JP2552001B2 - Frequency converter - Google Patents

Frequency converter

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JP2552001B2
JP2552001B2 JP1249612A JP24961289A JP2552001B2 JP 2552001 B2 JP2552001 B2 JP 2552001B2 JP 1249612 A JP1249612 A JP 1249612A JP 24961289 A JP24961289 A JP 24961289A JP 2552001 B2 JP2552001 B2 JP 2552001B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、コンバータ部とインバータ部とで形成さ
れる直流回路に並列に接続された大容量コンデンサを備
え、インバータ部でパルス幅変調制御を行って任意の電
圧と周波数を持った交流電源を得る周波数変換装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention includes a large-capacity capacitor connected in parallel to a DC circuit formed by a converter section and an inverter section, and performs pulse width modulation control in the inverter section. The present invention relates to a frequency conversion device for obtaining an AC power supply having an arbitrary voltage and frequency.

[従来の技術] 従来、テレビジョン、ラジオ放送機器や情報処理装
置、あるいは交流モータなどに供給する交流電源の供給
手段として、交流電源を任意の電圧と周波数に制御する
ことができる周波数変換装置が使用されている。
[Prior Art] Conventionally, a frequency conversion device capable of controlling an AC power supply to an arbitrary voltage and frequency has been used as a means for supplying an AC power supply to a television, a radio broadcasting device, an information processing device, or an AC motor. in use.

例えば、第2図は、「エレクトロニック・コンポーネ
ンツ・アンド・アプリケーションズ(ELECTRONIC COMP
ONENTS AND APPLICATIONS)、VOL.3、NO.1、1980年11
月号、6頁〜16頁の“アナログ・コントロール・システ
ム・フォー・エー・シー・モータ・ウイズ・ピー・ダブ
リュ・エム・バリアブル・スピード・ドライブ”ダブリ
ュ・ビー・ローシンク著(“Analogue control syste
m for a,c,motor with PWM variable speed dri
ve"W.B.ROSINK)」におけるfig4で示された回路図を具
体化した従来例の周波数変換装置の回路図である。
For example, Figure 2 shows "Electronic Components and Applications (ELECTRONIC COMP
ONENTS AND APPLICATIONS), VOL.3, NO.1, 1980 11
Monthly issue, pages 6-16, "Analog control system for AC motors with WP M variable speed drive" by W Bee Lothink ("Analogue control syste"
m for a, c, motor with PWM variable speed dri
FIG. 10 is a circuit diagram of a frequency conversion device of a conventional example that embodies the circuit diagram indicated by fig4 in “ve“ WBROSINK) ”.

第2図において、(1)は電気接点であるコンタク
ト、(2)は交流電源からの交流電圧を所定の電圧に変
圧する入力トランス、(3)は交流電圧を直流電圧に変
換するダイオード(31)〜(36)で構成されたコンバー
タ部、(4)はコンバータ部(3)と後述のインバータ
部(5)とで形成される直流回路に並列に接続された大
容量コンデンサ(ここでは大容量フィルタコンデンサを
使用)、(5)はインバータ部である。このインバータ
部(5)は、トランジスタ(51)〜(56)と、フライホ
イーリングダイオード(61)〜(66)とで構成されたト
ランジスタインバータが使われている。そして、(10
1)は突入電流を防止する限流抵抗、(102)は限流抵抗
短絡スイッチである。
In FIG. 2, (1) is a contact that is an electrical contact, (2) is an input transformer that transforms an AC voltage from an AC power source into a predetermined voltage, and (3) is a diode (31) that converts the AC voltage into a DC voltage. ) To (36), a converter (4) is a large-capacity capacitor (here, a large-capacity) connected in parallel to a DC circuit formed by the converter (3) and an inverter (5) described later. A filter capacitor is used), and (5) is an inverter unit. The inverter section (5) uses a transistor inverter including transistors (51) to (56) and flywheeling diodes (61) to (66). And (10
1) is a current limiting resistance that prevents inrush current, and (102) is a current limiting resistance short-circuit switch.

また、第2図の左端のR,S,Tは、3相交流電源の各相
を示したものであり、交流電源がここから供給される。
そして、同図の右端のU,V,Wは、インバータで駆動制御
される3相交流モータの各相を示したものである。
Further, R, S, T at the left end of FIG. 2 show each phase of the three-phase AC power supply, and the AC power supply is supplied from here.
Further, U, V, W at the right end of the figure indicate each phase of the three-phase AC motor drive-controlled by the inverter.

次にその動作について説明する。 Next, the operation will be described.

まず、主回路であるインバータ部(5)の起動に先立
って、限流抵抗短絡スイッチ(102)を開極した状態で
コンタクト(1)を投入する。交流電源から入力された
各相(R相、S相、T相)の交流電圧は、入力トランス
(2)で所定の電圧に変圧され、ダイオード(31)〜
(36)で構成されたコンバータ部(3)で直流に整流さ
れる。
First, before starting the inverter section (5) which is the main circuit, the contact (1) is turned on with the current limiting resistance short-circuit switch (102) being opened. The AC voltage of each phase (R phase, S phase, T phase) input from the AC power supply is transformed into a predetermined voltage by the input transformer (2), and the diodes (31) to (31).
It is rectified into a direct current by the converter section (3) composed of (36).

ここで、突入電流がインバータ部(5)に入るのを防
止するため、限流抵抗(101)を介して大容量コンデン
サ(4)を定格値まで充電する。これを初期充電とい
い、この大容量コンデンサ(4)は、整流された直流電
圧波形を平滑にする働きがある。
Here, in order to prevent the inrush current from entering the inverter unit (5), the large capacity capacitor (4) is charged to the rated value via the current limiting resistor (101). This is called initial charging, and the large-capacity capacitor (4) has a function of smoothing the rectified DC voltage waveform.

次に、大容量コンデンサ(4)が定格値まで充電され
たのを例えば、接続された電圧計などで確認した後、限
流抵抗短絡スイッチ(102)を投入する。これにより、
トランジスタ(51)〜(56)にベース信号が与えられ
て、インバータ部(5)が運転を開始する。
Next, after confirming that the large-capacity capacitor (4) has been charged to the rated value with, for example, a connected voltmeter, the current limiting resistance short-circuit switch (102) is turned on. This allows
A base signal is given to the transistors (51) to (56), and the inverter section (5) starts operation.

このインバータ部(5)では、パルス幅変調(以下、
PWMと称する)手段が採用され、交流電圧の半サイクル
の間に数個のパルスを発生させて、各パルスの幅に差を
もたせることにより、交流出力を正弦波に近づけてい
る。この手段で電圧調整を行う場合は、各パルスの幅を
変化させて行っている。
In the inverter unit (5), pulse width modulation (hereinafter,
(Referred to as PWM) means is employed to generate several pulses during a half cycle of the AC voltage, and to make the width of each pulse different, thereby bringing the AC output closer to a sine wave. When the voltage is adjusted by this means, the width of each pulse is changed.

上記のようなインバータ部(5)の運転時の負荷電流
は、限流抵抗短絡スイッチ(102)を通って流れる。
The load current during operation of the inverter unit (5) as described above flows through the current limiting resistance short circuit switch (102).

[発明が解決しようとする課題] 従来の周波数変換装置は、上記したように、限流抵抗
(101)を介して大容量コンデンサ(4)の初期充電を
行い、充電後にインバータ部(5)へ平滑された直流電
圧を入力するため、限流抵抗短絡スイッチ(102)が使
われている。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the conventional frequency conversion device, the large-capacity capacitor (4) is initially charged through the current limiting resistor (101), and after charging, is fed to the inverter unit (5). A current limiting resistance short circuit switch (102) is used to input a smoothed DC voltage.

ところが、この限流抵抗短絡スイッチ(102)を使う
と、装置自体が大型かつ高価になってしまうという問題
点があった。
However, when the current limiting resistance short circuit switch (102) is used, there is a problem that the device itself becomes large and expensive.

この発明は、上記のような問題点を解消することを課
題としてなされたもので、小型で、安価な初期充電回路
を備えた周波数変換装置を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a frequency converter including a small-sized and inexpensive initial charging circuit.

[課題を解決するための手段] この発明に係る周波数変換装置は、制御電源にコンバ
ータ部の入力端子の任意の一相と、インバータ部の出力
端子の任意の一相とをそれぞれ断続させる切換手段と、
前記制御電源から大容量コンデンサに流れ込む電流を制
限する限流手段と、を含んだ初期充電回路を備えて前記
大容量コンデンサへの初期充電を行うことを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problem] A frequency conversion device according to the present invention is a switching unit that causes a control power supply to connect and disconnect an arbitrary one phase of an input terminal of a converter unit and an arbitrary one phase of an output terminal of an inverter unit. When,
An initial charging circuit including a current limiting unit for limiting a current flowing from the control power source to the large capacity capacitor is provided to perform the initial charging of the large capacity capacitor.

[作用] この発明に係る周波数変換装置においては、インバー
タ部を起動する前に、切換手段と限流手段とを含む本発
明の初期充電回路を用いて大容量コンデンサの初期充電
を切換手段の切換により行うようにしたため、制御電源
の電流供給により、突入電流を効果的に防止できると共
に、従来の初期充電の際に用いられていた大型で高価な
限流抵抗短絡スイッチが不要となり、小型かつ安価な装
置とすることが可能になった。
[Operation] In the frequency conversion device according to the present invention, the initial charging circuit of the present invention including the switching unit and the current limiting unit is used to switch the initial charging of the large-capacity capacitor before starting the inverter unit. By doing so, it is possible to effectively prevent inrush current by supplying current from the control power supply, and the large and expensive current limiting resistance short-circuit switch used for conventional initial charging is no longer required, making it compact and inexpensive. It became possible to make it a new device.

[実施例] 以下図面に基づいて、この発明に係る周波数変換装置
の好適な実施例について説明する。
[Embodiment] A preferred embodiment of a frequency conversion device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明に係る周波数変換装置の一実施例を
示す回路図である。ここで、第2図に示した従来例と同
一の部材については、同一の符号を付し、重複説明を省
略する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the frequency conversion device according to the present invention. Here, the same members as those of the conventional example shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.

この実施例の特徴的なことは、第1図に示すように、
制御電源(8)を電源とした初期充電回路(7)を具備
している点である。この実施例では、スイッチ(71)
と、電気の流れを制限する限流抵抗手段(ここでは絶縁
トランスの巻線抵抗を用いた)(72)とにより、初期充
電回路が構成されている。そして、そのスイッチ(71)
の一端は、コンバータ部(3)のR相に、他端はインバ
ータ部(5)のU相に接続されて単相整流器を構成して
いる。ここでは、R相とU相を使って制御電源(8)と
の接続を行ったが、これに限定されず、コンバータ部
(3)の任意の一相とインバータ部(5)の任意の一相
とが接続されていればよい。
The characteristic feature of this embodiment is that, as shown in FIG.
The point is that an initial charging circuit (7) using the control power source (8) as a power source is provided. In this embodiment, the switch (71)
An initial charging circuit is constituted by the current limiting resistance means (which uses the winding resistance of the insulating transformer) (72) for limiting the flow of electricity. And the switch (71)
Has one end connected to the R phase of the converter section (3) and the other end connected to the U phase of the inverter section (5) to form a single-phase rectifier. Here, the R-phase and the U-phase are used to connect to the control power supply (8), but the invention is not limited to this, and any one phase of the converter section (3) and any one of the inverter sections (5) may be connected. It suffices if the phases are connected.

次に、この実施例における動作について説明する。こ
の周波数変換装置の主回路であるインバータ部(5)の
起動に先立って、制御電源(8)より絶縁トランス(7
2)を介してスイッチ(71)を投入し、大容量フィルタ
コンデンサ(4)の初期充電を行う。第1図では、コン
バータ部(3)内の2個のダイオード(31),(34)と
インバータ部(5)内の2個のフライホイーリングダイ
オード(61),(64)とで単相整流器が構成され、大容
量フィルタコンデンサ(4)の初期充電を行うことがで
きる。
Next, the operation of this embodiment will be described. Prior to starting the inverter section (5), which is the main circuit of this frequency conversion device, the insulating power transformer (7) is connected to the control power supply (8).
The switch (71) is turned on via 2) to perform the initial charging of the large capacity filter capacitor (4). In FIG. 1, a single-phase rectifier is composed of two diodes (31) and (34) in the converter section (3) and two flywheeling diodes (61) and (64) in the inverter section (5). Is configured, and the large-capacity filter capacitor (4) can be initially charged.

この初期充電回路に用いられる絶縁トランス(72)の
巻線インピーダンスは、大部分が抵抗分であり、またそ
の抵抗値も大きいので、小型のもので良く、充分な限流
効果を有している。
Most of the winding impedance of the insulation transformer (72) used in this initial charging circuit is a resistance component and its resistance value is also large, so a small size is sufficient and it has a sufficient current limiting effect. .

また、スイッチ(71)は、主回路と制御電源(8)と
の断続を行うものであればよく、接触による機械的なス
イッチ、あるいは半導体を用いたスイッチを問わない。
このため、従来のような大型で高価な限流抵抗短絡スイ
ッチを用いずに済むため、周波数変換装置が小型化でき
るとともに、安価とすることができた。
The switch (71) may be any switch that connects and disconnects the main circuit and the control power supply (8), and may be a mechanical switch by contact or a switch using a semiconductor.
For this reason, it is not necessary to use a large-sized and expensive current limiting resistance short-circuit switch as in the prior art, so that the frequency conversion device can be downsized and the cost can be reduced.

次に、大容量フィルタコンデンサ(4)の定格値まで
の充電の完了を、ここでは電圧計を用いて計測して確認
後、スイッチ(71)を開極する。このように、大容量コ
ンデンサ(4)の初期充電が完了すると初期充電回路
(7)が主回路から切り離される。そして、コンタクト
(1)が投入されると、交流電源から各相(R相、S
相、T相)に交流電圧が入力され、入力トランス(2)
を介して所定の電圧に変圧される。そして、変圧された
交流電圧は、コンバータ部(3)で直流電圧に整流さ
れ、さらに充電された大容量コンデンサ(4)によって
直流電圧が平滑化される。この平滑な直流電圧をインバ
ータ部(5)に入力して、従来例と同様な動作に従って
インバータ部(5)を起動し、制御された交流電源のU
相、V相、W相を出力する。
Next, after confirming the completion of charging of the large-capacity filter capacitor (4) to the rated value by measuring with a voltmeter, the switch (71) is opened. Thus, when the initial charging of the large-capacity capacitor (4) is completed, the initial charging circuit (7) is disconnected from the main circuit. Then, when the contact (1) is turned on, each phase (R phase, S
Phase, T phase) input AC voltage, input transformer (2)
Is transformed into a predetermined voltage via. Then, the transformed AC voltage is rectified into a DC voltage by the converter unit (3), and further, the DC voltage is smoothed by the charged large-capacity capacitor (4). This smooth DC voltage is input to the inverter unit (5), the inverter unit (5) is started according to the same operation as in the conventional example, and the U of the controlled AC power supply is controlled.
Phase, V phase, W phase are output.

なお、上記実施例では、大容量フィルタコンデンサ
(4)の充電完了の確認やスイッチ(71)の開極および
コンタクト(1)の投入は、前述したように、手動で行
うこともできるが、自動制御手段を用いて該スイッチ
(71)、コンタクト(1)の一連の動作を自動的に行な
うことも可能である。
In the above embodiment, confirmation of completion of charging of the large-capacity filter capacitor (4), opening of the switch (71) and closing of the contact (1) can be performed manually as described above. It is also possible to automatically perform a series of operations of the switch (71) and the contact (1) by using a control means.

また、大容量フィルタコンデンサ(4)の初期充電回
路(7)において、保護ヒューズを省略し、限流抵抗手
段(72)として絶縁トランスの巻線抵抗を用いたが、必
要に応じて保護ヒューズや、抵抗を設けて構成すること
も可能である。この場合も、上記と同様の好適な効果が
得られる。
Further, in the initial charging circuit (7) of the large-capacity filter capacitor (4), the protective fuse is omitted and the winding resistance of the insulating transformer is used as the current limiting resistance means (72). It is also possible to provide a resistor. Also in this case, the same preferable effects as described above can be obtained.

さらに、この実施例では、トランジスタインバータを
用いて説明したが、これ以外の半導体を用いたものであ
ってもよい。
Furthermore, in this embodiment, a transistor inverter is used for description, but a semiconductor other than this may be used.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る周波数変換装置
は、制御電源を電源とする初期充電回路を用いて大容量
コンデンサの初期充電を行ったので、小型のスイッチと
小型の限流手段による初期充電回路で初期充電が行える
ようになり、装置の小型化とともに、安価に構成するこ
とが可能になる。
[Advantages of the Invention] As described above, in the frequency conversion device according to the present invention, the large-capacity capacitor is initially charged using the initial charging circuit that uses the control power supply as a power source. Initial charging can be performed by the initial charging circuit using the flow means, and the device can be downsized and inexpensively configured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明に係る周波数変換装置の一実施例を示
す回路図、第2図は従来例の装置の回路図である。 第1図において、(1)はコンタクト、(2)は入力ト
ランス、(3)はコンバータ部、(4)は大容量コンデ
ンサ、(5)はインバータ部、(7)は初期充電回路、
(71)はスイッチ、(72)は限流抵抗手段、(8)は制
御電源である。 尚、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a frequency conversion device according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional device. In FIG. 1, (1) is a contact, (2) is an input transformer, (3) is a converter section, (4) is a large-capacity capacitor, (5) is an inverter section, (7) is an initial charging circuit,
(71) is a switch, (72) is a current limiting resistance means, and (8) is a control power supply. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】整流素子がブリッジ型に接続され、入力端
子に入力される交流電圧を直流電圧に変換するコンバー
タ部と、該コンバータ部で変換された直流電圧を平滑化
する大容量コンデンサと、スイッチング素子とこれとは
逆方向に電流を流す整流素子との並列接続である構成単
位がブリッジ型に接続され、大容量コンデンサで平滑化
された直流電圧を交流可変電圧に変換して出力端子から
出力するインバータ部とを有する周波数変換装置におい
て、 制御電源に前記コンバータ部の前記入力端子の任意の一
相と、前記インバータ部の前記出力端子の任意の一相と
をそれぞれ断続させる切換手段と、 前記制御電源から前記大容量コンデンサに流れ込む電流
を制限する限流手段と、 を含んだ初期充電回路を備えて前記大容量コンデンサへ
の初期充電を行うことを特徴とする周波数変換装置。
1. A converter section, in which a rectifying element is connected in a bridge type, converts an AC voltage input to an input terminal into a DC voltage, and a large-capacity capacitor that smoothes the DC voltage converted by the converter section. The switching element and a rectifying element that flows current in the opposite direction are connected in parallel, and the building blocks are connected in a bridge type.The DC voltage smoothed by a large-capacity capacitor is converted to an AC variable voltage from the output terminal. In a frequency conversion device having an inverter section for outputting, a switching means for connecting and disconnecting an arbitrary one phase of the input terminal of the converter section and an arbitrary one phase of the output terminal of the inverter section to a control power supply, An initial charging circuit including a current limiting means for limiting a current flowing from the control power source to the large capacity capacitor, Frequency conversion device and performs electric.
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