JPH11122943A - 多重インバータ装置及びその制御方法 - Google Patents

多重インバータ装置及びその制御方法

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JPH11122943A
JPH11122943A JP9277725A JP27772597A JPH11122943A JP H11122943 A JPH11122943 A JP H11122943A JP 9277725 A JP9277725 A JP 9277725A JP 27772597 A JP27772597 A JP 27772597A JP H11122943 A JPH11122943 A JP H11122943A
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和弘 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】出力変圧器を必要とせず、これにより小型で高
電圧出力を得ると共に、負荷側への高調波を低減するこ
と、また電源系統の高調波電流を低減することができる
経済的な多重インバータ装置を得る。 【解決手段】複数の２次巻線を持つ入力変圧器と、単位
インバータセルを複数個ｎ段直列接続して各相を構成
し、前記入力変圧器と組合せて多相負荷に電力を供給す
る多重インバータ装置において、前記入力変圧器は３ｎ
組の３相巻線を２次側に有し、ｎ段目の各相の単位イン
バータセルには各相で位相がずれた前記変圧器の２次巻
線を接続して構成した多重インバータ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、数ｋＶの高電圧出
力を得るインバータ装置に係り、特に単位インバータを
複数個使用して高電圧出力を得るようにした多重インバ
ータ装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、交流電動機、特に誘導電動機の可
変速運転による省エネルギー化のニーズは多くある。特
に既設の高圧モータ、例えば３ｋＶ系、６ｋＶ系、海外
では４．２ｋＶ系や２．４ｋＶ系へそのまま適用できる
高圧の駆動装置が必要とされている。
【０００３】従来高電圧を得る電力変換装置としては、
電気学会技術報告「多重電力変換器とその応用技術」
（１９９５年７月発行）の３章に記述されているよう
に、複数変圧器の２次巻線を直列に接続して構成する方
法が一般的である。
【０００４】従来から多く使用されている高圧の１２相
インバータ装置の例を図２８に示す。これは交流を直流
に変換する整流器１１０と、リアクトル１２１とコンデ
ンサ１２２からなる直流平滑回路１２０と、直流を任意
の周波数の交流に変換するインバータ回路１３０、１３
１と、変圧器１４０、１４１と負荷１５０とから構成さ
れている。
【０００５】これは整流器１１０の直流出力を共通と
し、この直流電圧に複数個のインバータ回路１３０、１
３１を設け、出力変圧器１４０、１４１の２次側巻線を
直列接続して所望の高電圧を得るように構成したもので
ある。
【０００６】制御回路は、速度指令器１６２と、インバ
ータ回路１３０、１３１内の出力周波数を決定する発信
器（ＯＳＣ）１６３と、その信号をインバータ回路１３
０、１３１内の半導体素子に分配する分配器（ＲＩＮ
Ｇ）１６４と、増幅器１６５と、電圧制御回路（ＡＶ
Ｒ）１６６と、整流器１１０のゲート信号位相を決定す
る位相器（ＰＨＣ）１６７と、整流器１１０の入力交流
電圧を検出し位相器１６７に与える電圧検出用変圧器１
４２と、出力変圧器１４０、１４１の出力交流電圧を検
出する電圧検出用変圧器１４３と、電圧検出用変圧器１
４３で検出した電圧を逆流防止用ダイオード１４４を介
して比較器１４５の一方の入力端子に与え、比較器１４
５の他方の入力端子に速度指令器１６２からの指令を入
力し、比較器１４５により求められる偏差が電圧制御回
路１６６に与えられるように構成されている。
【０００７】図２９は、互いに絶縁された複数のインバ
ータ回路１３０、１３１を出力変圧器１４０、１４１で
合成し、高電圧を得るように構成したものであり、これ
以外の構成で、図２８と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略する。
【０００８】ｔｏｕの直流出力を共通とし、この直流電
圧に複数個のインバータ回路を設け、出力変圧器の２次
側巻線を直列に接続して所望の高電圧を得るように構成
したものである。
【０００９】図２８、図２９に示す構成の場合には、イ
ンバータ回路１３０、１３１の出力にそれぞれ出力変圧
器１４０，１４１が必要であり、このため据付け面積が
大きくなる。さらに出力変圧器１４０，１４１を低周波
からの使用に耐えるようにするには、通常の固定周波数
の変圧器より外形が大きくなるという欠点がある。
【００１０】また、近年では図３０に示すように中性点
クランプ式３レベルインバータが開発され実用化されて
いる。これは、交流電源１１を整流器１２で直流に変換
し、コンデンサ１３、１４で平滑後、例えばゲートター
ンオフサイリスタ（ＧＴＯ）からなる自己消弧半導体素
子Ｓ１〜Ｓ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ６で構成された回
路を３組用いた３レベルインバータ回路で得られる交流
出力を負荷電動機１６に供給するものである。なお、
Ｐ、Ｎは制御母線、Ｃは中性点電位を示している。
【００１１】図３０のような多レベルインバータでは出
力電圧に相当する回路電圧となるため、半導体素子の直
列構成が必要になること、絶縁電圧耐力が高くなること
により装置が大型化するため経済的な問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の装置においては、次のような問題点が存在する。
高圧変換器を構成する際の技術的課題として以下が挙げ
られる。
【００１３】（１）半導体素子を直列接続しないでイン
バータ回路を構成すると出力変圧器が必要となり、経済
的でない。
【００１４】（２）半導体素子を直列接続してインバー
タ回路を構成すると出力変圧器は削除できるが、直列構
成用半導体素子を選別する必要があること、ゲート制御
が複雑になること、回路電圧が高電圧になることから装
置の信頼性に難がある。
【００１５】（３）直列構成では半導体のＰＷＭスイッ
チング周波数で出力側の高調波成分が決まるため、高調
波低減には自ずと限界があった。
【００１６】（４）主回路を構成する多数の半導体素子
の１つでも故障すると装置の運転継続は不可能になり、
運転継続を要求されるシステムでは問題となる。
【００１７】本発明は、このような問題点を改善するた
めなされたもので、出力変圧器を必要とせず、これによ
り小型で高電圧出力を得ると共に、負荷側への高調波を
低減すること、また電源系統の高調波電流を低減するこ
とができる経済的な多重インバータ装置及び制御方法を
提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記目的を実現するた
め、請求項１に対応する発明は、複数の２次巻線を持つ
入力変圧器と、単位インバータセルを複数個ｎ段直列接
続して各相を構成し、前記入力変圧器と組合せて多相負
荷に電力を供給する多重インバータ装置において、前記
入力変圧器は３ｎ組の３相巻線を２次側に有し、ｎ段目
の各相の単位インバータセルには各相で位相がずれた前
記変圧器の２次巻線を接続して構成したことを特徴とす
る多重インバータ装置である。
【００１９】前記目的を実現するため、請求項２に対応
する発明は、３ｎ組の複数の３相２次巻線を持つ入力変
圧器と、少なくとも１個の３相インバータと、複数個の
単相インバータセルとを具備し、前記単相インバータセ
ルは複数個（ｎ−１）段直列接続して各相を構成し、前
記３相インバータの各同一相へ接続して多相負荷に電力
を供給することを特徴とする多重インバータ装置であ
る。
【００２０】請求項１または請求項２に記載の発明によ
れば、２次多巻線を持つ変圧器と単位インバータセルを
組合せることにより、出力変圧器を必要とせず、これに
より小型で高電圧出力を得ると共に、負荷側への高調波
を低減すること、また電源系統の高調波電流を低減する
ことができる経済的な多重インバータ装置がえられる。
【００２１】前記目的を実現するため、請求項３に対応
する発明は、前記入力変圧器は各相の単位インバータセ
ル直列数ｎ個に対してｎ個設け、それぞれの変圧器はπ
／３ｎ位相がずれた３組の３相巻線を２次側に有し、各
相のｎ段目の単位インバータセルには各相で位相がずれ
た２次巻線を接続して構成したことを特徴とする請求項
１に記載の多重インバータ装置である。
【００２２】前記目的を実現するため、請求項４に対応
する発明は、前記３相インバータ及び各相で直列接続さ
れた（ｎ−１）段目の単相インバータセルには、π／３
ｎ位相がずれた変圧器の２次巻線を接続して構成したこ
とを特徴とする請求項２に記載の多重インバータ装置で
ある。
【００２３】前記目的を実現するため、請求項５に対応
する発明は、前記入力変圧器は複数ｍ個とし、それぞれ
は３ｎ組の３相巻線を２次側に有し、各相のｎ段目の単
位インバータセルには各相で位相がずれた２次巻線を接
続して構成したことを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の多重インバータ装置である。
【００２４】前記目的を実現するため、請求項６に対応
する発明は、前記入力変圧器は複数ｍ個で各入力変圧器
は同−２次巻線で構成し、ｎ組の単位インバータセルで
各相を構成したことを特徴とする請求項１または２に記
載の多重インバータ装置である。
【００２５】前記目的を実現するため、請求項７に対応
する発明は、各相のｎ段目の単位インバータセルには同
一位相の入力変圧器２次巻線を接続して構成したことを
特徴とする請求項１または２に記載の多重インバータ装
置である。
【００２６】前記目的を実現するため、請求項８に対応
する発明は、前記入力変圧器は複数ｍ個とし、前記各入
力変圧器の１次側は６ｍ相構成となるよう巻線位相をず
らし、各入力変圧器の２次側はそれぞれ３ｎ組の３相巻
線を有し、各相のｎ段目の単位インバータセルには各相
で位相がずれた２次巻線を接続して構成したことを特徴
とする請求項１または２に記載の多重インバータ装置で
ある。
【００２７】前記目的を実現するため、請求項９に対応
する発明は、前記入力変圧器は複数ｍ個とし、該各入力
変圧器の１次側は６ｍ相構成となるよう巻線位相をずら
し、該各入力変圧器の２次側はそれぞれ３ｎ組の３相巻
線を有し、各相のｎ段目の単位インバータセルには各相
で同一位相の２次巻線を接続して構成したことを特徴と
する請求項１または２に記載の多重インバータ装置であ
る。
【００２８】前記目的を実現するため、請求項１０に対
応する発明は、前記入力変圧器は複数ｍ個とし、該各入
力変圧器の各２次巻線には所定のリアクタンスを持た
せ、単位インバータに所定の負荷電流が流れている状態
ではその入力電流が断続しないようにしたことを特徴と
する請求項１〜請求項５のいずれかに記載の多重インバ
ータ装置である。
【００２９】前記目的を実現するため、請求項１１に対
応する発明は、前記入力変圧器の１次側または２次側の
各３相巻線の少なくとも一方に、電路を遮断できる開閉
器を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項５のい
ずれかに多重インバータ装置である。
【００３０】前記目的を実現するため、請求項１２に対
応する発明は、前記単位インバータセルは交流を直流に
変換する整流器と直流を任意の周波数に変換する単相イ
ンバータ回路から構成されたことを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の多重インバータ装置である。
【００３１】前記目的を実現するため、請求項１３に対
応する発明は、前記単位インバータセル内に有する整流
器は、ダイオードブリッジ回路で構成されたことを特徴
とする請求項１または２に記載の多重インバータ装置で
ある。
【００３２】前記目的を実現するため、請求項１４に対
応する発明は、少なくとも１台の単位インバータセル内
の整流器は、ゲート制御極を持つ半導体素子で構成され
たことを特徴とする請求項１または２に記載の多重イン
バー夕装置である。
【００３３】前記目的を実現するため、請求項１５に対
応する発明は、少なくとも１台の単位インバータセル内
の整流器は、ゲート制御極を持つ自己消弧型の半導体素
子で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記
載の多重インバータ装置である。
【００３４】前記目的を実現するため、請求項１６に対
応する発明は、前記単位インバータセル内のインバータ
回路素子は、自己消弧型半導体素子で構成されたことを
特徴とする請求項１または２に記載の多重インバータ装
置である。
【００３５】前記目的を実現するため、請求項１７に対
応する発明は、前記単位インバータセル内のインバータ
回路素子は、ゲート電流駆動型の自己消弧型半導体素子
で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載
の多重インバータ装置である。
【００３６】前記目的を実現するため、請求項１８に対
応する発明は、前記単位インバータセル内のインバータ
回路素子は、ゲート電圧駆動型の自已消弧型半導体素子
で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載
の多重インバータ装置である。
【００３７】前記目的を実現するため、請求項１９に対
応する発明は、前記複数の単位インバータセルの少なく
とも１台のインバータ回路は、ＰＷＭ制御及びＰＡＭ制
御のいずれでも運転できる機能を有し、残りの他の単位
インパー夕はＰＡＭ制御機能またはＰＷＭ制御機能のみ
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の多
重インバータ装置である。
【００３８】前記目的を実現するため、請求項２０に対
応する発明は、前記単位インバータセルは、その出力を
バイパスする開閉器を備えたことを特徴とする請求項１
または２に記載の多重インバータ装置である。
【００３９】前記目的を実現するため、請求項２１に対
応する発明は、前記単位インバータセルの出力をバイパ
スする開閉器として、半導体素子を使用し、単位インバ
ータセルの出力間に逆並列に接続したことを特徴とする
請求項２０に記載の多重インバータ装置である。
【００４０】前記目的を実現するため、請求項２２に対
応する発明は、前記単位インバータセルの出力をバイパ
スする半導体素子として、自己消弧型半導体素子を使用
したことを特徴とする請求項２１に記載の多重インパー
夕装置である。
【００４１】前記目的を実現するため、請求項２３に対
応する発明は、前記単位インバータセルの出力をバイパ
スする開閉器として、ダイオードをブリッジ接続し、そ
の直流出力に短絡用制御極付き半導体素子を接続したこ
とを特徴とする請求項２０に記載の多重インバータ装置
である。
【００４２】前記目的を実現するため、請求項２４に対
応する発明は、前記短絡用制御極付き半導体素子と直列
に可飽和リアクトルを接続したことを特徴とする請求項
２３に記載の多重インバータ装置である。
【００４３】前記目的を実現するため、請求項２５に対
応する発明は、前記単位インバータセルの出力をバイパ
スする開閉器として、ダイオードと制御極付き半導体素
子を用いてプリッジ接続し、その直流出力を短絡するよ
うにしたことを特徴とする請求項２０に記載の多重イン
バータ装置である。
【００４４】請求項３〜請求項２５のいずれかに対応す
る発明によれば、２次多巻線を持つ変圧器と単位インバ
ータセルを組合せることにより、出力変圧器を必要とせ
ず、これにより小型で高電圧出力を得ると共に、負荷側
への高調波を低減すること、また電源系統の高調波電流
を低減することができる経済的な多重インバータ装置が
えられる。
【００４５】前記目的を達成するため、請求項２６に対
応する発明は、前記負荷へ供給する出力電圧が低い時に
は、少なくとも１段の単位インバータセルを零電圧出力
にするように制御したことを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の多重インバータ装置の制御方法であ
る。
【００４６】前記目的を達成するため、請求項２７に対
応する発明は、前記負荷へ供給する出力電圧が低い時に
は、少なくとも１段の単位インバータセルの出力部のバ
イパス開閉器を動作させるように制御したことを特徴と
する請求項１または請求項２に多重インバータ装置の制
御方法である。
【００４７】前記目的を達成するため、請求項２８に対
応する発明は、ある単位インバータセルが故障した場合
には、当該インバータセル出力部のバイパス開閉器を動
作させると共に、故障インバータセルと同一段の他の相
の単位インバータセルのバイパス開閉器も動作するよう
に制御したことを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の多重インバータ装置の制御方法である。
【００４８】前記目的を達成するため、請求項２９に対
応する発明は、ある単位インバータセルが故障した場合
には、当該インバータセル出力部のバイパス開閉器を動
作させると共に、故障インバータセルと同一段の他の相
の単位インバータセルの出力電圧を零電圧制御すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重イン
バータ装置の制御方法である。
【００４９】前記目的を達成するため、請求項３０に対
応する発明は、前記バイパス開閉器が動作または零電圧
出力制御している単位インバータを除く他の単位インバ
ータセルは、インバータ回路のＰＷＭ動作周波数を通常
時と変えること特徴とする請求項２６〜２９のいずれか
に記載の多重インバータ装置の制御方法である。
【００５０】前記目的を達成するため、請求項３１に対
応する発明は、前記インバータのＰＷＭ周波数を高くす
るように制御したことを特徴とする請求項３０に記載の
多重インバータ装置の制御方法である。
【００５１】前記目的を達成するため、請求項３２に対
応する発明は、前記多相負荷への供給出力電圧を開閉器
により切替えることができるように構成したことを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の多重インバータ
装置である。
【００５２】前記目的を達成するため、請求項３３に対
応する発明は、出力電圧を６ｋＶ系と３ｋＶ系、また
４．２ｋＶ系と２．４ｋＶ系で切替え可能な構成とした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重
インバータ装置である。
【００５３】前記目的を達成するため、請求項３４に対
応する発明は、前記単位インバータセルｎ段の任意の段
の各相の位置から出力を取り出せるような構成とし、出
力電圧を切替えることができるように構成したことを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の多重インバー
タ装置である。
【００５４】前記目的を達成するため、請求項３５に対
応する発明は、各相を構成するｎ段の単位インバータの
少なくとも１段の各相に電力回生機能を具備したことを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重インバ
ータ装置である。
【００５５】前記目的を達成するため、請求項３６に対
応する発明は、負荷側からの回生がある場合には、電力
回生機能の回路をＰＷＭ制御して電源に回生するように
制御したことを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の多重インバータ装置の制御方法である。
【００５６】前記目的を達成するため、請求項３７に対
応する発明は、前記入力変圧器の１次または２側の開閉
器は、単位インバータセルが故障した際には、その故障
信号により開放動作、また保守する際に手動開放動作さ
せることを特徴とする請求項１１に記載の多重インバー
タ装置の制御方法である。
【００５７】前記目的を達成するため、請求項３８に対
応する発明は、少なくとも１台の単位インバータセル
は、ＰＡＭ制御により、他の単位インバータセルはＰＷ
Ｍ制御によりそれぞれ出力電圧を制御し、それぞれの各
相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給するように
構成したことを特徴とする請求項１９に記載の多重イン
バータ装置の制御方法である。
【００５８】前記目的を達成するため、請求項３９に対
応する発明は、少なくとも１台の単相インバータは、Ｐ
ＡＭ制御により、他の３相インバータ及び単相インバー
タはＰＷＭ制御によりそれぞれ出力電圧を制御し、それ
ぞれの各相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給す
るように構成したことを特徴とした請求項１９に記載の
多重インバータ装置の制御方法である。
【００５９】前記目的を達成するため、請求項４０に対
応する発明は、前記３相インバータはＰＡＭ制御によ
り、少なくとも１台の単相インバータはＰＷＭ制御によ
りそれぞれ出力電圧を制御し、それぞれの各相電圧を直
列合成して多相負荷に電力を供給するように構成したこ
とを特徴とした請求項２に記載の多重インバータ装置の
制御方法である。
【００６０】前記目的を達成するため、請求項４１に対
応する発明は、ＰＷＭ制御位相は各相のｎ段の単位イン
バータが相互に重ならないように制御して、それぞれの
各相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給するよう
に制御したことを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の多重インバータ装置の制御方法である。
【００６１】前記目的を達成するため、請求項４２に対
応する発明は、各相のｎ段の単位インバータの基本波位
相は相互にπ／３ｎだけ位相をずらして制御し、それぞ
れの各相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給する
ように制御したことを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の多重インバータ装置の制御方法である。
【００６２】前記目的を達成するため、請求項４３に対
応する発明は、任意の単位インバータセルにはＰＷＭ制
御により電流値を制御する機能を有し、多重インバータ
装置の起動時にはこれを動作させて各相の単位インバー
タセルに電流を流し、予め設定された直流電圧値まで充
電後に交流電源を投入するように制御したことを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の多重インバータ装
置の制御方法である。
【００６３】前記目的を達成するため、請求項４４に対
応する発明は、前記入力変圧器を複数ｍ個設けた場合に
は、３ｎ個の単位インパー夕を３ｎ／ｍ個に分割し、こ
れを１組として１台の入力変圧器と結合して１セットを
構成し、ｍセット配置することを特徴とする請求項１に
記載の多重インバータ装置である。
【００６４】前記目的を達成するため、請求項４５に対
応する発明は、前記入力変圧器が偶数個ある場合には、
２個単位にそれぞれのセットを互いに背中合わせおよび
一直線上に列盤配置したことを特徴とする請求項４４に
記載の多重インバータ装置である。
【００６５】前記目的を達成するため、請求項４６に対
応する発明は、前記入力変圧器が偶数個ある場合には、
２個単位にそれぞれのセットを互いに向かい合せて配置
することを特徴とする請求項４４に記載の多重インバー
タ装置である。
【００６６】前記目的を達成するため、請求項４７に対
応する発明は、ゲート制御極を持つ自己消弧型の半導体
素子で構成された整流器は、ＰＷＭ制御を行う制御回路
を持つことを特徴とする請求項１５に記載の多重インバ
ータ装置である。
【００６７】前記目的を達成するため、請求項４８に対
応する発明は、ゲート制御極を持つ自已消弧型の半導体
素子で構成された整流器は、ＰＷＭ制御により進み力率
制御が可能な制御回路を持つことを特徴とする請求項１
５に記載の多重インバータ装置である。
【００６８】前記目的を達成するため、請求項４９に対
応する発明は、前記入力変圧器の２次巻線を構成する際
に、３ｎ組の３相２次巻線はそれぞれの％インピーダン
スを揃えるように結線し、各相の単位インバータセルに
は位相がずれた２次巻線を接続して構成したことを特徴
とする請求項１に記載の多重インバータ装置である。
【００６９】前記目的を達成するため、請求項５０に対
応する発明は、前記入力変圧器の２次巻線を構成する際
に、３ｎ組の３相２次巻線はそれぞれの％インピーダン
スを揃えために、３相鉄心の異なる位置に巻かれた各相
巻線で３相結線を構成し、各相の単位インバータセルに
は位相がずれた２次巻線を接続して構成したことを特徴
とする請求項１に記載の多重インバータ装置である。
【００７０】前記目的を達成するため、請求項５１に対
応する発明は、故障インバータセルと異なる段の他の相
の単位インバータセルの出力のバイパス開閉器を動作、
または出力電圧を零電圧制御することを特徴とする請求
項２８または請求項２９記載の多重インバータ装置の制
御方法である。
【００７１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【００７２】＜第１の実施形態＞図１は、請求項１に対
応する実施形態を示す回路図であるが、商用交流電源１
と、開閉器２と、３ｎ組の３相の２次巻線３Ｐ及び１組
の１次巻線３Ｓを持つ入力変圧器３と、Ｕ、Ｖ、Ｗの各
相を構成するために各相にｎ（ここでは３）段設けられ
た単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ３、４Ｖ１〜４Ｖ
３、４Ｗ１〜４Ｗ３とから構成される。
【００７３】図１においては、入力変圧器３の２次巻線
３Ｓは互いに電気角で２０度ずれた１８相構成の巻線を
３組設けられており、その１組単位に各相を構成する単
位インバータの同一段に接続される。
【００７４】このように接続することにより、各相のｎ
段目をバイパスした場合にも１８相構成を崩すことな
く、入力電流の高調波成分は同一になる。
【００７５】図１では、入力変圧器３の二次巻線３Ｓを
デルタ結線による千鳥構成のものを示しているが、スタ
ー結線による千鳥構成とすることもできる。また、以上
述べた第１の実施形態によれば、複数の２次巻線３Ｓを
持つ入力変圧器３と単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ
３、４Ｖ１〜４Ｖ３、４Ｗ１〜４Ｗ３を組合せることに
より、次のような作用効果が得られる。
【００７６】１）従来必要であった出力変圧器（図２
８、図２９の１４０、１４１）が不要となり、これによ
り小型で高電圧出力を得ることができる。
【００７７】２）単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ３、
４Ｖ１〜４Ｖ３、４Ｗ１〜４Ｗ３を使用しているので、
従来のように直列構成用半導体素子を選別する必要がな
く、ゲート制御が簡単で、回路電圧が低電圧になること
から装置の信頼性が向上する。
【００７８】（３）単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ
３、４Ｖ１〜４Ｖ３、４Ｗ１〜４Ｗ３を使用しているの
で、従来の問題である半導体素子を直列接続する構成で
は半導体のＰＷＭスイッチング周波数で出力側の高調波
成分が決まるため、高調波低減には自ずと限界があると
いう点を改善できる。
【００７９】（４）単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ
３、４Ｖ１〜４Ｖ３、４Ｗ１〜４Ｗ３を使用しているの
で、従来の問題であった主回路を構成する多数の半導体
素子の１つでも故障すると装置の運転継続は不可能にな
ることは改善される。
【００８０】＜第２の実施形態＞図２は、請求項２及び
４に対応する実施形態を示す回路図で、請求項１と同一
符号は同一の要素を示す。図１と異なるところは、１組
の３相インバータ４１と複数の単相の単位インバータセ
ル４Ｕ２、４Ｕ３、４Ｖ２、４Ｖ３、４Ｗ２、４Ｗ３か
ら構成されることである。
【００８１】それ以外の構成は、３ｎ組の複数の３相２
次巻線３Ｓを持つ入力変圧器３を備え、単相インバータ
セル４Ｕ２、４Ｕ３、４Ｖ２、４Ｖ３、４Ｗ２、４Ｗ３
は複数個（ｎ−１）段直列接続して各相を構成し、３相
インバータ４１の各同一相へ接続して多相負荷５に電力
を供給するものである。
【００８２】図３は図２の３相インバータ４１の回路例
を示したもので、これは例えばＩＧＢＴなどの自已消弧
型半導体素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をブ
リッジ接続し、各半導体素子Ｑ１〜Ｑ６にダイオードＤ
１〜Ｄ６がそれぞれ並列に接続され、これにより３相イ
ンバータ回路１０４を構成し、この出力側には端子１０
５Ｕ，１０５Ｖ，１０５Ｗが接続されている。３相イン
バータ回路１０４の入力側に直流電源１０３が接続され
るようになっている。３相インバータ回路の動作はよく
知られているので省略する。
【００８３】３相インバータ４１及び各相で直列接続さ
れた（ｎ−１）段目の単相インバータセルには、π／３
ｎ位相がずれた変圧器３の２次巻線３Ｓを接続して構成
されている。
【００８４】このようにすることにより、前述の実施形
態と同様な効果が得られるが、この実施形態では特に単
位インバータ数を低減すること、入力変圧器３の巻線数
を低減することができ小型化が可能である。
【００８５】＜第３の実施形態＞図４は請求項３に対応
する実施形態を示す回路図である。これは概略、入力変
圧器は各相の単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ３、４Ｖ
１〜４Ｖ３、４Ｗ１〜４Ｗ３の直列数ｎ（ここでは３）
個に対して、３１、３２、３３と３個設けたものであ
る。
【００８６】それぞれの変圧器３１〜３３は、π／３ｎ
位相がずれた３組の３相巻線３１Ｓ、３２Ｓ、３３Ｓを
２次側に有し、各相のｎ段目の単位インバータセル４Ｕ
１〜４Ｕ３、４Ｖ１〜４Ｖ３、４Ｗ１〜４Ｗ３には各相
で位相がずれた２次巻線３１Ｓ〜３３Ｓを接続して構成
したものである。
【００８７】単位インバータセル直列数ｎ＝３個に対し
て３個（３１、３２、３３）設け、それぞれの変圧器は
π／（３×３）位相がずれた３組の３相巻線を２次側に
有し、各相のｎ段目の単位インバータセルには各相で位
相がずれた２次巻線を接続して構成したものである。こ
のように入力変圧器３１．３２、３３を分離することに
より、２次巻線の個数は変圧器１個で製造する場合より
大幅に減るので、各巻線間のインピーダンスのパラツキ
を小さく抑えることができる利点がある。したがって、
入力電流の高調波成分は各相で大きくばらつくことはな
くなる。
【００８８】＜第４の実施形態＞図５は請求項５及び６
に対応する実施形態で、入力変圧器をｍ個設けてそれぞ
れの変圧器の２次巻線は３ｎ組みの３相巻線を有する構
成としている。そして、各相のｎ段目の単位インバータ
セル４Ｕ１〜４Ｕ２、４Ｕ、４Ｖ１〜４Ｖ２、４Ｖ、４
Ｗ１〜４Ｗ２、４Ｗには各相で位相がずれた２次巻線を
接続して構成したものである。
【００８９】図５の例では、２台の変圧器３１，３２は
全く同一の巻線構成であるが、１次巻線３１Ｐ，３２Ｐ
を例えばＹ構成とΔ構成にすることでもよい。
【００９０】＜第５の実施形態＞図６は請求項７に対応
する実施形態で有り、各相のｎ段目の単位インバータセ
ルには同一位相の入力変圧器３１，３２の２次巻線３１
Ｓ，３２Ｓを接続して構成したものである。
【００９１】図５及び図６の例では各相２段の構成を２
セット用意することにより、設計や製造の簡素化が図れ
る。このことは図３の場合各相１段づつ変圧器とセット
とし、３セットで構成することで簡素化が図れることに
なる。
【００９２】＜第６の実施形態＞図７は請求項８に対応
する実施形態であり、入力変圧器３１，３２の１次側３
１Ｐ，３２Ｐは１２相構成となるよう巻線位相をＹ、Δ
でずらし、２次側はそれぞれ３ｎ組の３相巻線を有し、
各相のｎ段目の単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ２、４
Ｕ、４Ｖ１〜４Ｖ２、４Ｖ、４Ｗ１〜４Ｗ２、４Ｗには
各相で位相がずれた２次巻線を接続して構成したことを
特徴とする。
【００９３】１次側は同一巻線としてももちろん構わな
い。
【００９４】＜第７の実施形態＞図８は請求項９に対応
する実施形態で有り、図７と異なるところは、各相のｎ
段目の単位インバータセル４Ｕ１〜４Ｕ４、４Ｖ１〜４
Ｖ４、４Ｗ１〜４Ｗ４には各相で同一位相の２次巻線を
接続して構成したものである。
【００９５】＜第８の実施形態＞図９は請求項１０を説
明するための図で有り、図９（ａ）は変圧器のリアクタ
ンスがほとんどゼロに近い時の単位インバータセルの入
力電流を示す図である。図９（ｂ）は変圧器のリアクタ
ンスを電流が断続しないように適切な値としたものであ
る。一般に変圧器の％インピーダンスは１０〜２０％で
あれば容易に製作可能である。
【００９６】このような配慮により入力電流の低次の高
調波成分は大幅に改善できる。
【００９７】＜第９の実施形態＞図１０は請求項１１に
対応する実施形態であり、入力変圧器３の１次側または
２次側の各３相巻線の少なくとも一方に、電路を遮断で
きる開閉器２ｃ〜２ｋを具備し、単位インバータセル４
Ｕ１，４Ｕ２ａ，４Ｕ３ａ、４Ｖ１，４Ｖ２ａ，４Ｖ３
ａ、４Ｗ１，４Ｗ２ａ，４Ｗ３ａが故障した際、又は保
守時に対応する主電源を開放できるように構成したもの
である。
【００９８】＜第１０の実施形態＞図１１は請求項１
２、１３、１６、１８に対応する実施形態を示すもの
で、単位インバータセルは交流を直流に変換するダイオ
ード整流器１０２と、平滑用コンダンサ１０３と、直流
を任意の周波数に変換する単相インバータ回路１０４と
から構成されたものである。整流器にダイオードを使用
した場合には、コンデンサ１０３への突入電流防止のた
め所定時間抵抗Ｒを介して初期充電し、その後スイッチ
ＳＷをオンしておく。請求項１６では、単相インバータ
回路１０４の素子としてＧＴＯやトランジスタなどの自
己消弧型の半導体素子を、請求項１８ではＩＧＢＴなど
の電圧駆動型の自己消弧素子を使用するものである。
【００９９】＜第１１の実施形態＞図１２は請求項１４
に対応する実施形態を示すもので、交流を直流に変換す
る整流器１０２にサイリスタやＧＴＯなどのゲート制御
極付きの半導体素子を使用するものである。この場合に
は、図１０にある直流コンデンサ１０３を初期充電する
回路１０６は省略することが出来る。
【０１００】＜第１２の実施形態＞図１３は請求項１
５、４７、４８に対応する実施形態を示すもので、少な
くとも１台の単位インバータセル内の整流器は、ゲート
制御極を持つ自已消弧型の半導体素子（ＩＧＢＴやＧＴ
Ｏなど）で構成されたもので、ＰＷＭ制御することによ
り力率１制御だけでなく、特に進み制御も可能としたも
のある。図１３では、電流高調波低減のため入力部にリ
アクトルを設けている例を示す。リアクトルを設けず入
力変圧器のリアクタンスでリアクトルを兼ねることも前
述の通り可能である。
【０１０１】＜第１３の実施形態＞図１４は請求項１７
に対応する実施形態を示すのもで、インバータ回路１０
４の素子にＧＴＯなどの電流駆動の自已消弧型半導体素
子を使用したものである。 ＜第１４の実施形態＞図１５は請求項１８に対応する実
施形態を示すのもで、インバータ回路１０４の素子にＩ
ＧＢＴなどの電圧駆動の自己消弧型半導体素子Ｑ１〜Ｑ
４を使用したものである。さらに、図１５は請求項２０
に対応する実施形態を示したのもでもあり、単位インバ
ータセルのインバータ回路の出力部には、その出力をバ
イパスする開閉器１０４ａを備えたものである。
【０１０２】＜第１５の実施形態＞図１６（ａ），
（ｂ）は請求項１９に対応する実施形態の出力波形を示
すもので、請求項１２において、複数の単位インバータ
セルの少なくとも１台のインバータ回路は、ＰＷＭ制御
により出力電圧を制御し、残りの他の単位インバータは
ＰＡＭ制御するものである。
【０１０３】＜第１６の実施形態＞図１７は請求項２１
〜２５に対応する実施形態を示すのもで、図１７（ａ）
はサイリス夕を逆並列に接続したもの、図１７（ｂ）は
ＧＴＯなどの自已消弧型素子を逆並列に接続したもの、
図１７（ｃ）は整流器としてダイオードをブリッジ接続
し、その直流出力に短絡用制御極付き半導体素子Ｓ１を
接続したもので、その半導体素子と直列に可飽和リアク
トルＬ１を接続して電流の立上がりを抑えるようにした
ものである。図１７（ｄ）は請求項２５に対応する実施
形態であり、単位インバータセルの出力をバイパスする
開閉器として、ダイオードＤ１，Ｄ２と制御極付き半導
体素子Ｓ１，Ｓ２を用いてブリッジ接続し、その直流出
力を短絡するように構成したものである。
【０１０４】＜第１７の実施形態＞図１８は請求項２６
に対応する制御方法の実施形態であり、例えば図１の第
３段目のＵ，Ｖ，Ｗ相（４Ｕ３，４Ｖ３，４Ｗ３）の単
位インバータセルのインバータ回路（図１０のＱ１〜Ｑ
４）へのゲート信号位相を示す図である。このような位
相のゲート信号を与えることにより単位インバータの出
力電圧は零電圧になり、多重インバータ装置としての出
力電圧は低い電圧を得ることが出来る。破線は通常のＰ
ＡＭ運転時の動作波形を示す。
【０１０５】＜第１８の実施形態＞一方、請求項２７で
は、図１７に示すバイパス回路を動作させて単位インバ
ータセルの出力を短絡することにより、出力電圧を零と
するように制御するものである。この時単位インバータ
セルのインバータ回路の素子へのゲート信号は停止して
おく。
【０１０６】＜第１９の実施形態＞図１９は請求項３
０、３１に対応する制御方法の実施形態であり、請求項
２６〜２９のように制御する際、多重インバータ装置と
しては出力電圧の高調波成分が増加することが有り得る
ので、運転中の他の段（図１では他の２段）のＰＷＭ動
作周波数を増加させる（図１の例ではＰＷＭ周波数を
１．５倍へ上げる）ことにより、高調波成分を増加させ
ることなく負荷へ供給することができる。このためバイ
パス指令信号または出力電圧零指令により運転中の単位
インバータセルのＰＷＭ周波数を切替えるようにする。
【０１０７】＜第２０の実施形態＞図２０は請求項３
２、３３に対応する実施形態であり、多重インバータ装
置の各相の単位インバータセル間に出力電圧を切替えら
れる開閉器４０１〜４０６を設け、多相負荷への供給電
圧を切替えることができるように構成したものである。
高圧電動機としては、日本国内では６ｋＶ系、３ｋＶ系
が、米国内では４．２ｋＶと２．４ｋＶ系が一般であ
り、負荷に応じて切替える用途も有り得る。
【０１０８】＜第２１の実施形態＞図２１は請求項３４
に対応する実施形態であり、多重インバータ装置の各相
の単位インバータセル間に出力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１ま
たＵ２，Ｖ２，Ｗ２を設け、多相負荷への供給電圧を切
替えることができるように構成したものである。
【０１０９】＜第２２の実施形態＞図２２は請求項３
５、３６に対応する実施形態であり、各相の任意の段の
単位インバータセルの整流器に逆並列に回生用コンバー
タを設けたものである。負荷からの回生量が多いシステ
ムでは、全ての単位インバータセルに回生回路を設けて
おき、回生量に応じて任意の単位インバータを回生制御
するようにすることも容易に考えられる。回生用コンパ
ータとして自己消弧型半導体素子を使用することにより
ＰＷＭ動作させることも容易であり、回生電力を細かく
制御することが可能となる。
【０１１０】＜第２３の実施形態＞図２３は請求項３７
に対応する実施形態であり、単位インバータセルの故障
検出と保護動作回路を設けられ、単位インバータセル４
Ｕ１〜４Ｗ３が故障した際、又は保守時にその単位イン
バータに相当するｎ段目の各単位インバータに対応する
入力変圧器の１次側または２次側の各３相巻線の少なく
とも一方に設けられた開閉器２ｃ〜２ｋを少なくとも１
台以上開放するように制御するものである。 ＜第２４の実施形態＞請求項３８、３９に対応する実施
形態の出力電圧波形は図１６に示したものであり、請求
項１または２の装置において、少なくとも１台の単位イ
ンバータセルはＰＡＭ制御により、他の単位インバータ
セルはＰＷＭ制御によりそれぞれの出力電圧を制御し、
それぞれの各相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供
給するように構成した多重インパー夕装置の制御方法で
ある。
【０１１１】＜第２５の実施形態＞請求項４０は、請求
項２の装置において、３相インバータセルはＰＡＭ制御
により、他の単位インバータセルはＰＷＭ制御によりそ
れぞれの出力電圧を制御し、それぞれの各相電圧を直列
合成して多相負荷に電力を供給するように構成した多重
インバータ装置の制御方法である。
【０１１２】＜第２６の実施形態＞図２４は請求項４
１、４２に対応する実施形態を図１の回路を基にＵ相の
ＰＷＭ制御を示したものであり、各相の単位インバータ
セルの出力基本波位相は、相互にπ／３ｎだけずらして
制御すると共に、同一相の各段のＰＷＭスイッチング位
相が重ならないように制御したものである。Ｖ，Ｗ相は
図２２の波形からそれぞれ位相が１２０゜ずれた波形と
なることは言うまでもない。
【０１１３】＜第２７の実施形態＞請求項４３は、図２
５に示すように本発明の多重インバータ装置を起動する
際の制御に関し、任意の単位インバータセルにはＰＷＭ
制御により電流値を制御する機能を有し、多重インバー
タ装置の起動時にはこれを動作させて各相の単位インバ
ータセルに電流を流し、予め設定された直流電圧値まで
充電後に交流電源を投入し運転するように制御した多重
インバータ装置である。
【０１１４】図２５は、電動機２６８の回転速度を回転
検出器２６９により検出して速度フィードバックを行
い、トルク指令に応じ滑り周波数となるようにインバー
タ周波数を制御するものである。
【０１１５】電流制御ループ（電流制御増幅器２６６）
を併せ持つことが多い。この場合のすべり周波数と電流
とを共に制御するので安定性がよく、急激な加減速や負
荷変動に耐えられる。また速度フィードバックを取って
いるので、回転速度の精度は向上する。
【０１１６】図２５はこれを示す回路図であり、速度制
御増幅器２６６の出力をすべり周波数と電流の指令に変
換し、それぞれのループでインバータ周波数ｆと、周波
数指令と、電動機一次端子電圧Ｖ１指令に変換する。周
波数指令と、電動機一次端子電圧Ｖ１以後のＰＷＭ制御
回路を備えている。また、急激な加減速を行うので、順
変換部には、電力回生付加回路を用いている。この方式
は、閉ループ制御を行う必要があるので、単独運転に用
いられ、定出力特性、直巻き特性や回転速度に無関係に
最大トルクを発生させることが可能である。この構成
は、速度設定器２６０、比較器２６１、速度制御増幅器
２６２、電流パターン発生器２６３、電流検出器２６
４、比較器２６５、電流制御増幅器２６６、ＰＷＭ制御
回路２６７、すべり周波数パターン発生器２７１、比較
器２７２、速度検出器２７０から構成されている。
【０１１７】＜第２８の実施形態＞図２６は請求項４
４、４５、４６に対応する実施形態を示したもので装置
の真上からみた図であり、請求項１の装置において、入
力変圧器を複数ｍ個設けた場合には、３ｎ個の単位イン
バータを３ｎ／ｍ個に分割し、これを１組として１台の
入力変圧器と結合して１セットを構成し、ｍセット配置
するものである。すなわち図５、図６に示した実施形態
を配置する際に、入力変圧器３１と変換装置４１の組合
せをーセットとして図のように構成することにより、同
一設計により設計や製造の経済的効果が期待できる。ま
た、分離することにより絶縁耐圧も低減することができ
るので装置の小型が可能となる。入力変圧器が偶数個あ
る場合には、図２６（ａ）によう１こ背中合わせに配置
する方法、（ｂ）のように２個単位にそれぞれのセット
を互いに向かい合せて配置する方法、（ｃ）のように中
央から左右対称に配置する方法などがあり、配置性、保
守性や運転操作性の向上など目的に応じて他の方法も考
えられる。
【０１１８】＜第２９の実施形態＞図２７は請求項４
９、５０、５１に対応する実施形態であり、変圧器の２
次巻線を構成する際に、３ｎ組の３相２次巻線はそれぞ
れの％インピーダンスを揃えために、３相鉄心の異なる
位置に巻かれた各相巻線で３相結線を構成したものであ
る。一般に変圧器は内側と外側の巻線では結合度が異な
るため、インピーダンスも変わる。図２７で通常はｕ
ｌ、ｖ５、ｗ３の同一位置で３相結線を行なうが、図の
ような位置から３相巻線の結線を組むことにより変圧器
の％インピーダンスを揃えることが可能で各単位インバ
ータセルの入力電流は均等化でき電源側の各相電流や高
調波成分はバランスさせることができる。
【０１１９】
【発明の効果】以上述べた本発明によれば、２次多巻線
を持つ変圧器と単位インバータセルを組合せることによ
り、出力変圧器を必要とせず、これにより小型で高電圧
出力を得ると共に、負荷側への高調波を低減すること、
また電源系統の高調波電流を低減することができる経済
的な多重インバータ装置及びその制御方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多重インバータ装置の第１の実施形態
を説明するための回路図。
【図２】本発明の多重インバータ装置の第２の実施形態
を説明するための回路図。
【図３】本発明の多重インバータ装置の第２の実施形態
を説明するためのインバータの回路図。
【図４】本発明の多重インバータ装置の第３の実施形態
を説明するための回路図。
【図５】本発明の多重インバータ装置の第４の実施形態
を説明するための回路図。
【図６】本発明の多重インバータ装置の第５の実施形態
を説明するための回路図。
【図７】本発明の多重インバータ装置の第６の実施形態
を説明するための回路図。
【図８】本発明の多重インバータ装置の第７の実施形態
を説明するための回路図。
【図９】本発明の多重インバータ装置の第８の実施形態
を説明するための信号波形図。
【図１０】本発明の多重インバータ装置の第９の実施形
態を説明するための回路図。
【図１１】本発明の多重インバータ装置の第１０の実施
形態を説明するためのインバータの回路図。
【図１２】本発明の多重インバータ装置の第１１の実施
形態を説明するためのインバータの回路図。
【図１３】本発明の多重インバータ装置の第１２の実施
形態を説明するためのインバータの回路図。
【図１４】本発明の多重インバータ装置の第１３の実施
形態を説明するためのインバータの回路図。
【図１５】本発明の多重インバータ装置の第１３の実施
形態を説明するためのインバータの回路図。
【図１６】本発明の多重インバータ装置の第１４の実施
形態を説明するための信号波形図。
【図１７】本発明の多重インバータ装置の第１５の実施
形態を説明するためのインバータの回路図。
【図１８】本発明の多重インバータ装置の第１６の実施
形態を説明するための信号波形図。
【図１９】本発明の多重インバータ装置の第１７の実施
形態を説明するための図。
【図２０】本発明の多重インバータ装置の第１８の実施
形態を説明するための回路図。
【図２１】本発明の多重インバータ装置の第１９の実施
形態を説明するための回路図。
【図２２】本発明の多重インバータ装置の第２０の実施
形態を説明するためのインバータの回路図。
【図２３】本発明の多重インバータ装置の第２１の実施
形態を説明するための回路図。
【図２４】本発明の多重インバータ装置の第２２の実施
形態を説明するための信号波形図。
【図２５】本発明の多重インバータ装置の第２３の実施
形態を説明するための回路図。
【図２６】本発明の多重インバータ装置の第２４の実施
形態を説明するための図。
【図２７】本発明の多重インバータ装置の第２５の実施
形態を説明するための変圧器の概略図。
【図２８】従来の多重インバータ装置の第１の例を説明
するための回路図。
【図２９】従来の多重インバータ装置の第２の例を説明
するための回路図。
【図３０】従来の多重インバータ装置の第３の例を説明
するためのインバータの回路図。
【符号の説明】
１…商用交流電源 ２，２ａ〜２ｋ…開閉器 ３…入力変圧器 ３Ｐ…一次巻線 ３Ｓ…二次巻線 ４…インバータ回路 ４Ｕ１〜４Ｕ３、４Ｖ１〜４Ｖ３、４Ｗ１〜４Ｗ３…単
位インバータセル ５…多相負荷 ４１…３相インバータ Ｑ１〜Ｑ６…自己消弧型半導体素子 Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード ３１，３２，３３…入力変圧器 ３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐ…一次巻線 ３１Ｓ，３２Ｓ，３３Ｓ…二次巻線

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の２次巻線を持つ入力変圧器と、単
    位インバータセルを複数個ｎ段直列接続して各相を構成
    し、前記入力変圧器と組合せて多相負荷に電力を供給す
    る多重インバータ装置において、 前記入力変圧器は３ｎ組の３相巻線を２次側に有し、ｎ
    段目の各相の単位インバータセルには各相で位相がずれ
    た前記変圧器の２次巻線を接続して構成したことを特徴
    とする多重インバータ装置。
  2. 【請求項２】 ３ｎ組の複数の３相２次巻線を持つ入力
    変圧器と、少なくとも１個の３相インバータと、複数個
    の単相インバータセルとを具備し、前記単相インバータ
    セルは複数個（ｎ−１）段直列接続して各相を構成し、
    前記３相インバータの各同一相へ接続して多相負荷に電
    力を供給することを特徴とする多重インバータ装置。
  3. 【請求項３】 前記入力変圧器は各相の単位インバータ
    セル直列数ｎ個に対してｎ個設け、それぞれの変圧器は
    π／３ｎ位相がずれた３組の３相巻線を２次側に有し、
    各相のｎ段目の単位インバータセルには各相で位相がず
    れた２次巻線を接続して構成したことを特徴とする請求
    項１に記載の多重インバータ装置。
  4. 【請求項４】 前記３相インバータ及び各相で直列接続
    された（ｎ−１）段目の単相インバータセルには、π／
    ３ｎ位相がずれた変圧器の２次巻線を接続して構成した
    ことを特徴とする請求項２に記載の多重インバータ装
    置。
  5. 【請求項５】 前記入力変圧器は複数ｍ個とし、それぞ
    れは３ｎ組の３相巻線を２次側に有し、各相のｎ段目の
    単位インバータセルには各相で位相がずれた２次巻線を
    接続して構成したことを特徴とする請求項１または請求
    項２に記載の多重インバータ装置。
  6. 【請求項６】 前記入力変圧器は複数ｍ個で各入力変圧
    器は同−２次巻線で構成し、ｎ組の単位インバータセル
    で各相を構成したことを特徴とする請求項１または２に
    記載の多重インバータ装置。
  7. 【請求項７】 各相のｎ段目の単位インバータセルには
    同一位相の入力変圧器２次巻線を接続して構成したこと
    を特徴とする請求項１または２に記載の多重インバータ
    装置。
  8. 【請求項８】 前記入力変圧器は複数ｍ個とし、前記各
    入力変圧器の１次側は６ｍ相構成となるよう巻線位相を
    ずらし、各入力変圧器の２次側はそれぞれ３ｎ組の３相
    巻線を有し、各相のｎ段目の単位インバータセルには各
    相で位相がずれた２次巻線を接続して構成したことを特
    徴とする請求項１または２に記載の多重インバータ装
    置。
  9. 【請求項９】 前記入力変圧器は複数ｍ個とし、該各入
    力変圧器の１次側は６ｍ相構成となるよう巻線位相をず
    らし、該各入力変圧器の２次側はそれぞれ３ｎ組の３相
    巻線を有し、各相のｎ段目の単位インバータセルには各
    相で同一位相の２次巻線を接続して構成したことを特徴
    とする請求項１または２に記載の多重インバータ装置。
  10. 【請求項１０】 前記入力変圧器は複数ｍ個とし、該各
    入力変圧器の各２次巻線には所定のリアクタンスを持た
    せ、単位インバータに所定の負荷電流が流れている状態
    ではその入力電流が断続しないようにしたことを特徴と
    する請求項１〜請求項５のいずれかに記載の多重インバ
    ータ装置。
  11. 【請求項１１】 前記入力変圧器の１次側または２次側
    の各３相巻線の少なくとも一方に、電路を遮断できる開
    閉器を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項５の
    いずれかに多重インバータ装置。
  12. 【請求項１２】 前記単位インバータセルは交流を直流
    に変換する整流器と直流を任意の周波数に変換する単相
    インバータ回路から構成されたことを特徴とする請求項
    １または請求項２に記載の多重インバータ装置。
  13. 【請求項１３】 前記単位インバータセル内に有する整
    流器は、ダイオードブリッジ回路で構成されたことを特
    徴とする請求項１または２に記載の多重インバータ装
    置。
  14. 【請求項１４】 少なくとも１台の単位インバータセル
    内の整流器は、ゲート制御極を持つ半導体素子で構成さ
    れたことを特徴とする請求項１または２に記載の多重イ
    ンバー夕装置。
  15. 【請求項１５】 少なくとも１台の単位インバータセル
    内の整流器は、ゲート制御極を持つ自己消弧型の半導体
    素子で構成されたことを特徴とする請求項１または２に
    記載の多重インバータ装置。
  16. 【請求項１６】 前記単位インバータセル内のインバー
    タ回路素子は、自己消弧型半導体素子で構成されたこと
    を特徴とする請求項１または２に記載の多重インバータ
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記単位インバータセル内のインバー
    タ回路素子は、ゲート電流駆動型の自己消弧型半導体素
    子で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記
    載の多重インバータ装置。
  18. 【請求項１８】 前記単位インバータセル内のインバー
    タ回路素子は、ゲート電圧駆動型の自已消弧型半導体素
    子で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記
    載の多重インバータ装置。
  19. 【請求項１９】 前記複数の単位インバータセルの少な
    くとも１台のインバータ回路は、ＰＷＭ制御及びＰＡＭ
    制御のいずれでも運転できる機能を有し、残りの他の単
    位インパー夕はＰＡＭ制御機能またはＰＷＭ制御機能の
    みを有することを特徴とする請求項１または２に記載の
    多重インバータ装置。
  20. 【請求項２０】 前記単位インバータセルは、その出力
    をバイパスする開閉器を備えたことを特徴とする請求項
    １または２に記載の多重インバータ装置。
  21. 【請求項２１】 前記単位インバータセルの出力をバイ
    パスする開閉器として、半導体素子を使用し、単位イン
    バータセルの出力間に逆並列に接続したことを特徴とす
    る請求項２０に記載の多重インバータ装置。
  22. 【請求項２２】 前記単位インバータセルの出力をバイ
    パスする半導体素子として、自己消弧型半導体素子を使
    用したことを特徴とする請求項２１に記載の多重インパ
    ー夕装置。
  23. 【請求項２３】 前記単位インバータセルの出力をバイ
    パスする開閉器として、ダイオードをブリッジ接続し、
    その直流出力に短絡用制御極付き半導体素子を接続した
    ことを特徴とする請求項２０に記載の多重インバータ装
    置。
  24. 【請求項２４】 前記短絡用制御極付き半導体素子と直
    列に可飽和リアクトルを接続したことを特徴とする請求
    項２３に記載の多重インバータ装置。
  25. 【請求項２５】 前記単位インバータセルの出力をバイ
    パスする開閉器として、ダイオードと制御極付き半導体
    素子を用いてプリッジ接続し、その直流出力を短絡する
    ようにしたことを特徴とする請求項２０に記載の多重イ
    ンバータ装置。
  26. 【請求項２６】 前記負荷へ供給する出力電圧が低い時
    には、少なくとも１段の単位インバータセルを零電圧出
    力にするように制御したことを特徴とする請求項１また
    は請求項２に記載の多重インバータ装置の制御方法。
  27. 【請求項２７】 前記負荷へ供給する出力電圧が低い時
    には、少なくとも１段の単位インバータセルの出力部の
    バイパス開閉器を動作させるように制御したことを特徴
    とする請求項１または請求項２に多重インバータ装置の
    制御方法。
  28. 【請求項２８】 ある単位インバータセルが故障した場
    合には、当該インバータセル出力部のバイパス開閉器を
    動作させると共に、故障インバータセルと同一段の他の
    相の単位インバータセルのバイパス開閉器も動作するよ
    うに制御したことを特徴とする請求項１または請求項２
    に記載の多重インバータ装置の制御方法。
  29. 【請求項２９】 ある単位インバータセルが故障した場
    合には、当該インバータセル出力部のバイパス開閉器を
    動作させると共に、故障インバータセルと同一段の他の
    相の単位インバータセルの出力電圧を零電圧制御するこ
    とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重イ
    ンバータ装置の制御方法。
  30. 【請求項３０】 前記バイパス開閉器が動作または零電
    圧出力制御している単位インバータを除く他の単位イン
    バータセルは、インバータ回路のＰＷＭ動作周波数を通
    常時と変えること特徴とする請求項２６〜２９のいずれ
    かに記載の多重インバータ装置の制御方法。
  31. 【請求項３１】 前記インバータのＰＷＭ周波数を高く
    するように制御したことを特徴とする請求項３０に記載
    の多重インバータ装置の制御方法。
  32. 【請求項３２】 前記多相負荷への供給出力電圧を開閉
    器により切替えることができるように構成したことを特
    徴とする請求項１または請求項２に記載の多重インバー
    タ装置。
  33. 【請求項３３】 出力電圧を６ｋＶ系と３ｋＶ系、また
    ４．２ｋＶ系と２．４ｋＶ系で切替え可能な構成とした
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重
    インバータ装置。
  34. 【請求項３４】 前記単位インバータセルｎ段の任意の
    段の各相の位置から出力を取り出せるような構成とし、
    出力電圧を切替えることができるように構成したことを
    特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重インバ
    ータ装置。
  35. 【請求項３５】 各相を構成するｎ段の単位インバータ
    の少なくとも１段の各相に電力回生機能を具備したこと
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の多重イン
    バータ装置。
  36. 【請求項３６】 負荷側からの回生がある場合には、電
    力回生機能の回路をＰＷＭ制御して電源に回生するよう
    に制御したことを特徴とする請求項１または請求項２に
    記載の多重インバータ装置の制御方法。
  37. 【請求項３７】 前記入力変圧器の１次または２側の開
    閉器は、単位インバータセルが故障した際には、その故
    障信号により開放動作、また保守する際に手動開放動作
    させることを特徴とする請求項１１に記載の多重インバ
    ータ装置の制御方法。
  38. 【請求項３８】 少なくとも１台の単位インバータセル
    は、ＰＡＭ制御により、他の単位インバータセルはＰＷ
    Ｍ制御によりそれぞれ出力電圧を制御し、それぞれの各
    相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給するように
    構成したことを特徴とする請求項１９に記載の多重イン
    バータ装置の制御方法。
  39. 【請求項３９】 少なくとも１台の単相インバータは、
    ＰＡＭ制御により、他の３相インバータ及び単相インバ
    ータはＰＷＭ制御によりそれぞれ出力電圧を制御し、そ
    れぞれの各相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給
    するように構成したことを特徴とした請求項１９に記載
    の多重インバータ装置の制御方法。
  40. 【請求項４０】 前記３相インバータはＰＡＭ制御によ
    り、少なくとも１台の単相インバータはＰＷＭ制御によ
    りそれぞれ出力電圧を制御し、それぞれの各相電圧を直
    列合成して多相負荷に電力を供給するように構成したこ
    とを特徴とした請求項２に記載の多重インバータ装置の
    制御方法。
  41. 【請求項４１】 ＰＷＭ制御位相は各相のｎ段の単位イ
    ンバータが相互に重ならないように制御して、それぞれ
    の各相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給するよ
    うに制御したことを特徴とする請求項１または請求項２
    に記載の多重インバータ装置の制御方法。
  42. 【請求項４２】 各相のｎ段の単位インバータの基本波
    位相は相互にπ／３ｎだけ位相をずらして制御し、それ
    ぞれの各相電圧を直列合成して多相負荷に電力を供給す
    るように制御したことを特徴とする請求項１または請求
    項２に記載の多重インバータ装置の制御方法。
  43. 【請求項４３】 任意の単位インバータセルにはＰＷＭ
    制御により電流値を制御する機能を有し、多重インバー
    タ装置の起動時にはこれを動作させて各相の単位インバ
    ータセルに電流を流し、予め設定された直流電圧値まで
    充電後に交流電源を投入するように制御したことを特徴
    とする請求項１または請求項２に記載の多重インバータ
    装置の制御方法。
  44. 【請求項４４】 前記入力変圧器を複数ｍ個設けた場合
    には、３ｎ個の単位インパー夕を３ｎ／ｍ個に分割し、
    これを１組として１台の入力変圧器と結合して１セット
    を構成し、ｍセット配置することを特徴とする請求項１
    に記載の多重インバータ装置。
  45. 【請求項４５】 前記入力変圧器が偶数個ある場合に
    は、２個単位にそれぞれのセットを互いに背中合わせお
    よび一直線上に列盤配置したことを特徴とする請求項４
    ４に記載の多重インバータ装置。
  46. 【請求項４６】 前記入力変圧器が偶数個ある場合に
    は、２個単位にそれぞれのセットを互いに向かい合せて
    配置することを特徴とする請求項４４に記載の多重イン
    バータ装置。
  47. 【請求項４７】 ゲート制御極を持つ自己消弧型の半導
    体素子で構成された整流器は、ＰＷＭ制御を行う制御回
    路を持つことを特徴とする請求項１５に記載の多重イン
    バータ装置。
  48. 【請求項４８】 ゲート制御極を持つ自已消弧型の半導
    体素子で構成された整流器は、ＰＷＭ制御により進み力
    率制御が可能な制御回路を持つことを特徴とする請求項
    １５に記載の多重インバータ装置。
  49. 【請求項４９】 前記入力変圧器の２次巻線を構成する
    際に、３ｎ組の３相２次巻線はそれぞれの％インピーダ
    ンスを揃えるように結線し、各相の単位インバータセル
    には位相がずれた２次巻線を接続して構成したことを特
    徴とする請求項１に記載の多重インバータ装置。
  50. 【請求項５０】 前記入力変圧器の２次巻線を構成する
    際に、３ｎ組の３相２次巻線はそれぞれの％インピーダ
    ンスを揃えために、３相鉄心の異なる位置に巻かれた各
    相巻線で３相結線を構成し、各相の単位インバータセル
    には位相がずれた２次巻線を接続して構成したことを特
    徴とする請求項１に記載の多重インバータ装置。
  51. 【請求項５１】 故障インバータセルと異なる段の他の
    相の単位インバータセルの出力のバイパス開閉器を動
    作、または出力電圧を零電圧制御することを特徴とする
    請求項２８または請求項２９記載の多重インバータ装置
    の制御方法。
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