JP2579903B2 - 突入電流抑制回路 - Google Patents

突入電流抑制回路

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JP2579903B2
JP2579903B2 JP61007059A JP705986A JP2579903B2 JP 2579903 B2 JP2579903 B2 JP 2579903B2 JP 61007059 A JP61007059 A JP 61007059A JP 705986 A JP705986 A JP 705986A JP 2579903 B2 JP2579903 B2 JP 2579903B2
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幸雄 相沢
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は整流回路の出力側に設けられる平滑コンデン
サへの突入電流を抑制するための突入電流抑制回路に関
する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来、例えばインバータ装置の電源回路は、整流用ダ
イオードをブリッジ接続してなる整流回路と、その整流
回路の出力側に接続した平滑コンデンサとから構成され
ている。この種の構成では、平滑コンデンサへ突入電流
と呼ばれる過大な充電電流が流れることが知られてい
る。
この問題の解決を図ったものとして、特開昭59−1561
61号公報に記載された突入電流防止回路がある。これ
は、整流回路と平滑コンデンサとの間に電流制限抵抗を
設けると共にこの電流制限抵抗に並列に短絡用スイッチ
を設ける一方、平滑コンデンサの端子電圧を検出する充
電電圧検出回路とその充電電圧検出回路からの検出信号
に基づき短絡用スイッチを閉成させる駆動回路とを設け
て構成されている。このように構成すると、電源投入直
後には平滑コンデンサの充電電流が電流制限抵抗で抑制
され、その後、平滑コンデンサの端子電圧が上昇して所
定の基準電圧に達したときには充電電圧検出回路から駆
動回路に検出信号が出力されて短絡用スイッチが閉成さ
れ、以て電流制限抵抗が無効化される。
上記構成において、短絡用スイッチを閉成させる際の
基準電圧は、電源電圧の変動の影響を避けるため、その
整流回路の出力電圧に比較して十分に低い電圧となるよ
うに設定されている。その基準電圧を高く設定してしま
うと、電源電圧が低い場合には平滑コンデンサの端子電
圧が基準電圧に至らず、そのためにいつまでも短絡用ス
イッチが閉成しなくなってしまうからである。このため
従来では、整流回路の出力電圧と上記基準電圧との間の
比較的大きな電位差に起因して短絡用スイッチの閉成時
に二次的な突入電流が発生するという問題があった。こ
の二次突入電流は、電源のラインインピーダンスが低い
場合や平滑コンデンサの容量が大きい場合には、一層大
きくなって整流用ダイオードの破損等の重大な事故を起
す虞れがある。
[発明の目的] 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、電流制限抵抗に並列に設けた短絡用スイッチの
閉成時に発生する二次突入電流の発生を十分に抑制し
得、しかも、交流電源の一時的な遮断にも対処し得る突
入電流抑制回路を提供するにある。
[発明の概要] 本発明は、平滑コンデンサの端子電圧を検出する充電
電圧検出回路により検出された平滑コンデンサの端子電
圧が所定置に上昇したことにより起動されて所定の遅延
時間経過した時に電流制限抵抗に並列に設けられた短絡
用スイッチを閉成させる遅延回路を設け、交流電源の遮
断を検出して前記遅延回路を復帰させその再投入により
前記遅延回路を再起動させる電源電圧検出回路を設ける
構成に特徴を有する。
[発明の実施例] 以下、本発明をインバータ装置に適用した第1実施例
につき第1図及び第2図に基づいて説明する。
1は整流用ダイオードをブリッジ接続してなる整流回
路で、これの入力側に3相の交流電源2が接続されてい
る。3及び4は整流回路1の出力側に接続された平滑コ
ンデンサ及びインバータ主回路、5はインバータ主回路
4の出力側に接続された電動機である。6は平滑コンデ
ンサ3への突入電流を抑制する電流制限抵抗で、これ
は、整流回路1と平滑コンデンサ3との間を結ぶ負極端
の接続ラインに設けられている。7は電流制限抵抗6に
並列に接続された短絡用スイッチである。8は平滑コン
デンサ3の端子電圧を検出する充電電圧検出回路で、こ
れは、平滑コンデンサ3の負極端にフォトカプラ9の発
光ダイオード9aのカソード側を接続する一方、平滑コン
デンサ3の正極側に抵抗10を介して発光ダイオード9aの
アノード側を接続して構成されている。この充電電圧検
出回路8は交流電源2の投入後平滑コンデンサ3の端子
電圧が基準電圧V1になるとフォトカプラ9の発光ダイオ
ード9aが点灯するようになっている。
さて、11は遅延回路で、これは平滑コンデンサ3の端
子電圧が基準電圧V1に上昇することにより起動された後
に前記短絡用スイッチ7を閉じるまでの遅延時間を形成
するものであって、以下これにつき詳述する。12はコン
デンサで、これはマイナス電源ライン−Vとグランドラ
インGNDとの間に充電抵抗13を直列に介して接続されて
いる。コンデンサ12にはフォトトランジスタ9b,後述す
るフォトトランジスタ32b及び放電抵抗14の直列回路が
並列に接続されている。15は遅延時間調整用の可変抵抗
で、これはプラス電源ライン+VとグランドラインGND
との間に抵抗16を介して直列に接続されている。17及び
18はその各抵抗値が等しい抵抗で、これらは可変抵抗15
の可動端子と前記フォトカプラ9のフォトトランジスタ
9bのコレクタとの間に直列に接続されている。19はオペ
アンプで、その反転入力端子は抵抗17と抵抗18との共通
接続点に接続され、非反転入力端子は抵抗20を介してグ
ランドラインGNDに接続されている。21はダイオード
で、そのアノード端子はオペアンプ19の反転入力端子に
接続され、カソード端子は抵抗22,抵抗20を直列に介し
てグランドラインGNDに接続されている。ダイオード21
のカソードと抵抗22との共通接続点はオペアンプ19の出
力端子に接続されている。
次に、23は遅延回路11からの出力に応じて前記短絡用
スイッチ7を開閉する駆動回路で、次の通りの構成であ
る。24はNPN形のトランジスタで、これのコレクタは励
磁コイル25を介してプラス電源ライン+Vに接続され、
エミッタはグランドラインGNDに接続されている。トラ
ンジスタ24のベースは抵抗26を介して遅延回路11のオペ
アンプ19の出力端子に接続されている。27は短絡用スイ
ッチ7をその常開接点として有する電磁接触器で、これ
は励磁コイル25により開閉される常開接点25aを直列に
介して交流電源2の母線間に接続されている。
一方、28は電源電圧の有無を検出するための電源電圧
検出回路で、交流電源2の遮断時に遅延回路11の遅延動
作を初期化(復帰)できるようにしたものである。即
ち、電源電圧検出回路28は、交流電源2の母線間にダイ
オード29,抵抗30及びコンデンサ31とフォトカプラ32の
発光ダイオード32aとの並列回路を直列に接続すると共
に、前記フォトカプラ32のフォトトランジスタ32bを遅
延回路11のフォトトランジスタ9bと放電抵抗14との間に
接続して構成される。
次に、本実施例の作用を説明する。交流電源2が投入
されると(時刻t0)、先ず、電源電圧検出回路28のコン
デンサ31が短時間で充電されてフォトカプラ32の発光ダ
イオード32aが点灯し、これによりフォトトランジスタ3
2bがオンする。又、交流電源2の投入により平滑コンデ
ンサ3は電流制限抵抗6を介して充電され、その充電電
流は電流制限抵抗6により抑制される。平滑コンデンサ
3への充電によりその端子電圧は、第2図(B)に示す
ように、電源投入時点(時刻t0)から徐々に立上る。端
子電圧が基準電圧V1に達しない期間では充電電圧検出回
路8の発光ダイオード9aが消灯状態にあるため、フォト
トランジスタ9bがオフ状態にあり、遅延回路11のコンデ
ンサ12がA点側を正とし、マイナス電源ライン−V側を
負とした充電状態にある。このため、オペアンプ19の反
転入力端子(B点)の電位は正のレベルにあり、従っ
て、その出力端子はゼロレベルにある。このため、平滑
コンデンサ3の端子電圧が基準電圧V1以下にある期間
は、駆動回路23のトランジスタ24がオフ状態にあって短
絡用スイッチ7は開放状態を維持する。
この後、充電が進んで平滑コンデンサ3の端子電圧が
基準電圧V1を越えると充電電圧検出回路8の発光ダイオ
ード9aが点灯するため、遅延回路11のフォトトランジス
タ9bがオン状態となり(時刻t1)、放電抵抗14を介する
コンデンサ12の放電が開始(起動)される。この放電に
より、A点の電位が第2図(C)に示すように負側に向
けて順次下降し、平滑コンデンサ3の端子電圧が基準電
圧V1に達してから所定の遅延時間経過時(時刻t2′)に
−Vc(VcはC点の電位)を下回る。このため、B点の電
位が負のレベルとなって、オペアンプ19の出力端子が正
のレベルとなる。これにより、駆動回路23のトランジス
タ24が第2図(D)で示すようにオフ状態からオン状態
となるため、励磁コイル25が励磁されてその常開接点25
aが閉じ、これにて短絡用スイッチ7が閉じて電流制御
抵抗6の両端が短絡される(時刻t2)。ここで、トラン
ジスタ24のオン(時刻t2′)から短絡用スイッチ7のオ
ン(時刻t2)間での時間差は常開接点25aと短絡用スイ
ッチ7の動作遅れ時間によるものである。
このようにしてインバータ装置の運転を開始した後、
一時的に交流電源2が遮断されて(時刻t3)その後再投
入されたとする(時刻t4)。時刻t3では、交流電源2の
遮断により電源電圧検出回路28の発光ダイオード32aが
消灯すると共に、駆動回路23の電磁接触器27が非励磁と
なり短絡用スイッチ7が開放される。時刻t3から時刻t4
の断電期間中、平滑コンデンサ3の端子電圧は極めて徐
々にしか下降せず基準電圧V1を下回らないため、充電電
圧検出回路8の発光ダイオード9aは点灯状態を維持して
遅延回路11のフォトトランジスタ9bはオン状態のままで
ある。しかし、交流電源2の遮断と同時に電源電圧検出
回路28の発光ダイオード32aが消灯してフォトトランジ
スタ9bと直列に設けられたフォトトランジスタ32bがオ
フ状態になるから、コンデンサ12が充電抵抗13を介して
充電され、A点の電位が負から正となって遅延回路11の
初期化(復帰)が行なわれ、駆動回路23のトランジスタ
24がオフ状態に転じて常開接点250aが開く。この後、交
流電源2の再投入時点(時刻t4)では電源電圧検出回路
28のフォトトランジスタ32bがオン状態に転ずるが遅延
回路11は初期化されてA点が正電位にあるから、短絡用
スイッチ7は直ちに閉じることなく開放状態に維持され
る。従って、平滑コンデンサ3は電流制限抵抗6を介し
て充電されるから、この場合も平滑コンデンサ3への突
入電流が抑制される。そして、交流電源2の再投入によ
りフォトトランジスタ32bがオン状態に転じているか
ら、その時点からコンデンサ12の放電(再起動)が開始
され、所定の遅延時間経過時(時刻t5)に短絡用スイッ
チ7が閉成されて電流制限抵抗6の両端が短絡される。
このように本実施例によれば、平滑コンデンサ3の端
子電圧が所定の基準電圧V1に達して直ちに電流制限抵抗
6の短絡用スイッチ7を閉成することなく、所定の遅延
時間(時刻t1から時刻t2までの間)経過時にそれを閉成
するようにしたから、遅延期間中における平滑コンデン
サ3への充電により平滑コンデンサ3の端子電圧が十分
に上昇する。このため、短絡用スイッチ7の閉成時にお
いて整流回路1の出力電圧と平滑コンデンサ3の端子電
圧との電位差が少なくなり、これにて二次突入電流を小
さな値に抑えるることができる。又、このように平滑コ
ンデンサ3の端子電圧が基準電圧V1に達してから遅延し
て短絡用スイッチ7を閉成する構成であるから、遅延時
間を長くすることにより電源電圧の変動の影響を受けな
い程度に基準電圧V1を十分低く設定することが可能で、
これにて電源電圧が低い場合に平滑コンデンサ3の端子
電圧が基準電圧V1に達せず、いつまでも短絡用スイッチ
7が閉成しなくなるという事態の発生を確実に防止する
ことができる。
又、本実施例によれば、平滑コンデンサ3の端子電圧
が確立した後に交流電源2が一時的に遮断された場合に
は、直ちに短絡用スイッチ7が開放すると共にコンデン
サ12が充電されて遅延回路11の初期化(復帰)が行なわ
れる。このため、平滑コンデンサ3の端子電圧が基準電
圧V1より高い状態で交流電源2が再投入されても、直ち
に短絡用スイッチ7が閉じることなく平滑コンデンサ3
が電流制限抵抗6を介して充電される。従って、平滑コ
ンデンサ3の端子電圧確立後に一時断電があって電源が
再投入された場合における突入電流も十分抑えることが
できる。
第3図は本発明の第2実施例を示す。前記第1実施例
との相違は、充電抵抗13と並列にNPN形のトランジスタ3
3を設けると共に、マイナス電源ライン−Vとグランド
ラインGNDとの間に電源電圧検出回路28(第1図参照)
のフォトトランジスタ32bと抵抗34との直列回路を接続
してフォトトランジスタ32bと抵抗34との共通接続点を
トランジスタ33のベースに接続した点にある。尚、その
他の点は第1実施例と同一のため説明を省略する。
これによれば、交流電源2(第1図参照)が一時的に
遮断された場合、電源電圧検出回路28の発光ダイオード
32aが消灯してフォトトランジスタ32bがオフの状態に転
ずるからコンデンサ12がトランジスタ33を介して瞬時に
充電され、遅延回路11の初期化(復帰)を第1実施例に
比べて一層短時間で行なうことができる。
尚、本発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、例えば、短絡用スイッチ7をトランジスタから構成
し、このトランジスタを遅延回路11からの出力に応じて
駆動回路により制御するようにしてもよい。
[発明の効果] 本発明は以上述べたように、平滑コンデンサの端子電
圧から所定値に上昇したことにより起動されて所定の遅
延時間経過した時に電流制限抵抗の短絡用スイッチを閉
成させるようにしたので、遅延期間中に平滑コンデンサ
が十分に充電されて短絡用スイッチの閉成時に発生する
二次突入電流の発生を十分に抑制することができ、又、
平滑コンデンサの端子電圧が確立した後に交流電源が一
時的に遮断された場合に遅延回路を復帰させて交流電源
の再投入により再起動させるようにしたので、交流電源
の再投入時の突入電流も十分に抑えることができる、と
いう優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1実施例を示すもので、
第1図は回路図、第2図は各部の電圧をトランジスタの
オン・オフ状態と共に示す電圧波形図であり、第3図は
本発明の第2実施例を示す第1図相当図である。 図面中、1は整流回路、3は平滑コンデンサ、6は電流
制限抵抗、7は短絡用スイッチ、8は充電電圧検出回
路、11は遅延回路、28は電源電圧検出回路を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源を整流する整流回路の出力側に設
    けられる平滑コンデンサへの突入電流を抑制するための
    ものであって、前記平滑コンデンサの入力側に電流制限
    抵抗を設けると共に、この電流制限抵抗に並列に短絡用
    スイッチを設け、前記平滑コンデンサの端子電圧の上昇
    後に前記短絡用スイッチを閉じるようにしたものにおい
    て、前記平滑コンデンサの端子電圧を検出する充電電圧
    検出回路により検出された平滑コンデンサの端子電圧が
    所定値に上昇したことにより起動されて所定の遅延時間
    経過した時に前記短絡用スイッチを閉成させる遅延回路
    を設け、前記交流電源の遮断を検出して前記遅延回路を
    復帰させその再投入により前記遅延回路を再起動させる
    電源電圧検出回路を設けたことを特徴とする突入電流抑
    制回路。
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