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公開番号2025173071
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-27
出願番号2024078418
出願日2024-05-14
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社日立産機システム
代理人弁理士法人開知
主分類H02M 7/48 20070101AFI20251119BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回生電力を利用してモータ力行時におけるインバータ回路のファン冷却を効果的に行うことができる電力変換装置の提供。
【解決手段】電力変換装置100の制御部109は、回生制動回路103がオン状態とされるモータ回生状態では、直流部102と蓄電池107とを接続して回生電力を蓄電池107に蓄電し、回生制動回路103がオフ状態とされるモータ力行状態では、ファン108と蓄電池107または直流部102とを接続してファン108を駆動する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路の後段に設けられた直流部と、
前記直流部に並列接続された回生制動回路と、
前記直流部に設けられ、前記直流電力を交流電力へ変換しモータへ供給するインバータ回路と、
蓄電池と、
前記インバータ回路を冷却するファンと、
前記直流部、前記蓄電池および前記ファンの間の電気的接続を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記回生制動回路がオン状態とされるモータ回生状態では、前記直流部と前記蓄電池とを接続して回生電力を前記蓄電池に蓄電し、
前記回生制動回路がオフ状態とされるモータ力行状態では、前記ファンと前記蓄電池または前記直流部とを接続して前記ファンを駆動する、電力変換装置。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記モータ力行状態において前記蓄電池の充電残量が所定量以上の場合には、前記蓄電池と前記ファンとを接続し、
前記モータ力行状態において前記蓄電池の充電残量が所定量未満の場合には、前記直流部と前記ファンとを接続する、電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記直流部の電圧を検出する直流電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記直流電圧検出部の検出電圧に基づいて前記モータ力行状態および前記モータ回生状態を判定する、電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、蓄電池、ファンおよび直流部との接続状態を切り替える接続切替回路を備え、
前記接続切替回路は、
ドレーンが蓄電池の正極に接続されたＦＥＴ（Field Effect Transistor）を含む第１回路と、
ソース同士が接続された一対のＦＥＴを含み、一方のＦＥＴのドレーンが前記直流部の正極に接続されると共に他方のＦＥＴのドレーンが前記第１回路のＦＥＴのソースに接続される第２回路と、
前記第１回路と前記第２回路との接続点と前記ファンの正極との接続および遮断が可能な第３回路と、を備える電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、交流電圧を直流電圧に変換した後に再度交流電圧に変換することで、電動機を商用周波数に依存せず可変速に制御できる装置である。電力変換装置から出力される周波数から想定される回転数が電動機の回転数より低くなる減速時においては、電動機が発電機として動作する。そのため、電力変換装置が回生エネルギーを電動機から受け取ることになり、電力変換装置の直流部の電圧が上昇する。一般的な電力変換装置では、直流部電圧が装置の許容範囲を超えると直流部過電圧異常と判断しその出力を停止させる。
【０００３】
回生エネルギーは、減速時における回転数差が大きくなるほどに増大する。つまり、回転数差が大きい場合、または、誘導電動機に接続された負荷機の慣性モーメントが大きい場合に過電圧異常が発生しやすい。回生エネルギーが増大すると、電力変換装置自体では回生エネルギーを受け止めきれなくなる。そのため、直流部電圧が一定値を超えた際に、電力変換装置に接続された抵抗器(制動抵抗器)にて回生エネルギーを熱として消費させる機能が知られている。例えば、特許文献１には、インバータ過電圧保護装置の動作期間と回生抵抗とインバータ回路を冷却する冷却ファンの動作期間を同期させ、冷却ファンの寿命を延長化させたインバータ過電圧保護装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平９－２１５３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インバータ過電圧保護装置の動作期間が短い場合、冷却ファンの動作時間も短くなることになる。また、電力変換装置のインバータ回路は、インバータ過電圧保護装置の動作時よりも、電源からインバータ回路に供給されている期間もしくはインバータ回路が動作している期間の方が発熱する。そのため、インバータ回路に対する冷却効果が充分に得られないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路の後段に設けられた直流部と、前記直流部に並列接続された回生制動回路と、前記直流部に設けられ、前記直流電力を交流電力へ変換しモータへ供給するインバータ回路と、蓄電池と、前記インバータ回路を冷却するファンと、前記直流部、前記蓄電池および前記ファンの間の電気的接続を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回生制動回路がオン状態とされるモータ回生状態では、前記直流部と前記蓄電池とを接続して回生電力を前記蓄電池に蓄電し、前記回生制動回路がオフ状態とされるモータ力行状態では、前記ファンと前記蓄電池または前記直流部とを接続して前記ファンを駆動する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回生電力を利用したモータ力行時におけるインバータ回路のファン冷却を、効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施の形態の電力変換装置の基本的な構成を示すブロック図である。
図２は、制御部による開閉回路の制御の一例を示すフローチャートである。
図３は、比較例を示す図である。
図４は、接続切替回路の具体的な構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施することが可能である。
【００１０】
図１は、本実施の形態の電力変換装置１００の基本的な構成を示す図である。電力変換装置１００は、交流電源ＡＣからの交流電力を受け、受けた交流電力を整流回路にて直流電力に変換し、その直流電力を交流電力に再変換してモータの回転を制御する。電力変換装置１００は、整流回路１０１、直流部１０２、回生制動回路１０３、インバータ回路１０４、接続切替回路１０６、蓄電池１０７、ファン１０８、制御部１０９および直流電圧検出部１１０を備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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