JPH04208098A - 大容量可変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、大容量誘導電動機の可変速制御方式および電
動機の構造に係り、大容量可変速装置に関する。

Ｂ０発明の概要 本発明は、誘導電動機の可変速制御装置において、 ３相巻線を電動機の極数の約数個並設して多重化し、複
数のインバータから各３相巻線に電力を供給することに
より、 循環電流を流す事なくインバータの並列運転を行って大
容量化を図るとともに、変圧器やりアクドル等を不要に
して装置の低廉化を図ったものである。

Ｃ０従来の技術 近年、誘導電動機のベクトル制御の普及によりＡＣ可変
速ドライブ装置の適用が急速に進んできた。大容量誘導
電動機の可変速装置においては、パワートランジスタの
電流容量の制限により、インバータ単体での容量が制限
される。このため大容量の可変速運転にはパワートラン
ジスタを多数並列接続することによって対応している。

この多重化の方式には、変圧器方式、個別リアクトル方
式、センタタップリアクトル方式などが採用されている
。変圧器方式は、第７図のようにインバータＩＮＶ、、
ＩＮＶ、の出力電力を変圧器Ｔを介して誘導電動機ＩＭ
に供給するものであり、インバータＩＮＶ、、ＩＮＶ２
間で循環電流は流れない。

個別リアクトル方式は、第８図のようにインバータＩＮ
Ｖ、の出力電力はりアクドルＬ１を介して誘導電動機Ｉ
Ｍに供給し、インバータＩＮＶ２の出力電力はリアクト
ルＬ２を介して誘導電動機ＩＭに供給するものである。

センタタップリアクトル方式は、第９図のように並設し
たインバータＩＮｖｌＸＩＮＶ２と誘導電動機ＩＭの間
をセンタタップリアクトルＬ３により結び、循環電流を
抑制したものである。

Ｄ０発明が解決しようとする課題 前記変圧器方式は、インバータ間に循環電流は流れない
が、低周波運転が不能であるとともに変圧器を設けなけ
ればならず、装置価格が高騰してしまう。個別リアクト
ル方式は、低周波運転が行えるが循環電流および電圧降
下が非常に大きくなってしまう。またリアクトルは高価
であり、電流検出器（変流器ＣＴ）を３個づつ設けなけ
ればならず装置価格が高騰してしまう。センタタップリ
アクトル方式は、低周波運転可能でリアクトルも小さい
が、低周波での磁気飽和防止のため各インバータの電流
平衡調整が必要となる。また電流検出器（変流器）を３
個づつ設けなければならないという欠点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、
変圧器やりアクドル等の付加設備無しでインバータの並
列運転を行うことができ、大容量化を図ることができる
大容量可変速装置を提供することにある。

２０課題を解決するための手段 本発明は、 （１）誘導電動機の可変速制御装置において、３相巻線
を電動機の極数の約数個並設して多重巻線構造とし、前
記複数の３相巻線に各々インバータを接続し、該複数の
インバータを並列運転することを特徴とするとともに、 （２）極数比が２となる２重巻線極数変換電動機の、極
数が小さい側の巻線に第１のインバータを接続し、極数
が大きい側の巻線に第２のインバータを接続し、第１の
インバータを周波数ｆで、第２のインバータを周波数２
ｆで各々並列運転することを特徴としている。

Ｆ２作用 （１）電動機の極数が例えば６であれば、その約数個（
２又は３又は６個）の３相巻線を並設して多重化する。

そして例えば３個の３相巻線を並設した場合には、３台
のインバータから３個の３相巻線に各々同相の電力を供
給する。この場合線電流を■とすると、各巻線に流れる
電流はＩ／３となる。このため１台のインバータの電流
は１／３となり大容量化が図れる。また多重化された複
数の３相巻線は変圧器と同等の作用を奏するので、各イ
ンバータ間で循環電流が流れることは無い。

このため従来のように変圧器やりアクドル等を設ける必
要は無く、装置を安価に構成することができる。

（２）極数比が２となる２重巻線極数変換電動機におい
て、一方の極側に生じた磁束と他方の極側に生じた磁束
は互いに反対方向にさ交し、総磁束さ文数はＯとなる。

このため一方の極の励磁中に他方の極に誘起電圧は生じ
無い。これによって前記電動機の２つの巻線は電気的に
各々独立している。従って第１、第２のインバータ間で
循環電流が流れること無く並列運転を行うことができ、
大容量化が図れる。また循環電流を防止するための変圧
器、リアクトル等を設ける必要が無く、装置を安価に構
成することができる。

Ｇ、実施例 以下、図面を参照しながら請求項１の発明の詳細な説明
する。一般に３相回転電機は１相当たり極数の約数個の
並列巻線を設けることができる。

例えば２極機では第２図（ａ）に示すように２並列が可
能である。このとき線電流をＩ　（Ａ）とすれば各巻線
に流れる電流はＩ／２　（Ａ）となる。

ここで第２図（ｂ）のように並列回路を独立して３相巻
線を２組作り、夫々の巻線に同相の電圧（あるいは電流
）を供給しても、回転機の電気的特性は変化しない。し
たがって複数のインバータを変圧器あるいはりアクドル
を介して並列接続していた従来の方法（第３図ａ）に対
し、第２図（ｂ）の巻線については各々のインバータを
別々の巻線に直接接続する（第３図ｂ）ことで、インバ
ータの電流が１／２となり大容量化が可能である。即ち
誘導電動機の極数がｎ個であれば例えばｎ個の３相巻線
を並設して多重巻線構造とし、第１図のようにｎ台のイ
ンバータＩＮＶ、〜ＩＮＶ、をｎ［の３相巻線に各々直
接接続する。このように構成した場合、原理的には従来
の変圧器方式と同様にモータ内部巻線間にて変圧器作用
を奏し、各インバータ間で循環電流は流れない。また電
流検出器も各インバータで２個づつ設けるだけで良い。

さらに変圧器を使用しないので低周波でも使用できる。

誘導電動機の１相当たりのコイル数は一般にＰ個（Ｐ：
極数）あり、Ｐの約数個の巻線を並列に設けることがで
きる。また各相は星形結線あるいはΔ結線とされる。従
って本発明方式では電動機容量、インバータ容量により
適当なインバータ台数、電動機巻線並列回路数を決める
ことができる。

例えば第４図（ａ）のような４極の電動機では第４図（
ｂ）のようにΔ結線の回路を２並列に設け、各回路に夫
々インバータを接続する。実施可能な電動機の極数と並
列回路数（インバータ台数）の関係は次の第１表のよう
に示される。

（以下余白） 第１表 即ち全インバータ容量は各々のインバータの並列回路数
倍となる。

次に請求項２の発明の詳細な説明する。二重巻線を有す
る極数変換電動機のうち２／４極、４／８極など、極数
比が２となる場合は一方の極を励磁中に他方の極側には
誘起電圧は発生しない。

これは第５図に示すように一方の極側により発生した磁
束が他方の極側とさ交するとき、他極側の磁束の向きに
より総磁束さ文数が零になるためである。従って極数比
２の二重巻線を有する電動機のこれら２巻線は電気的に
完全に独立している。

そこで第６図に示すように２台のインバータのうちＩＮ
Ｖ、を高速側（極数の小さい方）に接続し、ＩＮＶ２を
低速側（極数の大きい方）に接続し、並列運転を行う。

このとき電動機内の巻線は電気的に完全に独立している
ので、第６図のように直流共通（直流電源Ｅ）のインバ
ータであってもＩＮＶ、、ＩＮＶ２間の循環電流等は全
く心配がない。

ただし、運転周波数はインバータＩＮＶ、をｆ、（Ｈ２
）とするとき、インバータＩ　ＮＶ２は２ｆ＋とする必
要がある。このようにインバータを並列に使用すること
によって大容量化へ応用できる。

Ｈ８発明の効果 以上のように請求項１の本発明によれば３相巻線を電動
機の極数の約数個並設して多重巻線構造とし、前記複数
の３相巻線に各々インバータを接続して並列運転するよ
うにしたので、次のような優れた効果が得られる。

（１）各インバータ間の循環電流を防止するための変圧
器、リアクトル等を設けること無くインバータの並列運
転が可能となる。このため回路構成が簡単化するととも
に装置の低廉化が図れる。

（２）巻線の並設数を極数の約数個の中から任意に決定
することによりインバータの台数を調整することができ
る。

（３）従来のりアクドル方式では電流検出器（ＣＴ）が
３個づつ必要であったが、本方式では各インバータ間に
循環電流が流れないので、電流検出器は２個づつでよい
。（電流検出が必要な場合）（４）従来の変圧器方式で
は低周波運転が不可能であったが本方式では運転周波数
の制限は受けない。

また請求項２の発明によれば極数比が２となる２重巻線
極数変換電動機の、極数が小さい側の巻線に第１のイン
バータを接続し、極数が大きい側の巻線に第２のインバ
ータを接続し、第１のインバータを周波数ｆで、第２の
インバータを周波数２ｆで各々並列運転するようにした
ので次のような優れた効果が得られる。

（１）２巻線か電気的に完全に独立するように作用する
ので、各インバータ間の循環電流を防止するための変圧
器、リアクトル等を設けること無くインバータの並列運
転が可能となる。このため回路構成が簡単化するととも
に装置の低廉化が図れる。

（２）従来のりアクドル方式では電流検出器（ＣＴ）が
３個づつ必要であったが、本方式ではインバータ間に循
環電流が流れないので、電流検出器は２個づつでよい。

（電流検出が必要な場合）（３）従来の変圧器方式では
低周波運転が不可能であったが本方式では運転周波数の
制限は受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は請求項１の発明の実施例を示し、第
１図は実施例の回路図、第２図（ａ）、（ｂ）は２極２
並列巻線の結線方法を説明するための結線図、第３図（
ａ）、（ｂ）は従来方式と本発明方式を比較した回路図
、第４図（ａ）、（ｂ）は４極２並列Δ結線の場合の結
線方法を説明するための結線図、第５図および第６図は
請求項２の発明の実施例を示し、第５図は極数比が２の
電動機の原理を説明するための説明図、第６図は実施例
の回路図、第７図は従来の変圧器方式を示す回路図、第
８図は従来の個別リアクトル方式を示す回路図、第９図
は従来のセンタタップリアクトル方式を示す回路図であ
る。 ＩＮＶ、〜Ｉ　ＮＶｆｉ・・・インバータ、ＩＭ・・・
誘導電動機、Ｔ・・・変圧器、Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３・・・
リアクトル、ＣＴ・・・変流器。 外１名 第５図 半シ数シし２の１１重力衣殻の刀賢理と材在え明又第６
図 請求項２０光明０実先今１）の口辻ダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導電動機の可変速制御装置において、３相巻線
   を電動機の極数の約数個並設して多重巻線構造とし、前
   記複数の３相巻線に各々インバータを接続し、該複数の
   インバータを並列運転することを特徴とする大容量可変
   速装置。
2. （２）極数比が２となる２重巻線極数変換電動機の、極
   数が小さい側の巻線に第１のインバータを接続し、極数
   が大きい側の巻線に第２のインバータを接続し、第１の
   インバータを周波数ｆで、第２のインバータを周波数２
   ｆで各々並列運転することを特徴とする大容量可変速装
   置。