JP5348484B2 - Load drive system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make it easy to select elements and to reduce cost by equalizing withstand voltages of switching elements used in a main converter and auxiliary power converters. <P>SOLUTION: A system that drives a main motor M includes the auxiliary power converters Conv<SB>1</SB>, Conv<SB>2</SB>, which drive auxiliary motors M<SB>1</SB>, M<SB>2</SB>. At least one of the converters includes a voltage raising function of rasing a power source voltage and supplying the raised voltage to a DC intermediate circuit. A main power converter INV is connected to the DC intermediate circuit between optional positive and negative poles including the DC intermediate circuit. In this system, both ends of the DC intermediate circuit of the main converter INV are connected to both ends of a DC circuit of the DC intermediate circuit of the auxiliary power converters Conv<SB>1</SB>, Conv<SB>2</SB>. The number of semiconductor switching elements connected in series in each phase of the main power converter INV is made equal to that of switching elements connected in series in each phase of the series circuit of the DC intermediate circuit of the auxiliary power converters Conv<SB>1</SB>, Conv<SB>2</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、インバータ等からなる複数台の電力変換器によりモータ等の負荷を個別に駆動する負荷駆動システムに関するものである。   The present invention relates to a load driving system that individually drives a load such as a motor by a plurality of power converters including inverters.

図16は、第1の従来技術を示しており、三相インバータからなる電力変換器Convにより電動機等の負荷Mを駆動するシステムである。図16において、Bは直流電源(その電圧をVとする)、Cは直流中間コンデンサ(その電圧、つまり直流中間電圧をEとする)、Q,Q,Q,Q,Q,Qは半導体スイッチング素子、U,V,Wは電力変換器Convの出力端子であり、これらの出力端子U,V,Wには三相コイルで表した負荷Mが接続されている。
この従来技術では、電力変換器Convのスイッチング素子Q,Q,Q,Q,Q,Qを任意にオンオフさせることで、直流電源Bの直流電力を三相交流電力に変換して負荷Mに供給している。
FIG. 16 shows the first prior art, which is a system for driving a load M such as an electric motor by a power converter Conv comprising a three-phase inverter. In FIG. 16, B is a DC power source (its voltage is V d ), C d is a DC intermediate capacitor (its voltage, ie, DC intermediate voltage is E d ), Q u , Q v , Q w , Q x , Q y , Q z are semiconductor switching elements, U, V, W are output terminals of the power converter Conv, and a load M represented by a three-phase coil is connected to these output terminals U, V, W. Yes.
In this prior art, the DC power of the DC power source B is converted into three-phase AC power by arbitrarily turning on and off the switching elements Q u , Q v , Q w , Q x , Q y , and Q z of the power converter Conv. And supplied to the load M.

ここで、直流中間コンデンサCは直流電源Bに直結されているため、電源電圧Vの変動がそのまま直流中間電圧Eの変動として現れる。これにより、電力変換器Convの三相交流出力が変動してしまうので、直流中間電圧Eの変動分を補償した電力変換器Convの出力制御が必要となる。 Here, the DC intermediate capacitor C d because it is directly connected to the DC power supply B, appears as the fluctuation of the power supply voltage V d variation as the DC intermediate voltage E d of. Thus, the three-phase AC output of the power converter Conv fluctuates, it is necessary to output control of the power converter Conv after compensating the fluctuation of the DC intermediate voltage E d.

図17は、図16の回路に通常の昇圧チョッパChopを付加した第2の従来技術である。
この従来技術では、直流電源Bと直流中間コンデンサCとの間に、半導体スイッチング素子Q,QとリアクトルLとからなる昇圧チョッパChopが接続されている。この回路において、スイッチング素子Q,Qを交互にオンオフすることにより、直流中間電圧Eを電源電圧Vよりも高く調整することができ、例えばバッテリにより構成される直流電源Bの電圧低下時にも、昇圧チョッパChopにより三相インバータの直流中間電圧Eを一定にして、三相インバータの出力を安定させることができる。
FIG. 17 shows a second prior art in which a normal boost chopper Chop is added to the circuit of FIG.
In this prior art, a step-up chopper Chop composed of semiconductor switching elements Q p and Q n and a reactor L c is connected between a DC power source B and a DC intermediate capacitor C d . In this circuit, by turning on and off the switching element Q p, the Q n alternately, the DC intermediate voltage E d can be made higher adjusted than the supply voltage V d, for example, lowering the voltage of the constructed direct current power supply B by the battery when the even, to a constant DC intermediate voltage E d of the three-phase inverter by the step-up chopper Chop, the output of the three-phase inverter can be stabilized.

図18は、第3の従来技術であり、例えば特許文献1に記載されているものである。この従来技術では、負荷Mの中性点と電力変換器Convの直流中間コンデンサCの一端との間に、直流電源Bが接続されている。
この従来技術は、図17に示した昇圧チョッパChopを用いずに、スイッチング素子Q〜Qのうち上アームまたは下アームのスイッチング素子を全てオンさせて零電圧ベクトルを出力させると共に、負荷Mのインダクタンスを利用することにより、直流中間電圧Eを電源電圧Vよりも高い値に調整可能としたものである。また、三相交流電流を負荷Mに供給することで、例えば負荷Mを電動機とした場合、電源電圧Vを昇圧して直流中間コンデンサCに供給すると同時に、電動機を駆動することも可能である。
FIG. 18 shows the third prior art, which is described in Patent Document 1, for example. In this prior art, between one end of the DC intermediate capacitor C d of the neutral and power converter Conv load M, DC power supply B is connected.
In this prior art, without using the step-up chopper Chop shown in FIG. 17, all the switching elements of the upper arm or the lower arm among the switching elements Q u to Q z are turned on to output a zero voltage vector, and the load M by utilizing the inductance is obtained by adjustable DC intermediate voltage E d to a value higher than the power supply voltage V d. Further, by supplying the three-phase alternating current to the load M, for example, when the load M and the electric motor, it is also possible to simultaneously boosts the power supply voltage V d is supplied to the DC intermediate capacitor C d, drives the electric motor is there.

この従来技術によれば、図17に示した昇圧チョッパChopが不要になるため、部品点数の削減、コストの低減に寄与することができる。
なお、図18(a)と(b)は、直流電源Bの接続位置が異なるだけで基本的な動作は変わらないことも特許文献1に記載されている。
また、この従来技術の応用例は、例えば特許文献2〜4に記載されている。
According to this prior art, the step-up chopper Chop shown in FIG. 17 is not necessary, which can contribute to the reduction in the number of parts and the cost.
It is also described in Patent Document 1 that FIGS. 18 (a) and 18 (b) only change the connection position of the DC power supply B and the basic operation does not change.
Moreover, the application example of this prior art is described in patent documents 2-4, for example.

次に、図19は第4の従来技術を示しており、三相交流電源Vが電力変換器Conv内の整流回路に接続され、電力変換器Conv内の三相インバータの出力端子に主モータMが接続されている例である。
CTRLは電力変換器Convを制御する制御装置であり、三相インバータを構成するIGBT等の半導体スイッチング素子を冷却する冷却ファンF及び補助モータMには、前記制御装置CTRLから電源が供給されている。また、主モータMを冷却する冷却ファンF及び補助モータMは、三相交流電源Vにより直接駆動されるようになっている。
Next, FIG. 19 shows a fourth prior art, in which a three-phase AC power source V s is connected to a rectifier circuit in the power converter Conv, and the main motor is connected to the output terminal of the three-phase inverter in the power converter Conv. This is an example in which M is connected.
The CTRL is a control device that controls the power converter Conv. Power is supplied from the control device CTRL to the cooling fan F 1 and the auxiliary motor M 1 that cool the semiconductor switching elements such as IGBTs constituting the three-phase inverter. ing. Further, the cooling fan F 2 and the auxiliary motor M 2 for cooling the main motor M are directly driven by the three-phase AC power source V s .

図20は第5の従来技術を示しており、図16と同様に、直流電源Bが電力変換器Convの直流中間回路に接続されている例である。
この従来技術では、制御装置CTRL内の電力変換器Mconにより電源電圧Vを直流電圧または交流電圧に変換して補助モータM,Mに供給し、冷却ファンF,Fを駆動している。
FIG. 20 shows the fifth prior art, and is an example in which the DC power source B is connected to the DC intermediate circuit of the power converter Conv, as in FIG.
In this prior art, the power converter Mcon the control unit CTRL by converting the power voltage V d to a DC voltage or AC voltage is supplied to the auxiliary motor M 1, M 2, and drives the cooling fan F 1, F 2 ing.

特許第3219039号公報(図22等)Japanese Patent No. 3219039 (FIG. 22 etc.) 特許第3721116号公報(図1,図8等)Japanese Patent No. 3721116 (FIGS. 1, 8, etc.) 特開2002−10670号公報(図1,図5等)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-10670 (FIGS. 1 and 5 etc.) 特開2004−112903号公報(図2,図4等)Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-112903 (FIGS. 2, 4, etc.)

図20に示した従来技術では、主モータMの定格電圧が高い場合に、直流電源Bとしても大きな定格電圧を持つものが必要になる。
また、図19や図20に示した如く、インバータ等の電力変換器を用いて主モータMを駆動するシステムでは、主モータMを冷却する冷却ファンFやスイッチング素子を冷却するための冷却ファンF等の周辺部品が必要である。これらの冷却ファンF,Fは、前述したように補助モータM,Mによってそれぞれ駆動されるものであり、適切なファン及びモータを選定するために各モータM,Mの定格等の仕様も異なっている。そして、これらの補助モータM,Mを駆動するために電力が必要であることから、駆動システム全体で見ると、効率低下の原因ともなる。
駆動システム全体の効率を向上させるには、主モータMやスイッチング素子の温度に応じて冷却ファンF,Fを入り切りすることにより、補助モータM,Mの消費電力を節減することが考えられるが、冷却ファンを起動するたびに突入電流が流れる等の問題も発生する。
In the prior art shown in FIG. 20, when the rated voltage of the main motor M is high, a DC power source B having a large rated voltage is required.
Further, as shown in FIGS. 19 and 20, a cooling fan for a system for driving a main motor M using the power converter such as an inverter, to cool the cooling fan F 2 and switching elements for cooling the main motor M peripheral components such as F 1 is required. These cooling fans F 1 and F 2 are respectively driven by the auxiliary motors M 1 and M 2 as described above, and the ratings of the motors M 1 and M 2 are selected in order to select appropriate fans and motors. The specifications are also different. Even consists for driving these auxiliary motor M 1, M 2 electric power is necessary, in terms of the overall drive system, causing reduced efficiency.
In order to improve the efficiency of the entire drive system, the power consumption of the auxiliary motors M 1 and M 2 can be reduced by turning on and off the cooling fans F 1 and F 2 according to the temperatures of the main motor M and the switching elements. Although it is conceivable, there is a problem that an inrush current flows every time the cooling fan is started.

そこで、本発明の解決課題は、電力変換器の昇圧機能を利用することで直流電源の高電圧化を防止すると共に、補助モータ等の周辺回路の消費電力を減少させてシステム全体の高効率化を可能にした負荷駆動システムを提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to prevent the DC power supply from becoming higher voltage by using the boost function of the power converter, and to reduce the power consumption of peripheral circuits such as the auxiliary motor, thereby improving the overall efficiency of the system. It is an object of the present invention to provide a load drive system that enables the above.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、交流側に補助負荷がそれぞれ接続された複数台の補助電力変換器を備え、各補助負荷の中性点と当該補助負荷を駆動する補助電力変換器の直流中間回路の正極または負極との間に電源が接続されると共に、各補助電力変換器の直流中間回路が直列に接続されてなる負荷駆動システムであって、
複数台の補助電力変換器のうちの少なくとも一部は半導体スイッチング素子のオンオフにより電源電圧を昇圧して当該補助電力変換器の直流中間回路に供給する昇圧機能を備え、
この昇圧機能を有する補助電力変換器の直流中間回路を含む任意の正極,負極間の直流中間回路に主電力変換器を接続し、この主電力変換器によりその交流側に接続された主負荷を駆動する負荷駆動システムにおいて、
前記主電力変換器の直流中間回路の両端を、各補助電力変換器の直流中間回路の直列回路の両端に接続し、前記主電力変換器の各相において直列接続された半導体スイッチング素子の個数を、各補助電力変換器の直流中間回路の直列回路の各相において直列接続された半導体スイッチング素子の個数と等しくしたものである。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 includes a plurality of auxiliary power converters each having an auxiliary load connected to the AC side, and the neutral point of each auxiliary load and the auxiliary driving the auxiliary load. A load drive system in which a power source is connected between a positive electrode or a negative electrode of a DC intermediate circuit of a power converter and a DC intermediate circuit of each auxiliary power converter is connected in series,
At least a part of the plurality of auxiliary power converters has a boosting function of boosting the power supply voltage by turning on and off the semiconductor switching element and supplying the boosted power to the DC intermediate circuit of the auxiliary power converter,
The main power converter is connected to the DC intermediate circuit between any positive and negative electrodes including the DC intermediate circuit of the auxiliary power converter having the boosting function, and the main load connected to the AC side by this main power converter In the load drive system to drive,
Connect both ends of the DC intermediate circuit of the main power converter to both ends of the series circuit of the DC intermediate circuit of each auxiliary power converter, and determine the number of semiconductor switching elements connected in series in each phase of the main power converter. The number of semiconductor switching elements connected in series in each phase of the series circuit of the DC intermediate circuit of each auxiliary power converter is made equal.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載した負荷駆動システムにおいて、
前記主電力変換器を、3以上のレベルの電圧を出力可能な電力変換器により構成したものである。
The invention according to claim 2 is the load drive system according to claim 1,
The main power converter is constituted by a power converter capable of outputting voltages of three or more levels.

請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載した負荷駆動システムにおいて、
各補助電力変換器の直流中間回路の電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段を備え、これらの電圧検出手段により検出した各直流中間回路の電圧が等しくなるように各補助電力変換器の動作を制御するものである。
The invention according to claim 3 is the load drive system according to claim 1 or 2,
Voltage detecting means for detecting the voltage of each DC intermediate circuit of each auxiliary power converter is provided, and the operation of each auxiliary power converter is controlled so that the voltages of each DC intermediate circuit detected by these voltage detecting means are equal. Is.

本発明によれば、昇圧機能を有する補助電力変換器の直流中間回路を含む任意の正極,負極間の直流中間回路に主電力変換器を接続し、この主電力変換器によってモータ等の主負荷を駆動するため、直流電源電圧が低い場合でも定格電圧の高い主負荷を駆動することができる。
また、周辺回路に使用される補助モータ等の補助負荷に対しては、その中性点を利用して補助電力変換器により駆動可能であると共に、主負荷や電力変換器の温度に応じて補助負荷の出力や補助電力変換器の昇圧動作を調整することにより、消費電力を低減して駆動システム全体の効率を向上させることができる。
更に、主電力変換器を構成する個々の半導体スイッチング素子と補助変換器を構成する個々の半導体スイッチング素子とに印加される電圧が同じ大きさになるように回路を構成することにより、素子の選定が容易になり、コストの低減にも寄与する。
According to the present invention, a main power converter is connected to a DC intermediate circuit between any positive and negative electrodes including a DC intermediate circuit of an auxiliary power converter having a boost function, and the main load such as a motor is connected by the main power converter. Therefore, even when the DC power supply voltage is low, the main load having a high rated voltage can be driven.
In addition, auxiliary loads such as auxiliary motors used in peripheral circuits can be driven by an auxiliary power converter using their neutral points, and auxiliary depending on the temperature of the main load and power converter. By adjusting the output of the load and the boosting operation of the auxiliary power converter, the power consumption can be reduced and the efficiency of the entire drive system can be improved.
Furthermore, by selecting the elements by configuring the circuit so that the voltages applied to the individual semiconductor switching elements constituting the main power converter and the individual semiconductor switching elements constituting the auxiliary converter are the same. This contributes to cost reduction.

本発明の第1参考形態を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 1st reference form of this invention. 第1参考形態に係る負荷駆動システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the load drive system which concerns on a 1st reference form. 第1参考形態における各モータの電圧指令及びキャリアを示す図である。It is a figure which shows the voltage command and carrier of each motor in a 1st reference form. 本発明の第2参考形態に係る負荷駆動システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the load drive system which concerns on the 2nd reference form of this invention. 第2参考形態における各モータに対する電圧指令を示す図である。It is a figure which shows the voltage command with respect to each motor in a 2nd reference form. 冷却ファンの二乗逓減特性を示す図である。It is a figure which shows the square diminishing characteristic of a cooling fan. 本発明の第3参考形態に係る負荷駆動システムの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the load drive system which concerns on the 3rd reference form of this invention. 各参考形態における直流電源の説明図である。It is explanatory drawing of the DC power supply in each reference form. 各参考形態における各モータの電圧指令及びキャリアの説明図である。It is explanatory drawing of the voltage command and carrier of each motor in each reference form. 本発明の第4参考形態に係る負荷駆動システムの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the load drive system which concerns on the 4th reference form of this invention. 本発明の第5参考形態に係る負荷駆動システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the load drive system which concerns on the 5th reference form of this invention. 本発明の第1実施形態に係る負荷駆動システムの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the load drive system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態において電圧アンバランスを防止するための概略構成図である。It is a schematic block diagram for preventing voltage imbalance in 1st Embodiment. 第1実施形態における各モータの電圧指令及びキャリアの説明図である。It is explanatory drawing of the voltage command and carrier of each motor in 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る負荷駆動システムの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the load drive system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第1の従来技術を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows 1st prior art. 第2の従来技術を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows a 2nd prior art. 第3の従来技術を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows a 3rd prior art. 第4の従来技術を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows 4th prior art. 第5の従来技術を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows 5th prior art.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は本発明の前提となる第1参考形態を示す回路構成図であり、Conv,Convは図18に示した昇圧機能を有する補助電力変換器である。これらの補助電力変換器Conv,Convは、直流中間コンデンサCd1(電圧をEd1とする),Cd2(同じくEd2とする)及び半導体スイッチング素子Qu1,Qv1,Qw1,Qx1,Qy1,Qz1、Qu2,Qv2,Qw2,Qx2,Qy2,Qz2から構成されており、直流中間回路(直流中間コンデンサCd1,Cd2)が直列になるように接続されている。なお、P,Pは各直流中間回路の正極、N,Nは負極、U,V,W、U,V,Wは交流出力端子であり、これらの交流出力端子U,V,W、U,V,Wには補助負荷としての補助モータM,Mがそれぞれ接続されている。
補助モータMの固定子コイルの中性点と前記負極Nとの間には直流電源B(電圧をV/2とする)が接続され、補助モータMの固定子コイルの中性点と前記正極Pとの間には直流電源B(電圧をV/2とする)が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first reference embodiment as a premise of the present invention, and Conv 1 and Conv 2 are auxiliary power converters having a boosting function shown in FIG. These auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 include a DC intermediate capacitor C d1 (voltage is assumed to be E d1 ), C d2 (also assumed to be E d2 ), and semiconductor switching elements Q u1 , Q v1 , Q w1 , Q x1, Q y1, Q z1, Q u2, Q v2, Q w2, Q x2, Q y2, Q z2 are composed of a DC intermediate circuit (DC intermediate capacitor C d1, C d2) so is in series It is connected. P 1 and P 2 are positive poles of each DC intermediate circuit, N 1 and N 2 are negative poles, U 1 , V 1 , W 1 , U 2 , V 2 , and W 2 are AC output terminals. Auxiliary motors M 1 and M 2 as auxiliary loads are connected to the output terminals U 1 , V 1 , W 1 , U 2 , V 2 and W 2 , respectively.
Auxiliary Between neutral point of stator coils of the motor M 1 and the negative electrode N 1 (the voltage V d / 2) DC power supply B 1 is connected, in the stator coil of the auxiliary motor M 2 A direct current power source B 2 (with a voltage of V d / 2) is connected between the sex point and the positive electrode P 2 .

なお、補助電力変換器Conv,Convの昇圧機能は、前述した特許文献1等に記載されているためここでは詳述しないが、各電力変換器Conv,Convのスイッチング素子のうち上アームまたは下アームのスイッチング素子を全てオンさせて零電圧ベクトルを出力させると共に補助モータM,Mのコイルのインダクタンスを利用することにより、各電力変換器Conv,Convを昇圧チョッパとして動作させるものである。 Note that the boosting function of the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 is described in the above-mentioned Patent Document 1 and the like and will not be described in detail here, but the upper one of the switching elements of each power converter Conv 1 and Conv 2 Each of the power converters Conv 1 and Conv 2 operates as a boost chopper by turning on all the switching elements of the arm or lower arm to output a zero voltage vector and using the inductance of the coils of the auxiliary motors M 1 and M 2. It is something to be made.

一方、前記正極Pと負極Nとにそれぞれ接続された正極P,負極N間には、半導体スイッチング素子Q,Q,Q,Q,Q,Qからなる三相インバータとしての主電力変換器INVが接続されており、その交流出力端子U,V,Wには主負荷としての主モータMが接続されている。なお、正極P,負極N間の電圧はE(=Ed1+Ed2)である。
ここで、補助電力変換器Conv,Convのうち何れか一方のみが昇圧機能を有する場合には、その電力変換器の直流中間回路の正極,負極間に主電力変換器INVを接続すれば良い。
On the other hand, a three-phase inverter comprising semiconductor switching elements Q u , Q v , Q w , Q x , Q y , Q z is connected between the positive electrode P and the negative electrode N connected to the positive electrode P 1 and the negative electrode N 2 , respectively. A main power converter INV as a main load is connected to AC output terminals U, V, and W thereof. The voltage between the positive electrode P and the negative electrode N is E d (= E d1 + E d2 ).
Here, when only one of the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 has a boosting function, the main power converter INV is connected between the positive electrode and the negative electrode of the DC intermediate circuit of the power converter. good.

図2は、図1の回路を用いた負荷駆動システムの概略構成図であり、図1と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
主モータMは、主電力変換器INVの運転状態に応じて軸出力する。また、一方の補助モータMは電力変換器INV,Conv,Convを構成するスイッチング素子等を冷却するための冷却ファンFの駆動に用いられ、他方の補助モータMは、主モータMを冷却するための冷却ファンFの駆動に用いられている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a load driving system using the circuit of FIG. 1, and the same reference numerals are given to the same components as those in FIG.
The main motor M outputs a shaft according to the operating state of the main power converter INV. Also, one of the auxiliary motor M 1 is the power converter INV, Conv 1, used to drive the cooling fan F 1 for cooling the switching element or the like constituting the Conv 2, other auxiliary motor M 2, the main motor It is used to drive the cooling fan F 2 for cooling the M.

この形態によれば、前述した如く、直流電源B,Bによる各電源電圧V/2を補助電力変換器Conv,Convによりそれぞれ昇圧した直流中間電圧をそれぞれEd1,Ed2とすると、主電力変換器INVの直流中間電圧EはEd1+Ed2となるので、直流電源B,B全体の電圧Vよりも高い定格電圧を持つ主モータMを駆動することができる。 According to this embodiment, as described above, the DC intermediate voltages obtained by boosting the respective power supply voltages V d / 2 from the DC power supplies B 1 and B 2 by the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 are respectively expressed as E d1 and E d2 . Then, since the DC intermediate voltage E d of the main power converter INV becomes E d1 + E d2 , the main motor M having a rated voltage higher than the voltage V d of the entire DC power supplies B 1 and B 2 can be driven. .

例えば、図3に示すように、補助モータM,Mの直流電圧変調率をそれぞれd,dとすると、直流中間コンデンサCd1,Cd2の電圧(直流中間電圧)Ed1,Ed2は、それぞれ数式1,数式2となる。
[数式1]
d1=(V/2)/d
[数式2]
d2=(V/2)/d
For example, as shown in FIG. 3, assuming that the DC voltage modulation rates of the auxiliary motors M 1 and M 2 are d 1 and d 2 , respectively, the voltages (DC intermediate voltages) E d1 and E of the DC intermediate capacitors C d1 and C d2 d2 becomes Formula 1 and Formula 2, respectively.
[Formula 1]
E d1 = (V d / 2) / d 1
[Formula 2]
E d2 = (V d / 2) / d 2

従って、主電力変換器INVの直流中間電圧Eは、数式3によって表される。
[数式3]
=Ed1+Ed2=(V/2)d+(V/2)d
すなわち、主電力変換器INVは、数式3で表される直流中間電圧Eに基づいて直流−交流変換を行い、交流電圧を出力することができる。
Thus, the DC intermediate voltage E d of the main power converter INV is expressed by Equation 3.
[Formula 3]
E d = E d1 + E d2 = (V d / 2) d 1 + (V d / 2) d 2
That is, the main power converter INV, the DC based on the DC intermediate voltage E d expressed by Equation 3 - performs AC conversion, it is possible to output the AC voltage.

ここで、図3のように正弦波変調を行う場合の正相分変調率をλとすれば、主電力変換器INVの出力電圧Vは、一般に数式4によって表される。
[数式4]
=√3・E/(2・√2)・λ
=√3・(Ed1+Ed2)/(2・√2)・λ
=√3・{(V/2)/d+(V/2)/d}/(2・√2)・λ
また、一般的な台形波変調では数式5となる。
[数5]
=(E/√2)・λ
={(Ed1+Ed2)/√2}・λ
{(V/2)/d+(V/2)/d}/√2・λ
よって、何れの場合にも、主電力変換器INVの直流中間電圧がVである場合に比べて高圧のモータを駆動することができる。
Here, if the positive phase modulation factor in the case of performing sinusoidal modulation as shown in FIG. 3 is λ, the output voltage V o of the main power converter INV is generally expressed by Equation 4.
[Formula 4]
V o = √3 · E d / (2 · √2) · λ
= √3 · (E d1 + E d2 ) / (2 · √2) · λ
= √3 · {(V d / 2) / d 1 + (V d / 2) / d 2 } / (2 · √2) · λ
In general trapezoidal wave modulation, Equation 5 is obtained.
[Equation 5]
V o = (E d / √2) · λ
= {(E d1 + E d2 ) / √2} · λ
{(V d / 2) / d 1 + (V d / 2) / d 2 } / √2 · λ
Therefore, in any case, it is possible to DC link voltage of the main power converter INV drives the high pressure of the motor as compared with the case of V d.

次に、図4は第2参考形態に係る負荷駆動システムの概略構成図である。
この形態は、図2に示した回路構成において、主モータMの温度を検出する温度検出センサTs1と、主電力変換器INVの温度を検出する温度検出センサTs2とを設け、これらの温度検出値を制御装置CTRLに取り込む手段を付加したものである。
なお、温度検出センサTs2は、冷却対象である電力変換器(スイッチング素子)の温度を検出するものであるから、必要に応じて補助電力変換器Conv,Convの温度を検出しても良い。
Next, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the load driving system according to the second reference embodiment.
This embodiment is provided with a temperature detection sensor T s1 for detecting the temperature of the main motor M and a temperature detection sensor T s2 for detecting the temperature of the main power converter INV in the circuit configuration shown in FIG. Means for fetching the detected value into the control device CTRL are added.
Note that the temperature detection sensor T s2 detects the temperature of the power converter (switching element) that is the object to be cooled, so even if it detects the temperature of the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 as necessary. good.

上記温度検出センサTs1,Ts2による温度検出値に基づいて補助電力変換器Conv,Convの運転を制御することにより、例えば図5に示すように、補助電力変換器Conv,Convの出力周波数(モータM,Mの回転数)を異ならせて冷却ファンF,Fの風量を変化させるといった動作を行うことができる。
一般的に冷却ファンは、図6に示される二乗逓減特性を有しており、風量を低下させると二乗特性で圧力が減少する。従って、温度検出センサTs1,Ts2による温度検出値が低い場合に冷却ファンF,Fの風量を低減させるように補助モータM,Mを運転すれば、冷却ファンF,Fの消費電力を下げることができ、結果として駆動システム全体の高効率化を図ることができる。
すなわち、冷却ファンF,Fを頻繁に入り切りして補助モータM,Mの消費電力を節減する方法をとる必要がないため、突入電流が流れる心配はない。
By controlling the operation of the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 based on the temperature detection values by the temperature detection sensors T s1 and T s2 , for example, as shown in FIG. 5, the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 The output frequency (the rotation speed of the motors M 1 and M 2 ) can be varied to change the air volume of the cooling fans F 1 and F 2 .
In general, the cooling fan has a square reduction characteristic shown in FIG. 6, and when the air volume is reduced, the pressure is reduced by the square characteristic. Thus, if driving an auxiliary motor M 1, M 2 so as to reduce the air volume of the cooling fan F 1, F 2 when the detected temperature by the temperature sensor T s1, T s2 is low, the cooling fan F 1, F 2 can be reduced, and as a result, the efficiency of the entire drive system can be increased.
That is, since the cooling fan F 1, F 2 and by turning on or off frequently auxiliary motor M 1, there is no need to adopt a method of reducing power consumption of M 2, there is no possibility inrush current flows.

なお、図1の回路において、主電力変換器INVの直流中間電圧Eは、コンデンサCd1,Cd2の電圧の和(Ed1+Ed2)になるが、一般の倍電圧整流回路に見られるように、図7の第3参考形態に示す如く、別のコンデンサCをコンデンサCd1,Cd2の直列回路と並列に接続しても問題ないのは言うまでもない。
また、以上の各形態では直流電源B,Bの電圧を等しくV/2として説明してきたが、補助モータM,Mの定格電圧に見合った直流電源電圧に分配しても良い。特に、直流電源B,Bがバッテリ等によって構成される場合には、数V程度のセルを複数直列に接続して使用する場合が多く、例えば図8に示すように、直流電源B,Bの電圧が何れもV/2(Vd1=Vd2)の状態からVd1<Vd2の状態となるように任意の直列接続点から端子を引き出すことは容易である。
In the circuit of FIG. 1, the DC intermediate voltage E d of the main power converter INV is the sum of the voltages of the capacitors C d1 and C d2 (E d1 + E d2 ), but is found in a general voltage doubler rectifier circuit. Thus, it goes without saying that there is no problem even if another capacitor C d is connected in parallel with the series circuit of the capacitors C d1 and C d2 as shown in the third embodiment of FIG.
In the above embodiments, the voltages of the DC power sources B 1 and B 2 have been described as being equal to V d / 2. However, the voltages may be distributed to the DC power source voltages corresponding to the rated voltages of the auxiliary motors M 1 and M 2. . In particular, when the DC power supplies B 1 and B 2 are constituted by a battery or the like, there are many cases where a plurality of cells of about several volts are connected in series and used. For example, as shown in FIG. 8, the DC power supply B 1 it is easy voltage B 2 is to pull the terminal from any series connection point so that the condition of V d1 <V d2 from the state of both V d / 2 (V d1 = V d2).

更に、図3や図5では、同一キャリア上に各モータM,M,Mに対する電圧指令を与えているが、図9(a)〜(c)に示すように、モータM,M,Mごとに異なる周波数のキャリアを用いて個別に制御しても良い。
また、設置スペースの点から直流電源B,B等を分散して複数配置できる場合には、図10に示す第4参考形態のように、補助モータM及び直流電源Bが接続される補助電力変換器Convと、補助モータM及び直流電源Bが接続される補助電力変換器Convとを、直流中間回路側で直列に接続してもよい。
当然のことながら、各形態において直列接続される補助電力変換器は2台に限らず、一般にn(nは複数)台の補助電力変換器を直列に接続して各電力変換器により個別に補助モータを駆動するようにしても良い。
Further, in FIGS. 3 and 5, voltage commands are given to the motors M, M 1 and M 2 on the same carrier. As shown in FIGS. 9A to 9C, the motors M and M 1 are provided. , M 2 may be individually controlled using a carrier having a different frequency.
Further, when a plurality of DC power sources B 1 , B 2 and the like can be distributed from the viewpoint of installation space, the auxiliary motor M 1 and the DC power source B 1 are connected as in the fourth reference embodiment shown in FIG. that the auxiliary power converter Conv 1, the auxiliary power converter Conv 2 the auxiliary motor M 2 and DC power supply B 2 is connected, it may be connected in series with the DC intermediate circuit side.
As a matter of course, the number of auxiliary power converters connected in series in each embodiment is not limited to two. In general, n (n is a plurality) auxiliary power converters are connected in series and are individually supported by each power converter. The motor may be driven.

次いで、図11は第5参考形態を示すもので、n台の補助電力変換器Conv,Conv,……,Convを直流中間回路側で直列に接続すると共に、補助電力変換器Conv,Convについては直流電源B12を二分割した電源B,Bを利用し、補助電力変換器Convについては単独の直流電源Bを用いることによって図1及び図10を組み合わせたような回路構成にしても何ら問題ない。
この場合、主モータMを駆動する主電力変換器INVの直流中間回路は、n台の補助電力変換器Conv,Conv,……,Convの直列接続点の任意の正極及び負極から取り出すことができるが、直流中間回路を主電力変換器INVと共有する補助電力変換器は前述した昇圧機能を有することが必要である。
Next, FIG. 11 shows a fifth reference embodiment, in which n auxiliary power converters Conv 1 , Conv 2 ,..., Conv n are connected in series on the DC intermediate circuit side, and the auxiliary power converter Conv 1 , Conv 2 uses power supplies B 1 and B 2 obtained by dividing the DC power supply B 12 into two parts, and the auxiliary power converter Conv n seems to combine FIG. 1 and FIG. 10 by using a single DC power supply B n . Even if it is a simple circuit configuration, there is no problem.
In this case, the DC intermediate circuit of the main power converter INV that drives the main motor M is taken out from arbitrary positive and negative electrodes at the series connection point of the n auxiliary power converters Conv 1 , Conv 2 ,. However, the auxiliary power converter sharing the DC intermediate circuit with the main power converter INV needs to have the boosting function described above.

次に、図12は本発明の第1実施形態を示す回路構成図である。
図1,図7,図10等に示した形態では、補助電力変換器Conv,Convの直流中間電圧値と主電力変換器INVの直流中間電圧値とが異なるので、補助電力変換器Conv,Convを構成する半導体スイッチング素子Qu1〜Qz1及びQu2〜Qz2と、主電力変換器INVを構成する半導体スイッチング素子Q〜Qとにそれぞれ印加される電圧が異なり、電力変換器の種類(主または補助)に応じて耐圧を考慮しながら半導体スイッチング素子を選定しなくてはならない。また、主電力変換器INVは補助電力変換器Conv,Convに比べて高圧となるため、主電力変換器INV側で発生する損失が大きくなってしまい、キャリア周波数を減少させてスイッチング損失を低減させる等の対策が必要になる。
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものである。
Next, FIG. 12 is a circuit configuration diagram showing the first embodiment of the present invention.
In the form shown in FIG. 1, FIG. 7, FIG. 10, etc., since the DC intermediate voltage value of the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 and the DC intermediate voltage value of the main power converter INV are different, the auxiliary power converter Conv 1 and Conv 2 , the semiconductor switching elements Q u1 to Q z1 and Q u2 to Q z2 constituting the main power converter INV and the semiconductor switching elements Q u to Q z constituting the main power converter INV are different in voltage. The semiconductor switching element must be selected in consideration of the breakdown voltage according to the type of converter (main or auxiliary). Further, since the main power converter INV has a higher voltage than the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 , the loss generated on the main power converter INV side becomes large, reducing the carrier frequency and reducing the switching loss. Measures such as reduction are necessary.
Therefore, the present invention has been made in view of the above points.

本発明の第1実施形態における補助電力変換器Conv,Conv、補助モータM,M及び直流電源B,Bの接続構成は図1と同様であり、以下では異なる部分を中心に説明する。
図12の主電力変換器INVにおいて、半導体スイッチング素子Qu11,Qu12,Qu13,Qu14の直列回路と、同じくQv11,Qv12,Qv13,Qv14の直列回路と、同じくQw11,Qw12,Qw13,Qw14の直列回路と、が並列に接続され、スイッチング素子Qu12,Qu13同士の接続点と、同じくQv12,Qv13同士の接続点と、同じくQw12,Qw13同士の接続点とが、それぞれ交流出力端子U,V,Wを介して主モータMに接続されている。また、上述した3つの直列回路の両端は、主電力変換器INVの正極P及び負極Nとして補助電力変換器Conv,Conv側の正極P及び負極Nにそれぞれ接続されている。
The connection configuration of the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 , the auxiliary motors M 1 and M 2, and the DC power supplies B 1 and B 2 in the first embodiment of the present invention is the same as that in FIG. Explained.
In the main power converter INV of FIG. 12, a series circuit of semiconductor switching elements Q u11 , Q u12 , Q u13 , and Q u14, a series circuit of Q v11 , Q v12 , Q v13 , and Q v14 , and Q w11 , Q v , A series circuit of Q w12 , Q w13 , and Q w14 is connected in parallel, a connection point between the switching elements Q u12 , Q u13, a connection point between Q v12 , Q v13 , and Q w12 , Q w13 The connection point between them is connected to the main motor M via AC output terminals U, V, and W, respectively. Both ends of the three series circuits described above, are connected to the auxiliary power converter Conv 1, Conv 2 side positive electrode P 1 and the negative electrode N 2 as a positive electrode P and a negative electrode N of the main power converter INV.

更に、スイッチング素子Qu12,Qu13の直列回路にはダイオードDu1,Du2の直列回路が並列に接続され、同じくQv12,Qv13の直列回路にはダイオードDv1,Dv2の直列回路が並列に接続され、同じくQw12,Qw13の直列回路にはダイオードDw1,Dw2の直列回路が並列に接続されている。そして、ダイオードDu1,Du2同士の接続点と、同じくDv1,Dv2同士の接続点と、同じくDw1,Dw2同士の接続点とは、中性点m、補助電力変換器Convの負極N及び補助電力変換器Convの正極Pを介して直流電源B,B同士の接続点に接続されている。 Furthermore, a series circuit of diodes D u1 and D u2 is connected in parallel to the series circuit of the switching elements Q u12 and Q u13, and a series circuit of diodes D v1 and D v2 is also connected to the series circuit of Q v12 and Q v13. are connected in parallel, also the series circuit of the Q w12, diode D in series circuit of a Q w13 w1, D w2 are connected in parallel. The connection point between the diodes D u1 and D u2, the connection point between the D v1 and D v2 , and the connection point between the D w1 and D w2 are the neutral point m and the auxiliary power converter Conv 1. Are connected to a connection point between the DC power sources B 1 and B 2 via the negative electrode N 1 of the A and the positive electrode P 2 of the auxiliary power converter Conv 2 .

ここで、主電力変換器INVは、3つのレベルの電圧を出力可能な3レベルインバータを構成しており、U,V,W相の半導体スイッチング素子の直列回路は、何れも4個のスイッチング素子により構成されている。また、この主電力変換器INVの直流中間回路の電圧(正極Pと負極Nとの間の電圧)は、補助電力変換器Convの直流中間回路の電圧(正極Pと負極Nとの間の電圧)Ed1と、補助電力変換器Convの直流中間回路の電圧(正極Pと負極Nとの間の電圧)Ed2との和に等しい。更に、補助電力変換器Conv,Convは、それぞれの直流中間回路に、2個の半導体スイッチング素子の直列回路を三相分並列に接続して構成されている。 Here, the main power converter INV constitutes a three-level inverter capable of outputting three levels of voltage, and the series circuit of U, V, and W-phase semiconductor switching elements each has four switching elements. It is comprised by. The voltage of the DC intermediate circuit of the main power converter INV (the voltage between the positive electrode P and the negative electrode N) is the voltage of the DC intermediate circuit of the auxiliary power converter Conv 1 (the positive electrode P 1 and the negative electrode N 1 voltage) E d1 between equal to the sum of the voltage) E d2 between the auxiliary power converter Conv 2 of the DC intermediate circuit voltage (positive electrode P 2 and the negative electrode N 2. Further, the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 are configured by connecting a series circuit of two semiconductor switching elements in parallel to each DC intermediate circuit for three phases.

このため、主電力変換器INVを構成する個々のスイッチング素子と補助電力変換器Conv,Convを構成する個々のスイッチング素子には、同じ大きさの電圧が印加されることになり、全てのスイッチング素子Qu11〜Qw14,Qu1〜Qz1,Qu2〜Qz2に同じ耐圧を有する素子を使用することができるので、素子選定の煩雑さを解消し、素子の耐圧が異なることによるコストの増加を回避することができる。
また、主モータMには補助モータM,Mよりも高い電圧が印加されるが、主電力変換器INVを3レベルインバータとすることにより、主モータMの端子に発生するサージ電圧は補助電力変換器Conv,Conv側とほぼ同等になり、主電力変換器INV側の損失が増加する恐れもない。
For this reason, the same voltage is applied to the individual switching elements constituting the main power converter INV and the individual switching elements constituting the auxiliary power converters Conv 1 and Conv 2 . Since elements having the same breakdown voltage can be used for the switching elements Q u11 to Q w14 , Q u1 to Q z1 , and Q u2 to Q z2 , the complexity of element selection is eliminated, and the cost due to the different breakdown voltages of the elements Can be avoided.
Further, a voltage higher than that of the auxiliary motors M 1 and M 2 is applied to the main motor M, but the surge voltage generated at the terminal of the main motor M is supplemented by making the main power converter INV a three-level inverter. It becomes almost the same as the power converters Conv 1 and Conv 2 side, and there is no fear that the loss on the main power converter INV side increases.

なお、この第1実施形態において、補助電力変換器Conv,Convの直流中間電圧Ed1,Ed2がアンバランスになるのを防止するため、図13に示す如く、上記電圧Ed1,Ed2の差がゼロとなるように制御装置CTRL内の演算部10が直流電圧変調率d,d(図14参照)を調整することが望ましい。
また、図14では同一のキャリア上に主モータM及び補助モータM,Mの電圧指令を与えているが、図9に示したように各モータM,M,Mに個別のキャリアを与えても良い。
Incidentally, in the first embodiment, since the DC intermediate voltage E d1, E d2 of the auxiliary power converter Conv 1, Conv 2 is prevented from becoming unbalanced, as shown in FIG. 13, the voltage E d1, E It is desirable that the calculation unit 10 in the control device CTRL adjusts the DC voltage modulation rates d 1 and d 2 (see FIG. 14) so that the difference between d2 becomes zero.
In FIG. 14, voltage commands for the main motor M and the auxiliary motors M 1 and M 2 are given on the same carrier. However, as shown in FIG. 9, individual motors M, M 1 and M 2 have individual carriers. May be given.

図15は、本発明の第2実施形態を示す回路構成図である。
この実施形態は、図12に示した回路を2つ直列に接続し、4台の補助電力変換器Conv〜Convによって補助モータM〜Mをそれぞれ駆動するようにしたものである。なお、図12に示した回路の直列接続数は更に多くしても良い。
本実施形態でも、主電力変換器INVを構成する個々のスイッチング素子と補助電力変換器Conv〜Convを構成する個々のスイッチング素子には、同一の電圧が印加されることになり、全てのスイッチング素子に同じ耐圧の素子を使用することができる。
また、図13と同様に補助電力変換器Conv〜Convの直流中間電圧Ed1〜Ed4が等しくなるように制御することにより、補助モータM〜Mを安定して駆動することが可能である。
FIG. 15 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
This embodiment connects the circuit shown in FIG. 12 into two series, in which so as to drive the auxiliary motor M 1 ~M 4, respectively, by the four auxiliary power converter Conv 1 ~Conv 4. Note that the number of series connections of the circuit shown in FIG. 12 may be further increased.
In the present embodiment, the individual switching elements constituting the main power converter assist the individual switching elements constituting the INV power converter Conv 1 ~Conv 4, will be the same voltage is applied, all An element having the same breakdown voltage can be used as the switching element.
Further, by controlling such DC intermediate voltage E d1 to E d4 in FIG. 13 similarly to the auxiliary power converter Conv 1 ~Conv 4 are equal, the auxiliary motor M 1 ~M 4 be stably driven Is possible.

上述した第1,第2実施形態においても、補助電力変換器の昇圧動作により、直流電源電圧が低い場合でも定格電圧の高い主モータを駆動することができる。そして、上記昇圧動作は、補助電力変換器の上アームまたは下アームを構成する全ての半導体スイッチング素子をオンして零電圧ベクトルを出力すると共に、補助モータのインダクタンスを利用して電源電圧を昇圧することにより実現可能である。
また、第2参考形態と同様に、主モータ及び主電力変換器の温度を検出して補助電力変換器の運転を制御し、補助モータの回転数を調整するようにしても良い。更に、補助モータを、主モータや主電力変換器または補助電力変換器を冷却する冷却ファンの駆動用モータとすることもできる。
Also in the first and second embodiments described above, the main motor having a high rated voltage can be driven by the boosting operation of the auxiliary power converter even when the DC power supply voltage is low. In the boosting operation, all the semiconductor switching elements constituting the upper arm or lower arm of the auxiliary power converter are turned on to output a zero voltage vector, and the power supply voltage is boosted using the inductance of the auxiliary motor. Can be realized.
Similarly to the second reference embodiment, the temperature of the main motor and the main power converter may be detected to control the operation of the auxiliary power converter, and the rotation speed of the auxiliary motor may be adjusted. Furthermore, the auxiliary motor may be a main motor, a main power converter, or a driving motor for a cooling fan that cools the auxiliary power converter.

上述した各実施形態では、電源電圧を昇圧するために必要なインダクタンスを三相モータのコイルによって得ているが、電力変換器内部のゲート電源用の絶縁トランス等、単相トランス等を利用しても良く、直流電源に関しては、DC−DCコンバータ等により生成された直流電圧を電源として利用しても良い。   In each of the above-described embodiments, the inductance necessary for boosting the power supply voltage is obtained by the coil of the three-phase motor. However, by using a single-phase transformer or the like, such as an insulating transformer for the gate power supply inside the power converter. As for the DC power supply, a DC voltage generated by a DC-DC converter or the like may be used as the power supply.

INV:主電力変換器
Conv,Conv,Conv,Conv,Conv:補助電力変換器
M:主モータ
,M,M,M,M:補助モータ
,Cd1,Cd2:直流中間コンデンサ
,B,B12,B:直流電源
,Q,Q,Q,Q,Q,Qu1,Qv1,Qw1,Qx1,Qy1,Qz1、Qu2,Qv2,Qw2,Qx2,Qy2,Qz2,Qu11,Qv11,Qw11,Qu12,Qv12,Qw12,Qu13,Qv13,Qw13,Qu14,Qv14,Qw14:半導体スイッチング素子
u1,Dv1,Dw1,Du2,Dv2,Dw2:ダイオード
s1,Ts2:温度検出センサ
CTRL:制御装置
INV: Main power converters Conv 1 , Conv 2 , Conv 3 , Conv 4 , Conv n : Auxiliary power converter M: Main motors M 1 , M 2 , M 3 , M 4 , M n : Auxiliary motors C d , C d1, C d2: DC intermediate capacitor B 1, B 2, B 12 , B n: DC power supply Q u, Q v, Q w , Q x, Q y, Q z, Q u1, Q v1, Q w1, Q x1, Q y1, Q z1, Q u2, Q v2, Q w2, Q x2, Q y2, Q z2, Q u11, Q v11, Q w11, Q u12, Q v12, Q w12, Q u13, Q v13, Q w13, Q u14, Q v14 , Q w14: semiconductor switching element D u1, D v1, D w1 , D u2, D v2, D w2: diode T s1, T s2: temperature sensor CT L: control device

Claims (3)

交流側に補助負荷がそれぞれ接続された複数台の補助電力変換器を備え、各補助負荷の中性点と当該補助負荷を駆動する補助電力変換器の直流中間回路の正極または負極との間に電源が接続されると共に、各補助電力変換器の直流中間回路が直列に接続されてなる負荷駆動システムであって、
複数台の補助電力変換器のうちの少なくとも一部は半導体スイッチング素子のオンオフにより電源電圧を昇圧して当該補助電力変換器の直流中間回路に供給する昇圧機能を備え、
この昇圧機能を有する補助電力変換器の直流中間回路を含む任意の正極,負極間の直流中間回路に主電力変換器を接続し、この主電力変換器によりその交流側に接続された主負荷を駆動する負荷駆動システムにおいて、
前記主電力変換器の直流中間回路の両端を、各補助電力変換器の直流中間回路の直列回路の両端に接続し、前記主電力変換器の各相において直列接続された半導体スイッチング素子の個数を、各補助電力変換器の直流中間回路の直列回路の各相において直列接続された半導体スイッチング素子の個数と等しくしたことを特徴とする負荷駆動システム。
A plurality of auxiliary power converters each having an auxiliary load connected to the AC side are provided, and between the neutral point of each auxiliary load and the positive or negative electrode of the DC intermediate circuit of the auxiliary power converter that drives the auxiliary load. A load driving system in which a power source is connected and a DC intermediate circuit of each auxiliary power converter is connected in series,
At least a part of the plurality of auxiliary power converters has a boosting function of boosting the power supply voltage by turning on and off the semiconductor switching element and supplying the boosted power to the DC intermediate circuit of the auxiliary power converter,
The main power converter is connected to the DC intermediate circuit between any positive and negative electrodes including the DC intermediate circuit of the auxiliary power converter having the boosting function, and the main load connected to the AC side by this main power converter In the load drive system to drive,
Connect both ends of the DC intermediate circuit of the main power converter to both ends of the series circuit of the DC intermediate circuit of each auxiliary power converter, and determine the number of semiconductor switching elements connected in series in each phase of the main power converter. A load driving system characterized in that the number of semiconductor switching elements connected in series in each phase of the series circuit of the DC intermediate circuit of each auxiliary power converter is equal.
請求項1に記載した負荷駆動システムにおいて、
前記主電力変換器を、3以上のレベルの電圧を出力可能な電力変換器により構成したことを特徴とする負荷駆動システム。
The load drive system according to claim 1,
A load driving system, wherein the main power converter is constituted by a power converter capable of outputting a voltage of three or more levels.
請求項1または2に記載した負荷駆動システムにおいて、
各補助電力変換器の直流中間回路の電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段を備え、これらの電圧検出手段により検出した各直流中間回路の電圧が等しくなるように各補助電力変換器の動作を制御することを特徴とする負荷駆動システム。
In the load drive system according to claim 1 or 2,
Voltage detecting means for detecting the voltage of each DC intermediate circuit of each auxiliary power converter is provided, and the operation of each auxiliary power converter is controlled so that the voltages of each DC intermediate circuit detected by these voltage detecting means are equal. A load drive system characterized by that.
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