JP7158608B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は本願の実施の形態1による電力変換装置の構成図である。
この実施の形態1の電力変換装置は、モータ5を駆動する3相用のインバータ3を備えると共に、直流電源1に対して、第1コンデンサ2c、および互いに直列に接続された一対のコンデンサ2a、2b(以下、これらのコンデンサ2a、2bを第2コンデンサと称する)が並列に接続されている。さらに、直流電源1にインバータ3が接続されている。
2レベル動作のみ行なわせる場合は、図6に示すように、第1コンデンサ2cを直流電源1に対して並列接続するので、第1コンデンサ2cの容量は4Cである。また、3レベル動作のみ行なわせる場合は、図7に示すように、第2コンデンサ2a、2bを直流電源1に対して並列接続するので、各々のコンデンサ2a、2bの容量は8C必要となり合計16Cとなる。また、本願のように、2レベル動作と3レベル動作を互いに切り替えて行なわせる場合は、図8に示すように、第1コンデンサ2cと第2コンデンサ2a、2bを直流電源1に対して並列接続するので、第1コンデンサ2cの容量は3.5C、第2コンデンサ2a、2bのそれぞれの容量は1C必要となり、合計5.5Cとなる。
ここに、モータ損失とは、モータ5の駆動に伴う鉄損、銅損、および機械損失を含み、特に相電流変化に伴う高周波鉄損の影響が大きい。また、インバータ損失とは、インバータの駆動に伴う各スイッチング素子3a~3fのオン/オフに伴うスイッチング損失、導通損失、および電圧復帰のリカバリ損失を含む。
なお、図中の符号Shlは、3レベル動作と2レベル動作とを選択して切り替える閾値を示している。また、図中の符号Tmaxはモータ5の回転数Nに対して取り得る最大トルクを示す曲線である。
上記の実施の形態1の電力変換装置では、インバータ3を2レベル動作と3レベル動作を選択して切り替えできる構成とするために、インバータ3に付加するスイッチ回路4をリーバースブロックタイプのIGBTを用いた構成としている。
Claims (7)
- モータを駆動するインバータを備え、直流電源には第1コンデンサおよび互いに直列に接続された複数のコンデンサを有する第2コンデンサが共に並列に接続され、前記インバータと前記第2コンデンサとの間には複数のスイッチング素子を有するスイッチ回路が接続される一方、前記インバータおよび前記スイッチ回路を制御する制御回路を備え、
前記制御回路は、前記スイッチ回路を切り替え、3レベル動作時は前記第2コンデンサから前記インバータに電流を供給し、2レベル動作時は前記第1コンデンサおよび前記第2コンデンサの双方から前記インバータに電流を供給する制御を実行する、電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記モータに対するトルク指令および回転数指令に基づいて前記スイッチ回路を切り替える、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路は、前記モータに供給する電流量が3レベル動作時よりも2レベル動作時の方が大きい制御を実行する、請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路は、前記インバータを3レベル動作させた場合の前記モータの高調波鉄損の低下量が、前記インバータを2レベル動作から3レベル動作に切り替えた場合の前記インバータの損失増加量よりも大きい場合には、前記インバータを3レベル動作させる制御を実行する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路は、前記モータが同一回転数の場合において、高トルク要求時には2レベル動作に、低トルク要求時には3レベル動作に切り替える制御を実行する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路は、前記モータが同一トルクの場合において、前記モータの回転数に応じて2レベル動作と3レベル動作とを互いに切り替える制御を実行する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路は、前記モータが同一回転数の場合において、3レベル動作時のキャリア周波数を、2レベル動作時のキャリア周波数以下とする制御を実行する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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