JP2005110422A

JP2005110422A - 電源装置

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Publication number: JP2005110422A
Application number: JP2003341351A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Tokuda; 寛和徳田
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: DE102004047613A1; US20050068699A1; CN100499348C; TWI344257B; US7233081B2; TW200516837A; CN1604448A; JP4063185B2

Abstract

【課題】出力電圧の任意操作、高調波抑制、潮流制御といった機能を持つ電源装置において、装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流等の悪影響を低減する。
【解決手段】入出力端子間に直列に設けられた電圧供給部２により、起動時には入力側の電圧を打ち消した状態から徐々に出力電圧を絞っていくことにより、装置の出力電圧の緩やかな立ち上がりを実現し、逆に停止時には、入力の電圧を打ち消すように徐々に出力電圧を増大させていくことにより、装置の出力電圧を緩やかに絞ることを実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は電源装置に関し、特に出力電圧を制御する機能を持った常時商用給電方式無停電電源装置、電力用直並列形アクティブフィルタ、潮流制御装置のように入出力間の電圧を変換する機能を持った電源装置に関する。

従来技術の一例として、常時商用給電方式の無停電電源装置について説明する。従来の技術は、例えば、特許文献１に開示されている。この文献によると、無停電電源装置は、第１の電圧供給手段としての直列インバータと第２の電圧供給手段としての並列補償コンバータとによって構成されている。そして、特許文献１の段落[０００４]に記載のとおり、電源ラインの電圧すなわち、第２の電圧供給手段の出力電圧に対して、第１の電圧供給手段の出力電圧を補償電圧として直接加えることによって出力電圧を定格値に保持している。すなわち、第１の電圧供給手段の出力電圧を操作することにより、入力電圧が変動した場合にも出力電圧を一定に保持するという利点を持つことができる。また、出力電圧を装置容量内で任意に変化させることも可能である。

また、同様の原理により、入力側の電源ラインの電圧に高調波成分を含んでいた時に、第１の電圧供給手段より逆位相の高調波電圧を発生させ、出力電圧の高調波成分を補償する従来技術が知られている。この技術については、上記の特許文献１、もしくは特許文献２に開示されている。
さらに、第１の電圧供給手段により入力電圧と出力電圧の位相を変化させることができるため、本技術により移相器を実現することが可能であるが、交流の電力潮流は電圧位相により操作することができるので、本技術により、潮流制御を行うことが可能である。
これらの従来技術はいずれも、第２の電圧供給手段の出力電圧もしくは入力端子の電圧に第１の電圧供給手段の出力電圧を組み合わせて実現できるものである。
特開２００１−１２８３９０公報特開２００１−１６１０９８号公報

しかしながら、これら特許文献１や特許文献２に記載の技術では、起動停止については、特別な操作がなされておらず、このため、電源装置の起動動作開始及び停止動作開始の際の突入電流などの悪影響が問題となる。
ここで、電源装置の起動や停止については、例えば、特開２００１−８４６２号公報に開示されているように、電源装置の起動時の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることを目的とし、起動時には電圧供給手段による電圧を徐々に増大させるという従来技術がある。

しかし、この従来技術によると、入力端子に並列に接続された１つの電圧供給手段で構成されているのが前提である。このため、上述したような出力電圧を一定に保つことや、出力電圧の任意操作、高調波抑制、潮流制御といった機能を持たせることは、不可能である。
本発明は上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は出力電圧の任意操作、高調波抑制、潮流制御といった機能を持つことのできる電源装置においても、装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることのできる電源装置を提供することである。

本発明の請求項１による電源装置は、入力端子と出力端子との間に直列に接続され、前記出力端子の出力電圧を操作するための第１電圧供給手段（図１及び図９中の電圧供給部２に対応）を有する電源装置であって、装置起動動作開始の際に前記第１電圧供給手段の出力で入力電圧を相殺しその後に相殺効果が徐々に低下する制御信号を生成する制御信号生成手段（図１及び図９中の制御部５に対応）を含み、前記制御信号を用いて前記第１電圧供給手段を制御するようにしたことを特徴とする。このように構成すれば、装置起動動作時に、装置の出力端子の電圧が小さい値となるため、装置に接続された負荷等に過大な過渡変動を発生させることがなくなる。

本発明の請求項２による電源装置は、入力端子と出力端子との間に直列に接続され、前記出力端子の出力電圧を操作するための第１電圧供給手段を有する電源装置であって、前記第１電圧供給手段の出力で入力電圧を相殺する相殺効果が徐々に上昇する制御信号を生成する制御信号生成手段を含み、前記制御信号を用いて前記第１電圧供給手段を制御するようにしたことを特徴とする。このように構成すれば、装置停止動作時に、装置の出力端子の電圧が小さい値となるため、装置に接続された負荷等に過大な過渡変動を発生させることがなくなる。

本発明の請求項３による電源装置は、請求項１又は２において、前記入力端子と前記出力端子との間に並列に接続された第２電圧供給手段（図１中の電圧供給部１に対応）を更に含むことを特徴とする。直列接続された電圧供給手段の他に並列接続された電圧供給手段を含む場合においても、装置起動動作時及び装置停止動作時に、装置の出力端子の電圧が小さい値となるため、装置に接続された負荷等に過大な過渡変動を発生させることがなくなる。

本発明の請求項４による電源装置は、請求項１から３までのいずれか１項において、前記第１電圧供給手段は、電力変換を行うためのスイッチング素子を有し、
前記制御信号生成手段は、徐々にレベルが変化するレベル変化信号を生成する手段（図１及び図９中の変化率リミッタ９に対応）と、この電源装置の運用に際して前記第１電圧供給手段の出力すべき電圧指令（例えば、正弦波信号）を生成する手段（図１及び図９中の出力電圧基準信号生成器１２に対応）と、前記レベル変化信号と前記出力すべき電圧指令とを掛算する手段（図１及び図９中の掛算器１０ｄに対応）とを有し、この掛算結果に応じて作成した制御信号（図１及び図９中の出力電圧指令１４０に対応）により、前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御することを特徴とする。

要するに、本発明では、２台の電源の直並列接続、もしくは、入出力間に直列に接続された電源の構成において、電源供給開始時には、入力端子に並列接続された電源もしくは入力端子の電圧と、入出力間に直列に接続された電源の電圧とを等しいか、近い大きさとし、そこから入出力間に直列に接続された電源の供給電圧を徐々に低下させて、出力端子の電圧を所望の値とする。また、電源停止時には、入出力間に直列に接続された電源の供給電圧を、徐々に、入力に並列に接続された電源の供給電圧もしくは入力端子の電圧に近づけていき、本装置の出力端子の電圧が小さくなった後に、装置を停止させる。
以上のように制御することで、装置の電圧の供給を開始、停止する際に、装置の出力端子の電圧が小さい値となるため、装置に接続された負荷等に過大な過渡変動を発生させることがなくなる。

本発明では、入出力端子間に直列に設けられた電圧供給手段により、起動時には入力側の電圧を打ち消した状態から徐々に出力電圧を絞っていくことにより、装置の出力電圧の緩やかな立ち上がりを実現し、逆に停止時には、入力の電圧を打ち消すように徐々に出力電圧を増大させていくことにより、装置の出力電圧を緩やかに絞ることを実現できる。そのため、電源装置の起動停止の際の外部負荷の突入電流などによる負荷機器への悪影響を低減させることができる。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において参照する各図においては、他の図と同等部分に同一符号が付されている。
（第１の実施形態）
図１は本発明による電源装置の第１の実施形態を示す回路図である。本実施形態の電源装置は、入力端子３に並列接続されている電圧供給部１と、入力端子３と出力端子４との間に直列接続されている電圧供給部２と、電圧供給部１及び電圧供給部２に制御信号を印加し、それらを制御する制御部５とを含んで構成されている。

本実施形態において、電圧供給部１は入力端子３に加わる電圧と等しい対向電圧Ｖ１を出力することにより入力側の電圧を支えるように動作する。また、入力端子に接続された電源と電力を交換することにより、装置内部の電圧を維持させる役割を任わせたり、高調波電流や無効電流の補償動作を行ったりする。また、電圧供給部２は出力端子４に得たい電圧と入力端子３に加わる電圧との差電圧Ｖ２を出力して出力端子の出力電圧を補償するように動作する。

次に、制御部５の構成について説明する。制御部５は、電圧供給部１の出力すべき電圧の指令値７０が印加される信号端子７と、電圧供給部２の出力すべき電圧の指令値８０が印加される信号端子８と、停止時はレベル「０」で運転時はレベル「１」となる信号６０が印加される信号端子６と、信号端子６への入力信号を入力とし信号レベルの変化率を制限する変化率リミッタ９と、掛算器１０ａ〜１０ｄと、加算器１１ａ及び１１ｂと、出力電圧基準信号生成器１２と、電圧供給部１への出力電圧指令１３０を出力する出力端子１３と、電圧供給部２への出力電圧指令１４０を出力する出力端子１４とを含んで構成されている。
信号端子７、信号端子８に印加される指令値７０、指令値８０は、電源装置の目的に応じて別途設定される。

変化率リミッタ９は、入力が急変しても、出力は設定された最大変化率よりも大きな変化率では変化しないように変化率を制限する。そのため、変化率リミッタ９の出力信号９０は、装置起動動作の際、図２（ｃ）に示されているように信号レベルが徐々に増加するように変化する。また、変化率リミッタ９の出力は、装置停止動作の際、図３（ｃ）に示されているように信号レベルが徐々に低下するように変化する。
変化率リミッタ９の出力は掛算器１０ａに入力される。加算器１１ａでは指令値７０から掛算器１０ａの出力が減算されるので、起動時には、加算器１１ａの出力は指令値７０の値から徐々に低下し、最終的にレベル「０」になる。停止時にはその逆で、加算器１１ａの出力は「０」から徐々に上昇し、最終的に指令値７０の値となる。

出力電圧基準信号生成器１２は、例えば、周知のＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）回路によって構成され、その出力信号１２０は正弦波状信号である。電圧供給部１の出力電圧指令１３０（瞬時値）は、掛算器１０ｃにて、出力電圧基準信号生成器１２の出力信号１２０と指令値７０との積として求められる。
電圧供給部２の出力電圧指令１４０は、掛算器１０ｂにて求められる変化率リミッタ９の出力信号９０と指令値８０との積に加算器１１ａの出力を加算したものと、出力電圧基準信号生成器１２の出力信号１２０との積として掛算器１０ｄにて求められる。

（装置起動動作）
このような構成において、装置起動動作の際に指令値７０が図２（ａ）に示されているような動きをした場合を考える。この場合、装置起動直後は、掛算器１０ａの出力が「０」であるために、加算器１１ａの出力は指令値７０と同じであり、掛算器１０ｂの出力も「０」である。その後、変化率リミッタ９の出力信号９０が「１」まで徐々に上昇するため、掛算器１０ａの出力は指令値７０と同じ値まで徐々に推移する。その結果、加算器１１ａの出力は「０」まで徐々に低下する。
一方、掛算器１０ｂの出力は「０」から指令値８０の値まで徐々に推移する。そのため、変化率リミッタ９の出力の値が「１」になって装置起動動作が完了した時には、加算器１１ｂの出力の値は指令値８０と同じ値となる。よって、加算器１１ｂの出力の値は、図２(ｂ)に示されているように変化する。その結果、制御部５から出力される出力電圧指令１４０は、図４（ｂ）に示されているように変化する。

（装置停止動作）
同様に、装置停止動作の際に指令値７０が図３（ａ）に示されているような動きをした場合、変化率リミッタ９の出力は図３（ｃ）に示されているように信号レベルが徐々に低下するように変化するので、加算器１１ｂの出力は図３（ｂ）に示されているように変化する。このため、加算器１１ｂの出力と出力電圧基準信号生成器１２の出力信号１２０との積を求める掛算器１０ｄの出力、すなわち電圧供給部２への出力電圧指令１４０は、図４（ｃ）に示されているように変化する。
なお、電圧供給部１への出力電圧指令１３０は、図４（ａ）に示されているように変化する。その結果、出力端子４の電圧波形は図４（ｃ）に示されているようになる。

（電圧供給部の制御）
上述したように、制御部５から出力され電圧供給部２に印加される出力電圧指令１４０は、装置起動動作の際は図４（ｂ）、装置停止動作の際は図４（ｃ）、に示されているように変化する。このため、出力電圧指令１４０は、装置起動動作開始の際に電圧供給部２の出力を相殺しその後に相殺効果が徐々に低下し、装置停止動作開始の際にはその相殺効果が徐々に上昇する制御信号であるといえる。
このように変化する出力電圧指令１４０が印加される電圧供給部２では、この出力電圧指令１４０をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調して駆動信号を生成する。この駆動信号が後述する各半導体スイッチング素子のゲート端子に入力され、半導体スイッチング素子がスイッチング動作することにより、電力変換器として動作する。

ＰＷＭ変調を行う場合、例えば、図５に示されているように、出力電圧指令１４０を信号波Ｓ、所定の三角波信号を搬送波Ｈとすることで、ＰＷＭ信号Ｐが得られる。このＰＷＭ信号Ｐとそれをゲート回路で論理反転した信号とを駆動信号とする。この駆動信号を、後述するように直列接続された一対のスイッチング素子のゲートに印加することで、それらスイッチング素子を交互にオンオフ動作させる。なお、駆動信号をその電圧レベルを変換した後でゲートに印加する場合もある。
以上のように制御することにより、２つの電圧供給部を組み合わせて出力電圧の任意操作、高調波抑制、潮流制御といった機能を持つことのできる、電源装置においても、電源装置の起動の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることができる。

（電圧供給部の構成例）
本実施形態における電圧供給部１、電圧供給部２は、例えば図６〜図８のように構成される。以下、これらの構成例について順に説明する。
まず、図６に示されている電圧供給部１は、以下のように構成されている。すなわち、半導体スイッチング素子１７ａ〜１７ｄが２つずつ直列に接続された直列接続部１００、２００が、並列に接続されている。各半導体スイッチング素子１７ａ〜１７ｄには、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌｏｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いる。また、各半導体スイッチング素子１７ａ〜１７ｄには、それぞれ逆並列にダイオード１８ａ〜１８ｄが接続されている。

半導体スイッチング素子１７ａと１７ｂとの接続点にはリアクトル１９ａの一端が接続されている。また、半導体スイッチング素子１７ｃと１７ｄとの接続点にはリアクトル１９ｂの一端が接続されている。さらに、リアクトル１９ａの他端及びリアクトル１９ｂの他端に、並列にコンデンサ２０ａが接続されている。このため、リアクトル１９ａ及びリアクトル１９ｂ並びにコンデンサ２０ａは、フィルタとして作用する。
電圧供給部２は、電圧供給部１と同様に、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴのような半導体スイッチング素子１７ｇ〜１７ｊがそれぞれ２つずつ直列に接続された直列接続部４００、５００が、並列に接続されている。また、電圧供給部１と同様に、各半導体スイッチング素子１７ｇ〜１７ｊには、それぞれ逆並列にダイオード１８ｇ〜１８ｊが接続されている。

半導体スイッチング素子１７ｇと１７ｈとの接続点にはリアクトル１９ｄの一端が接続されている。また、半導体スイッチング素子１７ｉと１７ｊとの接続点にはリアクトル１９ｅの一端が接続されている。さらに、リアクトル１９ｄの他端及びリアクトル１９ｅの他端に、並列にコンデンサ２０ｄが接続されている。このため、リアクトル１９ｄ及びリアクトル１９ｅ並びにコンデンサ２０ｄは、フィルタとして作用する。
以上のように電圧供給部１及び電圧供給部２によって構成された電力変換器では、平滑用の直流中間コンデンサ１６が電圧供給部１及び電圧供給部２に共通に設けられている。電圧供給部１の出力側には変圧器２１ａ、電圧供給部２の出力側には変圧器２１ｂがそれぞれ設けられている。

このような電圧供給部１及び電圧供給部２を採用した場合においても、上述した制御部５から出力される出力電圧指令１３０及び出力電圧指令１４０によって各半導体スイッチング素子をオンオフ制御すれば、起動時には入力側の電圧を打ち消した状態から徐々に出力電圧を絞っていくことにより、装置の出力電圧の緩やかな立ち上がりを実現し、逆に停止時には、入力の電圧を打ち消すように徐々に出力電圧を増大させていくことにより、装置の出力電圧を緩やかに絞ることを実現できる。このため、電源装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることができる。

次に、図７に示されている電圧供給部１、電圧供給部２からなる電力変換器は、図６中の電圧供給部１の出力側に設けられている変圧器２１ａが省略された構成である。詳しい動作の説明は省略する。
このような電圧供給部１及び電圧供給部２を採用した場合においても、上述した制御部５を採用すれば、装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることができる。

さらに、図８に示されている電圧供給部１、電圧供給部２は、図６の構成を三相３線式の電源装置とした構成である。このため、３つの入力端子３ｕ、３ｖ、３ｗ、３つの出力端子４ｕ、４ｖ、４ｗが設けられている。
電圧供給部１は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴのような半導体スイッチング素子１７ａ〜１７ｆがそれぞれ２つずつ直列に接続された直列接続部１００、２００、３００が、並列に接続されている。また、各半導体スイッチング素子１７ａ〜１７ｆには、それぞれ逆並列にダイオード１８ａ〜１８ｆが接続されている。

半導体スイッチング素子１７ａと１７ｂとの接続点にはリアクトル１９ａの一端が接続されている。また、半導体スイッチング素子１７ｃと１７ｄとの接続点にはリアクトル１９ｂの一端が接続されている。さらに、半導体スイッチング素子１７ｅと１７ｆとの接続点にはリアクトル１９ｃの一端が接続されている。そして、リアクトル１９ａ〜１９ｃの他端それぞれの間に、並列にコンデンサ２０ａ〜ｃが接続されている。このため、リアクトル１９ａ〜ｃ及びコンデンサ２０ａ〜ｃは、フィルタとして作用する。

電圧供給部２は、電圧供給部１と同様に、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴのような半導体スイッチング素子１７ｇ〜１７ｌがそれぞれ２つずつ直列に接続された直列接続部４００、５００、６００が、並列に接続されている。また、電圧供給部１と同様に、各半導体スイッチング素子１７ｇ〜１７ｌには、それぞれ逆並列にダイオード１８ｇ〜１８ｌが接続されている。

半導体スイッチング素子１７ｇと１７ｈとの接続点にはリアクトル１９ｄの一端が接続されている。また、半導体スイッチング素子１７ｉと１７ｊとの接続点にはリアクトル１９ｅの一端が接続されている。さらに、半導体スイッチング素子１７ｋと１７ｌとの接続点にはリアクトル１９ｆの一端が接続されている。そして、リアクトル１９ｄ〜１９ｆの他端それぞれの間に、並列にコンデンサ２０ｄ〜ｆが接続されている。このため、リアクトル１９ｄ〜ｆ及びコンデンサ２０ｄ〜ｆは、フィルタとして作用する。

以上のように電圧供給部１及び電圧供給部２によって構成された電力変換器では、平滑用の直流中間コンデンサ１６が電圧供給部１及び電圧供給部２に共通に設けられている。電圧供給部１の出力側には変圧器２１ａ、電圧供給部２の出力側には変圧器２１ｂがそれぞれ設けられている。詳しい動作の説明は省略する。
このような電圧供給部１及び電圧供給部２を採用した場合においても、上述した制御部５を採用すれば、装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることができる。

（第２の実施形態）
図９は本発明による電源装置の第２の実施形態を示す回路図である。本実施形態の電源装置は、電圧供給部２が入力端子３と出力端子４との間に直列接続された構成である。図１において入力端子３と出力端子４との間に並列接続されている電圧供給部１は、本実施形態では設けられていない。
本実施形態において、電圧供給部２は、出力端子４に得たい電圧と入力端子３に加わる電圧との差電圧Ｖを出力して出力端子の出力電圧を補償するように動作する。
また、制御部５においては、図１において設けられていた、掛算器１０ｃ及び出力端子１３が設けられていない。この制御部５の構成及び動作については、第１の実施形態の場合とほぼ同じであるので異なる部分についてのみ説明する。

入力端子１５に印加される入力電圧信号１５０は、入力端子３に加えられる電圧に相当する信号である。この入力電圧信号１５０は、設定値として予め決めておいたり、入力端子３に加えられる電圧を検出する検出器を設けておいたりすることにより得られる。
加算器１１ａでは、入力電圧信号１５０と掛算器１０ａの出力との差に応じた信号を出力する。こうすることにより、装置起動動作の際には、電圧供給部２の出力電圧を入力電圧にほぼ等しい値から推移させることができる。一方、装置停止動作の際には、電圧供給部２の出力電圧を入力電圧にほぼ等しい値まで推移させることができるようになる。

（電圧供給部の構成例）
本実施形態における電圧供給部２は、例えば図１０、図１１のように構成される。
まず、図１０に示されている電圧供給部２は、図６中の電圧供給部２と同様に構成されている。すなわち、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴのような半導体スイッチング素子１７ｇ〜１７ｊがそれぞれ２つずつ直列に接続された直列接続部４００、５００が、並列に接続されている。また、各半導体スイッチング素子１７ｇ〜１７ｊには、それぞれ逆並列にダイオード１８ｇ〜１８ｊが接続されている。

半導体スイッチング素子１７ｇと１７ｈとの接続点にはリアクトル１９ｄの一端が接続されている。また、半導体スイッチング素子１７ｉと１７ｊとの接続点にはリアクトル１９ｅの一端が接続されている。さらに、リアクトル１９ｄの他端及びリアクトル１９ｅの他端に、並列にコンデンサ２０ｄが接続されている。このため、リアクトル１９ｄ及びリアクトル１９ｅ並びにコンデンサ２０ｄは、フィルタとして作用する。

なお、電圧供給部２には、平滑用の直流中間コンデンサ１６が設けられている。
本例では、図９中の制御部５から制御信号として出力される出力電圧指令１４０をＰＷＭ変調した駆動信号が各半導体スイッチング素子１７ｇ〜１７ｊのゲート端子に入力され、これら半導体スイッチング素子がスイッチング動作することにより、フルブリッジの変換器として動作する。

このような電圧供給部２を採用した場合においても、上述した制御部５を採用すれば、装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることができる。
一方、図１１に示されている電圧供給部２は、図１０の回路構成を三相３線式の電源装置とした構成であり、図８中の電圧供給部２と同様に構成されている。このため、３つの入力端子３ｕ、３ｖ、３ｗ、３つの出力端子４ｕ、４ｖ、４ｗが設けられている。また、この場合、電力変換器の出力に変圧器２１ｂを設け、この変圧器２１ｂを介して電圧供給部２を電源ラインに接続する構成になっている。

この構成の場合においても、上記と同様に図９中の制御部５から出力された電圧指令をＰＷＭ変調した駆動信号が各半導体スイッチング素子１７のゲート端子に入力され、半導体スイッチング素子がスイッチング動作することにより、フルブリッジの変換器として動作する。
このような電圧供給部２を採用した場合においても、上述した制御部５を採用すれば、装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることができる。

以上のように、本発明によれば、出力電圧の任意操作、高調波抑制、潮流制御といった機能を持つことのできる電源装置においても、装置の起動及び停止の際の外部負荷への大きな突入電流といったような負荷機器への悪影響を低減させることができる。

本発明の第１の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。本発明の電源装置における起動動作時の制御部の内部信号を示す波形図である。本発明の電源装置における停止動作時の制御部の内部信号を示す波形図である。本発明の電源装置における各部の動作例を示す波形図である。ＰＷＭ変調を示す図である。図１の構成に電力変換器を適用した場合の構成例を示す図である。図６の構成から一部の変圧器を省略した場合の構成例を示す図である。図７の構成を三相３線式に適用した場合の構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。図９の構成に電力変換器を適用した場合の構成例を示す図である。図１０の構成を三相３線式に適用した場合の構成例を示す図である。

符号の説明

１、２電圧供給部
３、３ｕ、３ｖ、３ｗ入力端子
４、４ｕ、４ｖ、４ｗ出力端子
５制御部
６、７、８信号端子
９変化率リミッタ
１０ａ〜１０ｄ掛算器
１１ａ、１１ｂ加算器
１２出力電圧基準信号生成器
１３、１４出力端子
１５入力端子
１６直流中間コンデンサ
１７ａ〜１７ｊ半導体スイッチング素子
１８ａ〜１８ｊダイオード
１９ａ〜１９ｆリアクトル
２０ａ〜２０ｄコンデンサ
２１ａ、２１ｂ変圧器
７０、８０指令値
１３０、１４０出力電圧指令
１５０入力電圧信号

Claims

入力端子と出力端子との間に直列に接続され、前記出力端子の出力電圧を操作するための第１電圧供給手段を有する電源装置であって、装置起動動作開始の際に前記第１電圧供給手段の出力電圧が前記入力端子の電圧を相殺しその後に相殺効果が徐々に低下する制御信号を生成する制御信号生成手段を含み、前記制御信号を用いて前記第１電圧供給手段を制御するようにしたことを特徴とする電源装置。
入力端子と出力端子との間に直列に接続され、前記出力端子の出力電圧を操作するための第１電圧供給手段を有する電源装置であって、前記第１電圧供給手段の出力電圧が入力端子の電圧を相殺する相殺効果が徐々に上昇する制御信号を生成する制御信号生成手段を含み、前記制御信号を用いて前記第１電圧供給手段を制御するようにしたことを特徴とする電源装置。
前記入力端子に並列に接続された第２電圧供給手段を更に含むことを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
前記第１電圧供給手段は、電力変換を行うためのスイッチング素子を有し、
前記制御信号生成手段は、徐々にレベルが変化するレベル変化信号を生成する手段と、この電源装置の運用に際して前記第１電圧供給手段の出力すべき電圧指令を生成する手段と、前記レベル変化信号と前記出力すべき電圧指令とを掛算する手段とを有し、この掛算結果に応じて作成した制御信号により、前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の電源装置。