JP3392832B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は交流電力を直流電力
に変換し、インバータで直流電力を可変周波の交流電力
に変換し、交流電動機を可変速運転する電力変換装置に
係り、特に交流電動機への制動などシステム停止時の安
全性や省電力効果、経済性の向上を図った電力変換装置
に関する。
に変換し、インバータで直流電力を可変周波の交流電力
に変換し、交流電動機を可変速運転する電力変換装置に
係り、特に交流電動機への制動などシステム停止時の安
全性や省電力効果、経済性の向上を図った電力変換装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に関する電力変換装置の従来技術
例として、多レベルインバータ（例えば特開昭５５−４
３９９６ブリッジ変換回路とその変換方法）がある。こ
の多レベルインバータ回路は種々の方式があるが、ここ
では平成４年電気学会産業部門全国大会論文Ｎｏ．９
１、Ｎｏ．９２、Ｎｏ．９３などで３レベルインバータ
と呼称されるインバータを使用した電力変換装置を引用
して従来技術の問題点について説明する。
例として、多レベルインバータ（例えば特開昭５５−４
３９９６ブリッジ変換回路とその変換方法）がある。こ
の多レベルインバータ回路は種々の方式があるが、ここ
では平成４年電気学会産業部門全国大会論文Ｎｏ．９
１、Ｎｏ．９２、Ｎｏ．９３などで３レベルインバータ
と呼称されるインバータを使用した電力変換装置を引用
して従来技術の問題点について説明する。
【０００３】図５に公知の３レベルインバータを使用し
た電力変換装置の主回路構成を示す。この図において、
１１は直流電源、１２，１３はコンデンサ、１４は３レ
ベルインバータ回路、１５は交流電力機、１６，１７は
しゃ断器、１８は制動抵抗器である。３レベルインバー
タ回路１４は直流入力端子Ｐ，Ｏ，Ｎ及び交流電力端子
Ｕ，Ｖ，Ｗを有し、各相はＧＴＯやＩＧＢＴなどの半導
体スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４及びダイオードＤ
１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４などで構成され、保護用ヒューズ
Ｆ１，Ｆ２が設けられている。
た電力変換装置の主回路構成を示す。この図において、
１１は直流電源、１２，１３はコンデンサ、１４は３レ
ベルインバータ回路、１５は交流電力機、１６，１７は
しゃ断器、１８は制動抵抗器である。３レベルインバー
タ回路１４は直流入力端子Ｐ，Ｏ，Ｎ及び交流電力端子
Ｕ，Ｖ，Ｗを有し、各相はＧＴＯやＩＧＢＴなどの半導
体スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４及びダイオードＤ
１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４などで構成され、保護用ヒューズ
Ｆ１，Ｆ２が設けられている。
【０００４】この３レベルインバータ回路１４の詳細な
動作については既に前記引用文献などにより公知である
ため、説明を省略するが、直流電源１１の直流電圧を直
列接続されたコンデンサ１２と１３で分圧して３レベル
インバータ回路１４の直流入力端子Ｐ，Ｏ，Ｎに接続
し、直流電源１１の直流電力を３レベルインバータ回路
１４で交流電力に変換して出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗより任意
の周波数の交流電力を出力する。この時出力端子Ｕ，
Ｖ，Ｗには３レベルの電圧を半導体スイッチＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４の選択によって得るため、出力する交流
電力に含まれる高調波成分が少なく、また直流電圧がコ
ンデンサ１２と１３で１／２に分割されており、半導体
スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４にはコンデンサ１２又
は１３の充電電圧が印加されるため、半導体スイッチＳ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は直接２個の半導体スイッチを直
列接続して使用する方式よりも電圧利用率が向上するな
どの特徴がある。
動作については既に前記引用文献などにより公知である
ため、説明を省略するが、直流電源１１の直流電圧を直
列接続されたコンデンサ１２と１３で分圧して３レベル
インバータ回路１４の直流入力端子Ｐ，Ｏ，Ｎに接続
し、直流電源１１の直流電力を３レベルインバータ回路
１４で交流電力に変換して出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗより任意
の周波数の交流電力を出力する。この時出力端子Ｕ，
Ｖ，Ｗには３レベルの電圧を半導体スイッチＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４の選択によって得るため、出力する交流
電力に含まれる高調波成分が少なく、また直流電圧がコ
ンデンサ１２と１３で１／２に分割されており、半導体
スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４にはコンデンサ１２又
は１３の充電電圧が印加されるため、半導体スイッチＳ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は直接２個の半導体スイッチを直
列接続して使用する方式よりも電圧利用率が向上するな
どの特徴がある。
【０００５】３レベルインバータ回路１４内に設けられ
た保護ヒューズＦ１，Ｆ２は、半導体スイッチＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４の誤動作による導通や電気的劣化などに
より直流入力端子ＰとＯ、ＯとＮ、ＰとＮ間などの短絡
が発生した時、この直流短絡電流を限流して溶断し、直
流短絡回路を開放するために保護用として設けられてい
る。
た保護ヒューズＦ１，Ｆ２は、半導体スイッチＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４の誤動作による導通や電気的劣化などに
より直流入力端子ＰとＯ、ＯとＮ、ＰとＮ間などの短絡
が発生した時、この直流短絡電流を限流して溶断し、直
流短絡回路を開放するために保護用として設けられてい
る。
【０００６】交流電動機１５は定常運転中はしゃ断器１
６を閉にして、電力変換装置の３レベルインバータ回路
１４より可変周波数の交流電力を得て可変速運転されて
いる。しかし前記するような保護ヒューズＦ１，Ｆ２が
溶断するような事故時には、３レベルインバータ回路１
４よりの電力供給は不可能なため、交流電動機１５に制
動をかける手段として、しゃ断器１７を閉、しゃ断器１
６を開にして交流電動機１５の入力端子に制動抵抗器１
８を接続する。
６を閉にして、電力変換装置の３レベルインバータ回路
１４より可変周波数の交流電力を得て可変速運転されて
いる。しかし前記するような保護ヒューズＦ１，Ｆ２が
溶断するような事故時には、３レベルインバータ回路１
４よりの電力供給は不可能なため、交流電動機１５に制
動をかける手段として、しゃ断器１７を閉、しゃ断器１
６を開にして交流電動機１５の入力端子に制動抵抗器１
８を接続する。
【０００７】交流電動機１５が単独で可変速運転されて
いる場合には、事故時に交流電動機１５が有していた回
転エネルギーは自然に減少するのを待てば良いが、種々
の製造プラント内では他の機械との協調が重要となって
くるために、前記するような事故時には交流電動機１５
に制動をかけることが重要となってくる。このため、し
ゃ断器１６や１７、制動抵抗器１８などが必要となって
いた。
いる場合には、事故時に交流電動機１５が有していた回
転エネルギーは自然に減少するのを待てば良いが、種々
の製造プラント内では他の機械との協調が重要となって
くるために、前記するような事故時には交流電動機１５
に制動をかけることが重要となってくる。このため、し
ゃ断器１６や１７、制動抵抗器１８などが必要となって
いた。
【０００８】他方電力変換装置内では、保護ヒューズＦ
１やＦ２が溶断した時点で装置の運転は停止するが、コ
ンデンサ１２や１３など装置内部には直流電源１１の定
格電圧に近い電圧が充電されたままで、非常に大きな電
荷が電力変換装置内に残ったままとなっており、これら
の電荷を処理しなければ、電力変換装置を補修できず、
安全上も問題があった。
１やＦ２が溶断した時点で装置の運転は停止するが、コ
ンデンサ１２や１３など装置内部には直流電源１１の定
格電圧に近い電圧が充電されたままで、非常に大きな電
荷が電力変換装置内に残ったままとなっており、これら
の電荷を処理しなければ、電力変換装置を補修できず、
安全上も問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの電
力変換装置を使用した交流電動機の可変速運転システム
では、システムを構成する各装置や用品の小形軽量化や
効率の向上、保護性、安全性の向上や他の機械との運転
の協調などが重要な技術課題となっている。
力変換装置を使用した交流電動機の可変速運転システム
では、システムを構成する各装置や用品の小形軽量化や
効率の向上、保護性、安全性の向上や他の機械との運転
の協調などが重要な技術課題となっている。
【００１０】しかし従来技術を使用した電力変換装置で
は、次のような点でこれらの技術課題を充分に解決する
ことができなかった。
は、次のような点でこれらの技術課題を充分に解決する
ことができなかった。
【００１１】電力変換装置は、通常停止時も同じである
が、故障停止した時直流電圧が定格電圧に近い状態で停
止してしまうため、電力変換装置内に充電されている電
荷を抵抗器などを使用して放電させなければならなかっ
た。この結果として、 （ａ）放電させるための、放電回路を電力変換装置内に
常設しておけば、電力変換装置内の部品数の問題があっ
た。
が、故障停止した時直流電圧が定格電圧に近い状態で停
止してしまうため、電力変換装置内に充電されている電
荷を抵抗器などを使用して放電させなければならなかっ
た。この結果として、 （ａ）放電させるための、放電回路を電力変換装置内に
常設しておけば、電力変換装置内の部品数の問題があっ
た。
【００１２】（ｂ）別置の抵抗器で放電させようとする
と、一般に直流電圧が高い電圧のため、安全上の問題が
あった。
と、一般に直流電圧が高い電圧のため、安全上の問題が
あった。
【００１３】（ｃ）電力変換装置内の充電電荷を放電さ
せるため、一般に数分以上の時間が必要であり、通常停
止や故障停止に電力変換装置の盤内点検は停止してから
数十分後にしかできず、保守性の面でも問題があった。
せるため、一般に数分以上の時間が必要であり、通常停
止や故障停止に電力変換装置の盤内点検は停止してから
数十分後にしかできず、保守性の面でも問題があった。
【００１４】本発明は前述する従来技術の欠点を除去す
るためになされたもので、電力変換装置の故障停止や通
常停止時に直流電源で電力変換装置内部の充電電荷を交
流入力電源側へ回生することによって、保守点検が容易
で安全性にも優れ、省電力的にも優れた電力変換装置を
提供することを目的とする。
るためになされたもので、電力変換装置の故障停止や通
常停止時に直流電源で電力変換装置内部の充電電荷を交
流入力電源側へ回生することによって、保守点検が容易
で安全性にも優れ、省電力的にも優れた電力変換装置を
提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成する。
に、本発明は次のように構成する。
【００１６】請求項１に対応する発明として、コンデン
サが並列接続された直流電圧を交流電圧に変換して交流
電動機を駆動する多レベルインバータ回路を備えた電力
変換装置において、交流電源から前記直流電圧を生成す
る可逆コンバータを備え、前記多レベルインバータ回路
の３相中１相に故障が発生したとき、多レベルインバー
タ回路の残りの２相で前記交流電動機に制動トルクを発
生させ、前記直流電圧が所定値に低下するまで前記可逆
コンバータの運転を継続して前記コンデンサの残留電荷
を減少させる。多レベルインバータ回路の３相中１相に
故障が発生したとき、多レベルインバータ回路の残りの
２相で前記交流電動機に制動トルクを発生させ、交流電
動機に制動をかけ停止する時に可逆コンバータから出力
する直流電圧を可変制御することによって、制動エネル
ギーが交流電源に回生され、電力変換装置が制動中の電
力の有効利用ができ、制動停止時のコンデンサの充電電
荷も大幅に減少し、残った電荷の放電も容易であり、保
守性も向上する。
サが並列接続された直流電圧を交流電圧に変換して交流
電動機を駆動する多レベルインバータ回路を備えた電力
変換装置において、交流電源から前記直流電圧を生成す
る可逆コンバータを備え、前記多レベルインバータ回路
の３相中１相に故障が発生したとき、多レベルインバー
タ回路の残りの２相で前記交流電動機に制動トルクを発
生させ、前記直流電圧が所定値に低下するまで前記可逆
コンバータの運転を継続して前記コンデンサの残留電荷
を減少させる。多レベルインバータ回路の３相中１相に
故障が発生したとき、多レベルインバータ回路の残りの
２相で前記交流電動機に制動トルクを発生させ、交流電
動機に制動をかけ停止する時に可逆コンバータから出力
する直流電圧を可変制御することによって、制動エネル
ギーが交流電源に回生され、電力変換装置が制動中の電
力の有効利用ができ、制動停止時のコンデンサの充電電
荷も大幅に減少し、残った電荷の放電も容易であり、保
守性も向上する。
【００１７】請求項２に対応する発明として、コンデン
サが並列接続された共通の直流電圧をそれぞれ交流電圧
に変換して複数の交流電動機をそれぞれ駆動する複数の
多レベルインバータ回路を備えた電力変換装置におい
て、交流電源から前記直流電圧を生成する可逆コンバー
タを備え、いずれかの多レベルインバータ回路の３相中
１相に故障が発生したとき、多レベルインバータ回路の
残りの２相で前記交流電動機に制動トルクを発生させ、
他のすべての多レベルインバータ回路の運転を停止さ
せ、前記直流電圧が所定値に低下するまで前記可逆コン
バータの運転を継続して前記コンデンサの残留電荷を減
少させる。可変コンバータの直流出力に多数台のインバ
ータ回路が接続され、これらのインバータ回路が同一の
製造ラインの交流電動機を可変速運転している場合、少
なくとも１台の多レベルインバータ回路の３相中１相に
故障が発生したとき、多レベルインバータ回路の残りの
２相で前記交流電動機に制動トルクを発生させ、交流電
動機に制動をかけ停止するときに、他のインバータ回路
も停止させ、可逆コンバータの直流出力電圧を低下させ
ながら制動エネルギーを交流電源に回生する。これによ
りコンデンサの充電電荷が減少し、前記と同様に放電も
容易であり、各インバータ回路ごとの放電なども不要と
なるため、保守性、安全性も大幅に向上させる。
サが並列接続された共通の直流電圧をそれぞれ交流電圧
に変換して複数の交流電動機をそれぞれ駆動する複数の
多レベルインバータ回路を備えた電力変換装置におい
て、交流電源から前記直流電圧を生成する可逆コンバー
タを備え、いずれかの多レベルインバータ回路の３相中
１相に故障が発生したとき、多レベルインバータ回路の
残りの２相で前記交流電動機に制動トルクを発生させ、
他のすべての多レベルインバータ回路の運転を停止さ
せ、前記直流電圧が所定値に低下するまで前記可逆コン
バータの運転を継続して前記コンデンサの残留電荷を減
少させる。可変コンバータの直流出力に多数台のインバ
ータ回路が接続され、これらのインバータ回路が同一の
製造ラインの交流電動機を可変速運転している場合、少
なくとも１台の多レベルインバータ回路の３相中１相に
故障が発生したとき、多レベルインバータ回路の残りの
２相で前記交流電動機に制動トルクを発生させ、交流電
動機に制動をかけ停止するときに、他のインバータ回路
も停止させ、可逆コンバータの直流出力電圧を低下させ
ながら制動エネルギーを交流電源に回生する。これによ
りコンデンサの充電電荷が減少し、前記と同様に放電も
容易であり、各インバータ回路ごとの放電なども不要と
なるため、保守性、安全性も大幅に向上させる。
【００１８】請求項３に対応する発明として、可逆コン
バータと、コンデンサが並列に接続されたインバータ回
路を有する電力変換装置において、電力変換装置を停止
するとき、前記インバータ回路を停止した後、前記コン
デンサの直流電圧が所定値に低下するまで前記可逆コン
バータの運転を継続して前記コンデンサの残留電荷を減
少させる。電力変換装置の通常停止や事故停止時に、イ
ンバータ回路を停止した後も可逆コンバータの運転のみ
を継続して、直流電圧が所定値に下るまで可逆コンバー
タにより電力回生し、直流電圧が所定値に下ったら可逆
コンバータの運転が停止する。これによって、コンデン
サの充電電荷が減少し、前記と同様に保守性、安全性も
大幅に向上させる。
バータと、コンデンサが並列に接続されたインバータ回
路を有する電力変換装置において、電力変換装置を停止
するとき、前記インバータ回路を停止した後、前記コン
デンサの直流電圧が所定値に低下するまで前記可逆コン
バータの運転を継続して前記コンデンサの残留電荷を減
少させる。電力変換装置の通常停止や事故停止時に、イ
ンバータ回路を停止した後も可逆コンバータの運転のみ
を継続して、直流電圧が所定値に下るまで可逆コンバー
タにより電力回生し、直流電圧が所定値に下ったら可逆
コンバータの運転が停止する。これによって、コンデン
サの充電電荷が減少し、前記と同様に保守性、安全性も
大幅に向上させる。
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１に示す。な
お図５と同一機能を有する回路要素に同一符号を付して
示す。
お図５と同一機能を有する回路要素に同一符号を付して
示す。
【００２１】この図１で、１９は可逆コンバータで構成
された直流電源、２０は交流入力電源、Ｆ１とＦ２は保
護ヒューズである。３レベルインバータ回路１４の各相
には保護ヒューズＦ１，Ｆ２がそれぞれ挿入され、交流
出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗは直流交流電動機１５に接続して、
３レベルインバータ回路１４より可変周波数の交流電力
を交流電動機１５に供給して、交流電動機１５を可変速
運転する。３レベルインバータ回路１４内部で、半導体
スイッチなどの誤動作で、直流入力端子間の短絡事故が
あっても、一般にこれらの事故は全部の相で発生するの
ではなく、特定の相のみに発生するため、直流短絡事故
を発生した相の保護ヒューズＦ１とＦ２が溶断する。従
って直流短絡事故を発生した相以外は交流出力電圧を健
全に出力することができる。
された直流電源、２０は交流入力電源、Ｆ１とＦ２は保
護ヒューズである。３レベルインバータ回路１４の各相
には保護ヒューズＦ１，Ｆ２がそれぞれ挿入され、交流
出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗは直流交流電動機１５に接続して、
３レベルインバータ回路１４より可変周波数の交流電力
を交流電動機１５に供給して、交流電動機１５を可変速
運転する。３レベルインバータ回路１４内部で、半導体
スイッチなどの誤動作で、直流入力端子間の短絡事故が
あっても、一般にこれらの事故は全部の相で発生するの
ではなく、特定の相のみに発生するため、直流短絡事故
を発生した相の保護ヒューズＦ１とＦ２が溶断する。従
って直流短絡事故を発生した相以外は交流出力電圧を健
全に出力することができる。
【００２２】図２は、図１の電力変換装置で交流出力Ｕ
相の保護ヒューズが溶断し、Ｖ相とＷ相が健全とした時
の交流出力電圧波形例を示す。事故を発生したＵ相は直
流入力端子Ｏの電位に固定でき、Ｖ相とＷ相は直流入力
端子Ｐ，Ｏ，Ｎの３レベルの電位を取れる。従って、こ
の状態でＵ相電圧をｅｕ、Ｖ相電圧をｅｖ、Ｗ相電圧を
ｅｗ、３相線間電圧をそれぞれｅｕ−ｖ，ｅｖ−ｗ，ｅ
ｗ−ｕとして図２に示す。交流電動機１５には、３レベ
ルインバータ回路１４によって図２に示すように多レベ
ルインバータ回路の特徴から、交流電力を供給すること
ができるから、交流電動機１５に所望の制動トルクを発
生させることができる。
相の保護ヒューズが溶断し、Ｖ相とＷ相が健全とした時
の交流出力電圧波形例を示す。事故を発生したＵ相は直
流入力端子Ｏの電位に固定でき、Ｖ相とＷ相は直流入力
端子Ｐ，Ｏ，Ｎの３レベルの電位を取れる。従って、こ
の状態でＵ相電圧をｅｕ、Ｖ相電圧をｅｖ、Ｗ相電圧を
ｅｗ、３相線間電圧をそれぞれｅｕ−ｖ，ｅｖ−ｗ，ｅ
ｗ−ｕとして図２に示す。交流電動機１５には、３レベ
ルインバータ回路１４によって図２に示すように多レベ
ルインバータ回路の特徴から、交流電力を供給すること
ができるから、交流電動機１５に所望の制動トルクを発
生させることができる。
【００２３】このように、３レベルインバータ回路１４
の健全相によって交流電動機１５に制動トルクを発生さ
せることができ、その制動トルクを調整できるから、図
５の従来技術の如くしゃ断器１６や１７、制御抵抗器１
８を設けることなく、他の機械との制動の協調をとるこ
とができる。
の健全相によって交流電動機１５に制動トルクを発生さ
せることができ、その制動トルクを調整できるから、図
５の従来技術の如くしゃ断器１６や１７、制御抵抗器１
８を設けることなく、他の機械との制動の協調をとるこ
とができる。
【００２４】図３は、本発明の請求項１、請求項２、請
求項３の動作を説明するための図で、直流電源１９の直
流電圧Ｅｄと時間ｔの関係を示している。
求項３の動作を説明するための図で、直流電源１９の直
流電圧Ｅｄと時間ｔの関係を示している。
【００２５】請求項１に対応する実施例を図１と図３よ
り説明する。図１の電力変換装置で３レベルインバータ
回路１４で１相分の保護ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断した
時点を、図３の時刻ｔ１とすると、３レベルインバータ
回路１４で交流電動機１５に制動をかけながら、直流電
源１９の直流電圧を定格のＥｄ１から可変制御してＥｄ
２の如く減少させ、交流電動機１５の回転エネルギーと
コンデンサの充電電荷を併せて交流入力電源２０に回生
し、制動が完了し直流電源１９の直流電圧が所定値とな
った時刻ｔ２で電力変換装置を停止させる。このように
制動エネルギーと充電電荷を回生すると、省電力化で
き、電力変換装置が停止した時のコンデンサ１２や１３
などの充電電荷が大幅に減少するから、放電作業での安
全性や保守性も大幅に向上する。
り説明する。図１の電力変換装置で３レベルインバータ
回路１４で１相分の保護ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断した
時点を、図３の時刻ｔ１とすると、３レベルインバータ
回路１４で交流電動機１５に制動をかけながら、直流電
源１９の直流電圧を定格のＥｄ１から可変制御してＥｄ
２の如く減少させ、交流電動機１５の回転エネルギーと
コンデンサの充電電荷を併せて交流入力電源２０に回生
し、制動が完了し直流電源１９の直流電圧が所定値とな
った時刻ｔ２で電力変換装置を停止させる。このように
制動エネルギーと充電電荷を回生すると、省電力化で
き、電力変換装置が停止した時のコンデンサ１２や１３
などの充電電荷が大幅に減少するから、放電作業での安
全性や保守性も大幅に向上する。
【００２６】図４は本発明の請求項２、請求項３に対応
した他の実施例である。この図で図１と同一機能を有す
る回路要素に同一符号を付して示す。２１は共通直流母
線、２２はコンデンサ、２３，２４，２５はインバータ
回路、２６，２７，２８は交流電動機である。
した他の実施例である。この図で図１と同一機能を有す
る回路要素に同一符号を付して示す。２１は共通直流母
線、２２はコンデンサ、２３，２４，２５はインバータ
回路、２６，２７，２８は交流電動機である。
【００２７】図４の構成で本発明の請求項２に対応する
実施例として、交流入力電源２０より可逆コンバータで
構成された直流電源１９を介して共通直流母線２１に電
力を供給し、各インバータ回路２３，２４，２５より交
流電動機２６，２７，２８をそれぞれ可変速運転する。
この時コンデンサ２２は共通直流母線２１の電圧を平滑
化している。このように構成された電力変換装置では、
各インバータ回路２３，２４，２５は同一製造ラインの
交流電動機２６，２７，２８を可変速運転する場合であ
り、１台の交流電動機２６に制動をかけるときには、他
の交流電動機２７，２８にも制動をかけることが多い。
従って制動をかける時、前記と同様に直流電源１９の直
流電圧を減少させ、直流電源１９の運転を直流電圧が所
定値になる時刻ｔ２で停止するようにする。図４の如く
多数台のインバータ回路が設けられた電力変換装置で
は、各部のコンデンサ２２などに充電電荷が残り、これ
らの電荷の処理が保守の場合に大変であったが、このよ
うに直流電源１９を直流電圧が所定値になるまで運転継
続すると放電作業での安全性や保守性も大幅に向上する 本発明の請求項３に対応する実施例として、従来は図１
の３レベルインバータ回路１４や、図４のインバータ回
路２３，２４，２５が停止する時には、直流電源１９も
運転停止していたが、前記する制動操作時だけではな
く、直流電源１９は図３の時刻ｔ２に示すように、その
出力直流電圧が所定値に減少するまで運転継続する機能
を設ける。このように電力変換装置内部の充電電荷を減
少させてから直流電源１９が停止すると、電力変換装置
の停止直後の安全性が大幅に向上し、電力変換装置内部
の放電抵抗も減少させることができる。
実施例として、交流入力電源２０より可逆コンバータで
構成された直流電源１９を介して共通直流母線２１に電
力を供給し、各インバータ回路２３，２４，２５より交
流電動機２６，２７，２８をそれぞれ可変速運転する。
この時コンデンサ２２は共通直流母線２１の電圧を平滑
化している。このように構成された電力変換装置では、
各インバータ回路２３，２４，２５は同一製造ラインの
交流電動機２６，２７，２８を可変速運転する場合であ
り、１台の交流電動機２６に制動をかけるときには、他
の交流電動機２７，２８にも制動をかけることが多い。
従って制動をかける時、前記と同様に直流電源１９の直
流電圧を減少させ、直流電源１９の運転を直流電圧が所
定値になる時刻ｔ２で停止するようにする。図４の如く
多数台のインバータ回路が設けられた電力変換装置で
は、各部のコンデンサ２２などに充電電荷が残り、これ
らの電荷の処理が保守の場合に大変であったが、このよ
うに直流電源１９を直流電圧が所定値になるまで運転継
続すると放電作業での安全性や保守性も大幅に向上する 本発明の請求項３に対応する実施例として、従来は図１
の３レベルインバータ回路１４や、図４のインバータ回
路２３，２４，２５が停止する時には、直流電源１９も
運転停止していたが、前記する制動操作時だけではな
く、直流電源１９は図３の時刻ｔ２に示すように、その
出力直流電圧が所定値に減少するまで運転継続する機能
を設ける。このように電力変換装置内部の充電電荷を減
少させてから直流電源１９が停止すると、電力変換装置
の停止直後の安全性が大幅に向上し、電力変換装置内部
の放電抵抗も減少させることができる。
【００２８】また、図１や図４の電力変換装置におい
て、可逆コンバータで構成された直流電源１９をインバ
ータ回路側とは無関係に運転できる機能を設け、直流電
源１９の直流電圧を図３のＥｄ２の如く、所定値まで減
少する間、直流電源１９を単独に運転して電力変換装置
内部の充電電荷を交流入力電源２０側に回生することに
より保守が容易となり、取扱いの安全性も大幅に向上す
る。
て、可逆コンバータで構成された直流電源１９をインバ
ータ回路側とは無関係に運転できる機能を設け、直流電
源１９の直流電圧を図３のＥｄ２の如く、所定値まで減
少する間、直流電源１９を単独に運転して電力変換装置
内部の充電電荷を交流入力電源２０側に回生することに
より保守が容易となり、取扱いの安全性も大幅に向上す
る。
【００２９】図３で時刻ｔ１は前記説明で制動開始点と
して説明したが、制動中の任意の時間であってもよく、
前記する効果は同一である。その他本発明の要旨を変更
しない範囲において、種々設計変更を行なって実施でき
るものである。
して説明したが、制動中の任意の時間であってもよく、
前記する効果は同一である。その他本発明の要旨を変更
しない範囲において、種々設計変更を行なって実施でき
るものである。
【００３０】以上の説明のように、本発明の電力変換装
置によれば、次のような効果が得られる。 （１）請求項１及び請求項２の発明によれば、可逆コン
バータで構成された直流電源を採用した電力変換装置に
おいて、多レベルインバータ回路の３相中１相に故障が
発生したとき、多レベルインバータ回路の残りの２相で
前記交流電動機に制動トルクを発生させ、交流電動機に
制動をかけ停止するときに直流電源の出力電圧が所定値
に下るまで直流電源が運転を継続するため、電力変換装
置が停止した時の電力変換装置内部の残留電荷が大幅に
減少し、残留電荷の放電が容易となり、保守の安全性も
大幅に向上する。 （２）請求項３の発明によれば、可逆コンバータで構成
された直流電源を採用した電力変換装置で、事故停止時
だけではなく、定常の装置停止時にもインバータ回路を
停止した後も直流電圧が所定値に減少するまで直流電源
を運転継続する機能を設けたため、電力変換装置が停止
した時には、常時、残留電荷が大幅に減少し、装置の取
扱い操作や安全性が大幅に向上する。
置によれば、次のような効果が得られる。 （１）請求項１及び請求項２の発明によれば、可逆コン
バータで構成された直流電源を採用した電力変換装置に
おいて、多レベルインバータ回路の３相中１相に故障が
発生したとき、多レベルインバータ回路の残りの２相で
前記交流電動機に制動トルクを発生させ、交流電動機に
制動をかけ停止するときに直流電源の出力電圧が所定値
に下るまで直流電源が運転を継続するため、電力変換装
置が停止した時の電力変換装置内部の残留電荷が大幅に
減少し、残留電荷の放電が容易となり、保守の安全性も
大幅に向上する。 （２）請求項３の発明によれば、可逆コンバータで構成
された直流電源を採用した電力変換装置で、事故停止時
だけではなく、定常の装置停止時にもインバータ回路を
停止した後も直流電圧が所定値に減少するまで直流電源
を運転継続する機能を設けたため、電力変換装置が停止
した時には、常時、残留電荷が大幅に減少し、装置の取
扱い操作や安全性が大幅に向上する。
【図１】 本発明の電力変換装置の実施例の構成図。
【図２】 前記実施例の交流出力電圧例を示す波形図。
【図３】 本発明の電力変換装置の請求項１、請求項
２、請求項３を説明するための直流電圧Ｅｄの図面。
２、請求項３を説明するための直流電圧Ｅｄの図面。
【図４】 本発明の電力変換装置の請求項２、請求項３
に対応する実施例の構成図。
に対応する実施例の構成図。
【図５】 従来の電力変換装置の構成を示す主回路構成
図。
図。
１１...直流電源、１２，１３...コンデンサ、１４...
３レベルインバータ回路、１５...交流電動機、１６，
１７...しゃ断器、１８...制動抵抗器、１９...可逆コ
ンバータで構成した直流電源、２０...交流入力電源、
２１...共通直流母線、２２...コンデンサ、２３，２
４，２５...インバータ回路、２６，２７，２８...交流
電動機、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４...半導体スイッチ、
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４...ダイオード、Ｆ１，Ｆ２...
保護ヒューズ、Ｐ，Ｏ，Ｎ...直流入力端子、Ｕ，Ｖ，
Ｗ...交流出力端子、ｅｕ，ｅｖ，ｅｗ...交流相電圧、
ｅｕ−ｖ，ｅｖ−ｗ，ｅｗ−ｕ...交流線間電圧、Ｅ
ｄ，Ｅｄ１，Ｅｄ２...直流電圧、ｔ１，ｔ２...時刻。
３レベルインバータ回路、１５...交流電動機、１６，
１７...しゃ断器、１８...制動抵抗器、１９...可逆コ
ンバータで構成した直流電源、２０...交流入力電源、
２１...共通直流母線、２２...コンデンサ、２３，２
４，２５...インバータ回路、２６，２７，２８...交流
電動機、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４...半導体スイッチ、
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４...ダイオード、Ｆ１，Ｆ２...
保護ヒューズ、Ｐ，Ｏ，Ｎ...直流入力端子、Ｕ，Ｖ，
Ｗ...交流出力端子、ｅｕ，ｅｖ，ｅｗ...交流相電圧、
ｅｕ−ｖ，ｅｖ−ｗ，ｅｗ−ｕ...交流線間電圧、Ｅ
ｄ，Ｅｄ１，Ｅｄ２...直流電圧、ｔ１，ｔ２...時刻。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 7/48
H02M 7/72
H02P 3/18
Claims (3)
- 【請求項１】 コンデンサが並列接続された直流電圧を
交流電圧に変換して交流電動機を駆動する多レベルイン
バータ回路を備えた電力変換装置において、交流電源か
ら前記直流電圧を生成する可逆コンバータを備え、前記
多レベルインバータ回路の３相中１相に故障が発生した
とき、多レベルインバータ回路の残りの２相で前記交流
電動機に制動トルクを発生させ、前記直流電圧が所定値
に低下するまで前記可逆コンバータの運転を継続して前
記コンデンサの残留電荷を減少させることを特徴とする
電力変換装置。 - 【請求項２】 コンデンサが並列接続された共通の直流
電圧をそれぞれ交流電圧に変換して複数の交流電動機を
それぞれ駆動する複数の多レベルインバータ回路を備え
た電力変換装置において、交流電源から前記直流電圧を
生成する可逆コンバータを備え、いずれかの多レベルイ
ンバータ回路の３相中１相に故障が発生したとき、多レ
ベルインバータ回路の残りの２相で前記交流電動機に制
動トルクを発生させ、他のすべての多レベルインバータ
回路の運転を停止させ、前記直流電圧が所定値に低下す
るまで前記可逆コンバータの運転を継続して前記コンデ
ンサの残留電荷を減少させることを特徴とする電力変換
装置。 - 【請求項３】 可逆コンバータと、コンデンサが並列に
接続されたインバータ回路を有する電力変換装置におい
て、電力変換装置を停止するとき、前記インバータ回路
を停止した後、前記コンデンサの直流電圧が所定値に低
下するまで前記可逆コンバータの運転を継続して前記コ
ンデンサの残留電荷を減少させることを特徴とする電力
変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122486A JP3392832B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122486A JP3392832B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 電力変換装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5248989A Division JPH07107750A (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001352765A JP2001352765A (ja) | 2001-12-21 |
| JP3392832B2 true JP3392832B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=18972191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001122486A Expired - Fee Related JP3392832B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3392832B2 (ja) |
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| JP6247189B2 (ja) * | 2014-10-02 | 2017-12-13 | ファナック株式会社 | 直流リンク残留エネルギーの放電機能を有するモータ制御装置 |
| JP6707190B2 (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-10 | 三菱電機株式会社 | 電力変換ユニット |
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|---|---|---|---|---|
| JP2664275B2 (ja) * | 1990-09-14 | 1997-10-15 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JPH0515199A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-22 | Shinko Electric Co Ltd | 発電装置 |
| JPH05252755A (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | インバータ制御回路 |
-
2001
- 2001-04-20 JP JP2001122486A patent/JP3392832B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001352765A (ja) | 2001-12-21 |
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|---|---|---|---|
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