JP2011101456A - Power converter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of the overall apparatus and facilitate its maintenance work, by sharing a part of the functions of an inverter circuit and a charge/discharge chopper circuit and enabling both circuits to be switched for operation. <P>SOLUTION: A power converter includes an inverter circuit 24, which has a smoothing capacitor 3 and an inverter bridge 4, a charge/discharge chopper circuit 25 to which a capacitor 16 is connected via changeover switches 23u-23w and a reactor 15 to the AC output terminal of the inverter bridge 4 and which charges/discharges the capacitor 16 by the operation of a semiconductor switching element within the inverter bridge 4; an inverter control circuit 13; and a charge/discharge control circuit 14. The converter switches a function of driving a motor 5 by making the semiconductor switching element operate inside the inverter bridge 4 by the inverter control circuit 13 and a function of charging/discharging the capacitor 16, by making the semiconductor switching element operate inside the inverter bridge 4 by the charge/discharge chopper control circuit 14 by means of a control switching signal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インバータ回路及び充放電チョッパ回路の両機能を備えた電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device having both functions of an inverter circuit and a charge / discharge chopper circuit.

図２は、電動機を駆動するためのインバータ回路と、電動機からの回生電力を有効利用して蓄電装置を充電する充放電チョッパ回路とを備えた電力変換装置の従来技術を示している。なお、この従来技術は、後述の特許文献１に記載された電力変換装置と実質的に同一のものである。   FIG. 2 shows a conventional technology of a power conversion device including an inverter circuit for driving an electric motor and a charge / discharge chopper circuit that charges a power storage device by effectively using regenerative electric power from the electric motor. This prior art is substantially the same as the power conversion device described in Patent Document 1 described later.

図２において、１は三相交流電源、２は電源１の交流電圧を直流電圧に変換する整流器、３は整流器２から出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、４は平滑された直流電圧を所定の大きさ及び周波数の三相交流電圧に変換し、三相の交流電動機（以下、単に電動機ともいう）５に供給するインバータブリッジであり、これらによってインバータ回路２０が構成されている。なお、インバータブリッジ４は、還流ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を、三相分（計６個）、ブリッジ接続してなるものである。   In FIG. 2, 1 is a three-phase AC power source, 2 is a rectifier that converts the AC voltage of the power source 1 into a DC voltage, 3 is a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage output from the rectifier 2, and 4 is a smoothed DC voltage. An inverter bridge that converts a three-phase AC voltage having a predetermined magnitude and frequency and supplies the three-phase AC voltage to a three-phase AC motor (hereinafter also simply referred to as an electric motor) 5, and an inverter circuit 20 is configured by these. The inverter bridge 4 is formed by bridge-connecting semiconductor switching elements such as IGBTs having reflux diodes connected in reverse parallel for three phases (6 in total).

また、６は降圧用チョッパ回路、７は昇圧用チョッパ回路であり、これらのチョッパ回路６，７の直列回路は平滑コンデンサ３に並列に接続されている。８はリアクトル、９は電解コンデンサや電気二重層キャパシタ、バッテリー等からなる蓄電装置であり、リアクトル８と蓄電装置９との直列回路は昇圧用チョッパ回路７に並列に接続されている。ここで、チョッパ回路６，７は、還流ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子により構成されている。   Reference numeral 6 denotes a step-down chopper circuit, and reference numeral 7 denotes a step-up chopper circuit. A series circuit of these chopper circuits 6 and 7 is connected to the smoothing capacitor 3 in parallel. Reference numeral 8 denotes a reactor, and 9 denotes a power storage device including an electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, a battery, and the like. A series circuit of the reactor 8 and the power storage device 9 is connected in parallel to the step-up chopper circuit 7. Here, the chopper circuits 6 and 7 are configured by a semiconductor switching element such as an IGBT in which freewheeling diodes are connected in antiparallel.

更に、１０はインバータ回路２０の直流電流を検出する電流検出器、１１は直流中間電圧（平滑コンデンサ３の両端の直流電圧）を検出する電圧検出器、１２は、電流検出器１０による直流電流検出値と電圧検出器１１による直流電圧検出値とが入力され、蓄電装置９の充放電を行うために各チョッパ回路６，７を制御するチョッパ制御回路である。
なお、降圧用チョッパ回路６、昇圧用チョッパ回路７、リアクトル８、チョッパ制御回路１２等により、充放電チョッパ回路が構成されている。 Further, 10 is a current detector that detects the DC current of the inverter circuit 20, 11 is a voltage detector that detects a DC intermediate voltage (DC voltage across the smoothing capacitor 3), and 12 is a DC current detection by the current detector 10. This is a chopper control circuit that receives the value and the DC voltage detection value by the voltage detector 11 and controls the chopper circuits 6 and 7 to charge and discharge the power storage device 9.
The step-down chopper circuit 6, the step-up chopper circuit 7, the reactor 8, the chopper control circuit 12, and the like constitute a charge / discharge chopper circuit.

この従来技術において、力行時にはインバータブリッジ４により直流−交流変換を行い、三相交流電圧を出力して電動機５を駆動する。
また、電動機５が例えばクレーン設備に用いられており、クレーンの巻き下げ時に電動機５からインバータブリッジ４へ回生電力が流入した場合には、降圧用チョッパ回路６のスイッチング素子をオンさせて回生電力を蓄電装置９に供給し、蓄電装置９を充電する。
更に、この状態で昇圧用チョッパ回路７のスイッチング素子をオンすると、蓄電装置９の放電電流がリアクトル８を介して上記スイッチング素子に流れる。次にこのスイッチング素子をオフすると、リアクトル８に蓄積されたエネルギーが降圧用チョッパ回路６の還流ダイオードを介して平滑コンデンサ３に供給されるため、平滑コンデンサ３が充電される。この平滑コンデンサ３の電圧は、力行動作による電動機５の駆動時にインバータブリッジ４に供給されることになる。 In this prior art, during power running, the inverter bridge 4 performs DC-AC conversion, outputs a three-phase AC voltage, and drives the motor 5.
Further, when the electric motor 5 is used in, for example, a crane facility, and regenerative power flows from the electric motor 5 to the inverter bridge 4 when the crane is lowered, the switching element of the step-down chopper circuit 6 is turned on to generate the regenerative power. The power is supplied to the power storage device 9 and the power storage device 9 is charged.
Further, when the switching element of the boosting chopper circuit 7 is turned on in this state, the discharge current of the power storage device 9 flows to the switching element via the reactor 8. Next, when this switching element is turned off, the energy accumulated in the reactor 8 is supplied to the smoothing capacitor 3 via the freewheeling diode of the step-down chopper circuit 6, so that the smoothing capacitor 3 is charged. The voltage of the smoothing capacitor 3 is supplied to the inverter bridge 4 when the electric motor 5 is driven by a power running operation.

上記のように、図２の従来技術によれば、回生時に蓄電装置９に蓄積した電力を、力行時にインバータブリッジ４を介して電動機５に供給することができ、回生電力の有効利用により省エネルギー性に優れた電力変換装置を得ることが可能である。   As described above, according to the prior art of FIG. 2, the electric power stored in the power storage device 9 at the time of regeneration can be supplied to the electric motor 5 via the inverter bridge 4 at the time of power running. Can be obtained.

特開平１０−１６４８６２号公報（段落［００１３］〜［００２５］、図１，図２等）Japanese Patent Laid-Open No. 10-164862 (paragraphs [0013] to [0025], FIG. 1, FIG. 2, etc.)

図２に示した従来技術では、インバータ回路及び充放電チョッパ回路（昇降圧チョッパ回路）は、それぞれ個別にインバータ装置、充放電チョッパ装置として提供されている。しかし、電力変換装置として複数台のインバータ装置と充放電チョッパ装置とを必要とするクレーン設備等の用途では、装置全体の小型化、故障発生時の応急的処置を含む保守作業の容易化等が望まれている。また、故障発生時等の装置交換に備えてインバータ装置と充放電チョッパ装置とをそれぞれ個別に準備しておく必要があるため、予備のインバータ装置及び充放電チョッパ装置のストック数を減少させることも望まれている。インバータ装置及び充放電チョッパ装置がそれぞれ別個独立の装置として提供されている上記従来技術では、このような要請に応えることができなかった。   In the prior art shown in FIG. 2, the inverter circuit and the charge / discharge chopper circuit (buck-boost chopper circuit) are provided individually as an inverter device and a charge / discharge chopper device, respectively. However, in applications such as crane facilities that require multiple inverter devices and charge / discharge chopper devices as power conversion devices, the overall size of the device can be reduced, and maintenance work including emergency measures in the event of a failure can be facilitated. It is desired. In addition, since it is necessary to prepare the inverter device and the charge / discharge chopper device separately in preparation for device replacement in the event of a failure, etc., it is possible to reduce the number of spare inverter devices and charge / discharge chopper devices. It is desired. The above prior art in which the inverter device and the charge / discharge chopper device are provided as separate and independent devices cannot meet such a demand.

そこで、本発明の解決課題は、インバータ回路及び充放電チョッパ回路の構成部品を一部共用しながら両回路を切り替えて動作させ、インバータ装置としても充放電チョッパ装置としても使用することができる電力変換装置とすることにより、装置全体の小型化、保守作業の容易化、予備の装置のストック数の減少等を可能にした電力変換装置を提供することにある。   Therefore, a problem to be solved by the present invention is that power conversion that can be used as both an inverter device and a charge / discharge chopper device by switching and operating both circuits while partially sharing the components of the inverter circuit and the charge / discharge chopper circuit. It is an object of the present invention to provide a power conversion device that can reduce the size of the entire device, facilitate maintenance work, reduce the number of spare device stocks, and the like.

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、平滑コンデンサを備えた直流中間回路の直流電圧を、還流ダイオードが逆並列接続された半導体スイッチング素子の動作により交流電圧に変換し、切替スイッチを介して負荷に供給するインバータ回路であって、前記半導体スイッチング素子がブリッジ接続されたインバータブリッジを有するインバータ回路と、
前記インバータ回路を動作させるためのインバータ制御回路と、
前記インバータブリッジの交流出力端子に前記切替スイッチを介してリアクトルと蓄電装置が接続された際に、前記インバータブリッジ内の半導体スイッチング素子の動作により前記蓄電装置を充放電して前記直流中間回路と前記蓄電装置との間で電圧を昇降圧動作させるための充放電チョッパ制御回路と、を備え、
制御切替信号により、前記インバータ制御回路が前記インバータブリッジ内の半導体スイッチング素子を動作させて前記負荷を駆動する機能と、前記充放電チョッパ制御回路が前記インバータブリッジ内の半導体スイッチング素子を動作させて前記蓄電装置を充放電する機能と、を切り替えるものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 converts a DC voltage of a DC intermediate circuit having a smoothing capacitor into an AC voltage by the operation of a semiconductor switching element connected in reverse parallel with a free-wheeling diode. An inverter circuit that supplies a load via an inverter circuit having an inverter bridge in which the semiconductor switching elements are bridge-connected,
An inverter control circuit for operating the inverter circuit;
When the reactor and the power storage device are connected to the AC output terminal of the inverter bridge via the changeover switch, the power storage device is charged and discharged by the operation of the semiconductor switching element in the inverter bridge, and the DC intermediate circuit and the A charge / discharge chopper control circuit for causing the voltage to be stepped up and down with the power storage device,
In response to a control switching signal, the inverter control circuit operates the semiconductor switching element in the inverter bridge to drive the load, and the charge / discharge chopper control circuit operates the semiconductor switching element in the inverter bridge. The function of charging / discharging the power storage device is switched.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電力変換装置において、
前記充放電チョッパ制御回路によって前記蓄電装置を充放電させる時に、
前記直流中間回路を、別の負荷を駆動するための別のインバータブリッジを有する別のインバータ回路の直流中間回路に共通接続する手段を備えたものである。 The invention according to claim 2 is the power conversion device according to claim 1,
When charging and discharging the power storage device by the charge / discharge chopper control circuit,
Means are provided for commonly connecting the DC intermediate circuit to a DC intermediate circuit of another inverter circuit having another inverter bridge for driving another load.

なお、請求項３〜５に記載するように、前記蓄電装置には、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタまたはバッテリーを用いることができる。   In addition, as described in claims 3 to 5, an electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, or a battery can be used for the power storage device.

本発明によれば、従来技術のようにインバータ回路を構成するインバータブリッジと、充放電チョッパ回路とを別個の装置として独立に備えるのではなく、一台の装置で負荷を駆動する機能と蓄電装置を充放電する機能とを備えることにより、インバータ装置、充放電チョッパ装置のどちらにも適用することが可能となり、装置全体の小型化や保守点検作業の容易化、保用品の減少等が可能である。特に、本発明は、複数台のインバータ装置及び充放電チョッパ装置を必要とするクレーン設備等の用途に最適である。   According to the present invention, an inverter bridge that constitutes an inverter circuit and a charge / discharge chopper circuit as in the prior art are not independently provided as separate devices, but a function of driving a load with a single device and a power storage device It can be applied to both inverter devices and charge / discharge chopper devices, and the entire device can be downsized, maintenance and inspection work can be facilitated, and maintenance items can be reduced. is there. In particular, the present invention is optimal for applications such as crane facilities that require a plurality of inverter devices and charge / discharge chopper devices.

本発明の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. 従来技術を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a prior art.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態を示す回路図であり、図２と同一の機能を有するものには同一の番号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing this embodiment. Components having the same functions as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different portions will be mainly described below.

図１に示す電力変換装置１００において、整流器２と平滑コンデンサ３との間には、制御切替信号によって動作する切替スイッチ２１が接続されている。なお、制御切替信号の機能については後述する。
インバータブリッジ４の交流出力側の三相各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）は、同じく制御切替信号により動作する切替スイッチ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗを介して交流電動機５に接続されている。また、インバータブリッジ４と切替スイッチ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗとの間には、電流検出器１７が設けられている。 In the power conversion device 100 shown in FIG. 1, a changeover switch 21 that operates according to a control changeover signal is connected between the rectifier 2 and the smoothing capacitor 3. The function of the control switching signal will be described later.
The three-phase phases (U, V, and W phases) on the AC output side of the inverter bridge 4 are connected to the AC motor 5 through changeover switches 23u, 23v, and 23w that are similarly operated by control switching signals. A current detector 17 is provided between the inverter bridge 4 and the changeover switches 23u, 23v, and 23w.

切替スイッチ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗの切替端子には、相ごとにリアクトル１５の一端が接続可能となっており、これらのリアクトル１５の他端には蓄電装置１６が接続される。なお、蓄電装置１６は、請求項３〜５に記載するように、例えば電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、バッテリー等からなるものである。
切替スイッチ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗは、制御切替信号によってすべて同時に動作するものであり、インバータブリッジ４の出力電圧によって電動機５を駆動する力行時にはインバータブリッジ４の交流出力端子と電動機５とを接続し、充放電チョッパ動作を行う場合には、インバータブリッジ４の交流出力端子をリアクトル１５の各一端に接続して電動機５を切り離すように切替動作する。 One end of the reactor 15 can be connected to the switching terminals of the changeover switches 23u, 23v, and 23w for each phase, and the power storage device 16 is connected to the other end of these reactors 15. In addition, the electrical storage apparatus 16 consists of an electrolytic capacitor, an electrical double layer capacitor, a battery etc., as described in Claims 3-5.
The change-over switches 23u, 23v, and 23w are all operated simultaneously by the control change signal, and connect the AC output terminal of the inverter bridge 4 and the electric motor 5 during power running to drive the electric motor 5 by the output voltage of the inverter bridge 4, When the charge / discharge chopper operation is performed, the switching operation is performed so that the AC output terminal of the inverter bridge 4 is connected to each end of the reactor 15 and the electric motor 5 is disconnected.

インバータ回路の直流中間回路に設けられた電圧検出器１１による直流電圧検出値は、前記電流検出器１７による電流検出値と共に、インバータ制御回路１３及び充放電チョッパ制御回路１４に入力されている。これらの制御回路１３，１４は、直流電圧検出値及び電流検出値を用いて、インバータブリッジ４の半導体スイッチング素子をスイッチングするための駆動信号（ゲート信号）を生成し、切替スイッチ２２の切替端子にそれぞれ出力する。
この切替スイッチ２２も制御切替信号によって切り替わるようになっており、その共通端子から出力される三相上下アーム（計６個）の駆動信号が、インバータブリッジ４の半導体スイッチング素子に与えられる。 The DC voltage detection value by the voltage detector 11 provided in the DC intermediate circuit of the inverter circuit is input to the inverter control circuit 13 and the charge / discharge chopper control circuit 14 together with the current detection value by the current detector 17. These control circuits 13, 14 generate a drive signal (gate signal) for switching the semiconductor switching element of the inverter bridge 4 using the DC voltage detection value and the current detection value, and use them as switching terminals of the changeover switch 22. Output each.
The changeover switch 22 is also changed over by a control changeover signal, and drive signals for the three-phase upper and lower arms (total of six) output from the common terminal are applied to the semiconductor switching element of the inverter bridge 4.

上述した電力変換装置１００において、三相交流電源１、整流器２、平滑コンデンサ３及びインバータブリッジ４によりインバータ回路２４が構成され、また、切替スイッチ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗの切替端子にリアクトル１５及び蓄電装置１６が接続することで、インバータブリッジ４、切替スイッチ２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及びリアクトル１５により、蓄電装置１６を充放電させるための充放電チョッパ回路２５が構成される。   In the power converter 100 described above, the inverter circuit 24 is configured by the three-phase AC power source 1, the rectifier 2, the smoothing capacitor 3, and the inverter bridge 4, and the reactor 15 and the power storage device are connected to the switching terminals of the changeover switches 23u, 23v, and 23w. By connecting 16, the inverter bridge 4, the changeover switches 23 u, 23 v, 23 w and the reactor 15 constitute a charge / discharge chopper circuit 25 for charging / discharging the power storage device 16.

一方、３０は別のインバータ回路であって、三相交流電源３１、整流器３２、平滑コンデンサ３３及びインバータブリッジ３４から構成されており、別の電動機３５を駆動するためのシステムである。例えば、クレーン設備等においては、複数台のインバータ回路を備える場合が多いため、この実施形態では、電力変換装置１００内のインバータ回路２４の他に、別のインバータ回路３０を有する場合を想定している。
ここで、インバータ回路２４とインバータ回路３０との間にはスイッチ４１が設けられており、このスイッチ４１をオンすることにより、インバータ回路２４，３０の直流中間回路が共通接続されるようになっている。上記スイッチ４１は、前記制御切替信号と同じタイミングで、充放電チョッパ動作を行う時にオンするものである。 On the other hand, 30 is another inverter circuit, which is composed of a three-phase AC power supply 31, a rectifier 32, a smoothing capacitor 33, and an inverter bridge 34, and is a system for driving another electric motor 35. For example, a crane facility or the like often includes a plurality of inverter circuits. Therefore, in this embodiment, it is assumed that there is another inverter circuit 30 in addition to the inverter circuit 24 in the power conversion device 100. Yes.
Here, a switch 41 is provided between the inverter circuit 24 and the inverter circuit 30. When the switch 41 is turned on, the DC intermediate circuits of the inverter circuits 24 and 30 are connected in common. Yes. The switch 41 is turned on when the charge / discharge chopper operation is performed at the same timing as the control switching signal.

次に、この実施形態の動作を説明する。
電力変換装置１００において、インバータ回路２４により電動機５を駆動する場合には、切替スイッチ２１，２２，２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及びスイッチ４１が図１に示す状態にあり、インバータ制御回路１３から出力される駆動信号によってインバータブリッジ４の半導体スイッチング素子をオンオフすることで、電動機５に所望の交流電圧が印加されて、インバータ装置として機能することになる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
In the power conversion device 100, when the electric motor 5 is driven by the inverter circuit 24, the selector switches 21, 22, 23u, 23v, 23w and the switch 41 are in the state shown in FIG. 1 and are output from the inverter control circuit 13. By turning on and off the semiconductor switching element of the inverter bridge 4 by the drive signal, a desired AC voltage is applied to the electric motor 5 and functions as an inverter device.

また、充放電チョッパ回路２５を動作させる場合には、切替スイッチ２１，２２，２３ｕ，２３ｖ，２３ｗを切り替えると共に、スイッチ４１をオンする。これにより、充放電チョッパ制御回路１４から出力された駆動信号がインバータブリッジ４の半導体スイッチング素子に加えられると共に、インバータブリッジ４の交流出力端子は電動機５から切り離されてリアクトル１５に接続される。同時に、整流器２がインバータ回路２４の直流中間回路から切り離され、更に、スイッチ４１のオンによってインバータ回路２４，３０の直流中間回路が共通接続されることになる。   When the charge / discharge chopper circuit 25 is operated, the selector switches 21, 22, 23u, 23v, and 23w are switched and the switch 41 is turned on. Thus, the drive signal output from the charge / discharge chopper control circuit 14 is applied to the semiconductor switching element of the inverter bridge 4, and the AC output terminal of the inverter bridge 4 is disconnected from the electric motor 5 and connected to the reactor 15. At the same time, the rectifier 2 is disconnected from the DC intermediate circuit of the inverter circuit 24. Further, when the switch 41 is turned on, the DC intermediate circuits of the inverter circuits 24 and 30 are commonly connected.

この状態で、例えばインバータ回路３０側の電動機３５からインバータブリッジ３４を介して電力が回生されると、この回生電力により電力変換装置１００内のインバータ回路２４の平滑コンデンサ３が充電され、その電圧が上昇する。この時、充放電チョッパ制御回路１４からの駆動信号によりインバータブリッジ４内の半導体スイッチング素子を図２の降圧用チョッパ回路６と同様に動作させれば、切替スイッチ２１，２２，２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及びリアクトル１５を介して蓄電装置１６を充電することができ、充電チョッパ装置として機能することになる。   In this state, for example, when electric power is regenerated from the electric motor 35 on the inverter circuit 30 side via the inverter bridge 34, the regenerative electric power charges the smoothing capacitor 3 of the inverter circuit 24 in the power converter 100, and the voltage is To rise. At this time, if the semiconductor switching element in the inverter bridge 4 is operated by the drive signal from the charge / discharge chopper control circuit 14 in the same manner as the step-down chopper circuit 6 in FIG. 2, the changeover switches 21, 22, 23u, 23v, 23w The power storage device 16 can be charged via the reactor 15 and functions as a charging chopper device.

その後、インバータブリッジ４内の半導体スイッチング素子を図２の昇圧用チョッパ回路７と同様に動作させれば、蓄電装置１６をリアクトル１５、切替スイッチ２１，２２，２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及びインバータブリッジ４内の環流ダイオードを介して放電させ、インバータ回路２４の平滑コンデンサ３及びインバータ回路３０の平滑コンデンサ３３を所定の電圧に充電することができ、放電チョッパ装置として機能することになる。
このため、回生時に蓄電装置１６に蓄積した電力を、力行時にインバータ回路２４，３０の平滑コンデンサ３，３３からインバータブリッジ４，３４を介して電動機５，３５に供給することができ、回生電力の有効利用が可能になる。 Thereafter, when the semiconductor switching element in the inverter bridge 4 is operated in the same manner as the step-up chopper circuit 7 in FIG. 2, the power storage device 16 is connected to the reactor 15, the changeover switches 21, 22, 23 u, 23 v, 23 w and the inverter bridge 4. The smoothing capacitor 3 of the inverter circuit 24 and the smoothing capacitor 33 of the inverter circuit 30 can be charged to a predetermined voltage, and function as a discharge chopper device.
Therefore, the electric power stored in the power storage device 16 during regeneration can be supplied from the smoothing capacitors 3 and 33 of the inverter circuits 24 and 30 to the electric motors 5 and 35 via the inverter bridges 4 and 34 during power running. Effective use is possible.

上述した充放電チョッパ動作時には、図１のインバータ回路２４内のインバータブリッジ４が図２におけるチョッパ回路６，７として機能し、かつ、図１のインバータ回路３０が図２におけるインバータ回路２０として機能しているのと等価である。
従って、電力変換装置１００に着目した場合、インバータブリッジ４は、インバータ回路２４が電動機５を駆動する力行時のスイッチング動作と、充放電チョッパ回路２５が蓄電装置１６を充放電する（直流中間回路と蓄電装置１６との間で電圧を昇降圧する）チョッパ動作時のスイッチング動作とを行っていることになり、単一のインバータブリッジ４が二つの機能を果たすことになる。 During the charge / discharge chopper operation described above, the inverter bridge 4 in the inverter circuit 24 in FIG. 1 functions as the chopper circuits 6 and 7 in FIG. 2, and the inverter circuit 30 in FIG. 1 functions as the inverter circuit 20 in FIG. Is equivalent to
Therefore, when paying attention to the power conversion device 100, the inverter bridge 4 has the switching operation at the time of power running in which the inverter circuit 24 drives the electric motor 5, and the charge / discharge chopper circuit 25 charges and discharges the power storage device 16 (DC intermediate circuit and The switching operation at the time of the chopper operation (increasing / decreasing the voltage with the power storage device 16) is performed, and the single inverter bridge 4 performs two functions.

このため、本実施形態によれば、図２の従来技術のようにインバータブリッジ４、降圧用チョッパ回路６及び昇圧用チョッパ回路７をそれぞれ別個の装置として備える場合に比べて、装置全体の小型化や保守点検作業の容易化を達成することができる。
また、負荷を駆動する時のインバータ制御に必要な直流中間電圧を検出する電圧検出器１１及び出力電流を検出する電流検出器１７は、充放電チョッパ制御に必要な直流電圧検出値及び電流検出値の検出用として共通に利用できるので、電圧検出器及び電流検出器を新たに追加することなくインバータ装置、充放電チョッパ装置のどちらにも適用することが可能となる。
さらに、一台の装置で負荷を駆動する機能と蓄電装置を充放電する機能とを備えてインバータ装置、充放電チョッパ装置のどちらにも適用することができるので、予備のインバータ装置及び充放電チョッパ装置のストック数を減少させることが可能となる。 Therefore, according to the present embodiment, the overall size of the device can be reduced as compared with the case where the inverter bridge 4, the step-down chopper circuit 6 and the step-up chopper circuit 7 are provided as separate devices as in the prior art of FIG. And maintenance work can be facilitated.
A voltage detector 11 that detects a DC intermediate voltage necessary for inverter control when driving a load and a current detector 17 that detects an output current are a DC voltage detection value and a current detection value required for charge / discharge chopper control. Therefore, it can be applied to both the inverter device and the charge / discharge chopper device without newly adding a voltage detector and a current detector.
Further, since it has a function of driving a load with a single device and a function of charging / discharging a power storage device, it can be applied to both an inverter device and a charge / discharge chopper device. Therefore, a spare inverter device and a charge / discharge chopper It becomes possible to reduce the stock number of the apparatus.

上記実施形態では、インバータ回路２４，３０及び交流電動機５，３５を何れも三相構成として説明したが、これらは単相構成であっても良い。また、インバータ回路２４，３０の直流入力電圧は、交流電源と整流器との組み合わせだけでなく、直流電源から直接得るようにしても良い。   In the above-described embodiment, the inverter circuits 24 and 30 and the AC motors 5 and 35 are all described as having a three-phase configuration, but these may have a single-phase configuration. Further, the DC input voltage of the inverter circuits 24 and 30 may be obtained directly from the DC power source as well as the combination of the AC power source and the rectifier.

１，３１：三相交流電源
２，３２：整流器
３，３３：平滑コンデンサ
４，３４：インバータブリッジ
５，３５：交流電動機
１１：電圧検出器
１３：インバータ制御回路
１４：充放電チョッパ制御回路
１５：リアクトル
１６：蓄電装置
１７：電流検出器
２１，２２，２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ：切替スイッチ
２４，３０：インバータ回路
２５：充放電チョッパ回路
４１：スイッチ
１００：電力変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31: Three-phase alternating current power supply 2,32: Rectifier 3,33: Smoothing capacitor 4,34: Inverter bridge 5,35: AC motor 11: Voltage detector 13: Inverter control circuit 14: Charging / discharging chopper control circuit 15: Reactor 16: Power storage device 17: Current detector 21, 22, 23u, 23v, 23w: Changeover switch 24, 30: Inverter circuit 25: Charge / discharge chopper circuit 41: Switch 100: Power converter

Claims (5)

平滑コンデンサを備えた直流中間回路の直流電圧を、還流ダイオードが逆並列接続された半導体スイッチング素子の動作により交流電圧に変換し、切替スイッチを介して負荷に供給するインバータ回路であって、前記半導体スイッチング素子がブリッジ接続されたインバータブリッジを有するインバータ回路と、
前記インバータ回路を動作させるためのインバータ制御回路と、
前記インバータブリッジの交流出力端子に前記切替スイッチを介してリアクトルと蓄電装置が接続された際に、前記インバータブリッジ内の半導体スイッチング素子の動作により前記蓄電装置を充放電して前記直流中間回路と前記蓄電装置との間で電圧を昇降圧動作させるための充放電チョッパ制御回路と、を備え、
制御切替信号により、前記インバータ制御回路が前記インバータブリッジ内の半導体スイッチング素子を動作させて前記負荷を駆動する機能と、前記充放電チョッパ制御回路が前記インバータブリッジ内の半導体スイッチング素子を動作させて前記蓄電装置を充放電する機能と、を切り替えることを特徴とする電力変換装置。 An inverter circuit that converts a DC voltage of a DC intermediate circuit including a smoothing capacitor into an AC voltage by an operation of a semiconductor switching element connected in reverse parallel with a freewheeling diode, and supplies the AC voltage to a load via a changeover switch. An inverter circuit having an inverter bridge in which switching elements are bridge-connected;
An inverter control circuit for operating the inverter circuit;
When the reactor and the power storage device are connected to the AC output terminal of the inverter bridge via the changeover switch, the power storage device is charged and discharged by the operation of the semiconductor switching element in the inverter bridge, and the DC intermediate circuit and the A charge / discharge chopper control circuit for causing the voltage to be stepped up and down with the power storage device,
In response to a control switching signal, the inverter control circuit operates the semiconductor switching element in the inverter bridge to drive the load, and the charge / discharge chopper control circuit operates the semiconductor switching element in the inverter bridge. A power conversion device that switches between a function of charging and discharging a power storage device. 請求項１に記載した電力変換装置において、
前記充放電チョッパ制御回路によって前記蓄電装置を充放電させる時に、
前記直流中間回路を、別の負荷を駆動するための別のインバータブリッジを有する別のインバータ回路の直流中間回路に共通接続する手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1,
When charging and discharging the power storage device by the charge / discharge chopper control circuit,
A power converter comprising: means for commonly connecting the DC intermediate circuit to a DC intermediate circuit of another inverter circuit having another inverter bridge for driving another load. 請求項１または２に記載した電力変換装置において、
前記蓄電装置が電解コンデンサであることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1 or 2,
The power storage device, wherein the power storage device is an electrolytic capacitor. 請求項１または２に記載した電力変換装置において、
前記蓄電装置が電気二重層キャパシタであることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1 or 2,
The power storage device is an electric double layer capacitor. 請求項１または２に記載した電力変換装置において、
前記蓄電装置がバッテリーであることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 2,
The power storage device, wherein the power storage device is a battery.
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