(57)【要約】      （修正有）【課題】直流リアクトルを外付けとすることで、系統に流出する高調波電流を抑制し、直流リンク部のリプル電流が低減するため、平滑コンデンサの容量を減らすことができる。その結果、搭載する部品が少なくなり、組立性の向上や小型化が可能となる。【解決手段】コンバータ１１、突入電流防止手段のスイッチング素子１３、インバータ１２および回生制動用チョッパ回路のスイッチング素子１４を一つのパッケージに内蔵してパワーモジュールを構成し、複数設ける。突入電流防止手段の抵抗５、この抵抗と直列に接続された直流リアクトル９、回生制動用チョッパ回路の抵抗８、および平滑コンデンサ２を共通部品としてパワーモジュールに外付けして構成する。【選択図】図１
2016005320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電圧をコンバータで整流し、突入電流防止手段を介して整流された電圧を平滑コンデンサで平滑にし、平滑された直流電圧を複数のインバータを介し各別に交流電圧に変換してそれぞれ各モータに供給し、各モータの回生時には共通の回生制動用チョッパ回路を介して回生制動するものにおいて、
前記コンバータ、突入電流防止手段のスイッチング素子、インバータおよび回生制動用チョッパ回路のスイッチング素子を一つのパッケージに内蔵してパワーモジュールを構成してこのパワーモジュールを複数設け、
前記突入電流防止手段の抵抗、この抵抗と直列に接続された直流リアクトル、前記回生制動用チョッパ回路の抵抗、および前記平滑コンデンサを共通部品として前記パワーモジュールに外付けして構成することを特徴とした電力変換装置。
【請求項２】
前記パワーモジュールにおける外付け用の共通部品の接続部は、前記コンバータの出力部、前記突入電流防止手段のスイッチング素子の出力部、前記インバータへの入力部、前記回生制動用チョッパ回路の抵抗からの出力部およびインバータの負極側コモンラインであることを特徴とした請求項１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、電力変換装置に係わり、特に多数のインバータによって多数のモータを制御する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維機械や印刷機械、織物機械等の大規模な機械装置には多数のモータが設備され、これら多数のモータを一括制御するための電力変換装置が設置されている。
図２は特許文献１に記載されている電力変換装置の構成図を示したものである。この電力変換装置は、電力系統から印加される交流電圧を整流するコンバータ１、このコンバータ１により整流された電圧を平滑する平滑コンデンサ２と、平滑された直流電圧を所望の周波数と振幅の交流電圧に変換し、複数のモータ４（４1〜４ｎ）に各別に電力を供給する複数のインバータ３（３1〜３ｎ）によって構成されている。
【０００３】
コンバータ１と平滑コンデンサ２との間には、予備充電用の抵抗５と電磁開閉器６が並列接続された突入電流防止手段が設けられ、電源投入時には電磁開閉器６をオフ状態として平滑コンデンサ２への突入電流を防止し、充電完了後には電磁開閉器６をオン状態にしてコンバータ１と平滑コンデンサ２を短絡させる。
また、インバータ３と並列に、スイッチング素子７と抵抗８からなる回生制動用チョッパ回路が接続され、モータ４の回生状態時にはスイッチング素子７をオンすることでインバータ３、抵抗８およびスイッチング素子７を介して回生電流を流している。そして、これら１〜３、および５〜８によって電力変換装置が構成されている。
【０００４】
一つの電力変換装置で複数のモータ４1〜４ｎを同時に駆動する場合、各モータ４1〜４ｎに対して各々インバータ３1〜３ｎを接続し、平滑コンデンサ２、突入電流防止手段および回生制動用チョッパ回路の各部品は共通化されている。これにより複数のモータにそれぞれ電力変換装置を接続するよりも、コスト、設置スペースの面で有利となっている。
【０００５】
図２の構成においては、コンバータ１、インバータ３、および回生制動用チョッパ回路にはそれぞれパワーモジュールが使用されている。このパワーモジュールを安全に使用するためには、モジュール内部で発生した熱を効率よく逃がす必要があり、そのためモジュールの取り付けベース部にヒートシンクを取り付けて使用している。また、このパワーモジュールの取り付けベース部は基本的に電極部と絶縁されているので、複数個のパワーモジュールを使用する場合、一つのヒートシンク上に複数個のパワーモジュールを取り付けている。これにより、実装が容易でコンパクトな配線を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２２２４５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２で示す電力変換装置では、コンバータ１、および回生制動用チョッパ回路を共通に使用するために、コンバータ１とインバータ３、および回生制動用チョッパ回路には別々のパワーモジュールが使用されている。そのため、パワーモジュールをヒートシンクに取り付ける際の組立に時間がかかっていた。また、多くのパワーモジュールを搭載するためヒートシンクの実装面積に無駄ができ、装置の更なる小型化のネックになっていた。
【０００８】
更に、コンバータ１と平滑コンデンサ２を共通としていることで、複数のモータ駆動に対応できるよう容量の大きい平滑コンデンサ２が使用される。このため、平滑コンデンサ２のサイズが大きくなり、直流リンク部のリプルが大きくなる問題を有している。
【０００９】
本発明が目的とするとこは、直流電流のリプルの低減等を可能とした多数モータを制御する電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、系統電圧をコンバータで整流し、突入電流防止手段を介して整流された電圧を平滑コンデンサで平滑にし、平滑された直流電圧を複数のインバータを介し各別に交流電圧に変換してそれぞれ各モータに供給し、各モータの回生時には共通の回生制動用チョッパ回路を介して回生制動するものにおいて、
前記コンバータ、突入電流防止手段のスイッチング素子、インバータおよび回生制動用チョッパ回路のスイッチング素子を一つのパッケージに内蔵してパワーモジュールを構成してこのパワーモジュールを複数設け、
前記突入電流防止手段の抵抗、この抵抗と直列に接続された直流リアクトル、前記回生制動用チョッパ回路の抵抗、および前記平滑コンデンサを共通部品として前記パワーモジュールに外付けして構成することを特徴としたものである。
【００１１】
また、本発明の、パワーモジュールにおける外付け用の共通部品の接続部は、前記コンバータの出力部、前記突入電流防止手段のスイッチング素子の出力部、前記インバータへの入力部、前記回生制動用チョッパ回路の抵抗からの出力部およびインバータの負極側コモンラインであることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のとおり、本発明によれば、直流リアクトルを外付けとすることで、系統に流出する高調波電流を抑制することができる。直流リンク部のリプル電流が低減するため平滑コンデンサの容量を減らすことができてサイズ、重量を減らすことができる。その結果、搭載する部品が少なくなり、組立性の向上や小型化が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】従来の複数モータ駆動時の交流変換装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施例を示す構成図である。点線で囲った部分がそれぞれ一つのパワーモジュールＰＩＭ（ＰＩＭＩ〜ＰＩＭｎ）で、駆動するｎ個のモータ４1〜４ｎに対応してＰＩＭ１〜ＰＩＭｎ有している。各パワーモジュールＰＩＭＩ〜ＰＩＭｎには、それぞれコンバータ１１、インバータ１２、突入電流防止手段のスイッチング素子（サイリスタ）１３、回生制動用チョッパ回路のスイッチング素子１４およびダイオード１５が一つのパッケージに内蔵されてパワーモジュールＰＩＭが構成されている。
【００１５】
パワーモジュールＰＩＭの外側には、共通部品として平滑コンデンサ２、突入電流防止手段の抵抗５、回生制動用チョッパ回路の抵抗８および直流リアクトル９が外付けとして接続されている。その接続は、平滑コンデンサ２は各パワーモジュールＰＩＭＩ〜ＰＩＭｎの直流リンク部の正・負極間に、抵抗５は突入電流防止手段のサイリスタ１３のアノード・カソード間に、回生制動用チョッパ回路の抵抗８は、その一端を直流リンク部の正極に、また、他端を回生制動用チョッパ回路の各スイッチング素子１４と直列に接続されている。
【００１６】
したがって、各パワーモジュールＰＩＭＩ〜ＰＩＭｎには、抵抗５、直流リアクトル９、平滑コンデンサ２およびと抵抗８を共用使用するための外付け用端子として、各パワーモジュールのコンバータ１１の出力部にＰ１、サイリスタ１３の出力部にＰ２、インバータ１２への直流入力部にＰ３、回生制動用抵抗８の出力部にＰ４およびインバータ１２のコモンラインＮにそれぞれ端子が設けられている。なお、サイリスタ１３、スイッチング素子１４およびインバータ１２を構成する各スイッチング素子を制御するための回路もパワーモジュールＰＩＭの外部に設けられる。
【００１７】
以上のように構成されたものにおいて、複数モータ４1〜４ｎを同時に駆動する場合、図示省略された電源スイッチを投入することにより、三相交流は各パワーモジュールＰＩＭＩ〜ＰＩＭｎのコンバータ１１により直流に整流され、突入電流防止手段の抵抗５を通して平滑コンデンサ２により平滑される。平滑された直流電圧は、それぞれのインバータ１２によって所望の周波数と振幅の交流電圧に変換されてそれぞれのモータ４に電力を供給する。
【００１８】
電源投入による平滑コンデンサ２への充電が完了する所定時間後に、サイリスタ１３のゲートにオン信号を印加し、以後の充電電流はサイリスタ１３を通して流れ、抵抗５は短絡された状態なる。
また、モータ４1〜４ｎにおける回生時には、各モータでの回生発生を検出して対応する回生制動用チョッパ回路のスイッチング素子１４に対してオン信号を印加し、直流リンク部の正極→回生制動用の抵抗８→回生制動用のスイッチング素子１４→直流リンク部の負極の経路で回生電流が流れて制動する。
【００１９】
以上本発明によれば、直流リアクトル９を外付けとすることで、系統に流出する高調波電流を抑制することができる。直流リアクトル９を追加したことでその部のサイズ、重量は増えるが、直流リンク部のリプル電流が低減するため平滑コンデンサ２の容量を減らすことができ、平滑コンデンサ２のサイズ、重量を減らすことができる。その結果、電力変換装置内の各コンポーネントで見た場合、搭載する部品が少なくなり、組立性の向上や小型化が可能となるものである。
【符号の説明】
【００２０】
２…  平滑コンデンサ
５…  突入電流防止手段の抵抗
８…  回生制動用チョッパ回路の抵抗
９…  直流リアクトル
１１…  コンバータ
１２…  インバータ
１３…  突入電流防止手段のスイッチング素子
１４…  回生制動用チョッパ回路のスイッチング素子
１５…  ダイオード
【図１】
2016005320.tif 000003
【図２】
2016005320.tif 000004