誘導子回路
（L2）と抵抗回路（Ｒ）の組合せを有している交流電動
機駆動装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲１）に記載した交流電動機
駆動装置に於て、前記第１のコンデンサ回路（C1）の静
電容量の値が近似的に前記第２のコンデンサ回路（C2）
の静電容量の値の半分である交流電動機駆動装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲１）に記載した交流電動機
駆動装置に於て、L1を前記第１の誘導子回路のインダク
タンス、L2を前記第２の誘導子回路のインダクタンス、
C1を前記第１のコンデンサ回路の静電容量、そしてC2を
前記第２のコンデンサ回路の静電容量として、前記第１
及び第２の誘導子回路と前記第１及び第２のコンデンサ
回路の間の近似的な関係が次の式 によって定められている交流電動機駆動装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲１）〜３）のいずれか一項
に記載した交流電動機駆動装置に於て、VAR発生器が前
記第２のコンデンサ回路の両端に電気接続されている交
流電動機駆動装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲１）〜４）のいずれか一項
に記載した交流電動機駆動装置に於て、前記電力変換器
の励磁出力が多相であり、前記第１及び第２のコンデン
サ回路、前記第１の誘導子回路及び前記並列接続の組合
せが多相である交流電動機駆動装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲５）に記載した交流電動機
駆動装置に於て、相数が３である交流電動機駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US705920 | 1985-02-26 | ||
| US06/705,920 US4602200A (en) | 1985-02-26 | 1985-02-26 | Alternating current motor drive having current filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236390A JPS61236390A (ja) | 1986-10-21 |
| JP2533850B2 true JP2533850B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=24835489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61038440A Expired - Lifetime JP2533850B2 (ja) | 1985-02-26 | 1986-02-25 | 交流電動機駆動装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4602200A (ja) |
| EP (1) | EP0192960B1 (ja) |
| JP (1) | JP2533850B2 (ja) |
| DE (1) | DE3669967D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4243914A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-06-30 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Wirkleistung eines elektrischen Antriebs |
| JP2795183B2 (ja) * | 1994-08-08 | 1998-09-10 | 松下電器産業株式会社 | 静止形無効電力補償装置 |
| DE102004002261A1 (de) * | 2004-01-09 | 2005-08-18 | Siemens Ag | Kommutierungsfilter |
| US20070279947A1 (en) * | 2004-07-05 | 2007-12-06 | Siemens Aktiengesellschaft | High-Voltage Direct-Current Transmission Device |
| FR2895593B1 (fr) * | 2005-12-23 | 2008-03-07 | Valeo Equip Electr Moteur | Machine electrique tournante a phases decouplees |
| DE102013208067B4 (de) * | 2013-05-02 | 2022-01-13 | Ge Energy Power Conversion Gmbh | Mehrphasige elektrische Schaltung |
| US9654021B2 (en) | 2013-10-09 | 2017-05-16 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Multifunction power converter with option for integrated magnetics |
| US10629396B2 (en) | 2017-05-08 | 2020-04-21 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Arc flash resistant enclosure with segregated cooling |
| US11038398B2 (en) * | 2018-06-26 | 2021-06-15 | Raytheon Company | System and method for damping of torsional oscillations in large inertial energy storage systems |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL296551A (ja) * | 1962-08-13 | 1900-01-01 | ||
| US3555396A (en) * | 1969-05-02 | 1971-01-12 | Garrett Corp | Self-starting power converter |
| DE1924624A1 (de) * | 1969-05-14 | 1970-11-19 | Tekade Felten & Guilleaume | Siebschaltung fuer Wechselrichter |
| US3691439A (en) * | 1971-01-28 | 1972-09-12 | Danfoss As | Control arrangement for a three phase motor with intermediate d.c. regulation |
| US3746963A (en) * | 1971-06-09 | 1973-07-17 | Static Power Inc | Polyphase inverter with d.c. supply |
| DE2433825C3 (de) * | 1974-07-11 | 1982-04-08 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Vorrichtungen zur Energieversorgung und Verbesserung des Leistungsfaktors von Wechselstromnetzen |
| JPS5195231A (ja) * | 1975-02-19 | 1976-08-20 | ||
| US4039926A (en) * | 1976-06-21 | 1977-08-02 | General Electric Company | Current fed inverter with commutation independent of load inductance |
| US4230979A (en) * | 1978-04-10 | 1980-10-28 | General Electric Company | Controlled current inverter and motor control system |
| JPS5583493A (en) * | 1978-12-18 | 1980-06-23 | Toshiba Corp | Power supply device for ac motor |
| US4449087A (en) * | 1981-12-23 | 1984-05-15 | General Electric Company | Flux feedback firing control for a load commutated inverter |
| FR2530389B1 (fr) * | 1982-07-16 | 1986-03-21 | Leroy Somer Moteurs | Dispositif electrotechnique pour la regulation des machines tournantes asynchrones |
| US4496899A (en) * | 1983-06-28 | 1985-01-29 | General Electric Company | Control for a force commutated current source var generator |
-
1985
- 1985-02-26 US US06/705,920 patent/US4602200A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-01-22 EP EP86100802A patent/EP0192960B1/en not_active Expired
- 1986-01-22 DE DE8686100802T patent/DE3669967D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-25 JP JP61038440A patent/JP2533850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61236390A (ja) | 1986-10-21 |
| US4602200A (en) | 1986-07-22 |
| EP0192960A1 (en) | 1986-09-03 |
| EP0192960B1 (en) | 1990-03-28 |
| DE3669967D1 (de) | 1990-05-03 |
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|---|---|---|---|
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