(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の力行時には交流電源から前記電動機に駆動に必要な電力を供給し、回生時には電動機側から前記交流電源に回生電力を回生することができるように構成された電動機駆動用電力変換装置であって、
複数の半導体スイッチング素子とこれらの半導体スイッチング素子に対して逆並列接続された複数のダイオードとがブリッジ接続されて構成されてリアクトルを介して前記交流電源に接続されるブリッジ回路と、前記電動機の力行時には前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、回生時には前記電動機側から回生される直流電力を交流電力に変換して前記交流電源に回生するように前記ブリッジ回路の前記複数の半導体スイッチング素子の導通をＰＷＭ制御する制御回路とを具備する複数台のコンバータ・ユニットのブリッジ回路が前記交流電源と出力部との間に並列接続され、
前記複数台のコンバータ・ユニットの前記制御回路は、出力部の電圧を一定にするための電流指令を出力する電圧制御ループ系と、前記電流指令のレベルを変更する電流指令レベル変更手段とを含んでおり、
前記複数台のコンバータ・ユニットのうちの１台のコンバータ・ユニットの前記制御回路に含まれる１つの前記電圧制御ループ系のみが前記出力部に接続され、
前記複数台のコンバータ・ユニットのそれぞれの前記制御回路の前記電流指令レベル変更手段は、前記出力部に接続された１つの前記電圧制御ループ系から出力される前記電流指令を入力としてそれぞれの容量に応じた比率で電流を分担するようにレベルが設定されていることを特徴とする電動機駆動用電力変換装置。
【請求項２】
複数の半導体スイッチング素子とこれらの半導体スイッチング素子に対して逆並列接続された複数のダイオードとがブリッジ接続されて構成されたインバータ・ブリッジ回路からなるインバータ回路を含む電動機駆動装置と、
前記電動機動装置によって駆動される電動機の力行時には交流電源から前記電動機駆動装置に電力を供給し、回生時には前記電動機駆動装置側から前記交流電源に回生電力を回生するように構成された電動機駆動用電力変換装置と、
前記電動機駆動用電力変換装置の出力部に並列接続されたコンデンサとを具備する電動機制御装置であって、
前記電動機駆動用電力変換装置は、複数の半導体スイッチング素子とこれらの半導体スイッチング素子に対して逆並列接続された複数のダイオードとがブリッジ接続されて前記インバータ回路を構成する前記インバータ・ブリッジ回路と同様に構成されたコンバータ・ブリッジ回路と、前記電動機の力行時には前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、回生時には前記電動機側から回生される直流電力を交流電力に変換して前記交流電源に回生するように前記コンバータ・ブリッジ回路の前記複数の半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御する制御回路とを具備する複数台のコンバータ・ユニットの前記コンバータ・ブリッジ回路が前記交流電源と前記出力部との間に並列接続された構成を有し、
前記複数台のコンバータ・ユニットが、それぞれの容量に応じて電流を分担するように前記複数台のコンバータ・ユニットのそれぞれの前記制御回路が構成され、
前記複数台のコンバータ・ユニットの前記制御回路は、出力部の電圧を一定にするための電流指令を出力する電圧制御ループ系と、前記電流指令のレベルを変更する電流指令レベル変更手段とを含んでおり、
前記複数台のコンバータ・ユニットのうちの１台のコンバータ・ユニットの前記制御回路に含まれる１つの前記電圧制御ループ系のみが前記出力部に接続され、
前記複数台のコンバータ・ユニットのそれぞれの前記制御回路の前記電流指令レベル変更手段は、前記出力部に接続された１つの前記電圧制御ループ系から出力される前記電流指令を入力としてそれぞれの容量に応じた比率で電流を分担するようにレベルが設定されていることを特徴とする電動機制御装置。
【請求項３】
前記電動機駆動装置は、複数台のインバータ回路が並列接続された構成を有する請求項２に記載の電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回生処理が可能な電動機駆動用電力変換装置及び該装置を備えた電動機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
負荷となる電動機が回生状態になる応用分野で、回生電力を交流電源側に回生するために、電動機の力行時には交流電源から電動機の駆動装置に駆動に必要な電力を供給し、回生時には電動機側から交流電源に回生電力を回生するように構成された電動機駆動用電力変換装置を用いることが知られている。一般的に、この種の電動機駆動用電力変換装置は、電動機を駆動するインバータ回路を構成するインバータ・ブリッジ回路と同様の構成を有するコンバータ・ブリッジ回路を備え、このコンバータ・ブリッジ回路を構成する複数の半導体スイッチング素子をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより、回生電力を交流電源側に回生している。例えば、この種の電動機駆動用電力変換装置の一例は、特開平８−２０５５６０号公報の図４に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、容量の異なる電動機ごとに電源回生処理が可能な電動機駆動用電力変換装置を個別に設計して製造していた。しかしながら電源回生処理が必要な応用分野で用いられる電動機の数は必ずしも多くなく、製造個数が少ない故に電動機駆動用電力変換装置の値段が高くなってしまう問題があった。
【０００４】
またコンバータ・ブリッジ回路を構成する半導体スイチング素子の電力特性が制限となって、ある程度容量の大きな電動機に対しては、この種の電動機駆動用電力変換装置を適用することができない問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、設計が容易でしかも安価な電動機駆動用電力変換装置及び電動機制御装置を提供することある。
【０００６】
本発明の他の目的は、複数台のコンバータ・ユニットを用いて所望の容量の電動機駆動用電力変換装置及び電動機制御装置を提供することある。
【０００７】
本発明の他の目的は、容量の異なる複数種類のコンバータ・ユニットを用いて所望の容量の電動機駆動用電力変換装置及び電動機制御装置を提供することある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、複数台のコンバータ・ユニットを用いて、簡単且つ確実に所望の容量を得られる電動機駆動用電力変換装置及び電動機制御装置を提供することある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動機の力行時には交流電源から電動機の駆動装置に駆動に必要な電力を供給し、回生時には電動機側から交流電源に回生電力を回生するように構成された電動機駆動用電力変換装置を改良の対象とする。
【００１０】
本発明の電動機駆動用電力変換装置では、複数の半導体スイッチング素子とこれらの半導体スイッチング素子に対して逆並列接続された複数のダイオードとがブリッジ接続されて構成されたブリッジ回路（コンバータ・ブリッジ回路）と、電動機の力行時には交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、回生時には電動機側から回生される直流電力を交流電力に変換して交流電源に回生するようにブリッジ回路の複数の半導体スイッチング素子を制御する制御回路とを具備する複数台のコンバータ・ユニットのブリッジ回路（コンバータ・ブリッジ回路）が交流電源と出力部との間に並列接続されている。通常ブリッジ回路はリアクトルを介して交流電源に接続されている。
【００１１】
ここで一般的に、コンバータ・ブリッジ回路は、電動機駆動装置のインバータ回路を構成するインバータ・ブリッジ回路と同様の構成を有している。具体的には、三相であれば６個のトランジスタ素子等の半導体スイッチング素子により三相ブリッジ回路が構成され、各半導体スイッチング素子にはそれそれダイオードが逆並列接続されている。そして各コンバータ・ユニットの半導体スイッチング素子の導通をＰＷＭ（パルス幅変調）制御により制御する。
【００１２】
並列接続するコンバータ・ユニットの数は、駆動する電動機の容量に応じて定められる。例えば、コンバータ・ユニットの容量が５ｋＷであり、電動機の容量が２０ｋＷである場合には、４台のコンバータ・ユニットのブリッジ回路を並列接続する。またコンバータ・ユニットの容量が３０ｋＷであり、電動機の容量が５０ｋＷである場合には、２台のコンバータ・ユニットのブリッジ回路を並列接続する。
【００１３】
そこで本発明では、並列接続する複数台のコンバータ・ユニットの制御回路を、複数台のコンバータ・ユニットがそれぞれの容量に応じて電流（力行時に出力部から流れ出る電流及び回生時に出力部に流れ込む電流）を分担するように構成する。例えば、容量が実質的に等しいｎ台（ｎは正の整数）のコンバータ・ユニットのブリッジ回路を並列に接続する場合、力行時に出力部から流れ出る電流をＩとし、回生時に出力部に流れ込む電流をＩとすると、各コンバータ・ユニットにＩ／ｎの電流が流れるように制御回路を構成する。
【００１４】
本発明のように、複数台のコンバータ・ユニットのブリッジ回路を並列接続して所望の容量の電力変換装置を構成すると、電動機の容量に応じて並列接続するコンバータ・ユニットの数及び容量を実質的に決めるだけで、必要な容量の電動機駆動用電力変換装置を得ることができる。したがって予め複数種類の容量のコンバータ・ユニットを汎用品として用意しておくだけで、各種の容量の電動機に応じた電動機駆動用電力変換装置を簡単且つ安価に提供することができる。
【００１５】
制御回路には、出力部の電圧を一定にするための電流指令を出力する電圧制御ループ系が設けられる。各コンバータ・ユニットごとに電圧制御ループ系を設けた場合、各コンバータ・ユニットごとに設けた電圧制御ループ系の特性が異なると、各コンバータ・ユニットで処理される電流指令の値が異なってしまい、系が不安定になる。そこで複数台のコンバータ・ユニットに対して出力部の電圧を一定にするための電流指令を出力する１つの電圧制御ループ系を設けるのが好ましい。この場合には、複数台のコンバータ・ユニットのそれぞれの制御回路は、１つの電圧制御ループ系からの電流指令を入力としてそれぞれの容量に応じた比率で電流を分担するように各ブリッジ回路を構成する複数の半導体スイッチング素子を制御するように構成すればよい。このようにすると、共通の電流指令が各コンバータ・ユニットで入力されることになるため、系が不安定になる等の不都合が発生することがない。
【００１６】
具体的には、各コンバータ・ユニットの制御回路には、少なくとも入力される電流指令のレベルを変更する電流指令レベル変更手段を設けておけばよい。前述のように、例えば容量が実質的に等しいｎ台（ｎは正の整数）のコンバータ・ユニットのブリッジ回路を並列接続する場合には、力行時に出力部から流れ出る電流及び回生時に出力部に流れ込む電流をＩとすると、各コンバータ・ユニットのブリッジ回路にＩ／ｎの電流が流れるように各制御回路の電流指令レベル変更手段のレベルを設定する。
【００１７】
なおコンバータ・ユニット１台でも電力変換装置を構成できる場合もあるため、このような場合に対処するためには、コンバータ・ユニットの制御回路に出力部の電圧を一定にするための電流指令を出力する電圧制御ループ系と、電流指令のレベルを変更する電流指令レベル変更手段とを設けておく。そしてこのコンバータ・ユニットを複数台並列接続する場合には、複数台のコンバータ・ユニットのうちの１台のコンバータ・ユニットの制御回路に含まれる１つの電圧制御ループ系のみを出力部に接続する。その上で複数台のコンバータ・ユニットのそれぞれの制御回路の電流指令レベル変更手段を、出力部に接続された１つの電圧制御ループ系から出力される電流指令を入力としてそれぞれの容量に応じた比率で電流を分担するようにレベル設定する。電流指令レベル変更手段は、例えば調整可能な分圧回路やゲイン調整回路等により簡単に構成できるため、各コンバータ・ユニットに電流指令レベル変更手段を設けておいても、１台のコンバータ・ユニットの価格がさほど高くなることはない。したがってコンバータ・ユニットの生産性と電力変換装置の組み立て性を考慮すると、各コンバータ・ユニットに電圧制御ループ系と電流指令レベル変更手段をそれぞれ設けておくのが好ましい。
【００１８】
本発明が対象とする電動機制御装置は、複数の半導体スイッチング素子とこれらの半導体スイッチング素子に対して逆並列接続された複数のダイオードとがブリッジ接続されて構成されたインバータ・ブリッジ回路からなるインバータ回路を含む電動機駆動装置と、電動機駆動装置によって駆動される電動機の力行時には交流電源から電動機駆動装置に電力を供給し、回生時には電動機駆動装置側から交流電源に回生電力を回生するように構成された電動機駆動用電力変換装置と、電動機駆動用電力変換装置の出力部に並列接続されたコンデンサとを具備している。本発明の電動機制御装置においても、前述の電動機駆動用電力変換装置を用いればよい。
【００１９】
電動機の容量が半導体スイッチング素子の定格電流以上の通電電流を必要とするほどに大きい場合（例えば８０ｋＷ以上の場合）には、インバータ回路も単純なブリッジ回路で構成することはできない。このような場合には、インバータ回路についても、複数台のインバータ回路を並列接続した構成を採用すればよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の電動機駆動用電力変換装置を三相誘導電動機５の制御に用いる電動機制御装置に適用した実施の形態の一例の概略回路図である。この実施の形態では、三相交流電源１と出力部（電動機駆動装置の一部を構成するインバータ・ブリッジ回路４の入力部または平滑コンデンサ６の両端）との間に２台のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２のそれぞれのコンバータ・ブリッジ回路３及び１３が並列接続され、２台のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２がそれぞれの容量に応じて電流を分担している。
【００２１】
図１において、１は三相交流電源であり、２は交流電源１からの各相と三相コンバータ・ブリッジ回路３の入力との間に配置されて電流調整機能を発揮するリアクトルである。ブリッジ回路３は、コレクタ−エミッタ回路にダイオード３Ｄ…が並列接続された６個のＩＧＢＴと呼ばれる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ３Ｔ…をブリッジ接続して構成されている。なお各ダイオード３Ｄは、回生電流は流さない極性で配置されている。ＩＧＢＴに保護回路が付いたＩＰＭと呼ばれる半導体スイッチング素子をトラジスタ３Ｔに代えて使用することもできる。
【００２２】
コンバータ・ブリッジ回路３の出力部には、三相誘導電動機５に駆動電力を供給する電動機駆動装置として用いられる三相インバータ回路のインバータ・ブリッジ回路４と電解コンデンサからなる平滑コンデンサ６が接続されており、三相コンバータ・ブリッジ回路１３の出力端子に並列接続されている。三相インバータ回路は、コレクタ−エミッタ回路にダイオード４Ｄ…が並列接続された６個の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ４Ｔをブッリッジ接続して構成したブッリジ回路４と各絶縁ゲートバイポーラトランジスタ４Ｔに制御信号を与えて所定の周波数の交流電力をブリッジ回路４から出力させるインバータ駆動装置（図示せず）とから構成される。
【００２３】
平滑コンデンサ６の両端に表われるＤＣ電圧は、加え合わせ点ＳＭ１において図示しない指令制御部から入力される出力電圧即ち平滑コンデンサ６の端子間電圧を指令するＤＣ電圧指令と差を取られ、その差電圧が比例積分制御器即ちＰＩ制御器７に入力される。ＰＩ制御器７は、この差電圧に基づいて出力電圧を所定の電圧にするために必要なコンバータ・ブリッジ回路３の出力部からインバータ・ブリッジ回路４に供給する電流の値を指令する電流指令を出力する。ＰＩ制御器７は、平滑コンデンサ６の端子（インバータ・ブリッジ回路４の入力端子）間の電圧と基準電圧（ＤＣ電圧指令）との差電圧から、平滑コンデンサ６の端子間電圧（出力部の電圧）が基準電圧以上になると回生状態に入ったと判定し、平滑コンデンサ６の端子間電圧（出力部の電圧）が基準電圧より小さくなると力行状態に入ったと判定する。そしてＰＩ制御器７は、差電圧が基準電圧以上あるか否かに基づいて、充電制御か放電制御かを判別して力行制御のための電流指令と回生制御のための電流指令とを出力する。したがって力行時と回生時とでは、電流指令が逆にある。すなわち力行時にも回生時にも、平滑コンデンサ６の両端電圧を一定にするような電流指令が出力されるのであるが、力行時には平滑コンデンサ６の両端電圧を所定の電圧まで上昇させるような電流指令となり、回生時には平滑コンデンサ６の両端電圧を所定の電圧まで下げるような電流指令となる。
【００２４】
なおこの例では、平滑コンデンサ６から加え合わせ点ＳＭ１までのフィードバック・ラインと、加え合わせ点ＳＭ１とＰＩ制御器７とから出力部の電圧（平滑コンデンサ６の端子間電圧）を一定にするための電流指令を出力する１つの電圧制御ループ系が構成されている。この電流指令は、第２のコンバータ・ユニットＣＵ２の制御回路１９にも入力される。
【００２５】
９は第１のコンバータ・ユニットＣＵ１の制御回路である。この制御回路９は、コンバータ・ブリッジ回路３を流れる各相の電流を制御するための３相分の電流制御系９ｕ〜９ｗによって構成されている。図１には、１つの相の制御のための１つの電流制御系９ｕの構成だけが示されている。９Ａは、電流指令レベル変更手段である。この電流指令レベル変更手段９Ａは、ＰＩ制御器７から入力された電流指令のレベルをそのコンバータ・ユニットの容量に応じた比率で電流を分担するように変更するためのものである。具体的に電流指令レベル変更手段９Ａは、分圧回路によって構成することができる。例えば、第１及び第２のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２の容量が等しい場合には、電流指令レベル変更手段９ＡはＰＩ制御器７から入力された電流指令のレベルを１／２にした電流指令を出力する。この場合第１のコンバータ・ユニットＣＵ１が１／２の電流を分担し、第２のコンバータ・ユニットＣＵ２も１／２の電流を分担する。また第１及び第２のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２の容量の比が１対２の関係にある場合には、電流指令レベル変更手段９ＡはＰＩ制御器７から入力された電流指令のレベルを１／３にした電流指令を出力する。この場合第１のコンバータ・ユニットＣＵ１が１／３の電流を分担し、第２のコンバータ・ユニットＣＵ２が２／３の電流を分担する。なお上記の例は、コンバータ・ユニットの容量に完全に比例した関係で電流を分担するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２台のコンバータ・ユニットの容量比が１対１．２の場合に、電流の分担を１対１としてもよい。要するに、本発明において容量に応じて電流を分担するとは、各コンバータ・ユニットの容量の範囲内でその容量を越えない程度に電流を分担することを意味する。したがって容量が等しい２台のコンバータ・ユニットを並列接続する場合に、容量の許容範囲であれば、一方のコンバータ・ユニットで１／３の電流を分担し、他方のコンバータ・ユニットで２／３の電流を分担してもよいのである。しかし各コンバータ・ユニットの寿命を考慮すると、容量が等しい２台のコンバータ・ユニットを並列接続する場合に、一方のコンバータ・ユニットで１／２の電流を分担し、他方のコンバータ・ユニットでも１／２の電流を分担するのが好ましいのは勿論である。なおこの電流の分担は、電動機の力行時及び回生時のいずれにおいても同じである。
【００２６】
なお三相分の電流制御系９ｕ〜９ｗのそれぞれに対して電流指令レベル変更手段９Ａを設けてもよいが、三相分の電流制御系９ｕ〜９ｗに対して１つの電流指令レベル変更手段を設けて各相の電流制御系９ｕ〜９ｗで共用するようにしてもよい。電流指令レベル変更手段９Ａによりレベル変更された電流指令は、乗算器９Ｂに入力される。乗算器９Ｂでは、レベル変更された電流指令と対応する相の電源電圧位相とが乗算されて、電流指令が正弦波電流となる。電源電圧位相を乗算するために、三相交流電源１とコンバータ・ブリッジ回路３との間の電源ラインから電源電圧が各相の電流制御系９ｕ〜９ｗの乗算器９Ｂにそれぞれ直接入力される。図１においては、図示を簡略化するために、三相分の電源電圧が１つの電流制御系９ｕに入力されているように図示してあるが、実際には各相の電源電圧が各相の電流制御系９ｕ〜９ｗの乗算器９Ｂにそれぞれ入力されている。
【００２７】
乗算器９Ｂから出力されたレベル変更された電流指令と電源電圧位相との乗算結果としての正弦波電流からは、第２の加え合わせ点ＳＭ２において、対応する相の電源電流（ＡＣ電流）が減算される。対応する相の電源電流は、三相交流電源１とコンバータ・ブリッジ回路３との間の電源ラインにそれぞれ設けた変流器等からなる電流検出器８…から入力される。図１においては、図示を簡略化するために、三相分の電源電流が１つの電流制御系９ｕに入力されているように図示してあるが、実際には各相の電源電流が各相の電流制御系９ｕ〜９ｗの第２の加え合わせ点ＳＭ２にそれぞれ入力されている。結局、電源電流が正弦波電流に対してフィードバックされた状態になっており、正弦波電流と対応する相の電源電流の差分が電流調節器９Ｃに入力される。
【００２８】
電流調節器９Ｃは、充電電流及び放電電流（回生電流）を正弦波電流となった電流指令値に近付けるようなコンバータ電圧指令を出力する。電流調節器９Ｃから出力されるコンバータ電圧指令は、電流検出器８で検出したＡＣ電流と電流指令（正弦波電流）との差信号に比例した信号である。１つの電流制御系９ｕでは、パルス幅変調制御信号発生回路すなわちＰＷＭ９Ｄが、電流調節器９Ｃから出力されるコンバータ電圧指令に基づいて、コンバータ・ブリッジ回路３の６個の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ３Ｔ…のうちの制御対象となる２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ３Ｔ…の導通角をパルス幅変調により制御する導通制御信号を出力する。コンバータ電圧指令の値が大きい期間では、対応するトランジスタの導通角が大きくなり、コンバータ電圧指令の値が小さくなると対応するトランジスタの導通角は小さくなる。他の電流制御系９ｖ及び９ｗでも、それぞれ制御対象となる２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ３Ｔ…に対して同様の制御を行う。
【００２９】
第２のコンバータ・ユニットＣＵ２も、第１のコンバータ・ユニットＣＵ１と同様に構成されている。そのため第２のコンバータ・ユニットＣＵ２には、第１のコンバータ・ユニットＣＵ１を構成する部材に付した符号に１０を加えた数の符号を付すことにより各部材の説明を省略する。第２のコンバータ・ユニットＣＵ２が、第１のコンバータ・ユニットＣＵ１と異なるのは、１つの電圧制御系ループを構成する第１の加え合わせ点ＳＭ１とＰＩ制御器７が無く、第１のコンバータ・ユニットＣＵ１のＰＩ制御器７から出力される電流指令が、各電流制御系１９ｕ〜１９ｗの電流指令レベル変更手段１９Ａに入力されている点である。図１には図示していないが、この例では第１及び第２のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２として同じ構造のユニットを用いているため、実際には第２のコンバータ・ユニットＣＵ２にも電圧制御ループ系を構成するための第１の加え合わせ点とＰＩ制御器に相当する構成が含まれている。しかしながらこの例では、これらの部材を使用しないために、図１からはこれらの部材を省略しているのである。なお各コンバータ・ユニットごとに電圧制御ループ系を設けた場合、各コンバータ・ユニットごとに設けた電圧制御ループ系の特性が異なると、各コンバータ・ユニットで処理される電流指令の値が異なってしまい系が不安定となる。そこでこの例では２台のコンバータ・ユニットに対して出力部の電圧（平滑コンデンサ６の端子間電圧）を一定にするための電流指令を出力する１つの電圧制御ループ系を１つ設けているのである。
【００３０】
この例では、第１及び第２のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２として同じ構造で同じ容量のユニットを用いているため、各コンバータ・ユニットの制御回路９及び１９の各電流制御系９ｕ〜９ｗ及び１９ｕ〜１９ｗに設ける電流指令レベル変更手段９Ａ及び１９Ａは、ＰＩ制御器７から出力される電流指令のレベルをそれぞれ１／２に減少させた電流指令を出力するようにレベル設定されている。したがって電動機５を力行制御する場合にインバータ・ブリッジ回路４に供給する駆動電流及び電動機５が回生電力を交流電源１に回生する場合に流れる回生電流は、第１及び第２のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２においてそれぞれ１／２ずつ分担される。
【００３１】
この例で用いる電動機駆動用電力変換装置では、電動機５の力行時に、交流電源１の電源電圧に同期した交流電流を各トランジスタ３Ｔ…及び１３Ｔ…並びにダイオード３Ｄ…及び１３Ｄ…を通して流して整流し、平滑コンデンサ６の電圧を一定に保つように動作する。実際に電動機５の力行時には、平滑コンデンサ６の両端電圧が低下するため、三相交流電源１からコンバータ・ブリッジ回路３及び１３を通して、平滑コンデンサ６に充電電流が流れ、平滑コンデンサ６が充電されて、平滑コンデンサ６の電圧が一定に保たれる。そして電動機５の回生時には、回生電力により平滑コンデンサ６が充電されて平滑コンデンサ６の端子電圧が上昇し、平滑コンデンサ６から第１及び第２のコンバータ・ユニットＣＵ１及びＣＵ２のコンバータ・ブリッジ回路３及び１３を通して三相交流電源１へと放電が実施され、電源電流に位相が同期した交流電流が三相交流電源１へと回生される。このときにも平滑コンデンサ６の電圧を一定に保つように制御が行われる。
【００３２】
上記例では２台のコンバータ・ユニットを並列接続しているが、電動機の容量及び使用するコンバータ・ユニットの容量に応じて、更に多くのコンバータ・ユニットを並列接続して、電動機駆動用電力変換装置を構成してもよい。また電動機の容量が大きくなった場合には、複数のコンバータ・ユニットのブリッジ回路を並列接続するだけでなく、複数のインバータ・ブリッジ回路４のブリッジ回路を並列接続すればよい。このようにブリッジ回路を並列接続すると、使用する半導体スイッチング素子の容量に限界があっても、その限界以上の容量の電動機を駆動制御することができる。
【００３３】
なお上記例においては、ＤＣ電圧制御系ループの一部を構成するＰＩ制御器７に代えてヒステリシス・コンパレータを用いることができる。ヒステリシス・コンパレータは、入力がアナログで出力がデジタルになるため、ヒステリシス・コンパレータを用いる場合には、制御回路９及び１９におけるデジタル処理が容易になる利点がある。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のように、複数台のコンバータ・ユニットのブリッジ回路を並列接続して所望の容量の電力変換装置を構成すると、電動機の容量に応じて並列接続するコンバータ・ユニットの数及び容量を実質的に決めるだけで、必要な容量の電動機駆動用電力変換装置を得ることができる。したがって予め、複数種類の容量のコンバータ・ユニットを汎用品として用意しておくだけで、各種の容量の電動機に応じた電動機駆動用電力変換装置を簡単且つ安価に提供することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電動機駆動用電力変換装置を三相誘導電動機５の制御に用いる電動機制御装置に適用した実施の形態の一例の概略回路図である。
【符号の説明】
ＣＵ１及びＣＵ２  第１及び第２のコンバータ・ユニット
１  三相交流電源
２，１２  リアクトル
３，１３  コンバータ・ブリッジ回路
４  インバータ・ブリッジ回路
５  三相誘導電動機
６  平滑コンデンサ
７  ＰＩ制御器
８  電流検出器
９，１９  制御回路
９Ａ，１９Ａ  電流指令レベル変更手段
９Ｂ，１９Ｂ  乗算器
９Ｃ，１９Ｃ  電流調節器
９Ｄ，１９Ｄ  パルス幅変調制御信号発生回路（ＰＷＭ）
【図１】
0004140992.tif 000002