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3相電圧形インバータシステム 外国出願あり

国内特許コード P09P006300
整理番号 TDU-142
掲載日 2009年7月31日
出願番号 特願2008-010239
公開番号 特開2009-171807
登録番号 特許第5072097号
出願日 平成20年1月21日(2008.1.21)
公開日 平成21年7月30日(2009.7.30)
登録日 平成24年8月31日(2012.8.31)
発明者
  • 枡川 重男
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 3相電圧形インバータシステム 外国出願あり
発明の概要 【課題】装置の大型化とコストの増加を抑えながらも正弦波に近い出力波形が得られる3相電圧形インバータシステムを提供する。
【解決手段】本発明は、3相インバータユニットINV-Mと、直流電源と3相インバータユニットとの間に介挿された補助回路1であって、直流電源の直流電圧を分圧する分割コンデンサCd1,Cd2と、単相各相の上側のスイッチング素子S7,S8に対して80°ずらして60°オン期間を設定し、単相各相の下側スイッチング素子S9,S10に対して上側スイッチング素子とは60°ずらし、かつ相毎に80°ずらして60°オン期間を設定した単相インバータユニットINV-Aと、補助トランスTaとから構成される補助回路1とを備えた3相電圧形インバータシステムを特徴とする。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


従来、3相インバータの出力電圧波形を改善する一方式として多段多重方式がある。例えば、1周期18ステップから成る階段波形の電圧を得るには、図4に示すように直流電源Edに対して3台の3相インバータユニットINV-1~INV-3を3段縦続接続し、この3台の3相インバータユニットINV-1~INV-3の3相U,V,Wの出力に対して3相トランスT1~T3のΔ巻線101-1~101-3を接続し、3相トランスT1~T3のY巻線102-1~102-3をU,V,W各相の出力とする構成の3相インバータシステムを用いていた。



この従来の3相インバータシステムでは、移相用の3相トランスT-1~T-3のΔ巻線101-1~101-3それぞれの各相の巻数を同じにして、Y巻線102-1~102-3の巻数比をA:B:C=1:0.742:0.395に設定し、3相インバータユニットINV-1~INV-3を順次20°遅れの位相差で制御すると、出力相電圧vUNが図5(a)に示すように1周期18ステップの階段波形となる。したがって、出力線間電圧vUVは、図5(b)に示すように1周期18ステップの階段波形を得ることができる。



ところが、従来の3相インバータシステムでは、出力電圧波形を正弦波に近づけるほど移相トランスとインバータユニットを複数台必要とするために装置の大型化とコストの増加が避けられない問題点があった。例えば、図4に示した3段縦続接続で1周期18ステップの出力電圧を得るには、18個のスイッチング素子と3台の3相トランスを必要とする。



一方、例えば、S. Masukawa, S. Iidaの論文“An Improved Three-Phase Diode Rectifier for Reducing AC Line Current Harmonics”, in Conf. Rec. EPE’97, pp.4.227-4.232(非特許文献1)、Sewan Choiの論文“New Multiplication Technique Based on Six-Pulse Thyristor Converters for High-Power Applications”, IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 38, No.1, pp.131-136, 2002(非特許文献2)、Y. Nishidaの論文“New Passive and Hybrid Rectifier Topologies to Achieve Sinusoidal Utility Current and Controlled Output Voltage”, in Conf. Rec. IPEC-Niigata 2005, pp.1823-1829,2005(非特許文献3)には、3相整流回路の電源側に高調波を注入して電源電流波形を改善する方式が提案されている。この方式は高調波を注入するわずかな容量の補助回路を追加するだけで多段多重方式と同等の波形改善効果を得ることができるため、航空機の発電機や無停電電源装置(UPS)の整流回路として検討されているが、インバータの出力電圧波形の改善に適用された例は見当たらない。
【非特許文献1】
S. Masukawa, S. Iidaの論文“An Improved Three-Phase Diode Rectifier for Reducing AC Line Current Harmonics”, in Conf. Rec. EPE’97, pp.4.227-4.232
【非特許文献2】
Sewan Choiの論文“New Multiplication Technique Based on Six-Pulse Thyristor Converters for High-Power Applications”, IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 38, No.1, pp.131-136, 2002
【非特許文献3】
Y. Nishidaの論文“New Passive and Hybrid Rectifier Topologies to Achieve Sinusoidal Utility Current and Controlled Output Voltage”, in Conf. Rec. IPEC-Niigata 2005, pp.1823-1829,2005

産業上の利用分野


本発明は、3相電圧形インバータシステムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
直流電源と、3相各相の上側のスイッチング素子に対して120°ずつずらして120°ずつオン期間を設定し、前記各相の下側スイッチング素子に対して前記上側スイッチング素子とは180°ずらし、かつ相ごとに120°ずつずらして120°ずつオン期間を設定した3相インバータユニットと、前記3相インバータの3相各相の出力端に接続された一次側Y巻線、二次側Δ巻線の3相出力トランスとを含む3相電圧形インバータ装置と、
前記直流電源と3相電圧形インバータ装置との間に介挿された補助回路であって、前記直流電源の直流電圧を分圧する分割コンデンサと、単相各相の上側のスイッチング素子に対して80°ずつずらして60°ずつオン期間を設定し、前記単相各相の下側スイッチング素子に対して前記上側スイッチング素子とは60°ずらし、かつ相毎に80°ずつずらして60°ずつオン期間を設定した単相インバータユニットと、一次側巻線が前記単相インバータユニットの各相の上下のスイッチング素子の接続中点間に接続され、二次側巻線が前記分割コンデンサの接続中点と前記3相トランスの一次側Y巻線の接続中点との間に接続された補助トランスとから構成される補助回路とを備えたことを特徴とする3相電圧形インバータシステム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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