JP3382074B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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Description
出力にフィルタ回路を介してインバータ回路を接続する
ことにより、コンバータ回路からの直流電力を更に交流
に変換して供給する電力変換装置に関する。
た後、インバータ回路により交流に変換して出力する電
力変換装置は、任意の電圧及び周波数で出力を制御でき
るいわゆるインバータ制御を可能とすることから、例え
ばエレベーターの交流電動機制御等に広く採用されてい
る。
である。即ち、交流電源1は変圧器2を介して、コンバ
ータ回路3に接続され、交流電圧が直流電圧に変換され
る。コンバータ回路3の出力は第1及び第2のフィルタ
コンデンサ41、42からなるフィルタ回路4を介し
て、電圧形のインバータ回路5に供給され、直流を交流
に変換されて、負荷である3相交流電動機6に交流電力
を供給するように構成される。コンバータ回路3を交流
電源1に同期させて定電圧定周波数制御し、インバータ
回路5を可変電圧可変周波数制御することで、3相交流
電動機6の回転速度制御が行われる。
いわゆるユニット組立てによりブロック状に形成され、
夫々サイリスタやトランジスタ等のスイッチング素子に
よって電圧形の単相または3相のブリッジ等の回路が構
成されている。
42は、コンバータ回路3出力及びインバータ回路5入
力に並列接続され、コンバータ回路3の出力直流電圧の
平滑化と安定化を図るのに必要かつ十分な容量値を有し
ている。回路設計上、この第1及び第2の2個フィルタ
コンデンサ41、42は、共に共通する1個のフィルタ
コンデンサとして、コンバータ回路3及びインバータ回
路5の近傍に設けられることが望ましい。
な大きさの電流容量値を確保するには、1個のフィルタ
コンデンサでは形状が相当大型になるので、図3に示す
ように、例えば3個(41は2個、42は1個)に分割
して並列接続される。比較的小容量の第1のフィルタコ
ンデンサ41はコンバータ回路3及びインバータ回路5
のごく近傍に夫々取り付けられ、大容量の第2のフィル
タコンデンサ42は、取り付け構造上、比較的長い接続
線路43によって、これらコンバータ回路3及びインバ
ータ回路5からは相当離れた位置に取り付けられる。
電力変換装置では、フィルタ回路4の第1及び第2のフ
ィルタコンデンサ41、42は、図3に示したように接
続構成され、特に第2のフィルタコンデンサ42は比較
的長い接続線路43を介して接続されるから、以下説明
するように、電気的な不都合が発生した。
の容量をC、この第2のフィルタコンデンサ42とコン
バータ回路3とを接続する接続線路43のインダクタン
スをLとする。そこで、第2のフィルタコンデンサ42
の容量Cと接続線路43のインダクタンスLとで形成さ
れた直列回路の共振周波数Foは、1/2π(LC)
1/2 となる。
給される変換直流出力に含む複数の高周波成分(リップ
ル)の存在に着目すると、その高周波成分の周波数が前
記共振周波数Foより高い周波数成分の領域では、第2
のフィルタコンデンサ42の容量Cと接続線路43のイ
ンダクタンスLとで形成される直列回路は誘導性を示す
ことになる。
ユニット組立て構造によるコンバータ回路3の出力端子
(及びインバータ回路5の入力端子)に直に接続されて
いるから、第1のフィルタコンデンサ41への接続線路
長はごく短く無視できると考えることができるから、第
1のフィルタコンデンサ41の回路は周波数の如何に拘
らず常に容量性を示すと言える。
周波成分の周波数領域については、第1のフィルタコン
デンサ41の容量性に対し、第2のフィルタコンデンサ
42は誘導性を呈し、電流は互いに位相が180度異な
るものとなる。即ち、共振周波数Foより高い高周波成
分に対しては、殆ど容量性を示す第1のフィルタコンデ
ンサ41へは、誘導性を示す第2のフィルタコンデンサ
42へよりも、より多くの高周波電流が流れることとな
り、許容電力を考慮すれば第1のフィルタコンデンサ4
1の大型化は避け難い。この現象は、コンバータ回路3
及びインバータ回路5のいずれに接続された第1のフィ
ルタコンデンサ41にも共通する。つまり、電力変換装
置の組込み構造上、コンバータ回路3並びにインバータ
回路5の形状の小型化が要望されているにも拘らず、こ
れらに直に接続される第1のフィルタコンデンサ41の
大型化は避け難いので改善が要望されていた。
は、交流を直流に変換するコンバータ回路と、このコン
バータ回路の出力側に接続された第1のフィルタコンデ
ンサと、この第1のフィルタコンデンサに並列に接続さ
れかつ第1のフィルタコンデンサよりも前記コンバータ
回路から距離を離して接続された第2のフィルタコンデ
ンサと、この第2のフィルタコンデンサに接続されたイ
ンバータ回路とを有し、前記第2のフィルタコンデンサ
の容量と前記第2のフィルタコンデンサと前記コンバー
タ回路との間の接続線路のインダクタンスによりもとめ
られる直列共振周波数が、前記コンバータ回路の出力側
に生起される高周波成分のうち、電流の値が最も大きい
成分の周波数より高くなるように前記第2のフィルタコ
ンデンサの容量と前記接続線路のインダクタンスを設定
したことを特徴とする。
周波成分のうち電流値が最も大きい周波数をFmとする
とき、接続線路のインダクタンスLと第2のフィルタコ
ンデンサの容量Cによる直列共振周波数が、その周波数
(Fm)よりも高くなるようにすることによって、少な
くとも電流値の大きな高周波領域では、直列共振周波数
より低くなって、直列回路は容量性を示すようになる。
直列共振周波数が周波数をFmより高くなるよう接続線
路を構成することとは、数式でその条件を表せば、4π
2 Fm2 LC<1を満足することを意味する。
高周波成分について、周波数Fm以下の領域について
は、第1及び第2のフィルタコンデンサの回路は共に容
量性(同極性)となり、流れる電流位相は同一となる。
この結果、第1のフィルタコンデンサに流れる電流の増
大化が抑止され、その形状の大型化を阻止することがで
きる。
ついて、図1乃至図2を参照して詳細に説明する。な
お、図3に示した従来の電力変換装置と同一構成には同
一符号を付して詳細な説明は省略する。
の形態を説明する回路図である。交流電源1は変圧器2
を介して2個のコンバータ回路31、32に接続され、
交流電圧が直流電圧に変換される。コンバータ回路3
1、32の出力は第1及び第2のフィルタコンデンサ4
1、42からなるフィルタ回路4を介して、電圧形のイ
ンバータ回路5に供給され、ここで直流が交流に変換さ
れて、負荷である3相交流電動機6に電力を供給するよ
うに構成される。コンバータ回路31、32は、電圧形
PWM(パルス幅変調)コンバータで、スイッチング素
子であるGTOサイリスタにより単相ブリッジが形成さ
れている。インバータ回路5は、電圧形PWMインバー
タで、スイッチング素子であるGTOサイリスタで三相
ブリッジが形成されている。
回路5は夫々ユニット組立てによりブロック状に形成さ
れ、コンバータ回路31、32の出力側及びインバータ
回路5の入力側には、第1のフィルタコンデンサ41が
ごく近傍に接続され、また第2のフィルタコンデンサ4
2は、比較的長い接続線路43によって隔てて設置され
共に並列に、かつコンバータ回路31、32及びインバ
ータ回路5とは夫々個別の接続線路43によって接続さ
れている。
コンバータ回路31(又は32)との間の接続線路43
は、この接続線路43のインダクタンスLと第2のフィ
ルタコンデンサ41の容量Cとで形成される直列共振周
波数をFoとしたとき、直列共振周波数Fo がコンバー
タ回路31出力に生起される高周波成分のうち、電流の
値が最も大きい成分の周波数Fmより高くなるよう構成
した。
の断面を示すように、平形導体43aを絶縁物43bを
介して重ね合わせの3対なる線路で構成した。但し、図
2(a)において、Ipは正・Inは負側電位の導体で
あることを示す。
いて以下詳細に説明する。いま、第1のフィルタコンデ
ンサ41に着目して、その容量をC1 (F)、第2のフ
ィルタコンデンサ42の容量をC0 (F)、接続線路4
3の第2のフィルタコンデンサ42とコンバータ回路3
1との間の電路の往復のインダクタンスをL(H)、コ
ンバータ回路31の出力(直流)側に発生する高周波電
流の周波数をfn(Hz)、またそのときの電流値をI
n(A)、第1のフィルタコンデンサ41に周波数fn
(Hz)で流れる電流値をI1 (A)、第2のフィルタ
コンデンサ42に周波数fn(Hz)で流れる電流値を
I0 とすると、まず第2のフィルタコンデンサ42とそ
の接続線路43で構成される回路のリアクタンスX0 は
下記式1で表される。
ンスX1 は、そのインダクタンス分を無視すると下記式
2で表される。
扱えるから、電流値I1 及びI0 は夫々下記式3及び式
4に示すように表される。
にした値になるとすれば、電流の位相が180度ずれる
ことを意味する。もしも、リアクタンスX0 、X1 の符
号が同じ場合、即ち下記式5を満足するとすれば、次の
下記式6が成立する。
0 、X1 の符号が異なる場合は、その条件は下記式7の
ようになり、次の下記式8が成立する。
流値が必要以上に大きくなるという結果が得られる。
ンデンサ42とコンバータ回路31との間の電路の往
復)のインダクタンスL(H)が、より小さな値となる
ように構成することによって、第1のフィルタコンデン
サ41の電流容量を小さくすることができ、第1のフィ
ルタコンデンサ41の外形形状及び重量を必要最小限に
抑制することが可能となる。
直流出力に含む高周波成分の内で、電流値の最も大きな
周波数成分に対し、接続線路43のインダクタンスLと
第2のフィルタコンデンサの容量Cとで形成される直列
共振周波数がより高くなるように、接続線路43のイン
ダクタンスを構成することによって、第1のフィルタコ
ンデンサ41の小型化が可能となり、これとともに組立
てられるコンバータ回路31、32及びインバータ回路
5の構成の小型化が実現できる。
を平形導体43aを絶縁物43bを介して3対が重ね合
わせた線路としたが、勿論一対の接続線路43で個々に
コンバータ回路31、32及びインバータ回路5に接続
しても、同様に接続線路43のインダクタンスLの低減
を図ることができる。また、接続線路43の線路のイン
ダクタンスLの低減を図るために、図2(b)に断面を
示すしたような同軸ケーブルに置換えても同様の効果を
得ることができる。
変換装置は、複数並列接続のフィルタコンデンサのう
ち、コンバータ及びインバータのユニット組立て近くに
接続されたコンデンサについての高周波電流を軽減でき
るので、コンバータ回路及びインバータ回路の組込み容
積及び重量の軽減が可能となるものであり実用上の効果
大である。
示す回路図である。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 交流を直流に変換するコンバータ回路
と、 このコンバータ回路の出力側に接続された第1のフィル
タコンデンサと、 この第1のフィルタコンデンサに並列に接続されかつ第
1のフィルタコンデンサよりも前記コンバータ回路から
距離を離して接続された第2のフィルタコンデンサと、 この第2のフィルタコンデンサに接続されたインバータ
回路とを有し、前記第2のフィルタコンデンサの容量と 前記第2のフィ
ルタコンデンサと前記コンバータ回路との間の接続線路
のインダクタンスによりもとめられる直列共振周波数
が、前記コンバータ回路の出力側に生起される高周波成
分のうち、電流の値が最も大きい成分の周波数より高く
なるように前記第2のフィルタコンデンサの容量と前記
接続線路のインダクタンスを設定したことを特徴とする
電力変換装置。 - 【請求項2】 前記接続線路は、平形導体線材を絶縁材
を挟んで2本以上重ね合わせて構成したことを特徴とす
る請求項1記載の電力変換装置。 - 【請求項3】 前記接続線路は、同軸線路で構成したこ
とを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 【請求項4】 前記コンバータ回路及び前記インバータ
回路は夫々ユニット組立てにより構成され、このコンバ
ータ回路及びインバータ回路と前記第2のフィルタコン
デンサとは夫々個別に前記接続線路で接続されたことを
特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28869395A JP3382074B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28869395A JP3382074B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09135582A JPH09135582A (ja) | 1997-05-20 |
JP3382074B2 true JP3382074B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=17733476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28869395A Expired - Lifetime JP3382074B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3382074B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5740986B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2015-07-01 | 株式会社安川電機 | 電力変換装置 |
-
1995
- 1995-11-07 JP JP28869395A patent/JP3382074B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09135582A (ja) | 1997-05-20 |
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