JPH05260757A - 電動機駆動用インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機駆動用インバータ装置の電気的構成を
簡素化し、しかも電流形インバータの利点と電圧形イン
バータの利点を併せ持たせる。 【構成】 三相ダイオードブリッジ整流回路２により直
流電圧を得、降圧チョッパ回路３により直流電圧を降圧
し、降圧チョッパ回路３により得られる直流電源を電圧
形三相フルブリッジインバータ４に供給する。そして、
降圧チョッパ回路３と並列に回生電力バイパス用ダイオ
ード５を接続し、回生電力バイパス用ダイオード５の導
通期間が短い場合に電流形インバータとして機能させ、
導通期間が長い場合に電圧形インバータとして機能させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電動機の駆動に好適な
インバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電動機駆動用のインバータ装置
として電流形のインバータ装置と電圧形のインバータ装
置が提供されている。図５は三相電流形インバータ装置
の構成を示す電気回路図であり、三相交流電源を入力と
するサイリスタブリッジ整流回路５１と、定電流源とし
て機能させるためのリアクトル５２と、リアクトル５２
により得られる電流をスイッチングして三相交流電流を
得て負荷としての電動機５４に供給する電流形の三相フ
ルブリッジインバータ５３とを有している。尚、電流形
の三相フルブリッジインバータ５３を構成する３対の
（各相の）サイリスタ５３ａの直列回路に順接続のダイ
オード５３ｂを接続しているとともに、各相間に転流コ
ンデンサ５３ｃを接続している。

【０００３】図６は三相電圧形インバータ装置の構成を
示す電気回路図であり、直流電源６１の端子間に電圧形
の三相フルブリッジインバータ６２を構成する３対の
（各相の）スイッチング素子６２ａの直列回路を接続し
ているとともに、各スイッチング素子６２ａと並列にダ
イオード６２ｂを接続している。尚、６３は負荷として
の三相電動機を示している。上記直流電源６１は、三相
交流電源を入力とするコンバータを簡単に示したもので
ある。

【０００４】上記三相電流形インバータ装置は負荷に供
給する電流波形が方形波となるように各相のサイリスタ
５３ａをスイッチングさせるものであり、サイリスタ５
３ａをこのようにスイッチングさせれば電圧波形は正弦
波状になるのであるから、サイリスタ５３ａの１周期当
りのスイッチング回数を少なくでき、しかも良好な波形
を得ることができる。そして、１周期当りのスイッチン
グ回数を少なくできるという利点に着目して大型の電動
機の駆動に適用されている。

【０００５】また、三相電圧形インバータ装置は負荷に
供給する電圧波形が方形波となるように各相のスイッチ
ング素子６２ａをスイッチングさせるものであり、転流
コンデンサ５３ｃ等が不要になるので回路構成を簡素化
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記三相電流形インバ
ータ装置は、各相間に転流コンデンサ５３ｃを接続しな
ければならないのであるから回路構成が著しく複雑化す
るのみならず、電源を定電流源として機能させるために
リアクトル５２のインダクタンスを大きくしなければな
らず、しかも電流波形を方形波状にする関係上、負荷条
件によっては過電圧、不安定等の不都合を生じてしまう
ことになる。

【０００７】上記三相電圧形インバータ装置は、電圧波
形を方形波状に制御する関係上、そのままでは電圧波形
に含まれる高調波成分が多く、騒音が大きくなるととも
に効率が悪くなるという不都合を生じ、しかも過電流に
なる可能性があり、過電流になればスイッチング素子が
破壊されてしまうという不都合を生じることになる。こ
のような不都合を解消するために、一般的に各相のスイ
ッチング素子６２ａをＰＷＭ制御して電圧波形を正弦波
に近づけるようにしているが、必然的に１周期当りのス
イッチング回数を著しく増加させなければならなくな
る。したがって、三相フルブリッジインバータ６２が追
従可能なスイッチング回数の制約を受けてしまう。

【０００８】即ち、三相電流形インバータ装置、三相電
圧形インバータ装置共に一長一短があり、回路構成が簡
単で、しかも良好な特性を発揮できる電動機駆動用イン
バータ装置が切望されていた。

【０００９】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、簡単な回路構成で、負荷の大きさ、入力
電圧の大きさ等により電流形インバータ装置と電圧形イ
ンバータ装置の特性を示す新規な電動機駆動用インバー
タ装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の電動機駆動用インバータ装置は、交流
電源を入力とするブリッジ整流回路と、ブリッジ整流回
路により得られた直流電圧を降圧させる降圧チョッパ回
路と、降圧チョッパ回路により得られた直流電源を入力
とする電圧形ブリッジインバータと、降圧チョッパ回路
と並列に逆接続された回生電力バイパス用ダイオードと
を含んでいる。

【００１１】

【作用】請求項１の電動機駆動用インバータ装置であれ
ば、ブリッジ整流回路により整流された直流電圧を得る
ことができ、降圧チョッパ回路によりリアクトルに流れ
る電流を直流に制御することができる。そして、電圧形
ブリッジインバータを動作させることにより所望の交流
電流を負荷としての電動機に供給できる。

【００１２】ここで、上記降圧チョッパ回路は、電圧形
ブリッジインバータから見た場合に定電流源として機能
するのであるが、回生電力バイパス用ダイオードが導通
している状態においては降圧チョッパ回路の出力電流は
一定にならず、降圧チョッパ回路の入力電圧と出力電圧
がほぼ等しくなり、逆に、回生電力バイパス用ダイオー
ドが導通していない状態においては降圧チョッパ回路の
出力電流は一定になる。したがって、回生電力バイパス
用ダイオードの導通期間が短ければ降圧チョッパ回路の
出力電流はほぼ直流になり、負荷電流、電圧は電流形イ
ンバータ装置の波形になる。逆に、回生電力バイパス用
ダイオードの導通期間が長ければ降圧チョッパ回路の出
力電圧が一定になる期間が増えてほぼ直流になり、負荷
電流、電圧は電圧形インバータ装置の波形になる。即
ち、電流形インバータ装置と電圧形インバータ装置の特
性を兼ね備えていることになる。

【００１３】また、以上の説明から明らかなように、従
来はスイッチング素子としてのサイリスタに直列接続さ
れていた直列ダイオードを１つの回生電力バイパス用ダ
イオードで代用でき、しかも各相間に設けられていた転
流用コンデンサを省略できるのであるから、全体として
の回路構成を簡素化できる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１はこの発明の電動機駆動用インバータ装
置の一実施例を示す電気回路図であり、三相交流電源１
を入力とする三相ダイオードブリッジ整流回路２と、三
相ダイオードブリッジ整流回路２により得られる直流電
圧を電源とする降圧チョッパ回路３と、降圧チョッパ回
路３の出力を入力として所定のスイッチング動作を行な
って負荷としての電動機６に三相電力を供給する電圧形
三相フルブリッジインバータ４と、降圧チョッパ回路３
に対して並列に逆接続された回生電力バイパス用ダイオ
ード５とを有している。

【００１５】上記構成の電動機駆動用インバータ装置で
あれば、回生電力バイパス用ダイオード５が導通してい
ない状態において降圧チョッパ回路３の出力電流はほぼ
直流になる反面、回生電力バイパス用ダイオード５が導
通している状態において降圧チョッパ回路３の出力電流
が一定にならず、降圧チョッパ回路３の入力電圧と出力
電圧とがほぼ等しくなる。したがって、回生電力バイパ
ス用ダイオード５が導通する期間が短ければ降圧チョッ
パ回路３の出力電流はほぼ直流になり、負荷電流、電圧
が電流形インバータ装置の波形になる。逆に、回生電力
バイパス用ダイオード５が導通する期間が長ければ降圧
チョッパ回路３の出力電圧が一定になる期間が増えほぼ
直流になり、負荷電流、電圧が電圧形インバータ装置の
波形に似た波形になる。

【００１６】次いで、構成各部について詳細に説明す
る。上記三相ダイオードブリッジ整流回路２は整流素子
として、位相制御されるサイリスタに代えてダイオード
２ａを採用し、電解コンデンサ２ｂにより定電圧源とし
ているので、構成を簡素化できる。上記降圧チョッパ回
路３は、リアクトル３ｂと、リアクトル３ｂの電流を直
流に制御すべくスイッチング制御されるスイッチング素
子３ａと、スイッチング素子３ａを介して電解コンデン
サ２ｂと並列に接続されたダイオード３ｃとから構成さ
れている。したがって、スイッチング制御されるスイッ
チング素子３ａおよびダイオード３ｃによりリアクトル
３ｂの電流を制御でき、スイッチング素子３ａのスイッ
チング周波数を高く設定することにより、リアクトル３
ｂの容量を小さくできる。また、サイリスタの位相を制
御する場合には、従来は６個のサイリスタをスイッチン
グさせる必要があったが、１つのスイッチング素子３ａ
をスイッチングさせるだけでよくなる。尚、電流指令値
と実際のリアクトル電流とに基づいてＰＩ制御を行なう
とともに、ＰＩ制御の結果得られた信号と所定の周波数
の三角波信号との大小を比較して、大小比較結果に基づ
いてスイッチング素子３ａの制御を行なうようにしてお
り、始動時に代表されるように電動機に過電流が流れる
可能性がある時に、過電流を抑制できる。この結果、始
動時に過大な電流が流れることを防止して電動機を軟ら
かく始動できることになる。

【００１７】上記電圧形三相フルブリッジインバータ４
は、各相のスイッチング素子４ａと並列にダイオード４
ｂが接続されているだけであり、各相間の転流ダイオー
ドが不要であるから構成を著しく簡素化できる。上記回
生電力バイパス用ダイオード５は、降圧チョッパ回路３
の、スイッチング素子３ａとリアクトル３ｂとの直列回
路と並列に逆接続されている。したがって、三相ダイオ
ードブリッジ整流回路２の電解コンデンサの端子間電圧
よりリアクトル３ｂの出力端子電圧が高い場合にのみ回
生電力バイパス用ダイオード５が導通状態になる。

【００１８】図２は上記の構成の電動機駆動用インバー
タ装置を用いて誘導機を駆動し、１．２ｋＷの負荷をと
った場合の負荷電圧、負荷電流を示しており、負荷電流
がほぼ方形波状になり、負荷電圧がほぼ正弦波状になっ
ていることから電流形インバータ装置の特性を示してい
ることが分る。図３は無負荷時の負荷電圧、負荷電流を
示しており、負荷電圧がほぼ方形波状になっていること
から電圧形インバータ装置の特性を示していることが分
る。

【００１９】図４は負荷に対する負荷電流、負荷電圧の
歪率の変化を示す図であり、負荷が増すほど電流形イン
バータに近づき、波形歪率が小さくなり、振動、騒音等
の問題がなくなることが分る。

【００２０】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、三相電
圧形インバータに降圧チョッパを組み込み、しかも降圧
チョッパと並列に回生電力バイパス用ダイオードを逆接
続しているので回路構成を簡素化でき、しかも回路構成
を変化させることなく電流形インバータおよび電圧形イ
ンバータの特性を負荷に応じて得ることができるという
特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電動機駆動用インバータ装置の一実
施例を示す電気回路図である。

【図２】図１の構成の電動機駆動用インバータ装置を用
いて誘導機を駆動し、１．２ｋＷの負荷をとった場合の
負荷電圧、負荷電流を示す波形図である。

【図３】図１の構成の電動機駆動用インバータ装置を用
いて誘導機を駆動し、無負荷にした場合の負荷電圧、負
荷電流を示す波形図である。

【図４】負荷電圧、負荷電流の歪率の負荷特性を示す図
である。

【図５】従来の三相電流形インバータ装置の構成を示す
電気回路図である。

【図６】従来の三相電圧形インバータ装置の構成を示す
電気回路図である。

【符号の説明】

１ 三相交流電源 ２ 三相ダイオードブリッジ整流
回路 ３ 降圧チョッパ回路 ４ 電圧形三相フルブリッジ
インバータ ５ 回生電力バイパス用ダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源（１）を入力とするブリッジ整
   流回路（２）と、ブリッジ整流回路（２）により得られ
   た直流電圧を降圧させる降圧チョッパ回路（３）と、降
   圧チョッパ回路（３）により得られた直流電源を入力と
   する電圧形ブリッジインバータ（４）と、降圧チョッパ
   回路（３）と並列に逆接続された回生電力バイパス用ダ
   イオード（５）とを含むことを特徴とする電動機駆動用
   インバータ装置。