JP2007053851A - 電力変換装置における予備充電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペースファクターを向上させて装置全体の小型化を図るとともに、装置のコストダウンも可能とする。
【解決手段】 三相主電源の電力が主電源用開閉器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、限流素子１２Ｕ，１２Ｗ、電力変換装置１３を介して平滑コンデンサ１４に供給され、平滑コンデンサ１４は予備充電される。平滑コンデンサ１４の予備充電電圧が予め設定された電圧レベルに達したなら、第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗを投入する。第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗは３極並列の接点を有し、これら接点は、同時に投入されるものであるため、電流定格値の１／２〜１／３の定格を有するもので良い。このように、３極並列の接点を有する第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗを、大電流容量の電力変換装置に用いる場合、電磁接触器のスペースファクターが向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インバータやコンバータ等からなる電力変換装置の直流回路に有する大容量の平滑コンデンサを、主電源投入前に予め充電する電力変換装置における予備充電回路に関するものである。

一般に直流回路に大容量の平滑コンデンサを有するインバータやコンバータ等からなる電力変換装置では、主電源投入時に、例えば、コンバータ装置の整流素子を介して過大な突入電流が流れ、整流素子がその過大な突入電流により破壊されたり、電源に悪影響を与える等の問題があった。このため、主電源を投入する前に、平滑コンデンサを整流電圧レベルまで充電しておく必要がある。

図３は従来の予備充電回路を示す回路構成図で、図３において、１Ｕ，１Ｖ，１Ｗは主電源用開閉器で、この主電源用開閉器１Ｕ，１Ｖ，１Ｗは、投入する前に、電磁接触器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを開放しておく。次に、主電源用開閉器１Ｕ，１Ｖ，１Ｗを投入すると、平滑コンデンサ５は、抵抗などからなる限流素子２Ｕ，２Ｖ，２Ｗと整流素子からなるコンバータ装置４（電力変換装置）を介して予備充電が開始され、平滑コンデンサ５が整流電圧レベルに達したところで電磁接触器３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを投入しても、突入電流は発生しない。
特開平０６−０３０５６１号公報 特開平０７−２７４５２９号公報 特願２００４−０８８９７２公報

上述した予備充電回路で、特に大容量の電力変換装置においては、電磁接触器の電流定格値が大きくなると、その外形も大きくなることによりスペースファクターが悪くなる問題がある。また、電磁接触器は、その動作時に、操作コイルに大きな突入電流が流れる。この突入電流は、電磁接触器の定格が大きくなるに従って、大きくなるため、操作コイルに電力を供給する操作トランスなどの電源容量も大きなものを必要とする。加えて、特に大きな定格の電磁接触器は、その入手性の困難さより装置コストが高くなる問題もある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、予備充電回路に用いる電磁接触器を小型なものを複数並列接続して用いることにより、スペースファクターを向上させて装置全体の小型化を図るとともに、装置のコストダウンも可能とし、また、複数の電磁接触器の投入タイミングをずらすことにより、電磁接触器の動作コイルに電源を供給する操作トランスなどの電源の容量を小さなものにすることができる電力変換装置における予備充電回路を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するために、第１発明は、電力変換装置と、この電力変換装置の直流側に設けられた平滑コンデンサと、前記電力変換装置の交流側に接続される三相交流電源の内の二相に介挿される第１、第２の限流素子と、この第１、第２の限流素子にそれぞれ並列接続される複数極並列の接点を有する第１、第２の電磁接触器とを備え、前記三相交流電源投入時は、第１、第２の限流素子を介して平滑コンデンサを充電し、平滑コンデンサの電圧レベルが予め設定された値に達したときに、第１、第２の電磁接触器を投入することを特徴とする。

第２発明は、前記第１、第２の電磁接触器の投入タイミングを一定時間ずらせて投入することを特徴とする。

第３発明は、前記第１、第２の電磁接触器に補助接点を設け、一方の電磁接触器の投入時に閉成する補助接点により、他方の電磁接触器を一定時間ずらせて投入させるようにしたことを特徴とする。

以上述べたように、本発明によれば、予備充電回路に用いる電磁接触器を小型なものを複数並列接続して用いることにより、スペースファクターを向上させて装置全体の小型化を図るとともに、装置のコストダウンも可能とする。

また、複数の電磁接触器の投入タイミングをずらすことにより、電磁接触器の動作コイルに電源を供給する操作トランスなどの電源の容量を小さなものにすることができる

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１を示す予備充電回路構成図で、図１において、予備充電時には、三相主電源の電力が主電源用開閉器１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ、限流素子１２Ｕ，１２Ｗ、電力変換装置１３を介して平滑コンデンサ１４に供給され、平滑コンデンサ１４は予備充電される。

平滑コンデンサ１４の予備充電電圧が予め設定された電圧レベルに達したなら、第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗを投入する。第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗは３極並列の接点を有して、これら接点は、同時に投入されるものであるため、電流定格値の１／２〜１／３の定格を有する電磁接触器の使用で良い。

従って、上記のような３極並列の接点を有する第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗを、大電流容量の電力変換装置に用いる場合、電磁接触器のスペースファクターが向上する。また、電磁接触器の電流容量が小さくなることで、より汎用性の高い電磁接触器を採用することができるようになる。この結果、装置コストの削減が可能になる。
［実施の形態２］
上記実施の形態１において、第１電磁接触器１５Ｕと第２電磁接触器１５Ｗの投入タイミングを、図示しない制御部からの投入信号によって、わずかにずらして投入させることで、第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗの動作コイルに流れる突入電流のピークをずらすことができる。この結果、第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗの動作コイルに電力を供給する操作トランスなどの電源の容量は、突入電流に左右されるため、大容量の一つの電磁接触器で構成した場合に比べて小さな容量の電源で電磁接触器を動作させることができる。
［実施の形態３］
上記実施の形態２において、第１、第２電磁接触器１５Ｕ，１５Ｗの投入タイミングをずらす手段として、制御部からの投入信号を用いたが、この実施の形態３では、図２に示すように、第２電磁接触器１５Ｗを投入するタイミングを、第１電磁接触器１５Ｕが有する補助接点１５ｕａを用いてずらすようにした。

図２において、ＭＣ１は第１電磁接触器１５Ｕの動作コイル１５ｕｃで、この動作コイル１５ｕｃは、投入用操作ボタン１６を操作すると、付勢され、第１電磁接触器１５Ｕが動作するとともに、補助接点１５ｕａが閉成する。その後、一定時間ずれて、第２電磁接触器１５Ｗの動作コイル１５ｗｃが付勢されて第２電磁接触器１５Ｗが動作する。これにより、一方の電磁接触器の制御のみで、他方の電磁接触器の投入タイミングをずらして動作させることができるために、電磁接触器の動作コイルに電力を供給する操作トランスなどの電源の容量を小さくできるようになる。なお、図２において、Ｒ，Ｓは動作コイル用電源ラインである。

本発明の実施の形態を示す予備充電回路構成図。 投入タイミングをずらす回路構成図。 従来の予備充電回路を示す回路構成図。

符号の説明

１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ…主電源用開閉器
１２Ｕ，１２Ｗ…限流素子
１３…電力変換装置
１４…平滑コンデンサ
１５Ｕ，１５Ｗ…第１、第２電磁接触器
１５ｕｃ…第１電磁接触器の動作コイル
１５ｕａ…第１電磁接触器の補助接点
１５ｗｃ…第２電磁接触器の動作コイル
１６…投入用操作ボタン

Claims (3)

1. 電力変換装置と、この電力変換装置の直流側に設けられた平滑コンデンサと、前記電力変換装置の交流側に接続される三相交流電源の内の二相に介挿される第１、第２の限流素子と、この第１、第２の限流素子にそれぞれ並列接続される複数極並列の接点を有する第１、第２の電磁接触器とを備え、
   前記三相交流電源投入時は、第１、第２の限流素子を介して平滑コンデンサを充電し、平滑コンデンサの電圧レベルが予め設定された値に達したときに、第１、第２の電磁接触器を投入することを特徴とする電力変換装置における予備充電回路。
2. 前記第１、第２の電磁接触器の投入タイミングを一定時間ずらせて投入することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置における予備充電回路。
3. 前記第１、第２の電磁接触器に補助接点を設け、一方の電磁接触器の投入時に閉成する補助接点により、他方の電磁接触器を一定時間ずらせて投入させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置における予備充電回路。
   

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