JP2020141487A - Power supply device - Google Patents

Power supply device Download PDF

Info

Publication number
JP2020141487A
JP2020141487A JP2019035671A JP2019035671A JP2020141487A JP 2020141487 A JP2020141487 A JP 2020141487A JP 2019035671 A JP2019035671 A JP 2019035671A JP 2019035671 A JP2019035671 A JP 2019035671A JP 2020141487 A JP2020141487 A JP 2020141487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
relay
voltage
polarity
power supply
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019035671A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7200751B2 (en
Inventor
小泉 健
Takeshi Koizumi
健 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu General Ltd filed Critical Fujitsu General Ltd
Priority to JP2019035671A priority Critical patent/JP7200751B2/en
Publication of JP2020141487A publication Critical patent/JP2020141487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7200751B2 publication Critical patent/JP7200751B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

To surely perform zero voltage switching when a mechanical relay is closed used in a rush current prevention circuit for suppressing a rush current flowing in a smoothing capacitor in a power supply device for rectifying an AC power supply.SOLUTION: A rush current prevention circuit 20 includes a mechanical sub relay 25, a diode 24, a resistor 26 connected in series between an input terminal 1a and a rectifier 2, and a voltage polarity detector 21 for detecting polarity of an AC voltage applied to the input terminal 1a to output it as a polarity signal. When a sub relay signal for supplying a current to a smoothing capacitor 7 is input, the rush current preventing circuit 20 outputs a drive signal that closes the sub relay by delaying a predetermined time from a zero cross point detected by the polarity signal so that a timing when a contact point of the sub relay 25 becomes closed within a period of polarity of an AC voltage during which the diode 24 is reversely biased.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源装置に係わり、より詳細には、平滑コンデンサへの突入電流を抑制する突入電流防止回路に関する。 The present invention relates to a power supply device, and more particularly to an inrush current prevention circuit that suppresses an inrush current to a smoothing capacitor.

従来、突入電流防止回路を備えた電源装置は図3に示すインバータ装置100などに備えられている(例えば、特許文献1参照。)。このインバータ装置100は、燃料電池102から出力される電圧が昇圧回路104に入力されており、昇圧回路104は入力された電圧を昇圧してインバータ105へ供給し、インバータ105は入力された電圧を三相電源に変換してからモータ109に出力する。 Conventionally, a power supply device provided with an inrush current prevention circuit is provided in the inverter device 100 and the like shown in FIG. 3 (see, for example, Patent Document 1). In the inverter device 100, the voltage output from the fuel cell 102 is input to the booster circuit 104, the booster circuit 104 boosts the input voltage and supplies it to the inverter 105, and the inverter 105 receives the input voltage. After converting to a three-phase power supply, it is output to the motor 109.

また、インバータ装置100は、燃料電池102と昇圧回路104の間に直列に主リレー103を備え、さらに、この主リレー103と並列に、突入電流防止回路110が接続され、さらに昇圧回路104の2つの出力端の間に平滑コンデンサ101が昇圧回路104と並列に接続されている。また、突入電流防止回路110は、抵抗107と副リレー106が直列に接続されている。 Further, the inverter device 100 includes a main relay 103 in series between the fuel cell 102 and the booster circuit 104, and an inrush current prevention circuit 110 is connected in parallel with the main relay 103, and further, the booster circuit 104-2 A smoothing capacitor 101 is connected in parallel with the booster circuit 104 between the two output ends. Further, in the inrush current prevention circuit 110, the resistor 107 and the sub-relay 106 are connected in series.

制御回路108は、モータ109が停止している時、主リレー103と副リレー106を共に開としている。そして、制御回路108は、モータ109を回転させる前に副リレー106を閉にして、抵抗107経由で平滑コンデンサ101に電流(突入電流)を流して平滑コンデンサ101の電圧を所定の電圧まで上昇させる。次に制御回路108は、主リレー103を閉にし、その後、副リレー106を開にする。 The control circuit 108 opens both the main relay 103 and the sub relay 106 when the motor 109 is stopped. Then, the control circuit 108 closes the sub-relay 106 before rotating the motor 109, causes a current (inrush current) to flow through the smoothing capacitor 101 via the resistor 107, and raises the voltage of the smoothing capacitor 101 to a predetermined voltage. .. Next, the control circuit 108 closes the main relay 103 and then opens the sub relay 106.

そして、制御回路108は、昇圧回路104を動作させて入力された電圧を昇圧し、これをインバータ装置100へ供給する。次に制御回路108は、インバータ105を動作させてモータ109を回転させる。 Then, the control circuit 108 operates the booster circuit 104 to boost the input voltage and supplies it to the inverter device 100. Next, the control circuit 108 operates the inverter 105 to rotate the motor 109.

ところで、機械式のリレーは接点電流が仕様で規定されており、この電流を規定された接点電流以内に制限することで、リレーが閉となった時に流れる突入電流による接点の溶着を防止するようになっている。このため、平滑コンデンサ101の容量を固定とした場合、接点電流の小さな安価な副リレー106を用いようとした場合、抵抗107の値を大きくして突入電流を接点電流以下にしなければならない。当然、この場合は平滑コンデンサ101の電圧が所定の電圧まで上昇する時間が長くなり、モータ109の回転開始までの時間が長くなってしまう問題がある。 By the way, in mechanical relays, the contact current is specified in the specifications, and by limiting this current to within the specified contact current, it is necessary to prevent contact welding due to the inrush current that flows when the relay is closed. It has become. Therefore, when the capacitance of the smoothing capacitor 101 is fixed and an inexpensive sub-relay 106 having a small contact current is used, the value of the resistor 107 must be increased to make the inrush current equal to or less than the contact current. Naturally, in this case, there is a problem that the time for the voltage of the smoothing capacitor 101 to rise to a predetermined voltage becomes long, and the time until the rotation of the motor 109 starts becomes long.

一方、平滑コンデンサ101の電圧が所定の電圧まで上昇する時間を短くするためには、接点電流が大きく高価な副リレー106を採用する必要があり、コストアップとなってしまう問題があった。さらにこの場合、突入電流が大きくなるため、昇圧回路104内の部品や平滑コンデンサ101において、この大きい突入電流に耐える性能を持った部品を選定しなければならないため、さらにコストアップとなってしまう。 On the other hand, in order to shorten the time for the voltage of the smoothing capacitor 101 to rise to a predetermined voltage, it is necessary to adopt an expensive sub-relay 106 having a large contact current, which causes a problem of cost increase. Further, in this case, since the inrush current becomes large, it is necessary to select the parts in the booster circuit 104 and the smoothing capacitor 101 having the performance to withstand the large inrush current, which further increases the cost.

この問題を解決するためには、副リレー106に流れる電流が最小の時に副リレー106を閉にすることで解決できる。例えば、図3の燃料電池102の代わりにAC電圧を整流した電圧が突入電流防止回路110に印加される交流の電源装置であれば、AC電圧のゼロクロス点で副リレー106の接点を閉とし、副リレー106を閉とした時に急激に大電流が流れるのを防ぐようにすればよい。つまり、いわゆるゼロ電圧スイッチングを行うことでこの問題を解決できる。 In order to solve this problem, the sub-relay 106 can be closed when the current flowing through the sub-relay 106 is the minimum. For example, in the case of an AC power supply device in which a voltage obtained by rectifying the AC voltage is applied to the inrush current prevention circuit 110 instead of the fuel cell 102 in FIG. 3, the contact of the sub-relay 106 is closed at the zero crossing point of the AC voltage. It is sufficient to prevent a large current from suddenly flowing when the sub-relay 106 is closed. That is, this problem can be solved by performing so-called zero voltage switching.

しかしながら、機械式リレーは制御信号が入力されてから接点が閉となるまでの機械的な遅延時間があるが、個々のリレーの特性や経年変化、駆動電圧、周囲温度などでこの遅延時間が変動する。このため、小さな接点電流規格のリレーを用いてAC電圧のゼロクロス点で副リレー106の接点を閉にする制御を行ったとしても、遅延時間の変動により狙ったタイミングで接点を閉にできず、リレーの接点電流規格よりも大きな突入電流が流れる場合があった。 However, mechanical relays have a mechanical delay time from the input of a control signal to the closing of contacts, but this delay time varies depending on the characteristics of each relay, aging, drive voltage, ambient temperature, etc. To do. Therefore, even if a relay with a small contact current standard is used to close the contact of the sub-relay 106 at the zero crossing point of the AC voltage, the contact cannot be closed at the target timing due to the fluctuation of the delay time. Inrush current larger than the contact current standard of the relay may flow.

特開2005−261040号公報(段落番号0014〜0021)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-261040 (paragraph numbers 0014 to 0021)

本発明は以上述べた問題点を解決し、AC電源を整流する電源装置において、平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止回路に用いられる機械式リレーを閉とする場合に、ゼロ電圧スイッチングを確実に行うことを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and in a power supply device that rectifies an AC power supply, zero voltage switching is performed when the mechanical relay used in the inrush current prevention circuit that suppresses the inrush current flowing through the smoothing capacitor is closed. The purpose is to ensure that.

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の発明は、
AC電源が接続される一対の入力端と、前記入力端に印加されたAC電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続され前記平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止手段と、
前記リレーを開閉する制御信号を前記突入電流防止手段へ出力する制御部とを備えた電源装置であって、
前記突入電流防止手段は、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続された、機械式のリレーとダイオードと抵抗と、前記一対の入力端に印加された前記AC電圧の極性を検出して極性信号として出力する電圧極性検出部とを備え、
前記突入電流防止手段は、
前記リレーを閉とする前記制御信号が入力された時、
前記リレーの接点が閉となるタイミングが、前記ダイオードにおいて逆方向電圧となる前記AC電圧の極性の期間内となるように、前記極性信号によって検出したゼロクロス点から所定時間だけ遅延させて、前記リレーを閉にする駆動信号を前記リレーに出力することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present invention
A pair of input ends to which an AC power supply is connected, a rectifier that rectifies the AC voltage applied to the input ends, and a smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage.
An inrush current preventing means connected in series between one of the pair of input ends and the rectifier to suppress an inrush current flowing through the smoothing capacitor.
A power supply device including a control unit that outputs a control signal for opening and closing the relay to the inrush current prevention means.
The inrush current prevention means
A mechanical relay, a diode, and a resistor connected in series between one of the pair of input ends and the rectifier, and the polarity of the AC voltage applied to the pair of input ends are detected and used as a polarity signal. Equipped with a voltage polarity detector to output
The inrush current prevention means
When the control signal for closing the relay is input,
The relay is delayed by a predetermined time from the zero crossing point detected by the polarity signal so that the timing at which the contacts of the relay are closed is within the period of the polarity of the AC voltage which is the reverse voltage in the diode. It is characterized in that a drive signal for closing is output to the relay.

以上の手段を用いることにより、本発明による電源装置によれば、突入電流防止手段が、リレーと直列に接続されているダイオードに電流が流れない期間にリレーを閉とするため、平滑コンデンサへの突入電流を小さくすることができる。このため、従来の突入電流防止回路方式に用いられているリレーよりも小さな接点電流のリレーを採用することができる。 By using the above means, according to the power supply device according to the present invention, the inrush current preventing means closes the relay during the period when no current flows through the diode connected in series with the relay, so that the smoothing capacitor is used. The inrush current can be reduced. Therefore, a relay having a smaller contact current than the relay used in the conventional inrush current prevention circuit system can be adopted.

本発明による電源装置の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the Example of the power supply device by this invention. 本発明による電源装置の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation of the power supply apparatus by this invention. 従来の電源装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional power supply device.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the accompanying drawings.

図1は本発明による電源装置30の実施例を示すブロック図である。電源装置30は、図示しない50ヘルツのAC電源が接続される一対の入力端である入力端1aと入力端1bと、DC電圧が出力される出力端6aと出力端6bと、入力端1aと入力端1bの間に接続されたAC電源の出力電圧を整流する整流器2と、出力端6aと出力端6bの間に接続され、整流器2の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ7と、入力端3eと入力端3hと出力端3fと共通端3gを備えたスイッチング部3と、スイッチング部3を駆動するスイッチングパルス信号を入力端3hへ出力する制御部5を備えている。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the power supply device 30 according to the present invention. The power supply device 30 includes an input end 1a and an input end 1b, which are a pair of input ends to which an AC power supply of 50 hertz (not shown) is connected, an output end 6a and an output end 6b from which a DC voltage is output, and an input end 1a. A rectifier 2 that rectifies the output voltage of the AC power supply connected between the input ends 1b, a smoothing capacitor 7 that is connected between the output ends 6a and the output end 6b and smoothes the output voltage of the rectifier 2, and an input end 3e. A switching unit 3 having an input end 3h, an output end 3f, and a common end 3g, and a control unit 5 for outputting a switching pulse signal for driving the switching unit 3 to the input end 3h are provided.

そして、整流器2の出力側正極にスイッチング部3の入力端3eが、整流器2の出力側負極にスイッチング部3の共通端3gと平滑コンデンサ7の負極端がそれぞれ接続されている。また、入力端1aと整流器2の入力側の一端の間には直列に主リレー4が接続されており、主リレー4は制御部5が出力する主リレー信号によって接点が開閉される。また、制御部5は後述する副リレーの接点の開閉も行う。 The input end 3e of the switching unit 3 is connected to the output side positive electrode of the rectifier 2, and the common end 3g of the switching unit 3 and the negative electrode end of the smoothing capacitor 7 are connected to the output side negative electrode of the rectifier 2. Further, a main relay 4 is connected in series between the input end 1a and one end on the input side of the rectifier 2, and the contacts of the main relay 4 are opened and closed by the main relay signal output by the control unit 5. The control unit 5 also opens and closes the contacts of the sub-relay, which will be described later.

一方、スイッチング部3は、入力端3eに一端が接続されたインダクタ3aと、同インダクタ3aの他端がアノード端子に接続されカソード端子が出力端3fに接続されたダイオード3bと、インダクタ3aの他端と共通端3gとの間に接続され、入力されたスイッチングパルス信号によりオン/オフするスイッチング素子であるIGBT3cを備えている。IGBT3cのコレクタ端子はインダクタ3aの他端に接続され、また、エミッタ端子は共通端3gに接続され、ゲート端子は入力端3hに接続されている。 On the other hand, the switching unit 3 includes an inductor 3a having one end connected to the input terminal 3e, a diode 3b having the other end of the inductor 3a connected to the anode terminal and a cathode terminal connected to the output terminal 3f, and the inductor 3a. It is provided with an IGBT 3c, which is a switching element connected between the end and the common end 3g and turned on / off by an input switching pulse signal. The collector terminal of the IGBT 3c is connected to the other end of the inductor 3a, the emitter terminal is connected to the common end 3g, and the gate terminal is connected to the input end 3h.

このスイッチング部3は、インダクタ3aを介して整流器2の出力側正極と出力側負極の間にIGBT3cが接続されている。スイッチング部3は、IGBT3cが短絡状態の時にインダクタ3aに電流が流れてエネルギーとして蓄積され、次にIGBT3cが開放された時に蓄積されたエネルギーが電流となってインダクタ3aから平滑コンデンサ7に流れ込み、結果的に平滑コンデンサ7の電圧が上昇する昇圧機能を有している。 In this switching unit 3, the IGBT 3c is connected between the output side positive electrode and the output side negative electrode of the rectifier 2 via an inductor 3a. In the switching unit 3, when the IGBT 3c is in a short-circuited state, a current flows through the inductor 3a and is stored as energy, and then when the IGBT 3c is opened, the stored energy becomes a current and flows from the inductor 3a into the smoothing capacitor 7, resulting in It has a boosting function that raises the voltage of the smoothing capacitor 7.

一方、入力端1a及び入力端1bと、整流器2の間には平滑コンデンサ7への突入電流を抑制する突入電流防止回路(突入電流防止手段)20が設けられている。この突入電流防止回路20には、入力端1aと整流器2の一方の入力側の間に直列に接続された、副リレー(機械式のリレー)25とダイオード24と抵抗26と、入力端1aと入力端1bの間に印加されたAC電圧の極性を検出して極性信号として出力する電圧極性検出部21と、制御部5が出力する副リレー信号(制御信号)と電圧極性検出部21から出力される極性信号が入力され、これらの論理積であるトリガ信号を出力するAND回路23と、入力されたトリガ信号を所定時間、この実施例では5ミリセカンドだけ遅延させて副リレー25の開閉を行う駆動信号を出力する遅延回路22を備えている。なお、ダイオード24は入力端1aにAC電圧の正の半周期が印加された時に電流が流れる向きに接続されている。 On the other hand, an inrush current prevention circuit (inrush current prevention means) 20 for suppressing the inrush current to the smoothing capacitor 7 is provided between the input end 1a and the input end 1b and the rectifier 2. The inrush current prevention circuit 20 includes an auxiliary relay (mechanical relay) 25, a diode 24, a resistor 26, and an input terminal 1a connected in series between the input terminal 1a and one input side of the rectifier 2. Output from the voltage polarity detection unit 21 that detects the polarity of the AC voltage applied between the input terminals 1b and outputs it as a polarity signal, the sub-relay signal (control signal) output by the control unit 5, and the voltage polarity detection unit 21. The AND circuit 23, which inputs the polarity signal to be input and outputs the trigger signal which is the logical product of these, and the input trigger signal are delayed by 5 milliseconds for a predetermined time to open and close the sub-relay 25. A delay circuit 22 for outputting a drive signal to be performed is provided. The diode 24 is connected in a direction in which a current flows when a positive half cycle of the AC voltage is applied to the input terminal 1a.

次に電源装置30の動作につて説明する。
電源装置30がDC電圧を出力する前は主リレー4と副リレー25は共に開となり、また、IGBT3cもオフとなっている。そして入力端1aと入力端1bにAC電源が接続された後、制御部5はまず最初に、平滑コンデンサ7を充電するため副リレー信号をハイレベルにする。なお、電源装置30は図示しない制御用直流電源を備えており、この制御用直流電源には入力端1aと入力端1bからAC電源が入力されており、AC電源が入力されると制御部5や突入電流防止回路20へ+5ボルトや+12ボルトなどの直流の制御用電源を供給する。
また、この実施例では電源装置単体として説明しているため、各リレーを閉とするトリガーをAC電源の投入時として説明しているが、これに限るものでなく、この電源装置が組み込まれた機器からの指示、例えば空気調和機における圧縮機の回転開始の指示で行うようにしてもよい。
Next, the operation of the power supply device 30 will be described.
Before the power supply device 30 outputs the DC voltage, both the main relay 4 and the sub relay 25 are open, and the IGBT 3c is also off. Then, after the AC power supply is connected to the input terminal 1a and the input terminal 1b, the control unit 5 first raises the sub-relay signal to a high level in order to charge the smoothing capacitor 7. The power supply device 30 includes a DC power supply for control (not shown), and AC power is input to the DC power supply for control from the input terminal 1a and the input terminal 1b. When the AC power supply is input, the control unit 5 And the inrush current prevention circuit 20 is supplied with DC control power such as +5 volt and +12 volt.
Further, in this embodiment, since the power supply device is described as a single unit, the trigger for closing each relay is described as when the AC power supply is turned on, but the present invention is not limited to this, and this power supply device is incorporated. It may be given by an instruction from the device, for example, an instruction to start rotation of the compressor in the air conditioner.

ハイレベルの副リレー信号は、突入電流防止回路20のAND回路23の一方の入力端に入力される。一方、電圧極性検出部21はAC電圧が正の半周期の時にハイレベル、負の半周期の時にローレベルの極性信号を出力する従って。副リレー信号がハイレベルになってから最初にAC電圧が正の半周期となった時にAND回路23はローレベルからハイレベルにしたトリガ信号を遅延回路22へ出力する。遅延回路22は入力された信号を5ミリセカンドだけ遅延してから駆動信号として副リレー25へ出力する。 The high-level sub-relay signal is input to one input end of the AND circuit 23 of the inrush current prevention circuit 20. On the other hand, the voltage polarity detection unit 21 outputs a high level polarity signal when the AC voltage has a positive half cycle, and outputs a low level polarity signal when the AC voltage has a negative half cycle. The AND circuit 23 outputs the trigger signal from the low level to the high level to the delay circuit 22 when the AC voltage first becomes a positive half cycle after the sub-relay signal reaches the high level. The delay circuit 22 delays the input signal by 5 milliseconds and then outputs it as a drive signal to the sub-relay 25.

副リレー25は制御信号が入力されてから接点が閉となるまでの機械的遅延時間があり、駆動信号がローレベル(開)の状態からハイレベル(閉)の状態に変化したしても、この機械的遅延時間が経過しないと副リレー25の接点は実際に接続されない。また、この機械的遅延時間は背景技術で説明したように種々の要因で変動するため、この実施例の副リレー25はこの機械的遅延時間が10ミリセカンド±1.5ミリセカンドの仕様であるが、経年変化や周囲環境によってはさらに変動範囲が増加する場合がある。 The sub-relay 25 has a mechanical delay time from the input of the control signal to the closing of the contacts, and even if the drive signal changes from the low level (open) state to the high level (closed) state, The contacts of the sub-relay 25 are not actually connected until this mechanical delay time elapses. Further, since this mechanical delay time fluctuates due to various factors as explained in the background art, the sub-relay 25 of this embodiment has a specification of this mechanical delay time of 10 msecond ± 1.5 msecond. However, the fluctuation range may increase further depending on aging and the surrounding environment.

本実施例ではAC電源の周波数が50ヘルツであるため、ローレベルの副リレー信号がハイレベルになり、最初にAC電圧が正の半周期となった時から所定時間:5ミリセカンドと副リレー25の機械的遅延時間を加算した15ミリセカンド後に、副リレー25の接点が実際に接続される。このタイミングはAC電圧が負の半周期になってから5ミリセカンドであり、負の半周期の中央となる。 In this embodiment, since the frequency of the AC power supply is 50 hertz, the low-level sub-relay signal becomes high-level, and the predetermined time: 5 milliseconds and the sub-relay from the time when the AC voltage first becomes a positive half cycle. After 15 ms, which is the sum of the 25 mechanical delay times, the contacts of the sub-relay 25 are actually connected. This timing is 5 milliseconds after the AC voltage becomes a negative half cycle, and is the center of the negative half cycle.

この負の半周期内はダイオード24には電流が流れない逆方向電圧の期間であるため、副リレー25の接点が実際に接続される時には接点に電流が流れない。また、この負の半周期の中央から前後に5ミリセカンドの期間は電流が流れないため、副リレー25の機械的遅延時間が変動したとしてもこの負の半周期の期間内であれば接点に電流が流れることがない。また、この負の半周期の期間内であれば接点にチャタリングが発生しても実際には電流が流れないため、チャタリングによる電流の断続で発生するノイズを発生することがない。 Since the period of the reverse voltage in which no current flows through the diode 24 is within this negative half cycle, no current flows through the contacts when the contacts of the sub-relay 25 are actually connected. In addition, since no current flows from the center of this negative half cycle to the front and back for a period of 5 milliseconds, even if the mechanical delay time of the sub-relay 25 fluctuates, it will be a contact within the period of this negative half cycle. No current flows. Further, within this negative half-cycle period, even if chattering occurs at the contact, no current actually flows, so noise generated by intermittent current due to chattering does not occur.

図2は本実施例による突入電流防止回路20を含む電源装置30の動作を説明する説明図である。
図2の横軸は時間であり、縦軸に関して図2(1)は50ヘルツのAC電圧を、図2(2)はダイオード24の出力電圧を、図2(3)は極性信号を、図2(4)は副リレー信号を、図2(5)は駆動信号を、図2(6)は副リレー25の接点状態を、図2(7)は整流器2に流れる電流(本発明による突入電流防止回路20を用いた回路の場合)を、図2(8)は整流器に流れる電流(従来の回路を用いた場合)を、それぞれ示している。なお、t0からt9は時刻である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the operation of the power supply device 30 including the inrush current prevention circuit 20 according to the present embodiment.
The horizontal axis of FIG. 2 is time, and with respect to the vertical axis, FIG. 2 (1) shows an AC voltage of 50 hertz, FIG. 2 (2) shows an output voltage of a diode 24, and FIG. 2 (3) shows a polarity signal. 2 (4) shows the sub-relay signal, FIG. 2 (5) shows the drive signal, FIG. 2 (6) shows the contact state of the sub-relay 25, and FIG. 2 (7) shows the current flowing through the rectifier 2 (rush according to the present invention). (In the case of a circuit using the current prevention circuit 20), FIG. 2 (8) shows the current flowing through the rectifier (in the case of using the conventional circuit). Note that t0 to t9 are times.

図2(1)に示すようにAC電圧は、例えばt2〜t4で示される10ミリセカンドの正の半周期とt4〜t7で示される10ミリセカンドの負の半周期で1周期となっている。また、図2(2)に示すように、後で説明する副リレー25が閉となるタイミングで、かつ、AC電圧の正の半周期の時、例えばt7〜t9の期間のみダイオード24のカソード端子に出力電圧が現れる。また、図2(3)に示すように極性信号はAC電圧の負の半周期から正の半周期に切り替わった時にローレベルからハイレベルになり、正の半周期から負の半周期に切り替わった時にハイレベルからローレベルになる。従って、この切り替わりタイミング、例えばt2、t4、t7、t9がゼロクロス点になる。 As shown in FIG. 2 (1), the AC voltage has one cycle, for example, a positive half cycle of 10 milliseconds represented by t2 to t4 and a negative half cycle of 10 milliseconds represented by t4 to t7. .. Further, as shown in FIG. 2 (2), when the sub-relay 25, which will be described later, is closed and when the AC voltage is in a positive half cycle, for example, only during the period from t7 to t9, the cathode terminal of the diode 24 The output voltage appears in. Further, as shown in FIG. 2 (3), the polar signal changed from the low level to the high level when the negative half cycle of the AC voltage was switched to the positive half cycle, and switched from the positive half cycle to the negative half cycle. Sometimes it goes from high level to low level. Therefore, this switching timing, for example, t2, t4, t7, t9 becomes the zero crossing point.

図2(4)に示すように制御部5が副リレー信号をt1でローレベルからハイレベル(閉の指示)すると、突入電流防止回路20のAND回路23は、t2で極性信号がローレベルからハイレベルに変化した時、つまり、ゼロクロス点でかつ、正の半周期の開始時点でトリガ信号をローレベルからハイレベルにする。このトリガ信号が入力された遅延回路22はt2から5ミリセカンド遅延したt3で図2(5)に示すように駆動信号をローレベルからハイレベルにする。 As shown in FIG. 2 (4), when the control unit 5 sets the sub-relay signal from low level to high level (instruction to close) at t1, the AND circuit 23 of the inrush current prevention circuit 20 changes the polarity signal from low level at t2. The trigger signal is changed from low level to high level when it changes to high level, that is, at the zero crossing point and at the start of a positive half cycle. The delay circuit 22 to which the trigger signal is input changes the drive signal from low level to high level as shown in FIG. 2 (5) at t3 which is delayed by 5 milliseconds from t2.

この駆動信号が入力された副リレー25は接点を接続するように機械的な動作を開始するが、前述したように機械的遅延時間(10ミリセカンド)が経過したt5で接点が閉となる。ただし、この接点はチャタリング期間が経過したt6で完全に閉となる。そして次の正の半周期となるt7から図2(7)に示すように整流器2に電流(突入電流)が流れ始める。ただし、t7の以降に流れる電流は、AC電圧がゼロボルトから上昇するサイン波形に従って増加するのでなだらかに上昇する。この時のピーク電流はt8で15アンペアとなっている。その後、正の半周期毎にピーク電流は15アンペアとなる。 The sub-relay 25 to which this drive signal is input starts a mechanical operation so as to connect the contacts, but as described above, the contacts are closed at t5 when the mechanical delay time (10 milliseconds) has elapsed. However, this contact is completely closed at t6 after the chattering period has elapsed. Then, a current (inrush current) starts to flow in the rectifier 2 from t7, which is the next positive half cycle, as shown in FIG. 2 (7). However, the current flowing after t7 increases gently according to the sine waveform in which the AC voltage rises from zero volt. The peak current at this time is 15 amperes at t8. After that, the peak current becomes 15 amperes every positive half cycle.

平滑コンデンサ7はある電圧で蓄積される電荷は決まっている。このため、短時間でこの電荷を蓄積するためには大きな電流で一気に蓄積する。このため、ピーク電流が大きくなる。ただし、流せる電流の大きさはコンデンサの特性によって規定されている。一方、長い時間で蓄積する場合は小さな電流で徐々に蓄積すればよい。本実施例の場合、AC電圧がゼロボルトの時からAC電圧の瞬時値が大きくなるに従って徐々に平滑コンデンサ7に流れ込む電流が大きくなる。つまり、平滑コンデンサ7へ流れる電流を時間的に分散化するため、ピーク電流を抑制することができる。 The charge accumulated in the smoothing capacitor 7 at a certain voltage is fixed. Therefore, in order to accumulate this charge in a short time, it is accumulated at once with a large current. Therefore, the peak current becomes large. However, the magnitude of the current that can be passed is defined by the characteristics of the capacitor. On the other hand, when accumulating for a long time, it may be accumulated gradually with a small current. In the case of this embodiment, the current flowing into the smoothing capacitor 7 gradually increases as the instantaneous value of the AC voltage increases from the time when the AC voltage is zero volt. That is, since the current flowing through the smoothing capacitor 7 is dispersed in time, the peak current can be suppressed.

一方、図2(8)に示すように従来の回路(ダイオード24が未装着)を用いた場合、負の半周期でピーク電圧となるt5の時に副リレー25の接点が最初に閉となった場合、突入電流はピーク電流で20アンペアとなる。さらに、接点のチャタリングにより複数回で接点電流が流れることになる。このため、本実施例で使用するリレーよりも接点電流が大きいリレーを採用する必要がある。 On the other hand, when a conventional circuit (diode 24 is not installed) is used as shown in FIG. 2 (8), the contact of the sub-relay 25 is closed first at t5 when the peak voltage is reached in a negative half cycle. In the case, the inrush current is 20 amperes at the peak current. Further, the contact current will flow a plurality of times due to the contact chattering. Therefore, it is necessary to adopt a relay having a larger contact current than the relay used in this embodiment.

以上説明したように、突入電流防止回路20が、副リレー25と直列に接続されているダイオード24に電流が流れない期間に副リレー25を閉とするため、平滑コンデンサ7への突入電流を小さくすることができる。このため、従来の突入電流防止回路に用いられているリレーよりも小さな接点電流のリレーを採用することができる。 As described above, the inrush current prevention circuit 20 closes the sub-relay 25 while the current does not flow through the diode 24 connected in series with the sub-relay 25, so that the inrush current to the smoothing capacitor 7 is reduced. can do. Therefore, a relay having a smaller contact current than the relay used in the conventional inrush current prevention circuit can be adopted.

1a 入力端
1b 入力端
2 整流器
3 スイッチング部
3a インダクタ
3b ダイオード
3c IGBT
3e 入力端
3f 出力端
3g 共通端
3h 入力端
4 主リレー
5 制御部
6a 出力端
6b 出力端
7 平滑コンデンサ
20 突入電流防止回路(突入電流防止手段)
21 電圧極性検出部
22 遅延回路
23 AND回路
24 ダイオード
25 副リレー
26 抵抗
30 電源装置
1a Input end 1b Input end 2 Rectifier 3 Switching part 3a Inductor 3b Diode 3c IGBT
3e Input end 3f Output end 3g Common end 3h Input end 4 Main relay 5 Control unit 6a Output end 6b Output end 7 Smoothing capacitor 20 Inrush current prevention circuit (Inrush current prevention means)
21 Voltage polarity detector 22 Delay circuit 23 AND circuit 24 Diode 25 Secondary relay 26 Resistor 30 Power supply

Claims (1)

AC電源が接続される一対の入力端と、前記入力端に印加されたAC電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続され前記平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止手段と、
前記リレーを開閉する制御信号を前記突入電流防止手段へ出力する制御部とを備えた電源装置であって、
前記突入電流防止手段は、
前記一対の入力端の一方と前記整流器の間に直列に接続された、機械式のリレーとダイオードと抵抗と、前記一対の入力端に印加された前記AC電圧の極性を検出して極性信号として出力する電圧極性検出部とを備え、
前記突入電流防止手段は、
前記リレーを閉とする前記制御信号が入力された時、
前記リレーの接点が閉となるタイミングが、前記ダイオードにおいて逆方向電圧となる前記AC電圧の極性の期間内となるように、前記極性信号によって検出したゼロクロス点から所定時間だけ遅延させて、前記リレーを閉にする駆動信号を前記リレーに出力することを特徴とする電源装置。

A pair of input ends to which an AC power supply is connected, a rectifier that rectifies the AC voltage applied to the input ends, and a smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage.
An inrush current preventing means connected in series between one of the pair of input ends and the rectifier to suppress an inrush current flowing through the smoothing capacitor.
A power supply device including a control unit that outputs a control signal for opening and closing the relay to the inrush current prevention means.
The inrush current prevention means
A mechanical relay, a diode, and a resistor connected in series between one of the pair of input ends and the rectifier, and the polarity of the AC voltage applied to the pair of input ends are detected and used as a polarity signal. Equipped with a voltage polarity detector to output
The inrush current prevention means
When the control signal for closing the relay is input,
The relay is delayed by a predetermined time from the zero crossing point detected by the polarity signal so that the timing at which the contacts of the relay are closed is within the period of the polarity of the AC voltage which is the reverse voltage in the diode. A power supply device characterized in that a drive signal for closing is output to the relay.

JP2019035671A 2019-02-28 2019-02-28 power supply Active JP7200751B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019035671A JP7200751B2 (en) 2019-02-28 2019-02-28 power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019035671A JP7200751B2 (en) 2019-02-28 2019-02-28 power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020141487A true JP2020141487A (en) 2020-09-03
JP7200751B2 JP7200751B2 (en) 2023-01-10

Family

ID=72280765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019035671A Active JP7200751B2 (en) 2019-02-28 2019-02-28 power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7200751B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113782388A (en) * 2021-01-12 2021-12-10 青岛鼎信通讯股份有限公司 Relay switch buffer circuit applied to products in power industry

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005323453A (en) * 2004-05-10 2005-11-17 Harison Toshiba Lighting Corp Rush current preventive circuit
JP2012202620A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Fujitsu General Ltd Air conditioner
JP2017055475A (en) * 2015-09-07 2017-03-16 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー(ホンコン)リミテッド Dc power supply unit and air conditioner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005323453A (en) * 2004-05-10 2005-11-17 Harison Toshiba Lighting Corp Rush current preventive circuit
JP2012202620A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Fujitsu General Ltd Air conditioner
JP2017055475A (en) * 2015-09-07 2017-03-16 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー(ホンコン)リミテッド Dc power supply unit and air conditioner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113782388A (en) * 2021-01-12 2021-12-10 青岛鼎信通讯股份有限公司 Relay switch buffer circuit applied to products in power industry
CN113782388B (en) * 2021-01-12 2024-03-12 青岛鼎信通讯股份有限公司 Relay switch buffer circuit applied to power industry products

Also Published As

Publication number Publication date
JP7200751B2 (en) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7102899B2 (en) Control circuit for switched mode power supply unit
CN111226364B (en) Power supply device, power control device, and relay determination method for power supply device
KR100430794B1 (en) Power supply apparatus and air conditioner using the same
US7369391B2 (en) Drive circuit of direct-current voltage-driven magnetic contactor and power converter
JP2020141487A (en) Power supply device
CN109759677B (en) Welding power supply device
CN113054959A (en) IGBT short-circuit protection circuit based on bridge arm current detection
CN110494248B (en) Welding power supply device
US20220069571A1 (en) Activation circuit with surge suppression and method of activating conversion apparatus
JP2019158204A (en) Air conditioner
JP2018074876A (en) Switching power supply device and control method thereof
JP6960606B2 (en) Snubber circuit, power conversion system
US20220140747A1 (en) Power conversion apparatus
CN112217384A (en) Starting circuit with surge suppression and starting method of conversion device
CN109729753B (en) Creeping discharge element driving device and creeping discharge element driving method
JP2019080408A (en) Dc power supply and air conditioner
KR100308563B1 (en) Outdoor unit power supply and method of the separate air conditioner
JP2019007709A (en) Electronic apparatus
JP7172759B2 (en) Power supply device and air conditioner provided with the same
JP6902720B2 (en) Snubber circuit, power conversion system
JP2009129826A (en) Discharge lamp lighting device
JP2018064365A (en) Power conversion device for electric vehicle and power conversion method for electric vehicle
JP2004158386A (en) Induction heating cooking device
JP2015180129A (en) Power supply device
JP2005341746A (en) Dc power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221017

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221205

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7200751

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151