JP2012143049A - Power conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized power conversion device that reduces rush current and discharges charges accumulated in a smoothing capacitor and a DC voltage source.SOLUTION: A power conversion device comprises: an inverter circuit constituted by a single-phase inverter having a plurality of semiconductor switching elements and a DC voltage source, or a plurality of the single-phase inverters whose AC sides are series connected; a smoothing capacitor whose one end is connected to the subsequent stage of the inverter circuit via a rectifier diode; and a short-circuit switch whose one end is connected to the output of the inverter circuit and whose the other end is connected to the other end of the smoothing capacitor. The power conversion device further comprises: a rush-current prevention circuit; a discharging switch that is interposed between the rush-current prevention circuit and the smoothing capacitor, and connects and disconnects the smoothing capacitor and the input of the rush-current prevention circuit; and a controller that turns on or off the semiconductor switching element, the short-circuit switch, and the discharging switch.

Description

この発明は、入力力率を改善する回路を備えて交流電力を直流電力に変換する電力変換装置の供給電源から電力変換装置に流れる突入電流を防止する突入電流防止回路と内部コンデンサにたまった電荷を放電する放電回路に関するものである。   The present invention includes an inrush current prevention circuit for preventing an inrush current flowing from a power supply device of a power conversion device that includes a circuit for improving an input power factor to convert alternating current power into direct current power, and an electric charge accumulated in an internal capacitor. It is related with the discharge circuit which discharges.

従来の電力変換装置は、交流入力を整流した後段に単相インバータを1以上直列接続したインバータ回路を直列接続し、その後段に整流ダイオードを介して平滑コンデンサと短絡用スイッチを備え、短絡用スイッチはゼロクロス位相を中央とする短絡位相範囲でのみオン状態とし、平滑コンデンサ直流電圧を目標電圧に追従させ、入力力率を改善するように、電流指令を用いてインバータ回路を出力制御する入力力率の改善、電力損失およびノイズの低減化を図ったものである(例えば、特許文献1参照)。   A conventional power conversion device has an inverter circuit in which one or more single-phase inverters are connected in series in a subsequent stage after rectifying an AC input, and is provided with a smoothing capacitor and a short-circuit switch via a rectifier diode in the subsequent stage. Is an input power factor that controls the output of the inverter circuit using a current command so that the smoothing capacitor DC voltage follows the target voltage and improves the input power factor so that it is turned on only in the short-circuit phase range centered on the zero-cross phase. Improvement, reduction of power loss and noise (for example, see Patent Document 1).

特開2009−95160号公報JP 2009-95160 A

しかしながら、上記従来の電力変換装置は、動作開始時の突入電流を防止する突入電流防止用の抵抗と動作終了時の平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電するための放電抵抗をそれぞれ設ける必要があった。各抵抗はコストが高く、さらに通常の動作時は使用しないため無駄である。このため、電力変換装置が大型化し、製造コストが高くなる問題があった。   However, the above-described conventional power conversion device has to be provided with a resistor for preventing inrush current at the start of operation and a discharge resistor for discharging the charge stored in the smoothing capacitor at the end of operation. It was. Each resistor is expensive and is not used because it is not used during normal operation. For this reason, there existed a problem that a power converter device enlarged and manufacturing cost became high.

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、突入電流を減少させるとともに平滑コンデンサ及び直流電圧源に蓄えられた電荷を放電する小型な電力変換装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a small-sized power conversion device that reduces inrush current and discharges electric charges stored in a smoothing capacitor and a DC voltage source. And

この発明に係る電力変換装置は、複数の半導体スイッチ素子及び直流電圧源を有する単相インバータまたは交流側を直列接続される複数の前記単相インバータで構成されているインバータ回路と、前記インバータ回路の後段に整流ダイオードを介して一端が接続されている平滑コンデンサと、前記インバータ回路の出力に一端が接続されているとともに他端が前記平滑コンデンサの他端に接続されている短絡用スイッチとを備える電力変換装置において、突入電流防止回路と、前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力との間に介設されるとともに、前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力とを接離する放電用スイッチと、前記半導体スイッチ素子、前記短絡用スイッチ及び前記放電用スイッチを入切する制御部と、を備える。   A power conversion device according to the present invention includes a single-phase inverter having a plurality of semiconductor switch elements and a DC voltage source, or an inverter circuit composed of a plurality of the single-phase inverters connected in series on the AC side, and the inverter circuit A smoothing capacitor having one end connected to the latter stage via a rectifier diode and a shorting switch having one end connected to the output of the inverter circuit and the other end connected to the other end of the smoothing capacitor In the power conversion device, for discharging, the inrush current prevention circuit is interposed between the smoothing capacitor and the input of the inrush current prevention circuit, and connects and separates the smoothing capacitor and the input of the inrush current prevention circuit. A switch, and a control unit that turns on and off the semiconductor switch element, the short-circuit switch, and the discharge switch. That.

この発明に係る電力変換装置は、突入電流を小さくすることと平滑コンデンサ及び直流電圧源の放電を一つの抵抗で行うことができ、装置の大規模化やコストアップを防止できる。   The power conversion device according to the present invention can reduce the inrush current and discharge the smoothing capacitor and the DC voltage source with one resistor, and can prevent the device from being scaled up and costing up.

この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成図である。It is a block diagram of the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電力変換装置で動作開始直後に充電電流が流れる経路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the path | route into which a charging current flows immediately after an operation | movement start with the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電力変換装置で平滑コンデンサを放電するときに流れる電流の経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route of the electric current which flows when a smoothing capacitor is discharged with the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電力変換装置で直流電圧源を放電するときに流れる電流の経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route of the electric current which flows when discharging a DC voltage source with the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る放電経路の切り替え判定アルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the switching determination algorithm of the discharge path which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る他の電力変換装置の構成図である。It is a block diagram of the other power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る電力変換装置の構成図である。It is a block diagram of the power converter device which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る電力変換装置で平滑コンデンサを放電するときに流れる電流の経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route of the electric current which flows when a smoothing capacitor is discharged with the power converter device which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る電力変換装置で直流電圧源を放電するときに流れる電流の経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route of the electric current which flows when discharging a DC voltage source with the power converter device which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る他の電力変換装置の構成図である。It is a block diagram of the other power converter device which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る電力変換装置の構成図である。It is a block diagram of the power converter device which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る電力変換装置で動作開始直後に充電電流が流れる経路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the path | route into which a charging current flows immediately after an operation | movement start with the power converter device which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る電力変換装置で平滑コンデンサを放電するときに流れる電流の経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route of the electric current which flows when a smoothing capacitor is discharged with the power converter device which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る電力変換装置で直流電圧源を放電するときに流れる電流の経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route of the electric current which flows when a DC voltage source is discharged with the power converter device which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明の電力変換装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成図である。
この発明の実施の形態1に係る電力変換装置は、図1に示すように、交流入力電源としての交流電圧電源(以下、交流電源と称す)1を入切するシステムのメインとなるリレー(以下、メインリレーと称す)2から平滑コンデンサ22までの要素で構成されている。そして、メインリレー2から平滑コンデンサ22を見て手前に配設されていると前段、向う側に配設されていると後段と称す。すなわち、平滑コンデンサ22は最も後段に配設されていることになる。
メインリレー2は、整流回路としてのダイオードブリッジ12の入力が接続されている。ダイオードブリッジ12の出力は、突入電流防止回路7、整流電流検出回路31、限流回路としてのリアクトル13の順で直列に接続されている。
突入電流防止回路7は、突入電流防止抵抗5と、突入電流防止抵抗5に並列に接続されるリレー(以下、充電リレーと称す)4とで構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of a power conversion device of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a configuration diagram of a power converter according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention is a main relay (hereinafter referred to as an AC voltage power source) (hereinafter referred to as an AC power source) 1 serving as an AC input power source. This is composed of elements from 2 to the smoothing capacitor 22. When the smoothing capacitor 22 is viewed from the main relay 2, the front stage is referred to as a front stage, and when it is disposed on the opposite side, the rear stage is referred to. That is, the smoothing capacitor 22 is disposed at the most downstream stage.
The main relay 2 is connected to the input of a diode bridge 12 as a rectifier circuit. The output of the diode bridge 12 is connected in series in the order of the inrush current prevention circuit 7, the rectification current detection circuit 31, and the reactor 13 as a current limiting circuit.
The inrush current prevention circuit 7 includes an inrush current prevention resistor 5 and a relay (hereinafter referred to as a charging relay) 4 connected in parallel to the inrush current prevention resistor 5.

リアクトル13の出力は、単相インバータにて構成されたインバータ回路14の交流側に直列接続される。インバータ回路14を構成する単相インバータは、ダイオードが逆並列に接続されたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)からなる半導体スイッチ素子17と半導体スイッチ素子17と直列接続されているダイオード15から構成されている直列回路と、半導体スイッチ素子18と半導体スイッチ素子18と直列接続されているダイオード16から構成されている直列回路とが並列に接続されているブリッジ回路から構成されている。ダイオード15のアノードに半導体スイッチ素子17が接続され、ダイオード16のカソードに半導体スイッチ素子18が接続されている。   The output of the reactor 13 is connected in series to the AC side of the inverter circuit 14 configured by a single-phase inverter. The single-phase inverter constituting the inverter circuit 14 includes a semiconductor switch element 17 formed of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) in which diodes are connected in antiparallel and a diode 15 connected in series with the semiconductor switch element 17. And a series circuit constituted by the semiconductor switch element 18 and the diode 16 connected in series with the semiconductor switch element 18 are constituted by a bridge circuit connected in parallel. A semiconductor switch element 17 is connected to the anode of the diode 15, and a semiconductor switch element 18 is connected to the cathode of the diode 16.

そして、半導体スイッチ素子17とダイオード15の接続点にリアクトル13の出力が接続され、半導体スイッチ素子18とダイオード16の接続点が出力となる。
ダイオード15のカソードと半導体スイッチ素子18の接続点とダイオード16のアノードと半導体スイッチ素子17の接続点の間に直流電圧源19及び直流電圧源電圧検出回路32が並列に接続されている。
なお、リアクトル13はインバータ回路14の後段に直列接続しても良い。
The output of the reactor 13 is connected to the connection point between the semiconductor switch element 17 and the diode 15, and the connection point between the semiconductor switch element 18 and the diode 16 is the output.
A DC voltage source 19 and a DC voltage source voltage detection circuit 32 are connected in parallel between the connection point of the cathode of the diode 15 and the semiconductor switch element 18 and the connection point of the anode of the diode 16 and the semiconductor switch element 17.
The reactor 13 may be connected in series to the subsequent stage of the inverter circuit 14.

インバータ回路14の出力には、短絡用スイッチ21と整流ダイオード20とが並列に接続され、整流ダイオード20のカソードが出力段の平滑コンデンサ22の正極に接続されている。ここでは、短絡用スイッチ21と整流ダイオード20のアノードとの接続点がインバータ回路14の後段の交流出力線に接続され、短絡用スイッチ21の他端は平滑コンデンサ22の負極に接続されている。
また、平滑コンデンサ22に並列に平滑コンデンサ電圧検出回路33が接続されている。
また、平滑コンデンサ22の正極とダイオードブリッジ12の出力の間を接離する放電用のリレー(以下、放電リレーと称す)3が設けられている。
The short circuit switch 21 and the rectifier diode 20 are connected in parallel to the output of the inverter circuit 14, and the cathode of the rectifier diode 20 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor 22 in the output stage. Here, the connection point between the short-circuit switch 21 and the anode of the rectifier diode 20 is connected to the AC output line at the subsequent stage of the inverter circuit 14, and the other end of the short-circuit switch 21 is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor 22.
A smoothing capacitor voltage detection circuit 33 is connected in parallel to the smoothing capacitor 22.
In addition, a discharge relay (hereinafter referred to as a discharge relay) 3 that connects and separates the positive electrode of the smoothing capacitor 22 and the output of the diode bridge 12 is provided.

制御部6は、制御線40a、40b、40c、40d、40e、40fによりそれぞれメインリレー2、充電リレー4、放電リレー3、半導体スイッチ素子17、18および短絡用スイッチ21に接続されており、メインリレー2、充電リレー4、放電リレー3、半導体スイッチ素子17、18および短絡用スイッチ21をオン・オフ制御する。
また、制御部6は、信号線41a、41b、41cによりそれぞれ整流電流検出回路31、直流電圧源電圧検出回路32および平滑コンデンサ電圧検出回路33に接続されており、整流電流検出回路31、直流電圧源電圧検出回路32および平滑コンデンサ電圧検出回路33から電流または電圧の検出値を取得する。
なお、短絡用スイッチ21は、ダイオードが逆並列接続された半導体スイッチ素子で構成したものを図示したが、これに限るものではなく、機械式のスイッチなどでも良い。
The control unit 6 is connected to the main relay 2, the charge relay 4, the discharge relay 3, the semiconductor switch elements 17 and 18, and the short-circuit switch 21 through control lines 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, and 40f, respectively. The relay 2, the charging relay 4, the discharging relay 3, the semiconductor switch elements 17 and 18, and the shorting switch 21 are controlled to be turned on / off.
The control unit 6 is connected to the rectified current detection circuit 31, the DC voltage source voltage detection circuit 32, and the smoothing capacitor voltage detection circuit 33 through signal lines 41a, 41b, and 41c, respectively. A detected value of current or voltage is acquired from the source voltage detection circuit 32 and the smoothing capacitor voltage detection circuit 33.
In addition, although the short circuit switch 21 is illustrated as a semiconductor switch element in which a diode is connected in antiparallel, the present invention is not limited to this and may be a mechanical switch or the like.

このように構成される電力変換装置の動作を説明する。まず、充電時の動作を説明する。
図2は、動作開始直後のこの発明の実施の形態1に係る電力変換装置に電流が流れる経路の一例を上書きした構成図である。
動作開始時、充電リレー4をオフにした状態でメインリレー2をオンして交流電源1を投入した直後は、図2に示すように、順に交流電源1、メインリレー2、ダイオードブリッジ12、突入電流防止抵抗5、リアクトル13という経路に突入電流が流れ、突入電流防止抵抗5が突入電流を低減する。なお、図2は突入電流を小さくするときの充電電流が流れる経路を示しているが、この経路に限るものではない。
その後、充電リレー4をオンすると、突入電流が流れる経路が交流電源1、メインリレー2、ダイオードブリッジ12、充電リレー4、リアクトル13という経路に変わる。
The operation of the power conversion device configured as described above will be described. First, the operation during charging will be described.
FIG. 2 is a configuration diagram overwriting an example of a path through which a current flows in the power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention immediately after the start of operation.
At the start of operation, immediately after the main relay 2 is turned on and the AC power source 1 is turned on with the charging relay 4 turned off, the AC power source 1, the main relay 2, the diode bridge 12, and the inrush are sequentially entered as shown in FIG. Inrush current flows through the path of the current prevention resistor 5 and the reactor 13, and the inrush current prevention resistor 5 reduces the inrush current. FIG. 2 shows a path through which the charging current flows when the inrush current is reduced. However, the path is not limited to this path.
Thereafter, when the charging relay 4 is turned on, the path through which the inrush current flows is changed to the path of the AC power source 1, the main relay 2, the diode bridge 12, the charging relay 4, and the reactor 13.

次に、放電時の動作について説明する。
メインリレー2をオフして交流電源1を電力変換装置から切り離すとき、放電リレー3をオンし、且つ充電リレー4をオフすることで、直流電圧源19と平滑コンデンサ22の放電を開始する。
しかし、直流電圧源19と平滑コンデンサ22の放電を同時に行うことは好ましくない。その理由は、直流電圧源19と平滑コンデンサ22の放電を同時に行うと突入電流防止抵抗5には大電力がかかるため、突入電流防止抵抗5はそれに耐えうる定格のものを選定しなければならず、突入電流防止抵抗5は大型化しコストもかかるというデメリットがあるからである。また、例えば、直流電圧源19の定格電圧以上の電圧が平滑コンデンサ22にかかっている場合、同時に放電すると平滑コンデンサ22の電圧が直流電圧源19にかかり定格オーバーで直流電圧源19や周囲の素子が破壊する恐れがあり、回避するためには結局定格を上げる必要があり、大型化してしまうというデメリットがあるからである。そこで、この問題を解決するために、半導体スイッチ素子17、18と短絡用スイッチ21を制御し、直流電圧源19と平滑コンデンサ22の放電を別々に行うことで、突入電流防止抵抗5の小型化を図る。
Next, the operation during discharging will be described.
When the main relay 2 is turned off and the AC power supply 1 is disconnected from the power conversion device, the discharge relay 3 is turned on and the charging relay 4 is turned off to start discharging the DC voltage source 19 and the smoothing capacitor 22.
However, it is not preferable to discharge the DC voltage source 19 and the smoothing capacitor 22 simultaneously. The reason is that if the DC voltage source 19 and the smoothing capacitor 22 are discharged at the same time, a large amount of power is applied to the inrush current prevention resistor 5, so that the inrush current prevention resistor 5 must have a rating that can withstand it. This is because the inrush current preventing resistor 5 has a demerit that it is large and costly. Further, for example, when a voltage equal to or higher than the rated voltage of the DC voltage source 19 is applied to the smoothing capacitor 22, if discharged simultaneously, the voltage of the smoothing capacitor 22 is applied to the DC voltage source 19, and the DC voltage source 19 and surrounding elements are overrated. This is because there is a possibility of breaking, and in order to avoid it, it is necessary to raise the rating after all, and there is a demerit that it becomes larger. In order to solve this problem, the semiconductor switch elements 17 and 18 and the short-circuit switch 21 are controlled, and the DC voltage source 19 and the smoothing capacitor 22 are separately discharged, thereby reducing the size of the inrush current preventing resistor 5. Plan.

図3は、放電開始直後に平滑コンデンサ22に充電されている電荷がこの発明の実施の形態1に係る電力変換装置に流れる経路を上書きした構成図である。
最初に、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17をオンし、半導体スイッチ素子18をオフし、短絡用スイッチ21をオンすることで、図3に示すように、平滑コンデンサ22に充電されている電荷が、平滑コンデンサ22(正極)、放電リレー3、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、半導体スイッチ素子17、ダイオード16、短絡用スイッチ21、平滑コンデンサ22(負極)の順で構成する経路(以下、第1の放電経路と称す)を流れ、平滑コンデンサ22の放電を行う。
FIG. 3 is a configuration diagram overwriting a path in which the electric charge charged in the smoothing capacitor 22 immediately after the start of discharge flows to the power conversion device according to the first embodiment of the present invention.
First, the main relay 2 and the charge relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch element 17 is turned on, the semiconductor switch element 18 is turned off, and the short-circuit switch 21 is turned on. As shown in FIG. 3, the electric charge charged in the smoothing capacitor 22 is the smoothing capacitor 22 (positive electrode), the discharge relay 3, the inrush current preventing resistor 5, the reactor 13, the semiconductor switch element 17, the diode 16, the shorting switch 21, the smoothing. The smoothing capacitor 22 is discharged through a path configured in the order of the capacitor 22 (negative electrode) (hereinafter referred to as a first discharge path).

なお、半導体スイッチ素子17をオンし且つ半導体スイッチ素子18をオフしたときの放電経路を図4に示したが、半導体スイッチ素子17をオフし且つ半導体スイッチ素子18をオンしたときには、平滑コンデンサ22(正極)、放電リレー3、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、ダイオード15、半導体スイッチ素子18、短絡用スイッチ21、平滑コンデンサ22(負極)の順で構成する放電経路を平滑コンデンサ22の電荷が放電される。   FIG. 4 shows the discharge path when the semiconductor switch element 17 is turned on and the semiconductor switch element 18 is turned off. When the semiconductor switch element 17 is turned off and the semiconductor switch element 18 is turned on, the smoothing capacitor 22 ( Positive electrode), discharge relay 3, inrush current prevention resistor 5, reactor 13, diode 15, semiconductor switch element 18, short-circuit switch 21, smoothing capacitor 22 (negative electrode) in the order of discharge, the charge of smoothing capacitor 22 is discharged. Is done.

図4は、直流電圧源19に充電されている電荷がこの発明の実施の形態1に係る電力変換装置に流れる経路を上書きした構成図である。
次に、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17、18をそれぞれオンし、短絡用スイッチ21をオフすることで、図5に示すように、直流電圧源19に充電されている電荷が、直流電圧源19(正極)、半導体スイッチ素子18、整流ダイオード20、放電リレー3、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、半導体スイッチ素子17、直流電圧源19(負極)の順で構成する経路(以下、第2の放電経路と称す)に流れ、直流電圧源19の放電を行う。
FIG. 4 is a configuration diagram overwriting a path in which the electric charge charged in DC voltage source 19 flows to the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.
Next, the main relay 2 and the charging relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch elements 17 and 18 are turned on, and the shorting switch 21 is turned off, as shown in FIG. The charges charged in the DC voltage source 19 are the DC voltage source 19 (positive electrode), the semiconductor switch element 18, the rectifier diode 20, the discharge relay 3, the inrush current preventing resistor 5, the reactor 13, the semiconductor switch element 17, and the DC voltage source. It flows through a path (hereinafter referred to as a second discharge path) in the order of 19 (negative electrode), and the DC voltage source 19 is discharged.

図5は、制御部6において実行する放電経路の切り替え判定アルゴリズムを示すフローチャートである。
制御部6の切り替え判定アルゴリズムは、まずステップS1において、平滑コンデンサ22の電圧が直流電圧源19の電圧以上か否かを判定し、平滑コンデンサ22の電圧が直流電圧源19の電圧以上の場合にはステップS2に進み、平滑コンデンサ22の電圧が直流電圧源19の電圧未満の場合にはステップS7に進む。
ステップS2において、第1の放電経路を有効、第2の放電経路を無効と設定し、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17をオンし、半導体スイッチ素子18をオフし、短絡用スイッチ21をオンして平滑コンデンサ22の放電を開始する。
ステップS3において、平滑コンデンサ22の電圧が閾値Vth以上か否かを判定し、平滑コンデンサ22の電圧が閾値Vth以上と判定した場合ステップS3を繰返し、平滑コンデンサ22の電圧が閾値Vth未満と判定した場合ステップS4に進む。
FIG. 5 is a flowchart showing a discharge path switching determination algorithm executed in the control unit 6.
The switching determination algorithm of the control unit 6 first determines in step S1 whether or not the voltage of the smoothing capacitor 22 is equal to or higher than the voltage of the DC voltage source 19, and when the voltage of the smoothing capacitor 22 is equal to or higher than the voltage of the DC voltage source 19. Proceeds to step S2, and when the voltage of the smoothing capacitor 22 is less than the voltage of the DC voltage source 19, the process proceeds to step S7.
In step S2, the first discharge path is set valid and the second discharge path is set invalid, the main relay 2 and the charge relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch element 17 is turned on, The semiconductor switch element 18 is turned off, the shorting switch 21 is turned on, and the discharge of the smoothing capacitor 22 is started.
In step S3, it is determined whether or not the voltage of the smoothing capacitor 22 is equal to or higher than the threshold value Vth. When it is determined that the voltage of the smoothing capacitor 22 is equal to or higher than the threshold value Vth, step S3 is repeated, and the voltage of the smoothing capacitor 22 is determined to be less than the threshold value Vth. If yes, go to Step S4.

ステップS4において、第1の放電経路を無効、第2の放電経路を有効と設定し、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17、18をそれぞれオンし、短絡用スイッチ21をオフして直流電圧源19の放電を開始する。
ステップS5において、直流電圧源19の電圧が閾値Vth以上か否かを判定し、直流電圧源19の電圧が閾値Vth以上の場合ステップS5を繰返し、直流電圧源19の電圧が閾値Vth未満の場合、ステップS6に進む。
ステップS6において、第1の放電経路と第2の放電経路をそれぞれ無効とし、放電リレー3、半導体スイッチ素子17、18をそれぞれオフして放電動作を終了する。
In step S4, the first discharge path is disabled and the second discharge path is enabled, the main relay 2 and the charge relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, and the semiconductor switch elements 17 and 18 are turned on, respectively. The switch is turned on, the short-circuit switch 21 is turned off, and the discharge of the DC voltage source 19 is started.
In step S5, it is determined whether or not the voltage of the DC voltage source 19 is equal to or higher than the threshold value Vth. If the voltage of the DC voltage source 19 is equal to or higher than the threshold value Vth, step S5 is repeated, and the voltage of the DC voltage source 19 is lower than the threshold value Vth. The process proceeds to step S6.
In step S6, the first discharge path and the second discharge path are invalidated, the discharge relay 3 and the semiconductor switch elements 17 and 18 are turned off, and the discharge operation is finished.

ステップS7において、第1の放電経路を無効、第2の放電経路を有効と設定し、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17、18をそれぞれオンし、短絡用スイッチ21をオフして直流電圧源19の放電を開始する。
ステップS8において、直流電圧源19の電圧が閾値Vth以上か否かを判定し、直流電圧源19の電圧が閾値Vth以上の場合ステップS8を繰返し、直流電圧源19の電圧が閾値Vth未満の場合、ステップS9に進む。
In step S7, the first discharge path is set to be invalid and the second discharge path is set to be valid, the main relay 2 and the charge relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, and the semiconductor switch elements 17 and 18 are turned on. The switch is turned on, the short-circuit switch 21 is turned off, and the discharge of the DC voltage source 19 is started.
In Step S8, it is determined whether or not the voltage of the DC voltage source 19 is equal to or higher than the threshold value Vth. If the voltage of the DC voltage source 19 is equal to or higher than the threshold value Vth, Step S8 is repeated, and the voltage of the DC voltage source 19 is lower than the threshold value Vth. The process proceeds to step S9.

ステップS9において、第1の放電経路を有効、第2の放電経路を無効と設定し、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17をオンし、半導体スイッチ素子18をオフし、短絡用スイッチ21をオンして平滑コンデンサ22の放電を開始する。
ステップS10において、平滑コンデンサ22の電圧が閾値Vth以上か否かを判定し、平滑コンデンサ22の電圧が閾値Vth以上と判定した場合ステップS10を繰返し、平滑コンデンサ22の電圧が閾値Vth未満と判定した場合ステップS6に進む。
In step S9, the first discharge path is set valid and the second discharge path is set invalid, the main relay 2 and the charge relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch element 17 is turned on, The semiconductor switch element 18 is turned off, the shorting switch 21 is turned on, and the discharge of the smoothing capacitor 22 is started.
In step S10, it is determined whether or not the voltage of the smoothing capacitor 22 is equal to or higher than the threshold value Vth. When it is determined that the voltage of the smoothing capacitor 22 is equal to or higher than the threshold value Vth, step S10 is repeated and the voltage of the smoothing capacitor 22 is determined to be less than the threshold value Vth. If yes, go to Step S6.

なお、制御部6において実行される切り替え判定アルゴリズムは、電圧値を閾値とした場合のフローチャートを図示したが、これに限るものではなく例えば、電流値を閾値として切り替え判定を行ってもよい。   Note that the switching determination algorithm executed in the control unit 6 is a flowchart in the case where the voltage value is the threshold value, but is not limited thereto, and for example, the switching determination may be performed using the current value as the threshold value.

また、上述の実施の形態1に係る電力変換装置では、突入電流防止回路7はダイオードブリッジ12の出力に直列に接続されているが、これに限るものではなく、リアクトル13の後段、インバータ回路14の後段、またはメインリレー2の後段に接続しても良い。   Further, in the power conversion device according to the first embodiment described above, the inrush current prevention circuit 7 is connected in series to the output of the diode bridge 12, but the present invention is not limited to this, the rear stage of the reactor 13, the inverter circuit 14 It may be connected to the subsequent stage or the subsequent stage of the main relay 2.

また、上述の実施の形態1に係る電力変換装置では、整流ダイオード20のカソードが出力段の平滑コンデンサ22の正極に接続されているが、平滑コンデンサ22の負極に整流ダイオード20のアノードを接続しても良く、実施の形態1と同様の動作が得られる。
また、インバータ回路14は、1つの単相インバータで構成されたものを示したが、図6に示すように、複数個の単相インバータ14a、14bを直列に接続してインバータ回路100を構成しても良い。このとき、突入電流防止回路7を単相インバータ14aと単相インバータ14bの間に直列に接続しても良い。
In the power conversion device according to the first embodiment described above, the cathode of the rectifier diode 20 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor 22 at the output stage, but the anode of the rectifier diode 20 is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor 22. The same operation as in the first embodiment may be obtained.
In addition, the inverter circuit 14 is configured by one single-phase inverter. However, as shown in FIG. 6, a plurality of single-phase inverters 14a and 14b are connected in series to form an inverter circuit 100. May be. At this time, the inrush current prevention circuit 7 may be connected in series between the single-phase inverter 14a and the single-phase inverter 14b.

実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2に係る電力変換装置の構成図である。
この発明の実施の形態2に係る電力変換装置は、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置と短絡用スイッチ21aの配置位置が異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態2に係る電力変換装置では、インバータ回路14を構成する直流電圧源19の負極と平滑コンデンサ22の負極の間に短絡用スイッチ21aを介設している。すなわち、短絡用スイッチ21aの一端が直流電圧源19の負極、短絡用スイッチ21aの他端がダイオードブリッジ12の一端に接続されている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram of a power conversion apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
The power conversion device according to the second embodiment of the present invention differs from the power conversion device according to the first embodiment of the present invention in the arrangement position of the short-circuit switch 21a, and the other portions are the same. Is added and explanation is omitted.
In the power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention, a short-circuit switch 21 a is interposed between the negative electrode of the DC voltage source 19 and the negative electrode of the smoothing capacitor 22 constituting the inverter circuit 14. That is, one end of the shorting switch 21 a is connected to the negative electrode of the DC voltage source 19, and the other end of the shorting switch 21 a is connected to one end of the diode bridge 12.

図8は、平滑コンデンサ22に充電されている電荷がこの発明の実施の形態2に係る電力変換装置に流れる経路を上書きした構成図である。
平滑コンデンサ22を放電するときには、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17をオンし、半導体スイッチ素子18をオフし、短絡用スイッチ21aをオンすることで、図8に太い実線で示すように、平滑コンデンサ22の正極、放電リレー3、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、半導体スイッチ素子17、短絡用スイッチ21a、平滑コンデンサ22の負極から構成する放電経路に平滑コンデンサ22に充電されている電荷が流れる。
FIG. 8 is a configuration diagram overwriting a path in which the electric charge charged in the smoothing capacitor 22 flows to the power conversion device according to the second embodiment of the present invention.
When discharging the smoothing capacitor 22, the main relay 2 and the charging relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch element 17 is turned on, the semiconductor switch element 18 is turned off, and the shorting switch 21a is turned on. Thus, as shown by a thick solid line in FIG. 8, the positive electrode of the smoothing capacitor 22, the discharge relay 3, the inrush current prevention resistor 5, the reactor 13, the semiconductor switch element 17, the shorting switch 21 a, and the negative electrode of the smoothing capacitor 22 are configured. The electric charge charged in the smoothing capacitor 22 flows through the discharge path.

図9は、直流電圧源19に充電されている電荷がこの発明の実施の形態2に係る電力変換装置に流れる経路を上書きした構成図である。
直流電圧源19を放電するときには、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17と半導体スイッチ素子18をそれぞれオンし、短絡用スイッチ21aをオフすることで、図9に太い実線で示すように、直流電圧源19の正極、半導体スイッチ素子18、整流ダイオード20、放電リレー3、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、半導体スイッチ素子17、直流電圧源19の負極から構成する放電経路に直流電圧源19に充電されている電荷が流れる。
FIG. 9 is a configuration diagram overwriting a path in which the electric charge charged in DC voltage source 19 flows to the power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention.
When discharging the DC voltage source 19, the main relay 2 and the charging relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch element 17 and the semiconductor switch element 18 are turned on, and the shorting switch 21a is turned off. 9, the positive electrode of the DC voltage source 19, the semiconductor switch element 18, the rectifier diode 20, the discharge relay 3, the inrush current prevention resistor 5, the reactor 13, the semiconductor switch element 17, and the DC voltage source 19, as shown by a thick solid line in FIG. The electric charge charged in the DC voltage source 19 flows through the discharge path constituted by the negative electrode.

この発明の実施の形態2に係る電力変換装置は、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置と同様な効果を奏すると共に、短絡用スイッチ21aを直流電圧源19の負極に接続したため、平滑コンデンサ22を放電するときに電流が流れる素子数が少なくなり、放電時に素子にかかる負担を低減できる。また、電力変換装置としても導通損失が低減でき、ひいては電力変換装置全体の変換効率を向上できるという効果を奏する。   The power conversion device according to the second embodiment of the present invention has the same effect as the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, and the shorting switch 21a is connected to the negative electrode of the DC voltage source 19, so that the smoothing The number of elements through which current flows when the capacitor 22 is discharged is reduced, and the burden on the elements during discharge can be reduced. In addition, the power conversion device can reduce the conduction loss, and as a result, the conversion efficiency of the entire power conversion device can be improved.

なお、図10で示したように、複数個の単相インバータ14a、14bを直列接続してインバータ回路100を構成した場合は、複数個の単相インバータ14a、14bの内、最後段に接続された単相インバータ14bの直流電圧源19の負極に短絡用スイッチ21aを接続することで、同様に動作して同様の効果を奏する。
また、この実施の形態においても、突入電流防止回路7はダイオードブリッジ12の出力段に直列に接続されているが、これに限るものではなく、単相インバータ14aと14bの間に直列に接続されても良い。
As shown in FIG. 10, when the inverter circuit 100 is configured by connecting a plurality of single-phase inverters 14a and 14b in series, the last one of the plurality of single-phase inverters 14a and 14b is connected. By connecting the short-circuit switch 21a to the negative electrode of the DC voltage source 19 of the single-phase inverter 14b, the same operation can be achieved.
Also in this embodiment, the inrush current prevention circuit 7 is connected in series to the output stage of the diode bridge 12, but the present invention is not limited to this, and is connected in series between the single-phase inverters 14a and 14b. May be.

実施の形態3.
図11は、この発明の実施の形態3に係る電力変換装置の構成図である。
この発明の実施の形態3に係る電力変換装置は、図11に示すように、交流電源1の第1の端子がメインリレー2の一端に接続され、メインリレー2の他端が突入電流防止抵抗5と充電リレー4で構成される突入電流防止回路7の入力に接続されている。突入電流防止回路7の出力は整流電流検出回路31に接続され、整流電流検出回路31はリアクトル13に接続されている。
リアクトル13は、単相インバータにて構成されたインバータ回路29の交流側に直列接続されている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is a configuration diagram of a power conversion apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
As shown in FIG. 11, in the power converter according to Embodiment 3 of the present invention, the first terminal of the AC power supply 1 is connected to one end of the main relay 2, and the other end of the main relay 2 is the inrush current prevention resistor. 5 and the charging relay 4 are connected to the input of an inrush current prevention circuit 7. The output of the inrush current preventing circuit 7 is connected to the rectified current detecting circuit 31, and the rectified current detecting circuit 31 is connected to the reactor 13.
Reactor 13 is connected in series to the AC side of inverter circuit 29 configured by a single-phase inverter.

インバータ回路29を構成する単相インバータは、ダイオードが逆並列に接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やソース・ドレイン間にダイオードが介設されたMOSFETなどからなる半導体スイッチ素子17と半導体スイッチ素子27が直列接続されている直列回路と、半導体スイッチ素子18と半導体スイッチ素子28が直列接続されている直列回路とが並列に接続されているブリッジ回路から構成されている。半導体スイッチ素子27のソースに半導体スイッチ素子17が接続され、半導体スイッチ素子28のドレインに半導体スイッチ素子18が接続されている。   The single-phase inverter constituting the inverter circuit 29 includes an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) in which diodes are connected in antiparallel, a MOSFET having a diode interposed between a source and a drain, and a semiconductor switch element 17. 27 is composed of a bridge circuit in which a series circuit in which 27 is connected in series and a series circuit in which the semiconductor switch element 18 and the semiconductor switch element 28 are connected in series are connected in parallel. The semiconductor switch element 17 is connected to the source of the semiconductor switch element 27, and the semiconductor switch element 18 is connected to the drain of the semiconductor switch element 28.

そして、半導体スイッチ素子17と半導体スイッチ素子27の接続点にリアクトル13の出力が接続され、半導体スイッチ素子18と半導体スイッチ素子28の接続点が出力となる。
半導体スイッチ素子27と半導体スイッチ素子18の接続点と半導体スイッチ素子28と半導体スイッチ素子17の接続点の間に直流電圧源19及び直流電圧源電圧検出回路32が並列に接続されている。
The output of the reactor 13 is connected to the connection point between the semiconductor switch element 17 and the semiconductor switch element 27, and the connection point between the semiconductor switch element 18 and the semiconductor switch element 28 is the output.
A DC voltage source 19 and a DC voltage source voltage detection circuit 32 are connected in parallel between a connection point between the semiconductor switch element 27 and the semiconductor switch element 18 and a connection point between the semiconductor switch element 28 and the semiconductor switch element 17.

半導体スイッチ素子からなる短絡用スイッチ23aと整流ダイオード24aとが直列接続されている第1の直列回路26aと、半導体スイッチ素子からなる短絡用スイッチ23bと整流ダイオード24bとが直列接続されている第2の直列回路26bが並列接続されてブリッジ回路が構成されている。
短絡用スイッチ23aと整流ダイオード24aの接続点にインバータ回路29の出力が接続されている。短絡用スイッチ23bと整流ダイオード24bの接続点に交流電源1の第2の端子が接続されている。
整流ダイオード24aと整流ダイオード24bの接続点に平滑コンデンサ22の正極が接続され、短絡用スイッチ23aと短絡用スイッチ23bの接続点に平滑コンデンサ22の負極が接続されている。
平滑コンデンサ22に平滑コンデンサ電圧検出回路33が並列接続されている。
なお、短絡用スイッチ23a、23bは、半導体スイッチ素子に限るものではなく、機械式のスイッチなどでも良いが、ダイオード25a、25bを逆並列接続する。
A first series circuit 26a in which a short-circuit switch 23a made of a semiconductor switch element and a rectifier diode 24a are connected in series, and a second short-circuit switch 23b made of a semiconductor switch element and a rectifier diode 24b are connected in series. Are connected in parallel to form a bridge circuit.
The output of the inverter circuit 29 is connected to the connection point between the short-circuit switch 23a and the rectifier diode 24a. A second terminal of the AC power supply 1 is connected to a connection point between the short-circuit switch 23b and the rectifier diode 24b.
The positive electrode of the smoothing capacitor 22 is connected to the connection point between the rectifier diode 24a and the rectifier diode 24b, and the negative electrode of the smoothing capacitor 22 is connected to the connection point between the short-circuit switch 23a and the short-circuit switch 23b.
A smoothing capacitor voltage detection circuit 33 is connected in parallel to the smoothing capacitor 22.
The short-circuit switches 23a and 23b are not limited to semiconductor switch elements, but may be mechanical switches or the like, and diodes 25a and 25b are connected in antiparallel.

図12は、動作開始直後のこの発明の実施の形態3に係る電力変換装置に電流が流れる経路の一例を上書きした構成図である。
動作開始時、充電リレー4と放電リレー3を共にオフし、半導体スイッチ素子27、28をオンし、半導体スイッチ素子17、18をオフし、短絡用スイッチ23bをオンし、短絡用スイッチ23aをオフした状態でメインリレー2をオンして交流電源1を投入した直後は、図12に太い実線で示すように、順に交流電源1、メインリレー2、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、半導体スイッチ素子27、直流電圧源19、半導体スイッチ素子28、整流ダイオード24a、平滑コンデンサ22、短絡用スイッチ23b、交流電源1という経路に突入電流が流れて、直流電圧源19及び平滑コンデンサ22が充電される。突入電流防止抵抗5が突入電流を低減する。なお、図12は突入電流を小さくするときの充電電流が流れる経路を示しているが、この経路に限るものではない。
その後、充電リレー4をオンし、半導体スイッチ素子27をオフし、半導体スイッチ素子17をオンし、短絡用スイッチ23aをオンすると、交流電源1から電流が流れる経路が交流電源1、メインリレー2、充電リレー4、リアクトル13、半導体スイッチ素子17、半導体スイッチ素子28、短絡用スイッチ23a、短絡用スイッチ23b、交流電源1という経路に変わる。
FIG. 12 is a configuration diagram overwriting an example of a path through which a current flows in the power conversion apparatus according to Embodiment 3 of the present invention immediately after the start of operation.
At the start of operation, both the charge relay 4 and the discharge relay 3 are turned off, the semiconductor switch elements 27 and 28 are turned on, the semiconductor switch elements 17 and 18 are turned off, the shorting switch 23b is turned on, and the shorting switch 23a is turned off. Immediately after the main relay 2 is turned on and the AC power source 1 is turned on, the AC power source 1, the main relay 2, the inrush current prevention resistor 5, the reactor 13, and the semiconductor switch element are sequentially shown as a thick solid line in FIG. 27, the DC voltage source 19, the semiconductor switch element 28, the rectifier diode 24a, the smoothing capacitor 22, the shorting switch 23b, and the inrush current flow through the path of the AC power source 1, and the DC voltage source 19 and the smoothing capacitor 22 are charged. The inrush current preventing resistor 5 reduces the inrush current. FIG. 12 shows a path through which the charging current flows when the inrush current is reduced. However, the path is not limited to this path.
Thereafter, when the charging relay 4 is turned on, the semiconductor switch element 27 is turned off, the semiconductor switch element 17 is turned on, and the shorting switch 23a is turned on, the path through which the current flows from the AC power supply 1 is the AC power supply 1, the main relay 2, The charging relay 4, the reactor 13, the semiconductor switch element 17, the semiconductor switch element 28, the short-circuit switch 23a, the short-circuit switch 23b, and the AC power source 1 are changed.

図13は、平滑コンデンサ22に充電されている電荷がこの発明の実施の形態3に係る電力変換装置において流れる経路を上書きした構成図である。
最初に、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17、28をオンし、半導体スイッチ素子18、27をオフし、短絡用スイッチ23aをオンし、短絡用スイッチ23bをオフすることで、図13に太い実線で示すように、平滑コンデンサ22に充電されている電荷が、平滑コンデンサ22(正極)、放電リレー3、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、半導体スイッチ素子17、半導体スイッチ素子28、短絡用スイッチ23a、平滑コンデンサ22(負極)の順で構成する経路(以下、第3の放電経路と称す)を流れ、平滑コンデンサ22の放電を行う。
FIG. 13 is a configuration diagram overwriting a path in which the electric charge charged in the smoothing capacitor 22 flows in the power conversion device according to the third embodiment of the present invention.
First, the main relay 2 and the charge relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch elements 17 and 28 are turned on, the semiconductor switch elements 18 and 27 are turned off, and the short-circuit switch 23a is turned on. By turning off the short-circuit switch 23b, as shown by a thick solid line in FIG. 13, the electric charge charged in the smoothing capacitor 22 is changed to the smoothing capacitor 22 (positive electrode), the discharge relay 3, the inrush current preventing resistor 5, and the reactor 13. , The semiconductor switch element 17, the semiconductor switch element 28, the short-circuit switch 23 a, and the smoothing capacitor 22 (negative electrode) in this order (hereinafter referred to as a third discharge path) flow to discharge the smoothing capacitor 22.

図14は、直流電圧源19に充電されている電荷がこの発明の実施の形態3に係る電力変換装置において流れる経路を上書きした構成図である。
次に、メインリレー2と充電リレー4をそれぞれオフし、放電リレー3をオンし、半導体スイッチ素子17、18をそれぞれオンし、半導体スイッチ素子27、28をそれぞれオフし、短絡用スイッチ23a、23bをオフすることで、図14に太い実線で示すように、直流電圧源19に充電されている電荷が、直流電圧源19(正極)、半導体スイッチ素子18、整流ダイオード24a、放電リレー3、突入電流防止抵抗5、リアクトル13、半導体スイッチ素子17、直流電圧源19(負極)の順で構成する経路(以下、第4の放電経路と称す)に流れ、直流電圧源19の放電を行う。
FIG. 14 is a configuration diagram overwriting a path in which the electric charge charged in DC voltage source 19 flows in the power conversion device according to Embodiment 3 of the present invention.
Next, the main relay 2 and the charge relay 4 are turned off, the discharge relay 3 is turned on, the semiconductor switch elements 17 and 18 are turned on, the semiconductor switch elements 27 and 28 are turned off, and the short-circuit switches 23a and 23b. As shown by a thick solid line in FIG. 14, the electric charge charged in the DC voltage source 19 is changed into the DC voltage source 19 (positive electrode), the semiconductor switch element 18, the rectifier diode 24 a, the discharge relay 3, and the inrush. The current prevention resistor 5, the reactor 13, the semiconductor switch element 17, and the DC voltage source 19 (negative electrode) flow in this order (hereinafter referred to as a fourth discharge path) to discharge the DC voltage source 19.

この実施の形態3では、上記実施の形態1と同様の効果が得られると共に、さらに、上記実施の形態1で用いたダイオードブリッジ12を不要としているため、部品点数を低減でき装置構成が簡単になる。
また、電流が通過する素子数が低減できるため導通損失を低減でき、電力変換装置全体の変換効率を向上できる。
In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and further, the diode bridge 12 used in the first embodiment is not necessary, so that the number of parts can be reduced and the device configuration is simplified. Become.
In addition, since the number of elements through which current passes can be reduced, conduction loss can be reduced, and the conversion efficiency of the entire power conversion device can be improved.

なお、この実施の形態3においても、実施の形態1に関係して図7で示したように、複数個の単相インバータの交流側を直列接続してインバータ回路100を構成しても良い。また、上記実施の形態では、放電リレー3の一端は平滑コンデンサ22の正極側に接続されているが、これに限るものではなく、平滑コンデンサ22の負極側に接続されても良い。
また、この実施の形態においても、充電リレー4と突入電流防止抵抗5はダイオードブリッジ12の出力段に直列に接続されているが、これに限るものではなく、単相インバータ14aと14bの間に直列に接続されても良い。
Also in the third embodiment, as shown in FIG. 7 in relation to the first embodiment, the inverter circuit 100 may be configured by connecting the AC sides of a plurality of single-phase inverters in series. Moreover, in the said embodiment, although the end of the discharge relay 3 is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor 22, it is not restricted to this, You may connect to the negative electrode side of the smoothing capacitor 22.
Also in this embodiment, the charging relay 4 and the inrush current prevention resistor 5 are connected in series to the output stage of the diode bridge 12, but the present invention is not limited to this, and is not limited to the single-phase inverters 14a and 14b. They may be connected in series.

また、上述の実施の形態1乃至3では、平滑コンデンサ22に整流ダイオード20、24a、24bを接続したが、これら整流ダイオードに替わって半導体スイッチ素子を接続し、オン・オフ制御により同様の動作をさせても良い。   In the first to third embodiments described above, the rectifier diodes 20, 24a, and 24b are connected to the smoothing capacitor 22. However, instead of these rectifier diodes, a semiconductor switch element is connected, and the same operation is performed by on / off control. You may let them.

また、上記各実施の形態では、放電リレー3の一端は平滑コンデンサ22の正極側に接続されているが、これに限るものではなく、平滑コンデンサ22の負極側に接続されても良い。   Moreover, in each said embodiment, although the end of the discharge relay 3 is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor 22, it is not restricted to this, You may connect to the negative electrode side of the smoothing capacitor 22.

また、上記各実施の形態では、経路の接続および遮断を行う切り替えスイッチはリレー
を使用しているが、これに限るものではなく、例えばMOSFETやIGBT等の半導体スイッチ素子でも良い。
In each of the above-described embodiments, the changeover switch for connecting and blocking the path uses a relay. However, the present invention is not limited to this. For example, a semiconductor switch element such as a MOSFET or IGBT may be used.

同様に上記各実施の形態では、突入電流防止回路7は抵抗とリレーで構成されているが、リレーである必要はなく、例えばMOSFETやIGBT等の半導体スイッチ素子でも良い。   Similarly, in each of the above embodiments, the inrush current prevention circuit 7 is constituted by a resistor and a relay, but it is not necessary to be a relay, and may be a semiconductor switching element such as a MOSFET or an IGBT, for example.

1 交流電源、2 メインリレー、3 放電リレー、4 充電リレー、5 突入電流防止抵抗、6 制御部、7 突入電流防止回路、12 ダイオードブリッジ、13 リアクトル、14、29、100 インバータ回路、14a、14b 単相インバータ、15、16、25a、25b ダイオード、17、18、27、28 半導体スイッチ素子、19 直流電圧源、20、24a、24b 整流ダイオード、21、23a、23b 短絡用スイッチ、22 平滑コンデンサ、26a、26b 直列回路、31 整流電流検出回路、32 直流電圧源電圧検出回路、33 平滑コンデンサ電圧検出回路、40a、40b、40c、40d、40e、40f 制御線、41a、41b、41c 信号線。   1 AC power supply, 2 main relay, 3 discharge relay, 4 charging relay, 5 inrush current prevention resistor, 6 control unit, 7 inrush current prevention circuit, 12 diode bridge, 13 reactor, 14, 29, 100 inverter circuit, 14a, 14b Single-phase inverter, 15, 16, 25a, 25b Diode, 17, 18, 27, 28 Semiconductor switch element, 19 DC voltage source, 20, 24a, 24b Rectifier diode, 21, 23a, 23b Short-circuit switch, 22 Smoothing capacitor, 26a, 26b Series circuit, 31 Rectified current detection circuit, 32 DC voltage source voltage detection circuit, 33 Smoothing capacitor voltage detection circuit, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f Control line, 41a, 41b, 41c Signal line.

Claims (11)

複数の半導体スイッチ素子及び直流電圧源を有する単相インバータまたは交流側を直列接続される複数の前記単相インバータで構成されているインバータ回路と、
前記インバータ回路の後段に整流ダイオードを介して一端が接続されている平滑コンデンサと、
前記インバータ回路の出力に一端が接続されているとともに他端が前記平滑コンデンサの他端に接続されている短絡用スイッチと
を備える電力変換装置において、
突入電流防止回路と、
前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力との間に介設されるとともに、前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力とを接離する放電用スイッチと、
前記半導体スイッチ素子、前記短絡用スイッチ及び前記放電用スイッチを入切する制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
A single-phase inverter having a plurality of semiconductor switch elements and a DC voltage source or an inverter circuit composed of a plurality of the single-phase inverters connected in series on the AC side;
A smoothing capacitor having one end connected via a rectifier diode to the subsequent stage of the inverter circuit;
In a power converter comprising: a shorting switch having one end connected to the output of the inverter circuit and the other end connected to the other end of the smoothing capacitor;
An inrush current prevention circuit,
A discharge switch interposed between the smoothing capacitor and the input of the inrush current prevention circuit, and connecting and separating the smoothing capacitor and the input of the inrush current prevention circuit;
A control unit for turning on and off the semiconductor switch element, the shorting switch, and the discharging switch;
A power conversion device comprising:
複数の半導体スイッチ素子及び直流電圧源を有する単相インバータまたは交流側を直列接続される複数の前記単相インバータで構成されているインバータ回路と、
前記インバータ回路の後段に整流ダイオードを介して一端が接続されている平滑コンデンサと、
前記直流電圧源の負極に一端が接続されているとともに他端が前記平滑コンデンサの他端に接続されている短絡用スイッチと
を備える電力変換装置において、
突入電流防止回路と、
前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力との間に介設されるとともに、前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力とを接離する放電用スイッチと、
前記半導体スイッチ素子、前記短絡用スイッチ及び前記放電用スイッチを入切する制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
A single-phase inverter having a plurality of semiconductor switch elements and a DC voltage source or an inverter circuit composed of a plurality of the single-phase inverters connected in series on the AC side;
A smoothing capacitor having one end connected via a rectifier diode to the subsequent stage of the inverter circuit;
In a power converter comprising: a short-circuit switch having one end connected to the negative electrode of the DC voltage source and the other end connected to the other end of the smoothing capacitor;
An inrush current prevention circuit,
A discharge switch interposed between the smoothing capacitor and the input of the inrush current prevention circuit, and connecting and separating the smoothing capacitor and the input of the inrush current prevention circuit;
A control unit for turning on and off the semiconductor switch element, the shorting switch, and the discharging switch;
A power conversion device comprising:
初段に交流電源からの入力を整流する整流回路が配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1 or 2, wherein a rectifier circuit that rectifies an input from an AC power supply is disposed in a first stage. 複数の半導体スイッチ素子及び直流電圧源を有する単相インバータまたは交流側を直列接続される複数の前記単相インバータで構成されているインバータ回路と、
前記インバータ回路の後段に整流ダイオードを介して一端が接続されている平滑コンデンサと、
前記インバータ回路に一端が接続されているとともに他端が前記平滑コンデンサの他端に接続されている短絡用スイッチと、
直列に接続されている前記整流ダイオード及び前記短絡用スイッチからなる直列回路に並列に接続される直列接続されているスイッチ及びダイオードと、
を備える電力変換装置において、
突入電流防止回路と、
前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力との間に介設されるとともに、前記平滑コンデンサと前記突入電流防止回路の入力を接離する放電用スイッチと、
前記半導体スイッチ素子、前記短絡用スイッチ、前記スイッチ及び前記放電用スイッチを入切する制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
A single-phase inverter having a plurality of semiconductor switch elements and a DC voltage source or an inverter circuit composed of a plurality of the single-phase inverters connected in series on the AC side;
A smoothing capacitor having one end connected via a rectifier diode to the subsequent stage of the inverter circuit;
A shorting switch having one end connected to the inverter circuit and the other end connected to the other end of the smoothing capacitor;
A series-connected switch and diode connected in parallel to a series circuit consisting of the rectifier diode and the shorting switch connected in series;
In a power converter comprising:
An inrush current prevention circuit,
A discharge switch interposed between the smoothing capacitor and the input of the inrush current prevention circuit, and connecting and separating the input of the smoothing capacitor and the inrush current prevention circuit;
A control unit for turning on and off the semiconductor switch element, the shorting switch, the switch and the discharging switch;
A power conversion device comprising:
上記単相インバータは、直列接続されている前記半導体スイッチ素子及びダイオードまたは直列接続されている2個の前記半導体スイッチ素子から構成されているとともに並列接続されている2組の直列回路と、各前記直列回路の前記半導体スイッチ素子と前記ダイオードとの接続点または前記2個の半導体スイッチ素子の接続点の間に接続されている前記直流電圧源とで構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The single-phase inverter is composed of the semiconductor switch elements connected in series and the diode or the two semiconductor switch elements connected in series, and two sets of series circuits connected in parallel, 2. The DC voltage source connected between a connection point of the semiconductor switch element and the diode in a series circuit or a connection point of the two semiconductor switch elements. 5. The power conversion device according to claim 4. 前記短絡用スイッチは、ダイオードが逆並列接続されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 1, wherein a diode is connected in reverse parallel to the shorting switch. 限流回路を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 1, further comprising a current limiting circuit. 前記放電用スイッチ、前記突入電流防止回路、少なくとも1つ以上の前記半導体スイッチ素子、前記短絡用スイッチ及び前記平滑コンデンサで構成されている第1の放電経路と、
前記放電用スイッチ、前記突入電流防止回路、少なくとも1つ以上の前記半導体スイッチ素子、前記直流電圧源及び前記整流ダイオードで構成されている第2の放電経路と
を備え、
前記制御部は、前記第1の放電経路と前記第2の放電経路とを切り替える切り替え手段を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
A first discharge path composed of the discharge switch, the inrush current prevention circuit, at least one semiconductor switch element, the short-circuit switch, and the smoothing capacitor;
A second discharge path including the discharge switch, the inrush current prevention circuit, at least one or more semiconductor switch elements, the DC voltage source, and the rectifier diode;
The power control device according to claim 1, wherein the control unit includes a switching unit that switches between the first discharge path and the second discharge path.
前記平滑コンデンサ及び前記直流電圧源のそれぞれの電圧を測定する手段を備え、
前記切り替え手段は、前記平滑コンデンサと前記直流電圧源の電圧を比較し、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧源の電圧以上の場合、前記第1の放電経路を有効且つ前記第2の放電経路を無効とし、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧源の電圧未満の場合、前記第2の放電経路を有効且つ前記第1の放電経路を無効とし、当該有効とされた放電経路に切替えることを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
Means for measuring respective voltages of the smoothing capacitor and the DC voltage source;
The switching means compares the voltage of the smoothing capacitor and the DC voltage source, and when the voltage of the smoothing capacitor is equal to or higher than the voltage of the DC voltage source, the first discharge path is effective and the second discharge path. When the voltage of the smoothing capacitor is less than the voltage of the DC voltage source, the second discharge path is enabled and the first discharge path is disabled, and the discharge path is switched to the enabled discharge path. The power converter according to claim 8, wherein
前記切り替え手段は、どちらか一方の前記放電経路を有効として放電した後に、有効とした前記放電経路に含まれる前記平滑コンデンサまたは前記直流電圧源の電圧が予め定める第1の所定値を下回った場合、有効としている前記放電経路を無効且つ無効としている前記放電経路を有効とすることを特徴とする請求項8または9に記載の電力変換装置。   When the switching means discharges one of the discharge paths as effective, and the voltage of the smoothing capacitor or the DC voltage source included in the effective discharge path falls below a predetermined first predetermined value The power conversion device according to claim 8 or 9, wherein the discharge path that is enabled and disabled is enabled. 前記放電経路を流れる電流を測定する手段を備え、
前記切り替え手段は、どちらか一方の前記放電経路を有効として放電した後に、有効とした前記放電経路を流れる電流が予め定める第2の所定値を下回った場合、有効としている前記放電経路を無効且つ無効としている前記放電経路を有効とすることを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
Means for measuring the current flowing through the discharge path,
The switching means disables the effective discharge path when the current flowing through the enabled discharge path falls below a predetermined second predetermined value after discharging one of the discharge paths as effective and discharging. 9. The power conversion device according to claim 8, wherein the invalid discharge path is validated.
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