JPH054737U - インバータ装置の制御電源バツクアツプ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流電力を順変換部ＲＦによって直流変換
し、該直流電力を逆変換部ＩＮＶによって交流変換して
電動機ＩＭに供給するインバータ装置において、停電バ
ックアップ用のコンデンサ容量を小さくする。 【構成】 順変換部ＲＦと逆変換部ＩＮＶを結ぶ正負極
母線間に、ダイオードＤ₂およびバックアップコンデン
サＣ₂を直列に接続し、ダイオードＤ₂およびバックアッ
プコンデンサＣ₂の共通接続点と負極母線の間に制御回
路１を接続する。ＡＣ入力の正常時に実線の矢印のよう
にバックアップコンデンサＣ₂を充電せしめ、瞬時停電
発生時に破線の矢印のように前記コンデンサＣ₂の充電
電荷を制御回路１に放出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電動機等の負荷に電力を供給するインバータ装置の制御電源バックア ップ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、標準のインバータユニットにおいて、停電時のバックアップ方式は、例 えばＭ−Ｇ方式、コンデンサ方式、バッテリー方式等が採用されていた。前記Ｍ −Ｇ方式は図４（ａ）に示すように、交流電源の正常時は、電動機ＩＭおよびフ ライホイールを介して発電機ＡＧを駆動しておき（図示一点鎖線内）、交流電源 で瞬時停電が生じたら電磁接触器を切り換えて前記発電機出力によりバックアッ プを行うものである。前記コンデンサ方式は図４（ｂ）に示すように、順変換部 と逆変換部を結ぶ直流中間回路の主回路平滑コンデンサ（図示一点鎖線内）の容 量を大きくしておき、瞬時停電発生時に主回路と制御回路の両方をバックアップ するものである。前記バッテリー方式は図４（ｃ）に示すように、交流電源の正 常時は充電器によって蓄電池に電力を蓄えておき（図示一点鎖線内）、瞬時停電 発生時は蓄電池の放電電力によりバックアップを行うものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前記図４（ａ）のＭ−Ｇ方式は電動機、フライホイール、発電機、変圧器、Ａ ＶＲ等多数の機器を設けなければならず、装置構成が非常に複雑になるとともに 、回転機の保守が必要となり、且つ装置価格の高騰を招く。

【０００４】 また前記図４（ｂ）のコンデンサ方式は主回路の平滑コンデンサの容量を非常 に大きくしなければならず、コンデンサの設置面積が大きくなってしまうととも に装置価格の高騰を招く。

【０００５】 さらに前記図４（ｃ）のバッテリー方式は充電器、蓄電池等の機器を設けなけ ればならず、装置が複雑になって価格が高騰するとともに、設置面積が大きくな り、且つ蓄電池の保守が必要となってしまう。

【０００６】 ここで図４（ｂ）のコンデンサ方式では逆変換部の制御回路の電源を図５（ａ ）のように主回路直流からとっている。図５（ａ）の回路は直流電圧が２００Ｖ 系であれば１８０Ｖまで、４００Ｖ系であれば３６０Ｖまで低下すると制御が正 常に動作出来なくなるため停止するようにしている。いま図５（ａ）の回路にお いて１００％負荷にて１ｓｅｃ運転継続可能なバックアップＣの容量を求めてみ る。但し、モータ効率（η_M）は９０％、インバータ効率（η_I）は９８％とする 。

【０００７】 （計算）モータ出力Ｐ_MをΔｔ時間、Ｅｄが下がってもキープするためには下 式が成立する必要がある。

【０００８】

【数１】

【０００９】 ここでＥｄ₁＝１．３５ｅｉ＝１．３５×２２０Ｖ＝２９７Ｖ（約３００Ｖ） 、Ｅｄ₂＝１８０Ｖであるから、 Ｃ＝２×１１ＫＷ×１ｓｅｃ／０．９×０．９８｛３００²−１８０²｝＝４３ ３０４０μＦ（約０．４３Ｆ） このようにコンデンサにより主回路と制御回路の両方をバックアップする方式 では膨大な容量のコンデンサが必要となる。

【００１０】 本考案は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、極めて小容量のコンデ ンサで停電時のバックアップが行えるインバータ装置の制御電源バックアップ回 路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、交流電源の電力を直流電力に変換する順変換部と、該順変換部の直 流電力を交流電力に変換して負荷に供給する逆変換部とを備えたインバータ装置 の制御電源バックアップ回路において、前記順変換部と逆変換部を結ぶ正負直流 母線間にダイオードおよびコンデンサを直列に接続し、該ダイオードおよびコン デンサの共通接続点と前記負極母線との間にインバータ装置の制御回路を接続し たことを特徴としている。

【００１２】

【作用】

交流電源の正常時は、順変換部の出力電力がダイオードを介して制御回路に供 給されるとともに、逆変換部に供給されてインバータ装置の正常運転が行われる 。またこのとき順変換部の出力電流がダイオードを介してコンデンサに流れるの で、該コンデンサは充電される。交流電源で瞬時停電が発生した場合、制御回路 には順変換部からの電力供給は断たれるが、これに代わって前記コンデンサの充 電電荷が放電することにより給電が行われる。このため瞬時停電が発生してもイ ンバータ装置の制御を継続することができる。このように瞬時停電をバックアッ プする前記コンデンサの容量は制御回路のみバックアップするので非常に小さく て済む。標準のインバータ装置にダイオードおよび小容量のコンデンサのみを設 けるだけで良いので、装置は極めて簡単に且つ安価に構成される。

【００１３】

【実施例】

以下図面を参照しながら本考案の一実施例を説明する。図１においてＲＦは交 流電源（図示省略）から導かれる交流電力を直流電力に変換する順変換部であり 、例えばダイオード又はサイリスタを３相ブリッジ接続して構成されている。順 変換部ＲＦの正側出力端は抵抗Ｒ₁および電磁接触器ＭＣから成る並列回路を介 して逆変換部ＩＮＶに接続されている。逆変換部ＩＮＶは直流電力を交流電力に 変換するものであり、例えばトランジスタを３相ブリッジ接続して構成されてい る。順変換部ＲＦと逆変換部ＩＮＶを結ぶ正、負極母線間には、ダイオードＤ₂ およびバックアップコンデンサＣ₂から成る直列回路と、主回路平滑コンデンサ Ｃ₁とが並列に接続されている。ダイオードＤ₂およびバックアップコンデンサＣ ₂ の共通接続点と負極母線の間には制御回路１が接続されている。逆変換部ＩＮ Ｖの出力側には誘導電動機ＩＭが接続されている。

【００１４】 上記のように構成された回路において、交流電源の正常時は順変換部ＲＦの直 流出力電力が制御回路１に供給されるとともに逆変換部ＩＮＶによって交流変換 され、且つ順変換部ＲＦの出力電流が図示実線の矢印のようにダイオードＤ₂を 介してバックアップコンデンサＣ₂に流れる。これによってバックアップコンデ ンサＣ₂は交流電源の正常時に充電される。交流電源で瞬時停電が発生した場合 、制御回路１には順変換部ＲＦからの電力供給は断たれるが、これに代わってバ ックアップコンデンサＣ₂の放電電流が図示破線の矢印のように流れて給電が行 われる。このため瞬時停電発生時にインバータ装置の制御を継続することができ る。

【００１５】 尚前記実施例の具体的な回路は例えば図２のように構成される。図２において 図１と同一部分は同一符号を以て示している。

【００１６】 前記バックアップコンデンサＣ₂の容量は、制御回路のみをバックアップする ので非常に小さくて済む。例えば５ＫＷの電動機の運転を０．１秒バックアップ しようとすると、従来の主回路バックアップ方式の場合と本考案の方式とでは次 のような差がある。

【００１７】 （１）主回路バックアップの場合 Ｃ＝２×５×１０³×０．１／０．８７×０．９５（３００²−１８０²）＝０ ．０２１Ｆ＝２１０００μＦ ｛但しモータ効率（η_M）＝０．８７、インバータ効率（η_I）＝０．９５であ る。｝ （２）制御回路のみの場合（本考案のバックアップ方式） 図３の特性直線Ｌ₁に示すようにＣは４０μＦで済む事になる。

【００１８】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば交流電源の正常時はバックアップコンデンサを充 電しておき、瞬時停電発生時に該コンデンサの充電電荷を制御回路に放電するよ うに構成したので、バックアップコンデンサの容量を極めて小さくすることがで きる。このため装置の低廉化が図れるとともに、設置面積を小さくすることがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す回路図。

【図２】実施例の具体的構成を示す回路図。

【図３】バックアップコンデンサの容量とバックアップ
時間の関係を表す特性図。

【図４】従来のインバータ装置のバックアップ方式を示
し、図４（ａ）はＭ−Ｇ方式の回路図、図４（ｂ）はコ
ンデンサ方式の回路図、図４（ｃ）はバッテリー方式の
回路図。

【図５】従来のインバータ装置の制御方式を示し、図５
（ａ）は回路図、図５（ｂ）は電圧特性図。

【符号の説明】

１…制御回路、ＲＦ…順変換部、ＩＮＶ…逆変換部、Ｃ
₁…主回路平滑コンデンサ、Ｃ₂…バックアップコンデン
サ、Ｄ₂…ダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 交流電源の電力を直流電力に変換する順
   変換部と、該順変換部の直流電力を交流電力に変換して
   負荷に供給する逆変換部とを備えたインバータ装置の制
   御電源バックアップ回路において、 前記順変換部と逆変換部を結ぶ正負直流母線間にダイオ
   ードおよびコンデンサを直列に接続し、該ダイオードお
   よびコンデンサの共通接続点と前記負極母線との間にイ
   ンバータ装置の制御回路を接続したことを特徴とするイ
   ンバータ装置の制御電源バックアップ回路。