(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相の交流を整流する整流回路と、整流回路の正電圧出力端子に接続された減流抵抗器と減流抵抗器短絡用スイッチの並列回路と、この並列回路の出力端子と整流回路の負電圧出力端子に接続され整流回路の出力で充電される平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの直流電圧を交流に変換してモータを駆動するインバータとを有するインバータ装置を、
直流入力時に、整流回路の三相の交流入力端子の１つと整流回路の正電圧出力端子との間をリード線等で接続すると共に、三相の交流入力端子の他の２つの端子のいずれかと前記減流抵抗短絡用スイッチの出力端子との間をリード線等で接続し、電力回生可能な直流用としたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
三相の交流を整流する整流回路と、整流回路の正電圧出力端子に接続された減流抵抗器と減流抵抗器短絡用スイッチの並列回路と、この並列回路の出力端子と整流回路の負電圧出力端子に接続され整流回路の出力で充電される平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの直流電圧を交流に変換してモータを駆動するインバータとを有し、直流入力で使用される場合、直流入力を整流回路の三相の交流入力端子と負電圧出力端子との間に印加する交直両用インバータ装置において、
直流入力に使用する場合、整流回路の交流入力端子の１つと整流回路の正電圧出力端子との間をリード線等で接続すると共に、交流入力端子の他の２つのいずれかと減流抵抗器短絡用スイッチの出力端子との間をリード線等で接続し、直流入力側への電力回生を可能とすることを特徴とする交直両用インバータ装置の直流入力方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電力回生が可能な直流入力用インバータ装置及び交直両用インバータ装置の直流入力方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シャトル浮上用ブロアなどのモータを駆動するための、交直両用インバータ装置の回路を図２に示す。インバータ装置は電源部１０とインバータ２０で構成されている。電源部１０は三相の交流入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔから入力する三相交流入力を整流するダイオードＤ１〜Ｄ６を３相ブリッジ接続した三相整流回路１１と、この整流回路１１の正電圧出力端子１４と直列に接続されたプレチャージ用減流抵抗器１２とこの減流抵抗器を短絡する減流抵抗器短絡用スイッチ１３の並列回路と、平滑用コンデンサＣで構成されている。そして、直流入力で使用するときは、三相の交流入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔをリード線２３，２４で短絡して直流入力の正電圧端子とし、この正電圧端子と整流回路の負電圧端子Ｎを直流入力の負電圧端子として使用する。
【０００３】
電源部１０に交流又は直流が入力されると、整流回路１１の出力端子１４，１５間に直流電圧が出力する。この直流の電圧は減流抵抗器１２を介して平滑用コンデンサＣを充電する。充電がほぼ完了した時点で減流抵抗器短絡用スイッチ１３を投入し減流抵抗器１２を短絡する。
【０００４】
インバータ２０は平滑用コンデンサＣで平滑された直流を交流に変換してモータＭを駆動する。高速回転しているモータＭを減速停止させる場合、モータＭ及びモータの負荷装置の慣性によりモータＭは制動運転となり、モータＭに発電電力が発生する。この発電電力（以下回生電力）による電流がインバータ２０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に逆並列に接続されているダイオードを介して平滑用コンデンサＣを充電する。この回生電力がインバータ装置の内部消費電力を上回る場合、平滑用コンデンサＣ及びスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６や制御回路を破壊する。
【０００５】
従来はこの回生電力を回収することができず、モータＭの制動時間を短縮することができなかった。この回生電流を吸収する方法として、回生電力による平滑用コンデンサＣの直流側電圧の上昇を検出し、平滑用コンデンサＣの両端に電力消費用の抵抗器を接続する方法がある。しかし、この方法は、回生電力を抵抗器により熱に変換するだけであり、エネルギーを無駄に消費する。
【０００６】
そこで、回生電力を回収し、電源に戻す方法が一般的に用いられている。この方法は、平滑用コンデンサＣの電圧を監視して電圧上昇を検出した場合、外部電力回生装置を起動させ回生電力を回収するものであり、省エネルギーが期待できるものの、外部に別の装置を必要とするので余計な設置スペースを必要とし、コストが増大するなどの問題があった。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、設置スペースやコストなどを増大させることなく簡単に直流入力時の回生電力を回収することのできる交直両用インバータ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のインバータ装置は、三相の交流を整流する整流回路と、整流回路の正電圧出力端子に接続された減流抵抗器と減流抵抗器短絡用スイッチの並列回路と、この並列回路の出力端子と整流回路の負電圧出力端子に接続され整流回路の出力で充電される平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの直流電圧を交流に変換してモータを駆動するインバータとを有するインバータ装置を、直流入力時に、整流回路の三相の交流入力端子の１つと整流回路の正電圧出力端子との間をリード線等で接続すると共に、三相の交流入力端子の他の２つの端子のいずれかと前記減流抵抗短絡用スイッチの出力端子との間をリード線等で接続し、電力回生可能な直流用としたものである。
【０００９】
また、この発明の交直両用インバータ装置の直流入力方法は、三相の交流を整流する整流回路と、整流回路の正電圧出力端子に接続された減流抵抗器と減流抵抗器短絡用スイッチの並列回路と、この並列回路の出力端子と整流回路の負電圧出力端子に接続され整流回路の出力で充電される平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの直流電圧を交流に変換してモータを駆動するインバータとを有し、直流入力で使用される場合、直流入力を整流回路の三相の交流入力端子と負電圧出力端子との間に印加する交直両用インバータ装置において、
直流入力に使用する場合、整流回路の交流入力端子の１つと整流回路の正電圧出力端子との間をリード線等で接続すると共に、交流入力端子の他の２つのいずれかと減流抵抗器短絡用スイッチの出力端子との間をリード線等で接続し、直流入力側への電力回生を可能としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例にかかるインバータ装置の主回路構成を図１に示す。このインバータ装置は、電源部１０と電源部１０の直流出力電圧を交流に変換してモータＭを駆動するインバータ２０で構成されている。
【００１１】
電源部１０は、三相の交流入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔに入力する三相交流を整流する三相整流回路１１と、平滑用コンデンサＣと、整流回路１１の正電圧出力端子１４と平滑用コンデンサＣの正電圧端子１８との間に直列に接続された電源投入時の過大な突入電流を制限するための減流抵抗器１２と平滑用コンデンサＣの充電電圧がほぼ飽和時点で減流抵抗器を短絡するための減流抵抗器短絡用スイッチ１３の並列回路で構成されている。なお、２１，２２は直流入力時に接続するリード線を示す。
【００１２】
また、インバータ２０は三相ブリッジ接続されたスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６で構成されている。なお、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６はそれぞれ逆並列ダイオードＤを有し、交流出力側に接続されたモータＭが制動運転となった場合には、回生電流が平滑用コンデンサＣを充電するように流れる。
【００１３】
このインバータ装置を三相の交流入力で使用する場合、リード線２１，２２を切り離し、三相交流を三相の整流回路１１の三相の交流入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔに接続する。三相交流の入力は整流回路１１で整流され、減流抵抗器１２を介して平滑用コンデンサＣを充電する。平滑用コンデンサＣがほぼ充電された後減流抵抗器短絡用スイッチ１３を投入させて直接平滑用コンデンサＣを充電し、それからインバータ２０を動作させる。
【００１４】
インバータ２０はこの直流を交流に変換してモータＭを駆動する。モータＭが制動運転となった場合、回生電力がインバータ２０から平滑用コンデンサＣへ流れるが、電源回路１０は交流入力の場合に回生電力を回収する装置を持たないため回生電力は回収できない。
【００１５】
このインバータ装置の入力を直流で使用する場合、三相交流入力端子の１つ、例えば端子Ｒをリード線２１で整流回路１１の正電圧出力端子１４に接続すると共に、他の３相入力端子、例えば端子Ｔを整流回路１１の正電圧出力端子１６に接続する。
【００１６】
直流入力ＤＣ７５０Ｖを整流回路１１の三相交流入力端子Ｒと整流回路１１の負電圧出力端子Ｎとに接続すると、電流は三相交流入力端子Ｒ，リード線２２，減流抵抗器１２を通り平滑用コンデンサＣに流れる。平滑用コンデンサＣがほぼ充電された後減流抵抗器短絡用スイッチ１３を投入させて減流抵抗器１２を短絡した後、インバータ２０を動作させる。インバータ２０はこの平滑用コンデンサＣの直流電圧を交流に変換してモータＭを駆動する。モータＭが制動運転となった場合、回生電力は平滑用コンデンサＣを充電する方向に流れる。この回生電力が大きく平滑用コンデンサＣの電圧が直流入力ＤＣの電圧を超える場合、電源回路１０の正電圧出力端子１７，１６からリード線２２，ダイオードＤ６，リード線２１，端子Ｒを通って直流入力ＤＣ７５０Ｖ側へ電流が流れ電力が回収される。
【００１７】
図１と従来図２のインバータ装置をそれぞれ図示のように直流入力用インバータ装置として、モータＭの制動テストを行った。テストはそれぞれの減速時間を測定し比較した。減速開始からモータが完全に停止するまでの減速時間は、従来インバータ装置の場合１５秒であったものが、実施例のインバータ装置では１．５秒であった。また、図１のインバータ装置では回生電力の電流値は最大２３Ａ（７５０Ｖ）であった。従来インバータ装置は直流電源への回生電力は０であるので、従来のインバータ装置に比し（２３×７５０）Ｗの省エネルギーとなった。
【００１８】
【発明の効果】
この発明は、上述のとおり構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
（１）交直両用インバータ装置を簡単に回生可能な直流入力インバータ装置にできる。
（２）外部に回生吸収装置を設置する必要がないため、追加スペースが不要である。
（３）回路構成上、抵抗器などの受動素子が含まれないため無駄が少なく、インバータ装置の省エネルギー性が高まる。
（４）回路変更にかかるコストは僅かであり、従来の回生吸収装置を設けた場合と比較して大幅なコストダウンとなる。
（５）回生電流を回収することによりモータの制動時間が短縮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例にかかるインバータ装置の主回路構成図。
【図２】  従来例にかかるインバータ装置の主回路構成図。
【符号の説明】
１０…電源回路
１１…整流回路（三相全波整流回路）
１２…減流抵抗器（プレチャージ用）
１３…減流抵抗器短絡用スイッチ
２１〜２４…リード線
２０…インバータ
【図１】
0004364998.tif 000002
【図２】
0004364998.tif 000003