特開2019-208349IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

この発明は、複数相の交流の電力を出力する複数個のインバータユニットを備える電動機駆動装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】コンデンサに流れる脈動成分を低減することができ、コンデンサの責務を低減することが可能な電動機駆動装置を提供する。
【解決手段】この電動機駆動装置100は、m個(mは3以上の整数)のインバータユニット1と制御部50とを備える。制御部50は、m個のインバータユニット1では、第1単相フルブリッジ回路10から第1巻線121に出力される第1電力p1−1と、第2単相フルブリッジ回路20から第2巻線122に出力される第2電力p2−1との共通コンデンサ30における合成波形の脈動成分の振幅が、第1電力p1−1または第2電力p2−1のいずれか一方の脈動成分の振幅以下となるように第1単相フルブリッジ回路10および第2単相フルブリッジ回路20を制御する。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

ここで、特許文献1に記載のような多相電動機駆動装置では、各単相インバータにおいて、出力電力(基本波出力電圧と基本波出力電流とを乗算したもの)は、基本波出力電圧の角周波数の2倍の角周波数(2ω)で振動する波形となる。すなわち、出力電力をp、振幅をVとする基本波出力電圧をv、振幅をIとする基本波出力電流をi、力率をcosθ、角周波数をω、および、時間をtとすると、下記の式(1)〜(3)のように表すことができる。
【数1】
すなわち、出力電力pの波形には、一般的に、振幅がVIの2分の1の大きさの脈動成分が重畳する。ここで、単相インバータのフルブリッジ回路にはエネルギー蓄積要素がないことから、単相インバータ内の損失を無視すれば、この出力電力pと、入力電力とは、等しくなるので、単相フルブリッジ回路に流入する直流電流id1も、出力電力pと略相似の波形となる。なお、平滑コンデンサの電圧が一定ならば、完全に相似な波形となるが、実際には、この電圧は変動するため、完全な相似ではない。また、直流電流id1は、単相インバータの入力端子から流入する電流id1aと平滑コンデンサC1から流れる電流ic1とを加えたものであり、以下の式(4)のように表せる。
【数2】
ここで、単相インバータの直流入力端子のインピーダンスが、略0で、平滑コンデンサのインピーダンスより充分小さければ、の周波数2ωの電流成分は、平滑コンデンサにはほとんど流れず、この直流入力端子間で打ち消される。すなわち、周波数2ωの電流成分のほとんどは、電流id1aに流れる。しかしながら、大容量機では、直流入力端子間のインピーダンスが無視できない程度に大きくなるので、平滑コンデンサに分流する周波数2ωの電流が比較的大きくなる。ここで、特許文献1に記載されているような、多巻線交流電動機を駆動するための電動機駆動装置は、大容量のものが多く、単相インバータ自体も大型化し、単相インバータの直流入力端子や直流電源の出力端子の間を接続する配線も長くなり、無視できないインピーダンスとなるため、平滑コンデンサに流れる周波数2ωの電流が比較的大きくなる。また、この平滑コンデンサには、単相インバータのPWM制御などに伴う大きな高調波のリプル電流が流れるため、この平滑コンデンサの温度上昇や寿命などに影響を及ぼす。ここで更に、のように、比較的大きな周波数2ωの電流(高調波の全リプル電流実効値の数十%にも及ぶ場合がある)が平滑コンデンサに流れるため、周波数2ωの電流(脈動成分)が平滑コンデンサの損失増加、寿命短縮や容量増加による大型化などに拍車をかけるという問題点があった。なお、単相インバータおよび電動機の巻線を複数群に分割した場合にも、各単相インバータの構成はと同様であるため、と同様の課題があった。 この発明は、のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、コンデンサに流れる脈動成分を低減することができ、コンデンサの責務を低減することが可能な電動機駆動装置を提供することである。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

目的を達成するために、この発明の一の局面による電動機駆動装置は、直流電源から入力された直流の電力を交流の電力に変換して、互いに絶縁されておりn個(nは3以上の整数)の巻線を有する電動機に、複数相の交流の電力を出力するm個(mは3以上の整数)のインバータユニットと、制御部とを備え、m個のインバータユニットには、それぞれ、n個の巻線のうちの第1の巻線に接続された第1単相フルブリッジ回路と、第・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明によれば、のように、コンデンサに流れる脈動成分を低減することができ、コンデンサの責務を低減することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の第1実施形態による電動機駆動装置の構成を示す回路図である。

【図2】本発明の第1実施形態による基本波出力電圧(電圧ベクトル)を説明するための図である。

【図3】本発明の第1実施形態による各インバータユニットの基本波出力電圧ベクトルを説明するための図である。

【図4】本発明の第1実施形態による第1のインバータユニットにおける基本波出力電圧の波形および基本波出力電流の波形を示す図である。

【図5】本発明の第1実施形態による第1電力と第2電力との合成された波形(合成波形)を説明するための図である。

【図6】本発明の第2実施形態による電動機駆動装置の構成を示す回路図である。

【図7】本発明の第2実施形態による第1単相フルブリッジ回路における基本波出力電圧(電圧ベクトル)を説明するための図である。

【図8】本発明の第2実施形態による第2単相フルブリッジ回路における基本波出力電圧(電圧ベクトル)を説明するための図である。

【図9】本発明の第2実施形態による各インバータユニットの基本波出力電圧ベクトルを説明するための図である。

【図10】本発明の第2実施形態による第1電力と第2電力との合成された波形(合成波形)を示す図である。

【図11】本発明の第1および第2実施形態の変形例による電動機駆動装置の構成を示す回路図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1、201、401 インバータユニット   10、210、402 第1単相フルブリッジ回路   11、21 電源側正極端子(直流電源側の端子、単相フルブリッジ回路の端子)   12、22 電源側負極端子(直絵電源側の端子、単相フルブリッジ回路の端子)   13、23 スイッチング素子   14、24 ダイオード   20、220、403 第2単相フルブリッジ回路   30、430 共通コンデンサ   50、250、450 制御部   100、200 電動機駆動装置   101 直流電源   102、302 電動機   120、320 巻線   121、321 第1巻線(第1の巻線)   122、322 第2巻線(第2の巻線)

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