JP2002354830A - High voltage inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、整流回路と平滑コ
ンデンサとインバータとからなる複数組の単相電力変換
器を備え、主電源トランスを介して複数組の単相電力変
換器に互いに絶縁された交流高電圧を印加し、複数組の
単相電力変換器の互いに位相差を有する出力電圧を合成
して３相交流高電圧を出力する高圧インバータ装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention includes a plurality of single-phase power converters each including a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, and is insulated from the plurality of single-phase power converters via a main power transformer. The present invention relates to a high-voltage inverter device that applies an AC high voltage, and combines a plurality of sets of single-phase power converters with output voltages having a phase difference from each other to output a three-phase AC high voltage.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９は高電圧を入力し高電圧を出力する
従来の高圧インバータ装置の回路構成を示すものであ
る。図９の高圧インバータ装置においては、高圧交流電
源１から主電源開閉器２を投入することによって主電源
トランス６を励磁する。主電源トランス６の２次側には
３相出力に対応する３組の２次巻線が設けられており、
これらの２次巻線は各相毎に各々単相電力変換器２０
Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗに接続される。単相電力変換器２０
Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗはそれぞれ３相交流を入力し、所望
の周波数および電圧値の単相交流電圧を出力する電力変
換器であって、出力電圧相互間に１２０°の位相差を有
し、単相電力変換器の出力端子の一方をアースに接続
し、他方をＵ，Ｖ，Ｗ相の出力として使用することによ
り、線間電圧Ｕ−Ｖ，Ｖ−Ｗ，Ｗ−Ｕとしては、ピーク
値で見て個々の単相電力変換器の出力電圧の２倍の電圧
出力を得ることができる。2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a circuit configuration of a conventional high-voltage inverter device which inputs a high voltage and outputs a high voltage. In the high-voltage inverter shown in FIG. 9, the main power transformer 6 is excited by turning on the main power switch 2 from the high-voltage AC power supply 1. On the secondary side of the main power transformer 6, three sets of secondary windings corresponding to three-phase output are provided.
These secondary windings are each provided with a single-phase power converter 20 for each phase.
U, 20V, 20W. Single-phase power converter 20
U, 20V, and 20W are power converters that each input a three-phase AC and output a single-phase AC voltage having a desired frequency and voltage value. By connecting one of the output terminals of the phase power converter to the ground and using the other as a U, V, W phase output, the line voltages UV, VW, WU have peak values. Thus, a voltage output that is twice the output voltage of each single-phase power converter can be obtained.
【０００３】単相電力変換器２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ
は、単相電力変換器２０Ｕについて詳細に図示している
ように、それぞれ３相交流を直流に変換する整流器２
１、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ２２、直
流を単相交流に変換する２レベルインバータ２３、直流
回路に挿入された限流抵抗２４、この限流抵抗２４を初
期充電時間経過後に短絡する開閉器２５、および開閉器
２５に投入指令を与えるタイマ２６からなっている。タ
イマ２６は主電源開閉器２の投入によってスタートし、
予め設定された初期充電時間の経過後に開閉器２５を投
入して限流抵抗２４を短絡する。つまり限流抵抗２４は
初期充電時間中のみ抵抗器として作用する。限流抵抗２
４および開閉器２５によって初期充電回路が構成されて
いる。[0003] Single-phase power converters 20U, 20V, 20W
Is a rectifier 2 that converts three-phase alternating current to direct current, as illustrated in detail for the single-phase power converter 20U.
1, a smoothing capacitor 22 for smoothing rectified DC, a two-level inverter 23 for converting DC to single-phase AC, a current limiting resistor 24 inserted in a DC circuit, and short-circuiting the current limiting resistor 24 after an elapse of an initial charging time. It comprises a switch 25 and a timer 26 for giving a closing command to the switch 25. The timer 26 starts when the main power switch 2 is turned on,
After elapse of a preset initial charging time, the switch 25 is turned on to short-circuit the current limiting resistor 24. That is, the current limiting resistor 24 functions as a resistor only during the initial charging time. Current limiting resistance 2
4 and the switch 25 constitute an initial charging circuit.
【０００４】この初期充電回路が設けられていない場合
は、高圧電源１に接続された主電源開閉器２を投入した
瞬間に主電源トランス６を介して交流全電圧が整流器２
１を通して未充電の平滑コンデンサ２２に加わり、過大
な突入電流が高圧電源１から平滑コンデンサ２２を通し
て回路に流れる。この突入電流は整流器２１を破損させ
たり、平滑コンデンサ２２に損傷を与えたりするなどの
不都合がある。When this initial charging circuit is not provided, the entire AC voltage is supplied to the rectifier 2 via the main power transformer 6 at the moment when the main power switch 2 connected to the high voltage power supply 1 is turned on.
1 and is applied to the uncharged smoothing capacitor 22, and an excessive rush current flows from the high voltage power supply 1 to the circuit through the smoothing capacitor 22. This inrush current has disadvantages such as damaging the rectifier 21 and damaging the smoothing capacitor 22.
【０００５】初期充電回路は、装置起動時に平滑コンデ
ンサ２２の充電電流を限流抵抗２４によって抑制し、平
滑コンデンサ２２の充電完了をまってタイマ２６を動作
させ、開閉器２５を投入し限流抵抗２４を短絡すること
により、通常運転時には、交流を整流した電力を損失な
く平滑コンデンサ２２に供給することができる。[0005] The initial charging circuit suppresses the charging current of the smoothing capacitor 22 by the current limiting resistor 24 at the time of starting the device. When the charging of the smoothing capacitor 22 is completed, the timer 26 is operated. By short-circuiting 24, during normal operation, the rectified AC power can be supplied to the smoothing capacitor 22 without loss.
【０００６】図９の回路では図示を簡単にするために各
相の単相電力変換器２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを１段構成
のものとして記載しているが、図１０に示すように、各
相の電力変換器を複数の単相電力変換器、例えば２台の
単相電力変換器２０Ｕ１，２０Ｕ２；２０Ｖ１，２０Ｖ
２；２０Ｗ１，２０Ｗ２から構成し、各相毎に２台の単
相電力変換器を出力端で直列に接続することによって、
更に高圧の電圧出力を得ることができる（オーム社発行
「パワーエレクトロニクス回路」図３．１０ｂ参照）。
この場合、主電源トランス６の２次側には、単相電力変
換器の設置台数に応じた数の２次巻線が設けられる。図
１０の場合は、３相各相２台ずつ、計６組の２次巻線が
設けられる。In the circuit of FIG. 9, the single-phase power converters 20U, 20V and 20W of each phase are described as having a single-stage configuration for simplicity of illustration, but as shown in FIG. Is a plurality of single-phase power converters, for example, two single-phase power converters 20U1, 20U2;
2; constituted by 20W1 and 20W2, by connecting two single-phase power converters for each phase in series at the output end,
A higher voltage output can be obtained (see “Power Electronics Circuit”, FIG. 3.10b, issued by Ohm).
In this case, the secondary winding of the number corresponding to the number of installed single-phase power converters is provided on the secondary side of the main power transformer 6. In the case of FIG. 10, a total of six sets of secondary windings are provided, two for each of the three phases.
【０００７】更に、図１１に示すように、各単相電力変
換器の各インバータを３レベルインバータ３１によって
構成し、それに対応して整流器２１や初期充電回路を各
相に２組ずつ設けることにより、２倍の出力電圧を得る
ことができる（オーム社発行「パワーエレクトロニクス
回路」図５．９．３参照）。もちろん、図１１の３レベ
ルインバータを図１０に示すように複数組設けてそれら
を直列に接続すれば、更に高い出力電圧を得ることがで
きる。Further, as shown in FIG. 11, each inverter of each single-phase power converter is constituted by a three-level inverter 31, and two sets of rectifiers 21 and initial charging circuits are provided for each phase correspondingly. It is possible to obtain twice the output voltage (see “Power Electronics Circuit”, FIG. 5.9.3, issued by Ohm). Of course, if a plurality of sets of the three-level inverters shown in FIG. 11 are provided as shown in FIG. 10 and they are connected in series, a higher output voltage can be obtained.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９の
回路構成では、初期充電回路を単相電力変換器の整流回
路毎に設けているため、必要な初期充電回路の個数が増
大し、高圧化を図ると部品点数の増加を来して装置のコ
ストアップや信頼性の低下を招来するといった問題があ
った。However, in the circuit configuration of FIG. 9, since the initial charging circuit is provided for each rectifier circuit of the single-phase power converter, the number of necessary initial charging circuits increases, and the voltage is increased. However, there is a problem that the number of components increases, which leads to an increase in the cost of the apparatus and a decrease in reliability.
【０００９】また、主電源トランス投入時のトランスヘ
の突入電流も１０〜３０倍程度に及ぶことが知られてい
る。この突入電流により、高圧交流電源の容量が小さい
場合には、その上位の遮断器が遮断動作してしまうとい
う問題もあった。It is also known that the inrush current to the transformer when the main power transformer is turned on is about 10 to 30 times. When the capacity of the high-voltage AC power supply is small due to the inrush current, there is a problem that a higher-order circuit breaker performs a breaking operation.
【００１０】本発用は、高圧インバータ装置の初期充電
回路の部品点数を削減できる回路構成とし、装置のコス
ト削減および信頼性向上を実現することができ、更に、
電源容量の小さい設備においても安全に起動できる高圧
インバータ装置を提供することを目的とする。The present invention has a circuit configuration capable of reducing the number of components of an initial charging circuit of a high-voltage inverter device, thereby realizing cost reduction and improvement in reliability of the device.
It is an object of the present invention to provide a high-voltage inverter device that can be started safely even in equipment having a small power supply capacity.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、整流回路と平滑コンデンサ
とインバータとからなる複数組の単相電力変換器を備
え、主電源トランスを介して複数組の単相電力変換器に
互いに絶縁された交流高電圧を印加し、複数組の単相電
力変換器の互いに位相差を有する出力電圧を合成して３
相交流高電圧を出力する高圧インバータ装置において、
限流素子およびこの限流素子に並列に接続された開閉器
を含み、主電源トランスの１次側に直列に各平滑コンデ
ンサに共通に接続された初期充電回路と、開閉器を平滑
コンデンサの初期充電期間のみ開放し、初期充電期間終
了後は閉じるタイマとを具備したことを特徴とする。こ
れにより、初期充電回路の部品点数を削減でき、装置の
コスト削減および信頼性向上を実現することができ、更
に、主電源トランスの突入電流を抑え、小容量の電源設
備のもとでも安全に起動することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a power converter comprising a plurality of single-phase power converters each comprising a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter. A high AC voltage insulated from each other is applied to a plurality of sets of single-phase power converters via a plurality of sets, and output voltages having a phase difference between the sets of the single-phase power converters are combined to obtain 3
In a high-voltage inverter device that outputs a phase alternating high voltage,
An initial charging circuit including a current limiting element and a switch connected in parallel to the current limiting element, and connected in series to the primary side of the main power transformer in common with each smoothing capacitor; A timer that opens only during the charging period and closes after the initial charging period ends. As a result, the number of parts in the initial charging circuit can be reduced, the cost of the device can be reduced, and the reliability can be improved. Can be started.
【００１２】請求項２に係る発明は、整流回路と平滑コ
ンデンサとインバータとからなる複数組の単相電力変換
器を備え、主電源トランスを介して複数組の単相電力変
換器に互いに絶縁された交流高電圧を印加し、複数組の
単相電力変換器の互いに位相差を有する出力電圧を合成
して３相交流高電圧を出力する高圧インバータ装置にお
いて、低圧電源によって励磁され、主電源トランスを励
磁する昇圧トランスと、限流素子およびこの限流素子に
直列に接続された開閉器を含み、昇圧トランスの１次側
に直列に接続された初期充電回路と、開閉器を平滑コン
デンサの初期充電期間のみ閉成し、初期充電期間終了後
は開放するタイマとを具備したことを特徴とする。The invention according to claim 2 includes a plurality of sets of single-phase power converters each including a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, and is insulated from each other by the plurality of sets of single-phase power converters via a main power transformer. A high-voltage inverter device that applies a high-voltage AC voltage, synthesizes output voltages having a phase difference between a plurality of sets of single-phase power converters, and outputs a three-phase AC high voltage. Transformer that excites the current, a current limiting element and a switch connected in series to the current limiting element, an initial charging circuit connected in series to the primary side of the step-up transformer, A timer that closes only during the charging period and opens after the end of the initial charging period.
【００１３】請求項３に係る発明は、整流回路と平滑コ
ンデンサとインバータとからなる複数組の単相電力変換
器を備え、主電源トランスを介して複数組の単相電力変
換器に互いに絶縁された交流高電圧を印加し、複数組の
単相電力変換器の互いに位相差を有する出力電圧を合成
して３相交流高電圧を出力する高圧インバータ装置にお
いて、限流リアクトルとして作用する程度の漏れインダ
クタンスを有し、低圧電源によって励磁され、主電源ト
ランスを励磁する昇圧トランス、およびこの昇圧トラン
スの１次側に直列に接続された開閉器を含む初期充電回
路と、開閉器を平滑コンデンサの初期充電期間のみ閉成
し、初期充電期間終了後は開放するタイマとを具備した
ことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there are provided a plurality of single-phase power converters each including a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, and the plurality of single-phase power converters are insulated from each other via a main power transformer. In a high-voltage inverter device that applies a high AC voltage and outputs a three-phase AC high voltage by synthesizing output voltages having a phase difference between a plurality of sets of single-phase power converters, the leakage acts to act as a current limiting reactor. A step-up transformer having an inductance and excited by a low-voltage power supply to excite the main power transformer, and an initial charging circuit including a switch connected in series to the primary side of the step-up transformer; A timer that closes only during the charging period and opens after the end of the initial charging period.
【００１４】請求項４に係る発明は、整流回路と平滑コ
ンデンサとインバータとからなる複数組の単相電力変換
器を備え、主電源トランスを介して複数組の単相電力変
換器に互いに絶縁された交流高電圧を印加し、複数組の
単相電力変換器の互いに位相差を有する出力電圧を合成
して３相交流高電圧を出力する高圧インバータ装置にお
いて、主電源トランスに小容量の低圧巻線を追加して備
え、限流素子およびこの限流素子に直列に接続された開
閉器を含み、低圧巻線に直列に接続された初期充電回路
と、開閉器を平滑コンデンサの初期充電期間のみ閉成
し、初期充電期間終了後は開放するタイマとを具備した
ことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there are provided a plurality of single-phase power converters each including a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, and the plurality of single-phase power converters are insulated from each other via a main power transformer. A high-voltage inverter device that applies a high AC voltage and outputs a three-phase AC high voltage by synthesizing output voltages having a phase difference between a plurality of sets of single-phase power converters. With an additional wire, including a current limiting element and a switch connected in series with this current limiting element, the initial charging circuit connected in series with the low voltage winding, and the switch only for the initial charging period of the smoothing capacitor A timer that closes and opens after the end of the initial charging period.
【００１５】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の高圧インバータ装置において、限流
素子に直列に接続されたスイッチング素子を具備し、初
期充電期間中にスイッチング素子の導通時間を制御する
ことを特徴とする。The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4
The high voltage inverter device according to any one of the above, further comprising a switching element connected in series to the current limiting element, wherein a conduction time of the switching element is controlled during an initial charging period.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞請求項１に
係る発明の実施の形態を、図１を参照して説明する。図
１において図９と同一の番号を付けた構成要素は同一も
しくは同等機能の部品を示すものであり、その個々の説
明は省略する。図１の回路が図９の回路と異なる点は、
初期充電回路が主電源トランス６の１次側に設けられて
いる点と、単相電力変換器７の内部に初期充電回路を備
えていない点である。かくして、図１の回路において
は、主電源開閉器２と主電源トランス６との間に初期充
電回路として、限流抵抗３およびそれに並列の開閉器４
を直列に挿入し、更に初期充電時間経過時点に開閉器４
を投入して限流抵抗３を短絡するためのタイマ５を備え
ている。なお図１には、単相インバータの台数に応じた
複数の２次巻線を備えた１台の主電源トランス６を設け
る例を示しているが、周知のごとく、単一２次巻線型の
絶縁トランスを単相インバータの台数に応じた台数だけ
設ける方式とすることもできる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <First Embodiment> An embodiment of the present invention according to claim 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 9 indicate components having the same or equivalent functions, and the description thereof will be omitted. The difference between the circuit of FIG. 1 and the circuit of FIG.
The point is that the initial charging circuit is provided on the primary side of the main power transformer 6 and that the single-phase power converter 7 does not include the initial charging circuit. Thus, in the circuit of FIG. 1, a current limiting resistor 3 and a switch 4 in parallel therewith are provided between the main power switch 2 and the main power transformer 6 as an initial charging circuit.
Are inserted in series, and when the initial charging time elapses, the switch 4
And a timer 5 for short-circuiting the current limiting resistor 3 by turning on the current limiting resistor 3. FIG. 1 shows an example in which one main power transformer 6 having a plurality of secondary windings corresponding to the number of single-phase inverters is provided. It is also possible to provide a system in which the number of insulating transformers is provided in accordance with the number of single-phase inverters.
【００１７】図１の初期充電回路の作用を、図２を用い
て説明する。開閉器４は当初は開いており、主電源開閉
器２を投入しても限流抵抗３の限流作用により、過大な
充電電流が主電源トランス６の２次側の単相電力変換器
２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗの平滑コンデンサ２２を通って
流れることを防止することができる。時間の経過と共
に、平滑コンデンサ２２の充電電圧Ｖ２２が上昇するに
つれて充電電流Ｉ２２も減少して行く。主電源開閉器２
の投入後、充電がほぼ完了するまでの時間ｔ１は、限流
抵抗３の抵抗値と平滑コンデンサ２２の容量に基づいて
予め計算することができるので、その時間をタイマ５に
設定し、タイマ５のタイムアップにより開閉器４を投入
して限流抵抗３を短絡する。この時、再び充電電流Ｉ
２２がジャンプして流れるが、その値は電源電圧と充電
電圧との間の電圧差ΔＶが相当減少しているので許容範
囲内に収めることができる。ここでは、限流手段として
限流抵抗３を用いる場合について説明したが、交流回路
では限流リアクトルまたはそれと限流抵抗との組み合わ
せからなる限流インピーダンスによっても同様の効果を
期待することができる。なお、開閉器４を閉成する前
に、主電源トランス６の励磁がほぼ完了しているので、
主電源トランス６ヘの突入電流も抑えることができる。The operation of the initial charging circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The switch 4 is initially open, and even if the main power switch 2 is turned on, an excessive charging current causes an excessive charging current to generate a single-phase power converter 21U on the secondary side of the main power transformer 6 due to the current limiting action of the current limiting resistor 3. , 21V, 21W through the smoothing capacitor 22 can be prevented. Over time, the charging current I 22 as the charging voltage V 22 of the smoothing capacitor 22 rises even decreases. Main power switch 2
After the charging, the time t1 until the charging is almost completed can be calculated in advance based on the resistance value of the current limiting resistor 3 and the capacity of the smoothing capacitor 22. Therefore, the time is set in the timer 5, The switch 4 is turned on and the current limiting resistor 3 is short-circuited. At this time, the charging current I
22 jumps and flows, but the value can be kept within an allowable range since the voltage difference ΔV between the power supply voltage and the charging voltage is considerably reduced. Here, the case where the current limiting resistor 3 is used as the current limiting means has been described. However, in an AC circuit, a similar effect can be expected by using a current limiting reactor or a current limiting impedance composed of a combination of the current limiting reactor and the current limiting resistor. Before the switch 4 is closed, the excitation of the main power transformer 6 is almost completed.
Inrush current to the main power transformer 6 can also be suppressed.
【００１８】本実施の形態によれば、単一の初期充電回
路によって、主電源トランス６の複数の２次巻線に接続
されている複数の平滑コンデンサ２２の充電電流を一括
して限流できるため、初期充電回路を構成する部品点数
が削減でき、装置のコストダウンと信頼性の向上を図る
ことができると同時に、主電源トランス６ヘの突入電流
を抑えることもできるため、電源容量の小さい設備にお
いても安全に起動することができる。According to the present embodiment, the charging current of the plurality of smoothing capacitors 22 connected to the plurality of secondary windings of the main power transformer 6 can be collectively limited by a single initial charging circuit. Therefore, the number of components constituting the initial charging circuit can be reduced, the cost of the device can be reduced and the reliability can be improved. At the same time, the rush current to the main power transformer 6 can be suppressed, so that the power supply capacity is small. The equipment can be started safely.
【００１９】＜第２の実施の形態＞請求項２に係る発明
の実施の形態を、図３を参照して説明する。図３に示す
発明の実施の形態が図１に示すそれと異なる点は、ここ
では、低圧制御電源等の低圧電源８から主電源トランス
６を励磁するための昇圧トランス９を追加し、限流抵抗
１３と開閉器１４を直列にして、低圧電源８と昇圧トラ
ンス９の低圧側との間に配置した点である。<Second Embodiment> The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The embodiment of the invention shown in FIG. 3 is different from that shown in FIG. 1 in that a step-up transformer 9 for exciting a main power transformer 6 from a low-voltage power supply 8 such as a low-voltage control power supply is added. 13 and the switch 14 are arranged in series and arranged between the low-voltage power supply 8 and the low-voltage side of the step-up transformer 9.
【００２０】図３の装置の作用を説明する。装置の起動
指令により、主電源開閉器２を開いたまま、まず開閉器
１４を投入する。これによって、低圧電源８から限流抵
抗１３および昇圧トランス９を介して主電源トランス６
が励磁され、主電源トランス６の２次側に設けられてい
る単相電力変換器７の内部の平滑コンデンサ２２が充電
される。このとき、充電電流は限流抵抗１３によって限
流され、主電源トランス６ヘの突入電流も抑えられるこ
とは、図１の構成の場合と同様である。充電完了をまっ
て、予め時限設定しておいたタイマ５がタイムアップ
し、それによって開閉器１４を開放することによって初
期充電を完了させると共に、それと同時に主電源開閉器
２を投入して通常運転に入る。本実施の形態における起
動時の充電電流および突入電流を抑える作用は同様であ
り、従って同一原理に基づく初期充電回路と呼ぶことが
できる。The operation of the apparatus shown in FIG. 3 will be described. In response to an apparatus start command, the switch 14 is first turned on while the main power switch 2 is open. As a result, the main power supply transformer 6 is supplied from the low voltage power supply 8 via the current limiting resistor 13 and the step-up transformer 9.
Is excited, and the smoothing capacitor 22 inside the single-phase power converter 7 provided on the secondary side of the main power transformer 6 is charged. At this time, the charging current is limited by the current limiting resistor 13 and the inrush current to the main power supply transformer 6 is suppressed as in the case of the configuration in FIG. Upon completion of the charging, the timer 5 which has been set in advance has timed out, whereby the switch 14 is opened to complete the initial charging, and at the same time, the main power switch 2 is turned on for normal operation. to go into. The operation of the present embodiment for suppressing the charging current and the rush current at the time of startup is the same, and thus can be called an initial charging circuit based on the same principle.
【００２１】図１に示すように初期充電回路を高圧側に
設ける場合、限流抵抗３等の限流インピーダンスや開閉
器４が高圧用となり一般的に高価である。図３の実施の
形態のように初期充電回路を低圧側に移動することによ
り、限流抵抗１３等の限流インピーダンスや開閉器１４
の低コスト化を図ることができる。When the initial charging circuit is provided on the high voltage side as shown in FIG. 1, the current limiting impedance such as the current limiting resistor 3 and the switch 4 are used for high voltage, and are generally expensive. By moving the initial charging circuit to the low voltage side as in the embodiment of FIG.
Cost can be reduced.
【００２２】＜第３の実施の形態＞請求項３に係る発明
の実施の形態を、図４を参照して説明する。本実施の形
態の特徴は、限流機能を持たせた昇圧トランス１０を用
いることにより、専用の限流インピーダンス、例えば限
流リアクトルを省略するようにした点にある。ここで、
限流インピーダンスを持たせた昇圧トランスとは、漏れ
インダクタンスを特別に大きく設計したトランスであっ
て、限流リアクトルとして作用する程度の大きさの漏れ
インダクタンスを有するように設計する。このようにリ
アクトルとトランスが一体化されたトランスとすること
によって、専用の限流リアクトルを設けることなく、そ
れを設けたのと同様の作用・効果を奏することができ
る。図４の装置の限流作用は図３のそれと全く同様であ
り、その効果も図３の場合と同一である。<Third Embodiment> The third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this embodiment is that a dedicated current limiting impedance, for example, a current limiting reactor is omitted by using the step-up transformer 10 having a current limiting function. here,
The step-up transformer having the current limiting impedance is a transformer designed to have a particularly large leakage inductance, and is designed to have a leakage inductance large enough to act as a current limiting reactor. By thus forming the transformer in which the reactor and the transformer are integrated, it is possible to achieve the same operation and effect as the case where the reactor is provided without providing a dedicated current limiting reactor. The current limiting effect of the device of FIG. 4 is exactly the same as that of FIG. 3, and the effect is the same as that of FIG.
【００２３】この実施の形態によれば、昇圧トランス１
０に、昇圧トランスと限流リアクトルの両作用を持たせ
ることにより、全体として小型軽量化を図り、部品点数
の減少によりコストダウンを図ることができる。According to this embodiment, the step-up transformer 1
By giving both the step-up transformer and the current limiting reactor to 0, the overall size and weight can be reduced, and the cost can be reduced by reducing the number of parts.
【００２４】＜第４の実施の形態＞請求項４に係る発明
の実施の形態を、図５を参照して説明する。この実施の
形態の特徴は、昇圧トランス９（図３）の代わりに、初
期充電用の低圧巻線１１ａを追加した主電源トランス１
１を用いる点にある。この低圧巻線１１ａは、初期充電
期間のみ、低圧電源８から開閉器１４および限流抵抗１
３を介して励磁される。図３の装置において、別体の昇
圧トランス９を設けることのコストを考えた場合、主電
源トランス６に小容量の充電用低圧巻線１１ａを追加す
る方が安価に構成できる場合があり、本実施の形態は、
そのような場合に適用して特に良好な効果を奏すること
ができる。この実施の形態における開閉器１４および開
閉器２の開閉順序および開閉タイミングは、図３，４の
場合と同様である。<Fourth Embodiment> The fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this embodiment is that the main power transformer 1 in which a low voltage winding 11a for initial charging is added instead of the step-up transformer 9 (FIG. 3).
1 is used. The low voltage winding 11a is connected to the switch 14 and the current limiting resistor 1 only from the low voltage power source 8 during the initial charging period.
3 is excited. In consideration of the cost of providing the separate step-up transformer 9 in the apparatus of FIG. 3, it may be possible to construct the main power transformer 6 by adding a small-capacity low-voltage winding 11a to the main power transformer 6 at a lower cost. The embodiment is
Particularly good effects can be obtained by applying to such a case. The switching sequence and the switching timing of the switch 14 and the switch 2 in this embodiment are the same as those in FIGS.
【００２５】本実施の形態によれば、低圧巻線１１ａを
追加した主電源トランス１１を用いることにより、図３
あるいは図４の実施の形態と同様に、限流抵抗１３等の
限流インピーダンスや開閉器１４の低コスト化を図るこ
とができる。According to the present embodiment, by using the main power transformer 11 to which the low-voltage winding 11a is added, FIG.
Alternatively, similarly to the embodiment of FIG. 4, the current limiting impedance of the current limiting resistor 13 and the like and the cost of the switch 14 can be reduced.
【００２６】＜第５の実施の形態＞請求項５に係る発明
の第１の実施の形態を、図６を参照して説明する。図６
に示す実施の形態の特徴は、図１の限流抵抗３に直列に
サイリスタ１２を接続した点にある。<Fifth Embodiment> A first embodiment of the invention according to claim 5 will be described with reference to FIG. FIG.
Is characterized in that a thyristor 12 is connected in series with the current limiting resistor 3 in FIG.
【００２７】図６の装置の作用を説明すれば、開閉器４
を開放したまま、まず主電源開閉器２を投入した後、限
流抵抗３により平滑コンデンサの充電電流を抑制し、初
期充電完了後は開閉器４を短絡する点は、図１の装置の
場合と同様である。図１の装置と異なるのは、充電電流
の制限を限流抵抗３の作用に加えてサイリスタの点弧角
制御を併用して行う点にある。なお、サイリスタ１２は
他のスイッチング素子、例えばＧＴＯやトランジスタ等
によって置換することもできる。The operation of the apparatus shown in FIG.
1, the main power switch 2 is first turned on, the charging current of the smoothing capacitor is suppressed by the current limiting resistor 3, and the switch 4 is short-circuited after the initial charging is completed in the case of the apparatus of FIG. Is the same as The difference from the apparatus of FIG. 1 lies in that the charging current is limited by controlling the firing angle of the thyristor in addition to the action of the current limiting resistor 3. Note that the thyristor 12 can be replaced by another switching element, for example, a GTO or a transistor.
【００２８】図１の装置では、その充電時間は平滑コン
デンサ２２の容量と限流抵抗３の抵抗値によって決定さ
れる。この充電時間を短くするためには、限流抵抗３の
抵抗値を小さくすればよいが、そうすると充電電流の初
期値が過大になってしまう。そこで、図６の装置では、
充電初期の間はサイリスタ１２の点弧角制御により、サ
イリスタ１２の導通時間を狭くし実効充電電流を制限す
る。充電末期には、導通時間を最大とし、サイリスタ１
２での制限を減らす。こうすることによって、所定値内
に抑制された充電電流を十分に流すようにすることがで
き、初期充電時間を短縮することができる。In the apparatus shown in FIG. 1, the charging time is determined by the capacity of the smoothing capacitor 22 and the resistance value of the current limiting resistor 3. In order to shorten the charging time, the resistance value of the current limiting resistor 3 may be reduced, but the initial value of the charging current becomes excessive. Therefore, in the device of FIG.
During the initial stage of charging, the firing time of the thyristor 12 is controlled to shorten the conduction time of the thyristor 12 and limit the effective charging current. At the end of charging, the conduction time is maximized and the thyristor 1
Reduce the restriction in 2. By doing so, the charging current suppressed within the predetermined value can be made to flow sufficiently, and the initial charging time can be shortened.
【００２９】＜第６の実施の形態＞請求項５に係る発明
の第２の実施の形態を、図７を参照して説明する。図７
の実施の形態の特徴は、低圧回路に挿入された限流抵抗
１３に直列にサイリスタ１２を接続した点にある。図７
の装置の基本的作用は図３の装置と同様であるが、サイ
リスタ１２を備えたことにより、図６の装置の場合と同
様に、充電初期はサイリスタ１２の点弧角制御により、
サイリスタ１２の導通時間を狭くして実効充電電流を制
限する。充電末期には、導通時間を最大とし、サイリス
タ１２での制限を減らす。こうすることによって、充電
期間全体にわたって所定値内ではあるが可及的に限度一
杯の充電電流を流すように設計することができ、初期充
電時間の短縮化を図ることができる。<Sixth Embodiment> A second embodiment of the invention according to claim 5 will be described with reference to FIG. FIG.
The feature of this embodiment resides in that a thyristor 12 is connected in series with a current limiting resistor 13 inserted in a low voltage circuit. FIG.
Although the basic operation of the device of FIG. 3 is the same as that of the device of FIG. 3, the provision of the thyristor 12 allows the firing angle of the thyristor 12 to be controlled at the initial stage of charging, as in the case of the device of FIG.
The effective charging current is limited by shortening the conduction time of the thyristor 12. At the end of charging, the conduction time is maximized, and the restriction on the thyristor 12 is reduced. By doing so, it is possible to design so that the charging current is within the predetermined value but as much as possible throughout the entire charging period, and the initial charging time can be shortened.
【００３０】＜第７の実施の形態＞請求項５に係る発明
の第３の実施の形態を、図８を参照して説明する。図８
の装置の特徴は、図５における限流抵抗１３に直列にサ
イリスタ１２を接続した点にある。サイリスタ１２の機
能および効果は図６または図７に示した実施の形態に準
じ、それらと同様の作用・効果を奏することができる。<Seventh Embodiment> A third embodiment of the invention according to claim 5 will be described with reference to FIG. FIG.
The feature of this device is that the thyristor 12 is connected in series with the current limiting resistor 13 in FIG. The function and effect of the thyristor 12 are similar to those of the embodiment shown in FIG. 6 or FIG. 7, and the same operation and effect can be obtained.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
圧インバータ装置の初期充電回路の部品点数を削減し、
それによって装置のコスト削減および信頼性向上を実現
することができ、更に、電源容量の小さい設備において
も、安全に起動できる高圧インバータ装置を提供するこ
とができる。As described above, according to the present invention, the number of components of the initial charging circuit of the high-voltage inverter device can be reduced,
As a result, it is possible to reduce the cost and improve the reliability of the device, and it is possible to provide a high-voltage inverter device that can be started safely even in equipment with a small power supply capacity.
【図１】第１の実施の形態による高圧インバータ装置の
回路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high-voltage inverter device according to a first embodiment.
【図２】第１の実施の形態の作用を説明するためのタイ
ムチャート。FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the first embodiment.
【図３】第２の実施の形態による高圧インバータ装置の
回路構成図。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a high-voltage inverter device according to a second embodiment.
【図４】第３の実施の形態による高圧インバータ装置の
回路構成図。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a high-voltage inverter device according to a third embodiment.
【図５】第４の実施の形態による高圧インバータ装置の
回路構成図。FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a high-voltage inverter device according to a fourth embodiment.
【図６】第５の実施の形態による高圧インバータ装置の
回路構成図。FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a high-voltage inverter device according to a fifth embodiment.
【図７】第６の実施の形態による高圧インバータ装置の
回路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a high-voltage inverter device according to a sixth embodiment.
【図８】第７の実施の形態による高圧インバータ装置の
回路構成図。FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a high-voltage inverter device according to a seventh embodiment.
【図９】従来の高圧インバータ装置の一例を示す回路構
成図。FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a conventional high-voltage inverter device.
【図１０】従来の高圧インバータ装置の他の例を示す回
路構成図。FIG. 10 is a circuit diagram showing another example of a conventional high-voltage inverter device.
【図１１】従来の高圧インバータ装置の更に他の例を示
す回路構成図。FIG. 11 is a circuit diagram showing still another example of the conventional high-voltage inverter device.
１ 高圧電源 ２ 開閉器 ３ 限流抵抗 ４ 短絡器 ５ タイマ ６ 主電源トランス ７ ２レベル方式の単相電力変換器 ８ 低圧電源 ９ 昇圧トランス １０ 昇圧トランス １１ 主電源トランス １１ａ 低圧巻線 １２ サイリスタ ２０ ２レベル方式の単相電力変換器 ２１ 整流器 ２２ 平滑コンデンサ ２３ 単相２レベルインバータ ２４ 限流抵抗 ２５ 開閉器 ２６ タイマ ３０ ３レベル方式の単相電力変換器 ３１ 単相３レベルインバータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High voltage power supply 2 Switch 3 Current limiting resistor 4 Short circuiter 5 Timer 6 Main power transformer 7 Two-level type single phase power converter 8 Low voltage power supply 9 Boost transformer 10 Boost transformer 11 Main power transformer 11a Low voltage winding 12 Thyristor 20 2 Level-type single-phase power converter 21 Rectifier 22 Smoothing capacitor 23 Single-phase two-level inverter 24 Current-limiting resistor 25 Switch 26 Timer 30 Three-level single-phase power converter 31 Single-phase three-level inverter
Claims (5)
からなる複数組の単相電力変換器を備え、主電源トラン
スを介して前記複数組の単相電力変換器に互いに絶縁さ
れた交流高電圧を印加し、前記複数組の単相電力変換器
の互いに位相差を有する出力電圧を合成して３相交流高
電圧を出力する高圧インバータ装置において、限流素子
およびこの限流素子に並列に接続された開閉器を含み、
前記主電源トランスの１次側に直列に前記各平滑コンデ
ンサに共通に接続された初期充電回路と、前記開閉器を
前記平滑コンデンサの初期充電期間のみ開放し、前記初
期充電期間終了後は閉じるタイマとを具備したことを特
徴とする高圧インバータ装置。A plurality of sets of single-phase power converters each comprising a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, wherein a plurality of sets of single-phase power converters are provided with a plurality of sets of single-phase power converters. In the high-voltage inverter device for applying and combining the output voltages of the plurality of sets of single-phase power converters having a phase difference with each other and outputting a three-phase AC high voltage, the current-limiting element and the current-limiting element are connected in parallel. Including switchgear,
An initial charging circuit commonly connected to each of the smoothing capacitors in series with the primary side of the main power transformer, and a timer that opens the switch only during the initial charging period of the smoothing capacitor and closes after the initial charging period has ended. And a high-voltage inverter device.
からなる複数組の単相電力変換器を備え、主電源トラン
スを介して前記複数組の単相電力変換器に互いに絶縁さ
れた交流高電圧を印加し、前記複数組の単相電力変換器
の互いに位相差を有する出力電圧を合成して３相交流高
電圧を出力する高圧インバータ装置において、低圧電源
によって励磁され、前記主電源トランスを励磁する昇圧
トランスと、限流素子およびこの限流素子に直列に接続
された開閉器を含み、前記昇圧トランスの１次側に直列
に接続された初期充電回路と、前記開閉器を前記平滑コ
ンデンサの初期充電期間のみ閉成し、前記初期充電期間
終了後は開放するタイマとを具備したことを特徴とする
高圧インバータ装置。2. A plurality of single-phase power converters each comprising a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, wherein AC high voltages insulated from each other are supplied to the plurality of single-phase power converters via a main power transformer. In the high-voltage inverter device for applying and combining the output voltages of the plural sets of single-phase power converters having a phase difference with each other to output a three-phase AC high voltage, the high-voltage inverter is excited by a low-voltage power supply to excite the main power transformer. A boosting transformer, a current limiting element and a switch connected in series to the current limiting element, an initial charging circuit connected in series to a primary side of the boosting transformer, and an initial charging circuit connected to the primary side of the boosting transformer. A high-voltage inverter device comprising: a timer that closes only during a charging period and opens after the initial charging period ends.
からなる複数組の単相電力変換器を備え、主電源トラン
スを介して前記複数組の単相電力変換器に互いに絶縁さ
れた交流高電圧を印加し、前記複数組の単相電力変換器
の互いに位相差を有する出力電圧を合成して３相交流高
電圧を出力する高圧インバータ装置において、限流リア
クトルとして作用する程度の漏れインダクタンスを有
し、低圧電源によって励磁され、前記主電源トランスを
励磁する昇圧トランス、およびこの昇圧トランスの１次
側に直列に接続された開閉器を含む初期充電回路と、前
記開閉器を前記平滑コンデンサの初期充電期間のみ閉成
し、前記初期充電期間終了後は開放するタイマとを具備
したことを特徴とする高圧インバータ装置。3. A plurality of single-phase power converters each comprising a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, and an AC high voltage insulated from the plurality of single-phase power converters via a main power transformer. In the high-voltage inverter device for applying and combining the output voltages of the plurality of sets of single-phase power converters having a phase difference with each other and outputting a three-phase AC high voltage, the high-voltage inverter device has a leakage inductance that acts as a current limiting reactor. An initial charging circuit including a step-up transformer excited by a low-voltage power supply to excite the main power transformer, and a switch connected in series to a primary side of the step-up transformer; and an initial charge of the smoothing capacitor for the switch. A high-voltage inverter device, comprising: a timer that closes only during a period and opens after the initial charging period ends.
からなる複数組の単相電力変換器を備え、主電源トラン
スを介して前記複数組の単相電力変換器に互いに絶縁さ
れた交流高電圧を印加し、前記複数組の単相電力変換器
の互いに位相差を有する出力電圧を合成して３相交流高
電圧を出力する高圧インバータ装置において、前記主電
源トランスに小容量の低圧巻線を追加して備え、限流素
子およびこの限流素子に直列に接続された開閉器を含
み、前記低圧巻線に直列に接続された初期充電回路と、
前記開閉器を前記平滑コンデンサの初期充電期間のみ閉
成し、前記初期充電期間終了後は開放するタイマとを具
備したことを特徴とする高圧インバータ装置。4. A plurality of single-phase power converters each comprising a rectifier circuit, a smoothing capacitor, and an inverter, wherein a plurality of sets of single-phase power converters are connected to the plurality of single-phase power converters via a main power transformer to supply AC high voltages mutually insulated. A low-voltage winding with a small capacity is added to the main power transformer in a high-voltage inverter device that applies the applied voltage and combines the output voltages of the plurality of sets of single-phase power converters having a phase difference with each other to output a three-phase AC high voltage. Comprising, a current limiting element and a switch connected in series to the current limiting element, an initial charging circuit connected in series to the low voltage winding,
A high-voltage inverter device comprising: a timer that closes the switch only during an initial charging period of the smoothing capacitor, and that opens after the initial charging period.
インバータ装置において、前記限流素子に直列に接続さ
れたスイッチング素子を具備し、前記初期充電期間中に
前記スイッチング素子の導通時間を制御することを特徴
とする高圧インバータ装置。5. The high-voltage inverter device according to claim 1, further comprising: a switching element connected in series with said current limiting element, wherein a conduction time of said switching element is reduced during said initial charging period. A high-voltage inverter device characterized by controlling.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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