JP2005323440A

JP2005323440A - インバータ装置

Info

Publication number: JP2005323440A
Application number: JP2004138566A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Uchikoshi; 俊樹打越
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】交流電源側の電圧を小型・低コストで検出することが可能となるとともに、電源入力AC100V/AC200Vを自動的に判別し、冷却ファンの巻線を並列/直列に切替えることができるインバータ装置を提供する。
【解決手段】AC100VとAC200Vの単相の商用交流電源に共用できるインバータ装置において、単相の商用交流電源の一端を前記全波整流手段の交流入力側に接続し、他端はAC100Vを選択したときは二つのコンデンサの直列接続点に接続され、一方AC200Vを選択したときは全波整流手段の残りの交流入力側に接続されたスイッチと、一端が商用交流電源に接続され、他端が負極側母線に接続された分圧抵抗と、倍電圧整流手段または全波整流手段の直流出力側の負極側母線を信号回路の基準電位とし、分圧抵抗を通して商用交流電源の電圧を検出する電圧検出手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、倍電圧整流と全波整流を切替える事によりAC100VとAC200V電源に対応できるインバータ装置に関する。

従来のインバータ装置は、交流電源側の電圧を検出する電圧検出回路としては次のような技術がある。従来の電圧検出回路は、主制御部とは別の絶縁電源を用いて交流電源部を直接電圧検出する方法（図３）、または、フォトカプラやトランスを使用した方法などがある（図４、図５）。図３の方法では絶縁電源が必要なため、回路部品が増えると共に絶縁のための距離を確保する為、基板の寸法が大きくなるなどの不利な点がある。また、図４のフォトカプラを使用する方法は回路が簡単であるが、入力電源電圧範囲を広げることが難しいため、AC100V/AC200Vの判別回路としては不向きである。図５のトランスを使用した方法は、トランス自体の寸法が大きい事とコストが高い事で不利な点がある。
また従来例として（特許文献１）図６があるが、これは整流後の主回路直流部の電圧を分圧抵抗を通して検出しているため、昇圧チョッパ型の起動時に電源電圧を判定する事はできるが、本発明の用途である倍電圧整流後の直流部電圧では交流側電圧を検出することはできない。
このように、従来のインバータ装置は、小型・低コストで交流電源側の電圧を検出する事が難しかった。
特開平１０−８４６９６号公報（第１頁、図１）

従来のインバータ装置は、交流電源側の電圧を検出する為には主制御部とは別の絶縁電源を必要としていたので、回路部品点数が多く、コストが高いという問題があった。また、絶縁のためのプリント基板上の絶縁距離を確保する為に、プリント基板の寸法が大きくなるというような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、交流電源側の電圧を小型・低コストで検出することが可能となるとともに、電源入力AC100V/AC200Vを自動的に判別し、冷却ファンの巻線を並列/直列に切替えることができるインバータ装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
容量の等しい二つのコンデンサを直列接続した主回路コンデンサと、前記主回路コンデンサ電圧を均等にするべく前記二つのコンデンサのと並列に接続したバランス抵抗と、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ主回路部と、インバータ主回路部を制御する制御回路を備え、倍電圧整流手段と全波整流手段を切替える事によりAC100VとAC200Vの単相の商用交流電源に共用できるインバータ装置において、
単相の商用交流電源の一端を前記全波整流手段の交流入力側に接続し、他端はAC100Vを選択したときは前記二つのコンデンサの直列接続点に接続され、一方AC200Vを選択したときは前記全波整流手段の残りの交流入力側に接続されたスイッチと、一端が前記商用交流電源に接続され、他端が前記負極側母線に接続された分圧抵抗と、前記倍電圧整流手段または前記全波整流手段の直流出力側の負極側母線を信号回路の基準電位とし、前記分圧抵抗を通して前記商用交流電源の電圧を検出する電圧検出手段とを備えたものである。
また、前記電圧検出手段の入力部にピークホールド回路を備えたものである。
また、前記電圧検出手段の出力に基づき冷却用ＡＣファンの巻線を切替える直列並列切り換え回路を備えたものである。
また、前記電圧検出手段と前記制御回路の基準電位を前記負極側母線と共通とし、前記電圧検出手段と前記制御回路へ電源を供給する電源回路の入力は前記直流出力側から供給するものである。

本発明によれば、AC100VとAC200Vの単相の商用交流電源の電圧を小型・低コストで検出することができる。また、請求項２に記載の発明によると、前記電源電圧判別回路により、冷却ファンの巻線を並列/直列に切替えすることができ、１種類のハードウェアで２種類の電源入力に共用する事ができる。これにより、製品在庫を２種類持つ事がなくなり、効率よく製品在庫管理することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のインバータ装置の回路図である。図１において、１０１はインバータ装置、１０２は単相交流電源、１０３はスイッチ、１０４はダイオードモジュール、１０５は主回路電解コンデンサ、１０６はバランス抵抗、１０７はトランジスタモジュール、１０８は交流モータ、１０９は分圧抵抗、１１０は電圧検出回路、１１１は電源回路、１１２は制御回路、１１３は直列並列切替え回路、１１４は冷却用ACファンである。
単相交流電源１０２は、使用する電源の事情により、AC100V級の場合とAC200V級の場合がある。スイッチ１０３により、本インバータ装置の使用者が、AC100V級とAC200V級のどちらを使用するか切替えを行う。ダイオードモジュール１０４（コンバータ部）により、交流電源を倍電圧整流または全波整流を行い直流電圧を生成する。主回路電解コンデンサ１０５は、直列に接続し、倍電圧整流の場合はその中点にスイッチを通して交流電源の一方の端子を接続する。バランス抵抗１０６は直列に接続された主回路電解コンデンサに印加される電圧を均等にするためのものである。トランジスタモジュール１０７（インバータ部）により、直流電圧を三相交流電圧に変換し、交流モータ１０８を駆動する。交流電源１０２がAC200V級の場合は、スイッチ１０３により、交流電源の端子をダイオードモジュール１０４の交流入力端子に接続し、全波整流を行う。そのスイッチのAC200V側の端子とダイオード交流入力側の端子を接続する点を分圧抵抗１０９と電圧検出回路１１０を用いて、AC200Vが供給されていることを制御回路１１２に伝える。分圧抵抗１０９は、一端が商用交流電源に接続され、他端が負極側母線に接続されている。電源回路１１１により、電圧検出回路１１０と制御回路１１２に制御電源を供給しており、これらのシグナルGND(基準電位：0V)は共通であり、主回路直流部の負極端子とも共通になっている。このことにより、交流側の電源を検出するのに絶縁された別電源を使用する必要がなくなり、電源回路が簡単に構成できる。電圧検出回路と制御回路を絶縁する必要がなくなり、プリント基板上の絶縁距離を狭くできるため、装置を小型化できる。また、電圧検出回路１１０の出力信号を直列並列切替え回路１１３に伝え、外部の冷却用ACファン１１４の巻線を切替える。冷却用ACファン１１４は、巻線を切替えて、AC100V級とAC200V級の両方に使用できるものを選定する。または、AC100V級のファンを２個使用してもよい。
本発明が特許文献１と異なる部分は、整流後の直流部の電圧を検出するのではなく、整流前のダイオードモジュールの交流入力端子を直接検出する回路を備えた部分である。

その動作は、図１に示すように、電源がAC200Vの場合、スイッチ１０３を通してダイオードモジュール１０４のR端子に交流電圧が印加される。その電圧を分圧抵抗１０９を通して電圧検出回路１１０のコンパレータ（電圧比較器）へ入力する。電圧検出回路に入力される電圧はリップルを多く含んでいるので、実際の電圧検出回路は図２のようにピークホールド回路６１３を電圧検出回路１１０の前段に構成し、その後基準電圧と電圧比較を行う。その出力を制御回路に入力し、AC100V入力とAC200V入力のどちらが入力されているかを判断する。その結果、定格出力電流の切替や、不足電圧検出のレベルの切替などを行い、電源電圧に合わせた最適な制御を行うことができる。また、前述のように外部の冷却用ACファン１１４の巻線を切り替えることができる。

インバータ装置の表面に付けえられたスイッチを切り替えることにより、AC100V電源とAC200V電源のどちらにでも１種類のインバータ装置で対応することができるので、設備を移動した場合でも、使用環境の電源選択の幅が広がり、新規の設備投資を節約するという用途にも適用できる。また、前述のように、製品在庫を２種類持つ事がなくなり、効率よく製品在庫管理することができる。

本発明の第１実施例を示すインバータ装置の回路図本発明の実際の電圧検出回路例の回路図絶縁電源を使用した電圧検出回路を持つインバータ装置の回路図（従来例）フォトカプラを使用した電圧検出回路を持つインバータ装置の回路図（従来例）トランスを使用した電圧検出回路を持つインバータ装置の回路図（従来例）特許文献１の電圧検出回路を持つインバータ装置の回路図（従来例）

符号の説明

１０１インバータ装置
１０２、６０２単相交流電源
１０３、６０３スイッチ
１０４、６０４ダイオードモジュール
１０５、６０５主回路電解コンデンサ
１０６バランス抵抗
１０７、６０７トランジスタモジュール
１０８、６０８交流モータ
１０９、６０９分圧抵抗
１１０、６１０電圧検出回路
１１１、６１１電源回路
１１２、６１２制御回路
６１３ピークホールド回路
１１３直列並列切替え回路
１１４冷却用ＡＣファン
Ｎ負側直流母線

Claims

容量の等しい二つのコンデンサを直列接続した主回路コンデンサと、前記主回路コンデンサ電圧を均等にするべく前記二つのコンデンサのと並列に接続したバランス抵抗と、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ主回路部と、インバータ主回路部を制御する制御回路を備え、倍電圧整流手段と全波整流手段を切替える事によりAC100VとAC200Vの単相の商用交流電源に共用できるインバータ装置において、
単相の商用交流電源の一端を前記全波整流手段の交流入力側に接続し、他端はAC100Vを選択したときは前記二つのコンデンサの直列接続点に接続され、一方AC200Vを選択したときは前記全波整流手段の残りの交流入力側に接続されたスイッチと、
一端が前記商用交流電源に接続され、他端が前記負極側母線に接続された分圧抵抗と、
前記倍電圧整流手段または前記全波整流手段の直流出力側の負極側母線を信号回路の基準電位とし、前記分圧抵抗を通して前記商用交流電源の電圧を検出する電圧検出手段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
前記電圧検出手段の入力部にピークホールド回路を備えたものである請求項１記載のインバータ装置。
前記電圧検出手段の出力に基づき冷却用ＡＣファンの巻線を切替える直列並列切り換え回路を備えたものである請求項１記載のインバータ装置。
前記電圧検出手段と前記制御回路の基準電位を前記負極側母線と共通とし、前記電圧検出手段と前記制御回路へ電源を供給する電源回路の入力は前記直流出力側から供給するものである請求項１記載のインバータ装置。