(57)【要約】【課題】複数台のインバータスタックの並列運転台数が奇数であっても交流出力電流のバランスが可能であり、且つ使用する鉄心数の増加も並列運転台数と同じ程度の増加に抑制できるようにすることにある。【解決手段】第１インバータスタック３１から交流電力を出力する第１出力導体３６は、磁性材料で作って中央に貫通穴を有する第１鉄心４１の穴部を貫通させ、更に同じ構成の第２鉄心４２の穴部を貫通させてから母線６に接続し、第２インバータスタック３２から交流電力を出力する第２出力導体３７は、前記第２鉄心４２の穴部を前記第１出力導体３６とは逆の方向から貫通させ、更に同じ構成の第３鉄心４３の穴部を貫通させてから前記母線６に接続し、第３インバータスタック３３以降も同様のことを繰返し、最終の第ｎインバータスタック３４から交流電力を出力する第ｎ出力導体３９は、同じ構成の前記第ｎ鉄心４４の穴部を第（ｎ−１）出力導体とは逆の方向から貫通させ、更に前記第１鉄心４１の穴部を前記第１出力導体３６とは逆の方向から貫通させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するｎ台のインバータスタックを備え、各インバータスタックの直流側を共通の直流電源に接続すると共に、それぞれの交流側を共通の母線に接続して運転するインバータスタックの並列運転装置において、
第１インバータスタックから交流電力を引き出している第１出力導体は、磁性材料で作って中央に貫通穴を有する第１鉄心の穴部を貫通し、更に同じ構成の第２鉄心の穴部を貫通してから前記母線に接続し、
第２インバータスタックから交流電力を引き出している第２出力導体は、前記第２鉄心の穴部を前記第１出力導体とは逆の方向から貫通し、更に同じ構成の第３鉄心の穴部を貫通してから前記母線に接続し、
第３インバータスタックから交流電力を引き出している第３出力導体は、前記第３鉄心の穴部を前記第２出力導体とは逆の方向から貫通し、更に同じ構成の第４鉄心の穴部を貫通してから前記母線に接続し、
第ｎインバータスタックから交流電力を引き出している同じ構成の第ｎ出力導体は、前記第ｎ鉄心の穴部を同じ構成の第（ｎ−１）出力導体とは逆の方向から貫通し、更に前記第１鉄心の穴部を前記第１出力導体とは逆の方向から貫通してから前記母線に接続することを特徴とするインバータスタックの並列運転装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記各出力導体の前記各鉄心の穴部の貫通回数を、すべて同じ回数にすることを特徴とするインバータスタックの並列運転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のインバータスタックを並列運転する際に生じる各インバータスタック間の電流の不平衡を是正するインバータスタックの並列運転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流電力が極めて短い時間でも停電すると支障が生じるような負荷，例えばコンピュータには無停電電源装置を備えることが多い。また、所望の電圧と周波数の交流電力を出力して誘導電動機を可変速運転させるにはＶＶＶＦインバータが使われる。これらの装置では、半導体スイッチ素子で構成するインバータスタックが電力を変換して所望の電圧と周波数の交流電力を出力するのであるが、負荷の大容量化に伴って、多数のインバータスタックを並列に接続して運転することが多くなってきた。
【０００３】
図３は２組のインバータスタックが並列運転する際の交流出力電流をバランスさせる第１従来例を示した主回路接続図である。
図３の第１従来例回路において、第１インバータスタック１の直流側と第２インバータスタック２の直流側には共通の直流電源３を接続し、第１インバータスタック１が出力する交流電力は第１出力導体４を経て母線６へ送られるし、第２インバータスタック２が出力する交流電力は第２出力導体５を経て母線６へ送られるが、これは第１インバータスタック１と第２インバータスタック２の並列運転である。
【０００４】
符号７は磁性材料で作ってその中央部に貫通穴７Ａを有する鉄心であって、第１出力導体４と第２出力導体５とをこの貫通穴７Ａを貫通させるが、このときの両出力導体に流れる電流が互いに逆方向になるように貫通させる。すなわち図３では、第１出力導体４の電流方向は左から右への方向であるが、第２出力導体５はこれとは逆に右から左への方向へ電流が流れる。通常は両インバータスタックの出力電流は同じであるから、第１出力導体４に流れる電流で鉄心７に生じる磁束と、第２出力導体５に流れる電流で生じる磁束とは打ち消し合い、鉄心７の内部磁束は零である。
【０００５】
両インバータスタックの駆動信号を共通にしても、駆動回路の動作のばらつきや、各半導体スイッチ素子の特性のばらつきなどが原因で、過渡的に電流分担が不平衡になる場合があるが、鉄心７は差動方式のバランスコアとなって電流の不平衡を修正する。また、例えば第１インバータスタック１の上側アームと第２インバータスタック２の下側アッムが同時にオンする瞬間があると、直流電源３の正極→第１インバータスタック１の上側アーム→第１出力導体４→母線６→第２出力導体５→第２インバータスタック２の下側アーム→直流電源３の負極の経路で、直流電源３が短絡となる循環電流が流れることになるが、このとき鉄心７には差電圧が印加され、母線６の電圧は第１インバータスタック１の出力電圧と第２インバータスタック２の出力電圧の中間点を維持するように動作するため、出力電流をバランスさせるように作用し、前述の循環電流を抑制する。
【０００６】
しかしながら図３で既述の第１従来例回路は、インバータスタックの並列数が２組の場合であって、２組を超えて並列運転する場合には適用できない欠点があった。
図４は２組を超えるインバータスタックを並列運転する際の交流出力電流をバランスさせる第２従来例を示した主回路接続図であって、インバータスタックが６台の場合を図示しているが、これは「特開平１１−２９９２５２号」公報に記載のものである。従ってこの第２従来例は概要のみを記載し、詳細な説明は省略する。
【０００７】
例えば６台のインバータスタック１１，１２，１３，１４，１５，１６を並列運転する場合は、これらを第１組（インバータスタック１１，１２，１３）と第２組（インバータスタック１４，１５，１６）に２分割し、第１組に属するインバータスタック１１の出力導体を３個の鉄心２１，２２，２３に貫通させた後に母線６に接続すると共に、それぞれの鉄心２１，２２，２３には逆方向から第２組に属するインバータスタック１４，１５，１６の出力導体を別個に貫通させている。第１組に属するインバータスタック１２の出力導体も３個の鉄心２４，２５，２６に貫通した後に母線６に接続し、また第１組に属するインバータスタック１３の出力導体も３個の鉄心２７，２８，２９に貫通した後に母線６に接続し、それぞれの鉄心には逆方向から第２組に属するインバータスタック１４，１５，１６の出力導体を別個に貫通させている。よってインバータスタック１４の出力導体は、３個の鉄心２１，２４，２７に逆方向から別個に貫通してから母線６と接続し、インバータスタック１５の出力導体は、３個の鉄心２２，２５，２８に逆方向から別個に貫通してから母線６と接続し、インバータスタック１６の出力導体は３個の鉄心２３，２６，２９に逆方向から別個に貫通してから母線６に接続する構成となる。よって６台のインバータスタックを並列運転する場合に使用する鉄心の数量は、（６／２）２　＝９個である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、負荷の容量は増大する一方であるが、半導体スイッチ素子の単体容量を増大させるのは簡単ではない。そこで複数台のインバータスタックを並列運転することで負荷の容量増加に対応したいが、図３に図示の第１従来例では並列運転台数は２台である。
【０００９】
そこで２台を超えるインバータスタックの並列運転を可能にしているのが、図４に図示の第２従来例である。しかしながら、この第２従来例は奇数台の並列運転ができない欠点がある。例えば負荷の容量から、インバータスタックの５台を並列運転するのが最適な場合でも、６台を並列運転しなければならないから、余分なインバータスタックを設置しなければならない欠点があるし、装置が大形化して使用効率が低下するし、広い設置スペースが必要になるなど、無駄な費用がかかる欠点がある。更に電流をバランスさせるために使用する鉄心の数量が、インバータスタックの並列運転台数の増加と共に飛躍的に増える欠点もある。例えば並列運転台数が４台のときの使用鉄心数は（４／２）２　＝４個であるが、並列運転台数が６台のときは、前述したように使用鉄心数は９個であり、並列運転台数が８台になると、使用鉄心数は（８／２）２　＝１６個となる。
【００１０】
そこでこの発明は、複数台のインバータスタックの並列運転台数が奇数であっても交流出力電流のバランスが可能であり、且つ使用する鉄心数の増加も並列運転台数と同じ程度の増加に抑制できるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明のインバータスタックの並列運転装置は、
第１インバータスタックから交流電力を引き出している第１出力導体は、磁性材料で作って中央に貫通穴を有する第１鉄心の穴部を貫通し、更に同じ構成の第２鉄心の穴部を貫通してから前記母線に接続し、第２インバータスタックから交流電力を引き出している第２出力導体は、前記第２鉄心の穴部を前記第１出力導体とは逆の方向から貫通し、更に同じ構成の第３鉄心の穴部を貫通してから前記母線に接続し、第３インバータスタック以降も同様のことを繰返し、最終の第ｎインバータスタックから交流電力を引き出している第ｎ出力導体は、同じ構成の前記第ｎ鉄心の穴部を第（ｎ−１）出力導体とは逆の方向から貫通し、更に前記第１鉄心の穴部を前記第１出力導体とは逆の方向から貫通する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した主回路接続図であって、並列運転するインバータスタックがｎ台の場合である。
第１インバータスタック３１と母線６とを接続する第１出力導体３６は、中央に貫通穴を有する第１鉄心４１の穴部と，同じ構造の第２鉄心４２の穴部を貫通する。第２インバータスタック３２と母線６とを接続する第２出力導体３７は、前記の第２鉄心４２の穴部と，同じ構造の第３鉄心４３の穴部を貫通するが、このとき第２鉄心４２の穴部は前記第１出力導体３６とは逆の方向から第２出力導体３７が貫通する。第３インバータスタック３３と母線６とを接続する第３出力導体３８は、前記の第３鉄心４３の穴部と，同じ構造の第４鉄心（図示せず）の穴部を貫通するが、このとき第３鉄心４３の穴部は前記第２出力導体３７とは逆の方向から第３出力導体３８が貫通する。同様にして第ｎインバータスタック３４と母線６とを接続する第ｎ出力導体３９は、同じ構造の第ｎ鉄心の穴部と，前記第１鉄心４１の穴部を貫通するが、このとき第１鉄心４１の穴部は前記第１出力導体３６とは逆の方向から第ｎ出力導体３９が貫通する。
【００１３】
図２は本発明の第２実施例を表した主回路接続図であるが、この図２では、各インバータスタックに接続しているすべての出力導体が、各鉄心の穴部を２回貫通しているところが図１に図示の第１実施例とは異なっている。なお、各鉄心の穴部貫通回数がすべて同数であるならば、貫通回数は何回であっても良いのは勿論である。
【００１４】
【発明の効果】
インバータスタックを並列運転する際は、従来は奇数台数を選択することができなかったので、余分なインバータスタックを設置せねばならず、また電流平衡用鉄心の使用数はインバータスタック台数よりも大幅に増加する不都合があった。これに対して本発明では、負荷の容量に適合したインバータスタック台数を選定できるし、電流平衡用鉄心の使用数もインバータスタック台数と同数で賄えることから、負荷の容量に見合った適切な台数を選択できるので、従来に比べて設置台数や設置スペースを削減できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図
【図２】本発明の第２実施例を表した主回路接続図
【図３】２組のインバータスタックが並列運転する際の交流出力電流をバランスさせる第１従来例を示した主回路接続図
【図４】２組を超えるインバータスタックを並列運転する際の交流出力電流をバランスさせる第２従来例を示した主回路接続図
【符号の説明】
１，２　　第１，第２インバータスタック
３　　　　直流電源
４，５　　第１，第２出力導体
６　　　　母線
７　　　　鉄心
７Ａ　　　貫通穴
１１〜１６　インバータスタック
２１〜２９　鉄心
３１〜３４　第１〜第ｎインバータスタック
３６〜３９　第１〜第ｎ出力導体
４１〜４４　第１〜第ｎ鉄心
４６〜４９　第１〜第ｎ出力導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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