JPH0652395U - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相毎に並列接続された複数のスイッチング回
路における安定した電流バランスを図る。 【構成】 インバータ回路のＵ相を構成するスイッチン
グ回路ＴｒＵ１とＴｒＸ１，ＴｒＵ２とＴｒＸ２，並び
にＴｒＵ３とＴｒＸ３とをそれぞれ直列接続し、またこ
れら接続線とＵ相の出力線Ｕとの間にインダクタ部Ｌ１
〜Ｌ３を挿入する。転流時には、スイッチング回路Ｔｒ
Ｕ１のトランジスタを流れていた電流は、インピーダン
スの違いによってスイッチング回路ＴｒＸ１に転流す
る。同様に、スイッチング回路ＴｒＵ２を流れていた電
流はスイッチング回路ＴｒＸ２に、スイッチング回路Ｔ
ｒＵ３を流れていた電流はスイッチング回路ＴｒＸ３
に、それぞれ転流する。この結果、転流時における良好
な電流バランスが確保される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はインバータ装置に関し、特に交流電動機の駆動制御に使用されるイン バータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種のインバータ装置では、図３に例示したように、交流電源１１の 交流電力を整流回路１２で直流電力に変換し、この変換した直流電力をインバー タ回路１３で再び交流に変換した交流電力を電動機ＩＭ等の負荷に供給する構成 としている。

【０００３】 インバータ回路１３においては、スイッチング素子としてパワートランジスタ が使用され、このパワートランジスタのコレクタ−エミッタ間に逆向きに帰還ダ イオードを接続してスイッチング回路を構成するとともに、このスイッチング回 路を単相ブリッジ接続、または３相ブリッジ接続する構成が採られる。

【０００４】 上記のブリッジ回路は一般的には１つのスイッチング回路で構成される。ここ で、スイッチング回路のトランジスタの電流容量には限界があるため、インバー タ装置を大容量化する際には、スイッチング回路を複数回路並列接続してインバ ータ回路を構成する方法が採られる。

【０００５】 図３に、３相ブリッジ回路で構成され、また各相のスイッチング回路の並列数 が３回路であるインバータ回路１３の例を示した。この場合、インバータ回路１ ３は、整流回路１２の直流正極Ｐ側にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相が接続され、また 負極Ｎ側にはＸ相，Ｙ相，Ｚ相の各相がそれぞれ接続される。これら各相は、例 えばＵ相の場合には３つのスイッチング回路ＴｒＵ１，ＴｒＵ２，ＴｒＵ３を並 列接続され、またＸ相でも３つのスイッチング回路ＴｒＸ１，ＴｒＸ２，ＴｒＸ ３を並列接続される。そして、スイッチング回路ＴｒＵ１〜ＴｒＵ３のアノード 側の共通線とスイッチング回路ＴｒＸ１〜ＴｒＸ３のカソード側の共通線とを接 続し、この接続線にＵ相の出力線を接続してＵ相出力を得る。Ｖ相、Ｗ相、ない しＹ相、Ｚ相においても同様の構成が採られ、Ｖ相とＹ相でＶ相出力を、またＷ 相とＺ相でＷ相出力をそれぞれ得ており、これによりＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相出 力が得られる。尚、各相のアームにおいて、トランジスタと帰還ダイオードとを 別々に、即ち分離して構成する場合もある。

【０００６】 ところで、スイッチング回路を複数並列接続する場合においては、各トランジ スタ１個当りの許容電流には限りがある。このため、各相を構成する複数のスイ ッチング回路を流れる電流をうまくバランスさせ、即ちスイッチング回路間の電 流分担をバランスさせることが必要であり、これにより相電流が多くとれ、結果 的にインバータ装置の容量を大きくすることが実質的に可能になる。

【０００７】 このようにスイッチング回路間の電流をバランスさせるため、各トランジスタ における増幅率等の電気特性を揃えたり、あるいは電源（直流電源部）から各ト ランジスタまでの幾何学的距離を等しくする等の対策が従来より一般的に採られ ている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところが上記のようにトランジスタの電気特性を揃えたり、幾何学的距離を等 しくする方法は、定常的な電流バランスを合せる場合、即ち各トランジスタを流 れる電流が転流して時間を経て安定な状態になった時の電流をバランスさせる場 合には有効であるものの、転流時における電流をうまくバランスさせることがで きない。この結果、相電流を大きくとることが困難で、インバータ装置の容量を 大きくする上で障害となるという問題がある。また、電流バランスが悪い場合に は、事故電流が流れた場合のように電流上昇率が大きいときにトランジスタや帰 還ダイオード等の素子が破壊される虞がある。

【０００９】 以上の通り、従来のインバータ装置では、電流が転流するモード切替動作時に おいて相を構成する各スイッチング回路に流れる電流をバランスすることができ ない。

【００１０】 本考案はかかる問題点を解決すべくなされたもので、相毎に並列接続されてい る複数のスイッチング回路における安定した電流バランスを図ることが可能なイ ンバータ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案のインバータ装置は、交流電力を整流回路で直流電力に変換し、前記直 流電力をインバータ回路で交流電力に変換して負荷に供給するインバータ装置で あって、前記インバータ回路は、トランジスタと前記トランジスタと逆向きに接 続したスイッチング回路をブリッジ接続してなるブリッジ回路の正極側および負 極側の各相を、前記スイッチング回路を複数回路並列接続して構成したものであ り、前記各相において正極側のスイッチング回路と負極側のスイッチング回路と をそれぞれ直列接続し、前記接続線と自相の出力線との間にインダクタ部を挿入 したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】

上記のようにインダクタ部を挿入する構成とすれば、１つのスイッチング回路 から逆相の対応するスイッチング回路をみたインピーダンスが、逆相の他のスイ ッチング回路をみたインピーダンスより低くなる。

【００１３】 このため、転流直前の定常時に複数のスイッチング回路においてバランスした 電流をそのまま逆相の対応する（即ち、インピーダンスが低い側の）スイッチン グ回路にそれぞれ転流させることができる。

【００１４】

【実施例】

以下に本考案の実施例を説明する。図１に、本考案の一実施例のインバータ装 置を構成するインバータ回路の要部、即ち図３におけるインバータ回路の正極Ｐ 側のＵ相と負極Ｎ側のＸ相を取出した部分を示した。尚、本考案は後述のインダ クタ部を除いてほとんど図３の同様に構成されるため、図３と同一部分または相 当部分には図３と同じ符号を付して説明を省略する。また、Ｖ相やＷ相ないしＹ 相やＺ相などの他相のインバータ部同様の構成、並びに動作である。

【００１５】 図１において、正極Ｐ側のＵ相は、図３と同様に３つのスイッチング回路Ｔｒ Ｕ１，ＴｒＵ２，ＴｒＵ３の並列回路からなり、また負極Ｎ側のＸ相も３つのス イッチング回路ＴｒＸ１，ＴｒＸ２，ＴｒＸ３の並列回路から構成される。これ ら正極Ｐ側と負極Ｎ側の各スイッチング回路では、スイッチング回路ＴｒＵ１と Ｔｒｘ１，スイッチング回路ＴｒＵ２とＴｒｘ２，並びにスイッチング回路Ｔｒ Ｕ３とＴｒｘ３はそれぞれ直列接続されている。

【００１６】 本考案にかかわるこの実施例では、正極Ｐ側と負極Ｎ側を直列接続する接続線 と、Ｕ相の出力線Ｕとの間に、インダクタ部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ接続す る構成とした。このインダクタ部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を挿入することで、正極側（ あるいは負極側）の１個のスイッチング回路から見た直列接続の負極側（あるい は正極側）の１個のスイッチング回路のインピーダンスが、他の負極側（あるい は正極側）のスイッチング回路を見たインピーダンスより低く構成される。また はこのように低くなるようにインダクタ部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を構成する。即ち、 例えばＵ相、Ｘ相で見た場合、スイッチング回路ＴｒＵ１とＴｒＸ１との間のイ ンピーダンスが、スイッチング回路ＴｒＵ１とＴｒＸ２との間またはスイッチン グ回路ＴｒＵ１とＴｒＸ３との間のインピーダンスよりも低くするのである。

【００１７】 尚、上記の各インダクタ部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、例えば鉄心にコイルを巻回し た独立のインダクタを出力線等の主回路ブスバーに接続したり、主回路のブスバ ーをフェライトコアに巻回したり、あるいは主回路のブスバーをコイル状に巻回 する等して、所定のインダクタンス値を得ることができる。

【００１８】 以上はＵ相とＸ相についてのみ説明したが、他の正極Ｐ側のＶ相、Ｗ相、並び に負極Ｎ側のＹ相、Ｚ相についても同様に構成される。

【００１９】 以上のように構成される実施例のインバータ装置において、例えば図４に示す モード１〜モード３の動作モードにおいて、モード２からモード３へ転流する場 合を考える。この場合、Ｕ相のスイッチング回路ＴｒＵ１〜ＴｒＵ３を流れてい た電流ＩｕＴｒ１〜ＩｕＴｒ３は、図４（Ａ）において、モード２の終了点でバ ランスし、またモード３でＸ相に転流する。この転流時において、インダクタ部 Ｌ１〜Ｌ３が無い場合には、上述したようにＵ相の各スイッチング回路を流れる 電流ＩｕＴｒ１，ＩｕＴｒ２，ＩｕＴｒ３は転流直前ではバランスしていたにも 拘らず、転流時には電流の急峻な変化によって過渡的なインピーダンス等のため にアンバランスとなる。

【００２０】 本考案の実施例では正極Ｐ側の各スイッチング回路ＴｒＵ１，ＴｒＵ２，Ｔｒ Ｕ３と負極Ｎ側の各スイッチング回路ＴｒＸ１，ＴｒＸ２，ＴｒＸ３とをそれぞ れ直列接続するとともに、これら接続線とＵ相の出力線Ｕとの間にそれぞれイン ダクタ部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を挿入しているため、スイッチング回路ＴｒＵ１に流 れていた電流ＩｕＴｒ１は最もインピーダンスの小さいＴｒＸ１に転流し、スイ ッチング回路ＴｒＸ２やＴｒＸ２には転流しない。同様に、スイッチング回路Ｔ ｒＵ２に流れていた電流ＩｕＴｒ２はスイッチング回路ＴｒＸ２に、スイッチン グ回路ＴｒＵ３に流れていた電流ＩｕＴｒ３はスイッチング回路ＴｒＸ３にそれ ぞれ転流する。このため、転流時において、モード２の区間からモード３の区間 への切替え時にはモード２の終了時点においてＵ相においてバランスした電流が そのままＸ相に転流し、従って、全体として転流時における良好な電流バランス が確保される。尚、図４（Ｂ）においてＩｘＤ１〜ＩｘＤ３は、上記モード１〜 ３においてＸ相のスイッチング回路ＴｒＸ１，ＴｒＸ２，ＴｒＸ３を構成する各 帰還ダイオードを流れる電流（図３において点線で示した）である。

【００２１】 ところで、この種のインバータ装置では、図２に示したように、インバータ装 置１と交流電動機２との間の出力線Ｕ、Ｖ、Ｗに交流コイル（ＡＣＬ）としての インダクタンスＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを介挿することで、インバータ装置１から交流 電動機ＩＭへの出力電流のリップルを抑制する構成が採られることがある。この ような場合本発明では、スイッチング回路と出力線との間に介挿する上記インダ クタンス部にこれら交流コイルの役目を兼用するようにしても良い。即ち、例え ば図１に示した構成においてインダクタンスＬｕ〜Ｌｗの値を適宜選定すること で、出力線Ｕを介して交流電動機に流れる出力電流のリップルを抑制することが できる。

【００２２】

【考案の効果】

以上の通り本考案のインバータ装置では、転流前の定常時においてバランスし た電流をそのまま逆相に転流することができる結果、相毎に並列接続されている 複数のスイッチング回路における安定した電流バランスを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のインバータ装置の実施例におけるイン
バータ回路の要部を示した回路図である。

【図２】インバータ装置と交流電動機との間のリップル
防止のための構成を示した回路図である。

【図３】従来のインバータ装置の要部を示した回路図で
ある。

【図４】（ａ）は転流時においてインバータ回路を構成
するＵ相のスイッチング回路の各トランジスタを流れる
電流を、また（ｂ）は同じくＸ相のスイッチング回路の
各帰還ダイオードを流れる電流を、それぞれ示した説明
図である。

【符号の説明】

１…インバータ装置 ２…交流電動機 １１…交流電源 １２…整流回路 １３…インバータ回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力を整流回路で直流電力に変換
   し、前記直流電力をインバータ回路で交流電力に変換し
   て負荷に供給するインバータ装置であって、 前記インバータ回路は、トランジスタと前記トランジス
   タと逆向きに接続したスイッチング回路をブリッジ接続
   してなるブリッジ回路の正極側および負極側の各相を、
   前記スイッチング回路を複数回路並列接続して構成した
   ものであり、 前記各相において正極側のスイッチング回路と負極側の
   スイッチング回路とをそれぞれ直列接続し、前記接続線
   と自相の出力線との間にインダクタ部を挿入したことを
   特徴とするインバータ装置。