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多重インバータの制御システム コモンズ

国内特許コード P110006150
掲載日 2011年12月19日
出願番号 特願2006-098664
公開番号 特開2007-274829
登録番号 特許第4838031号
出願日 平成18年3月31日(2006.3.31)
公開日 平成19年10月18日(2007.10.18)
登録日 平成23年10月7日(2011.10.7)
発明者
  • 奥井 明伸
  • 重枝 秀紀
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 多重インバータの制御システム コモンズ
発明の概要
【課題】 偶数台の単位インバータの出力変圧器をスター結線して多重化した多重インバータにおいて、出力電圧に含まれる零相成分の高調波を抑制すること。
【解決手段】 単位インバータ31,32,33,34は、出力変圧器Tu1~Tu4,v1~Tv4,w1~Tw4をスター結線して多重化されている。第1インバータ群を構成する単位インバータ31と32は、その出力電圧の基本波の位相差が60度になるように、ゲート信号発生部20により駆動される。第2インバータ群を構成する単位インバータ33と34も、その出力電圧の基本波の位相差が60度になるように、ゲート信号発生部20により駆動される。ゲート信号発生部20は、制御部10によりワンパルス制御、又はパルス幅変調制御が施され、単位インバータ31,32,33,34を構成する半導体スイッチにゲート信号を与える。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


超電導磁気浮上式鉄道の駆動方式として採用されている地上一次LSM方式においては、地上に大容量の可変電圧・可変周波数(VVVF)の電源が必要であることから、パルス幅変調(PWM)制御を用いた電圧型のインバータが採用されてきた。従来、インバータを構成するスイッチング素子としてGTOサイリスタを用いたLSM駆動用インバータは、素子を安定に動作させる必要から直流電圧の利用率が80%程度に抑えられていた。このため、前記の従来のインバータは変換効率が未だ低いという問題があった。



一方、電機子コイル(推進コイル)とき電用ケーブルで構成されるき電回路は、分布定数負荷としての特性を有することから、インバータが出力する高調波によって共振が生じたり、高調波が大地に漏洩することで通信線路に誘導障害を与えたりする可能性がある。
特に、零相成分の高調波については、回路の共振周波数と一致し易いことに加え、大地を帰路として流出入するため通信誘導障害を起こし易い。
そこで、LSM駆動用インバータの出力部に出力フィルタが挿入されているが、き電長が伸びた場合や一般の電気鉄道と同様に延長き電等が行われた場合には、対応できないという問題がある。



従来、多重インバータの高調波低減は、主にキャリア信号の位相をインバータの多重化数Nに合わせてπ/Nづつずらし、等価変調周波数を高くすることで行ってきた。この方法によれば、インバータの出力電圧に現れる高調波は多重化数Nに比例して高くなり、インバータの負荷回路が誘導性成分であれば、電流に含まれる高調波は低減する。しかしながら、零相成分の高調波の低減は行えず、他の複雑な制御方法を加える必要があった。



特開2001-268936号公報(特許文献1)には、インバータ間の位相を60度ずらすことによって零相高調波を低減した多重インバータ装置の瞬時空間ベクトル制御方式が開示されている。しかしながら、三相を一括して制御する多重インバータ装置の瞬時空間ベクトル制御方式において、インバータ間に60度の位相差を持たせるには、制御システムの構成が複雑になると同時に、出力電圧振幅値を連続的に制御することができないため、場合によっては、頻繁にスイッチングデバイスがオン・オフを繰り返し、線間電圧高調波の増加、制御の不安定性の増加等が発生するという問題があった。
【特許文献1】
特開2001-268936号公報

産業上の利用分野


本発明は、主としてリニアシンクロナスモータ(以下LSMと呼ぶ)に駆動電力を供給する電力変換装置を構成する多重インバータの制御システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
偶数台の単位インバータの出力変圧器をスター結線して多重化した多重インバータにおいて、前記偶数台の単位インバータを2台ずつのインバータ群にグループ分けし、各インバータ群を構成する2台の単位インバータの出力電圧の基本波の位相差が60度となるように各単位インバータを制御するようにしたことを特徴とする多重インバータの制御システム。

【請求項2】
前記2台の単位インバータのスイッチ回路に与えるゲート信号に60度の位相差を持たせて前記各単位インバータをワンパルス制御することを特徴とする請求項1の多重インバータの制御システム。

【請求項3】
前記2台の単位インバータのキャリア信号を同位相にし、変調信号を60度ずらして前記各単位インバータをパルス幅変調制御することを特徴とする請求項1の多重インバータの制御システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006098664thum.jpg
出願権利状態 登録
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