多機能回生コンバータ “FR-XCシリーズ”

　電源相電圧の最も大きい／小さい相のIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）を120°間ONする120°通流制御方式のコンバータである。高調波抑制機能や力率改善機能はないものの、100％連続回生、及び150％−60sの短時間回生と大きな制動能力が得られ、コンバータ本体と前段のリアクトル１個で構成可能であり、低コスト・小型な回生コンバータである。また、後段に複数台のインバータを接続する共通母線接続が可能であり、力行／回生が混在するシステムでは、更に大きな省エネルギー効果が得られる（図１）。

　共通母線接続や高調波抑制機能には対応できないが、回生エネルギーだけが回生専用コンバータを通過する接続方式となっており、力行エネルギーに影響されず回生エネルギーだけでコンバータ容量の選定が可能である。例えば、機械ロスが大きいシステムで、力行エネルギーと比較して回生エネルギーが大幅に小さくなる場合があり、回生専用コンバータを適用することで、コストミニマムな電源回生システムが構成できる（図２）。

　100％連続回生、及び150％−60sの短時間回生と大きな制動能力が得られるほかに、大きな特長として高調波電流をほぼゼロにすることができ、特定需要家高調波抑制対策ガイドラインで換算係数K5＝０を適用できる。さらに入力力率をほぼ１に制御できるため電源設備の小型化が可能である（図３）。
　一方、PWM回生コンバータ本体の他に２個のリアクトルと、フィルタ用コンデンサ等を搭載した機器の計３個の付属品を接続する必要があるため、据付け面積が大きい、配線工数が多いといった問題もあり、改善が望まれてきた。

　今回開発した多機能回生コンバータFR-XCは、100％連続回生、150％−60sの短時間回生と大きな制動能力は当然ながら、従来の３種類の回生コンバータの機能を包含している。付属品（図４）を付け替えることでFR-CV、FR-RC、FR-HC2の３種類の回生コンバータの機能に対応する。さらに様々な取組みによって、付属品を含めた回生コンバータ機器の小型化・省配線化を実現した。
　今回、PWM回生コンバータ機能での小型化・省配線化、及び回生専用コンバータ機能での小型化の取組みについて述べる。