JP2010081665A - コンバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】三相四線式のコンバータ回路において、三相側コンバータの平滑コンデンサを簡単な構成で確実に放電させること。
【解決手段】三相交流を整流する三相側コンバータ回路５１と、三相の内いずれか一相と中性点とを整流する単相側コンバータ回路５２を併設したコンバータ装置において、ダイオード５ａおよび５ｂと常閉接点６により、第一の平滑コンデンサ３１と第二の平滑コンデンサ３２を接続し、電圧検出器２１により単相側コンバータ回路の直流出力端電圧を検出し、検出値に応じて常閉接点６を開閉することで、第一の平滑コンデンサ３１の電荷を第二の平滑コンデンサ３２側に放電させることにより、簡単な構成で三相交流電源遮断時における第一の平滑コンデンサ３１の放電を行うことが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、三相交流電源を直流に変換するコンバータ装置に関するものである。

従来、交流電源を直流に変換するコンバータ装置について、ブリッジ接続されたダイオードと、出力を平滑するコンデンサから成るものが最も基本的で広く一般に知られている。このような回路においては、コンデンサに蓄えられた電荷は負荷によって消費されるため、負荷が切り離された無負荷状態や、負荷として接続されたインバータが停止している状態においては、コンデンサに蓄えられた電荷が放電されず、高電圧が保持されたままになるという、安全上の問題が生じる。

これを解決するために、コンデンサの両端に放電用の抵抗を接続する方法が一般的であるが、この抵抗により常に電力消費が行われ効率が低下するという課題が生じる。

これらを同時に解決する手段として、放電用の抵抗と直列に開閉手段を設けて、負荷の状態に応じて開閉させることにより、通常時は抵抗による電力消費を行わず、無負荷状態においては抵抗で電力消費を行うようなインバータ装置がある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら従来のインバータ装置について説明する。図２は特許文献１に記載されているインバータ装置の構成図である。このインバータ装置は、コンバータ部１と、インバータ部２と、平滑コンデンサ３と、ブレーキ用抵抗器４と、ブレーキ用スイッチングトランジスタ５とを有し、コンバータ部１に入力電源６０より三相交流を与えられ、インバータ部２より所定電圧・所定周波数の交流を誘導電動機７０へ出力する。ブレーキ用抵抗器４と直列に、かつブレーキ用スイッチングトランジスタ５と並列に、リレー２０の常閉接点２０ａが設けられており、ブレーキ用抵抗器４は、ブレーキ用スイッチングトランジスタ５とは別に、常閉接点２０ａによっても導通状態になり、平滑コンデンサ３との並列回路を成立する。

入力電源６０がコンバータ部１に与える電圧は電圧検出器２１により検出され、電圧検出器２１により検出される電源電圧は比較器２２に入力される。比較器２２は電圧検出器２１により検出される電源電圧と比較基準電圧との比較によって入力電源６０の遮断を検出する。

リレー２０のリレー駆動回路２３は比較器２２の出力信号を入力し、入力電源６０の遮断検出によりリレー２０に対する通電を停止する。

またリレー駆動回路２３には、マニュアルスイッチ２４が接続されており、リレー駆動回路２３は、入力電源６０の遮断検出時以外に、マニュアルスイッチ２４の状態反転に拘らずリレー２０に対する通電停止を禁止する。

このインバータ装置では、入力電源６０が遮断されると、このことが比較器２２によって検出され、リレー駆動回路２３がリレー２０に対する通電を停止する。

これによりリレー２０の常閉接点２０ａが閉じ、ブレーキ用抵抗器４が平滑コンデンサ３の両端に接続された銅通状態になり、ブレーキ用抵抗器４によって平滑コンデンサ３の放電が行われる。

以上のように従来のインバータ装置では、ブレーキ用抵抗器とリレーを直列に接続し、リレーの開閉を制御することで、通常時の電力消費をなくしながら、停止時には電解コンデンサの放電を確実に行うことが可能になる。
特開平９−３７５６２号公報

しかしながら前記従来の構成では、入力電源が３相４線式で、インバータ側に３相電源を供給するコンバータと、制御回路用として中性点と３相のうち１相からなるいわゆる単相電源を供給するコンバータを併設する回路構成の場合、それぞれのコンバータに放電抵抗を設ける必要が生じてしまう。

また、３相電源側のコンバータに接続される負荷がインバータのみである場合、放電回路を制御するための制御回路を設ける必要が生じるため、部品点数の増加を招くことになる。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、三相電源用コンバータと、単相電源用コンバータを併設するような回路構成において、簡単な構成で平滑コンデンサの放電を確実に行うことができるコンバータ装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のコンバータ装置は、三相交流電源と、三相交流を整流平滑する三相側コンバータ回路と、三相交流のうちの一相と中性点からなる、いわゆる単相交流を整流平滑する単相側コンバータ回路と、三相側コンバータ回路と単相側コンバータ回路を接続するダイオードおよび常閉接点と、単相側コンバータ回路の直流出力電圧を検出する電圧検出器とを備えることにより、簡単な構成で三相側コンバータ回路の平滑コンデンサを確実に放電することができる。

本発明のコンバータ装置は、三相側コンバータ回路の直流出力端と、単相側コンバータ回路の直流出力端とを、常閉接点およびダイオードにより接続し、単相側コンバータ回路の直流出力端の電圧により常閉接点の開閉を行うことにより、三相側コンバータ回路の平滑コンデンサを確実に放電することが可能になり、従来のインバータ装置の構成と比較して回路部品の削減を図ることが可能になる。

第１の発明は、三相四線式交流電源と、三相交流出力を入力とする第一の整流回路および第一の平滑コンデンサからなる三相側コンバータ回路と、三相交流出力のうちいずれか一相と中性点とを入力とする第二の整流回路および第二の平滑コンデンサからなる単相側コンバータ回路と、単相側コンバータ回路の直流出力端電圧を検出する電圧検出器を有し、第一の平滑コンデンサの正極側直流出力端から第二の平滑コンデンサの正極側直流出力端に向かって電流が流れる向きにダイオードおよび常閉接点が直列接続されるとともに、第二の平滑コンデンサの負極側直流出力端から第一の平滑コンデンサの負極側直流出力端に向かって電流が流れる向きにダイオードおよび常閉接点が直列接続され、電圧検出器によって検出される単相側コンバータ回路の直流出力端電圧が所定値を上回る場合に、常閉接点を開状態にすることを特徴としたコンバータ装置であり、三相側コンバータに設けられる第一の平滑コンデンサの放電を、簡単な構成で確実に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明におけるコンバータ装置の構成の一実施例を示す図である。

図１において、６０は三相四線式交流電源（以下三相電源）、１１は第一の整流回路、１２は第二の整流回路である。

第一の整流回路１１の交流入力端には三相電源６０の三相出力が入力され、直流出力端には第一の平滑コンデンサ３１が接続されて第一のコンバータ回路５１を構成している（以下、三相側コンバータとする）。

また、第二の整流回路１２の交流入力端には三相電源６０の三相出力の内のいずれか一相と中性点が入力され、直流出力端には第二の平滑コンデンサ３２が接続されて第二のコンバータ回路５２を構成している（以下、単相側コンバータとする）。

三相側コンバータ５１および単相側コンバータ５２の直流出力端には、それぞれ負荷４１、負荷４２が接続される。

三相側コンバータ５１の正極側直流出力端から単相側コンバータ５２の正極側直流出力端に向かってダイオード５ａおよび常閉接点６が直列に接続されるとともに、単相側コンバータ５２の負極側直流出力端から三相側コンバータの負極側直流出力端に向かってダイオード５ｂおよび常閉接点６が直列に接続される。

電圧検出器７には、単相側コンバータ５２の直流出力端電圧を検出し、検出された電圧は比較器８により、所定の値と比較を行う。リレー駆動手段９は、比較器８から得られた結果に基づき、所定の値より電圧が高い場合は常閉接点を開状態、すなわちリレー駆動手段９によりリレーコイル６ａへの通電を行う。

以上の構成において、比較器８により比較する所定の電圧値は、通常時における単相側コンバータの直流出力端電圧より低く設定されており、電源投入後の定常状態においては、電圧検出器７による検出電圧は常に所定の値を上回ることになり、常閉接点６は常時開状態となる。ここで、三相交流電源６０が遮断された場合は、負荷４２により平滑コンデンサ３２の電荷が放電され、単相側コンバータ回路の直流出力端の電圧は低下する。これにより、電圧検出器７による検出電圧が所定の値を下回ることで、常閉接点６のリレーコイル６ａへの通電が停止され、常閉接点６は閉状態となり、第一のダイオード５ａおよび第二のダイオード５ｂにより、第一の平滑コンデンサ３１に蓄えられた電荷は第二の平滑コンデンサ３２に移動することで放電が行われる。

ここで、三相電源６０の三相出力と中性点出力の関係から明らかなように、定常時における第一の平滑コンデンサ３１の直流出力端電圧は、第二の平滑コンデンサ３２の直流出力端電圧のおよそ１．７倍であるため、常閉接点６が閉状態になり第二の平滑コンデンサ３２への充電が行われると、定常時の１．７倍の電圧に向かって上昇するため、電圧検出器７および比較器８により、常閉接点６は開状態に戻ることになる。

しかしながら、三相交流電源６０は遮断されるため、第一の平滑コンデンサ３２の直流出力端電圧は低下し、所定の値を下回ることで、再度常閉接点６は閉状態となる。これらの状態を繰返し、第一の平滑コンデンサ３１の電荷が放電することで終了する。

以上のように、単相側コンバータの直流出力端電圧を検出する構成だけで、三相側コン
バータの平滑コンデンサを確実に放電することが可能になり、部品点数の低減を図ることができる。

以上のように、本発明にかかるコンバータ装置は、三相側コンバータ回路と単相側コンバータ回路を分離する必要がある回路構成において、少ない部品点数で確実に三相側コンバータの平滑コンデンサを放電することが可能となる。

本発明の実施の形態１におけるコンバータ装置の回路構成図 従来のインバータ装置の回路構成図

符号の説明

６０ 三相交流電源
１、１１、１２ 整流回路
３、３１、３２ 平滑コンデンサ
５ａ、５ｂ ダイオード
４１、４２ 負荷
６ 常閉接点
６ａ リレー駆動コイル
２１ 電圧検出器
２２ 比較器
９ リレー駆動手段
４ ブレーキ用抵抗器
５ ブレーキ用スイッチングトランジスタ
７０ 誘導電動機
２０ リレー
２３ リレー駆動回路
２４ マニュアルスイッチ
５１ 三相側コンバータ
５２ 単相側コンバータ

Claims (1)

1. 中性点を有する三相四線式交流電源と、前記三相四線式交流電源の三相交流出力を入力とする第一の整流回路と第一の平滑コンデンサからなる三相側コンバータ回路と、前記三相四線式交流電源のいずれか一相と中性点とを入力とする第二の整流回路と第二の平滑コンデンサからなる単相側コンバータ回路とを有し、前記第二の平滑コンデンサの直流端電圧を検出する電圧検出器を備え、前記第一の平滑コンデンサの正極側直流端から前記第二の平滑コンデンサの正極側直流端に向かって電流が流れる方向に第一のダイオードおよび常閉接点が接続され、前記第二の平滑コンデンサの負極側直流端から前記第一の平滑コンデンサの負極側直流端に向かって電流が流れる方向に第二のダイオードおよび常閉接点が接続され、前記電圧検出器により検出された電圧が、所定の設定値を超える場合に、前記常閉接点を開状態にすることを特徴とした、コンバータ装置。

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