(57)【要約】【課題】本発明は並列に連結されたインバータにおいて、電圧降下成分を最小化して、効率的な高圧インバータの並列運転を可能にする高圧インバータシステムを提供する。【解決手段】高圧インバータシステムが開示される。モーターを駆動するための、本発明の第一及び第二高圧インバータの出力に各々連結する第一及び第二リアクターを磁気的に連結した結合リアクターを含む。【選択図】図２
2012217330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターを駆動するための高圧インバータシステムにおいて、
並列に連結される第一及び第二高圧インバータ、及び
前記第一及び第二高圧インバータの出力に各々連結される第一及び第二リアクターを磁気的に連結した結合リアクターを含むことを特徴とする、高圧インバータシステム。
【請求項２】
前記結合リアクターを構成する前記第一及び第二リアクターの各々の磁気インダクタンスと、前記結合リアクターの相互インダクタンスは同じであることを特徴とする、請求項１に記載の高圧インバータシステム。
【請求項３】
前記第一及び第二高圧インバータによる循環電流は、
前記結合リアクターを構成する前記第一及び第二リアクターの各々の磁気インダクタンスと前記結合リアクターの相互インダクタンスを調節して制限することを特徴とする、請求項１または２に記載の高圧インバータシステム。
【請求項４】
モーターを駆動するため、三相電源が印加される高圧インバータシステムにおいて、
その出力が各々三相である第一及び第二高圧インバータ‐前記第一高圧インバータの三相出力に第一、第二及び第三リアクターが連結され、前記第二高圧インバータの三相出力に第四、第五及び第六リアクターが連結される‐、及び
前記第一及び第四リアクターを磁気的に連結した第一結合リアクターと、前記第二及び第五リアクターを磁気的に連結した第二結合リアクターと、前記第三及び第六リアクターを磁気的に連結した第三結合リアクターを含むことを特徴とする、高圧インバータシステム。
【請求項５】
第四、第五及び第六リアクターは、各々前記第一、第二及び第三リアクターと順次位相が対応されることを特徴とする、請求項４に記載の高圧インバータシステム。
【請求項６】
前記第一及び第二高圧インバータは、並列連結されることを特徴とする、請求項４または５に記載の高圧インバータシステム。
【請求項７】
前記第一結合リアクターを構成する前記第一及び第四リアクターの各々の磁気インダクタンスと、前記第一結合リアクターの相互インダクタンスは同じであることを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか一つに記載の高圧インバータシステム。
【請求項８】
前記第二結合リアクターを構成する前記第二及び第五リアクターの各々の磁気インダクタンスと、前記第二結合リアクターの相互インダクタンスは同じであることを特徴とする、請求項４〜７のうちいずれか一つに記載の高圧インバータシステム。
【請求項９】
前記第三結合リアクターを構成する前記第三及び第六リアクターの各々の磁気インダクタンスと、前記第三結合リアクターの相互インダクタンスは同じであることを特徴とする請求項４〜８のうちいずれか一つに記載の高圧インバータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧インバータシステムに関し、より詳しくは二台の高圧インバータを並列に連結してモーターに連結するシステムで使うための、高圧インバータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、３，３００〜１１，０００Ｖの高圧電源を使う高圧インバータシステムでは、インバータの容量増大のために二つ以上の高圧インバータを並列に連結して使う。
【０００３】
図１は、従来の高圧インバータシステムの構成図である。
【０００４】
図面に示したように、モーター１３０を駆動するために、二台のインバータ(インバータＡ１１０、インバータＢ１２０)を並列に連結して使う場合、二台のインバータ１１０、１２０の出力電圧差(大きさ、位相、周波数)によって循環電流が発生する。
【０００５】
このような循環電流は、並列に連結されたインバータ１１０、１２０の正格容量を最大に使用できなくし、循環電流の大きさが増加すると事故につながる可能性がある。 
【０００６】
前記説明したように、循環電流は二台のインバータ１１０、１２０の間に発生する電圧差によって発生する。二つのインバータ１１０、１２０の同期制御を正確にして、出力電圧の位相と周波数が同じになっても、インバータＤＣリンク電圧差とＰＷＭ(Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)スイッチタイミングが正確には合わない。従って、ＰＷＭ脈動によって常に循環電流が発生し、これによってインバータ出力に損失が生じる。
【０００７】
また、同期制御がずれる場合には、二つの電圧源が対向する状況が生じうるため、システムに無理を与える過度な電流が流れるようになる。これを制限するためのリアクター(ｒｅａｃｔｏｒ)１４０、１５０が、並列運転では必須部品として構成される。
【０００８】
このようなリアクター１４０、１５０は、二つのインバータ１１０、１２０の間に電圧差が生じるとインピーダンス成分として作用して循環電流の大きさを減らす役割を果たす。従って、リアクター１４０、１５０のインダクタンス(ＬＡ、ＬＢ)は、二つのインバータ１１０、１２０の電圧差が最大の際に発生する循環電流の大きさをシステムが瞬間的な時間の間に耐えられる値に定められる。
【０００９】
循環電流制限用リアクターが用いられた並列運転システムにおいて、各々のインバータ１１０、１２０は、出力電圧をリアクター１４０、１５０とモーター１３０が直列連結された回路に印加する。従って、設計されたリアクター１４０、１５０のインダクタンスが大きいほど、モーター１３０にリアクター１４０、１５０により発生する電圧降下成分(ＶＬＡ、ＶＬＢ)が大きくなるため、インバータ１１０、１２０の出力電圧を電圧降下成分に対する減少分ほど高めなければならない。
【００１０】
しかし、このようなリアクター１４０、１５０により発生する電圧降下成分(ＶＬＡ、ＶＬＢ)は、システムの効率を悪化させる問題がある。
【００１１】
従って、このような電圧降下成分により、高圧インバータシステムには並列運転を適用しなくなる問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする技術的課題は、並列に連結されたインバータにおいて、電圧降下成分を最小化して、効率的な高圧インバータの並列運転を可能にする高圧インバータシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、モーターを駆動するための本発明の高圧インバータシステムは、並列に連結される第一及び第二高圧インバータ、及び前記第一及び第二高圧インバータの出力に各々連結される第一及び第二リアクターを磁気的に連結した結合リアクターを含む。
【００１４】
また、前記目的を達成するために、モーターを駆動するために、三相電源が印加される本発明の高圧インバータシステムは、その出力が各々三相である第一及び第二高圧インバータ‐前記第一高圧インバータの三相出力に第一、第二及び第三リアクターが連結され、前記第二高圧インバータの三相出力に第四、第五及び第六リアクターが連結され、及び前記第一及び第四リアクターを磁気的に連結した第一結合リアクターと、前記第二及び第五リアクターを磁気的に連結した第二結合リアクターと、前記第三及び第六リアクターを磁気的に連結した第三結合リアクターを含む。
【００１５】
このような本発明は、高圧インバータを並列で駆動する場合、循環電流を制限するため使うリアクターを各相毎に磁気的に連結して結合リアクター方式で適用することによって、正常な出力電流が流れる場合にはリアクターで発生する電圧降下成分を相殺して、循環電流成分だけ制限する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の高圧インバータシステムの構成図である。
【図２】本発明の高圧インバータシステムの一実施形態に係る構成図である。
【図３】図２を回路で構成した一実施形態に係る回路図である。
【図４】図２の三相回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、種々の変更を加えられ、多くの実施形態を有するが、特定実施形態を図面に例示して詳細に説明する。
【００１８】
しかし、これは本発明を特定実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むことと理解しなければならない。
【００１９】
第一、第二等の序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するため使われるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されない。
【００２０】
前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にだけ使われる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限り、第二構成要素は第一構成要素と命名されてもよく、同様に第一構成要素も第二構成要素と命名されてもよい。
【００２１】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか「接続されて」いるという場合には、前記他の構成要素に直接連結されているかまたは接続されてもよいが、その中間に異なる構成要素が存在してもよいことを理解しなければならない。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか「直接接続されて」いると言う場合には、その中間に異なる構成要素が存在しないことを理解しなければならない。
【００２２】
本願で使った用語は、単に特定の実施形態を説明するために使われ、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味を持たない限り、複数の表現も含む。
【００２３】
本願で、「含む」または「持つ」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。
【００２４】
また、本願で添付された図面は、説明の便宜のため、拡大または縮小して示されたものと理解しなければならない。
【００２５】
本発明について図面を参照して詳細に説明し、図面符号に関係なく同一または対応する構成要素は同じ参照番号を付し、これに関する重複説明は省略する。
【００２６】
図２は、本発明の高圧インバータシステムの一実施形態に係る構成図である。
【００２７】
図面に示したように、本発明の高圧インバータシステムは、モーター４０を駆動するために並列に連結されるインバータＡ１０及びインバータＢ２０と、各インバータ１０、２０の出力に設けられるリアクターを磁気的に連結した結合リアクター(ｃｏｕｐｌｅｄ ｒｅａｃｔｏｒ)３０を含む。本発明のインバータシステムの結合リアクター３０は、各々のインバータ１０、２０の出力に配置されるリアクターが有する銅線を、一つの鉄芯に巻き取って磁気的に連結したものであることは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者には容易に理解される。
【００２８】
図３は、図２を回路で構成した一実施形態に係る回路図であり、図面に示したように、各リアクターの磁気インダクタンスは同様にＬといい、相互インダクタンスはＭという。
【００２９】
前記図３において、結合リアクター３０にかかる電圧を数式で表すと次の式（１）のようになる。
【００３０】
【数１】
2012217330.tif 000003
【００３１】
前記の式（１）において、ＶＡはインバータＡ１０にかかる電圧、ＶＢはインバータＢ２０にかかる電圧、Ｖｏｕｔはモーター４０にかかる電圧を表し、ｉＡはインバータＡ１０から流れる電流、ｉＢはインバータＢ２０から流れる電流、ｉｏｕｔは結合リアクター３０からモーター４０に流れる電流を表す。
【００３２】
前記の式（１）において電圧と電流は、基本的に基本波成分(
2012217330.tif 000004
)とＰＷＭによる微少成分(
2012217330.tif 000005
)とで分けられる。これを反映して、前記の式（１）は次のように表すことができる。
【００３３】
【数２】
2012217330.tif 000006
【００３４】
各インバータにおいて、基本波電圧は同一であるため、
2012217330.tif 000007
であり、負荷側電流は、二台のインバータ１０、２０に流れる電流の合計であるため、
2012217330.tif 000008
であり、インバータ電圧の脈動成分は、負荷電圧の脈動成分の１／２であるため、
2012217330.tif 000009
である。従って、結合リアクター３０を使うことによって発生する基本波電圧降下は次の式のようになる。
【００３５】
【数３】
2012217330.tif 000010
【００３６】
前記式（３）を考察すると、磁気インダクタンスＬと相互インダクタンスＭが同じである場合、結合リアクター３０による基本波電圧降下は無視できることが分かる。
【００３７】
また、ＰＷＭ脈動による循環電流による電圧降下は、前記式を解いて次の式によって得られる。
【００３８】
【数４】
2012217330.tif 000011
【００３９】
前記式（４）を考察すると、ＰＷＭ脈動による循環電流は、磁気のインダクタンスＬと相互インダクタンスＭを介して制限できることが分かる。
【００４０】
図２の‘///’は、インバータに印加される電源が三相であることを表す。これを各相毎に図示すると図４のようになる。図４は、図２の三相回路図であり、結合リアクター３０を適用した場合に三相回路が構成されることを説明するためのものである。 
【００４１】
図面に示したように、各相毎にリアクターが結合され、三相インバータの場合、三つの結合リアクター３１、３２、３３が含まれることは明らかである。
【００４２】
このように、本発明は、高圧インバータを並列駆動する場合、循環電流を制限するため使うリアクターを各相毎に磁気的に連結して結合リアクター方式で適用することによって、正常な出力電流が流れる場合には、リアクターから生じる電圧降下成分を相殺して、循環電流成分だけ制限することができる。
【００４３】
以上、代表的な実施形態を参照して本発明について詳細に説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は前述した実施形態について本発明の範疇から逸脱しない限り、多様な変形が可能であることを理解できる。従って、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限定されて決まるものではなく、後述する特許請求の範囲と均等物等によって決められるべきである。
【符号の説明】
【００４４】
１１０、１０      インバータＡ
１２０、２０      インバータＢ
１３０、４０      モーター
１４０、１５０、３０      リアクター
【図１】
2012217330.tif 000012
【図２】
2012217330.tif 000013
【図３】
2012217330.tif 000014
【図４】
2012217330.tif 000015