JP2752189B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JP2752189B2 JP2752189B2 JP1252151A JP25215189A JP2752189B2 JP 2752189 B2 JP2752189 B2 JP 2752189B2 JP 1252151 A JP1252151 A JP 1252151A JP 25215189 A JP25215189 A JP 25215189A JP 2752189 B2 JP2752189 B2 JP 2752189B2
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- capacitor
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- power supply
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- filter circuit
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、直流電源から供給される直流を交流に変換
するPWM制御される自励式インバータから成る電力変換
装置に係り、特にフィルタ回路を改善した電力変換装置
に関する。
するPWM制御される自励式インバータから成る電力変換
装置に係り、特にフィルタ回路を改善した電力変換装置
に関する。
（従来の技術） 直流電源から供給される直流を交流に変換するPWM制
御される自励式インバータから成る従来の代表的な電力
変換装置の例を第３図に示す。
御される自励式インバータから成る従来の代表的な電力
変換装置の例を第３図に示す。
商用周波数の交流入力電源１を整流回路２によって直
流電源に変換し、GTO（ゲートターンオフサイリスタ）
やパワートランジスタなどの自己消弧形素子或いはサイ
リスタと強制転流回路の組合せで構成したPWMインバー
タ回路４に直流電力を供給している。直流電源２とPWM
インバータ回路４を結ぶ直流母線間には、アルミ電解コ
ンデンサ等のコンデンサ３が接続され、直流電源の平滑
と交流電動機５の無効電力の処理を行っている。
流電源に変換し、GTO（ゲートターンオフサイリスタ）
やパワートランジスタなどの自己消弧形素子或いはサイ
リスタと強制転流回路の組合せで構成したPWMインバー
タ回路４に直流電力を供給している。直流電源２とPWM
インバータ回路４を結ぶ直流母線間には、アルミ電解コ
ンデンサ等のコンデンサ３が接続され、直流電源の平滑
と交流電動機５の無効電力の処理を行っている。
速度設定器７で与えられた速度基準Ｓ＊はV/f基準発
生器８によってPWMインバータ回路４の出力電圧基準Ｖ
＊と、出力周波数基準ｆ＊に分けられる。
生器８によってPWMインバータ回路４の出力電圧基準Ｖ
＊と、出力周波数基準ｆ＊に分けられる。
PWM制御回路９では直流電圧検出信号VDCと前記出力電
圧基準Ｖ＊と出力周波数基準ｆ＊によってパルス幅制御
及び周波数制御され、PWMインバータ回路４のスイッチ
ング素子のオン／オフパターンを作り出しゲート増幅器
10によってゲート信号ＧとなりPWMインバータ回路４の
出力を任意の可変電圧可変周波数の交流電力に変換して
いる。
圧基準Ｖ＊と出力周波数基準ｆ＊によってパルス幅制御
及び周波数制御され、PWMインバータ回路４のスイッチ
ング素子のオン／オフパターンを作り出しゲート増幅器
10によってゲート信号ＧとなりPWMインバータ回路４の
出力を任意の可変電圧可変周波数の交流電力に変換して
いる。
第３図の電力変換装置において、PWM制御回路９のPWM
制御方式を搬送波（キャリア）を三角波、信号波を正弦
波とした三角比較方式正弦波PWM制御とするとPWMインバ
ータ回路４から発生するリップル電流は第２図（ａ）に
示すように信号波、即ち出力周波数ｆの６倍の周波数6f
の低周波成分と、三角波周波数、即ちキャリア周波数fc
の高周波成分の合成した電流となる。
制御方式を搬送波（キャリア）を三角波、信号波を正弦
波とした三角比較方式正弦波PWM制御とするとPWMインバ
ータ回路４から発生するリップル電流は第２図（ａ）に
示すように信号波、即ち出力周波数ｆの６倍の周波数6f
の低周波成分と、三角波周波数、即ちキャリア周波数fc
の高周波成分の合成した電流となる。
ところで、一般に搬送波の周波数fcは、信号波ｆの10
〜100倍となっている。ここでは、PWM制御方式として三
角波比較方式正弦波PWM制御について説明したが、予め
定められたパターンでパルス幅を制御するPWM制御でも
出力周波数ｆの６倍の周波数6fの低周波成分と、パター
ンによる高周波成分のリップル電流を持っている。
〜100倍となっている。ここでは、PWM制御方式として三
角波比較方式正弦波PWM制御について説明したが、予め
定められたパターンでパルス幅を制御するPWM制御でも
出力周波数ｆの６倍の周波数6fの低周波成分と、パター
ンによる高周波成分のリップル電流を持っている。
フィルタ回路を構成するコンデンサ３が以上のような
低周波成分と高周波成分を合成したリップル電流を処理
していた。
低周波成分と高周波成分を合成したリップル電流を処理
していた。
（発明が解決しようとする課題） 前述の従来の電力変換装置は、以下のような問題があ
る。
る。
即ち、PWMインバータ回路４の発生する低周波のリッ
プル電流と高周波のリップル電流の両方を一つの電解コ
ンデンサ等の平滑コンデンサ３で処理するため、平滑コ
ンデンサ３の寿命が短くなり、不経済であった。又、電
力変換装置の出力側での短絡、地絡或いはインバータ回
路内での直流短絡（同相の＋側、−側の素子が同時にオ
ンすること）等の故障が発生した場合、非常に大きな故
障電流が平滑コンデンサ３より流れ、インバータ回路を
構成する素子を破壊してしまうことがあった。
プル電流と高周波のリップル電流の両方を一つの電解コ
ンデンサ等の平滑コンデンサ３で処理するため、平滑コ
ンデンサ３の寿命が短くなり、不経済であった。又、電
力変換装置の出力側での短絡、地絡或いはインバータ回
路内での直流短絡（同相の＋側、−側の素子が同時にオ
ンすること）等の故障が発生した場合、非常に大きな故
障電流が平滑コンデンサ３より流れ、インバータ回路を
構成する素子を破壊してしまうことがあった。
本発明の目的は、このような問題を解決するためにな
されたものであって、コンデンサの寿命が長く、しかも
短絡事故によるコンデンサの放電電流を抑制することが
出来る電力変換装置を提供することにある。
されたものであって、コンデンサの寿命が長く、しかも
短絡事故によるコンデンサの放電電流を抑制することが
出来る電力変換装置を提供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、直流電源と、
この直流電源から供給される直流を交流に変換するPWM
制御される自励式インバータと、前記直流電源と自励式
インバータを結ぶ直流母線間に接続されるコンデンサか
ら成るフィルタ回路を具備した電力変換装置において、
前記フィルタ回路は、リアクトルとコンデンサとの直列
回路から成り、前記直流電源を構成する直流電源盤側に
収納される第１のフィルタ回路と、前記第１のフィルタ
回路のコンデンサよりも小容量の単独のコンデンサから
成り、前記自励式インバータを構成するインバータ盤側
に収納される第２のフィルタ回路を備えたことを特徴と
するものである。
この直流電源から供給される直流を交流に変換するPWM
制御される自励式インバータと、前記直流電源と自励式
インバータを結ぶ直流母線間に接続されるコンデンサか
ら成るフィルタ回路を具備した電力変換装置において、
前記フィルタ回路は、リアクトルとコンデンサとの直列
回路から成り、前記直流電源を構成する直流電源盤側に
収納される第１のフィルタ回路と、前記第１のフィルタ
回路のコンデンサよりも小容量の単独のコンデンサから
成り、前記自励式インバータを構成するインバータ盤側
に収納される第２のフィルタ回路を備えたことを特徴と
するものである。
（作用） 前述のように、フィルタ回路のコンデンサを２つに分
割し、インバータ回路４が発生するリップル電流のう
ち、PWM制御のキャリア周波数相当の高周波のリップル
電流は、オイルコンデンサ等のコンデンサで処理し、イ
ンバータ回路４の出力周波数の６倍の周波数相当の低周
波のリップル電流は、di/dt抑制用リアクトルを通して
電解コンデンサ等のコンデンサで処理するので、電解コ
ンデンサのリップル電流が減少する。従って、電解コン
デンサ等の寿命が長くなり経済的になる。
割し、インバータ回路４が発生するリップル電流のう
ち、PWM制御のキャリア周波数相当の高周波のリップル
電流は、オイルコンデンサ等のコンデンサで処理し、イ
ンバータ回路４の出力周波数の６倍の周波数相当の低周
波のリップル電流は、di/dt抑制用リアクトルを通して
電解コンデンサ等のコンデンサで処理するので、電解コ
ンデンサのリップル電流が減少する。従って、電解コン
デンサ等の寿命が長くなり経済的になる。
又、インバータ回路４の出力側の短絡、地絡、或いは
直流短絡等の故障時にも、大容量の電解コンデンサ等の
コンデンサからの放電電流が直列に接続されたリアクト
ルにより、di/dtが抑制されるので、インバータ回路４
を構成する素子の破壊を防ぐことが出来る。従って、こ
れに伴い、故障時の復旧時間を短縮することができ、運
転効率を向上させることも出来る。さらに、前述のよう
にフィルタ回路のコンデンサを２つに分割し、小容量の
コンデンサからなる第２のフィルタ回路をインバータ盤
側に収納するので、インバータ盤を特に小型化すること
が出来る。
直流短絡等の故障時にも、大容量の電解コンデンサ等の
コンデンサからの放電電流が直列に接続されたリアクト
ルにより、di/dtが抑制されるので、インバータ回路４
を構成する素子の破壊を防ぐことが出来る。従って、こ
れに伴い、故障時の復旧時間を短縮することができ、運
転効率を向上させることも出来る。さらに、前述のよう
にフィルタ回路のコンデンサを２つに分割し、小容量の
コンデンサからなる第２のフィルタ回路をインバータ盤
側に収納するので、インバータ盤を特に小型化すること
が出来る。
（実施例） 次に、本発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。
る。
商用周波数の交流入力電源１から供給される交流を整
流器２で直流に変換し、GTO等で構成したPWMインバータ
回路４に直流電力を供給している。直流電源部とPWMイ
ンバータ回路４とを結ぶ直流母線間に、低周波のリップ
ル電流を処理するための大容量の第１のコンデンサ（電
解コンデンサ等）3Aと、この第１のコンデンサのdi/dt
を抑制するためのリアクトル６の直列回路から成る第１
のフィルタ回路を接続する。更に、前記直流母線間に、
高周波のリップル電流を処理するための小容量の第２の
コンデンサ（オイルコンデンサ等）から成る第２のフィ
ルタ回路を接続する。
流器２で直流に変換し、GTO等で構成したPWMインバータ
回路４に直流電力を供給している。直流電源部とPWMイ
ンバータ回路４とを結ぶ直流母線間に、低周波のリップ
ル電流を処理するための大容量の第１のコンデンサ（電
解コンデンサ等）3Aと、この第１のコンデンサのdi/dt
を抑制するためのリアクトル６の直列回路から成る第１
のフィルタ回路を接続する。更に、前記直流母線間に、
高周波のリップル電流を処理するための小容量の第２の
コンデンサ（オイルコンデンサ等）から成る第２のフィ
ルタ回路を接続する。
このように構成することによって、電力変換装置の発
生するリップル電流のうち、PWMインバータ回路４の出
力周波数、即ち交流電動機５の１次周波数ｆの６倍の周
波数6fの低周波のリップル電流は、di/dt抑制用のリア
クトル６を通して大容量の第１のコンデンサ3Aによって
処理され、三角波比較正弦波PWMの場合では、三角波周
波数、即ち搬送波周波数fcの高周波のリップル電流は、
小容量の第２のコンデンサ3Bによって処理される。即
ち、低周波のリップル電流と、高周波のリップル電流は
別々のコンデンサによって処理されることになる。
生するリップル電流のうち、PWMインバータ回路４の出
力周波数、即ち交流電動機５の１次周波数ｆの６倍の周
波数6fの低周波のリップル電流は、di/dt抑制用のリア
クトル６を通して大容量の第１のコンデンサ3Aによって
処理され、三角波比較正弦波PWMの場合では、三角波周
波数、即ち搬送波周波数fcの高周波のリップル電流は、
小容量の第２のコンデンサ3Bによって処理される。即
ち、低周波のリップル電流と、高周波のリップル電流は
別々のコンデンサによって処理されることになる。
又、PWMインバータ回路４の出力側の短絡、地絡等の
故障及びPWMインバータ回路４内の直流短絡等の故障が
起った時、前記大容量の第１のコンデンサ3Aからの故障
放電電流は、前記di/dt抑制用リアクトル６により電流
上昇率（di/dt）が低く抑えられる。
故障及びPWMインバータ回路４内の直流短絡等の故障が
起った時、前記大容量の第１のコンデンサ3Aからの故障
放電電流は、前記di/dt抑制用リアクトル６により電流
上昇率（di/dt）が低く抑えられる。
前述の説明では、第１のフィルタ回路と第２のフィル
タ回路の配置位置を特に限定していないが、例えば、整
流回路２等で構成される直流電源を構成する直流電源盤
と、PWMインバータ回路４を構成するインバータ盤とを
別々に配置する場合は、第２のフィルタ回路を収納する
インバータ盤は、従来のものに比較して特に小形化出来
る。
タ回路の配置位置を特に限定していないが、例えば、整
流回路２等で構成される直流電源を構成する直流電源盤
と、PWMインバータ回路４を構成するインバータ盤とを
別々に配置する場合は、第２のフィルタ回路を収納する
インバータ盤は、従来のものに比較して特に小形化出来
る。
［発明の効果］ 以上説明のように、本発明によれば、フィルタ回路を
２つに分割し、それぞれの回路のコンデンサを大容量の
コンデンサと、小容量のコンデンサの２種類のコンデン
サにすることによって、インバータ回路が発生するリッ
プル電流を、高周波成分と、低周波成分とに分けて処理
出来る。従って、２種類のコンデンサはそれぞれ周波数
特性に適したコンデンサを使用することが出来、コンデ
ンサの寿命を長くすることが出来る。又、前述のよう
に、インバータ回路の出力及び内部の故障時の故障電流
の電流上昇率（di/dt）を低く抑えることが出来るた
め、故障時の素子破壊の少ない信頼性の高い電力変換装
置を提供出来る。さらに、前述のようにフィルタ回路の
コンデンサを２つに分割し、小容量のコンデンサからな
る第２のフィルタ回路をインバータ盤側に収納するの
で、インバータ盤を特に小型化することが出来る。
２つに分割し、それぞれの回路のコンデンサを大容量の
コンデンサと、小容量のコンデンサの２種類のコンデン
サにすることによって、インバータ回路が発生するリッ
プル電流を、高周波成分と、低周波成分とに分けて処理
出来る。従って、２種類のコンデンサはそれぞれ周波数
特性に適したコンデンサを使用することが出来、コンデ
ンサの寿命を長くすることが出来る。又、前述のよう
に、インバータ回路の出力及び内部の故障時の故障電流
の電流上昇率（di/dt）を低く抑えることが出来るた
め、故障時の素子破壊の少ない信頼性の高い電力変換装
置を提供出来る。さらに、前述のようにフィルタ回路の
コンデンサを２つに分割し、小容量のコンデンサからな
る第２のフィルタ回路をインバータ盤側に収納するの
で、インバータ盤を特に小型化することが出来る。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明を説明するための高周波電流リップルと低周波電
流リップルの波形図、第３図は従来の電力変換装置の一
例を示すブロック図である。 １……商用交流電源、２……整流回路、3A……第１のコ
ンデンサ、3B……第２のコンデンサ、４……PWM制御イ
ンバータ、５……交流電動機、６……リアクトル、７…
…速度設定器、８……V/f基準発生器、９……PWM制御回
路、10……ゲート増幅器。
本発明を説明するための高周波電流リップルと低周波電
流リップルの波形図、第３図は従来の電力変換装置の一
例を示すブロック図である。 １……商用交流電源、２……整流回路、3A……第１のコ
ンデンサ、3B……第２のコンデンサ、４……PWM制御イ
ンバータ、５……交流電動機、６……リアクトル、７…
…速度設定器、８……V/f基準発生器、９……PWM制御回
路、10……ゲート増幅器。
Claims (1)
- 【請求項１】直流電源と、この直流電源から供給される
直流を交流に変換するPWM制御される自励式インバータ
と、前記直流電源と自励式インバータを結ぶ直流母線間
に接続されるコンデンサから成るフィルタ回路を具備し
た電力変換装置において、 前記フィルタ回路は、 リアクトルとコンデンサとの直列回路から成り、前記直
流電源を構成する直流電源盤側に収納される第１のフィ
ルタ回路と、 前記第１のフィルタ回路のコンデンサよりも小容量の単
独のコンデンサから成り、前記自励式インバータを構成
するインバータ盤側に収納される第２のフィルタ回路と を備えたことを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252151A JP2752189B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1252151A JP2752189B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03118770A JPH03118770A (ja) | 1991-05-21 |
| JP2752189B2 true JP2752189B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=17233190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1252151A Expired - Lifetime JP2752189B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2752189B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2684285A4 (en) * | 2011-03-09 | 2015-07-22 | Solantro Semiconductor Corp | INVERTERS WITH DC EQUALIZATION CAPACITORS OF EXTENDED LIFE |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63268465A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP1252151A patent/JP2752189B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03118770A (ja) | 1991-05-21 |
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