(57)【要約】  昇圧コンバータを備える可変速駆動装置が、誘導電動機によって駆動される冷却システム用に提供される。昇圧コンバータは、ダイオードまたはサイリスタ整流器と、その後に続く昇圧直流／直流コンバータまたは三相パルス幅変調昇圧コンバータとすることができる。昇圧コンバータは、昇圧された電圧を直流リンクに供給し、それにより昇圧された電圧が、可変速駆動装置のインバータによって誘導電動機に印加される。
2008541683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定交流入力電圧の入力交流電圧を受け取って、可変電圧および可変周波数の出力交流電力をもたらすように構成された可変速駆動装置と、
前記インバータ段に接続され、前記インバータ段からの前記出力交流電力によって給電され、前記冷却システムの圧縮機に給電するように前記圧縮機に接続可能な電動機と、
を備え、
前記可変速駆動装置は、
前記入力交流電圧をもたらす交流電源に接続され、前記入力交流電圧を昇圧された直流電圧に変換するように構成されたコンバータ段と、
前記コンバータ段に接続され、前記コンバータ段からの前記昇圧された直流電圧をフィルタリングし、且つ蓄積するように構成された直流リンクと、
前記直流リンクに接続され、前記直流リンクからの前記昇圧された直流電圧を、前記可変電圧および前記可変周波数を有する前記出力交流電力に変換するように構成されたインバータ段と、備え、
前記コンバータ段は、前記交流入力電圧が前記固定交流入力電圧より下に降下したとき、前記入力交流入力電圧よりも大きな昇圧された直流を維持するように構成される、
冷却システムの圧縮機用の駆動システム。
【請求項２】
前記昇圧された直流電圧は、前記固定交流入力電圧の実効値の１．３倍よりも大きな直流電圧である、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項３】
前記コンバータ段は、
交流電源に接続された整流器と、
前記整流器に接続され、前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給するように構成および配設された直流−直流昇圧コンバータと
を備える、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項４】
前記コンバータ段は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有するパルス幅変調昇圧整流器を備える、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項５】
前記電動機は、前記固定入力交流電圧よりも大きな電圧定格を有する、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項６】
前記コンバータ段は、前記交流電源から引き込まれた電流波形を、実質的に正弦波状の形状を有するように、また前記固定入力交流電圧と実質的に同位相になるように制御するように構成される、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項７】
前記コンバータ段は、前記固定入力交流電圧に実質的に無関係な前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給し、それによって、前記可変速駆動装置は、前記固定入力交流電圧の減少中に所定時間の間動作するのを可能にするように構成される、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項８】
前記インバータ段は、前記昇圧された直流電圧が前記直流リンクに存在することに応答して、大きさが低減された直流電流を有し、それによって、前記可変速駆動装置のインバータ損失が低減されるように構成される、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項９】
前記電動機は、前記可変電圧が前記固定入力交流電圧よりも大きいことに応答して、大きさが低減されたＲＭＳ値を有する電動機電流を有し、それによって、前記電動機の電動機損失が低減されるように構成される、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項１０】
前記電動機は誘導電動機である、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項１１】
冷媒閉ループ内に接続された圧縮機、凝縮器、および蒸発器と、
前記圧縮機に給電するように前記圧縮機に接続された電動機と、
前記電動機に接続された可変速駆動装置と、
前記可変速駆動装置は、固定入力交流電圧および固定入力周波数の入力交流電力を受け取り、前記固定入力交流電圧よりも大きさが大きな最大電圧を有する可変電圧、および前記固定入力周波数よりも大きな最大周波数を有する可変周波数の出力電力を前記電動機に供給するように構成され、
前記入力交流電力をもたらす交流電源に接続され、前記入力交流電圧を、前記固定入力交流電圧よりも大きな昇圧された直流電圧に変換するように構成されたコンバータ段と、
前記コンバータ段に接続され、前記昇圧された直流電圧をフィルタリングするように、また前記コンバータ段からのエネルギーを蓄積するように構成された直流リンクと、
前記直流リンクに接続され、前記直流リンクからの前記昇圧された直流電圧を、前記電動機用の前記可変電圧および前記可変周波数を有する前記出力電力に変換するように構成されたインバータ段と
を備える、冷却システム。
【請求項１２】
前記昇圧された直流電圧は、前記固定交流入力電圧の実効値の１．３倍よりも大きな直流電圧である、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１３】
前記コンバータ段は、
交流電源に接続された整流器と、
前記整流器に接続された直流−直流昇圧コンバータであって、前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給するように構成および配設された直流−直流昇圧コンバータと、
を備える、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１４】
前記コンバータ段は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有するパルス幅変調昇圧整流器を備える、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１５】
前記電動機が、前記固定入力交流電圧よりも大きな電圧定格を有する、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１６】
前記コンバータ段は、前記交流電源から引き込まれた電流波形を、実質的に正弦波状の形状を有するように、また前記固定入力交流電圧と実質的に同位相になるように制御するように構成される、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１７】
前記コンバータ段は、前記固定入力交流電圧に実質的に無関係な前記昇圧された直流電圧を前記直流リンクに供給し、それによって、前記可変速駆動装置が、前記固定入力交流電圧の減少中に所定時間の間動作するのを可能にするように構成される、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１８】
前記電動機は、前記可変電圧が前記固定入力交流電圧よりも大きさが大きいことに応答して、大きさが低減されたＲＭＳ値を有する電動機電流を有し、それによって、前記電動機の電動機損失が低減されるように構成される、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１９】
前記インバータ段は、前記昇圧された直流電圧が前記直流リンクに存在することに応答して、大きさが低減された直流電流を有し、それによって、前記可変速駆動装置のインバータ損失が低減されるように構成される、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項２０】
前記電動機は誘導電動機である、請求項１１に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、冷却システム用の可変速駆動装置に関する。より詳細には、本発明は、可変速冷却システム用の、昇圧能力を備えた可変速駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去には、冷却システム内の圧縮機を駆動するための電動機は、電動機が作動されている施設の電力分配システムから利用できる標準的線間（主）電圧および周波数で動作するように設計されていた。線間電圧および周波数の使用により、一般に、電動機が電動機への入力周波数に基づく１つの動作速度に制限される結果、圧縮機の容量を変調させるオプションが、入口案内羽根や滑り弁などのより効率的でない機械的装置に制限されていた。さらに、電動機の動作速度が圧縮機の所望の動作速度に等しくない場合、圧縮機の所望の動作速度を得るために、「ステップアップ」または「ステップダウン」歯車ボックスが電動機と圧縮機の間に挿入されていた。
【０００３】
次に、冷却システムの電動機に供給される周波数および電圧を変化させることができる可変速駆動装置（ＶＳＤ）が開発された。電動機への入力周波数および電圧を変化させるこの機能により、冷却システムの対応する圧縮機に、可変出力速度を供給することができる電動機がもたらされた。電動機（および圧縮機）が可変速動作することによって、全負荷設計速度よりも低い速度での動作が望まれる、圧縮機に部分負荷がかかっている間に生ずる効率を、冷却システムが利用することが可能になった。可変速駆動装置の使用は、三相電力線から直接動作することができる以前の電動機、例えば誘導電動機または同期電動機に加えて、冷却システム内に電動機自体の電子駆動装置を必要とする他のタイプの電動機の使用も可能にした。
【０００４】
従来の誘導電動機型ＶＳＤの１つの制限は、ＶＳＤからの基本出力電圧の大きさが、過剰量の高調波電圧を作り出さずに、ＶＳＤへの入力、すなわち電力会社の線間電圧の大きさよりも大きくなり得ないことであった。基本波出力電圧のこの制限は、ＶＳＤの整流器が、ＶＳＤに供給される線間交流電圧の実効（ｒｍｓ）値の約１．３倍に等しい大きさの直流電圧しかもたらさないために生じていた。可変速駆動装置の出力電圧のこうした制限は、一定のボルト／ヘルツ比動作（定磁束動作としても知られる）が必要であった場合、従来型の誘導電動機の最大速度を、線間電圧で作動される電動機の速度に相当する速度に制限する。電動機の定格レベルのトルクを発揮するためには、従来型の誘導電動機に一定のボルト／ヘルツ比動作が必要である。したがって、より高い圧縮機速度を得るためには、「ステップアップ」歯車構成を電動機と圧縮機の間に組み込み、圧縮機を駆動する電動機の出力回転速度を増大させなければならなかった。あるいは、より低い定格電圧の電動機を、その定格電圧および周波数を超える電圧および／または周波数で動作させることも、電動機がそうした高速動作に付随する回転力に耐えられることを条件としてあり得た。
【０００５】
従来の誘導電動機型ＶＳＤは、それが入力線間電圧上の一時的なサグに耐えるのを可能にするライドスルー能力を提供するその能力の点でも限られている。全速動作時、入力線間電圧サグは、ＶＳＤのコンバータが入力線間電圧サグを補償するための手段を含まないので、ＶＳＤの出力電圧に対してほぼすぐに反映されていた。したがって、最大に近い速度で動作する際に数秒のそうした一時的な電圧サグに耐える能力は、ＶＳＤの出力電圧が直流リンク電圧、したがって入力電圧の大きさに依存するため、限られていた。
【０００６】
さらに、ＶＳＤからの出力電圧のこうした制限は、冷却システム内の高速誘導電動機の動作効率も制限していた。より速い圧縮機速度を「ステップアップ」歯車構成なしで得るために使用される高速電動機は、最大動作速度時に減少した最大動作電圧が得られる場合に効率が良く、コスト効果の高い電動機を設計することがより困難であるため、制限されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ライドスルー能力が改善され、また冷却システム内の高速誘導電動機の、コスト効果が高く、効率的で、実施が容易な動作をもたらすことができる、電動機用の可変速駆動装置が必要とされている。
【０００８】
動作電圧の定格が公称の入力線間固定交流電圧を超えると定められた電動機を駆動することができる可変速駆動装置も、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、冷却システムの圧縮機用の駆動システムを対象とする。駆動システムは、可変速駆動装置および電動機を有する。可変速駆動装置は、固定交流入力電圧の入力交流電圧を受け取って、可変電圧および可変周波数の出力交流電力をもたらすように構成される。可変速駆動装置は、入力交流電圧をもたらす交流電源に接続されたコンバータ段と、コンバータ段に接続された直流リンクと、直流リンクに接続されたインバータ段とを含む。コンバータ段は、入力交流電圧を昇圧された直流電圧に変換するように構成される。直流リンクは、昇圧された直流電圧をフィルタリングするように、またコンバータ段からのエネルギーを蓄積するように構成される。インバータ段は、直流リンクからの昇圧された直流電圧を、可変電圧および可変周波数を有する出力交流電力に変換するように構成される。電動機、好ましくは誘導電動機は、インバータ段に接続されて、インバータ段の出力によって給電される。電動機は、冷却システムの圧縮機に給電するように圧縮機に接続可能である。コンバータは、入力交流電圧にサグが発生している間に、昇圧された直流電圧レベルを維持することによって、ライドスルー能力を提供するように構成される。
【００１０】
本発明の一利点は、電動機と圧縮機の間に歯車を不要にすることによる、システム効率の増大および潜在的なコスト低減である。
本発明の別の利点は、電動機およびインバータの損失の低減である。
【００１１】
本発明の別の利点は、冷却システムの信頼性の改善である。
本発明の別の利点は、可変速駆動装置内の入力電力品質の改善である。
本発明の別の利点は、可変速駆動装置が、入力電圧サグの発生中に改善されたライドスルー能力を有することである。
【００１２】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と併せて、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
可能な限りどんな場合でも、同じ参照番号が、同じまたは同様の部分を参照するために図面全体を通じて使用される。
図１は、本発明のシステム構成の全体を示す。交流電源１０２が、交流電力を可変速駆動装置（ＶＳＤ）１０４に供給し、ＶＳＤ１０４は、交流電力を電動機１０６に供給する。本発明の別の実施形態では、ＶＳＤ１０４は２つ以上の電動機に給電することができる。電動機１０６は、好ましくは、冷凍または冷却システムの対応する圧縮機を駆動するために使用される（全体的に図３を参照されたい）。交流電源１０２は、単相または多相（例えば三相）の、固定電圧、固定周波数の交流電力を、ある場所にある交流送電網または分配システムからＶＳＤ１０４に供給する。交流送電網は、電力会社から直接供給することも、電力会社と交流送電網の間の１つまたは複数の変電所から供給することもできる。交流電源１０２は、好ましくは、対応する交流送電網に応じて、２００Ｖ、２３０Ｖ、３８０Ｖ、４６０Ｖ、または６００Ｖの三相交流電圧または公称線間電圧を、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの公称線間周波数でＶＳＤ１０４に供給することができる。交流電源１０２は、交流送電網の構成に応じて、任意の適切な固定の公称線間電圧または固定の公称線間周波数を、ＶＳＤ１０４に供給できることを理解されたい。さらに、特定の場所には、線間電圧および線間周波数のさまざまな要件を満足させることができる複数の交流送電網があってよい。例えば、ある場所には、ある種の用途に対応するための２３０ＶＡＣの送電網、および別の用途に対応するための４６０ＶＡＣの送電網があってよい。
【００１４】
ＶＳＤ１０４は、特定の固定線間電圧および固定線間周波数を有する交流電力を交流電源１０２から受け取り、交流電力を電動機１０６に、そのどちらも特定の要件を満足させるために可変でよい所望の電圧および所望の周波数で供給する。好ましくは、ＶＳＤ１０４は、交流電源１０２から受け取った固定電圧および固定周波数よりも、高い電圧および周波数、またはそれよりも低い電圧および周波数を有する交流電力を、電動機１０６に供給することができる。電動機１０６は、固定交流入力電圧および周波数よりも大きな所定の定格電圧および周波数を有することができるが、電動機の定格電圧および周波数は、固定交流入力電圧および周波数に等しくても、それより低くてもよい。図２は、ＶＳＤ１０４の一実施形態における構成要素のいくつかを概略的に示す。ＶＳＤ１０４は、コンバータ段２０２、直流リンク段２０４、およびインバータ段２０６の３つの段を有することができる。コンバータ２０２は、交流電源１０２からの固定線間周波数、固定線間電圧の交流電力を、直流電圧に変換する。直流リンク２０４は、コンバータ２０２からの直流電圧をフィルタリングし、コンデンサおよび／またはコイルなどのエネルギー蓄積素子を備える。最後に、インバータ２０６は、直流リンク２０４からの直流電圧を、電動機１０６用の可変周波数、可変電圧の交流電力に変換する。
【００１５】
電動機１０６は、好ましくは、可変な速度で駆動することができる誘導電動機である。誘導電動機は、２極、４極、または６極を含む、任意の適切な極構成を有することができる。誘導電動機は、負荷、好ましくは図３に示す圧縮機を駆動するために使用される。本発明の一実施形態では、本発明のシステムおよび方法を使用して、冷凍システムの圧縮機を駆動することができる。図３は、冷凍システムに接続された本発明のシステムの全体を示す。
【００１６】
図３に示すように、ＨＶＡＣ、すなわち冷凍または液体冷却システム３００が、圧縮機３０２、凝縮器３０４、蒸発器３０６、および制御パネル３０８を含む。制御パネル３０８は、冷凍システム３００の動作を制御するために、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ、マイクロプロセッサ、不揮発性メモリ、およびインターフェースボードなどのさまざまな異なる構成要素を含むことができる。制御パネル３０８を使用して、ＶＳＤ１０４および電動機１０６、ならびに冷却システム３００の他の構成要素の動作を制御することができる。
【００１７】
圧縮機３０２は冷媒蒸気を圧縮し、その蒸気を吐出しラインを通じて凝縮器３０４に送出する。圧縮機３０２は、好ましくは遠心圧縮機であるが、任意の適切なタイプの圧縮機、例えばスクリュー圧縮機、往復圧縮機などでもよい。圧縮機３０２によって凝縮器３０４に送出された冷媒蒸気は、流体、例えば空気または水と熱交換関係に入り、流体との熱交換関係の結果として、冷媒液体への相変化を受ける。凝縮器３０４からの凝縮された液体冷媒が、膨張装置（図示せず）を通って蒸発器３０６に流れる。
【００１８】
蒸発器３０６は、冷却負荷の供給ラインおよび戻りライン用の接続を含む。二次液体、例えば水、エチレン、塩化カルシウムブライン、または塩化ナトリウムブラインが、戻りラインを介して移動して蒸発器３０６に入り、供給ラインを介して蒸発器３０６から出る。蒸発器３０６内の液体冷媒が二次液体と熱交換関係に入って、二次液体の温度を下げる。蒸発器３０６内の冷媒液体は、二次液体との熱交換関係の結果として、冷媒蒸気への相変化を受ける。蒸発器３０６内の蒸気冷媒が、蒸発器３０６から出て、吸込ラインによって圧縮機３０２に戻ることにより、サイクルが完了する。凝縮器３０４および蒸発器３０６内の冷媒の適当な相変化が得られることを条件として、システム３００内で凝縮器３０４および蒸発器３０６の任意の適切な構成を使用することができることを理解されたい。
【００１９】
ＨＶＡＣ、すなわち冷凍または液体冷却システム３００は、図３に示されていない他の多くの特徴を含むことができる。それらの特徴は、例示を簡単にする目的で図面を簡単にするために、意図的に省略されている。さらに、図３は、ＨＶＡＣ、すなわち冷凍または液体冷却システム３００を、１つの圧縮機が単一の冷媒回路内に接続されたものとして示しているが、システム３００は、単一のＶＳＤまたは複数のＶＳＤによって給電され、また１つまたは複数の冷媒回路のそれぞれ内に接続される、複数の圧縮機を有することができることを理解されたい。
【００２０】
好ましくは、制御パネルによって受け取られた特定のセンサ読取値に応じて、ＶＳＤ１０４および電動機１０６に最適な動作設定を行うために、制御パネル、マイクロプロセッサ、またはコントローラが、ＶＳＤ１０４（およびそれによって電動機１０６）の動作を制御するようにＶＳＤ１０４に制御信号を供給することができる。例えば、図３の冷凍システム３００では、制御パネル３０８が、ＶＳＤ１０４の出力電圧および周波数を、冷凍システム内の変化する条件に対応するように調整することができる。すなわち、制御パネル３０８は、電動機１０６の所望の動作速度および圧縮機３０２の所望の負荷出力を得るために、圧縮機３０２に対する増加または減少する負荷条件に応答して、ＶＳＤ１０４の出力電圧および周波数を増大または低減させることができる。
【００２１】
図２を再度参照すると、コンバータ２０２は、昇圧された直流電圧を直流リンク２０４に供給して、ＶＳＤ１０４の入力電圧よりも大きなＶＳＤ１０４からの出力電圧を得るための、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有するパルス幅変調昇圧整流器である。本発明の好ましい一実施形態では、ＶＳＤ１０４は、ＶＳＤ１０４に供給される固定入力電圧よりも大きな最大出力電圧、およびＶＳＤ１０４に供給される固定入力周波数よりも大きな最大出力周波数をもたらすことができる。さらに、ＶＳＤ１０４は、ＶＳＤ１０４が電動機１０６に適当な出力電圧および周波数を供給することができる限り、図２に示すものとは異なる構成要素を組み込むことができることを理解されたい。
【００２２】
昇圧された直流電圧を直流リンク２０４に供給するのに加えて、コンバータ２０２は、ＶＳＤ１０４の入力電力品質を改善するために、交流電源１０２から引き込まれた電流波形の形状および位相角を制御することもできる。入力電力の品質は、２つの特性を評価することによって決定することができる。一方の特性は、交流電源１０２から引き込まれた電流波形の形状であり、その場合、波形形状が理想正弦波に近いほど、入力電力の品質が良くなる。他方の特性は、入力電力の力率、すなわち供給された交流入力電圧と、交流電源１０２から引き込まれた電流の基本波成分との間の位相角の余弦であり、その場合、力率が１に近いほど、入力電力の品質が良くなる。コンバータ２０２は、交流電源１０２から引き込まれた電流波の形状および位相角を、波形形状が正弦波状であり、また交流入力電圧と実質的に同位相になるように制御することができる。したがって、コンバータ２０２により、ＶＳＤ１０４が改善された入力電力品質を有することが可能になる。
【００２３】
さらに、コンバータ２０２を使用して、電圧サグとも呼ばれる交流入力電圧減少中のＶＳＤ１０４のライドスルー能力を改善することもできる。コンバータ２０２を、交流入力電圧のピークに実質的に無関係であり、またそれよりも大きな所望のまたは所定の出力電圧を直流リンク２０４に供給するように、制御することができる。交流入力電圧に無関係な直流電圧をもたらすことによって、コンバータ２０２（およびＶＳＤ１０４）は、交流入力電圧内の電圧サグによる影響を受けず、それによって、ＶＳＤ１０４のライドスルー性能の改善がもたらされる。コンバータ２０２は、交流入力電圧にサグが発生していても、所望の直流電圧を直流リンク２０４に供給し続けることができる。コンバータ２０２のこのライドスルー能力によって、ＶＳＤ１０４が、交流入力電圧にサグが発生している時間中に中断することなく動作し続けることが可能になる。
【００２４】
図４は、ＶＳＤ１０４の一実施形態の回路図を示す。ＶＳＤ１０４のこの実施形態では、三相交流電源１０２からの各入力線路が、ＶＳＤ１０４の対応する線路内の電流を平滑化するために使用される各コイル４３４に接続される。次いで、各コイル４３４の出力がコンバータ２０２に供給されて、入力交流電圧の各相が直流電力に変換される。さらに、ＶＳＤ１０４は、図４には示していない、コイル４３４の上流に配置される追加の構成要素を含むこともできる。例えば、回路遮断器を含むことができ、その回路遮断器は、過剰な電流、電圧、または電力がＶＳＤ１０４に供給されたとき、ＶＳＤ１０４を交流電源１０２から切り離すことができる。直流リンクのコンデンサをゆっくりと充電するために、予備充電抵抗器および接触器を含むことができる。最後に、線路ごとにフューズを使用して、ＶＳＤ１０４のその入力相または線路を、その線路内の過剰な電流に応答して切り離すことができる。
【００２５】
コンバータモジュール２０２が、好ましくは３対（入力相ごとに１対）の電力開閉器またはトランジスタ４３０を含む。コンバータモジュール２０２は、電力開閉器４３０の開閉を制御するための、対応する制御接続（図を簡単にするために図示せず）も含む。コンバータモジュール２０２の好ましい一実施形態では、この電力開閉器は、直流リンク用の所望の出力電圧を発生させるためにパルス幅変調技法によって制御される、ＩＧＢＴ電力開閉器である。好ましくは、コンバータモジュール２０２は、昇圧された直流電圧を直流リンク２０４に供給して、ＶＳＤ１０４の入力電圧よりも大きなＶＳＤ１０４からの基本波出力電圧を得るための、昇圧整流器として動作することができる。複数のコンバータモジュールを、コンバータの電流能力を増大させるために並列に構成することもできる。
【００２６】
直流リンク２０４は、コンバータ２０２の出力に並列に接続される。この実施形態における直流リンク２０４は、直流電力をフィルタリングし、また直流バス４１２からのエネルギーを蓄積するための、１つまたは複数のコンデンサ４２０および抵抗器４２２を含む。抵抗器は、コンデンサバンク間で実質的に等しい直流リンク電圧を維持するための電圧平衡デバイスとして機能することができる。抵抗器は、電力が交流電源１０２から遮断されたとき、コンデンサバンク内の蓄積された電圧を「放出」するための電荷消耗用デバイスとして機能することもできる。直流バス４１２上の直流電力を電動機１０６用の三相交流電力に変換するインバータセクション２０６も、直流バス４１２に接続される。図４に示す実施形態では、単一の電動機を駆動するために、１つのインバータセクションまたはモジュール２０６が使用される。しかし、追加の電動機を駆動するために、追加のインバータモジュール２０６を追加することができ、追加のインバータモジュール２０６は、図４に示すインバータモジュール２０６に類似の回路図を有する。
【００２７】
インバータモジュール２０６は、３対（出力相ごとに１対）の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）電力開閉器４２６およびダイオードを含む。インバータモジュール２０６は、ＩＧＢＴ電力開閉器４３０の開閉を制御するための、対応する制御接続も含む。
【００２８】
インバータモジュール２０６は、所望の交流電圧および周波数をインバータモジュール２０６から得るための変調方式を使用して、インバータモジュール２０６内のＩＧＢＴ電力開閉器４２６をそれぞれ、「オン」または導通位置と「オフ」または非導通位置との間で選択的に開閉することによって、直流バス４１２上の直流電圧を三相交流電圧に変換する。ＩＧＢＴ電力開閉器４２６を「オン」位置と「オフ」位置の間で開閉するために、ゲート信号または開閉信号が、制御パネル３０８によって、変調方式に基づいてＩＧＢＴ電力開閉器４２６に供給される。ＩＧＢＴ電力開閉器４２６は、好ましくは、開閉信号が「高レベル」、すなわち論理１のとき「オン」位置にあり、開閉信号が「低レベル」、すなわち論理０のとき「オフ」位置にある。しかし、ＩＧＢＴ電力開閉器４３０の導通および非導通は、開閉信号とは逆の状態に基づいてもよいことを理解されたい。
【００２９】
コンバータ２０２を用いて、昇圧された直流電圧を直流リンク２０４に供給することによって、インバータ２０６への直流およびＲＭＳ電流の大きさが低減され、そのインバータ電流は、所与のシステム電力定格について、インバータ２０６の直流入力電圧にほぼ反比例する。インバータ電流のこうした低減は、所与の基本波出力電圧について、ＶＳＤ１０４のインバータ損失を低減させる。ＶＳＤ１０４のインバータ損失が低減することにより、冷却システム３００の効率が増大する。
【００３０】
最後に、ＶＳＤ１０４が、ＶＳＤ１０４によって電動機１０６に送出される最大出力電圧および最大出力周波数をどちらも、ＶＳＤへの公称交流入力電圧および公称交流入力周波数とは実質的に無関係に調整する能力により、ＶＳＤ１０４が、電動機１０６またはＶＳＤ１０４を異なる電源に合わせて改変する必要なく、さまざまな国内外の送電網上で動作することが可能になる。
【００３１】
以上、本発明を好ましい実施形態に即して説明してきたが、当業者なら、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができ、等価物を本発明の要素の代わりに使用できることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるように多くの修正を行うこともできる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれるあらゆる実施形態を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の全体のシステム構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の可変速駆動装置の一実施形態を概略的に示す図である。
【図３】本発明と共に使用することができる冷凍システムを概略的に示す図である。
【図４】本発明の可変速駆動装置の一実施形態の回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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