(57)【要約】【課題】インバーター制御によるモーター駆動に於いてリアクトル増大手段として磁気コアーより駆動パルス電圧成分と高周波ノイズ電圧成分を磁気電流変換し誘導電力を得た場合、リアクタンス分が増加結果として駆動パルス電圧波形が理想波形に近づきモーター運転効率を引き上げます。【解決手段】回収電力量を得た場合と得ない場合でのモーター出力が同一出力となる様にインバーター出力調整、総入力電力差を割り出し回収電力との差分を計算し総入力電力差分値と回収電力差が等しいかを監視し有効な回収電力を得る制御をする。 上記動作範囲はモーター負荷条件により変わる為、最初に全ポイント自動計測するプログラムを稼働させ、電力回収有効運転が可能か常に監視プログラムが運用管理します。【選択図】図１
2020048379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換時に余剰電力回収と高周波ノイズ成分を有効電力に変換する電気電子回路手段。
【請求項２】
余剰有効電力を回収制御する装置手段。
【請求項３】
余剰電力回収時、電力変換インバーター入力電力、モーター等負荷電力を監視し
リアクタンス成分増減時にモーター出力を同一制御プログラム手段。
前記請求項１、２項に記載の装置制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換インバーターの高効率化装置である。
【背景技術】
【０００２】
モーターをインバーター制御する時、駆動電圧波形はキャリアー周波数を基本に電圧波形をパルス状に形成します。 
波形はＰＷＭ波等でモーターコイルのリアクタンス成分より疑似正弦波となります。
基本波はキャリアー周波数ＯＮ−ＯＦＦでルス幅を変えたりパルス電圧を変化させて制御しますので基本波形はパルス電圧となり高周波ノイズ成分も発生します。 
本発明装置は駆動波形を近似理想波形としますので高周波ノイズも抑制され結果、周辺電子機器に悪影響を与えない対策も同時に達成します。
【０００３】
本発明の余剰電力回収によりリアクタンス成分が増大し駆動電圧波形が正弦波に近似しモーター駆動効率が向上します。
効率の上がる負荷領域ではモーター出力増加し、同一出力となるようにインバーターを制御し電力回収時と電力未回収時ではインバーター総入力電力が変わらない領域が存在します。   
この領域を特定負荷領域と定義します。
【０００４】
特定負荷領域で余剰電力回収した場合、総モーター駆動電力増加量に対し回収電力量が等しくなるか 僅かに回収電力が増加領域が存在します。
【０００５】
特定負荷領域で本発明装置を用いインバーター電力回収装置てモーター効率を上げ、余剰電力を再利用しインバーター入力電源へ環流、並びバッテリー駆動なら充電、または他予備電源として使用すればトータルエネルギー効率が向上します。
【０００６】
電力回収回路はインバーターとモーター接続電線内に磁気コアーを通しこの部分を１次側、 ２次側コイル線を必要回数巻きます。 
磁気コアー２次コイルの誘導電力成分を高速整流し直流電力を得ます。 
得られた直流電力は制御回路を通しインバーター直流部へ環流、バッテリー駆動なら充電制御部より充電、その他別電源制御して用途応じ給電します。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０４４９０号公報  巻線型誘導モーター電力回収システム
【特許文献２】特開２０１２−１３５１６４号公報  モーターの制御システム
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】モータ技術のすべてがわかる本  ナツメ社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特定負荷領域で余剰電力を回収しても総入力電力が変わらない所を使えばエネルギー効率全体を改善します。具体的には
下記の装置有効です。 
１．電気自動車（ハイブリッド車含む）、アクセル操作により特定負荷領域で本発明の回収システムが電力回収最良点を内蔵プログラムが自動サーチし走行中バッテリーに対し補助充電すれば走行距離を伸ばせます。 
２．エアコンコンプレッサー制御でも負荷条件を自動サーチし特定負荷領域でエネルギー回収し電源へ還流し、総合効率が上がります。 
３．インバーター装置で電力変換しているすべての機器に有効な手段と思われます。  回収システムがすべての負荷状況を
自動サーチし特定負荷領域に於いて余剰電力を回収しますので総合的にエネルギー効率向上が期待出来ます。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
インバーター出力とモーター入力電線間に磁気コアーを入れ磁気回路内にコイルを巻いて誘導電力を回収整流し、相乗効果として高周波ノイズを外部空間放出も抑制されます。 
余剰電力利用判断は制御プログラムにて基本電力 回収テーブルを作成し、現実運転時に差異を補正する学習機能プログラムをリアルタイムで運用します。 
実用運転ではインバーター入力電力とモーター負荷電流を監視し回収テープデータを参照しながら現状負荷領域に於いて特定負荷領域ならば余剰電力回収運転を実現します。
【発明の効果】
【００１１】
特定負荷領域で余剰回収電力得た場合、インバーター総入力電力が増加しない条件下でインバーター総入力電力の約２〜８％程度（実署実験結果）の余剰電力回収可能でエネルギー有効活用が出来ます。  
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】インバーター駆動時の高周波ノイズ対策を示した説明図である。
【図２】余剰電力回収方法を示した説明図である。
【図３】リサイクルインバーター制御構成を示した説明図である。
【図４】商用電源を利用した場合の余剰回収電力制御方法を示した説明図である。
【図５】バッテリー電源を利用した余剰回収電力制御方法を示した説明図である。
【図６】バッテリー電源を利用し余剰回収電力制御電源を別電源として使う方法を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面２は余剰電力成分回収回路である。 
磁気コアーにモーター各電力線を通し此処を１次側、各コアーに必要回数のコイルを巻き此処を２次側、各磁気コアー２次側に発生電圧各相電源をＤ１〜Ｄ６で高速整流しＣで平滑し直流電力を得る
【００１４】
図面３リサイクルインバーター制御回路ブロックの説明である。 
磁気コアーより得られた余剰電力は回収電力測定部で電力測定した場合、モーター側の駆動電圧波形が理想波形に近づきモーター出力が増加します。
ここでインバーター出力制御プロガラムよりインバーターに対しモーターが元の出力まで下げる指示を出します。  
この状態で総入力電力増加分と回収電力分の差違を計算し総入力電力差分と回収電力分が等しいか大きい場合は回収電力判定ＣＰＵ制御 プログラムでリアルタイム制御する。 
回収電力は制御部より電源へ環流し機器全体の運転効率を高めます。
【００１５】
図１は汎用的なリアクトル回路のモデルである
【実施例】
【００１６】
図面４は商用電力入力型の回収電力最適化制御方式で回収電力は直接ＩＧＢＴユニット直流電源に接続する。
【００１７】
図面５はバッテリー電力入力型の回収電力最適化制御で充電制御部に供給されバッテリーへ充電する。
【００１８】
図面６は回収電力最適化制御で回収電力は別電源として利用する。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明装置を用い余剰電力回収還元し、さらに高周波ノイズ対策も同時に実現出来る。 
ハイブリッド自動車、電気自動車、電車、エアコン、ポンプ、コンプレッサー、送風機、並びインバーター電力変換時に利用出来る為
太陽光発電機電力変換インバーター装置など直流電力を交流電力に変換する手法に有効。
【符号の説明】
【００２０】
図１  一般的インバーター鼓動回路と汎用ノイズ対策
１−Ａ：Ｕ，Ｖ．Ｒは三相交流電力の各相を示す。
１−Ｂ：インバーター装置
１−Ｃ：磁気コアー
１−Ｄ：モーター
図２  リサイクルインバーター高周波電力回収部略図
２−１：高周波高速整流回路
２−２：インバーター装置
２−３：モーター
２−４：速度調整コンソール
２−Ｔ１，２−Ｔ２、２Ｔ−３：磁気コアー
図３  リサイクルインバーター制御略図
３−１：回収電力判定部と制御プログラム
３−２：インバーター出力調整制御プログラム
３−３：最適運転条件検出プログラム
３−４：回収電力測定部
３−５：出力電力増減検出部
３−６：高周波高速整流部
３−７：回収電力制御部
３−８：電力接続部
３−９：出力電力検出部
３−１０：電源部
３−１１：ＩＧＢＴ出力部
３−１２：インバーター制御ＣＰＵ
３−１３：速度調整コンソール
３−１４：モーター
図４  商用電源利用のリサイクルインバーター応用概略
４−１：回収電力制御部
４−２：インバーター制御部
４−３：磁気コアー
４−４：モーター
図５  バッテリー電源利用のリサイクルインバーター応用概略
５−１：回収電力制御部
５−２：インバーター制御部
５−３：バッテリー（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、全個体電池等）
５−４：磁気コアー
５−５：モーター
図６  バッテリー電源利用のリサイクルインバーター応用別電源概略
６−１：回収電力制御部
６−２：インバーター制御部
６−３：バッテリー（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、全個体電池等）
６−４：パワーコンデショナー  別電源部
６−５：磁気コアー
６−６：モーター
【図１】
2020048379.tif 000003
【図２】
2020048379.tif 000004
【図３】
2020048379.tif 000005
【図４】
2020048379.tif 000006
【図５】
2020048379.tif 000007
【図６】
2020048379.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月4日(2019.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
特定負荷領域において電力変換時に回収した余剰電力回収と 
高周波ノイズ成分を有効電力に変換する手段。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
特定負荷領域において余剰有効電力を回収する手段。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
特定負荷領域においてリアクタンス成分増減時にモーター出力を 
同一制御するプログラム手段。 
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
本発明の余剰電力回収によりリアクタンス成分が増加し駆動電圧波形が 
正弦波に近似しモーター駆動効率が向上します。
効率の上がる負荷領域ではモーター出力が増大し、リアクタンス成分増加前の 
モーター出力と同一制御となるようにインバーター出力を調整し 
余剰電力回収時と余剰電力未回収時ではインバーター総入力電力が変わらない 
領域が存在します。   
この領域を特定負荷領域と定義します。 
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月14日(2019.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
インバーター電力変換時、図２ブロックダイヤグラムの回路構成で余剰電力と高周波ノイズを
有効電力に変換する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
図３ブロックダイヤグラム構成にて磁気コアー電力回収部、高周波高速整流部,回収電力測定比較部、出力電力増減検出部
出力電力検出部、回収電力制御部、回収電力接続部、回収電力判定ＣＰＵ部を有する電気電子回路。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
特定負荷領域を検出判定しモーター出力増減分をインバーター制御しモーター出力が余剰電力回収前と
同一出力まで調整し同時にインバーター総入力電力監視を行い余剰電力回収時にインバーター総入力電力が
余剰電力未回収時の電力を超えない様に制御監視し回収余剰電力を有効利用するプログラム。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
本発明の余剰電力回収方法、図２ブロックダイヤグラム磁気コアー１次巻き線はインバーター各出力線、
２次巻き線は電力回収整流回路２次側より電力を得る事で磁気コアー磁気電流が増加し結果的として
磁気コアー１次側のアクタンス成分増加し磁気コアー１次側を流れる駆動電圧波形がより積分され
正弦波近似しモーター駆動効率が向上します。
リアクタンス成分増加前の駆動電圧波形は高周波パルス波形である為、高周波成分域では
モーターコイルインピーダンスが高く駆動電流が効率良く流れない状態です。  
尚かつ駆動波形の高周波成分と高調波成分はモーターコイル分散キャパシタンスで消費されます。
余剰電力回収時、駆動電圧波形は正弦波近似し含まれる高調波成分も積分作用で減少しモーターコイルインピーダンスが
低下、結果駆動電流が効率よく流れモーター出力が増大します。
余剰電力回収時のモーター出力増大分と余剰電力未回収時点と比較しモーター出力が同一となるように
インバーター出力を減少制御すれば、インバーター総入力電力が減少し余剰電力回収分をインバーター総入力電力に
加算しても余剰電力未回収時点でのインバーター総入力電力と変わらない領域が存在します。   
この領域を特定負荷領域と定義します。
特定負荷領域検出方法はモーター無負荷から全負荷まですべての負荷点でインバーター出力を順次変化させ、
各負荷点で余剰電力回収と未回収時モーター出力が同一になる様にインバーター出力を調整し各負荷点に
於いてのインバーター総入力電力と回収余剰電力を加算しても電力余剰未回収時のインバーター総入力電力を超えない
負荷領域が特定負荷領域となります。
この領域はインバーター出力が概ね５０％以下で存在し、インバーター出力５０％以上では駆動電圧波形パルスが
密となり存在しません。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
インバーター駆動モーター機器に於いて特定負荷領域が有るか無いかを本発明装置と
発明プログラムで余剰電力回収判定し余剰電力回収可能域ではエネルギー効率が改善し、
同時に高調波副射対策も出来ます。