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公開番号2025093129
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-23
出願番号2023208679
出願日2023-12-11
発明の名称インバータ装置
出願人株式会社TMEIC
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類H02M 7/49 20070101AFI20250616BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電流リプルの影響を抑制できるインバータ装置を得ることを目的とする。
【解決手段】本開示に係るインバータ装置は、直列接続された複数のセルインバータを有し、複数のセルインバータは、複数の通常セルインバータと予備セルインバータとを含むモジュラーマルチレベル変換器と、モジュラーマルチレベル変換器を制御する制御部と、を備え、制御部は、モジュラーマルチレベル変換器により駆動される電動機の軸受電食を検出していない通常時は、複数の通常セルインバータにマルチレベル動作を実行させ、軸受電食を検出すると、複数の通常セルインバータと予備セルインバータにマルチレベル動作を実行させ、マルチレベル動作において、軸受電食の検出時に複数のセルインバータの各セルインバータが担う直流電圧は、通常時に複数の通常セルインバータの各通常セルインバータが担う直流電圧よりも低い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直列接続された複数のセルインバータを有し、前記複数のセルインバータは、複数の通常セルインバータと予備セルインバータとを含むモジュラーマルチレベル変換器と、
前記モジュラーマルチレベル変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記モジュラーマルチレベル変換器により駆動される電動機の軸受電食を検出していない通常時は、前記複数の通常セルインバータにマルチレベル動作を実行させ、
前記軸受電食を検出すると、前記複数の通常セルインバータと前記予備セルインバータに前記マルチレベル動作を実行させ、
前記マルチレベル動作において、前記軸受電食の検出時に前記複数のセルインバータの各セルインバータが担う直流電圧は、前記通常時に前記複数の通常セルインバータの各通常セルインバータが担う直流電圧よりも低いことを特徴とするインバータ装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記軸受電食の検出時には、前記通常時と比べて、前記モジュラーマルチレベル変換器のインバータ部のキャリア周波数を低下させることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記軸受電食は、前記電動機の軸受のグリスが含有する鉄粉量に基づき検出されることを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記通常時と前記軸受電食の検出時では、前記マルチレベル動作により出力されるマルチレベル波形の振幅は同じであり、
前記通常時に、前記予備セルインバータは前記マルチレベル動作に関与しないことを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ装置。
【請求項５】
複数の相の各々が、直列接続された複数のセルインバータを有し、前記複数のセルインバータは複数の通常セルインバータと予備セルインバータとを含むモジュラーマルチレベル変換器と、
前記複数の通常セルインバータにマルチレベル動作を実行させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記モジュラーマルチレベル変換器により駆動される電動機の軸受電食を検出すると、前記モジュラーマルチレベル変換器の前記複数の相の出力に接続された零相変流器の検出電流がゼロに近づくように、前記通常セルインバータ及び前記予備セルインバータを制御することを特徴とするインバータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、インバータ装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、センサによりグリス鉄粉含有量の検出を行うことができる転がり軸受が開示されている。非特許文献１には、インバータ駆動する際のコモンモード電圧に起因して、軸受電食が発生するメカニズムおよびキャリア周波数の低減による対策について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００３－２６９４７０号公報
【非特許文献】
【０００４】
一般社団法人日本電機工業会「誘導電動機をインバータ駆動する場合の軸受電食について」２０１６年１２月インターネット＜ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｅｍａ－ｎｅｔ．ｏｒ．ｊｐ／ｊｅｍａ／ｄａｔａ／ｐｓ５２４６．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、軸受の電食によって発生する鉄粉を検出することで、軸受電食を検出することができる。また、非特許文献１によれば、キャリア周波数の低減によりコモンモード電流を抑制することで、軸受電食の進行を抑制することができる。しかし、キャリア周波数を低減すると、キャリア周波数およびキャリア周波数の奇数次倍の周波数で発生する高調波の電流リプルの影響が増大するおそれがある。
【０００６】
一般に電食が発生すると電食は急速に進行するおそれがあり、電食が進行した場合は軸受け破損に至る可能性がある。その場合には電動機の重大な故障となり、補修に長期間の停止が必要となる。工場等の生産設備に使われる電動機においては、予期しない停止は生産工程に重大な影響を与える。このため、補修と雖も、あらかじめ所定の準備期間を置いて補修のための停止を行う計画停止を行うことが望ましい。したがって、電食の発生が検出された場合は計画停止が可能な期間まで、電食の進行を抑制しつつ電動機の運転を継続することが望まれる。
【０００７】
本開示は、電流リプルの増大を抑制しながら、電動機の軸受け電食の進行を抑制できるインバータ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の開示に係るインバータ装置は、直列接続された複数のセルインバータを有し、前記複数のセルインバータは、複数の通常セルインバータと予備セルインバータとを含むモジュラーマルチレベル変換器と、前記モジュラーマルチレベル変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記モジュラーマルチレベル変換器により駆動される電動機の軸受電食を検出していない通常時は、前記複数の通常セルインバータにマルチレベル動作を実行させ、前記軸受電食を検出すると、前記複数の通常セルインバータと前記予備セルインバータに前記マルチレベル動作を実行させ、前記マルチレベル動作において、前記軸受電食の検出時に前記複数のセルインバータの各セルインバータが担う直流電圧は、前記通常時に前記複数の通常セルインバータの各通常セルインバータが担う直流電圧よりも低い。
【０００９】
第２の開示に係るインバータ装置は、複数の相の各々が、直列接続された複数のセルインバータを有し、前記複数のセルインバータは複数の通常セルインバータと予備セルインバータとを含むモジュラーマルチレベル変換器と、前記複数の通常セルインバータにマルチレベル動作を実行させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記モジュラーマルチレベル変換器により駆動される電動機の軸受電食を検出すると、前記モジュラーマルチレベル変換器の前記複数の相の出力に接続された零相変流器の検出電流がゼロに近づくように、前記通常セルインバータ及び前記予備セルインバータを制御する。
【発明の効果】
【００１０】
第１の開示に係るインバータ装置によれば、軸受電食の検出時に各セルインバータが担う直流電圧は、通常時に各通常セルインバータが担う直流電圧よりも低い。このため、電流リプルの増大を抑制しながら、電動機の軸受け電食の進行を抑制できる。
第２の開示に係るインバータ装置によれば、軸受電食の検出時に零相変流器の検出電流がゼロに近づくように予備セルインバータが制御される。これによりコモンモード電流を抑制できる。このように、キャリア周波数の低減以外の方法によってコモンモード電流を抑制できるため、電流リプルの増大を抑制しながら、電動機の軸受け電食の進行を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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