JP2015100261A - インバータの初期充電回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータの初期充電回路において、単一の電流経路のほかに、他の経路を提案して、ＰＣＢ設計の自由度を提供するインバータの初期充電回路を提供する。
【解決手段】インバータの初期充電回路が開示される。本発明の初期充電回路は、整流部の出力端とＤＣ−リンクキャパシタの入力端との間に配置されるリレーと、整流部の出力端とインバータ部の入力端との間に配置される初期充電抵抗と、を含み、ＰＣＢ設計の自由度を確保する。
【選択図】図３

Description

本発明は、インバータの初期充電回路に関するものである。
インバータは、入力される交流電源を一定の周波数と電圧の交流に変換して、電動機に提供する電力変換装置である。
図１は、一般的なインバータの構成図である。
図に示すように、インバータ２００は、３相電源部１００から３相の交流電源を入力され、整流部２１０を介してＤＣ電源に変換し、ＤＣ−リンクキャパシタ２３０に保存した後、インバータ部２４０を介して所定の周波数の交流電源に変換して、３相電動機３００に供給する。
インバータ２００は、可変電圧可変周波数（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ＶＶＶＦ）システムであって、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＷＭ）出力によって電圧と周波数を可変し、電動機３００の速度を制御する。
上記のようなインバータシステムでは、初期充電回路２２０が適用される。
初期充電回路２２０は、インバータ２００に入力される突入電流によって発生し得る過電流を防止し、素子の絶縁破壊を防止する。
初期充電回路２２０の初期充電抵抗２２１は、インバータ２００の初期電源投入時のみに動作し、正常動作の状態では、リレー２２２で電流の流れを切り替えて、充電抵抗の不要な電力損失を防止する。
図２は、図１の初期充電回路２２０及びＤＣ−リンクキャパシタ２３０の詳細回路構成図である。
整流部２１０を経て、入力電流は、Ｐ１ノード、Ｐ２ノード、及びＤＣＰノードの順に、伝達される。このとき、Ｐ１ノードとＰ２ノードは、導体で連結されている。
初期充電時の電流経路を調べてみると、電流は、初期充電抵抗２２１を経て伝達され、正常動作時には、リレー２２２を介して伝達される。つまり、初期充電時には、電流経路が、初期充電抵抗２２１、ＤＣＰノード、及びＤＣリンクキャパシタ２３０を介して形成され、正常動作時には、電流経路が、リレー２２２、ＤＣＰノード、及びＤＣリンクキャパシタ２３０を介して形成される。
正常動作時の電流経路は、ＤＣＰノードからＤＣＰＩノードにシャント抵抗２３１を経て流れることによって、暗短絡など、過電流発生時に過電流の保護を行う。
しかし、このような回路では、初期充電抵抗２２１がＰ２ノードとＤＣＰノードとの間に連結されているため、初期充電時、電流が必ずＤＣＰノードを経なければならない一つの経路のみが存在する。
したがって、電流がＤＣＰノードを必ず経なければならないため、初期充電回路を印刷回路基板（Ｐｒｉｎｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）に設計する際、かなりの制約が発生する問題がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、インバータの初期充電回路において、単一の電流経路のほかに、他の経路を提案して、ＰＣＢの設計に自由度を提供するインバータの初期充電回路を提供することである。
上記のような技術的課題を解決するために、 整流部、ＤＣ−リンクキャパシタ、インバータ部、及び、前記ＤＣ−リンクキャパシタと前記インバータ部との間に配置されるシャント抵抗、を含むインバータにおいて、本発明の一実施形態の初期充電回路は、前記整流部の出力ノードと前記ＤＣ−リンクキャパシタの入力ノードとの間に配置されるリレーと、前記整流部の出力ノードと前記インバータ部の入力ノードとの間に配置される初期充電抵抗と、を含む。
本発明の一実施形態において、前記初期充電抵抗は、前記ＤＣ−リンクキャパシタの初期充電時に動作する。
本発明の一実施形態において、初期充電時の電流経路は、前記初期充電抵抗、前記シャント抵抗、及び前記ＤＣ−リンクキャパシタに繋がる。
本発明の一実施形態において、前記リレーは、 前記ＤＣ−リンクキャパシタに初期充電が完了した定常状態時に動作する。
本発明の一実施形態において、定常状態時の電流経路は、前記リレー、及び前記ＤＣ−リンクキャパシタに繋がる。
このような本発明の一実施形態によると、従来の電流経路と異なる経路を実現し、初期充電回路を実現する設計者の側面からＰＣＢ設計の自由度を確保することができる。
一般的なインバータの構成図である。 図１の初期充電回路及びＤＣ−リンクキャパシタの詳細回路構成図である。 本発明の一実施形態のインバータの構成図である。 本発明の一実施形態に係る初期充電回路、及びＤＣ−リンクキャパシタの詳細回路構成図である。
本発明は、様々な変更を加えることができ、種々の実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明において詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。
以下、添付された図面を参照して、本発明に係る好ましい一実施例を詳細に説明する。
図３は、本発明が適用されるインバータの構成図である。
図に示すように、本発明が適用されるインバータ２は、３相電源部１の電源を入力され、所定の周波数及び電圧に変換して、３相電動機３に提供するデバイスである。
インバータ２は、整流部１０、初期充電回路２０、ＤＣ−リンクキャパシタ３０、及びインバータ部４０を含む。ＤＣ−リンクキャパシタ３０とインバータ部４０との間には、シャント抵抗３１が直列に配置され、インバータ部４０に入力される過電流を保護することができる。
整流部１０は、３相電源部１から入力される交流電圧を直流電圧に整流することができ、ＤＣ−リンクキャパシタ３０は、整流部１０によって整流された電圧を蓄積することができる。ＤＣ−リンクキャパシタ３０に蓄積された電圧は、インバータ部４０によって所定の電圧及び周波数を有する交流電圧に変換され、３相電動機２に提供することができる。
本発明の初期充電回路２０は、初期充電抵抗２１とリレー２２とを含む。本発明の初期充電抵抗２１は、整流部１０の出力ノードＡと、インバータ部４０の入力ノードＢとの間に配置されてもよい。これは、従来、整流部１０の出力ノードＡとＤＣ−リンクキャパシタ３０の入力ノードＣとの間に配置されていたものと区別される。
また、リレー２２は、整流部１０の出力ノードＡと、ＤＣ−リンクキャパシタ３０の入力ノード（Ｃ）との間に配置されてもよい。
図３において、Ｐは、初期充電時の電流経路を、Ｓは、定常状態時の電流経路を示す。図に示すように、初期充電時、初期充電抵抗２１を経た電流は、シャント抵抗３１を経てＤＣ−リンクキャパシタ３０に伝達されるが、正常状態時には、従来のように、リレー２２を経てＤＣ−リンクキャパシタ３０に伝達できる。
このように、本発明によると、従来の初期充電時の電流経路のほか、他の電流経路を実現することによって、初期充電回路を設計する設計者がＰＣＢ設計の自由度を確保することができる。
図４は、本発明の一実施形態に係る初期充電回路、及びＤＣ−リンクキャパシタの詳細回路構成図である。
図に示すように、図２の従来回路において、Ｐ２ノードとＤＣＰノードとの間に連結されていた初期充電抵抗２１を、Ｐ１ノード４１とＤＣＰＩノード４２との間に配置することができる。
初期充電時の電流は、初期充電抵抗２１、ＤＣＰＩノード４２、シャント抵抗３１、及びＤＣ−リンクキャパシタ３０の経路に伝達され、正常状態時の電流は、リレー２２、ＤＣＰノード４３、及びＤＣ−リンクキャパシタ３０の経路に伝達される。
このように、本発明によると、回路変更後、シャント抵抗３１にて電流経路が追加されるが、通常のシャント抵抗は、ｍΩ単位であるため、初期充電電流による影響がほとんどない。
したがって、従来の電流経路と異なる経路を実現し、初期充電回路を実現する設計者の側面からＰＣＢ設計の自由度を確保することができる。
以上、本発明に係る実施例を説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な範囲の実施例が可能であることを理解することができるだろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、次の特許請求の範囲によって定められるべきである。
２ インバータ
１０ 整流部
２０ 初期充電回路
３０ ＤＣ−リンクキャパシタ
４０ インバータ部

Claims (5)

  1. 整流部、ＤＣ−リンクキャパシタ、インバータ部、及び、前記ＤＣ−リンクキャパシタと前記インバータ部との間に配置されるシャント抵抗、を含むインバータの初期充電回路であって、
    前記整流部の出力ノードと前記ＤＣ−リンクキャパシタの入力ノードとの間に配置されるリレーと、
    前記整流部の出力ノードと前記インバータ部の入力ノードとの間に配置される初期充電抵抗と、を含むことを特徴とする初期充電回路。
  2. 前記初期充電抵抗は、
    前記ＤＣ−リンクキャパシタの初期充電時に動作することを特徴とする請求項１に記載の初期充電回路。
  3. 初期充電時の電流経路は、
    前記初期充電抵抗、前記シャント抵抗、及び前記ＤＣ−リンクキャパシタに繋がることを特徴とする請求項２に記載の初期充電回路。
  4. 前記リレーは、
    前記ＤＣ−リンクキャパシタに初期充電が完了した定常状態時に動作することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の初期充電回路。
  5. 定常状態時の電流経路は、
    前記リレー、及び前記ＤＣ−リンクキャパシタに繋がることを特徴とする請求項４に記載の初期充電回路。
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