JPS6323589A - 可変速駆動装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は交流電動機と、該交流電動機を可変速駆動す
るための可変電圧可変周波数のインバータとからなる可
変速駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、直流高電圧電源に接続され、直流電力を可変
電圧可変周波数の交流電力に変換して大容鞭負荷に給電
するインバータ装置、例えば、刊行物「第２１回鉄道に
おけるサイバネティクス利用国内シンポジウム論文集」
　（発刊元；日本鉄道サイバネティクス協議会、１９８
４年１１月発行）に記載されている如き直流チョッパと
インバータからなるインバータ装置の主回路の構成を示
したものである。

第３図において、１は直流電源（例えば、７５０ボルト
電車線）、２は電源開閉器である。３はフィルタリアク
トル、４はフィルタコンデンサであって、両者により、
逆り字形の第１の平滑用フィルタ回路が構成されている
。５は降圧直流チョッパであって、その主回路は、例え
ば、ゲートターンオフサイリスクを用いて構成されてお
り、電圧制御装置５１からゲートパルスを受けて、直流
入力を、出力電圧平均値が電圧基準ＢＰ　　（インバー
タ周波数基準ｆＰに対して一定の比例関係を有する）に
等しくなるようにオン・オフ制御する。

６は還流ダイオードである。７はフィルタリアクトル、
８はフィルタコンデンサであって、両者により、逆Ｉ７
字形の第２の平滑用フィルタ回路が構成されている。９
は可変周波数の３相インバータであって、その主回路は
、第２図に示す如く、スイッチング素子としてのトラン
ジスタＴ、、、Ｔ、ｚ、・・・Ｔｒ６を６相ブリツジ接
続してなり、上記第２のフィルタ回路を通して入力され
る直流電力を交流電力に変換し、電圧／周波数比一定の
交流電力を負荷である３相誘導電動Ｊａ１０に供給する
。トランジスタＴｒ＋ｓ　Ｔｒｚｓ　　・・・’ｒｒ３
は、周波数制御装置９１から所定の順序でベース駆動信
号を受け、出力電圧の周波数が速度指令ＳＦの指令値に
対応する周波数値となるように、オン・オフ制御される
。Ｄはダイオードである。

この構成においては、直流チョッパ５に、直流電源１か
らの直流電源電圧ＥＩｌが上記第１のフィルタ回路で平
滑された後供給される。直流チョッパ５は出力電圧平均
値ＥＡＤが電圧基準Ｅ、と等しくなるようにオン・オフ
制御される。直流チョッパ５の出力電圧は上記第２のフ
ィルタ回路で平滑されてインバータ９に供給される。イ
ンバータ９はその出力周波数が速度指令ＳＰに対応する
周波数ｆ、となるように、そのスイッチング周期が制御
され、出力電圧値がＶＰであり、周波数がｆ。

である３相交流（但し、電圧／周波数の比は一定）を誘
導電動機１０に供給する。従って、速度指令値Ｓ、を調
整することにより誘導電動機１０は速度指令値Ｓ、に対
応した回転数で回転する。

このように、第３図の装置は、直流電源電圧Ｅ、を降圧
してインバータに与える構成とし、負荷給電電力の電圧
制御は直流チョッパ５に分担させ、インバータ９には周
波数制御だけを分担させている。これは、直流電源電圧
ＥＤが高い場合に該電圧に対して充分な耐圧のある制御
整流素子でインバータを構成すると、制御整流素子とし
て、入手し難く、高価な素子を使用しなくてはならない
ためである。

上記従来装置のように、直流チョッパ５を用いて降圧し
てインバータ９に供給するようにすれば、インバータの
所要耐圧を降圧レベルに協調させればよいので、該イン
バータを構成する制御整流素子としては、耐電圧の低い
、安価で、入手しやすい制御整流素子を用いることがで
きる利点があるが、その反面、直流チョッパを使用する
ので、回生運転を行う場合には降圧直流チョッパを必要
とし、また、フィルタ回路も２組必要とする等、主回路
構成、制御回路の構成が複雑になり、結果として装置全
体が大形化し高価になるという問題があった。

この発明は上記した従来の“問題を解消するためになさ
れたもので、直流電源電圧が高電圧であっても、制御整
流素子の耐圧をこの高電圧に合わせる必要がなく、しか
も直流チョッパを使用しなくても済み、従来に比して、
構成を簡素化し、小型化することができる可変速駆動装
置を得ることを目的とする”。

〔問題を“解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、可変電圧可変周波
数のインバータを２台使用し、各インパークに、直流電
源電圧をコンデンサで分圧した直流電圧を入力電圧とし
て供給するとともに、インバータ負荷となる交流電動機
を、入力巻線が互いに絶縁された第１および第２の並列
入力巻線からなる交流電動機とし、上記第１の入力巻線
に上記一方のインバータから給電され、上記第２の入力
巻線に上記他方のインバータから給電される構成とした
ものである。

〔作用〕

この発明では、各インバータが直流電源電圧を分圧した
直流電圧を受けるので、インバータを構成する複数の制
御整流素子の耐圧は分圧後の上記直流電圧に対して充分
な耐圧があればよく、制御整流素子にかかる費用を低減
することができる１交流電動機の所要耐圧も低減するこ
とができる利点が得られる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、４Ａ、４Ｂはフィルタコンデンサであ
って、両者はフィルタリアクトル３と平滑用フィルタ回
路を構成している。９Ａおよび９Ｂはそれぞれ第１およ
び第２の３相インバータであって、前者の正負入力端子
はフィルタコンデンサ４Ａの正負端子にそれぞれ接続さ
れ、後者の正負入力端子はフィルタコンデンサ４Ｂの正
ｆｔ　端子にそれぞれ接続されている。１００は３相誘
導電動機であって、その人力巻線が、互いに絶縁された
２つの並列巻線、即ち、第１の入力巻線１００Ａと第２
の人力巻線１００Ｂからなる分割巻線構造となっており
、第１の入力巻１ｉｔ　１００　Ａの各相の端子ＵＡ、
Ｖヶ、ＷＡＶまインバータ９Ａの対応する出力端子に、
また、第２の入力巻線１００Ｂの各相の端子Ｕ、、Ｖ、
　、Ｗ、はインバータ９Ｂの対応する出力端子に、それ
ぞれ、接続されている。インバータ９Ａ、９Ｂは可変電
圧可変周波数のインバータであって、その主回路は前記
第２図に示すような構成を有し、制御装置９０１からベ
ース駆動信号を受けて直流入力を、電圧／周波数比が一
定の関係を保って変化する３相交流電力に変換する。こ
の制御装置９０１としては、従来公知の各種の制御方法
を用途に応じ選択して使用することができる。

この構成において、今、インバータ９Ａ、、９Ｂの定格
容量が第３図のインバータ９の定格容量の１／２、第１
の人力巻線１００Ａと第２の入力巻線１００Ｂの巻線容
量が第３図の誘導電動機１０の巻線容量の１／２であり
、フィルタコンデンサ４Ａ、４Ｂが直流電源電圧Ｅ、を
１：１に分圧しているとする。インバータ９Ａおよび９
ＢにはＥＤ／２の直流電圧が供給され、両インバータの
各トランジスタ’ｒｒ＋、ＴＰ２、・・−Ｔ、、は、制
御装置署９０１が速度指令Ｓ、に基づいて作成するベー
ス駆動信号に従うオン・オフ動作を所定の順序で同期し
て行い、直流電圧を３相交流電圧に変換してそれぞれ誘
導電動機１００の第１の入力巻線１００Ａと第２の入力
巻線１００Ｂに供給する。誘導電動機１００では、第１
の入力巻線１００Ａを流れる電流により生起する回転磁
束が第２の入力巻線１００Ｂを流れる電流により生起す
る回転磁束と合成され、この合成回転磁束と２次側に誘
導される２次電流との電磁力により回転子が回転する。

このように、本実施例では、直流電源電圧をコンデンサ
で分圧し、分圧数に応じたインバータを設けて各インバ
ータに分圧した電圧を供給するようにしたので、インバ
ータの所要耐電圧を」二記直流電源電圧と協調させる必
要がなく、分圧電圧に協調させればよいので、インバー
タを構成する制御整流素子としては耐電圧の低い安価な
素子を使用することができる利点がある。

しかも、前記従来装置では不可欠であった降圧および／
もしく番才昇圧直流チョッパを省くことができ、直流−
交流電力変換動作を司るインバータのみで構成すること
ができるので、電力変換部が簡素化する他、構成部品の
調達、組立、試験等に要する労力・手間が」二記従来装
置の場合に比して軽減される利点がある。

その上、各インバータの出力容量は従来のインバータ装
置の場合に比して低減するが、誘導電動機の入力Ｓ綿を
分圧数に並列分割したことにより各インバータの出力が
誘導電動機が套どいて合成されるので、この実施例の電
力変換部は前記従来のインバータ装置と同じ容量の負荷
を取ることができ、しかも、誘導電動機の耐圧も上記分
圧電圧にｆｌＡ　調させればよいので、小型化すること
ができ、両インバータの絶縁は２つの入力巻線１．００
　Ａ、１００Ｂの耐地絶縁で足り、出力側に変圧器を設
ける必要がないので、装置全体を大幅に小型化すること
ができる。

なお、上記実施例では、電源装置に対して１台の誘導電
動機を結合した例について説明したが、電源装置に対し
て２台以」二の誘導電動機を結合することもでき、この
場合は、各誘導電動機の第１の入力巻線を一方のインバ
ータに、第２の入力巻線を他方のインバータに接続すれ
ば良い。

また、上記実施例における入力巻線１００Ａ、１００Ｂ
はＹ結線であるが、Δ結線としても良いことは明らかで
ある。

また、インバータ９Ａ、９Ｂ、その制御整流素子は図示
の電圧形インバータ、トランジスタに限定されるもので
はない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、インバータの所要耐電圧
、交流電動機の所要耐電圧は直流電源電圧ではなくこれ
を分圧した分圧電圧に協調させればよく、しかも、直流
チョッパを使用しなくても済むので、従来に比して、構
成が簡素となり、装置の小型化を図ることができ、直流
電源電圧が高くなるほど、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例のブロック図、第２図はイン
バータ主回路の回路図、第３図は従来装置を示す回路図
である。 図において、１−直流電源、４Ａ、４Ｂ・−フィルタコ
ンデンサ、９Ａ、９Ｂ−インバータ、１０〇−誘導電動
機、１００Ａ、１００　Ｂ−人力巻線、９０１−・制御
装置。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源電圧を分圧する第１および第２のコンデンサ、
   上記第１のコンデンサの端子間電圧を入力とする可変電
   圧可変周波数の第１のインバータ、上記第２のコンデン
   サの端子間電圧を入力とする可変電圧可変周波数の第２
   のインバータを備える電力変換部と、交流電動機からな
   り、該交流電動機の入力巻線が互いに絶縁された第１お
   よび第２の並列入力巻線からなり、上記第１の入力巻線
   が上記第１のインバータから給電され、上記第２の入力
   巻線が上記第２のインバータから給電されることを特徴
   とする可変速駆動装置。