JP7099585B1 - オープン巻線モータ・インバータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】導入コストを低減し、システムの小型化を図ることができるオープン巻線モータ・インバータシステムを提供する。
【解決手段】互いに独立した複数相のオープン巻線６１～６３を有するオープン巻線モータ６０と、交流側がオープン巻線モータ６０の一方の巻線端子に接続された１次側インバータ５１と、交流側がオープン巻線モータ６０の他方の巻線端子に接続された２次側インバータ５２と、を備え、高周波トランス７３と、高周波トランス７３の１次側に接続された第１のフルブリッジ変換器７１と、高周波トランス７３の２次側に接続された第２のフルブリッジ変換器７２とを有して構成された絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０の、入力側を１次側インバータ５１の直流側に接続し、出力側を２次側インバータ５２の直流側に接続した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータドライブシステムにおける、回路構成に係り、特にオープン巻線モータ・インバータシステムに関する。

直流電圧をインバータによって所望の周波数、振幅の交流電圧として出力し、モータを駆動するシステム（以下、モータドライブシステムと称する）を考える。

図３に、三相Ｙ結線モータのモータドライブシステムを示す。三相交流電源１の交流電圧を変圧器２、ＡＣ／ＤＣ変換器３を介して直流電圧に変換し、インバータ５によるＤＣ／ＡＣ変換によって三相Ｙ結線モータ６を駆動する構成となっている。

ＡＣ／ＤＣ変換器３は、正極母線Ｐと負極母線Ｎの間に半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続して構成されている。

４は直流部であり、正極母線Ｐ、負極母線Ｎ間に接続され、電流、電圧を所望の値に保つよう適宜配置されたコンデンサＣ、図示省略の抵抗・リアクトル等で構成されている。

インバータ５は、正極母線Ｐと負極母線Ｎの間に半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続して構成されている。

図３は、三相交流電源を入力とするモータドライブシステムとして一般的な構成である。尚、本発明ではＡＣ／ＤＣ変換器３の構成は特に限定しない。例えば三相整流器、ＰＷＭコンバータ、などといった構成からシステム要件に合わせた構成を用いればよい。また、本発明はインバータ５（後述の１次側インバータ５１、２次側インバータ５２も含む）における半導体デバイスについても特に限定はしない。図中ではＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いているが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）など、異なる半導体デバイスとしてもよい。

モータドライブシステムの小型化のためには、モータの高速化が有効である。モータを高速化しギヤを介して軸トルクを出力する構成とすれば、高速化前に比べて小さいモータトルクで同じ出力を達成できるため、モータを小型化しやすくなる。

ただし、モータを高速化すると巻線における電流・電圧の周波数も上昇するため、駆動するインバータに高周波数化が求められる。また、高周波数領域ほど誘起電圧が上昇するため、インバータの高電圧化も求められる。このような、インバータにおける高周波数化・高電圧化の要求は、スイッチング周波数の上昇・直流電圧の高電圧化で対応可能である。

しかし、これらの方策はＳｉ－ＩＧＢＴなどの半導体デバイスにおいて損失の増大を招く。損失の増大は熱の増大と等価であり、冷却性能の強化が必要となる。したがって、インバータ装置の大型化を招いてしまう。

半導体デバイスにＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴなどといった損失の小さい素子を採用する方針もあるが、一般にＳｉ－ＩＧＢＴほどの耐圧がなく、高電圧化の観点では限界がある。

モータ高速化における以上のような問題は、オープン巻線モータの採用によって解決できる。オープン巻線モータは三相モータ（三相Ｙ結線モータ６）にてＹ結線されている部分をほどき、２次側の三相端子として使用するモータである。システム全体としては、１次側と２次側に別個にインバータを配置して駆動される。

オープン巻線モータ・インバータシステム（以下、オープン巻線システムと称することもある）は、オープン巻線の１次側と２次側の２台のインバータの電位差でモータを駆動するため、それぞれのインバータを高電圧化せずともモータ印加電圧の高電圧化ができる。また、２台のインバータを互い違いのタイミングでスイッチングさせることで、半導体デバイスごとのスイッチング周波数を上昇せずとも装置全体のスイッチング周波数を等価的に上昇できる。したがって、オープン巻線システムではインバータの損失増大・大型化を抑えつつモータの高速化に対応することができる。

オープン巻線システムの構成には、大きく分けて２つの構成が存在する。１つは電源共通形であり、もう１つが電源絶縁形である。それぞれに関して、まず直流電圧をバッテリで与える構成でモータ・インバータとしての特徴を説明した後、三相交流電源を入力とする場合のシステム全体構成の特徴を述べる。

図４にバッテリを入力とする電源共通形オープン巻線システムを示す。図４において、バッテリ１０の正、負極端に各々接続された正極母線Ｐと負極母線Ｎの間には、１次側インバータ５１と２次側インバータ５２が並列に接続されている。１次側インバータ５１、２次側インバータ５２は、ともに、三相ブリッジ接続された半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺにより構成されている。

１次側インバータ５１の交流出力側は、互いに独立した三相のオープン巻線６１，６２，６３を有するオープン巻線モータ６０の１次側三相端子に接続され、２次側インバータ５２の交流出力側はオープン巻線モータ６０の２次側三相端子に接続されている。

図４の構成では、２つのインバータ５１，５２の直流部同士をつなぐ配線にインバータ中性点電位とモータ中性点電位の電位差（零相電圧）に応じた零相電流が流れる。

そのため、零相電圧を利用した電圧領域の拡大（三次高調波重畳あるいはコモンモード電圧重畳）ができず、電圧領域に制限がある。さらに、過大な零相電流が流れることを防止するリアクトルを設けるか、あるいは零相電流抑制制御を検討する必要がある。このとき、零相電流抑制制御ができる分の電圧余裕があることが望ましい。特許文献１には電源共通形オープン巻線システムにおける零相電流抑制制御の一例が記載されている。

図５に三相電源入力の電源共通形オープン巻線システムを示す。モータ容量やモータ用途によっては直流部をバッテリで構成することが難しいため、図５のように三相交流電源からＡＣ／ＤＣ変換器を介して直流部を生成する構成が用いられる。

図５において図４と異なる点は、バッテリ１０に代えて、図３で述べた三相交流電源１、変圧器２、ＡＣ／ＤＣ変換器３および直流部４を設けたことにあり、その他の部分は図４と同一に構成されている。

電源共通形のオープン巻線システムは１つの直流部があればよく、後述する電源絶縁形に対しサイズの点で優れる。三相交流電源１から直流部４までの構成は三相Ｙ結線モータのシステム（図３）と同じであるため、三相Ｙ結線モータのシステムからはモータとインバータのみを新規導入すればよく、既存設備置き換え時の導入コストも小さくできる。

図６にバッテリを入力とする電源絶縁形オープン巻線システムを示す。図６において、１次側バッテリ１１の正、負極端に各々接続された正極母線Ｐと負極母線Ｎの間には、１次側インバータ５１の半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺが三相ブリッジ接続され、１次側インバータ５１の交流出力側はオープン巻線モータ６０の１次側三相端子に接続されている。

２次側バッテリ１２の正、負極端に各々接続された正極母線Ｐと負極母線Ｎの間には、２次側インバータ５２の半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺが三相ブリッジ接続され、２次側インバータ５２の交流出力側はオープン巻線モータ６０の２次側三相端子に接続されている。

図６のように、絶縁された２つのバッテリ（１１、１２）がそれぞれのインバータ（５１、５２）へとつながっている。電源共通形と異なりインバータ同士をつなぐ結線がないため、零相電流は生じない。従来、特許文献２では、電源絶縁形オープン巻線システムにおける速度域に応じて可聴域ノイズを考慮した制御が検討されている。

電源絶縁形は零相電流の問題がなく、零相電圧を自由に重畳できるため、電源共通形オープン巻線システムよりも出力電圧領域を広く使用することができる。

図７に三相電源入力の電源絶縁形オープン巻線システムを示す。図７において、２０は１次巻線が三相交流電源１に接続された３巻線変圧器である。３巻線変圧器２０の２次巻線は、半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続した１次側ＡＣ／ＤＣ変換器３１の交流側に接続され、３巻線変圧器２０の３次巻線は、半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続した２次側ＡＣ／ＤＣ変換器３２の交流側に接続されている。

４１は直流部であり、正極母線Ｐ、負極母線Ｎ間に接続され、電流、電圧を所望の値に保つよう適宜配置されたコンデンサＣ、図示省略の抵抗・リアクトル等で構成されている。

１次側直流部４１のコンデンサＣの正、負極端（Ｐ，Ｎ）間には、半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続した１次側インバータ５１が接続されている。

１次側インバータ５１の交流出力側はオープン巻線モータ６０の１次側三相端子に接続されている。

４２は、２次側ＡＣ／ＤＣ変換器３２の直流出力側に接続された２次側直流部であり、正極母線Ｐ、負極母線Ｎ間に接続され、電流、電圧を所望の値に保つよう適宜配置されたコンデンサＣ、図示省略の抵抗・リアクトル等で構成されている。

２次側直流部４２のコンデンサＣの正、負極端（Ｐ，Ｎ）間には、半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続した２次側インバータ５２が接続されている。

２次側インバータ５２の交流出力側はオープン巻線モータ６０の２次側三相端子に接続されている。

三相電源入力を想定した電源絶縁形オープン巻線システムでは３巻線変圧器２０と２つのＡＣ／ＤＣ変換器（３１，３２）を用いて２つの絶縁された直流部（４１，４２）を設ける必要があり、これが大型化の原因となる。

さらに、三相交流電源１は３巻線変圧器２０に入力される構成であり、例えば図３のような三相Ｙ結線システム設備からの置き換え時にはシステム総入れ替えが必要となる。これが原因で、電源絶縁形オープン巻線システムは導入コストが大きい。

３巻線変圧器２０の代わりに通常の変圧器を２台用いる構成もあり得るが、１台の変圧器と１台のＡＣ／ＤＣ変換器の追加は必要となり、電源共通形オープン巻線システムよりは導入コストが増大してしまう。

特開２０２０－２０５７０８号公報 特開２０２０－３６５１６号公報

以上のように、オープン巻線システムには２つの構成が検討されている。このうちモータの高電圧化により適しているのは電源絶縁形オープン巻線システムであるが、電源絶縁形には２つの絶縁された直流部を設けることに関してコスト・サイズ上の問題がある。

尚、例えばＥＶ用主機モータでは高速化が進んでおり、その計測器であるＥＶＤＹ（ＥＶモータ用ダイナモメータ）にも高速化が求められる。制御性能を下げずにＥＶＤＹを高速化する方法として、オープン巻線モータシステムの検討が望まれている。

また、特許文献１、２では、電源絶縁形オープン巻線システムにおけるコスト・サイズ上の問題に対策されていない。

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、導入コストを低減し、システムの小型化を図ることができるオープン巻線モータ・インバータシステムを提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載のオープン巻線モータ・インバータシステムは、
互いに独立した複数相のオープン巻線を有するオープン巻線モータと、
直流電力を交流電力に変換するインバータであって、交流側が前記オープン巻線モータの一方の巻線端子に接続された第１のインバータと、
直流電力を交流電力に変換するインバータであって、交流側が前記オープン巻線モータの他方の巻線端子に接続された第２のインバータと、
前記第１のインバータと第２のインバータのいずれか一方のインバータの直流部に接続された直流電源と、
前記第１のインバータと第２のインバータの、いずれか一方の直流電圧又は両方の直流電圧を生成する絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載のオープン巻線モータ・インバータシステムは、請求項１において、
前記絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器は、高周波トランスと、前記高周波トランスの１次側に接続された第１のフルブリッジ変換器と、前記高周波トランスの２次側に接続された第２のフルブリッジ変換器と、を備えたＤＡＢ（Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）によって構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載のオープン巻線モータ・インバータシステムは、請求項１又は２において、
前記直流電源は三相交流電源の三相交流を直流に変換して構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載のオープン巻線モータ・インバータシステムは、請求項１又は２において、
前記直流電源は、１つのバッテリで構成されているか、あるいは直列接続又は並列接続された複数のバッテリで構成されていることを特徴とする。

（１）請求項１～４に記載の発明によれば、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器によって、第１、第２のインバータの絶縁された直流電圧を生成しているので、従来の電源絶縁形オープン巻線システムに対して導入コストを低減することができ、またシステムの小型化を図ることができる。

従来の電源共通形オープン巻線システムに対して、高電圧化が容易であり、また、零相電流への対策が不要であるという効果を有する。
（２）請求項２に記載の発明によれば、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器をＤＡＢ（Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）で構成したので、小型な高周波トランスを使うことができることにより、従来の電源絶縁形オープン巻線システムに比べてシステムサイズを抑えることができる。

また、ＺＶＳ（Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）によって、半導体デバイスのスイッチング損失を低減することができる。
（３）請求項４に記載の発明によれば、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器により直流電圧を生成しているため、２つのインバータに対して直流電源は１つのみで良く、従来の電源絶縁形オープン巻線システムでは直流電源としてのバッテリは２つ必要であったが、本発明では直流電源としてのバッテリは１つのみ（直列接続又は並列接続された複数のバッテリも１つのバッテリとみなす）で良い。

このため、充電機構の増設を含むとバッテリ２つの構成がコスト上許容されない場合や、仕様・汎用性の問題からバッテリが１つである構成しか許容されない場合でも電源絶縁形のオープン巻線システムを用いることができる。

本発明の実施例１のオープン巻線システムの構成図。 本発明の実施例２のオープン巻線システムの構成図。 三相Ｙ結線モータのモータドライブシステムの構成図。 従来のバッテリを入力とする電源共通形オープン巻線システムの構成図。 従来の三相電源入力の電源共通形オープン巻線システムの構成図。 従来のバッテリを入力とする電源絶縁形オープン巻線システムの構成図。 従来の三相電源入力の電源絶縁形オープン巻線システムの構成図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。

図１に実施例１のオープン巻線システムの構成図を示す。図１において、三相交流電源１の出力側は変圧器２を介して、半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続したＡＣ／ＤＣ変換器３の交流側に接続されている。

４１は１次側直流部であり、正極母線Ｐ、負極母線Ｎ間に接続され、電流、電圧を所望の値に保つよう適宜配置されたコンデンサＣ、図示省略の抵抗・リアクトル等で構成されている。

１次側直流部４１のコンデンサＣの正、負極端（Ｐ，Ｎ）間には、半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続した１次側インバータ５１が接続されている。

１次側インバータ５１の交流出力側はオープン巻線モータ６０の１次側三相端子に接続されている。１次側直流部４１の正極母線Ｐと負極母線Ｎの間には、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０の入力側が接続されている。

絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０は、高周波トランス７３と、高周波トランス７３の１次側に接続され、半導体デバイスＳ１～Ｓ４をブリッジ接続した第１のフルブリッジ変換器７１と、高周波トランス７３の２次側に接続され、半導体デバイスＳ５～Ｓ８をブリッジ接続した第２のフルブリッジ変換器７２とを備えたＤＡＢ（Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）によって構成されている。

絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０の出力側、すなわち第２のフルブリッジ変換器７２の正、負極端は２次側直流部４２の正極母線Ｐ、負極母線Ｎに接続されている。

２次側直流部４２は、正極母線Ｐ、負極母線Ｎ間に接続され、電流、電圧を所望の値に保つよう適宜配置されたコンデンサＣ、図示省略の抵抗・リアクトル等で構成されている。

２次側直流部４２のコンデンサＣの正、負極端（Ｐ，Ｎ）間には、半導体デバイスＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺを三相ブリッジ接続した２次側インバータ５２が接続されている。

２次側インバータ５２の交流出力側はオープン巻線モータ６０の２次側三相端子に接続されている。

前記ＤＡＢ（Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）で構成される絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０は、高周波変圧器７３の１次側と２次側に各々設けた第１、第２のフルブリッジ変換器７１、７２の位相により電力送電の方向をコントロールできる。

すなわち、例えば１次に対して２次側位相を遅らせた場合、電力は１次→２次側に伝送され、１次に対して２次側位相を進ませた場合、電力は２次→１次側に伝送される。

２次側インバータ５２の直流電圧は、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０によって生成される。

オープン巻線モータ６０は、２台のインバータ５１、５２の電位差で駆動される。

図１は本発明の対象とする電力変換システムの代表的なシステム構成例であり、本発明の適用対象はこれに限らない。例えば、１次側直流部４１のコンデンサＣがＡＣ／ＤＣ変換器３の出力端、１次側インバータ５１の入力端、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０入力端、にそれぞれ設けられている構成でもよい。

また、２次側直流部４２の直流電圧がＡＣ／ＤＣ変換器３の出力と直接接続され、１次側インバータ５１の直流電圧が絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０を用いて生成される構成や、１次側と２次側の両者の直流電圧が絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０にて生成される構成でもよい。重要なのは，オープン巻線モータ６０を駆動する１次側・２次側インバータ（５１、５２）の直流電圧のうち片方あるいは両方を絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器を用いて生成することである。

図１において、インバータ部分の結線は図７と同じ電源絶縁形となっていることがわかる。ただし、絶縁された２つの直流部（４１、４２）に関して、図７では３巻線変圧器２０と２台のＡＣ／ＤＣ変換器３１、３２を用いて生成したのに対し、本実施例１の図１では通常の変圧器２と１台のＡＣ／ＤＣ変換器３と１台の絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０を用いて生成する構成となっている。つまり、直流電圧を生成するための構成が異なっている。

この違いにより、実施例１の構成は通常の電源絶縁形に対してコスト・サイズの面で有利になる。

コストに関して、上述では既存設備の置き換え時の導入コストについて触れている。図７の電源絶縁形オープン巻線システムは３巻線変圧器２０が必要なことからシステムの総入れ替えが必要となるのがコスト増大の原因であった。しかし、本実施例の図１は、図３と見比べればわかるように三相交流電源から始まり変圧器・ＡＣ／ＤＣ変換器を介して直流部に到達するまでの構成が同一である。したがって、図３の構成の既設設備がある場合、変圧器２、ＡＣ／ＤＣ変換器３の更新が不要であり、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０とインバータ・モータのみ新設すればよい。

なお、電源共通形でも同じ議論であるが、インバータは１次側と２次側の両者を必ずしも更新せずともよく、片方に既設設備のインバータを用いても良い。

サイズに関して、本発明における絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０はＤＡＢ（Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）で構成されている。ＤＡＢの変圧器（７３）にはスイッチング周波数（数ｋＨｚ～１００ｋＨｚ程度）に応じた電圧が印加される。変圧器は一般に高周波運用であるほど小型化できるので、その目的で設計された高周波変圧器７３を用いれば商用周波数の変圧器よりもはるかに小型化ができる。このことから、図７のような３巻線変圧器に対する小型化を狙える。

また、ＤＡＢではＺＶＳ（Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）によって半導体デバイスのスイッチング損失を低減できる利点があるため、図７のようにＡＣ／ＤＣ変換器を２台用いる場合よりも熱損失の点で有利である。以上より、本実施例１の構成は通常の電源絶縁形オープン巻線システムよりもシステムの小型化を見込める。

尚図１では、絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０をＤＡＢ（Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）で構成したが、本発明の本質はあくまで絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器で絶縁された直流電圧を生成することであるので、ＤＡＢ以外の回路構成、例えばフライバックコンバータを用いても良い。

フライバックコンバータは大容量化には不向きであるが部品点数が少ないという利点がある。また、擬似共振方式を使用することでスイッチング損失を低減できる利点もある。

ここで、電源共通形との比較を考える。上述したように本実施例１の構成はモータ・インバータ部分の結線は通常の電源絶縁形と全く変わらないので、電源絶縁形に対する利点はそのまま得ることができる。本実施例１は、零相電流の管理が不要である、高電圧化が容易である（零相電圧を重畳する電圧領域を使用可能である）、という点で電源共通形よりも有利である。

以上のように、本実施例１の構成は電源絶縁形が本質的に持っている利点を損なわずに、コスト・サイズの点で通常の構成よりも優位になっている。

図２に、バッテリを入力とする実施例２のオープン巻線システムの構成を示す。図２において図１と異なる点は、図１の三相交流電源１、変圧器２、ＡＣ／ＤＣ変換器３に代えて、１つのバッテリ１０を設けたことにあり、その他の部分は図１と同一に構成されている。

図２はバッテリ１つの直流電圧を絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器７０を介して２つの絶縁された直流部としている。

このような構成とすれば、例えば図６の電源絶縁形オープン巻線システムで２つ必要であったバッテリを１つにすることができる。ここでのバッテリ（１０）は正負出力端をもつ直流電圧源という概念として扱っており、高電圧化・大電流化のために直列・並列に接続された複数の小バッテリ全体を１つのバッテリとみなしてもよい。

充電機構の増設を含むとバッテリ２つの構成がコスト上許容されない場合や、仕様・汎用性の問題からバッテリが１つである構成しか許容されない場合でも電源絶縁形のオープン巻線システムを用いることができる。

電源共通形に対しては実施例１と同様に、零相電流の管理が不要である、高電圧化が容易である（零相電圧を重畳する電圧領域を使用可能である）、という点で有利である。

１…三相交流電源
２…変圧器
３…ＡＣ／ＤＣ変換器
１０…バッテリ
４１…１次側直流部
４２…２次側直流部
５１…１次側インバータ
５２…２次側インバータ
６０…オープン巻線モータ
６１，６２，６３…オープン巻線
７０…絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器
７１…第１のフルブリッジ変換器
７２…第２のフルブリッジ変換器
７３…高周波変圧器
Ｃ…コンデンサ
Ｓ１～Ｓ８，ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ，ＳＹ，ＳＺ…半導体デバイス

Claims (4)

1. 互いに独立した複数相のオープン巻線を有するオープン巻線モータと、
   直流電力を交流電力に変換するインバータであって、交流側が前記オープン巻線モータの一方の巻線端子に接続された第１のインバータと、
   直流電力を交流電力に変換するインバータであって、交流側が前記オープン巻線モータの他方の巻線端子に接続された第２のインバータと、
   前記第１のインバータと第２のインバータのいずれか一方のインバータの直流部に接続された直流電源と、
   前記第１のインバータと第２のインバータの、いずれか一方の直流電圧又は両方の直流電圧を生成する絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器と、を備えたことを特徴とするオープン巻線モータ・インバータシステム。
2. 前記絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器は、高周波トランスと、前記高周波トランスの１次側に接続された第１のフルブリッジ変換器と、前記高周波トランスの２次側に接続された第２のフルブリッジ変換器と、を備えたＤＡＢ（Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のオープン巻線モータ・インバータシステム。
3. 前記直流電源は三相交流電源の三相交流を直流に変換して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオープン巻線モータ・インバータシステム。
4. 前記直流電源は、１つのバッテリで構成されているか、あるいは直列接続又は並列接続された複数のバッテリで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオープン巻線モータ・インバータシステム。

Images