JP2014057452A - Power conversion device and power-supply system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device that eliminates risk of electric shock at the time of operation stop.SOLUTION: A power conversion device includes: a series circuit provided at the subsequent stage of a rectifier circuit 2 rectifying a voltage of an AC power supply 1 and in which an initial charging switch 3 and a resistor 4 are connected at a first connection point; a charging switch 6 connected in parallel to the series circuit; a reactor 5 having one end connected to the series circuit and having the other end connected to an anode of a rectifier element 17; a smoothing capacitor 18 connected to the reactor 5 via the rectifier element 17; a short-circuit switch 16 having one end connected to a second connection point in which the reactor 5 and the anode of the rectifier element 17 are connected and having the other end connected to a negative electrode of the smoothing capacitor 18; a first discharging switch 20 having one end connected to the first connection point and having the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor 18; a second discharging switch 21 having one end connected to the second connection point and having the other end connected to a positive electrode of the smoothing capacitor 18; and a control section 26 controlling the switches.

Description

この発明は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置及び電源システムに関するものである。   The present invention relates to a power conversion device and a power supply system that convert AC power into DC power.

従来の電力変換装置としては、例えば、ＷＯ２００７−１２９４６９号再公表公報（特許文献１）に開示されている技術が知られている。この特許文献１に開示された電力変換装置は、交流電源と、メインコンバータ、サブコンバータ（インバータ回路）、およびフィルタコンデンサ（平滑コンデンサ）によって構成される電力変換器との間に初期充電用抵抗回路が設けられている。この初期充電用抵抗回路は、充電用抵抗に対して小容量のコンタクタ又はリレーをスイッチとして直列接続した回路と、上記直列回路をバイパスする切り替えスイッチとを並列接続した回路であり、上記交流電源から充電用抵抗を介する電流経路により、電力変換装置内部のフィルタコンデンサ（平滑コンデンサ）の初期充電を行なうものである。   As a conventional power conversion device, for example, a technique disclosed in WO 2007-129469 republished publication (Patent Document 1) is known. The power converter disclosed in Patent Document 1 is an initial charging resistor circuit between an AC power source and a power converter including a main converter, a sub-converter (inverter circuit), and a filter capacitor (smoothing capacitor). Is provided. This initial charging resistor circuit is a circuit in which a small-capacity contactor or relay is connected in series as a switch with respect to the charging resistor, and a changeover switch that bypasses the series circuit is connected in parallel. The initial charging of the filter capacitor (smoothing capacitor) inside the power converter is performed by the current path through the charging resistor.

このように構成された従来の電力変換装置において、運転停止や事故・過負荷運転での電力変換装置の停止動作時には上記直列回路をバイパスする切り替えスイッチを開極することにより、アーク電圧による電流は、並列接続された充電用抵抗に転流して限流されるため、スイッチ遮断時の断路サージを抑制することができる。   In the conventional power converter configured as described above, the current due to the arc voltage can be obtained by opening the changeover switch that bypasses the series circuit when the power converter is stopped during an operation stop or accident / overload operation. Since the current is commutated to the charging resistor connected in parallel and the current is limited, the disconnection surge at the time of switching off the switch can be suppressed.

国際公開ＷＯ２００７／１２９４６９号International Publication No. WO2007 / 129469

しかしながら、上記電力変換装置においては、運転停止や事故・過負荷運転などにより電力変換装置が停止した際、電力変換装置内部のフィルタコンデンサ（平滑コンデンサ）とサブコンバータ（単相インバータ回路）の直流電圧源には電荷が充電されたままの状態であって、感電する可能性があり危険であるという問題がある。   However, in the above power conversion device, when the power conversion device stops due to operation stop, accident or overload operation, etc., the DC voltage of the filter capacitor (smoothing capacitor) and sub-converter (single phase inverter circuit) inside the power conversion device There is a problem that the source is in a state where the electric charge remains charged, which may cause an electric shock and is dangerous.

この発明は、上記のような問題点を解決するために成されたもので、電力変換装置内部の直流電圧源に充電された電荷を放電し、その放電エネルギーを充電用抵抗で消費させることにより運転停止時に於ける感電の危険性を排除する電力変換装置及び電源システムを得ることを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, by discharging the charge charged in the DC voltage source inside the power converter and consuming the discharge energy by the charging resistor. An object of the present invention is to obtain a power conversion device and a power supply system that eliminate the risk of electric shock when the operation is stopped.

この発明による電力変換装置は、交流電圧電源の電圧を整流する整流回路と、上記整流回路の後段に設けられ、初期充電用スイッチと抵抗とが第１の接続点において接続された直列回路と、上記直列回路に並列接続された充電用スイッチと、上記充電用スイッチと上記抵抗との接続点に一端が接続され、他端が整流素子のアノードと第２の接続点において接続されたリアクトルと、上記リアクトルに上記整流素子を介して接続され、上記整流回路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、上記第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された短絡用スイッチと、上記第１の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された第１の放電用スイッチと、上記第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの正極に接続された第２の放電用スイッチと、上記初期充電用スイッチ、上記充電用スイッチ、上記短絡用スイッチ、上記第１の放電用スイッチ、及び上記第２の放電用スイッチを制御する制御部と、を備えたものである。   A power converter according to the present invention includes a rectifier circuit that rectifies the voltage of an AC voltage power supply, a series circuit that is provided at a subsequent stage of the rectifier circuit, and in which an initial charging switch and a resistor are connected at a first connection point; A charging switch connected in parallel to the series circuit; a reactor having one end connected to a connection point between the charging switch and the resistor; and the other end connected to an anode of the rectifying element at a second connection point; A smoothing capacitor connected to the reactor via the rectifying element and smoothing the output voltage of the rectifying circuit, a short circuit having one end connected to the second connection point and the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor One end is connected to the first switch, one end is connected to the first connection point, the other end is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor, and one end is connected to the second connection point, A second discharging switch having an end connected to the positive electrode of the smoothing capacitor; the initial charging switch; the charging switch; the shorting switch; the first discharging switch; and the second discharging switch. And a control unit for controlling the switch.

また、この発明による電源システムは、上記電力変換装置の初期充電用スイッチに代えて、上記交流電圧電源と上記整流回路との間に入力電圧を遮断する開閉手段を設け、上記開閉手段を上記制御部により制御するものである。   Further, the power supply system according to the present invention is provided with an opening / closing means for cutting off an input voltage between the AC voltage power supply and the rectifier circuit, instead of the initial charging switch of the power converter, and the opening / closing means is controlled by the control device. This is controlled by the unit.

この発明によれば、上記構成により、動作停止後に電力変換装置内部の直流電圧源に充電された電荷を放電し、その放電エネルギーを充電用抵抗で消費させるので、感電の危険性を排除することができる。   According to the present invention, with the above configuration, the charge charged in the DC voltage source inside the power converter after the operation is stopped is discharged, and the discharge energy is consumed by the charging resistor, thereby eliminating the risk of electric shock. Can do.

この発明の実施の形態１による電力変換装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the power converter device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の電力変換装置に於ける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説明図である。It is explanatory drawing which shows the path | route of the electric current which flows when discharging the smoothing capacitor in the power converter device of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の電力変換装置に於ける直流電圧源を放電するときに流れる電流の経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the path | route of the electric current which flows when discharging the direct-current voltage source in the power converter device of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の電力変換装置に於ける平滑コンデンサと直流電圧源に充電された電荷をそれぞれ放電する場合の、放電開始前動作と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4 is a flowchart showing an algorithm for determining a pre-discharge start operation and a discharge path switching when discharging the charges charged in the smoothing capacitor and the DC voltage source in the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態１の電力変換装置に於ける直流電圧源と平滑コンデンサを同時に放電するときに流れる電流の経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the path | route of the electric current which flows when discharging the DC voltage source and the smoothing capacitor simultaneously in the power converter device of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の電力変換装置に於ける平滑コンデンサと直流電圧源に充電された電荷を同時に放電する場合の、放電開始前動作と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 operation | movement before discharge start and the switching determination algorithm of a discharge path | route in the case of discharging simultaneously the electric charge charged to the smoothing capacitor and DC voltage source in the power converter device of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の電力変換装置に於ける平滑コンデンサと直流電圧源に充電された電荷をそれぞれ放電する場合と同時放電する場合を組み合わせた場合の、放電開始前動作と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Switching between pre-discharge start operation and discharge path when combining the case where the charge charged in the smoothing capacitor and the DC voltage source in the power conversion device of Embodiment 1 of the present invention is discharged and the case of simultaneous discharge, respectively. It is a flowchart which shows a determination algorithm この発明の実施の形態２による電力変換装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the power converter device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３による電源システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the power supply system by Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明による電力変換装置及び電源システムの好適な実施の形態について図面を参照して説明する。   Preferred embodiments of a power conversion device and a power supply system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置の概略構成図である。図１に示すように、実施の形態１による電力変換装置は、交流入力電源としての交流電圧電源（以下、単に交流電源と称する。）１の後段には、交流電源１の電圧を整流する整流回路であるダイオードブリッジ２、内部ダイオードのアノード同士が接続されるようにＭＯＳＦＥＴ２つの直列接続体で構成される初期充電用スイッチ３が接続され、充電用抵抗４、リアクトル５の順に直列に接続されている。また、電力変換時は充電用抵抗４をバイパスするために、初期充電用スイッチ３と充電用抵抗４とが直列接続された直列回路と並列に充電用イッチ６が接続されている。また、交流電源１と並列に整流電圧検出回路７が設けられおり、リアクトル５の前段に交流電源１からの入力電流値を取得する整流電流検出回路８が設けられている。尚、初期充電用スイッチ３は、半導体スイッチ素子２つを直列接続した構成について図示したが、これに限るものではなく、リレーなどの機械式スイッチなどでも良い。また、充電用スイッチ６は、リレーなどの機械式スイッチによる構成について図示したが、これに限るものではなく、内部ダイオードのアノード同士が接続されるようにＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴを２個直列接続した直列接続体で構成しても良い。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the power conversion apparatus according to the first embodiment includes a rectifier that rectifies the voltage of the AC power supply 1 after the AC voltage power supply (hereinafter simply referred to as AC power supply) 1 as an AC input power supply. A diode bridge 2 as a circuit and an initial charge switch 3 composed of two MOSFETs connected in series so that anodes of internal diodes are connected to each other, and a charge resistor 4 and a reactor 5 are connected in series in this order. Yes. Further, in order to bypass the charging resistor 4 during power conversion, a charging switch 6 is connected in parallel with a series circuit in which the initial charging switch 3 and the charging resistor 4 are connected in series. In addition, a rectified voltage detection circuit 7 is provided in parallel with the AC power supply 1, and a rectified current detection circuit 8 that acquires an input current value from the AC power supply 1 is provided in front of the reactor 5. The initial charging switch 3 is shown as having a configuration in which two semiconductor switch elements are connected in series, but is not limited thereto, and may be a mechanical switch such as a relay. Further, although the charging switch 6 is illustrated with respect to a configuration using a mechanical switch such as a relay, the present invention is not limited to this, and a series connection in which two IGBTs or MOSFETs are connected in series so that anodes of internal diodes are connected to each other. It may be composed of a body.

リアクトル５の後段には、インバータ回路９が接続されている。インバータ回路９は、第１の半導体スイッチ素子１０と第２の半導体スイッチ素子１１とを直列接続してなる第１の直列回路と、第３の半導体スイッチ素子１２と第４の半導体スイッチ素子１３とを直列接続してなる第２の直列回路と、直流電圧源１４と、直流電圧源１４と並列に接続された直流電圧源電圧検出回路１５を備えた単相インバータ回路により構成されている。そして、第１の直列回路と第２の直列回路は並列接続され、直流電圧源１４、直流電圧源電圧検出回路１５は、第１の直列回路と第２の直列回路の並列接続点の間に接続されている。   An inverter circuit 9 is connected to the subsequent stage of the reactor 5. The inverter circuit 9 includes a first series circuit in which a first semiconductor switch element 10 and a second semiconductor switch element 11 are connected in series, a third semiconductor switch element 12 and a fourth semiconductor switch element 13. Are connected in series, a DC voltage source 14, and a single-phase inverter circuit including a DC voltage source voltage detection circuit 15 connected in parallel with the DC voltage source 14. The first series circuit and the second series circuit are connected in parallel, and the DC voltage source 14 and the DC voltage source voltage detection circuit 15 are arranged between the parallel connection points of the first series circuit and the second series circuit. It is connected.

第１の半導体スイッチ素子１０、第２の半導体スイッチ素子１１、第３の半導体スイッチ素子１２、および第４の半導体スイッチ素子１３は、それぞれ、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴ若しくはダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴにより構成されている。   Each of the first semiconductor switch element 10, the second semiconductor switch element 11, the third semiconductor switch element 12, and the fourth semiconductor switch element 13 includes a MOSFET or a diode in which a diode is built in between a source and a drain. It is composed of IGBTs connected in antiparallel.

インバータ回路９の第１の半導体スイッチ素子１０と第２の半導体スイッチ素子１１との接続ノード９１は、リアクトル５の出力端に接続されている。また、第３の半導体スイッチ素子１２と第４の半導体スイッチ素子１３との接続ノード９２は、短絡用スイッチ１６の一端と整流素子としての整流ダイオード１７のアノードに接続されている。   A connection node 91 between the first semiconductor switch element 10 and the second semiconductor switch element 11 of the inverter circuit 9 is connected to the output terminal of the reactor 5. The connection node 92 between the third semiconductor switch element 12 and the fourth semiconductor switch element 13 is connected to one end of the shorting switch 16 and the anode of the rectifier diode 17 as a rectifier element.

平滑コンデンサ１８の一端である正極は、整流ダイオード１７のカソードと後述する第２の放電用スイッチ２１の一端にそれぞれ接続され、平滑コンデンサ１８の他端である負極は、短絡用スイッチ１６の他端とダイオードブリッジ２の負極側端子に接続されている。電圧検出手段としての平滑コンデンサ電圧検出回路１９は、平滑コンデンサ１８に並列接続されている。尚、短絡用スイッチ１６は、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴ若しくはダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴにより構成されている。   The positive electrode that is one end of the smoothing capacitor 18 is connected to the cathode of the rectifier diode 17 and one end of a second discharge switch 21 described later, and the negative electrode that is the other end of the smoothing capacitor 18 is the other end of the short-circuit switch 16. Are connected to the negative terminal of the diode bridge 2. A smoothing capacitor voltage detection circuit 19 as voltage detecting means is connected in parallel to the smoothing capacitor 18. The shorting switch 16 is constituted by a MOSFET having a diode built in between the source and the drain or an IGBT having a diode connected in antiparallel.

直流電圧源１４と平滑コンデンサ１８に充電された電荷を放電する放電経路を構成する第１の放電用スイッチ２０が平滑コンデンサ１８の負極側に接続されており、もう一端は初期充電用スイッチ３と充電用抵抗４との間に接続されている。   A first discharge switch 20 constituting a discharge path for discharging a charge charged in the DC voltage source 14 and the smoothing capacitor 18 is connected to the negative electrode side of the smoothing capacitor 18, and the other end is connected to the initial charge switch 3. It is connected between the charging resistor 4.

また、直流電圧源１４と平滑コンデンサ１８に充電された電荷を放電する放電経路を構成する第２の放電用スイッチ２１の一端は平滑コンデンサ１８の正極側に接続されており、もう一端は、短絡用スイッチ１６の一端と整流ダイオード１７のアノードとの間に接続されている。   Further, one end of the second discharge switch 21 constituting a discharge path for discharging the charge charged in the DC voltage source 14 and the smoothing capacitor 18 is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor 18, and the other end is short-circuited. The switch 16 is connected between one end of the switch 16 and the anode of the rectifier diode 17.

尚、第１の放電用スイッチ２０は、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴ若しくはダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴ２２と、第１のダイオード２３が直列接続された直列接続体で構成されており、ダイオードのカソード同士が接続されている。また、第２の放電用スイッチ２１についても、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴ若しくはダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴ２４と、第２のダイオード２５が直列接続された直列接続体で構成されており、ダイオードのカソード同士が接続されている。   The first discharge switch 20 is composed of a MOSFET in which a diode is built in between a source and a drain or an IGBT 22 in which a diode is connected in antiparallel and a series connection body in which a first diode 23 is connected in series. The cathodes of the diodes are connected to each other. Further, the second discharge switch 21 is also constituted by a MOSFET in which a diode is built in between a source and a drain or an IGBT 24 in which a diode is connected in antiparallel and a series connection body in which a second diode 25 is connected in series. The cathodes of the diodes are connected to each other.

尚、本実施の形態１では、第１の放電用スイッチ２０と第２の放電用スイッチ２１は、ダイオードと半導体スイッチ素子を直列接続したものとしたが、これに限るものではなく、例えば、リレーなどの機械式スイッチでもよい。また、第１の放電用スイッチ２０と第２の放電用スイッチ２１は、ダイオードと半導体スイッチ素子を直列接続したものとしたが、これに限るものではなく、例えば、内部ダイオードのアノード同士が接続されるようにＭＯＳＦＥＴ若しくはＩＧＢＴ２つを直列接続したものでもよい。   In the first embodiment, the first discharge switch 20 and the second discharge switch 21 are diodes and semiconductor switch elements connected in series. However, the present invention is not limited to this. Such a mechanical switch may be used. The first discharge switch 20 and the second discharge switch 21 are diodes and semiconductor switch elements connected in series. However, the present invention is not limited to this. For example, anodes of internal diodes are connected to each other. As described above, two MOSFETs or IGBTs connected in series may be used.

次に、制御部２６は、制御線２７ａ〜２７ｉによりそれぞれ充電用スイッチ６、初期充電用スイッチ３、第１の半導体スイッチ素子１０、第２の半導体スイッチ素子１１、第３の半導体スイッチ素子１２、第４の半導体スイッチ素子１３、短絡用スイッチ１６、第１の放電用スイッチ２０、第２の放電用スイッチ２１をオン・オフ制御する。   Next, the control unit 26 controls the charging switch 6, the initial charging switch 3, the first semiconductor switching element 10, the second semiconductor switching element 11, the third semiconductor switching element 12 by the control lines 27 a to 27 i, respectively. The fourth semiconductor switch element 13, the short-circuit switch 16, the first discharge switch 20, and the second discharge switch 21 are on / off controlled.

また、制御部２６は、信号線２８ａ〜２８ｄによりそれぞれ整流電圧検出回路７、整流電流検出回路８、直流電圧源電圧検出回路１５、平滑コンデンサ電圧検出回路１９から電圧値または電流値を取得する。   Further, the control unit 26 acquires a voltage value or a current value from the rectified voltage detection circuit 7, the rectified current detection circuit 8, the DC voltage source voltage detection circuit 15, and the smoothing capacitor voltage detection circuit 19 through the signal lines 28a to 28d, respectively.

実施の形態１による電力変換装置は上記のように構成されており、次に、この電力変換装置に於ける直流電圧源１４と平滑コンデンサ１８の放電時の動作について説明する。   The power conversion device according to the first embodiment is configured as described above. Next, operations of the DC voltage source 14 and the smoothing capacitor 18 in the power conversion device during discharging will be described.

先ず、平滑コンデンサ１８の放電時の動作について説明する。
図２は、平滑コンデンサ１８を放電するときに流れる電流の経路を示す説明図である。尚、図２では、制御部２６、制御線２７ａ〜２７ｉ、及び信号線２８ａ〜２８ｄは省略されている。
制御部２６は、第１の放電用スイッチ２０、第２の放電用スイッチ２１、第２の半導体スイッチ素子１１、第４の半導体スイッチ素子１３をオンする。これにより、図２中に太い実線で示すように、平滑コンデンサ１８に充電されている電荷が、平滑コンデンサ１８の正極、第２の放電用スイッチ２１、第４の半導体スイッチ素子１３、第２の半導体スイッチ素子１１、リアクトル５、充電用抵抗４、第１の放電用スイッチ２０、平滑コンデンサ１８の負極の順で構成される第１の放電経路Ｌ１を流れ、平滑コンデンサ１８の放電が行なわれる。 First, the operation of the smoothing capacitor 18 during discharging will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a path of a current that flows when the smoothing capacitor 18 is discharged. In FIG. 2, the control unit 26, the control lines 27a to 27i, and the signal lines 28a to 28d are omitted.
The control unit 26 turns on the first discharge switch 20, the second discharge switch 21, the second semiconductor switch element 11, and the fourth semiconductor switch element 13. Thereby, as shown by a thick solid line in FIG. 2, the charge charged in the smoothing capacitor 18 is changed to the positive electrode of the smoothing capacitor 18, the second discharge switch 21, the fourth semiconductor switch element 13, the second The smoothing capacitor 18 is discharged through a first discharge path L1 configured in the order of the semiconductor switch element 11, the reactor 5, the charging resistor 4, the first discharging switch 20, and the negative electrode of the smoothing capacitor 18.

尚、上記第１の放電経路Ｌ１では、第２の半導体スイッチ素子１１、第４の半導体スイッチ素子１３をオンにする組合せにより、平滑コンデンサ１８の放電を行なうとしたが、第１の半導体スイッチ素子１０、第３の半導体スイッチ素子１２をオンすることにより、図２中に太い点線で示すように、平滑コンデンサ１８に充電されている電荷が、平滑コンデンサ１８の正極、第２の放電用スイッチ２１、第３の半導体スイッチ素子１２、第１の半導体スイッチ素子１０、リアクトル５、充電用抵抗４、第１の放電用スイッチ２０、平滑コンデンサ１８の負極の順で構成される放電経路を流れ、平滑コンデンサ１８の放電が行なわれる。この放電経路も、ここでは第１の放電経路Ｌ１と称する。   In the first discharge path L1, the smoothing capacitor 18 is discharged by a combination of turning on the second semiconductor switch element 11 and the fourth semiconductor switch element 13, but the first semiconductor switch element 10. By turning on the third semiconductor switch element 12, as shown by a thick dotted line in FIG. 2, the charge charged in the smoothing capacitor 18 is changed to the positive electrode of the smoothing capacitor 18 and the second discharge switch 21. , The third semiconductor switch element 12, the first semiconductor switch element 10, the reactor 5, the charging resistor 4, the first discharge switch 20, and the negative path of the smoothing capacitor 18 are flowed through the discharge path in order. The capacitor 18 is discharged. This discharge path is also referred to herein as the first discharge path L1.

次に、直流電圧源１４の放電時の動作について説明する。
図３は、直流電圧源１４を放電するときに流れる電流の経路を示す説明図である。尚、図３では、制御部２６、制御線２７ａ〜２７ｉ、及び信号線２８ａ〜２８ｄは省略されている。
制御部２６は、第１の放電用スイッチ２０、第１の半導体スイッチ素子１０、第４の半導体スイッチ素子１３、短絡用スイッチ１６をオンする。これにより、図３中に太い実線で示すように、直流電圧源１４に充電されている電荷が、直流電圧源１４の正極、第１の半導体スイッチ素子１０、リアクトル５、充電用抵抗４、第１の放電用スイッチ２０、短絡用スイッチ１６、第４の半導体スイッチ素子１３、直流電圧源１４の負極の順で構成される第２の放電経路Ｌ２を流れ、直流電圧源１４の放電が行なわれる。 Next, the operation at the time of discharging of the DC voltage source 14 will be described.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a path of a current that flows when the DC voltage source 14 is discharged. In FIG. 3, the control unit 26, the control lines 27a to 27i, and the signal lines 28a to 28d are omitted.
The control unit 26 turns on the first discharge switch 20, the first semiconductor switch element 10, the fourth semiconductor switch element 13, and the short-circuit switch 16. Thereby, as shown by a thick solid line in FIG. 3, the charge charged in the DC voltage source 14 is changed to the positive electrode of the DC voltage source 14, the first semiconductor switch element 10, the reactor 5, the charging resistor 4, The DC voltage source 14 is discharged through the second discharge path L2 configured in the order of one discharge switch 20, the short-circuit switch 16, the fourth semiconductor switch element 13, and the negative electrode of the DC voltage source 14. .

以上に述べたように、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４とは、異なる放電経路で放電を行なうので、その放電経路の切り替えが必要である。   As described above, since the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 perform discharge through different discharge paths, it is necessary to switch the discharge paths.

図４は、実施の形態１の電力変換装置に於ける放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムを示すチャートである。この放電開始前動作と放電経路の切り替え判定は制御部２６において行なわれる。   FIG. 4 is a chart showing a pre-discharge start operation and a discharge path switching determination algorithm in the power conversion apparatus of the first embodiment. The controller 26 determines whether to perform the pre-discharge start operation and the discharge path switching.

まず、制御部２６は、初期充電用スイッチ３、及び充電用スイッチ６以外の全半導体スイッチ素子のゲートをオフする（ステップＳ１）。上記動作終了時から規定時間Ｔ１が経過したかを判定し（ステップＳ２）、規定時間Ｔ１を経過していたら充電用スイッチ６をオフする（ステップＳ３）。   First, the control unit 26 turns off the gates of all semiconductor switch elements other than the initial charging switch 3 and the charging switch 6 (step S1). It is determined whether the specified time T1 has elapsed from the end of the operation (step S2). If the specified time T1 has elapsed, the charging switch 6 is turned off (step S3).

次に、上記動作終了時から規定時間Ｔ２が経過かを判定し（ステップＳ４）、規定時間Ｔ２を経過していたら初期充電用スイッチ３をオフし、交流電源１から電力変換装置に電力が供給されない状態とする（ステップＳ５）。   Next, it is determined whether the specified time T2 has elapsed from the end of the operation (step S4). If the specified time T2 has elapsed, the initial charging switch 3 is turned off, and power is supplied from the AC power source 1 to the power converter. It is set as the state which is not carried out (step S5).

ここで、上記手順において、規定時間Ｔ１と規定時間Ｔ２は、スイッチ遮断時の断路サージによるエネルギーを充電用抵抗４にて消費させるために設けている。   Here, in the above procedure, the specified time T1 and the specified time T2 are provided for consuming the energy due to the disconnection surge at the time of switching off in the charging resistor 4.

さらに、上記動作終了時から規定時間Ｔ３が経過したかを判定し（ステップＳ６）、規定時間Ｔ３を経過していたら第１の放電用スイッチ２０、第２の放電用スイッチ２１をオンにし、第１の放電経路Ｌ１にて平滑コンデンサ１８の放電動作に遷移する（ステップＳ７）。   Further, it is determined whether the specified time T3 has elapsed since the end of the operation (step S6). If the specified time T3 has elapsed, the first discharge switch 20 and the second discharge switch 21 are turned on, A transition is made to the discharging operation of the smoothing capacitor 18 in one discharge path L1 (step S7).

次に、平滑コンデンサ１８の電圧が放電完了を規定する規定電圧Ｖｔｈ１以上であるかを判定し（ステップＳ８）、規定電圧Ｖｔｈ１未満であれば、制御部２６によって第２の放電経路Ｌ２に切り替えを行い、直流電圧源１４の電荷を放電する（ステップＳ９）。   Next, it is determined whether the voltage of the smoothing capacitor 18 is equal to or higher than a specified voltage Vth1 that defines the completion of discharge (step S8). If the voltage is less than the specified voltage Vth1, the control unit 26 switches to the second discharge path L2. In step S9, the DC voltage source 14 is discharged.

次に、直流電圧源１４の放電開始後、直流電圧源１４の電圧値が規定電圧Ｖｔｈ１以上であるかを判定（ステップＳ１０）、規定電圧Ｖｔｈ１未満であれば、第１の放電経路Ｌ１、及び第２の放電経路Ｌ２を無効として放電動作を終了する（ステップＳ１１）。   Next, after the discharge of the DC voltage source 14 is started, it is determined whether the voltage value of the DC voltage source 14 is equal to or higher than the specified voltage Vth1 (step S10). If the voltage value is less than the specified voltage Vth1, the first discharge path L1 and Disabling the second discharge path L2 ends the discharge operation (step S11).

尚、上記放電動作では、第１の放電経路Ｌ１にて平滑コンデンサ１８に充電された電荷を放電した後に、第２の放電経路Ｌ２にて直流電圧源１４に充電された電荷を放電する手順を示したが、これに限るものではなく、第２の放電経路Ｌ２にて直流電圧源１４に充電された電荷を放電した後に、第１の放電経路Ｌ１にて平滑コンデンサ１８に充電された電荷を放電する手順でもよい。   In the above discharge operation, after discharging the charge charged in the smoothing capacitor 18 in the first discharge path L1, the procedure of discharging the charge charged in the DC voltage source 14 in the second discharge path L2 is performed. Although shown in this figure, the present invention is not limited to this, and after discharging the charge charged in the DC voltage source 14 in the second discharge path L2, the charge charged in the smoothing capacitor 18 in the first discharge path L1. The procedure of discharging may be used.

上記動作手順により、実施の形態１による電力変換装置では、動作停止後に電力変換装置内部のコンデンサを放電させることが可能となるため、感電の危険性を排除すことができる。   According to the above operation procedure, in the power conversion device according to the first embodiment, it is possible to discharge the capacitor inside the power conversion device after the operation is stopped, thereby eliminating the risk of electric shock.

上記放電時の動作説明において、図２及び図３に示す第１の放電経路Ｌ１、第２の放電経路Ｌ２の放電経路にて、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４をそれぞれ放電する動作について説明したが、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４を同時放電してもよい。   In the description of the operation at the time of discharging, the operation of discharging the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 in the discharge paths of the first discharge path L1 and the second discharge path L2 shown in FIGS. 2 and 3 has been described. However, the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 may be discharged simultaneously.

次に、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４の同時放電時の動作について説明する。
図５は、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４を同時放電するときに流れる電流の経路を示す説明図である。尚、図５では、制御部２６、制御線２７ａ〜２７ｉ、及び信号線２８ａ〜２８ｄは省略されている。
制御部２６は、第１の放電用スイッチ２０、第２の放電用スイッチ２１、第１の半導体スイッチ素子１０、第４の半導体スイッチ素子１３をオンする。これにより、図５中に太い実線で示すように、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４に充電されている電荷が、平滑コンデンサ１８の正極、第２の放電用スイッチ２１、第４の半導体スイッチ素子１３、直流電圧源１４の負極、直流電圧源１４の正極、第１の半導体スイッチ素子１０、リアクトル５、充電用抵抗４、第１の放電用スイッチ２０、平滑コンデンサ１８の負極の順で構成される第３の放電経路Ｌ３を流れ、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４の同時放電が行なわれる。 Next, the operation at the time of simultaneous discharge of the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 will be described.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a path of a current that flows when the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 are simultaneously discharged. In FIG. 5, the control unit 26, the control lines 27a to 27i, and the signal lines 28a to 28d are omitted.
The control unit 26 turns on the first discharge switch 20, the second discharge switch 21, the first semiconductor switch element 10, and the fourth semiconductor switch element 13. As a result, as shown by a thick solid line in FIG. 5, the charges charged in the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 are changed to the positive electrode of the smoothing capacitor 18, the second discharge switch 21, and the fourth semiconductor switch element. 13, the negative electrode of the DC voltage source 14, the positive electrode of the DC voltage source 14, the first semiconductor switch element 10, the reactor 5, the charging resistor 4, the first discharge switch 20, and the negative electrode of the smoothing capacitor 18. The smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 are simultaneously discharged through the third discharge path L3.

図６は、実施の形態１の電力変換装置に於ける同時放電を行なう場合の放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムを示すチャートである。図６のステップＳ６までは、図４と同様のアルゴリズムにより判定が行なわれる。従って、ステップＳ１２以降について説明する。   FIG. 6 is a chart showing a pre-discharge start operation and a discharge path switching determination algorithm when performing simultaneous discharge in the power conversion device of the first embodiment. Until step S6 in FIG. 6, the determination is performed by the same algorithm as in FIG. Accordingly, step S12 and subsequent steps will be described.

図６に示すフローチャートのステップＳ１２において、第１の放電経路Ｌ１及び第２の放電経路Ｌ２を無効、第３の放電経路Ｌ３を有効として、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４に充電された電荷の同時放電を開始する。次に、平滑コンデンサ１８の電圧と直流電圧源１４の電圧合計値が規定電圧Ｖｔｈ１以上であるかを判定し（ステップＳ１３）、規定電圧Ｖｔｈ１未満であれば、制御部２６によって、第１の放電経路Ｌ１、第２の放電経路Ｌ２、及び第３の放電経路Ｌ３の全てを無効として放電動作を終了する（ステップＳ１４）。   In step S12 of the flowchart shown in FIG. 6, the first discharge path L1 and the second discharge path L2 are disabled, the third discharge path L3 is enabled, and the charge charged in the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 is reduced. Start simultaneous discharge. Next, it is determined whether or not the sum of the voltage of the smoothing capacitor 18 and the voltage of the DC voltage source 14 is equal to or higher than the specified voltage Vth1 (step S13). All of the path L1, the second discharge path L2, and the third discharge path L3 are invalidated, and the discharge operation is terminated (step S14).

上記第３の放電経路Ｌ３では、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４が直列接続となるため平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４に充電された電荷を放電する時間を短縮することができる。   In the third discharge path L3, since the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 are connected in series, the time for discharging the electric charge charged in the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 can be shortened.

さらに、上記放電時動作において、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４を各々放電する経路と、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４を同時に放電する経路を組み合わせることによって放電動作を行なってもよい。
次に、一例として、平滑コンデンサ１８を放電する第１の放電経路Ｌ１と、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４を同時放電する第３の放電経路Ｌ３を組み合わせた場合について説明する。 Further, in the operation at the time of discharging, the discharging operation may be performed by combining a path for discharging the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 with a path for discharging the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 simultaneously.
Next, as an example, a case where the first discharge path L1 for discharging the smoothing capacitor 18 and the third discharge path L3 for discharging the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 at the same time will be described.

図７は、実施の形態１の電力変換装置に於ける放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムを示すチャートである。図７のステップＳ６までは、図５及び図６と同様のアルゴリズムにより判定が行なわれる。従って、ステップＳ１５以降について説明する。   FIG. 7 is a chart showing a pre-discharge start operation and a discharge path switching determination algorithm in the power conversion device of the first embodiment. Until step S6 in FIG. 7, the determination is performed by the same algorithm as in FIGS. Therefore, step S15 and subsequent steps will be described.

図７に示すフローチャートのステップＳ１５において、先ず、第１の放電経路Ｌ１を有効とし、平滑コンデンサ１８の電荷を放電する。   In step S15 of the flowchart shown in FIG. 7, first, the first discharge path L1 is made effective, and the electric charge of the smoothing capacitor 18 is discharged.

次に、平滑コンデンサ１８の放電開始後、平滑コンデンサ１８の電圧が、規定電圧Ｖｔｈ１よりも高い規定電圧Ｖｔｈ２以上であるかを判定し（ステップＳ１６）、規定電圧Ｖｔｈ２未満であれば、制御部２６によって、第３の放電経路Ｌ３に切り替えを行い、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４の電荷を同時放電する（ステップＳ１７）。   Next, after the smoothing capacitor 18 starts discharging, it is determined whether the voltage of the smoothing capacitor 18 is equal to or higher than the specified voltage Vth2 higher than the specified voltage Vth1 (step S16). Thus, the third discharge path L3 is switched to discharge the charges of the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 simultaneously (step S17).

平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４の放電開始後、直流電圧源１４の電圧合計値が規定電圧Ｖｔｈ１以上であるかを判定し（ステップＳ１８）、規定電圧Ｖｔｈ１未満になったとき、第１の放電経路Ｌ１、第２の放電経路Ｌ２、及び第３の放電経路Ｌ３を全て無効として放電動作を終了する（ステップＳ１９）。   After the discharge of the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 is started, it is determined whether or not the total voltage value of the DC voltage source 14 is equal to or higher than the specified voltage Vth1 (step S18). The path L1, the second discharge path L2, and the third discharge path L3 are all invalidated and the discharge operation is terminated (step S19).

上記第３の放電経路Ｌ３によって放電時間が短縮できる一方、放電経路中に流れる電流は大きくなる。このことにより、充電用抵抗４での電力消費が大きくなってしまうため、定格電力が大きな抵抗を使用する必要がある。このような場合、上記図７の放電手順によって電流を制御しながら放電動作を行なうことが可能となるため、定格電力が大きな抵抗を使用する必要がなく、安価な素子を使用することができる。   While the discharge time can be shortened by the third discharge path L3, the current flowing in the discharge path is increased. As a result, power consumption at the charging resistor 4 is increased, and it is necessary to use a resistor with a large rated power. In such a case, it is possible to perform a discharging operation while controlling the current according to the discharging procedure of FIG. 7, so that it is not necessary to use a resistor having a large rated power, and an inexpensive element can be used.

更に、実施の形態１による電力変換装置において、インバータ回路９は１つの単相インバータで構成されたものを示したが、複数個の単相インバータを直列に接続してインバータ回路を構成してもよい。   Furthermore, in the power conversion device according to the first embodiment, the inverter circuit 9 is configured by one single-phase inverter. However, even if a plurality of single-phase inverters are connected in series to configure the inverter circuit. Good.

次に、実施の形態１による電力変換装置において、複数個の単相インバータを直列に接続してインバータ回路を構成する場合の放電動作と手順について説明する。   Next, in the power conversion device according to the first embodiment, the discharge operation and procedure when a plurality of single-phase inverters are connected in series to form an inverter circuit will be described.

まず、平滑コンデンサ１８と複数個の単相インバータの直流電圧源１４を各々放電するときの放電動作については、１つの単相インバータで構成した場合と同様、図２と図３にて図示したように、それぞれ異なる放電経路で放電を行う。
放電開始前動作と放電経路の切り換えは、前述の図４で示した放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムと基本的には同様である。また、この場合の放電開始前動作と放電経路の切り替え判定についても、制御部２６において行なわれる。 First, the discharging operation when each of the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 of a plurality of single-phase inverters is discharged is as shown in FIGS. 2 and 3 as in the case of a single-phase inverter. In addition, discharge is performed through different discharge paths.
The operation before the start of discharge and the switching of the discharge path are basically the same as the operation before the start of discharge and the switching determination algorithm of the discharge path shown in FIG. In this case, the controller 26 also performs the pre-discharge start operation and the discharge path switching determination.

放電開始前動作から平滑コンデンサ１８を放電するまでは同様の手順を実施し（ステップＳ１からステップＳ８）、平滑コンデンサ１８の電圧を規定電圧Ｖｔｈ１まで放電した後は、複数個の単相インバータの直流電圧源１４を規定電圧Ｖｔｈ１まで各々放電する経路に切り替えを行うが、接続された単相インバータの数だけ、単相インバータ回路の直流電圧源１４の電荷を放電する手順（ステップＳ９とステップＳ１０）を繰り返す。   The same procedure is performed from the pre-discharge operation until the smoothing capacitor 18 is discharged (step S1 to step S8), and after discharging the voltage of the smoothing capacitor 18 to the specified voltage Vth1, the direct current of a plurality of single-phase inverters Switching to the path for discharging the voltage source 14 to the specified voltage Vth1, respectively, is a procedure for discharging the charge of the DC voltage source 14 of the single-phase inverter circuit by the number of connected single-phase inverters (step S9 and step S10). repeat.

また、平滑コンデンサ１８と複数個の単相インバータの直流電圧源１４を同時放電するときの放電動作についても、１つの単相インバータで構成した場合と同様、平滑コンデンサ１８と複数個の単相インバータの直流電圧源１４が直列接続となる放電経路で放電を行う。   The discharging operation when the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 of a plurality of single-phase inverters are simultaneously discharged is also similar to the case where the smoothing capacitor 18 and the plurality of single-phase inverters are constituted by one single-phase inverter. The DC voltage source 14 is discharged through a discharge path that is connected in series.

この場合の放電開始前動作と放電経路の切り換えは、前述の図６で示した放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムと基本的には同様である。また、放電開始前動作と放電経路の切り替え判定についても、制御部２６において行なわれる。   In this case, the operation before the start of discharge and the switching of the discharge path are basically the same as the operation before the start of discharge and the algorithm for switching the discharge path shown in FIG. Further, the control unit 26 also performs the pre-discharge start operation and the discharge path switching determination.

図６のステップＳ６以降、平滑コンデンサ１８と複数個の単相インバータの直流電圧源１４が直列接続となる放電経路を有効にし、平滑コンデンサ電圧１８と複数個の単相インバータの直流電圧源１４の合計電圧値が規定電圧Ｖｔｈ１未満となるまで放電動作を行う。   After step S6 in FIG. 6, the discharge path in which the smoothing capacitor 18 and the DC voltage sources 14 of the plurality of single-phase inverters are connected in series is enabled, and the smoothing capacitor voltage 18 and the DC voltage sources 14 of the plurality of single-phase inverters The discharge operation is performed until the total voltage value becomes less than the specified voltage Vth1.

さらに、平滑コンデンサ１８と複数個の単相インバータ１４を各々放電する場合と、平滑コンデンサ１８と複数個の単相インバータ１４を同時放電する場合を組み合わせた場合の放電動作についても、１つの単相インバータで構成した場合と同様、平滑コンデンサ１８の電圧を規定電圧Ｖｔｈ２まで放電し、さらに、平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４の電荷を同時放電する放電経路に切り替えを行った後、合計電圧値を規定電圧Ｖｔｈ１まで放電する。   Further, the discharge operation in the case where the smoothing capacitor 18 and the plurality of single-phase inverters 14 are each discharged and the case where the smoothing capacitor 18 and the plurality of single-phase inverters 14 are simultaneously discharged are combined in one single-phase. As in the case of the inverter, the voltage of the smoothing capacitor 18 is discharged to the specified voltage Vth2, and after switching to the discharge path for simultaneously discharging the charges of the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14, the total voltage value is calculated. Discharge to the specified voltage Vth1.

放電開始前動作と放電経路の切り換えは、前述の図７で示した放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムと基本的には同様である。また、この場合の放電開始前動作と放電経路の切り替え判定についても、制御部２６において行なわれる。   The operation before the start of discharge and the switching of the discharge path are basically the same as the operation before the start of discharge and the switching determination algorithm of the discharge path shown in FIG. In this case, the controller 26 also performs the pre-discharge start operation and the discharge path switching determination.

図７のステップＳ１６において、平滑コンデンサ１８を規定電圧Ｖｔｈ１よりも高い規定電圧Ｖｔｈ２まで放電した後、制御部２６によって、複数個ある単相インバータのうち１つの直流電源１４と平滑コンデンサ１８が直列接続される放電経路に切り替えを行って同時放電する。その電圧合計値が規定電圧Ｖｔｈ２未満であるかを判定し、規定電圧Ｖｔｈ２未満になったとき、その電力変換装置が備えるもう１つの直流電圧源１４を放電経路に追加し、さらに、その電圧合計値が規定電圧Ｖｔｈ２未満となるまで放電する。この手順を繰り返し、平滑コンデンサ１８と複数個ある単相インバータすべてが直列となる経路にて放電動作を行うとき、電圧合計値が規定電圧Ｖｔｈ１未満となるまで放電を行う。   In step S16 of FIG. 7, after discharging the smoothing capacitor 18 to the specified voltage Vth2 higher than the specified voltage Vth1, the control unit 26 connects one DC power supply 14 and the smoothing capacitor 18 in series among a plurality of single-phase inverters. The discharge path is switched to perform simultaneous discharge. It is determined whether the total voltage value is less than the specified voltage Vth2. When the total voltage value is less than the specified voltage Vth2, another DC voltage source 14 included in the power converter is added to the discharge path, and the total voltage is further increased. Discharge until the value is less than the specified voltage Vth2. When this procedure is repeated and a discharging operation is performed through a path in which the smoothing capacitor 18 and a plurality of single-phase inverters are all in series, discharging is performed until the total voltage value becomes less than the specified voltage Vth1.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による電力変換装置について説明する。図８は、実施の形態２による電力変換装置の概略構成図である。前述の実施の形態１では、単相インバータにより構成されたインバータ回路を備えた電力変換装置について説明したが、実施の形態２では、インバータ回路に代えて、ＰＦＣ（Power Factor Correction）コンバータを備えた電力変換装置について説明する。 Embodiment 2. FIG.
Next, a power converter according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to the second embodiment. In the above-described first embodiment, the power conversion device including the inverter circuit configured by the single-phase inverter has been described. However, in the second embodiment, a PFC (Power Factor Correction) converter is provided instead of the inverter circuit. A power converter is demonstrated.

図８において、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴやダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴ等から成る短絡用スイッチ１６と、この短絡用スイッチ１６の一端と平滑コンデンサ１８の一端との間に接続されたダイオード１７とは、ＰＦＣコンバータを構成する。尚、その他の構成については前述の実施の形態１と同様である。   In FIG. 8, a shorting switch 16 made of a MOSFET having a diode built in between a source and a drain or an IGBT having a diode connected in antiparallel, and between one end of the shorting switch 16 and one end of a smoothing capacitor 18. The diode 17 connected to is configured as a PFC converter. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、実施の形態２の電力変換装置に於ける平滑コンデンサ１８の放電動作時について説明する。前述の実施の形態１による電力変換装置とは異なり、直流電圧源１４（図１参照）を備えていないため、平滑コンデンサ１８のみの放電経路となる。制御部２６は、第１の放電用スイッチ２０、第２の放電用スイッチ２１をオンすることにより、平滑コンデンサ１８に充電されている電荷が、平滑コンデンサ１８の正極、第２の放電用スイッチ２１、リアクトル５、充電用抵抗４、第１の放電用スイッチ２０、平滑コンデンサ１８の負極の順で構成される放電経路を流れ、平滑コンデンサ１８の放電が行なわれる。   Next, the discharging operation of the smoothing capacitor 18 in the power conversion device of the second embodiment will be described. Unlike the power conversion device according to the first embodiment described above, since the DC voltage source 14 (see FIG. 1) is not provided, only the smoothing capacitor 18 is discharged. The control unit 26 turns on the first discharge switch 20 and the second discharge switch 21, whereby the charge charged in the smoothing capacitor 18 is changed to the positive electrode of the smoothing capacitor 18 and the second discharge switch 21. , The reactor 5, the charging resistor 4, the first discharge switch 20, and the negative electrode of the smoothing capacitor 18 flow through a discharge path, and the smoothing capacitor 18 is discharged.

実施の形態２の電力変換装置に於ける放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムに関しては、前述の実施の形態１の電力変換装置と基本的には同じで、放電開始前動作（ステップＳ１〜ステップＳ６）までは、同様のアルゴリズムにより判定が行なわれる。従って、ステップＳ６以降の放電動作について説明する。   The pre-discharge start operation and the discharge path switching determination algorithm in the power conversion device of the second embodiment are basically the same as those of the above-described power conversion device of the first embodiment, and the pre-discharge start operation (step S1). Up to step S6), the determination is performed by the same algorithm. Therefore, the discharge operation after step S6 will be described.

上記放電開始前動作（ステップＳ１〜ステップＳ６）以降、第１の放電用スイッチ２０、第２の放電用スイッチ２１をオンし、上記で説明した放電経路にて平滑コンデンサ１８に充電されている電荷を放電する。さらに、平滑コンデンサ電圧１８が規定電圧Ｖｔｈ１以上であるかを判定、規定電圧Ｖｔｈ１未満であれば、上記放電経路を無効として放電動作を終了する。   After the pre-discharge start operation (steps S1 to S6), the first discharge switch 20 and the second discharge switch 21 are turned on, and the electric charge charged in the smoothing capacitor 18 through the discharge path described above. To discharge. Further, it is determined whether the smoothing capacitor voltage 18 is equal to or higher than the specified voltage Vth1, and if it is lower than the specified voltage Vth1, the discharge path is invalidated and the discharge operation is terminated.

この実施の形態２では、前述の実施の形態１と同様、動作停止後に電力変換装置内部のコンデンサ１８に充電されている電荷を放電させることが可能となるため、感電の危険性を排除ことができる。   In the second embodiment, as in the first embodiment described above, it is possible to discharge the electric charge charged in the capacitor 18 inside the power converter after the operation is stopped, so that the risk of electric shock can be eliminated. it can.

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電源システムについて説明する。図９は、この発明の実施の形態３による電源システムの構成図である。この電源システムは、前述の実施の形態１による電力変換装置から初期充電用スイッチ３（図１参照）を取り除いた電力変換装置に対し、その電力変換装置への入力電圧を遮断できる開閉手段のスイッチ５０が、例えばスイッチ５０を含むユニット（図示せず）として電力変換装置とは別に接続されている。そして、上記電力変換装置の制御部２６によりスイッチ５０を制御することができる電源システムとなっている。上記電源システムにおいて、スイッチ５０は前述の実施の形態１に於ける初期充電用スイッチ３と同様の役割をする。 Embodiment 3 FIG.
Next, a power supply system according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 9 is a configuration diagram of a power supply system according to Embodiment 3 of the present invention. This power supply system is a switch of switching means that can cut off the input voltage to the power conversion device from which the initial charging switch 3 (see FIG. 1) is removed from the power conversion device according to the first embodiment. 50 is connected separately from the power converter as a unit (not shown) including the switch 50, for example. And it is a power supply system which can control the switch 50 by the control part 26 of the said power converter device. In the power supply system, the switch 50 plays the same role as the initial charging switch 3 in the first embodiment.

実施の形態３による電源システムにおいて、電力変換装置内部の平滑コンデンサ１８と直流電圧源１４の放電動作と手順は、前述の実施の形態１による電力変換装置と同様である。また、実施の形態３では、前述の実施の形態１と同様にインバータ回路９が１つの単相インバータで構成されたものを示したが、複数個の単相インバータを直列に接続してインバータ回路を構成してもよい。さらに、実施の形態３では、前述の実施の形態１と同様にインバータ回路９が接続された構成について説明したが、前述の実施の形態２の様にインバータ回路を有さない電力変換装置についても同様である。   In the power supply system according to the third embodiment, the discharging operation and procedure of the smoothing capacitor 18 and the DC voltage source 14 inside the power converter are the same as those of the power converter according to the first embodiment. In the third embodiment, the inverter circuit 9 is composed of one single-phase inverter as in the first embodiment. However, a plurality of single-phase inverters are connected in series to form an inverter circuit. May be configured. Further, in the third embodiment, the configuration in which the inverter circuit 9 is connected is described in the same manner as in the first embodiment. However, the power converter that does not have the inverter circuit as in the second embodiment is also described. It is the same.

この実施の形態３による電源システムにより、電力変換装置外部に存在するスイッチ５０を電力変換装置の制御部２６によって制御することができ、電力変換装置の初期充電用スイッチが不要となるため、小型な電力変換装置を構成することができる。   With the power supply system according to the third embodiment, the switch 50 existing outside the power conversion device can be controlled by the control unit 26 of the power conversion device, and the initial charging switch of the power conversion device is not necessary, so that the size can be reduced. A power converter can be constituted.

以上、この発明について実施の形態１から実施の形態３について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   As described above, the first to third embodiments of the present invention have been described. However, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, and the embodiments can be appropriately modified or omitted. Is possible.

１ 交流電源 ２ ダイオードブリッジ
３ 初期充電用スイッチ ４ 充電用抵抗
５ リアクトル ６ 充電用スイッチ
７ 整流電圧検出回路 ８ 整流電流検出回路
９ インバータ回路 １０ 第１の半導体スイッチ素子
１１ 第２の半導体スイッチ素子 １２ 第３の半導体スイッチ素子
１３ 第４の半導体スイッチ素子 １４ 直流電圧源
１５ 直流電圧源電圧検出回路 １６ 短絡用スイッチ
１７ 整流ダイオード １８ 平滑コンデンサ
１９ 平滑コンデンサ電圧検出回路 ２０ 第１の放電用スイッチ
２１ 第２の放電用スイッチ ２２、２４ ＭＯＳＦＥＴ
２３ 第１のダイオード ２５ 第２のダイオード
２６ 制御部 ２７ａ〜２７ｉ 制御線
２８ａ〜２８ｄ 信号線 ５０ スイッチ
９１、９２ 接続ノード 1 AC power supply 2 Diode bridge 3 Initial charging switch 4 Charging resistor 5 Reactor 6 Charging switch 7 Rectified voltage detection circuit 8 Rectified current detection circuit 9 Inverter circuit 10 First semiconductor switch element 11 Second semiconductor switch element 12 3 semiconductor switch element 13 fourth semiconductor switch element 14 DC voltage source 15 DC voltage source voltage detection circuit 16 short-circuit switch 17 rectifier diode 18 smoothing capacitor 19 smoothing capacitor voltage detection circuit 20 first discharge switch 21 second Discharge switch 22, 24 MOSFET
23 1st diode 25 2nd diode 26 Control part 27a-27i Control line 28a-28d Signal line 50 Switch 91, 92 Connection node

この発明による電力変換装置は、交流電圧電源の電圧を整流する整流回路と、上記整流回路の後段に設けられ、初期充電用スイッチと抵抗とが第１の接続点において接続された直列回路と、上記直列回路に並列接続された充電用スイッチと、上記充電用スイッチと上記抵抗との接続点に一端が接続され、他端が整流素子のアノードと第２の接続点において接続されたリアクトルと、上記リアクトルに上記整流素子を介して接続され、上記整流回路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、上記第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された短絡用スイッチと、上記第１の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された第１の放電用スイッチと、上記第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの正極に接続された第２の放電用スイッチと、上記初期充電用スイッチ、上記充電用スイッチ、上記短絡用スイッチ、上記第１の放電用スイッチ、及び上記第２の放電用スイッチを制御する制御部と、を備え、
上記制御部は、放電動作開始前に上記充電用スイッチをオフし、所定の時間経過後、上記初期充電用スイッチをオフし、さらに、所定の時間経過後、上記第１の放電用スイッチと上記第２の放電用スイッチをオンして、上記平滑コンデンサに充電された電荷の放電完了を規定する規定電圧まで放電させるものである。 A power converter according to the present invention includes a rectifier circuit that rectifies the voltage of an AC voltage power supply, a series circuit that is provided at a subsequent stage of the rectifier circuit, and in which an initial charging switch and a resistor are connected at a first connection point; A charging switch connected in parallel to the series circuit; a reactor having one end connected to a connection point between the charging switch and the resistor; and the other end connected to an anode of the rectifying element at a second connection point; A smoothing capacitor connected to the reactor via the rectifying element and smoothing the output voltage of the rectifying circuit, a short circuit having one end connected to the second connection point and the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor One end is connected to the first switch, one end is connected to the first connection point, the other end is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor, and one end is connected to the second connection point, A second discharging switch having an end connected to the positive electrode of the smoothing capacitor; the initial charging switch; the charging switch; the shorting switch; the first discharging switch; and the second discharging switch. A control unit for controlling the switch ,
The control unit turns off the charging switch before starting the discharging operation, turns off the initial charging switch after a predetermined time, and further, after the predetermined time has passed, the first discharging switch and the The second discharge switch is turned on to discharge to a specified voltage that defines the completion of discharge of the charge charged in the smoothing capacitor .

図７は、実施の形態１の電力変換装置に於ける放電開始前動作と放電経路の切り替え判定アルゴリズムを示すチャートである。図７のステップＳ６までは、図４及び図６と同様のアルゴリズムにより判定が行なわれる。従って、ステップＳ１５以降について説明する。 FIG. 7 is a chart showing a pre-discharge start operation and a discharge path switching determination algorithm in the power conversion device of the first embodiment. Until step S6 in FIG. 7, the determination is performed by the same algorithm as in FIG. 4 and FIG. Therefore, step S15 and subsequent steps will be described.

Claims (13)

交流電圧電源の電圧を整流する整流回路と、
上記整流回路の後段に設けられ、初期充電用スイッチと抵抗とが第１の接続点において接続された直列回路と、
上記直列回路に並列接続された充電用スイッチと、
上記充電用スイッチと上記抵抗との接続点に一端が接続され、他端が整流素子のアノードと第２の接続点において接続されたリアクトルと、
上記リアクトルに上記整流素子を介して接続され、上記整流回路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、
上記第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された短絡用スイッチと、
上記第１の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された第１の放電用スイッチと、
上記第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの正極に接続された第２の放電用スイッチと、
上記初期充電用スイッチ、上記充電用スイッチ、上記短絡用スイッチ、上記第１の放電用スイッチ、及び上記第２の放電用スイッチを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A rectifier circuit for rectifying the voltage of the AC voltage power supply;
A series circuit provided at a subsequent stage of the rectifier circuit, in which an initial charging switch and a resistor are connected at a first connection point;
A charging switch connected in parallel to the series circuit;
A reactor having one end connected to a connection point between the charging switch and the resistor and the other end connected to the anode of the rectifying element at a second connection point;
A smoothing capacitor connected to the reactor via the rectifier element and smoothing the output voltage of the rectifier circuit;
A shorting switch having one end connected to the second connection point and the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor;
A first discharge switch having one end connected to the first connection point and the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor;
A second discharge switch having one end connected to the second connection point and the other end connected to the positive electrode of the smoothing capacitor;
A power converter comprising: the initial charge switch; the charge switch; the short-circuit switch; the first discharge switch; and a control unit that controls the second discharge switch. . 上記制御部は、放電動作開始前に上記充電用スイッチをオフし、所定の時間経過後、上記初期充電用スイッチをオフし、さらに、所定の時間経過後、上記第１の放電用スイッチと上記第２の放電用スイッチをオンして、上記平滑コンデンサに充電された電荷の放電完了を規定する規定電圧まで放電させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。   The control unit turns off the charging switch before starting the discharging operation, turns off the initial charging switch after a predetermined time, and further, after the predetermined time has passed, the first discharging switch and the 2. The power conversion device according to claim 1, wherein the second discharge switch is turned on to discharge to a specified voltage that defines completion of discharge of the electric charge charged in the smoothing capacitor. 交流電圧電源の電圧を整流する整流回路と、
上記整流回路の後段に設けられ、初期充電用スイッチと抵抗とが第１の接続点において接続された直列回路と、
上記直列回路に並列接続された充電用スイッチと、
上記充電用スイッチと上記抵抗との接続点に一端が接続され、他端が単相インバータの入力側に接続されたリアクトルと、
上記単相インバータの出力側と整流素子を介して接続され、上記整流回路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、
上記単相インバータの出力側と上記整流素子のアノードとの第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された短絡用スイッチと、
上記第１の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの負極に接続された第１の放電用スイッチと、
上記第２の接続点に一端が接続され、他端が上記平滑コンデンサの正極に接続された第２の放電用スイッチと、
上記初期充電用スイッチ、上記充電用スイッチ、上記短絡用スイッチ、上記第１の放電用スイッチ、上記第２の放電用スイッチ、及び上記単相インバータの半導体スイッチ素子を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A rectifier circuit for rectifying the voltage of the AC voltage power supply;
A series circuit provided at a subsequent stage of the rectifier circuit, in which an initial charging switch and a resistor are connected at a first connection point;
A charging switch connected in parallel to the series circuit;
A reactor having one end connected to a connection point between the charging switch and the resistor and the other end connected to the input side of the single-phase inverter;
A smoothing capacitor connected to the output side of the single-phase inverter via a rectifier and smoothing the output voltage of the rectifier circuit;
A shorting switch having one end connected to a second connection point between the output side of the single-phase inverter and the anode of the rectifying element, and the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor;
A first discharge switch having one end connected to the first connection point and the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor;
A second discharge switch having one end connected to the second connection point and the other end connected to the positive electrode of the smoothing capacitor;
A control unit that controls the initial charge switch, the charge switch, the short-circuit switch, the first discharge switch, the second discharge switch, and the semiconductor switch element of the single-phase inverter. A power converter characterized by the above. 上記制御部は、放電動作開始前に上記充電用スイッチをオフし、所定の時間経過後、上記初期充電用スイッチをオフし、さらに、所定の時間経過後、上記第１の放電用スイッチと上記第２の放電用スイッチをオンして、上記平滑コンデンサに充電された電荷もしくは上記単相インバータの直流電圧源に充電された電荷の何れか一方の電荷を放電完了を規定する規定電圧まで放電させ、その後、他方の電荷を上記規定電圧まで放電させることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。   The control unit turns off the charging switch before starting the discharging operation, turns off the initial charging switch after a predetermined time, and further, after the predetermined time has passed, the first discharging switch and the The second discharge switch is turned on to discharge either the charge charged in the smoothing capacitor or the charge charged in the DC voltage source of the single-phase inverter to a specified voltage that defines the completion of discharge. Thereafter, the other electric charge is discharged to the specified voltage, and the power converter according to claim 3. 上記制御部は、放電動作開始前に上記充電用スイッチをオフし、所定の時間経過後、上記初期充電用スイッチをオフし、さらに、所定の時間経過後、上記第１の放電用スイッチと上記第２の放電用スイッチをオンして、上記平滑コンデンサと上記単相インバータの直流電圧源に充電された電荷を上記規定電圧まで同時に放電させることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。   The control unit turns off the charging switch before starting the discharging operation, turns off the initial charging switch after a predetermined time, and further, after the predetermined time has passed, the first discharging switch and the 4. The power conversion device according to claim 3, wherein the second discharging switch is turned on to simultaneously discharge the charges charged in the smoothing capacitor and the DC voltage source of the single-phase inverter to the specified voltage. 5. . 上記制御部は、放電動作開始前に上記充電用スイッチをオフし、所定の時間経過後、上記初期充電用スイッチをオフし、さらに、所定の時間経過後、上記第１の放電用スイッチと上記第２の放電用スイッチをオンして、上記平滑コンデンサに充電された電荷を放電完了を規定する第１の規定電圧よりも高い第２の規定電圧まで放電し、その後、上記平滑コンデンサと上記単相インバータの直流電圧源に充電された電荷を上記第１の規定電圧まで同時に放電することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。   The control unit turns off the charging switch before starting the discharging operation, turns off the initial charging switch after a predetermined time, and further, after the predetermined time has passed, the first discharging switch and the The second discharge switch is turned on to discharge the charge charged in the smoothing capacitor to a second specified voltage higher than a first specified voltage that defines the completion of discharge, and then the smoothing capacitor and the single capacitor are discharged. 4. The power converter according to claim 3, wherein the electric charge charged in the DC voltage source of the phase inverter is discharged to the first specified voltage at the same time. 上記第１の放電用スイッチ及び上記第２の放電用スイッチは、半導体スイッチ素子と整流素子との直列接続体で構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の電力変換装置。   The said 1st switch for discharge and the said 2nd switch for discharge are comprised by the serial connection body of the semiconductor switch element and the rectifier element, It is any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. Power conversion device. 上記第１の放電用スイッチの半導体スイッチ素子と整流素子との直列接続体は、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴまたはダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴと、第１のダイオードによって構成されると共に、上記ＭＯＳＦＥＴに内蔵されたダイオードまたは上記ＩＧＢＴに逆並列接続されたダイオードのアノード側が上記平滑コンデンサの負極にされ、上記第１のダイオードのアノード側が上記第１の接続点に接続され、
上記第２の放電用スイッチの半導体スイッチ素子と整流素子との直列接続体は、ソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴまたはダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴと、第２のダイオードによって構成されると共に、上記ＭＯＳＦＥＴに内蔵されたダイオードまたは上記ＩＧＢＴに逆並列接続されたダイオードのアノード側が上記第２の接続点との間に接続され、上記第２のダイオードのアノード側が上記平滑コンデンサの正極に接続されることを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。 The series connection body of the semiconductor switch element and the rectifier element of the first discharge switch includes a MOSFET having a diode built in between a source and a drain or an IGBT in which a diode is connected in reverse parallel and a first diode. And the anode side of the diode built in the MOSFET or the diode connected in reverse parallel to the IGBT is the negative electrode of the smoothing capacitor, and the anode side of the first diode is connected to the first connection point,
The series connection body of the semiconductor switch element and the rectifier element of the second discharge switch includes a MOSFET having a diode built in between the source and the drain, or an IGBT in which a diode is connected in reverse parallel, and a second diode. In addition, the anode side of the diode built in the MOSFET or the diode connected in reverse parallel to the IGBT is connected to the second connection point, and the anode side of the second diode is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor. The power converter according to claim 7, wherein the power converter is connected. 上記第１の放電用スイッチ及び上記第２の放電用スイッチは、半導体スイッチ素子２つの直列接続体で構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 6, wherein the first discharge switch and the second discharge switch are configured by two series connection bodies of semiconductor switch elements. . 上記半導体スイッチ素子２つの直列接続体は、内蔵ダイオードのアノード同士が直列接続された２つのＭＯＳＦＥＴまたは逆並列接続されたダイオードのアノード同士が直列接続された２つのＩＧＢＴによって構成されることを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。   The series connection body of the two semiconductor switch elements is constituted by two MOSFETs in which anodes of built-in diodes are connected in series or two IGBTs in which anodes of diodes connected in reverse parallel are connected in series. The power conversion device according to claim 9. 上記充電用スイッチは、半導体スイッチ素子２つの直列接続体で構成されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to any one of claims 1 to 10, wherein the charging switch includes a series connection body of two semiconductor switch elements. 上記直列接続体を構成する２つの半導体スイッチ素子は、内蔵ダイオードのアノード同士が直列接続された２つのＭＯＳＦＥＴまたは逆並列接続されたダイオードのアノード同士が直列接続された２つのＩＧＢＴによって構成されることを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置。   The two semiconductor switching elements constituting the series connection body are constituted by two MOSFETs in which the anodes of the built-in diodes are connected in series or two IGBTs in which the anodes of the diodes connected in reverse parallel are connected in series. The power conversion device according to claim 11. 上記請求項１乃至１２の何れか一項に記載の電力変換装置の初期充電用スイッチに代えて、上記交流電圧電源と上記整流回路との間に入力電圧を遮断する開閉手段を設け、上記開閉手段を上記制御部により制御することを特徴とする電源システム。   In place of the initial charging switch of the power conversion device according to any one of claims 1 to 12, an opening / closing means for cutting off an input voltage is provided between the AC voltage power source and the rectifier circuit, and the opening / closing A power supply system, wherein the means is controlled by the control unit.
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