JP2580825B2 - 電圧形インバータ - Google Patents
電圧形インバータInfo
- Publication number
- JP2580825B2 JP2580825B2 JP2063832A JP6383290A JP2580825B2 JP 2580825 B2 JP2580825 B2 JP 2580825B2 JP 2063832 A JP2063832 A JP 2063832A JP 6383290 A JP6383290 A JP 6383290A JP 2580825 B2 JP2580825 B2 JP 2580825B2
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- Japan
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- inverter
- speed
- torque
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電源回生機能を持つ電圧形インバータに関す
るものである。
るものである。
［従来の技術］ 従来、PWM制御する電圧形インバータにおいて、工作
機械の主軸ドライブ等、高頻度の加減速運転を行う場合
は、トランジスタコンバータ等による電源回生能力を持
つものが多く使用されている。
機械の主軸ドライブ等、高頻度の加減速運転を行う場合
は、トランジスタコンバータ等による電源回生能力を持
つものが多く使用されている。
トランジスタコンバータを持つ電圧形インバータの回
路構成を第４図に示すと、１はトランジスタとダイオー
ドを逆並列に接続した６個の組からなるコンバータ、２
は同じく６個の組からなるインバータ、３は平滑用コン
デンサである。
路構成を第４図に示すと、１はトランジスタとダイオー
ドを逆並列に接続した６個の組からなるコンバータ、２
は同じく６個の組からなるインバータ、３は平滑用コン
デンサである。
このようなインバータ装置において、これらの逆並列
接続したトランジスタとダイオードとにより第５図に示
すパワーモジュールが構成され、冷却のためヒートシン
クに取り付けられる。第６図に従来のインバータ装置の
主回路部の構造を示す。６はパワーモジュール等を取り
付けるヒートシンクであり、コンバータ１は第５図に示
す構造の６個のパワーモジュール11〜16で構成され、イ
ンバータ２は同構造のパワーモジュール21〜26で構成さ
れる。４は正電圧側のブスバーであり、パワーモジュー
ル11〜13、21〜23と、コンデンサ３の正側端子を接続
し、５は負電圧側のブスバーで、パワーモジュール14〜
16、24〜26とコンデンサ３の負側端子を接続する。
接続したトランジスタとダイオードとにより第５図に示
すパワーモジュールが構成され、冷却のためヒートシン
クに取り付けられる。第６図に従来のインバータ装置の
主回路部の構造を示す。６はパワーモジュール等を取り
付けるヒートシンクであり、コンバータ１は第５図に示
す構造の６個のパワーモジュール11〜16で構成され、イ
ンバータ２は同構造のパワーモジュール21〜26で構成さ
れる。４は正電圧側のブスバーであり、パワーモジュー
ル11〜13、21〜23と、コンデンサ３の正側端子を接続
し、５は負電圧側のブスバーで、パワーモジュール14〜
16、24〜26とコンデンサ３の負側端子を接続する。
また、特開平１−278058号公報に、第１と第２の半導
体素子の逆並列体を複数個直列に接続した回路におい
て、第１と第２の半導体を交互に冷却部材を介して積層
することにより、熱負荷の配分を均等化したものが開示
されている。
体素子の逆並列体を複数個直列に接続した回路におい
て、第１と第２の半導体を交互に冷却部材を介して積層
することにより、熱負荷の配分を均等化したものが開示
されている。
［発明が解決しようとする課題］ ダイレクト主軸割出し位置制御（以下Ｃ軸ドライブと
いう）機能をもつ工作機械の主軸ドライブの場合、主軸
ドライブ時は高速で定格トルクを必要とし、Ｃ軸ドライ
ブ時は低速で定格以上の大トルクを要求される。ところ
が、第６図に示したインバータ部のコンバータ部のパワ
ーモジュールがそれぞれのグループに分離されて配列さ
れた従来方式のパワーモジュールの配置では、主軸ドラ
イブとして容量選定すれば、Ｃ軸制御時にコバータ部は
軽負荷であるにもかかわらずインバータ部は過負荷にな
り、局部的に温度上昇をを引き起こして素子破壊を生じ
る。したがって、インバータ部の過負荷を防ぐため更に
大容量のインバータを選定する必要があった。
いう）機能をもつ工作機械の主軸ドライブの場合、主軸
ドライブ時は高速で定格トルクを必要とし、Ｃ軸ドライ
ブ時は低速で定格以上の大トルクを要求される。ところ
が、第６図に示したインバータ部のコンバータ部のパワ
ーモジュールがそれぞれのグループに分離されて配列さ
れた従来方式のパワーモジュールの配置では、主軸ドラ
イブとして容量選定すれば、Ｃ軸制御時にコバータ部は
軽負荷であるにもかかわらずインバータ部は過負荷にな
り、局部的に温度上昇をを引き起こして素子破壊を生じ
る。したがって、インバータ部の過負荷を防ぐため更に
大容量のインバータを選定する必要があった。
また、特開平１−278058号公報に開示されたもので
は、時間的に負荷条件の異なる第１と第２の半導体素子
を交互に配置して冷却部材の小形化を図ったものであ
り、運転速度にかかわらずトルクが最大になるようにし
ているため、低速での定格以上の大トルクを得ることは
出来ない。
は、時間的に負荷条件の異なる第１と第２の半導体素子
を交互に配置して冷却部材の小形化を図ったものであ
り、運転速度にかかわらずトルクが最大になるようにし
ているため、低速での定格以上の大トルクを得ることは
出来ない。
そこで本発明は、インバータ容量を増すことなく、低
速時に大トルクを得ることを目的とするものである。
速時に大トルクを得ることを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、三相ブリッジ接続のインバータ部と、前記
インバータ部と同じ回路構成のコンバータ部を持つ電源
回生可能な電圧形インバータにおいて、前記電圧形イン
バータの主回路素子にトランジスタなどからなるパワー
モジュールを用い、前記主回路素子の冷却のためのヒー
トシンク上に前記コンバータ部のパワーモジュールと前
記インバータ部のパワーモジュールとを交互に配置し、
低速運転時に前記インバータ部の電流制限値を速度が低
下するにつれて大きくするものである。
インバータ部と同じ回路構成のコンバータ部を持つ電源
回生可能な電圧形インバータにおいて、前記電圧形イン
バータの主回路素子にトランジスタなどからなるパワー
モジュールを用い、前記主回路素子の冷却のためのヒー
トシンク上に前記コンバータ部のパワーモジュールと前
記インバータ部のパワーモジュールとを交互に配置し、
低速運転時に前記インバータ部の電流制限値を速度が低
下するにつれて大きくするものである。
［作用］ ヒートシンク上に前記コンバータ部のパワーモジュー
ルと前記インバータ部のパワーモジュールとを交互に配
置し、高速運転時も低速運転時もヒートシンク上のパワ
ーモジュールの最大総発生ロスが一定になるように低速
運転時に前記インバータ部の電流制限値を速度が低下す
るにつれて大きくなるようにしてあるので、同一のイン
バータで高速での定格トルクと低速での定格以上の大ト
ルクの発生が可能となる。
ルと前記インバータ部のパワーモジュールとを交互に配
置し、高速運転時も低速運転時もヒートシンク上のパワ
ーモジュールの最大総発生ロスが一定になるように低速
運転時に前記インバータ部の電流制限値を速度が低下す
るにつれて大きくなるようにしてあるので、同一のイン
バータで高速での定格トルクと低速での定格以上の大ト
ルクの発生が可能となる。
［実施例］ 本発明を図に示す実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例を示す斜視図で、11〜16は第
４図に示したものと同じコンバータ部１のパワーモジュ
ール、21〜26はインバータ２のパワーモジュールで、コ
ンバータ１部のパワーモジュールとインバータ部２のパ
ワーモジュールとが交互にヒートシンク６の上に配列さ
れている。３はコンデンサ、４は正電圧側のブスバー、
５は負電圧側のブスバーである。
４図に示したものと同じコンバータ部１のパワーモジュ
ール、21〜26はインバータ２のパワーモジュールで、コ
ンバータ１部のパワーモジュールとインバータ部２のパ
ワーモジュールとが交互にヒートシンク６の上に配列さ
れている。３はコンデンサ、４は正電圧側のブスバー、
５は負電圧側のブスバーである。
このようなパワーモジュールの配列にすると、ヒート
シンクの許容発生ロスが決まっているから、主軸ドライ
ブ時など高速では、コンバータ部１とインバータ部２は
同程度のロスを発生するので、定格トルクしか得られな
いが、Ｃ軸ドライブのように、低速で運転する場合は、
コンバータ部１の負荷は小さいから、コンバータ部の発
生ロスは減少するのでヒートシンク６上に分散配置され
ているインバータ部２のパワーモジュール21〜26に対す
る許容発生ロスが増して、発生ロスを大きくできるた
め、定格以上の大トルクが得られる。
シンクの許容発生ロスが決まっているから、主軸ドライ
ブ時など高速では、コンバータ部１とインバータ部２は
同程度のロスを発生するので、定格トルクしか得られな
いが、Ｃ軸ドライブのように、低速で運転する場合は、
コンバータ部１の負荷は小さいから、コンバータ部の発
生ロスは減少するのでヒートシンク６上に分散配置され
ているインバータ部２のパワーモジュール21〜26に対す
る許容発生ロスが増して、発生ロスを大きくできるた
め、定格以上の大トルクが得られる。
また、Ｃ軸ドライブ時の定トルク制御領域では、コン
バータ部１の最大負荷は速度に比例するから、ヒートシ
ンク６の冷却能力を最大限に活用するために、トルク制
限レベルを速度の関数で変えればよい。
バータ部１の最大負荷は速度に比例するから、ヒートシ
ンク６の冷却能力を最大限に活用するために、トルク制
限レベルを速度の関数で変えればよい。
第２図にインバータ装置の制御ブロック図を示すと、
１はコンバータ部、２はインバータ部、31は速度制御
器、32はトルクリミッタ、33はトルク制御器、34は電流
制御器、35は出力電流検出のためのDCCT（直流変流
器）、36はモータ、37はモータ速度を検出するエンコー
ダである。
１はコンバータ部、２はインバータ部、31は速度制御
器、32はトルクリミッタ、33はトルク制御器、34は電流
制御器、35は出力電流検出のためのDCCT（直流変流
器）、36はモータ、37はモータ速度を検出するエンコー
ダである。
モータ36は速度指令にエンコーダ37で検出した実速度
が一致するように制御される。
が一致するように制御される。
すなわち、速度制御器31は速度指令と速度検出信号を
入力し、必要なトルク指令を出力する。トルクリミッタ
32は、このトルク指令が過大になり、素子破壊等を招か
ないレベルに制限するためのものである。このトルクリ
ミッタ32の出力をトルク制御器33の入力とし、モータ電
流指令に変換する。電流制御器34、インバータ部２、DC
CT35は電流制御ループを構成し、モータ36にトルクを発
生させる電流を供給する。
入力し、必要なトルク指令を出力する。トルクリミッタ
32は、このトルク指令が過大になり、素子破壊等を招か
ないレベルに制限するためのものである。このトルクリ
ミッタ32の出力をトルク制御器33の入力とし、モータ電
流指令に変換する。電流制御器34、インバータ部２、DC
CT35は電流制御ループを構成し、モータ36にトルクを発
生させる電流を供給する。
ここで、トルクリミッタ32によってモータ電流の最大
値が制限できるから、インバータ部２のパワーモジュー
ル21〜26の最大発生ロスも制限できる。
値が制限できるから、インバータ部２のパワーモジュー
ル21〜26の最大発生ロスも制限できる。
すなわち、定トルク制御領域ではコンバータ部１のパ
ワーモジュール11〜16の発生ロスは、速度とほぼ比例す
るから、トルク制限レベルを速度の関数で変えて、ヒー
トシンク上の最大総発生ロスを一定に保つことができ
る。
ワーモジュール11〜16の発生ロスは、速度とほぼ比例す
るから、トルク制限レベルを速度の関数で変えて、ヒー
トシンク上の最大総発生ロスを一定に保つことができ
る。
したがって、従来はトルク制限レベルは、回転数に関
係なく一定に設定されていたが、本発明では第３図に示
すように、トルク制限レベルを速度の関数とすることに
より、ヒートシンクの冷却能力を最大限に活用して、さ
らにインバータ部２のトルクを大きくすることができ
る。
係なく一定に設定されていたが、本発明では第３図に示
すように、トルク制限レベルを速度の関数とすることに
より、ヒートシンクの冷却能力を最大限に活用して、さ
らにインバータ部２のトルクを大きくすることができ
る。
以上のように、ヒートシンク上のパワーモジュールの
配置の変更と、トルク制限レベルを速度の関数として可
変にすることで、主軸ドライブとしての特性とＣ軸ドラ
イブとしての特性を１台のインバータで得ることができ
る。
配置の変更と、トルク制限レベルを速度の関数として可
変にすることで、主軸ドライブとしての特性とＣ軸ドラ
イブとしての特性を１台のインバータで得ることができ
る。
本実施例は、工作機械の主軸ドライブについて説明し
たものであるが、トランジスタコンバータをもち、定ト
ルク制御されるインバータであれば全て同様な主回路パ
ワーモジュールの配置と制御ができる。
たものであるが、トランジスタコンバータをもち、定ト
ルク制御されるインバータであれば全て同様な主回路パ
ワーモジュールの配置と制御ができる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば従来と同一のパワ
ーモジュールとヒートシンクを用いても、低速時などコ
ンバータ部の負荷が軽いときにモータトルクを増すこと
ができ、高速での定格トルクと低速での定格以上の大ト
ルクの発生が可能となる同一のインバータで高速での定
格トルクと低速での定格以上の大トルクの発生が可能と
なるインバータを提供しうる効果がある。
ーモジュールとヒートシンクを用いても、低速時などコ
ンバータ部の負荷が軽いときにモータトルクを増すこと
ができ、高速での定格トルクと低速での定格以上の大ト
ルクの発生が可能となる同一のインバータで高速での定
格トルクと低速での定格以上の大トルクの発生が可能と
なるインバータを提供しうる効果がある。
第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は本発明
のブロック図、第３図はトルクリミッタの特性を説明す
る説明図、第４図はトランジスタコンバータを持つ電圧
形インバータの主回路構成図、第５図はトランジスタと
ダイオードを逆並列接続したパワーモジュールの回路構
成図、第６図は従来方式のヒートシンク上のパワーモジ
ュール配置方法を示す斜視図である。 １……コンバータ部、２……インバータ部、３……コン
デンサ、11〜16……コンバータ部のパワーモジュール、
21〜26……インバータ部のパワーモジュール、31……速
度制御器、32……トルクリミッタ、33……トルク制御
器、34……電流制御器、35……DCCT、36……モータ、37
……エンコーダ
のブロック図、第３図はトルクリミッタの特性を説明す
る説明図、第４図はトランジスタコンバータを持つ電圧
形インバータの主回路構成図、第５図はトランジスタと
ダイオードを逆並列接続したパワーモジュールの回路構
成図、第６図は従来方式のヒートシンク上のパワーモジ
ュール配置方法を示す斜視図である。 １……コンバータ部、２……インバータ部、３……コン
デンサ、11〜16……コンバータ部のパワーモジュール、
21〜26……インバータ部のパワーモジュール、31……速
度制御器、32……トルクリミッタ、33……トルク制御
器、34……電流制御器、35……DCCT、36……モータ、37
……エンコーダ
Claims (1)
- 【請求項１】三相ブリッジ接続のインバータ部と、前記
インバータ部と同じ回路構成のコンバータ部と、モータ
の速度指令に応じて前記インバータ部を制御する制御部
とを持つ電源回生可能なモータ駆動用電圧形インバータ
において、前記電圧形インバータの主回路素子にトラン
ジスタとダイオードとを備えたパワーモジュールを設
け、前記主回路素子の冷却のためのヒートシンク上に前
記コンバータ部のパワーモジュールと前記インバータ部
のパワーモジュールとを交互に配置し、前記制御部は前
記モータの低速運転時に前記インバータ部の電流制限値
を前記モータの速度が低下するにつれて大きくすること
を特徴とする電圧形インバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063832A JP2580825B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 電圧形インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063832A JP2580825B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 電圧形インバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265484A JPH03265484A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2580825B2 true JP2580825B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=13240721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2063832A Expired - Fee Related JP2580825B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 電圧形インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2580825B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4530499B2 (ja) * | 2000-08-03 | 2010-08-25 | 東芝エレベータ株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2007006565A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP5899778B2 (ja) * | 2011-10-07 | 2016-04-06 | 富士電機株式会社 | 鉄道車両用電力変換装置 |
| JP5879164B2 (ja) * | 2012-03-14 | 2016-03-08 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2020021881A1 (ja) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | 株式会社デンソー | パワーモジュール及び電力変換装置 |
-
1990
- 1990-03-13 JP JP2063832A patent/JP2580825B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03265484A (ja) | 1991-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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