JPS6185064A - インバ−タ装置 - Google Patents

インバ−タ装置

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JPS6185064A
JPS6185064A JP59203257A JP20325784A JPS6185064A JP S6185064 A JPS6185064 A JP S6185064A JP 59203257 A JP59203257 A JP 59203257A JP 20325784 A JP20325784 A JP 20325784A JP S6185064 A JPS6185064 A JP S6185064A
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JP
Japan
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voltage
filter
output
transformer
amplifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP59203257A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuya Aoyama
育也 青山
Ikuo Yasuoka
育雄 安岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6185064A publication Critical patent/JPS6185064A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from dc input or output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、直流電源から、直列リアクトルおよび分路コ
ンデンサを逆り型に接続してなる直流フィルタ回路、お
よび可変電圧・可変周波数のインバータを介して交流負
荷に電力を供給するインバータ装置、とくに電気車駆動
用誘導電動機を駆動制御するインバータの電源回路にお
ける誘導障害抑制手段に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
電気車における主電動機としての誘導電動機を可変電圧
・可変周波数(以下、VVVFという)インバータによ
り駆動制御する場合の代表的な主回路構成を第7図に示
す。この主回路においては、パンタグラフ1により集電
した直流電力を主ヒユーズ2、断流器3、高速度遮断器
4、さらに直列リアクトル5および分路コンデンサ6を
逆り型に接続してなる直流フィルタ回路を介してVVV
Fインバータ7に供給し、ここでVVVFの三相交流に
変換して誘導Ti動機8を駆動する。
このような電気車主回路においては、VVVFインバー
タを構成するスイッチング素子により断続制御された電
流に基因する誘導障害、すなわち低周波から高周波まで
の幅広い周波数11jtl運転を行なう際に生ずる、イ
ンバータ周波数の6倍周波の高調波を含む帰線電流iが
流れる。この高調波電流の誘導により信号機や踏切など
の各種保安設備が誤動作するおそれがある。このため、
たとえば帰線電流iに含まれるリップル電流成分は50
Hzまたは60Hzの適用周波数帯の場合、0.7A以
下に抑えるように規定されている。
リアクトル5およびコンデンサ6からなる直流フィルタ
回路は本来そのようなg線電流に含まれる高調波成分を
低減する機能を持っている。しかし、この直流フィルタ
回路によって高調波電流成分を前記の値以下に低減させ
るためには、リアクトル5のインダスタンスおよび二I
ンデンサ6のキャパシタンスをかなり大きな値にする必
要゛がある。
しかも電気車の場合は高耐圧、大容量のものが必要とさ
れてもそのような必要を満たすフィルタ回路は大型、大
重団になるにもかかわらず取付スペースには厳しい制約
がある。たとえば、逆り型しCフィルタにより5QH2
成分のリップル電流を10dB減衰させるには、L=1
0+11HとしてC=6500μFという非常に大きな
値の大型のコンデンサが必要になる。
一方、VVVFイン°バータのフィルタコンデンサの電
圧から前述の誘導障害で問題となる帰線電流中の特定周
波数のリップル成分電圧を選別する場合、フィルタコン
デンサの両端に直流変成器を接続して検出゛する間接方
式とコンデンサ電圧から直接検出する直接方式とがあり
得る。しかし、前者の間接方式では、前述の含有リップ
ル成分が直流分と比べて非常に小さな値であるため、周
囲の雑音電圧との区別がつかないという不都合がある。
たとえば直流電II!電圧が1500Vのときに前述の
特定周波数のリップル電圧はたかだか10V程度であり
、直流変成器の変成比を仮に1/100とすればリップ
ル電圧成分は0.1Vとしてしか検出することができな
いことになる。また、後者の直接方式では、リップル電
圧は正確に検出することができるが、検出装置全体がイ
ンバータ主回路と同じ高圧回路の電位を持つことになる
ため、各構成機器の耐電圧値をとり、機器相互間の絶縁
距離を大きくとり、配線材料にも高圧配線用のものを使
用しなければならなくなる。たとえば直流電源電圧が1
500Vのときの各機器の耐電圧値は収納される箱体と
の間でAC3400Vである。
以上述べたように、従来の逆り型LCフィルタ回路では
帰線電流に含まれる高調波成分、とくに商用周波数帯以
下の成分を減衰させるためには、大型大容量のりアクド
ルおよびコンデンサが必要となり、重量的、空間的、経
済的に、とくに車両用としては、不利になるという問題
があった。また、直流回路のリップル成分電圧を検出す
るのにも一長一短があって問題となっていた。
〔発明の目的〕
したがって本発明の目的は、インバータの帰線電流に含
まれる高調波電流、とくに商用周波数帯以下のリップル
電流の低減を小型、軽量な手段で達成し、誘導障害を効
果的に抑制し得るインバータ装置を提供することにある
〔発明の概要〕
この目的を達成するために本発明は、前述のインバータ
装置において、直流フィルタ回路の出力側電圧から交流
分電圧を抽出する高域フィルタと、このi3域フィルタ
によって抽出された交流分電圧から高電圧かつ高周波の
、パルス状電圧成分を除去する低域フィルタと、この低
域フィルタの出力側に接続された抵抗分圧器と、この抵
抗分圧器の分圧出力を絶縁して伝達する第1の変圧器と
、この第1の変圧器の出力から特定周波数のリップル電
圧成分を取出す帯域フィルタと、この帯域フィルタの出
力電圧の振幅および位相を調整し、電力増幅を行なう増
幅器と、一次巻線を前記増幅器の出力側に接続し、二次
巻線を前記直列リアクトルに直列に、前記直流フィルタ
回路の出力側電圧に含まれる前記特定周波数のリップル
電圧に対して逆位相となる極性で接続した第2の変圧器
とを具備したことを特徴とするものである。
さらに本発明は、上記に加えて、第2の変圧器の一次巻
線に接続され、二次巻線側から一次巻線側へ到来する過
電圧から前記帯域フィルタおよび増幅器を保護する過電
圧抑制装置を設けたことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。
第1図は本発明を第7図の回路構成を有する電気車主回
路に適用した場合の実/If!例を示すものである。
第1図において、直流フィルタ回路の出力側の電圧がコ
ンデンサ6の両端から導出され、入力フィルタ9に導入
される。入力フィルタ9は、第2図に示すように、コン
デンサ16および抵抗17を逆り型に接続してなるRC
高域フィルタと、抵抗18およびコンデンサ19を逆り
型に接続してなるRC低域フィルタと、抵抗20および
21からなる抵抗分圧器とからなっている。入力フィル
タ9の出力側には絶縁用の変圧器10を介して、特定周
波数(この実施例では商用周波数帯の周波数)を選別す
る演算増幅器を用いた帯域フィルタ(バンドパスフィル
タ)11が設けられる。帯域フィルタ11の出力側には
振幅および位相の調整機能を有し、電力増幅を行なう増
幅器12が設けられている。増幅器12の出力側は変圧
器13の一次巻線に接続されている。変圧器13の二次
巻線はコンデンサ6の電源側に、リアクトル5に対して
回路的に直列になるように、かつコンデンサ6の特定周
波数のリップル電圧に対して逆位相の極性の電圧が加え
られるように配設されている。
増幅器12の出力側すなわち変圧器13の一次巻線側に
は、出力過電圧抑制装置14が接続され、この接続点に
主回路から変圧器13を介して到来する過電圧から増幅
器12および帯域フィルタ11、つまり能動回路素子を
保護する。出力過電圧抑制装置14は過電圧吸収用コン
デンサを含んでおり、制御電源15から制御電力を得る
さて、第1図の回路において、直流フィルタ回路の出力
電圧すなわちインバータ7の入力電圧を入力フィルタ9
に入力することにより、コンデンサ16および抵抗17
からなる高域フィルタで直流分を除去して交流弁のみを
取出し、次の抵抗18およびコンデンサ19からなる低
域フィルタで50011z以上の周波数のパルス状電圧
を除去する。そのため、入力フィルタ9の各部品は、第
3図に示すように上記の周波数特性となるような定数に
設定1゛る。低域フィルタの出力電圧は次の抵抗20.
21からなる抵抗分圧器で主回路の異常時においても入
力フィルタ9を通して帯域フィルタ11へ過電圧が入力
されることのないように分圧する。かくして入力フィル
タ9の出力電圧は絶縁用変圧器10を介して帯域フィル
タ11に入力され、ここでは演算増幅器を用いて第4図
に示す周波数特性に従って入力電圧の中から特定周波数
帯(ここでは商用周波数50)1zとする)のリップル
電圧を選択的に取出し、他の周波数のリップル電圧は減
衰させてしまう。帯域フィルタ11の出力は増幅器12
で増幅され、変圧器13へと出力される。なお、増幅器
12は位相調整機能をも持っており、入力フィルタ9の
入力と増幅器12の出力間における商用周波数帯のリッ
プル電圧の位相ずれを調整してそれをOoにすることが
できる。
したがって入力フィルタ9および帯域フィルタ11は位
相特性を全く考慮することなく、振幅特性を基準として
定数を決定すればよいことになる。
増幅器12は、たとえば第5図に示すように、入力電圧
(a’)を90°だけ位相を避らせた所定i幅の出力電
圧(b)を出力する。
変圧器13は、増幅器12からの出力を主回路の当該周
波数のリップル電圧成分に対して位相を反転して互いに
相殺し合うように主回路に加える。
すなわち、第6図に示すように、主回路に存在するリッ
プル成分電圧(a)に対して、増幅器12から変圧器1
3を介して主回路に重畳される電圧(b)は同一絶対値
、逆位相(位相差180°)であって、両者は互いに相
殺し合い、したがって、主回路の帰線電流に含まれる前
述の特定周波数のリップル電流を低減させることができ
る。
一方、出力過電圧抑制装置14は主回路の始動時や事故
等の過渡現象時に過電圧が発生したとき、その過電圧を
吸収し、帯域フィルタ11や増幅器12を過電圧から保
護する。
また第1図の装置には2組の変圧器10.13が設けら
れ、変圧器10の二次側から変圧器13の一次側に至る
帯域フィルタ11、増幅器12、出力過電圧抑制装置1
4、および制W電源15の低圧回路化を図っているのが
この装置の一つの特徴である。
以上のように本発明の装置においては入力フィルタ9お
よび帯域フィルタ11の周波数特性により主回路の帰l
!電流に含まれる高調波リップル電流の減衰特性が定ま
るので、実mPAのような商用周波数W/以外の高調波
リップル電流に対しても入力フィルタ9および帯域フィ
ルタ11の回路定数を変更したり、複数組のフィルタを
組合せたりすることによって周波数特性を変えることに
より対応することができる。
上記実施例においては電気車駆動用誘導電動機に給電す
るインバータの場合について、説明したが、本発明はそ
れに限らず他の交流負荷の場合にも適用することができ
る。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、VVVFインバータ
の運転によって発生する、帰線電流に含まれる特定周波
数のリップル電流を、主回路に大型・大容量の直流フィ
ルタ回路を用いることなく、小型で軽量な回路装置によ
り効率的に低減させることができ、信頼性の高い誘導障
害の抑制を達成することができる。
さらに帯域フィルタや増幅器などの、本発明に従って設
けられる能動回路部品を含む回路部分を低圧回路化する
ことができ、より一層の装置の小型化を達成することが
できる。
さらにまた、増幅器に位相調整機能を持たせることによ
り、従来不可能であった振幅特性と位相特性を個々に調
整することが可能となり、より高性能のリップル電圧抑
制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示1回路接続図、第2図は
第1図の入力フィルタの一具体例を示す接続図、 第3図は第1図の入力フィルタの周波数特性を示す特性
図、 第4図は第1図の帯域フィルタの周波数特性を示す特性
図、 第5図は第1図の増幅器の位相調整機能を説明するため
の電圧波形図、 第6図は第1図の装置におけるリップル電圧の相殺作用
を説明するための電圧波形図、第7図は誘導電動機をV
VVFインバータにより駆動制御する公知の電気車主回
路の接続図である。 5・・・直列リアクトル、6・・・分路コンデンサ、7
・・・VVVFインバータ、8・・・誘導電動機、9・
・・入力フィルタ、10−・−変圧器、11・・・帯域
フィルタ、12・・・増幅器、13・・・変圧器、14
・・・出力過電圧υ制御装置、16.19・・・コンデ
ンサ、17゜18.20.21・・・抵抗。 出願人代理人  猪  股    清 第2図 第3図 周波数 (Hl) 第4図 第5図 イ立相(廣)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、直流電源から、直列リアクトルおよび分路コンデン
    サを逆L型に接続してなる直流フィルタ回路、および可
    変電圧・可変周波数のインバータを介して交流負荷に電
    力を供給するインバータ装置において、 前記直流フィルタ回路の出力側電圧から交流分電圧を抽
    出する高域フィルタと、 この高域フィルタによって抽出された交流分電圧から高
    電圧かつ高周波のパルス状電圧成分を除去する低域フィ
    ルタと、 この低域フィルタの出力側に接続された抵抗分圧器と、 この抵抗分圧器の分圧出力を絶縁して伝達する第1の変
    圧器と、 この第1の変圧器の出力から特定周波数のリップル電圧
    成分を取出す帯域フィルタと、 この帯域フィルタの出力電圧の振幅および位相を調整し
    、電力増幅を行なう増幅器と、 一次巻線を前記増幅器の出力側に接続し、二次巻線を前
    記直列リアクトルに直列に、前記直流フィルタ回路の出
    力側電圧に含まれる前記特定周波数のリップル電圧に対
    して逆位相となる極性で接続した第2の変圧器と を具備したことを特徴とするインバータ装置。 2、直流電源から、直列リアクトルおよび分路コンデン
    サを逆L型に接続してなる直流フィルタ回路、および可
    変電圧・可変周波数のインバータを介して交流負荷に電
    力を供給するインバータ装置において、 前記直流フィルタ回路の出力側電圧から交流分電圧を抽
    出する高域フィルタと、 この高域フィルタによって抽出された交流分電圧から高
    電圧かつ高周波のパルス状電圧成分を除去する低域フィ
    ルタと、 この低域フィルタの出力側に接続された抵抗分圧器と、 この抵抗分圧器の分圧出力を絶縁して伝達する第1の変
    圧器と、 この第1の変圧器の出力から特定周波数のリップル電圧
    成分を取出す帯域フィルタと、 この帯域フィルタの出力電圧の振幅および位相を調整し
    、電力増幅を行なう増幅器と、 一次巻線を前記増幅器の出力側に接続し、二次巻線を前
    記直列リアクトルに直列に、前記直流フィルタ回路の出
    力側電圧に含まれる前記特定周波数のリップル電圧に対
    して逆位相となる極性で接続した第2の変圧器と、 この第2の変圧器の一次巻線に接続され、二次巻線側か
    ら一次巻線側へ到来する過電圧から前記帯域フィルタお
    よび増幅器を保護する過電圧抑制装置と を具備したことを特徴とするインバータ装置。
JP59203257A 1984-09-28 1984-09-28 インバ−タ装置 Pending JPS6185064A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103941699A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 浙江艾罗电源有限公司 用于储能型光伏并网系统的逆变器

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JPS5021220A (ja) * 1973-05-29 1975-03-06

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CN103941699B (zh) * 2014-04-28 2016-06-08 浙江艾罗电源有限公司 用于储能型光伏并网系统的逆变器

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