JPH06121548A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路構成を簡略化し小型化を実現すると共に
保守を容易にし、さらにコストを削減できるインバータ
装置を得ることである。 【構成】 可逆コンバータ部，インバータ部を制御する
制御回路を同一基板上に実装したことを構成上の特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型化を実現すると
共に保守を容易にし、さらに直流回路電圧の変動に対す
る応答性などを向上させたインバータ装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、例えば特公昭５６−４２２３
７号公報に示されたインバータ装置の構成を示す回路図
であり、図において、１０１は３相交流電源、１０２は
可逆コンバータ部、１０３は直流リアクトルとコンデン
サとから構成される直流フィルタ部、１０４ａ，１０４
ｂはＧＴＯサイリスタとＧＴＯサイリスタに逆並列接続
されたダイオードにより構成されるインバータ部、１０
５ａ，１０５ｂは交流電動機に代表される交流負荷、１
０６ａは前記可逆コンバータ部１０２の制御部、１０６
ｂは前記インバータ部１０４ａの制御部、１０６ｃは前
記インバータ部１０４ｂの制御部である。

【０００３】１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ
は前記直流フィルタ部１０３で平滑化された直流回路電
圧を検出する電圧検出器である。

【０００４】１０９ａは前記３相交流電源１０１と可逆
コンバータ部１０２との間を流れる電流を検出する電流
検出器、１０９ｂは前記インバータ部１０４ａと交流負
荷１０５ａとの間を流れる電流を検出する電流検出器、
１０９ｃは前記インバータ部１０４ｂと交流負荷１０５
ｂとの間を流れる電流を検出する電流検出器である。

【０００５】１０８は３相交流電源１０１の電圧を検出
するための変圧器である。

【０００６】また図１２は、「日立評論」（Ｖｏｌ．７
３，Ｎｏ．３，Ｐ７９〜Ｐ８４）に示されたＰＷＭコン
バータ−インバータ装置の構成を示す回路図である。

【０００７】図１２において、１１１は３相交流電源、
１１２は可逆コンバータ部、１１２ａ，１１２ｂは逆並
列接続されたＧＴＯサイリスタとダイオードにより構成
される単位コンバータ、１１３は平滑コンデンサ、１１
４はインバータ部、１１４ａ，１１４ｂは逆並列接続さ
れたＧＴＯサイリスタとダイオードにより構成される単
位インバータ、１１５は交流電動機に代表される交流負
荷、１１６ａは前記可逆コンバータ部１１２の制御部、
１１６ｂは前記インバータ部１１４の制御部である。

【０００８】１１７ａは前記平滑コンデンサ１１３の端
子電圧を検出する電圧検出器である。

【０００９】１１９ａは前記３相交流電源１１１と可逆
コンバータ部１１２との間を流れる電流を検出する電流
検出器、１１９ｂは前記インバータ部１１４と交流負荷
１１５との間を流れる電流を検出する電流検出器であ
る。

【００１０】１１８は３相交流電源１１１の電圧を検出
するための変圧器である。

【００１１】次に動作について説明する。

【００１２】図１１に示す制御部１０６ａでは、直流電
圧指令値Ｖｄｃ＊と電圧検出器１０７ａが検出した直流
フィルタ部１０３の直流回路電圧値Ｖｄｃとが突き合わ
され、変圧器１０８により検出された３相交流電源電圧
と同期が取られた状態で電圧閉ループ制御により、直流
フィルタ部１０３の直流回路電圧値Ｖｄｃが上記直流電
圧指令値Ｖｄｃ＊に対応した一定の値になるように可逆
コンバータ部１０２をＰＷＭ制御している。

【００１３】制御部１０６ａではさらに、電流検出器１
０９ａにより３相交流電源１０１と可逆コンバータ部１
０２の間を流れる電流値を検出することにより電流マイ
ナーループを形成している。

【００１４】この結果、可逆コンバータ部１０２により
３相交流電力は直流に変換され、さらに直流フィルタ部
１０３により平滑化され、上記直流電圧指令値Ｖｄｃ＊
に対応した一定の直流電力がインバータ部１０４ａ，１
０４ｂに供給される。

【００１５】制御部１０６ｂでは、電流検出器１０９ｂ
が検出した電流値を基にベクトル制御を行う場合、ある
いは電流的に開ループ制御を行う場合（Ｖ／ｆ＝一定制
御）が一般的であり、制御部１０６ｂはインバータ部１
０４ａをＰＷＭにより制御して、インバータ部１０４ａ
から可変電圧，可変周波数の交流電力を交流負荷１０５
ａに供給する。

【００１６】制御部１０６ｃおよびインバータ部１０４
ｂにおいても同様である。

【００１７】図１１に示したインバータ装置は数１００
ＫＶＡ程度のものであり、これ以上の容量域では、図１
２に示すようなコンバータ部とインバータ部とが１：１
の容量比になる構成がとられる。

【００１８】図１２に示したインバータ装置によれば、
単機容量を増大するために単位コンバータ１１２ａ，１
１２ｂや単位インバータ１１４ａ，１１４ｂは相関リア
クトル多重された構成となっている。

【００１９】また、図１１および図１２に示したインバ
ータ装置は、共にコンバータ部の制御部とインバータ部
の制御部がそれぞれ独立して設けられ、動作するように
構成されている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ装置
は以上のように構成されているので、コンバータ部の制
御部とインバータ部の制御部をそれぞれ個別に設けてい
るため、これらコンバータ部の制御部とインバータ部の
制御部に使用される電圧検出器や電圧検出器の入力回路
もそれぞれ別々に設けており、これら電圧検出器や電圧
検出器の入力回路が重複することになり、回路構成が複
雑化し信頼性が低下したりコストが上昇する問題点があ
った。

【００２１】また、コンバータ部の制御部とインバータ
部の制御部との間で信号の授受を行うときには特別なイ
ンターフェースを必要とし、この結果、回路構成が複雑
化し信頼性が低下したりコストが上昇する問題点があっ
た。

【００２２】また、インバータ部において負荷から電力
を直流回路側に戻す回生動作を高速に行うとコンバータ
部は回生電力による直流回路電圧Ｖｄｃの上昇を電圧検
出器で検知した後、制御器のゲインで決まる応答速度で
前記直流回路電圧Ｖｄｃの上昇を抑制する制御を行うこ
とになるので過渡応答特性が良くなく、１０％〜２０％
程度の電圧上昇は避けることができない問題点があっ
た。

【００２３】さらには瞬停が生じたりすると従来のイン
バータ装置は即座に停止することになり、再起動に時間
がかかるなどの問題点があった。

【００２４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、請求項１の発明は、回路構成を
簡略化し小型化を実現すると共に保守を容易にし、さら
にコストを削減できるインバータ装置を得ることを目的
とする。

【００２５】請求項２の発明は、回路構成を簡略化し小
型化を実現すると共に保守を容易にしコストを削減で
き、さらにコンバータ部の出力電圧制御の遅れによる直
流回路電圧の変動の増加や過渡応答特性の劣化を改善し
たインバータ装置を得ることを目的とする。

【００２６】請求項３の発明は、小型化を実現すると共
に保守を容易にし、さらにコストを削減できるインバー
タ装置を得ることを目的とする。

【００２７】請求項４の発明は、小型化を実現すると共
に保守を容易にし、さらにコストを削減でき、コンバー
タ部の出力電圧制御の遅れによる直流回路電圧の変動の
増加や過渡応答特性の劣化を改善できるインバータ装置
を得ることを目的とする。

【００２８】請求項５の発明は、瞬停などが生じたとき
にも可能な限り運転を継続するインバータ装置を得るこ
とを目的とする。

【００２９】請求項６の発明は、瞬停などが生じたとき
の再起動を短時間のうちに行うことができ、コンバータ
部の出力電圧制御の遅れによる直流回路電圧の変動の増
加や過渡応答特性の劣化を改善できるインバータ装置を
得ることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るイ
ンバータ装置は、可逆コンバータ部，インバータ部を制
御する制御回路を同一基板上に実装したものである。

【００３１】請求項２の発明に係るインバータ装置は、
可逆コンバータ部，インバータ部を制御する同一基板上
に実装された制御回路と、上記可逆コンバータ部を制御
する際の有効電力分電流指令値に上記インバータ部の有
効電力分電流値を加算する加算制御手段とを備えたもの
である。

【００３２】請求項３の発明に係るインバータ装置は、
可逆コンバータ部，インバータ部をそれぞれ制御するた
めに上記可逆コンバータ部，インバータ部にそれぞれ対
応して設けられたＣＰＵと、それらＣＰＵにより上記可
逆コンバータ部，インバータ部をそれぞれ制御する際に
互いに必要となるデータを共有化するデータ共有化手段
とを備えたものである。

【００３３】請求項４の発明に係るインバータ装置は、
可逆コンバータ部，インバータ部をそれぞれ制御するた
めに上記可逆コンバータ部，インバータ部にそれぞれ対
応して設けられたＣＰＵと、それらＣＰＵにより上記可
逆コンバータ部，インバータ部をそれぞれ制御する際に
互いに必要となるデータを共有化するデータ共有化手段
と、上記可逆コンバータ部を制御する際の有効電力分電
流指令値に上記インバータ部の有効電力分電流値を加算
する加算制御手段とを備えたものである。

【００３４】請求項５の発明に係るインバータ装置は、
可逆コンバータ部への入力電力レベルを検出しその入力
電圧の低下を検出する入力電圧低下検出手段と、その入
力電圧低下検出手段により検出した入力電圧レベルと上
記可逆コンバータ部の出力する直流電流値、さらに上記
インバータ部の負荷量またはその負荷量に相当する指令
値、あるいは上記可逆コンバータ部の出力する直流電流
値と上記負荷量に相当する指令値の差と上記直流フィル
タ部の電圧値を基に上記可逆コンバータ部の運転と上記
インバータ部の運転を継続するか否かを判断する運転継
続判断手段と、その運転継続判断手段により運転続行可
能と判断したときに構成機器を破損しない範囲で運転を
継続する運転続行手段とを備えたものである。

【００３５】請求項６の発明に係るインバータ装置は、
瞬停などによる商用系統電圧値の低下により上記可逆コ
ンバータ部の運転が困難であるか否かを判断する判断手
段と、その判断手段により上記可逆コンバータ部の運転
が困難であると判断したときに上記可逆コンバータ部の
出力有効電力分電流を絞り込み上記可逆コンバータ部の
出力直流電流零制御を行う可逆コンバータ電流零制御手
段と、その可逆コンバータ電流零制御手段により行う出
力直流電流零制御に連動して上記インバータ部の出力有
効電力分電流あるいはトルク分電流を絞り込み出力有効
電力分電流零制御あるいはトルク分電流零制御を行うイ
ンバータ電流零制御手段とを備えたものである。

【００３６】

【作用】請求項１の発明におけるインバータ装置は、可
逆コンバータ部，インバータ部を制御する制御回路を同
一基板上に実装することで、これら制御回路間において
データの授受を行うための複雑なインターフェースなど
を不要とし、小型化を実現すると共に保守を容易にし、
さらにコストを削減する。

【００３７】請求項２の発明におけるインバータ装置
は、可逆コンバータ部，インバータ部を制御する制御回
路を同一基板上に実装し、これら制御回路間においてデ
ータの授受を行うための複雑なインターフェースなどを
不要とし、回路構成を簡略化し小型化を実現しコストを
削減すると共に保守を容易にし、可逆コンバータ部を制
御する際の有効電力分電流指令値に上記インバータ側の
有効電力分電流値を加算するようにして上記可逆コンバ
ータ部で直流回路電圧の変動を抑制するように制御する
ことにより直流回路電圧の変動の増加や過渡応答特性の
劣化を改善する。

【００３８】請求項３の発明におけるインバータ装置
は、ＣＰＵにより可逆コンバータ部，インバータ部をそ
れぞれ制御すると共にそれぞれの制御において必要とな
るデータを共有化し、小型化を実現すると共に保守を容
易にし、さらにコストを削減する。

【００３９】請求項４の発明におけるインバータ装置
は、可逆コンバータ部，インバータ部をそれぞれのＣＰ
Ｕにより制御し、それらＣＰＵにより上記可逆コンバー
タ部，インバータ部をそれぞれ制御する際に互いに必要
となるデータを共有化することにより、回路構成を簡略
化し小型化を実現しコストを削減すると共に保守を容易
にし、可逆コンバータ部を制御する際の有効電力分電流
指令値情報に上記インバータ部の有効電力分電流値情報
を加算するようにして上記可逆コンバータ部で直流回路
電圧の変動を抑制するように制御することにより直流回
路電圧の変動の増加や過渡応答特性の劣化を改善する。

【００４０】請求項５の発明におけるインバータ装置
は、可逆コンバータ部への入力電圧レベルの低下を検出
し、その入力電圧レベルと上記可逆コンバータ部の出力
する直流電流値、さらにインバータ部の負荷量またはそ
の負荷量に相当する指令値、あるいは上記可逆コンバー
タ部の出力する直流電流値と上記負荷量に相当する指令
値の差と上記直流フィルタ部の電圧値を基に上記可逆コ
ンバータ部の運転と上記インバータ部の運転を継続する
か否かを判断し、瞬停などが生じたときにも可能な限り
運転を継続する。

【００４１】請求項６の発明におけるインバータ装置
は、瞬停などによる商用系統電圧値の低下が発生したと
きに可逆コンバータ部の運転が困難であるか否かを判断
し、上記可逆コンバータ部の運転が困難であると判断し
たときには上記可逆コンバータ部の出力有効電力分電流
を絞り込み上記可逆コンバータ部の出力直流電流零制御
を行い、さらにその出力直流電流零制御に連動して上記
インバータ部の出力有効電力分電流あるいはトルク分電
流を絞り込み出力有効電力分電流零制御あるいはトルク
分電流零制御を行い、瞬停などによる商用系統電圧値の
低下に即座に対応し、また瞬停などが回復したときには
出力有効電力分電流零制御あるいはトルク分電流零制御
を即座に解除し再起動を短時間のうちに行う。

【００４２】

【実施例】実施例１．以下、請求項１および請求項２の
発明の一実施例を図について説明する。図１において、
１は３相交流電源、２は可逆コンバータ部、３はコンデ
ンサを備えた直流フィルタ部、４はＧＴＯサイリスタと
ＧＴＯサイリスタに逆並列接続されたダイオードにより
構成されるインバータ部、５は交流電動機に代表される
交流負荷、６は前記可逆コンバータ部２や前記インバー
タ部４の制御回路であり同一基板上に実装されている。

【００４３】この制御回路は、可逆コンバータ部２を制
御するための可逆コンバータ制御回路６ａとインバータ
部４を制御するためのインバータ制御回路６ｂを備えて
いる。

【００４４】７は前記直流フィルタ部３が出力する直流
回路電圧Ｖｄｃを検出する電圧検出器である。９ａは前
記３相交流電源１と可逆コンバータ部２の間を流れる電
流を検出する電流検出器、９ｂは交流負荷５の負荷電流
を検出する電流検出器である。８は３相交流電源１の電
圧を検出するための変圧器である。

【００４５】図２は、図１に示した可逆コンバータ用制
御回路６ａのブロック線図である。

【００４６】図２において、１９は直流電圧指令値Ｖｄ
ｃ＊と電圧検出器７により検出された直流フィルタ部３
の直流回路電圧Ｖｄｃとの加え合わせ点、２０は電圧制
御器、２１は電圧制御器２０から出力される可逆コンバ
ータ部２の直流出力電流指令値（有効電力分電流指令
値）ｉｄｃ＊とインバータ側の有効電力に相当する電流
量ｉｄｃｉ＊との加え合わせ点（加算制御手段）であ
る。

【００４７】このインバータ側の有効電力に相当する電
流値ｉｄｃｉ＊は、可逆コンバータ制御回路６ａとイン
バータ制御回路６ｂとの間でコンバータ電流制御器３０
の入力段にフィードフォワードされている。

【００４８】２２は可逆コンバータ部２の直流出力電流
指令値ｉｄｃ＊とインバータ側の有効電力に相当する電
流量ｉｄｃｉ＊との加算結果と、可逆コンバータ部２へ
の入力交流電流の有効電力に相当する電流信号ｉｄｃの
加え合わせ点である。

【００４９】Ｖ＊はコンバータ電流制御器３０から出力
される可逆コンバータ部２の入力端子電圧指令値であ
り、ＰＷＭ変調器４０に出力される。

【００５０】ＰＷＭ変調器４０は、入力端子電圧指令値
Ｖ＊を基にＰＷＭ制御信号を生成する回路である。５０
はゲート増幅器である。

【００５１】次に動作について説明する。

【００５２】可逆コンバータ用制御回路６ａは、変圧器
８により検出した３相交流電源電圧信号を基に、３相交
流電源１に同期した状態で直流電圧指令値Ｖｄｃ＊と電
圧検出器７により検出された直流フィルタ部３の直流回
路電圧Ｖｄｃとの偏差を検出し、電圧制御器２０に出力
する。

【００５３】電圧制御器２０は、前記偏差量を可逆コン
バータ部２の直流出力電流指令値ｉｄｃ＊として加え合
わせ点２１に出力する。

【００５４】加え合わせ点２１では、電圧制御器２０か
ら供給される可逆コンバータ部２の直流出力電流指令値
ｉｄｃ＊とインバータ側の有効電力に相当する電流量ｉ
ｄｃｉ＊との加算を行い、この加算結果を加え合わせ点
２２に出力する。

【００５５】加え合わせ点２２では、前記加算結果と可
逆コンバータ部２への入力交流電流の有効電力に相当す
る電流信号ｉｄｃとの偏差を演算し、この演算結果をコ
ンバータ電流制御器３０に出力する。

【００５６】コンバータ電流制御器３０は、この演算結
果を可逆コンバータ部２の入力端子電圧指令値Ｖ＊とし
てＰＷＭ変調器４０に出力する。

【００５７】ＰＷＭ変調器４０は、コンバータ電流制御
器３０から供給された入力端子電圧指令値Ｖ＊を基に可
逆コンバータ部２の各相のＧＴＯサイリスタをＰＷＭ制
御するためのＧＴＯサイリスタゲート制御信号をゲート
増幅器５０に出力する。

【００５８】ゲート増幅器５０は、ＰＷＭ変調器４０か
ら供給されたＧＴＯサイリスタゲート制御信号を増幅し
て可逆コンバータ部２を構成する各相のＧＴＯサイリス
タゲートに供給する。

【００５９】このようにして可逆コンバータ部２はＰＷ
Ｍ制御されて、３相交流電源１から供給される３相交流
電力を直流電力に変換し、直流フィルタ部３に出力す
る。

【００６０】直流フィルタ部３は、可逆コンバータ部２
により変換された直流電力のリップルを除去して平滑化
し、前記直流電圧指令値Ｖｄｃ＊に対応した一定の電圧
Ｖｄｃを出力しインバータ部４に供給する。

【００６１】一方、インバータ制御回路６ｂには、電圧
検出器７により検出された直流フィルタ部３から出力さ
れる直流回路電圧値や電流検出器９ｂにより検出された
交流負荷５の負荷電流値等が供給されており、インバー
タ制御回路６ｂはこれらの情報を基にインバータ部４を
ＰＷＭ制御して、交流負荷５に対し可変電圧，可変周波
数制御を行う。

【００６２】この実施例では、可逆コンバータ制御回路
６ａとインバータ制御回路６ｂは、同一のハードウェア
により構成され同一基板上に実装されている。

【００６３】また、図２に示す可逆コンバータ制御回路
６ａのブロック線図から明らかなように、直流フィルタ
部３が出力する直流回路電圧Ｖｄｃの検出は可逆コンバ
ータ制御回路６ａでは可逆コンバータ部２の出力電圧制
御に不可欠であり、またインバータ制御回路６ｂでは直
流フィルタ部３が出力する直流回路電圧Ｖｄｃは規定値
に対し所定の範囲に入っていなければ、インバータ部４
の正常な運転が望めないため、やはり不可欠である。こ
こで前記「所定の範囲」とは、上限がインバータ部４の
耐圧により決まり、下限は前記直流回路電圧Ｖｄｃの低
下によるインバータ部４の出力電流の上昇が許容される
限度内ということである。

【００６４】従って、直流フィルタ部３が出力する直流
回路電圧Ｖｄｃを検出するための電圧検出器やその入力
インターフェース回路は、それぞれ設ける必要がなく、
この実施例では可逆コンバータ制御回路６ａ，インバー
タ制御回路６ｂ共に共通化されて１つ設ければよいよう
に構成されている。

【００６５】また、インバータ部４において負荷から電
力を直流回路側に戻す回生動作を高速に行うと従来では
可逆コンバータ部２は回生電力による直流回路電圧Ｖｄ
ｃの上昇を電圧検出器で検知した後、電圧制御器２０の
ゲインで決まる応答速度でしか前記直流回路電圧Ｖｄｃ
の上昇を制御する制御を行えず、このため１０％〜２０
％程度の電圧上昇は避けることができなかったのに対
し、この実施例では、大容量インバータ装置の場合には
可逆コンバータ部とインバータ部とが１対１になる場合
がほとんどであることから、インバータ部の回生動作を
可逆コンバータ部の力行動作と一致するように、またイ
ンバータ部の力行動作と可逆コンバータ部の回生動作も
全く逆動作となるようにして、インバータ部の有効電力
に相当する電流量ｉｄｃｉ＊を可逆コンバータ部２の直
流出力電流指令値ｉｄｃ＊にフィードフォワード的に加
算し、前記直流回路電圧Ｖｄｃの変動を抑制し過渡応答
特性を向上させている。これは同一基板上に可逆コンバ
ータ制御部６ａとインバータ制御部６ｂを一体的に構成
したことから容易になる。

【００６６】実施例２．以下、請求項３および請求項４
の発明の一実施例を図について説明する。

【００６７】図３，図４，図５，図６はこの実施例にお
けるデータ共有化の説明図である。

【００６８】図３，図４，図５，図６において、図１と
同一または相当の部分については同一の符号を付し説明
を省略する。

【００６９】図３において、５１はマルチバス５１の使
用権を管理制御するバスコントローラ（データ共有化手
段）、５２はマルチバス（データ共有化手段）である。

【００７０】図３に示すデータ共有化では、可逆コンバ
ータ制御回路６ａとインバータ制御回路６ｂにおいて互
いに必要とするデータは、マルチバス５２を介して相互
にやり取りできるようにしてデータの共有化を実現する
ものである。

【００７１】図４において、５３，５５は双方向メモリ
５４（データ共有化手段）を介して可逆コンバータ制御
回路６ａとインバータ制御回路６ｂを接続しているロー
カルバスである。

【００７２】図４に示すデータ共有化では、可逆コンバ
ータ制御回路６ａとインバータ制御回路６ｂにおいて互
いに必要とするデータは、双方向メモリ５４を介してロ
ーカルバス５３，５５により相互にやり取りできるよう
にしてデータの共有化を実現するものである。

【００７３】図５において、５６はマルチバス、５７は
バスコントローラ（データ共有化手段）、５８はマスタ
ＣＰＵ（データ共有化手段）である。可逆コンバータ制
御回路６ａとインバータ制御回路６ｂはスレーブＣＰＵ
を備えている。

【００７４】図５に示すデータ共有化では、可逆コンバ
ータ制御回路６ａとインバータ制御回路６ｂにおいて互
いに必要とするデータは、マルチバス５６を介して相互
にやり取りしたり、マスタＣＰＵ５８により可逆コンバ
ータ制御回路６ａ，インバータ制御回路６ｂに供給でき
るようにしてデータの共有化を実現するものである。

【００７５】図６において、５９はマルチバス、６０
ａ，６０ｂはローカルバス、６１ａ，６１ｂは双方向メ
モリ（データ共有化手段）、６２はマスタＣＰＵ（デー
タ共有化手段）である。可逆コンバータ制御回路６ａと
インバータ制御回路６ｂはスレーブＣＰＵを備えてい
る。

【００７６】図６に示すデータ共有化では、可逆コンバ
ータ制御回路６ａとインバータ制御回路６ｂにおいて互
いに必要とするデータ、双方向メモリ６１ａ，６１ｂを
介して相互にやり取りしたり、マスタＣＰＵ５８との間
で双方向メモリ６１ａ，６１ｂを介して相互にやり取り
することによりデータの共有化を実現するものである。

【００７７】図７は、以上説明したデータ共有化が行わ
れるインバータ装置の構成を示すブロック図であり、可
逆コンバータ部周辺については省略してある。

【００７８】図７において、６３は直流フィルタ部、６
４Ａ，６４Ｂは単位インバータ、６５は３相２巻線電動
機である。

【００７９】６６は制御回路であり、単位インバータ制
御回路６７，６８、単位コンバータ制御回路６９，７
０、さらに単位インバータ制御回路６７，６８、単位コ
ンバータ制御回路６９，７０を共通して制御するマスタ
ＣＰＵ７１、マスタＣＰＵ７１と単位インバータ制御回
路６７，６８、単位コンバータ制御回路６９，７０を接
続するマルチバス７２などを備えている。

【００８０】単位インバータ制御回路６７は、スレーブ
ＣＰＵを有した制御部６７ａやＰＷＭ変調器６７ｂやゲ
ート増幅器６７ｃを備えている。単位インバータ制御回
路６８も同様であり、スレーブＣＰＵを有した制御部６
８ａやＰＷＭ変調器６８ｂやゲート増幅器６８ｃを有し
ている。

【００８１】単位コンバータ制御回路６９，単位コンバ
ータ制御回路７０の構成も同様である。

【００８２】このインバータ装置では、マスタＣＰＵ７
１はインバータ装置全体に共通する処理、例えば上位コ
ントローラとのインターフェースや外部表示やシステム
全体の故障処理などを実行し、階層化された制御システ
ムを構成している。

【００８３】また負荷の多様化（図８に示すような機械
的に連設された３相交流電動機、図９に示す多相交流電
動機）や可逆コンバータ部，インバータ部の多様化に対
してもスレーブである単位インバータ制御回路６７，６
８、単位コンバータ制御回路６９，７０を変更するだけ
でよく、基本的なシステム構成は変更する必要がなく、
ハードウェアの標準化、さらにはシステムの柔軟性が向
上する。

【００８４】また、可逆コンバータ部，インバータ部を
それぞれのスレーブＣＰＵにより制御し、この際に互い
に必要となるデータを共有化すると共に、マスタＣＰＵ
７１により階層化されてそれぞれのスレーブＣＰＵが統
轄されており一体的に構成されている。さらに、可逆コ
ンバータ部を制御する際の有効電力分電流指令値や上記
インバータ部の有効電力分電流値をＣＰＵが処理できる
ようにしてこれらを加算するようにし、回生動作を行っ
た際、あるいは負荷の急激な変動が生じた際にコンバー
タ部の出力電圧制御の遅れによる直流回路電圧の変動の
増加や過渡応答特性の劣化なども改善することができ
る。

【００８５】実施例３．以下、請求項５および請求項６
の発明の一実施例を図について説明する。

【００８６】図１０は、この実施例の構成を示す回路図
であり、図１０において図１および図２と同一または相
当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。

【００８７】図１０において、７５は整流器であり、変
圧器８が検出した３相交流電源１の電圧を整流し、直流
電圧に変換して出力する。７６はコンパレータ（入力電
圧低下検出手段，運転継続判断手段）であり、整流器７
５から出力される直流電圧値と瞬停検出レベル電圧Ｖｉ
とを比較する。

【００８８】また、可逆コンバータ制御回路６ａは、可
逆コンバータ部２の入力交流電流を商用電源位相で座標
変換し、その位相θと有効電力に相当する電流信号ｉｄ
ｃを出力する座標変換器７７、前記コンパレータ７６の
出力により切り替えられるスイッチ回路７８などを備え
ている。

【００８９】７９は直流フィルタ部３から出力される直
流回路電圧の直流電圧指令値Ｖｄｃ＊と直流フィルタ部
３から出力される直流回路電圧Ｖｄｃの偏差量を基に可
変リミッタ値を生成し出力するリミッタ関数発生器（可
逆コンバータ電流零制御手段）、８０と８１は前記コン
パレータ７６の出力により切り替えられるスイッチ回路
である。

【００９０】８２は加え合わせ点であり、交流負荷（３
相交流電動機）の速度指令値Ｎ＊と交流負荷５の速度を
検出する速度検出器８３から出力される速度信号の値と
の偏差を求め速度制御器８４に出力する。

【００９１】８５は前記リミッタ関数発生器７９が生成
した可変リミッタ値によりそのリミッタ特性が制御され
る可変リミッタ（可逆コンバータ電流零制御手段）であ
る。

【００９２】次に動作について説明する。

【００９３】変圧器８は３相交流電源電圧を検出してお
り、変圧器８の出力は整流器７５により整流されて直流
電圧に変換される。

【００９４】この直流電圧はコンパレータ７６の一方の
入力端子に供給され、またコンパレータ７６の他方の入
力端子には瞬停検出レベル電圧Ｖｉが供給され、コンパ
レータ７６において両者の比較がなされ、瞬停の有無を
検出している。

【００９５】通常は可逆コンバータ部２，インバータ部
４共にそれぞれ可逆コンバータ制御部６ａ，インバータ
制御部６ｂにより制御されているが、瞬停がコンパレー
タ７６において検出されると、コンパレータ７６の出力
によりスイッチ回路７８，８０，８１が切り替えられ
て、スイッチ回路７８，スイッチ回路８０は開き、スイ
ッチ回路８１は閉じて可逆コンバータ部２の直流出力電
流指令値ｉｄｃ＊は、インバータ部４の有効電力分電流
（周知の誘導電動機のベクトル制御ではトルク分電流に
相当する）ｉｑ＊に切り替えられる。

【００９６】さらにインバータ部４では、直流電圧指令
値Ｖｄｃ＊と直流回路電圧Ｖｄｃの偏差量が大きくなる
とその偏差量と同じ極性で出力が減少するような可変リ
ミッタ値がリミッタ関数発生器７９により生成され、可
変リミッタ８５に供給される。

【００９７】この結果、瞬停時に直流フィルタ部３から
出力される直流回路電圧Ｖｄｃを所定の設定値に維持し
ようとする方向での運転を避けるように作用して、例え
ば、図示してはいないが、仮に瞬停により可逆コンバー
タ部２が運転を維持できなくなり、保護のためゲートブ
ロックして停止したとしても、直流回路電圧Ｖｄｃがリ
ミッタ関数発生器７９の出力するリミッタ値の影響を受
けない程度にしか変化しなければ、インバータ部４は軽
負荷時に運転を継続することが可能であり、仮に重負荷
時においてリミッタ関数発生器７９の出力するリミッタ
値がゼロになるまで絞り込まれる状態に至っても運転停
止とはならず、無負荷励磁状態まで有効電力分電流ｉｑ
が絞り込まれる（有効電力分電流零制御）だけであるか
ら、瞬間的に速度制御などは不調となるが、瞬停が回復
すると可逆コンバータ部２のゲートブロック解除および
インバータ部４の有効電力分電流零制御が解除され、瞬
停が回復すると同時に有効電力分電流零制御から抜け出
し、運転を継続することが可能となる。

【００９８】また、以上の説明では、瞬停が発生し可逆
コンバータ部２が運転継続不能となった場合から説明し
たが、インバータ部４の軽負荷時あるいは瞬停時の電源
電圧の低下度によっては、可逆コンバータ部４もゲート
ブロックすることなく連続負荷運転可能な場合、あるい
は負荷運転は無理であるが有効電力分電流零制御、すな
わち無負荷運転により運転を継続することができる場合
もある。

【００９９】瞬停には、落雷などにより電源の数周期間
ゼロ電圧まで電源電圧が低下する場合と、同系統の電源
に対し過大負荷が瞬間投入され（誘導電動機の直入起動
時など）３０％〜４０％電源電圧が数周期間落ち込む場
合など、種々のケースがあるが、これらのケースに対し
有効に対応することができる。

【０１００】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、可逆コンバータ部，インバータ部を制御する制御回
路を同一基板上に実装したので、小型化を実現すると共
に保守を容易にし、さらにコストを削減する効果があ
る。

【０１０１】請求項２の発明によれば、可逆コンバータ
部，インバータ部を制御する制御回路を同一基板上に実
装したので、回路構成が簡略化でき小型化が実現でき、
この結果さらにコストを削減すると共に保守を容易に
し、また可逆コンバータ部を制御する際の有効電力分電
流指令値情報に上記インバータ部の有効電力分電流値情
報を加算するようにしたので、コンバータ部の出力電圧
制御の遅れによる直流回路電圧の変動の増加や過渡応答
特性の劣化を改善できる効果がある。

【０１０２】請求項３の発明によれば、マイクロプロセ
ッサにより可逆コンバータ部，インバータ部をそれぞれ
制御すると共に可逆コンバータ部，インバータ部の制御
において必要となるデータを共有化できるように構成し
たので、小型化を実現すると共に保守を容易にし、さら
にコストを削減できる効果がある。

【０１０３】請求項４の発明によれば、可逆コンバータ
部，インバータ部をそれぞれのＣＰＵにより制御し、そ
れらＣＰＵにより上記可逆コンバータ部，インバータ部
をそれぞれ制御する際に互いに必要となるデータを共有
化できるようにしたので、回路構成が簡略化でき小型化
を実現し、コストを削減すると共に保守を容易にし、ま
た可逆コンバータ部を制御する際の有効電力分電流指令
値に上記インバータ部の有効電力分電流値を加算するよ
うにしたので、コンバータ部の出力電圧制御の遅れによ
る直流回路電圧の変動の増加や過渡応答特性の劣化を改
善できる効果がある。

【０１０４】請求項５の発明によれば、可逆コンバータ
部への入力電圧レベルの低下を検出し、その入力電圧レ
ベルと上記可逆コンバータ部の出力する直流電流値、さ
らにインバータ部の負荷量またその負荷量に相当する指
令値、あるいは上記可逆コンバータ部の出力する直流電
流値と上記負荷量に相当する指令値の差と上記直流フィ
ルタ部の電圧値を基に上記可逆コンバータ部の運転と上
記インバータ部の運転を継続するか否かを判断し、運転
続行可能と判断したときに構成機器を破損しない範囲で
運転を続行するように構成したので、例えば落雷などに
よる瞬停が生じたときでも可能な限り運転を継続できる
効果がある。

【０１０５】請求項６の発明によれば、瞬停などによる
商用系統電圧値の低下が発生したときに可逆コンバータ
部の運転が困難であるか否かを判断し、上記可逆コンバ
ータ部の運転が困難であると判断したときには上記可逆
コンバータ部の出力有効電力分電流を絞り込み、上記可
逆コンバータ部の出力直流電流零制御を行い、さらにそ
の出力直流電流零制御に連動して上記インバータ部の出
力有効電力分電流、あるいはトルク分電流を絞り込み、
出力有効電力分電流零制御あるいはトルク分電流零制御
を行うように構成したので、瞬停などによる商用系統電
圧値の低下に即座に対応でき、また瞬停などが回復した
ときには出力有効電力分電流零制御あるいはトルク分電
流零制御を即座に解除できるので、再起動を短時間のう
ちに行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，請求項２の発明の一実施例によるイ
ンバータ装置を示す回路図である。

【図２】請求項１，請求項２の発明の一実施例によるイ
ンバータ装置の可逆コンバータ制御部の構成を示すブロ
ック線図である。

【図３】請求項３，請求項４の発明の一実施例によるイ
ンバータ装置の制御回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】請求項３，請求項４の発明の一実施例によるイ
ンバータ装置の制御回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】請求項３，請求項４の発明の一実施例によるイ
ンバータ装置の制御回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】請求項３，請求項４の発明の一実施例によるイ
ンバータ装置の制御回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図７】請求項３，請求項４の発明の一実施例によるイ
ンバータ装置の構成を示す回路図である。

【図８】交流負荷の構成を示す説明図である。

【図９】交流負荷の構成を示す説明図である。

【図１０】請求項５，請求項６の発明の一実施例による
インバータ装置の構成を示す回路図である。

【図１１】従来のインバータ装置の構成を示す回路図で
ある。

【図１２】従来のＰＷＭコンバータ−インバータ装置の
構成を示す回路図である。

【図１３】可逆コンバータ部の構成を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

２ 可逆コンバータ部 ３，６３ 直流フィルタ部 ４ インバータ部 ６，６６ 制御回路 ６ａ 可逆コンバータ制御回路（運転継続判断手段） ６ｂ インバータ制御回路（運転継続判断手段，インバ
ータ電流零制御手段） ２１ 加え合わせ点（加算制御手段） ｉｄｃ＊ 直流出力電流指令値（有効電力分電流指令
値） ｉｄｃｉ＊ インバータ部負荷量に相当する電流量 ５８，６２，７１ マスタＣＰＵ（データ共有化手段） ５１，５７ バスコントローラ（データ共有化手段） ５４，６１ａ，６１ｂ 双方向メモリ（データ共有化手
段） ７６ コンパレータ（入力電圧低下検出手段，運転継続
判断手段） ７９ リミッタ関数発生器（可逆コンバータ電流零制御
手段） ８５ 可変リミッタ（可逆コンバータ電流零制御手段）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 逆並列された整流素子からなる可逆コン
   バータ部と、その可逆コンバータ部により交流電力から
   変換された直流電力を平滑するための直流フィルタ部
   と、その直流フィルタ部から供給される直流電力を可変
   電圧，可変周波数の交流電力に変換する逆並列された整
   流素子からなるインバータ部と、上記可逆コンバータ部
   および上記インバータ部を制御する制御回路を備え、負
   荷側において発生したエネルギーを電源側に回生可能な
   インバータ装置において、上記可逆コンバータ部および
   上記インバータ部を制御する制御回路は同一基板上に実
   装された制御回路であることを特徴とするインバータ装
   置。
2. 【請求項２】 逆並列された整流素子からなる可逆コン
   バータ部と、その可逆コンバータ部により交流電力から
   変換された直流電力を平滑するための直流フィルタ部
   と、その直流フィルタ部から供給される直流電力を可変
   電圧，可変周波数の交流電力に変換する逆並列された整
   流素子からなるインバータ部を有し、負荷側において発
   生したエネルギーを電源側に回生可能なインバータ装置
   において、上記可逆コンバータ部および上記インバータ
   部を制御する同一基板上に実装された制御回路と、上記
   可逆コンバータ部を制御する際の有効電力分電流指令値
   に上記インバータ部の有効電力分電流値を加算する加算
   制御手段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
3. 【請求項３】 逆並列された整流素子からなる可逆コン
   バータ部と、その可逆コンバータ部により交流電力から
   変換された直流電力を平滑するための直流フィルタ部
   と、その直流フィルタ部から供給される直流電力を可変
   電圧，可変周波数の交流電力に変換する逆並列された整
   流素子からなるインバータ部を有し、負荷側において発
   生したエネルギーを電源側に回生可能なインバータ装置
   において、上記可逆コンバータ部および上記インバータ
   部をそれぞれ制御するために上記可逆コンバータ部およ
   び上記インバータ部にそれぞれ対応して設けられたＣＰ
   Ｕと、それらＣＰＵにより上記可逆コンバータ部および
   上記インバータ部をそれぞれ制御する際に互いに必要と
   なるデータを共有化するデータ共有化手段とを備えたこ
   とを特徴とするインバータ装置。
4. 【請求項４】 逆並列された整流素子からなる可逆コン
   バータ部と、その可逆コンバータ部により交流電力から
   変換された直流電力を平滑するための直流フィルタ部
   と、その直流フィルタ部から供給される直流電力を可変
   電圧，可変周波数の交流電力に変換する逆並列された整
   流素子からなるインバータ部を有し、負荷側において発
   生したエネルギーを電源側に回生可能なインバータ装置
   において、上記可逆コンバータ部および上記インバータ
   部をそれぞれ制御するために上記可逆コンバータ部およ
   び上記インバータ部にそれぞれ対応して設けられたＣＰ
   Ｕと、それらＣＰＵにより上記可逆コンバータ部および
   上記インバータ部をそれぞれ制御する際に互いに必要と
   なるデータを共有化するデータ共有化手段と、上記可逆
   コンバータ部を制御する際の有効電力分電流指令値に上
   記インバータ部の有効電力分電流値を加算する加算制御
   手段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
5. 【請求項５】 逆並列された整流素子からなる可逆コン
   バータ部と、その可逆コンバータ部により交流電力から
   変換された直流電力を平滑するための直流フィルタ部
   と、その直流フィルタ部から供給される直流電力を可変
   電圧，可変周波数の交流電力に変換する逆並列された整
   流素子からなるインバータ部を有し、負荷側において発
   生したエネルギーを電源側に回生可能なインバータ装置
   において、上記可逆コンバータ部への入力電圧レベルを
   検出しその入力電圧の低下を検出する入力電圧低下検出
   手段と、その入力電圧低下検出手段により検出した入力
   電圧レベルと上記可逆コンバータ部の出力する直流電流
   値、さらに上記インバータ部の負荷量またはその負荷量
   に相当する指令値により、あるいは上記可逆コンバータ
   部の出力する直流電流値と上記負荷量に相当する指令値
   の差と上記直流フィルタ部の電圧値を基に上記可逆コン
   バータ部の運転と上記インバータ部の運転を継続するか
   否かを判断する運転継続判断手段と、その運転継続判断
   手段により運転続行可能と判断したときに構成機器を破
   損しない範囲で運転を継続する運転続行手段とを備えた
   ことを特徴とするインバータ装置。
6. 【請求項６】 逆並列された整流素子からなる可逆コン
   バータ部と、その可逆コンバータ部により交流電力から
   変換された直流電力を平滑するための直流フィルタ部
   と、その直流フィルタ部から供給される直流電力を可変
   電圧，可変周波数の交流電力に変換する逆並列された整
   流素子からなるインバータ部を有し、負荷側において発
   生したエネルギーを電源側に回生可能なインバータ装置
   において、瞬停などによる商用系統電圧値の低下により
   上記可逆コンバータ部の運転が困難であるか否かを判断
   する判断手段と、その判断手段により上記可逆コンバー
   タ部の運転が困難であると判断したときに上記可逆コン
   バータ部の出力有効電力分電流を絞り込み上記可逆コン
   バータ部の出力直流電流零制御を行う可逆コンバータ電
   流零制御手段と、その可逆コンバータ電流零制御手段に
   より行う出力直流電流零制御に連動して上記インバータ
   部の出力有効電力分電流あるいはトルク分電流を絞り込
   み出力有効電力分電流零制御あるいはトルク分電流零制
   御を行うインバータ電流零制御手段とを備えたことを特
   徴とするインバータ装置。