JP2015139313A - コンバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】別途機器を必要とすることなく装置単体にて主回路コンデンサの予備充電を行うことができるコンバータ装置を提供する。
【解決手段】本実施形態のコンバータ装置は、ブリッジ状に接続されたスイッチング素子を含む構成であり交流電圧を整流する整流回路、整流回路の出力を平滑する主回路コンデンサ、スイッチング素子を駆動する駆動回路および駆動回路の動作を制御する制御回路を備え、整流回路を含む主回路の起動に先立って制御回路が起動する構成である。制御回路は、主回路の起動時には、通常モードおよび予備充電モードでの動作のうちいずれかの動作を選択的に行う。通常モードは、スイッチング素子のオン期間を徐々に増加させる動作モードであり且つその変化率が第１設定値である。予備充電モードは、スイッチング素子のオン期間を徐々に増加させる動作モードであり且つその変化率が第１設定値よりも小さい第２設定値である。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、コンバータ装置に関する。

例えばインバータ機器など、商用電源などの交流電源から電力供給を受けて動作する機器には、交流電源から与えられる交流電圧を整流および平滑するコンバータ装置が設けられている。コンバータ装置は、ダイオードやサイリスタなどをブリッジ状に接続した整流回路と、その整流回路の出力を平滑するための主回路コンデンサとを備えている。

上記主回路コンデンサとして用いられることが多い電解コンデンサ（例えばアルミ電解コンデンサ）は、無通電状態のまま長期間放置されると、耐圧の低下、漏れ電流の増加などが生じて特性が劣化する。そのため、電解コンデンサの特性を回復させるための通電（予備充電、エージング）を定期的に実施することが推奨されている。しかし、長期間通電されていなかった電解コンデンサに対し、いきなり通常通りの電圧（実装電圧、定格電圧）を印加すると、特性の劣化（耐圧の低下など）が原因で、電解コンデンサが故障するおそれがある。

このような故障の発生を防止する方法としては、例えば、予備充電を行う際、交流電源から与えられる交流電圧をコンバータ装置に直接入力せず、出力電圧可変の単巻変圧器（例えば、スライダック（登録商標））などを介して入力する方法や、電解コンデンサに対して直列に介在するように抵抗値の大きな抵抗器を接続する方法などが挙げられる。これらの方法によれば、電解コンデンサへの印加電圧を徐々に上昇させて予備充電を行うことができるため、上述した故障の発生を防止することができる。

しかし、インバータ機器を使用する全てのユーザが、定格電力の高い（例えば数百Ｗクラス）の抵抗器やスライダックなどを準備することは難しいため、実際には上述したような対応を行うことは困難となっている。特に、大容量クラスのインバータ機器の場合には、そのような大容量に対応可能なスライダックなどが必要となるため、さらに対応が困難なものとなる。

特開２０１２−１８６３８０号公報

そこで、別途機器を必要とすることなく装置単体にて主回路コンデンサの予備充電を行うことができるコンバータ装置を提供する。

本実施形態のコンバータ装置は、ブリッジ状に接続されたスイッチング素子を含む構成であり交流電圧を整流する整流回路、整流回路の出力を平滑する主回路コンデンサ、スイッチング素子を駆動する駆動回路および駆動回路の動作を制御する制御回路を備えている。また、コンバータ装置は、整流回路を含む主回路の起動に先立って制御回路が起動する構成となっている。制御回路は、主回路の起動時にあっては、通常モードおよび予備充電モードでの動作のうちいずれかの動作を選択的に行う。通常モードは、スイッチング素子のオン期間を徐々に増加させる動作モードであり且つその変化率が第１設定値である。予備充電モードは、スイッチング素子のオン期間を徐々に増加させる動作モードであり且つその変化率が第１設定値よりも小さい第２設定値である。

本実施形態を示すもので、インバータ装置の電気的構成図 インバータ装置の前面構成を概略的に示す外観図 通常モードによる位相制御を実行する際における相間電圧を示す図 予備充電モードによる位相制御を実行する際における相間電圧を示す図 起動時における位相制御の動作モードの切り替えに関するフローチャート 予備充電モードに関連する表示内容の一例を示す図 制御回路への電源供給を変更した変形例を示す図１相当図

以下、コンバータ装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、インバータ装置１は、整流回路２、駆動回路３、制御回路４、主回路コンデンサ５、インバータ回路６、電圧検出回路７、位相検出回路８、操作パネル部９および表示モニタ部１０を備えている。

整流回路２は、例えば商用電源である交流電源１１から与えられる三相の交流電圧を整流する。整流回路２は、サイリスタ１２（スイッチング素子に相当）を三相ブリッジ接続した構成となっている。サイリスタ１２のゲートには、駆動回路３から駆動信号が与えられる。駆動回路３は、制御回路４から与えられる点弧制御信号に従い、サイリスタ１２を駆動する。主回路コンデンサ５は、整流回路２の出力を平滑するもので、例えばアルミ電解コンデンサなどの電解コンデンサである。

インバータ回路６は、例えばＩＧＢＴなどのスイッチング素子１３を三相ブリッジ接続した構成となっている。インバータ回路６は、図示しない駆動回路により駆動されるようになっており、その駆動は制御回路４により制御される。インバータ回路６は、主回路コンデンサ５の各端子が接続される電源線Ｌ１、Ｌ２を通じて与えられる直流電圧を三相の交流電圧に変換し、インバータ装置１の駆動対象であるモータＭに供給する。

電圧検出回路７は、主回路コンデンサ５の端子電圧Ｖｃ（電源線Ｌ１、Ｌ２の電圧）を検出し、その検出値を表す電圧検出信号Ｓａを制御回路４に出力する。位相検出回路８は、三相の交流電圧のゼロクロスタイミングなどに基づいて、その周期および位相を検出（推定）する。位相検出回路８は、三相の交流電圧の周期および位相の検出結果を表す位相検出信号Ｓｂを制御回路４に出力する。

制御回路４は、インバータ装置１の動作全般を制御するもので、ＣＰＵ４ａ、ＲＯＭ４ｂ、ＲＡＭ４ｃ、Ａ／Ｄ変換器４ｄなどを備えたマイクロコンピュータを主体に構成されている。この場合、制御回路４は、ＲＴＣ４ｅ（リアルタイムクロック）を備えている。制御回路４は、位相検出信号Ｓｂに基づいて交流電圧の周期および位相を取得し、その結果に基づいて整流回路２を構成するサイリスタ１２の点弧時期（点弧タイミング）を制御する（位相制御）。

整流回路１４は、交流電源１１から与えられる三相の交流電圧を整流して出力する。制御電源回路１５の電源入力端子には、整流回路１４の出力電圧が与えられるとともに、整流回路２の出力電圧が電源線Ｌ１、Ｌ２およびダイオード１６を順方向に介して与えられるようになっている。制御電源回路１５は、整流回路１４または整流回路２から出力される直流電圧の供給を受けて動作し、その直流電圧を降圧した制御用電源電圧Ｖｄｄを生成する。制御用電源電圧Ｖｄｄは、制御回路４に対し、その電源電圧として供給される。

操作パネル部９（設定手段に相当）は、ユーザにより操作可能な複数の操作手段（図２参照）から構成されている。操作パネル部９の操作状態を表す信号は、制御回路４に与えられている。制御回路４は、その操作状態を示す信号に基づいて操作パネル部９に対する操作を検出し、その操作に応じた処理を実行する。表示モニタ部１０（表示部に相当）は、インバータ装置１に関する各種の情報（設定されたパラメータの値、運転状態、後述する予備充電モードに関連する情報など）を表示する。表示モニタ部１０の動作は、制御回路４により制御される。

なお、本実施形態では、整流回路２、駆動回路３、制御回路４、主回路コンデンサ５、電圧検出回路７、位相検出回路８、操作パネル部９および表示モニタ部１０などにより、コンバータ装置１７が構成されている。また、整流回路２、主回路コンデンサ５およびインバータ回路６などにより、主回路１８が構成されている。

上記構成のインバータ装置１では、主回路１８の起動に先立って制御回路４が起動するようになっている。つまり、インバータ装置１の起動時（主電源投入時）、制御回路４は、主回路１８に対する電力供給経路（整流回路２を経由する経路）とは別の電力供給経路（整流回路１４を経由する経路）からの電力供給を受けて動作を開始する（起動する）。制御回路４は、起動すると、整流回路２を構成するサイリスタ１２の位相制御を開始する。それにより、整流回路２から後段への電力供給が開始され、主回路１８が起動する。主回路１８が起動して定常状態に移行すると、制御回路４には、整流回路２から電源線Ｌ１、Ｌ２およびダイオード１６を介して電力が供給される。

図２は、インバータ装置の前面構成を概略的に示す外観図である。図２に示すように、インバータ装置１の前面には、操作パネル部９および表示モニタ部１０を備えた制御パネル部２１が設けられている。操作パネル部９は、操作ノブ２２および操作キー群２３を備えている。操作ノブ２２は、回転可能に構成されているとともに、その回転軸方向且つインバータ装置１の筐体側に押圧可能に構成されている。操作キー群２３は、ＬＯＣＲＥＭキー２３ａ、ＲＵＮキー２３ｂ、ＭＯＤＥキー２３ｃおよびＳＴＯＰキー２３ｄからなり、いずれも押圧スイッチにより構成されている。

表示モニタ部１０は、数値表示器２４および表示ランプ群２５を備えている。数値表示器２４は、７セグメントＬＥＤ（小数点付き）が４つ併設された構成であり、４桁の英数字を表示可能になっている。表示ランプ群２５は、Ｓランプ２５ａ、％ランプ２５ｂ、Ｈｚランプ２５ｃ、ＲＵＮランプ２５ｄ、ＡＭランプ２５ｅおよびＭＯＮランプ２５ｆからなり、いずれもＬＥＤにより構成されている。Ｓランプ２５ａ、％ランプ２５ｂおよびＨｚランプ２５ｃは、数値表示器２４に表示されている数値の単位を表示するために設けられている。ＲＵＮランプ２５ｄ、ＡＭランプ２５ｅおよびＭＯＮランプ２５ｆは、インバータ装置１の運転状態や動作モードなどを表示するために設けられている。

続いて、制御回路４によるサイリスタ１２の位相制御について図３および図４を参照して説明する。なお、図３および図４では、三相の交流電圧のうち、１組の相間電圧だけを示しているが、他の相間電圧についても、これと同様である。制御回路４は、サイリスタ１２の１周期毎の点弧時期、つまり１周期毎のオン時間の割合を制御することにより、整流回路２の出力電圧を制御する。制御回路４は、このような位相制御を行うにあたって、以下の２つの動作モードを有している。なお、各動作モードの切替方法については後述する。

「１」通常モード
通常モードによる位相制御は、通常の電源投入時における主回路コンデンサ５への突入電流を抑制するために行われる。この場合、図３に示すように、制御回路４は、主回路１８の起動時、サイリスタ１２の点弧時の位相を１８０度から９０度へと徐々に変化させる。具体的には、制御回路４は、１周期毎にサイリスタ１２の点弧時の位相を５度ずつ減少させる。言い換えると、制御回路４は、１周期毎にサイリスタ１２のオン期間を徐々に増加させる。なお、このときのオン期間の増加率（変化率）が第１設定値に相当する。この場合、交流電源１１の周波数が６０Ｈｚであると仮定すると、サイリスタ１２の点弧時の位相が１８０度から９０度に達するまでには、０．３秒（＝（９０／５）×（１／６０））の時間を要することになる。

つまり、この場合、主回路コンデンサ５は、０．３秒の時間をかけて充電されることになる。なお、通常モードにおける主回路コンデンサ５の充電時間（サイリスタ１２の点弧時の位相の１周期毎における変化量＝５度）は、使用される主回路コンデンサ５の静電容量、サイリスタ１２の電流定格などの回路特性に応じて適宜変更すればよい。この場合、周期毎の位相をリニアに変化させているため、充電開始直後は端子電圧Ｖｃの上昇率が大きく、時間の経過とともに上昇率は徐々に小さくなっていく。これは、ＲＣ回路におけるコンデンサのステップ応答と同様の動作である。

このような通常モードによる位相制御が行われる結果、装置の起動時における主回路コンデンサ５に対する突入電流が抑制される。従って、本実施形態の構成によれば、突入電流抑制用の回路（抵抗、リレーなど）を省略することができ、その分だけ、装置を小さくするとともに、そのコストを低減することができるというメリットがある。なお、このようなメリットは、インバータ装置１の容量が大きいほど有益なものとなる。

「２」予備充電モード（Aging Mode）
予備充電モードによる位相制御は、主回路コンデンサ５の特性を回復させるために行われる。この場合も、図４に示すように、制御回路４は、主回路１８の起動時、サイリスタ１２の点弧時の位相を１８０度から９０度へと徐々に変化させる。ただし、この場合、具体的には、制御回路４は、１周期毎にサイリスタ１２の点弧時の位相を０．５度ずつ減少させる。なお、このときのオン期間の増加率（変化率）が第２設定値に相当し、その値は第１設定値よりも小さい値となる。この場合、交流電源１１の周波数が６０Ｈｚであると仮定すると、サイリスタ１２の点弧時の位相が１８０度から９０度に達するまでには、３秒（＝（９０／０．５）×（１／６０））の時間を要することになる。

つまり、この場合、主回路コンデンサ５は、３秒の時間をかけて充電されることになる。なお、予備充電モードにおける主回路コンデンサ５の充電時間は、前述した通常モードにおける充電時間（０．３秒）よりも長い時間であればよいが、この場合、以下のような理由に基づく値に設定されている。

すなわち、装置に組み込まれることなく単体で存在する電解コンデンサの特性を回復させるための予備充電を行う従来の方法としては、その電解コンデンサに対し１ｋΩ程度の抵抗値の抵抗器を直列に接続した状態で定格電圧を印加するという方法が挙げられる。この方法によれば、ＲＣ回路における時定数が大きくなることで電解コンデンサへの充電電流が抑制され、その結果、通常よりも長い時間をかけて充電が行われる。この場合、ステップ応答の法則により、電解コンデンサが６３．２％まで充電されるのに要する時間τ［ｓ］は、下記（１）に示すとおりとなる。ただし、電解コンデンサの静電容量値をＣとし、抵抗器の抵抗値をＲとする。
τ＝Ｒ×Ｃ …（１）

そして、電解コンデンサがほぼ１００％まで充電されるのに要する時間としては、時間τの約３〜５倍となる。本実施形態では、このような単体で存在する電解コンデンサの特性を回復させるための予備充電が行われる場合と同程度の時間（＝τ×（３〜５））で充電が行われるように、予備充電モードにおける主回路コンデンサ５の充電時間（サイリスタ１２の点弧時の位相の１周期毎における変化量＝第２設定値）が設定されている。

さて、予備充電モードでの位相制御により、主回路コンデンサ５の端子電圧Ｖｃを徐々に増加させつつ充電が行われると、その特性が多少は回復するものの、その後、完全に特性が回復するまでには、さらに一定の期間（例えば５時間）が必要となる。主回路コンデンサ５は、特性が完全に回復するまでの期間には、漏れ電流の増加により内部発熱が大きくなっている。そのため、この期間に、通常の運転が行われないようにする必要がある。

そこで、本実施形態では、予備充電モードでの位相制御により主回路コンデンサ５が１００％まで充電された後の所定期間（以下、操作受付不可期間と称す）には、通常の運転動作が行われないようになっている。具体的には、制御回路４は、予備充電モードでの位相制御期間が終了すると、その時点から操作受付不可期間が経過する時点までの間は、操作パネル部９から運転操作に関する信号が与えられたとしても、それに関する処理を実行しない（運転操作を受け付けない）ようになっている。

図示は省略するが、インバータ装置１の制御端子台付近には、複数の機能を切り替えるための切替スイッチが配置されており、そのうちの１つが位相制御における動作モードを切り替えるための切替スイッチとなっている。そして、この場合、その切替スイッチは、３つの接点を有するスライドスイッチであり、各接点は後述する「ＯＮ１」、「ＯＮ２」および「ＯＦＦ」に対応している。また、インバータ装置１のパラメータには、位相制御における動作モードを自動で切り替えるか否かを設定するための切替パラメータが設けられている。このような構成によれば、ユーザは、切替スイッチの操作により手動で動作モードを切り替えることができる。また、ユーザは、操作パネル部９を用いた操作などにより切替パラメータを設定することで、動作モードの自動切替を行うか否かを設定することができる。

続いて、インバータ装置１の起動時に、位相制御における動作モードがどのようにして切り替えられるかについて図５のフローチャートを参照しながら説明する。
主電源が投入されると（スタート）、制御回路４は、起動し、切替スイッチの接点の状態を確認する（Ｓ１）。切替スイッチの接点が「ＯＮ１」である場合、制御回路４は、予備充電モードでの位相制御を実行する（Ｓ５）。

これに対し、切替スイッチの接点が「ＯＮ２」である場合、制御回路４は、主回路コンデンサ５が放電されてから充電されることなく経過した経過期間を検出し、その経過期間が規定期間（例えば２年）以上であるか否かに基づいて、予備充電モードまたは通常充電モードでの位相制御を実行する。上記経過期間は、前回の電源遮断時から今回の電源投入時までの期間に概ね一致すると考えられる。そこで、制御回路４は、ＲＴＣ４ｅ（のカレンダー機能）を用いて、次のように自動的に動作モードを切り替える。

すなわち、制御回路４は、ＲＴＣ４ｅを参照して前回の電源遮断時から今回の電源投入時までの経過期間を求め（Ｓ３）、その経過期間が規定期間以上であるか否かを判断する（Ｓ４）。制御回路４は、経過期間が規定期間以上であると判断すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、予備充電モードでの位相制御を実行する（Ｓ５）。また、制御回路４は、経過期間が規定期間未満であると判断すると（Ｓ４：ＮＯ）、通常モードでの位相制御を実行する（Ｓ６）。

一方、切替スイッチの接点が「ＯＦＦ」である場合、制御回路４は、切替パラメータの設定を確認する（Ｓ２）。切替パラメータがＯＦＦに設定されている場合（ＮＯ）、制御回路４は、通常モードでの位相制御を実行する（Ｓ６）。これに対し、切替パラメータがＯＮに設定されている場合（ＹＥＳ）、制御回路４は、前述した切替スイッチが「ＯＮ２」である場合と同様に、経過期間が規定期間以上であるか否かに基づいて（Ｓ３およびＳ４）、予備充電モードまたは通常モードでの位相制御を実行する（Ｓ５またはＳ６）。

続いて、予備充電モードに関連する情報の表示方法について図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、主回路コンデンサ５の充電開始から現時点までの間に経過した時間のことを「経過時間」と呼び、その現時点から充電完了までに要する予想時間のことを「残り時間」と呼ぶ。

予備充電モードでの位相制御が実施されて主回路コンデンサ５の端子電圧Ｖｃが上昇している期間（約３秒間）、ＡＭランプ２５ｅが点灯表示されるとともに、主回路コンデンサ５の充電の進捗状況を示す表示が行われる（図６（ａ）または（ｂ）参照）。図６（ａ）の場合、充電の進捗状況として残り時間（例えば１．２秒）が表示される。この場合、７セグメントＬＥＤにより「１．２」という数値が表示されるとともに、「秒（ｓ）」という単位を表すためのＳランプ２５ａが点灯表示される。

一方、図６（ｂ）の場合、充電の進捗状況として現時点における充電済みの割合が表示される。主回路コンデンサ５の充電済みの割合は、サイリスタ１２の点弧時の位相（以下、位相角とも呼ぶ）に基づいて次のように表すことができる。すなわち、位相角が１８０度から９０度へと変化するのに伴って充電状態が進むことになる。そのため、位相角が１８０度のときには充電済みの割合が０％であり、その後、位相角が小さくなるにつれて充電済みの割合が増えていき、位相角が９０度のときに充電済みの割合が１００％となる。

この場合、７セグメントＬＥＤにより「６０」という数値が表示されるとともに、「％」を表すための％ランプ２５ｂが点灯表示される。なお、充電の進捗状況として経過時間（例えば１．８秒）を表示するように変更してもよい。その場合の表示は、図６（ａ）と同様に行えばよい。また、充電の進捗状況として、現時点における未充電の割合（例えば４０％）を表示するように変更してもよい。主回路コンデンサ５の未充電の割合は、充電済みの割合と同様、位相角に基づいて表すことができる。また、その場合の表示は、図６（ｂ）と同様に行えばよい。

予備充電モードでの位相制御により主回路コンデンサ５の充電が完了して前述した操作受付不可期間に移行すると、ＡＭランプ２５ｅが点滅表示に変化する（図６（ｃ）参照）。また、このとき、操作受付不可期間が終了するまでの待ち時間（例えば６００秒）が、図６（ａ）と同様の方法により表示される（図６（ｃ）参照）。なお、本実施形態では、操作受付不可期間は、例えば５時間（＝１８０００秒）であるため、４桁の７セグメントＬＥＤにより、待ち時間を最初から最後まで表示することはできない。そのため、待ち時間が９９９９秒以上である期間には９９９９秒を表示し続け、待ち時間が９９９８秒以下になると実際の待ち時間を表示するようにしている。

ただし、上述した時間に関する表示は、次のように変更してもよい。すなわち、４桁の７セグメントＬＥＤのうち、最下位の桁（図６中、右端の桁）により時間の単位（Ｓ：秒、Ｍ：分、Ｈ：時間）を表示するとともに、Ｓランプ２５ａを常時消灯する。そして、それ以外の３桁（図６中、左から３つの桁）により、時間の表示を行う。例えば、「４．５時間」という表示をする場合には、「４．５０Ｈ」といった表示がなされることになる。このようにすれば、例えば操作受付不可期間が終了するまでの待ち時間についても、最初から最後まで表示することができる。なお、あまり厳密な時間表示を行わなくてもよいということであれば、右から２つ目の７セグメントＬＥＤによる数値の表示を行わなくてもよい。

以上説明したように、制御回路４は、主回路１８の起動時における位相制御の動作モードとして、主回路コンデンサ５への突入電流を抑制するための通常モードに加え、主回路コンデンサ５の端子電圧Ｖｃを通常モードに比べて一層緩やかに上昇させる予備充電モードを備えている。そのため、インバータ装置１が長期間にわたって使用されなかった場合など主回路コンデンサ５の特性が劣化していると考えられる状態において装置を起動する際、予備充電モードでの位相制御を行うようにすれば、急激な特性変化による破損を防ぎつつ主回路コンデンサ５の特性を回復させることが可能となる。従って、本実施形態によれば、例えばスライダックなどの機器を別途用意することなく、装置単体にて、主回路コンデンサ５の特性を回復させるための予備充電（エージング）を行うことができる。

また、インバータ装置１では、切替パラメータの設定（ソフトウェアによる設定）により、主回路１８の起動時に通常モードでの位相制御を行うか（切替パラメータ：ＯＦＦ）、適切なモードを自動的に判断して位相制御を行うか（切替パラメータ：ＯＮ）を切り替えることができる。このような切替パラメータの設定は、操作パネル９を用いた操作により実施することができるため、操作が簡単にできるというメリットがある。そして、切替パラメータがＯＮに設定されていれば、主回路１８の起動時、前回の電源遮断時からの経過期間が規定期間以上である場合には予備充電モードでの起動が行われるため、劣化している可能性が高い状態の主回路コンデンサ５の特性を自動的に回復させることができる。

ただし、切替パラメータの設定は、インバータ装置１の動作中に実施しておく必要がある。従って、切替パラメータの設定がＯＦＦのまま電源が遮断された後、長期間にわたって使用されなかった（放置された）場合には、切替パラメータの設定を変更することができず、最初の起動時は通常モードで動作することになってしまう。しかし、インバータ装置１では、制御端子台付近に設けられた切替スイッチの設定によっても、主回路１８の起動時に切替パラメータの設定に基づいて動作モードを決定するか（切替スイッチ：ＯＦＦ）、予備充電モードでの位相制御を行うか（切替スイッチ：ＯＮ１）、適切なモードを自動的に判断して位相制御を行うか（切替スイッチ：ＯＮ２）を切り替えることができる。従って、切替パラメータの設定をＯＦＦにしたまま、あるいは、切替パラメータの設定が不明なまま電源が遮断された後、長期間にわたって放置された場合などであっても、その後の最初の起動時において、ユーザは、切替スイッチの切り替えにより所望する動作モードでの起動を行うことができるため、その利便性が向上する。

例えば、前回の電源遮断時から現時点までの経過期間が極めて長く（２年以上）、明らかに主回路コンデンサ５の劣化が進んでいると考えられる場合などには、ユーザは切替スイッチをＯＮ１に切り替えた後、装置を起動すればよい。そうすれば、確実に予備充電モードで主回路１８の起動が行われるため、劣化している可能性が高い主回路コンデンサ５の特性を適宜回復することができる。また、上記した経過期間が不明確であるなどの理由から予備充電モードで起動するべきか否かの判断がつかない場合には、ユーザは、切替スイッチをＯＮ２に切り替えた後、装置を起動すればよい。そうすれば、切替パラメータがＯＮに設定されたときと同様、主回路１８の起動時、前回の電源遮断時からの経過期間が規定期間以上である場合には予備充電モードでの起動が行われるため、劣化している可能性が高い状態の主回路コンデンサ５の特性を自動的に回復させることができる。

制御回路４は、ＲＴＣ４ｅのカレンダー機能を用いて主回路コンデンサ５が放電されてから充電されるまでの間に経過した経過期間を検出する。このようにすれば、経過期間の検出精度が向上するため、より適切なタイミングで予備充電を行うことが可能となる。また、予備充電モードが実施されている際、予備充電が行われていることを示す表示（ＡＭランプ２５ｅの点灯表示）と充電の進捗状況（経過時間、残り時間など）とが表示されるようになっている。また、予備充電モードでの位相制御により主回路コンデンサ５が充電された後の操作受付不可期間にあっては、操作受付不可期間であることを示す表示（ＡＭランプ２５ｅの点滅表示）と操作受付不可期間が終了するまでの待ち時間とが表示される。このようにすれば、ユーザは、表示モニタ部１０の表示内容に基づいて、現在の動作状況などを適切に把握することができるため、その利便性が向上する。

（その他の実施形態）
整流回路２は、ブリッジ状に接続されたスイッチング素子を含む構成であればよく、例えばＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）を備えた構成でもよい。その場合、ターンオンのタイミングは、上記実施形態と同様に制御するとともに、ターンオフのタイミングを所定のタイミング（例えばゼロクロスするタイミングなど）に固定すればよい。あるいは、ターンオンおよびターンオフの各タイミングを制御することにより、上記実施形態と同様にオン期間を変化させてもよい。

主回路１８の起動時における動作モードを設定するための手法（設定手段）は、次のように変更してもよい。例えば、切替パラメータおよび切替スイッチのうち、いずれか一方による設定を省いてもよい。また、上記実施形態では、装置の起動時、最初に切替スイッチの設定を確認し、その後に切替パラメータの設定を確認するようになっていた（切替スイッチ優先）が、これに代えて、最初に切替パラメータの設定を確認し、その後に切替スイッチの設定を確認するよう（切替パラメータ優先）に変更してもよい。また、切替スイッチによる設定のうち最適な動作モードを自動的に判断する「ＯＮ２」の設定を省いてもよい。この場合、切替スイッチとしては、２つの接点を有するスライドスイッチを採用すればよい。

予備充電モードに関連する情報の表示内容としては、図６に示した内容に限らず、その動作の進捗状況に関する情報を示すものであれば適宜変更可能である。また、予備充電モードを行う際、それに関連する情報の表示を省略してもよい。
インバータ装置１において、電源線Ｌ１、Ｌ２間に接続される他のコンデンサが存在する場合、主回路コンデンサ５だけでなく、そのコンデンサの静電容量をも考慮し（合成静電容量値に基づいて）、位相制御におけるサイリスタ１２の点弧タイミングを決定すればよい。

制御回路４に対する電力供給に関する構成については、主回路１８の起動に先立って制御回路４が起動する構成であれば適宜変更可能である。例えば、ダイオード１６を省いてもよい。この場合、制御電源回路１５の電源入力端子および電源線Ｌ１の間は切り離した状態（オープン）とする。主回路１８が起動して定常状態に移行した後も、制御回路４には、整流回路１４から電力が供給されることになる。

また、図７に示すインバータ装置１Ａのように、整流回路１４から制御電源回路１５への電力供給経路を開閉するスイッチ３１（例えばリレーなど）を設けてもよい。この場合、主回路コンデンサ５の充電が完了するまで（定常状態に移行するまで）は、スイッチ３１をオンする。これにより、制御回路４には、整流回路１４から電力が供給されることになる。そして、主回路コンデンサ５の充電が完了した後（定常状態に移行した後）は、スイッチ３１をオフする。これにより、制御回路４には、電源線Ｌ１、Ｌ２およびダイオードＤ１６を通じて整流回路２から電力が供給されることになる。
コンバータ装置１７は、インバータ装置１に限らず、交流電源から電力供給を受けて動作する各種の機器および装置に適用することが出来る。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、２は整流回路、３は駆動回路、４は制御回路、４ｅはＲＴＣ（リアルタイムクロック）、５は主回路コンデンサ、７は電圧検出回路、９は操作パネル部（設定手段）、１０は表示モニタ部（表示部）、１２はサイリスタ（スイッチング素子）、１７はコンバータ装置、１８は主回路を示す。

Claims (7)

1. ブリッジ状に接続されたスイッチング素子を含む構成であり交流電圧を整流する整流回路と、
   前記整流回路の出力を平滑する主回路コンデンサと、
   前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路の動作を制御する制御回路と、
   を備え、
   前記整流回路を含む主回路の起動に先立って前記制御回路が起動する構成であり、
   前記制御回路は、前記主回路の起動時にあっては、前記スイッチング素子のオン期間を徐々に増加させる動作モードであり且つその変化率が第１設定値である通常モードでの動作、および、前記スイッチング素子のオン期間を徐々に増加させる動作モードであり且つその変化率が前記第１設定値よりも小さい第２設定値である予備充電モードでの動作のうちいずれかの動作を選択的に行うことを特徴とするコンバータ装置。
2. ユーザが前記主回路の起動時における動作モードを設定するための設定手段を備え、
   前記制御回路は、前記設定手段により前記予備充電モードでの動作を行うように設定されている場合には前記予備充電モードでの動作を行うことを特徴とする請求項１に記載のコンバータ装置。
3. 前記設定手段は、パラメータの設定により前記動作モードを設定するものであることを特徴とする請求項２に記載のコンバータ装置。
4. 前記設定手段は、ユーザにより操作が可能な切替スイッチの状態により前記動作モードを設定するものであることを特徴とする請求項２に記載のコンバータ装置。
5. 前記制御回路は、
   リアルタイムクロックを備え、
   そのリアルタイムクロックを用いて前記主回路コンデンサが放電されてから充電されることなく経過した経過期間を検出し、その経過期間が所定の規定期間以上であると判断した場合には前記予備充電モードでの動作を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のコンバータ装置。
6. 各種の情報を表示するための表示部を備え、
   前記制御回路は、前記予備充電モードでの動作を行う際、その動作の進捗状況に関する情報を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のコンバータ装置。
7. 前記スイッチング素子は、サイリスタであり、
   前記制御回路は、前記サイリスタの点弧タイミングを制御することにより前記オン期間を変化させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のコンバータ装置。

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