(57)【要約】【課題】複数のモータまたは多重モータに接続されてその駆動を行なう複数のインバータの全部が全部とも運転していない場合でも、電源系統の高調波歪を抑制できるようにする。【解決手段】複数のインバータ３ａ，３ｂを、整流器２ａ，２ｂおよび入力変圧器６ａ，６ｂを介して電源系統１に接続する一方、電源系統の高調波歪を抑制するため、入力変圧器と整流器を少なくともインバータの台数分設け、入力変圧器の２次側の電圧を電源系統の電圧位相に対して位相をずらして構成される電力変換装置において、複数のインバータ３ａ，３ｂの直流回路間を接続する接続手段（開閉器２０ａ，２０ｂ）を設け、インバータの全部が全部とも運転していない場合、すなわち少なくとも１つのインバータが運転している限りは、電源系統の高調波歪を抑制可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモータまたは多重モータに接続されてその駆動を行なう複数のインバータを、整流器および入力変圧器を介して電源系統に接続するとともに、電源系統の高調波歪を抑制するため、入力変圧器と整流器を少なくともインバータの台数分設け、入力変圧器の２次側の電圧を電源系統の電圧位相に対して位相をずらして構成される電力変換装置において、
前記複数のインバータの直流回路間を接続する接続手段を設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記接続手段は開閉器、半導体スイッチまたは接続線のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のモータまたは多重モータに接続されてこれを駆動するインバータと整流器とにより、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの軸出力が大容量となる場合、可制御デバイスで構成されるインバータの容量不足を補う方法として、モータを多重化する方法や、同一軸に複数のモータを接続する方法がある。
図５にモータ多重化方式の例を示す。この方式は、例えば特許文献１の図４に記載されたものである。これは、電源系統１からの交流電力をダイオード整流器２で一旦直流に変換し、インバータ３ａ，３ｂでモータ４を駆動する例である。
【０００３】
ここで、モータ４は図６（ａ）のような構成となっており、例えばインバータ３ａの交流端子がＵ１，Ｖ１，Ｗ１に接続され、インバータ３ｂの交流端子がＵ２，Ｖ２，Ｗ２にそれぞれ接続されることになる。そして、インバータ３ａ，３ｂから個別にモータ４に電流を供給することで、モータ４は必要な電流を得ることができ、必要な軸出力を得ることができる。
【０００４】
図５の整流器としては、例えば図６（ｂ）のような構成のものが用いられる。つまり、ダイオード８ａ〜８ｆからなる６アームダイオード整流器であり、電源系統１からの交流電力を直流に変換する。ただし、電源系統１に流れる電流は図６（ｃ）のように高調波歪が大きい。
なお、図５には示されていないが、電源系統１の電圧値によって直流電圧が自ずと決まることから、直流電圧をインバータ３ａ，３ｂの耐圧に合わせて決めるためには、電源系統１と整流器２との間に変圧器を設け、電源系統１の電圧を昇圧または降圧することで、インバータ３ａ，３ｂの耐圧に合わせた直流電圧とするのが一般的である。
【０００５】
上述のような、複数のモータまたは多重モータに接続されてこれを駆動するインバータと整流器とによって、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置においては、整流器からの高調波電流が大きいことから、同一の電源に接続されている他の機器に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、ダイオード整流器の入力側に高調波フィルタを設けて対応するのが一般的であるが、この高調波フィルタの設置により装置全体が大きくなり、コストアップするという問題がある。
その対策として、例えば図７のようにインバータ毎に整流器を設けるとともに、各整流器の入力側に設けたトランス２次巻線の電圧位相をずらす方法もある（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３５６９５号公報（第２頁、図４）
【特許文献１】特開平１１−０４１９３１号公報（第４−５頁、図４０，４１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図７の場合は複数のインバータ全てが運転することで、電源系統での高調波を低減するものであることから、複数のインバータのうち１つでも停止すると、その効果が低下するという問題が生じる。
したがって、この発明の課題は、複数のインバータの少なくとも１つが運転している限りは（インバータの全部が全部とも運転していない場合でも）、高調波低減効果を維持できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、複数のモータまたは多重モータに接続されてその駆動を行なう複数のインバータを、整流器および入力変圧器を介して電源系統に接続するとともに、電源系統の高調波歪を抑制するため、入力変圧器と整流器を少なくともインバータの台数分設け、入力変圧器の２次側の電圧を電源系統の電圧位相に対して位相をずらして構成される電力変換装置において、
前記複数のインバータの直流回路間を接続する接続手段を設けたことを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記接続手段は開閉器、半導体スイッチまたは接続線のいずれかであることができる（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、複数のモータまたは多重モータに接続されてその駆動を行なう複数のインバータを、整流器および入力変圧器を介して電源系統に接続するとともに、電源系統の高調波歪を抑制するため、入力変圧器と整流器を少なくともインバータの台数分設け、入力変圧器の２次側の電圧を電源系統の電圧位相に対して位相をずらして構成される電力変換装置において、前記複数のインバータの直流回路間を接続する接続手段を設けるようにしたので、インバータの全部が全部とも運転していない場合でも、換言すれば少なくとも１つのインバータが運転している限りは、電源系統の高調波歪を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１はこの発明の実施の形態を示す構成図である。
図示のように、モータ４を駆動するインバータ３ａ，３ｂにそれぞれ整流器２ａ，２ｂを接続し、これら整流器２ａ，２ｂの入力側に変圧器６ａ，６ｂを設け、電源系統１と接続される電力変換装置とする。変圧器６ａと６ｂに３０°の位相差を持たせると、電源系統１から見て１２アームのダイオード整流器として動作することになるので、変圧器６ａ，６ｂの高調波電流を電源系統１側では低減する効果を持つ。
【００１１】
ここで、例えばインバータ３ａが停止した場合、インバータ３ｂと整流器２ｂおよび変圧器６ｂ側だけで運転することから、電源系統１から見て６アームのダイオード整流器として動作するだけであり、期待した１２アームのダイオード整流器として動作せず、高調波電流が大きくなってしまう。そこで、この場合は開閉器２０ａ，２０ｂをオンさせることで、整流器２ａや変圧器６ａも動作させることで、ほぼ１２アームのダイオード整流器として動作させることができる。この動作は、インバータ３ｂが停止した場合も同様である。開閉器２０ａ，２０ｂはどちらか１つとし、残りは常時接続していても良い。開閉器の代わりに半導体スイッチを用いても良く、インバータ停止時にケーブルやブスバーで接続するようにしても良い。
【００１２】
図２はこの発明の他の実施の形態を示す構成図である。
モータ４を駆動するインバータ７ａ，７ｂにそれぞれ整流器２ａおよび２ｂ、整流器２ｃおよび２ｄを接続し、これら整流器２ａ〜２ｄの入力側に変圧器６ａ〜６ｄを設け、電源系統１と接続される電力変換装置としている。インバータ７ａまたは７ｂの具体例を図３に示す。図３は可制御デバイス９ａ〜９ｌ、ダイオード１０ａ〜１０ｆ、コンデンサ１１ａ，１１ｂからなるインバータで、一般に３レベルインバータまたはＮＰＣインバータと呼ばれている。このインバータのＰ端子〜Ｍ端子とＭ端子〜Ｎ端子間に整流器２ａ〜２ｄを接続する。
【００１３】
変圧器６ａと６ｂに１５°の位相差を持たせると、電源系統１から見て２４アームのダイオード整流器として動作することになるので、変圧器６ａ〜６ｄの高調波電流を電源系統１側では低減する効果を持つ。図２において、例えばインバータ７ａが停止した場合、インバータ７ｂと整流器２ｃ，２ｄおよび変圧器６ｃ，６ｄ側だけで運転することから、電源系統１から見て１２アームのダイオード整流器として動作するだけであり、期待した２４アームのダイオード整流器として動作せず、高調波電流が大きくなってしまう。
【００１４】
そこで、この場合は開閉器２０ａ〜２０ｃをオンさせることで、整流器２ａ、２ｂや変圧器６ａ、６ｂも動作させることで、ほぼ２４アームのダイオード整流器として動作させることができる。この動作は、インバータ７ｂが停止した場合も同様である。開閉器２０ａ〜２０ｃはどれか２つとし、残りは常時接続していても良い。開閉器の代わりに半導体スイッチを用いても良く、インバータ停止時にケーブルやブスバーで接続するようにしても良い。
【００１５】
図４はこの発明のさらに他の実施の形態を示す構成図である。
これは、モータ４ａ，４ｂが同一の軸に取り付けられており、この２台のモータにより大容量の軸出力を得られるようにした例である。その他は図１と同じく、モータ４を駆動するインバータ３ａ，３ｂにそれぞれ整流器２ａ，２ｂを接続し、これら整流器２ａ，２ｂの入力側に変圧器６ａ，６ｂを設け、電源系統１と接続される電力変換装置としている。変圧器６ａと６ｂに３０°の位相差を持たせると、電源系統１から見て１２アームのダイオード整流器として動作することになるので、変圧器６ａ，６ｂの高調波電流を電源系統１側では低減する効果を持つ。
【００１６】
ここで、例えばインバータ３ａが停止した場合も図１と同じく、インバータ３ｂと整流器２ｂおよび変圧器６ｂ側だけで運転することから、電源系統１から見て６アームのダイオード整流器として動作するだけであり、期待した１２アームのダイオード整流器として動作せず、高調波電流が大きくなってしまう。そこで、この場合は開閉器２０ａ，２０ｂをオンさせることで、整流器２ａや変圧器６ａも動作させることで、ほぼ１２アームのダイオード整流器として動作させることができる。この動作は、インバータ３ｂが停止した場合も同様である。開閉器２０ａ，２０ｂはどちらか１つとし、残りは常時接続していても良い。開閉器の代わりに半導体スイッチを用いても良く、インバータ停止時にケーブルやブスバーで接続するようにしても良いのも、図１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態を示す回路構成図
【図２】この発明の他の実施の形態を示す回路構成図
【図３】図２に示すインバータの詳細例を示す回路構成図
【図４】この発明のさらに他の実施の形態を示す回路構成図
【図５】従来例を示す構成図
【図６】図５の説明図
【図７】別の従来例を示す構成図
【符号の説明】
【００１８】
１…電源系統、２ａ〜２ｄ…整流器、３ａ，３ｂ，７ａ，７ｂ…インバータ、４…モータ、５…モータ軸、８ａ〜８ｆ，１０ａ〜１０ｆ…ダイオード、９ａ〜９ｌ…可制御デバイス、１１ａ，１１ｂ…コンデンサ、２０ａ〜２０ｃ…開閉器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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