(57)【要約】【課題】１つのコンバータで共用される複数のインバータの電力容量の総計がそのコンバータの電力容量を超える場合においても、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力に対応した電力容量で動作させること。【解決手段】内蔵突入抑制抵抗Ｒ１に並列に外付け突入抑制抵抗Ｒ２を接続する増設端子Ｔ１、Ｔ２を電源回生コンバータＣＶ１に設け、１つの電源回生コンバータＣＶ１で共用される複数のインバータＩＶ１１、ＩＶ１２の電力容量の総計がその電源回生コンバータＣＶ１の電力容量を超える場合、外付け突入抑制抵抗Ｒ２を内蔵突入抑制抵抗Ｒ１に並列に接続する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流および回生を行う電源回生コンバータにおいて、
突入電流を抑制する電源回生コンバータに内蔵された突入電流抑制抵抗に並列に前記電源回生コンバータの外部に突入電流抑制抵抗を増設することが可能であることを特徴とする電源回生コンバータ。
【請求項２】
前記内蔵突入電流抑制抵抗および前記外付け突入電流抑制抵抗の許容電力の総計は、前記電源回生コンバータの共通に接続されるインバータの電力容量の総計以上になるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の電源回生コンバータ。
【請求項３】
突入電流を抑制する電源回生コンバータに内蔵された突入電流抑制抵抗に並列に前記電源回生コンバータの外部に突入電流抑制抵抗を増設することが可能な電源回生コンバータと、
前記電源回生コンバータに接続され、力行動作を行う第１のインバータと、
前記電源回生コンバータに対して前記第１のインバータと並列に接続され、回生動作を行う第２のインバータとを備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記電源回生コンバータの電力容量は、前記第１のインバータの電力容量と前記第２のインバータの電力容量の総計よりも小さく、かつコンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力以上であることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源回生コンバータおよび電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流入力遮断状態が発生した後でも電子機器へ供給する電源出力の保持時間を十分に延長するため、整流回路部の出力側とスイッチング電源部の入力側との間の平滑コンデンサに外部から選択的にコンデンサを追加できるようにした技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、複数のインバータで１つのコンバータを共用した場合、そのコンバータの電力容量がコンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力以上の場合においても、そのコンバータの電力容量は、それらのインバータの電力容量の総計以上にする必要があり、必要以上に大きな電力容量を持つコンバータ選定しなければならないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１つの電源回生コンバータで共用される複数のインバータの電力容量の総計がその電源回生コンバータの電力容量を超える場合においても、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力に対応した電力容量で動作させることが可能な電源回生コンバータおよび電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、整流および回生を行う電源回生コンバータにおいて、突入電流を抑制する該電源回生コンバータに内蔵されている突入抑制抵抗に、並列に外付け突入抑制抵抗を増設することが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、１つの電源回生コンバータで共用される複数のインバータの電力容量の総計がその電源回生コンバータの電力容量を超える場合においても、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力に対応した電力容量で電源回生コンバータを動作させることが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明に係る電源回生コンバータが適用される電力変換装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る電源回生コンバータが適用されるＷｅｂライン装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明に係る電源回生コンバータが適用される遠心分離機の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る電源回生コンバータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る電源回生コンバータが適用される電力変換装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。なお、図１（ａ）は、電源回生コンバータＣＶ１の外部に突入電流抑制抵抗Ｒ２を接続しない時の電源回生コンバータＣＶ１の運用状態を示す図、図１（ｂ）は、電源回生コンバータＣＶ１の外部に突入電流抑制抵抗Ｒ２を接続した時の電源回生コンバータＣＶ１の運用状態を示す図である。
【００１１】
図１において、電源回生コンバータＣＶ１には、整流を行うダイオードＤ１および回生を行うスイッチング素子Ｔ１および脈流を平滑化する平滑コンデンサＣ１が設けられ、コンバータ機能を持つ整流回路が構成されている。
【００１２】
ここで、平滑コンデンサＣ１は、電源回生コンバータＣＶ１の正極端子Ｐ０と負極端子Ｎ０との間に接続されている。また、正極端子Ｐ０と負極端子Ｎ０との間には、スイッチＳ１を介して整流ダイオードＤ１とスイッチング素子Ｔ１が接続されている。また、スイッチＳ１には、電源回生コンバータＣＶ１に内蔵されている突入電流抑制抵抗Ｒ１が並列に接続されている。また、電源回生コンバータＣＶ１には、上記突入電流抑制抵抗Ｒ１に並列に電源回生コンバータＣＶ１の外部に突入電流抑制抵抗Ｒ２を接続するための増設端子Ｔ１、Ｔ２が設けられている。
【００１３】
そして、図１（ａ）に示すように、電源回生コンバータＣＶ１の正極端子Ｐ０にインバータＩＶ１１の正極端子Ｐ１が接続され、電源回生コンバータＣＶ１の負極端子Ｎ０にインバータＩＶ１１の負極端子Ｎ１が接続されているものとする。また、インバータＩＶ１１の出力端子にはモータＭ１１が接続されているものとする。なお、突入電流による内蔵突入抑制抵抗Ｒ１の破壊を防止するため、インバータＩＶ１１の電力容量は、電源回生コンバータＣＶ１の電力容量以下とする必要がある。
【００１４】
そして、電源が投入された際平滑コンデンサＣ１とインバータＩＶ１に内蔵されている平滑コンデンサＣ２を充電するために整流ダイオードＤ１が破壊されるような大きな突入電流が流れる間は、スイッチＳ１がオフされる。このため、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２には、電源回生コンバータＣＶ１に内蔵されている突入電流抑制抵抗Ｒ１を介して電流が充電され、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２に流れる電流のピーク値が抑えられる。
【００１５】
そして、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２の充電が開始されてから所定の時間が経過すると、スイッチＳ１がオンされる。そして、電源ＰＷ１から供給された交流は整流ダイオードＤ１にて整流された後、上記突入電流抑制抵抗Ｒ１を通ることなく、平滑コンデンサＣ１に供給され、平滑化された直流電圧が正極端子Ｐ０と負極端子Ｎ０との間に出力される。そして、正極端子Ｐ０と負極端子Ｎ０との間に出力された直流電圧は、インバータＩＶ１１にて交流電圧に変換され、モータＭ１１に供給されることでモータＭ１１が回転する。
【００１６】
次に、図１（ｂ）に示すように、電源回生コンバータＣＶ１の正極端子Ｐ０にインバータＩＶ１１の正極端子Ｐ１およびインバータＩＶ１２の正極端子Ｐ２が接続され、電源回生コンバータＣＶ１の負極端子Ｎ０にインバータＩＶ１１の負極端子Ｎ１およびインバータＩＶ１２の負極端子Ｎ２が接続されたものとする。また、インバータＩＶ１１の出力端子にはモータＭ１１が接続され、インバータＩＶ１２の出力端子にはモータＭ１２が接続されているものとする。また、モータＭ１１は力行状態、モータＭ１２は回生状態、電源回生コンバータＣＶ１の電力容量は、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力以上であるものとする。
【００１７】
ここで、インバータＩＶ１１の電力容量とインバータＩＶ１２の電力容量の総計は、電源回生コンバータＣＶ１の電力容量よりも大きいものとする。この場合、増設端子Ｔ１、Ｔ２を介し上記突入電流抑制抵抗Ｒ２を上記突入電流抑制抵抗Ｒ１に並列に接続する。ここで、上記突入電流抑制抵抗Ｒ２および上記突入電流抑制抵抗Ｒ１の許容電力の総計は、コンバータに内蔵されている平滑コンデンサＣ１とインバータＩＶ１１に内蔵さている平滑コンデンサＣ２、インバータＩＶ１２に内蔵されている平滑コンデンサＣ３に流れる突入電流電力容量の総計以上になるように設定することができる。
【００１８】
そして、電源が投入された場合、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ３を充電するために整流ダイオードＤ１が破壊されるような大きな突入電流が流れる間は、スイッチＳ１がオフされる。このため、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ３には、上記突入電流抑制抵抗Ｒ１と上記突入電流抑制抵抗Ｒ２との並列回路を介して電流が充電され、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ３に流れる電流のピーク値が抑えられる。
【００１９】
そして、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ３の充電が開始されてから所定の時間が経過すると、スイッチＳ１がオンされる。そして、電源ＰＷ１から供給された交流は整流ダイオードＤ１にて整流された後、上記突入電流抑制抵抗Ｒ１および上記突入電流抑制抵抗Ｒ２を通ることなく、平滑コンデンサＣ１に供給され、平滑化された直流電圧が正極端子Ｐ０と負極端子Ｎ０との間に出力される。そして、正極端子Ｐ０と負極端子Ｎ０との間に出力された直流電圧は、インバータＩＶ１１にて交流電圧に変換され、モータＭ１１に供給されることでモータＭ１１が回転されるとともに、モータＭ１２による回生電力はインバータＩＶ１２を介して回生される。
【００２０】
ここで、上記突入電流抑制抵抗Ｒ２を上記突入電流抑制抵抗Ｒ１に並列に接続することで、１つの電源回生コンバータＣＶ１で共用される複数のインバータＩＶ１１、ＩＶ１２の電力容量の総計がその電源回生コンバータＣＶ１の電力容量を超える場合においても、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力に対応した電力容量で電源回生コンバータＣＶ１を動作させることが可能となる。このため、インバータＩＶ１１、ＩＶ１２の電力容量の総計に対応した電源回生コンバータＣＶ１を選定する必要がなくなり、電源回生コンバータＣＶ１のコストを抑制しつつ、電源回生コンバータＣＶ１で共用される複数のインバータＩＶ１１、ＩＶ１２の電力容量の総計を増大させることができる。
【００２１】
実施の形態２．
図２は、本発明に係る電源回生コンバータが適用されるＷｅｂライン装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。図２において、搬送体２０を巻き出す巻き出しローラＲ２１と、搬送体２０を巻き取る巻き取りローラＲ２２との間には、搬送体２０を支持するＮ（Ｎは正の整数）の中間ローラＲ１〜ＲＮは搬送方向に沿って配置されている。なお、搬送体２０としては、例えば、フィルム、鉄板または紙などを挙げることができる。
【００２２】
そして、Ｗｅｂライン装置には、中間ローラＲ１〜ＲＮ、巻き出しローラＲ２１および巻き取りローラＲ２２にそれぞれ対応してモータＭ１〜ＭＮ、Ｍ２１、Ｍ２２が設けられるとともに、モータＭ１〜ＭＮ、Ｍ２１、Ｍ２２をそれぞれ駆動するインバータＩＶ２１、ＩＶ２２、ＩＶ１〜ＩＶＮが設けられている。ここで、巻き出しローラＲ２１のモータＭ２１は通常回生運転となる。巻き取りローラＲ２２のモータＭ２２は通常力行運転となる。中間ローラＲ１〜ＲＮのモータＭ１〜ＭＮは張力差により回生運転または力行運転となる。
【００２３】
そして、インバータＩＶ２１、ＩＶ２２、ＩＶ１〜ＩＶＮには電源回生コンバータＣＶ２が共通に接続されている。ここで、電源回生コンバータＣＶ２には、突入電流を抑制するために電源回生コンバータＣＶ２に内蔵された突入電流抑制抵抗に、電源回生コンバータＣＶ２の外部に突入電流抑制抵抗Ｒ２１を並列に接続する増設端子Ｔ２１、Ｔ２２が設けられている。そして、増設端子Ｔ２１、Ｔ２２間には、上記突入電流抑制抵抗Ｒ２１が接続されている。
【００２４】
ここで、電源回生コンバータＣＶ２の電力容量がコンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力以上であるならば、インバータＩＶ２１の電力容量とインバータＩＶ２２の電力容量とインバータＩＶ１〜ＩＶＮの電力容量との総計は、電源回生コンバータＣＶ２の電力容量よりも大きくてもよい。この場合、外付け突入抑制抵抗Ｒ２１および内蔵突入抑制抵抗の許容電力の総計は、コンバータに内蔵されている平滑コンデンサとインバータＩＶ２１に内蔵さている平滑コンデンサ、インバータＩＶ２２に内蔵されている平滑コンデンサ及びインバータＩＶ１〜ＩＶＮに内蔵されている平滑コンデンサに流れる突入電流電力容量の総計以上になるように設定することができる。
【００２５】
そして、電源Ｄ２から供給された交流は電源回生コンバータＣＶ２にて整流された後、インバータＩＶ２１、ＩＶ２２、ＩＶ１〜ＩＶＮにて交流電圧に変換され、モータＭ１〜ＭＮ、Ｍ２１、Ｍ２２がそれぞれ駆動される。ここで、モータＭ２２は力行動作を行うことで、巻き取りローラＲ２２にて搬送体２０が巻き取られ、巻き出しローラＲ２１にて搬送体２０が巻き出されることで、モータＭ２１にて回生動作が行われ、中間ローラＲ１〜ＲＮの回転時にモータＭ１〜ＭＮの回生動作または力行動作が行われる。そして、モータＭ２１は回生動作を行い、モータＭ２２は力行動作を行い、モータＭ１〜ＭＮは回生動作または力行動作を行うことで、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力は電源回生コンバータＣＶ２の電力容量以下に維持される。
【００２６】
ここで、上記突入電流抑制抵抗Ｒ２を上記突入電流抑制抵抗Ｒ１に並列に接続することで、１つの電源回生コンバータＣＶ２で共用される複数のインバータＩＶ２１、ＩＶ２２及びＩＶ１〜ＩＶＮの電力容量の総計がその電源回生コンバータＣＶ２の電力容量を超える場合においても、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力に対応した電力容量で電源回生コンバータＣＶ２を動作させることが可能となる。このため、インバータＩＶ２１、ＩＶ２２及びＩＶ１〜ＩＶＮの電力容量の総計に対応した電源回生コンバータＣＶ２を選定する必要がなくなり、電源回生コンバータＣＶ２のコストを抑制しつつ、電源回生コンバータＣＶ２で共用される複数のインバータＩＶ２１、ＩＶ２２及びＩＶ１〜ＩＶＮの電力容量の総計を増大させることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図３は、本発明に係る電源回生コンバータが適用される遠心分離機の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。図３において、外側ドラムＵ２の内側には内側ドラムＵ１が配置されている。
【００２８】
そして、遠心分離機には、内側ドラムＵ１および外側ドラムＵ２にそれぞれ対応してモータＭ３１、Ｍ３２が設けられるとともに、モータＭ３１、Ｍ３２をそれぞれ駆動するインバータＩＶ３１、ＩＶ３２が設けられている。ここで、内側ドラムＵ１のモータＭ３１は通常回生運転となる。外側ドラムＵ２のモータＭ３２は通常力行運転となる。また、外側ドラムＵ２の回転速度Ｖ２は、内側ドラムＵ１の回転速度Ｖ１より大きくすることができる。
【００２９】
そして、インバータＩＶ３１、ＩＶ３２には電源回生コンバータＣＶ３が共通に接続されている。ここで、電源回生コンバータＣＶ３には、突入電流を抑制する内蔵突入抑制抵抗に外付け突入抑制抵抗Ｒ３１を並列に接続する増設端子Ｔ３１、Ｔ３２が設けられている。そして、増設端子Ｔ３１、Ｔ３２間には、外付け突入抑制抵抗Ｒ３１が接続されている。
【００３０】
ここで、電源回生コンバータＣＶ３の電力容量がコンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力以上であるならば、インバータＩＶ３１の電力容量とインバータＩＶ３２の電力容量との総計は、電源回生コンバータＣＶ３の電力容量よりも大きくてもよい。この場合、上記内蔵突入電流抑制抵抗および上記外付け突入電流抑制抵抗Ｒ３１の許容電力の総計は、コンバータＣＶ３に内蔵されている平滑コンデンサとインバータＩＶ３１に内蔵さている平滑コンデンサ、インバータＩＶ３２に内蔵されている平滑コンデンサに流れる突入電流電力容量の総計以上になるように設定することができる。
【００３１】
そして、電源Ｄ３から供給された交流は電源回生コンバータＣＶ３にて整流された後、インバータＩＶ３１、ＩＶ３２にて交流電圧に変換され、モータＭ３１、Ｍ３２がそれぞれ駆動される。ここで、モータＭ３２は通常力行運転となり、外側ドラムＵ２により内側ドラムＵ１が回されることにより、モータＭ３１は通常回生運転となる。そして、モータＭ３１は回生動作を行い、モータＭ３２は力行動作を行うことで、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力は電源回生コンバータＣＶ３の電力容量以下に維持される。
【００３２】
ここで、上記内蔵突入電流抑制抵抗と上記外付け突入電流抑制抵抗Ｒ３１に並列に接続することで、１つの電源回生コンバータＣＶ３で共用される複数のインバータＩＶ３１、ＩＶ３２の電力容量の総計がその電源回生コンバータＣＶ３の電力容量を超える場合においても、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力に対応した電力容量で電源回生コンバータＣＶ３を動作させることが可能となる。このため、インバータＩＶ３１、ＩＶ３２の電力容量の総計に対応した電源回生コンバータＣＶ３を選定する必要がなくなり、電源回生コンバータＣＶ３のコストを抑制しつつ、電源回生コンバータＣＶ３で共用される複数のインバータＩＶ３１、ＩＶ３２の電力容量の総計を増大させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように本発明に係るコンバータは、１つの電源回生コンバータで共用される複数のインバータの電力容量の総計がその電源回生コンバータの電力容量を超える場合においても、コンバータに接続されたインバータが駆動するモータ負荷電力に対応した電力容量で動作させることができ、電源回生コンバータのコストを抑制しつつ、電源回生コンバータで共用される複数のインバータの電力容量の総計を増大させる方法に適している。
【符号の説明】
【００３４】
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  電源
ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３  電源回生コンバータ
Ｔ１  スイッチング素子
Ｓ１  スイッチ
Ｃ１  平滑コンデンサ
Ｒ１  内蔵突入抑制抵抗
Ｒ２、Ｒ２１、Ｒ３１  外付け突入抑制抵抗
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２  増設端子
ＩＶ１〜ＩＶＮ、ＩＶ１１、ＩＶ１２、ＩＶ２１、ＩＶ２２、ＩＶ３１、ＩＶ３２  インバータ
Ｐ０〜Ｐ２  正極端子
Ｎ０〜Ｎ２  負極端子
Ｍ１〜ＭＮ、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ３１、Ｍ３２  モータ
２０  搬送体
Ｒ２１  巻き出しローラ
Ｒ２２  巻き取りローラ
Ｒ１〜ＲＮ  中間ローラ
Ｕ１  内側ドラム
Ｕ２  外側ドラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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