JP3598031B2 - 三相・単相兼用の制御電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，交流入力を整流してインバータによって交流に変換しつつ，電圧・電流を制御する制御電源装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示した従来の制御電源装置の構成図において三相交流Ｕ，Ｖ，Ｗ相を入力として整流した後，インバータ４によって交流に変換すると同時に電圧・電流制御して，出力端子５，５’から負荷に電力を供給する。ここで２はインバータ４のスイッチング素子に接続するインバータ駆動信号発生手段であり，その電源１は，主回路のイ，ロから供給されている。電流検知器Ｓは，主回路のインバータに入力する入力電流を分流器３で取り出して，これを増幅し，基準値と比較しつつインバータ駆動信号発生手段２に導き，インバータ入力電流をコントロールしている。
【０００３】
例えば負荷が短絡した場合，過大電流でインバータを損傷させないように，上記電流検知器で過大電流を検知してインバータを停止させて，異常運転を防止している。このような構成の制御電源装置の用途の１つは，アーク溶接電源であるが，使用する現場に三相電源の得られない所もあって，単相２００Ｖを，この制御電源装置に接続して用いなければならならない場合も発生する。単相運転するとき，三相入力の場合の出力と同じ値となるためには，入力電流は，三相電源での各相電流の１．７３倍の電流が流れて，主回路の整流器Ｒｅの最大許容電流値を超過してしまい，使用不注意によって本装置を損傷してしまう。また，三相電源での使用中に欠相事故が起こり，この装置の入力側が予期しない単相入力運転となってしまうことも発生し，使用者が注意していても整流器Ｒｅが過大電流で損傷する事故があるので，防御手段が必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような用途制御電源装置は，小型・軽量化の要求を充たしつつ，入力側は，三相と単相とが兼用できるものが要望されていた。また，三相で運転中に欠相が発生し，単相入力運転となってしまったとき，整流器Ｒｅの許容範囲内の出力で安全に運転できる装置への改良が課題であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，つぎのような構成にした。三相交流を受電して直流に変換した後，サイリスタやＩＧＢＴなどのスイッチング素子によって，周波数の高い交流に変換するインバータを内蔵して，電圧・電流をコントロールする制御電源装置において，Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちの１相，例えばＵ相のみに，過電流を検出する変流器を挿入し，該変流器が挿入された相を含む単相交流を整流してこれを電源として用いたインバータ駆動信号発生手段を形成する。
【０００６】
単相電源ＵＶ相間を，この制御電源装置の入力に接続されたときは，入力側の過電流をＵ相で検出して，最大許容範囲を超えないようにインバータを作動させる。単相電源ＵＷ相間を，この装置の入力に接続されたときも，同様に入力側の過電流をＵ相で検出して安全範囲内でインバータが作動する。もし，単相電源ＶＷ相間を，この装置の入力に接続されたときはインバータ駆動信号発生手段の電源が給電されていない状態となるから，インバータが作動せず，過電流による損傷も受けない，すなわち安全側で待機するのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明による実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態を示す構成図である。Ｕ，Ｖ，Ｗは交流入力端子，Ｃは変流器，Ｓは電流検知器，Ｒｅは整流器，２はインバータ駆動信号発生手段，１はインバータ駆動信号発生手段２のための電源，４はインバータ，５，５’はインバータ出力端子である。入力端子の１つの相，ここではＵ相，に変流器Ｃが挿入されていて，該変流器Ｃの出力は電流検知器Ｓに接続され，さらに該電流検知器Ｓの出力は，インバータ駆動信号発生手段２に接続されている。該インバータ駆動信号発生手段２は電源１から給電されている。該電源１はＵ相（ハ）とＶ相およびＷ相に整流器を介して（ニ）から接続されており，変流器Ｃが挿入されているＵ相が直流に変換されてインバータ駆動信号発生手段２の電源として形成されている。
【０００８】
主回路は，交流入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに２００Ｖ又は４００Ｖの三相を受電し整流器Ｒｅで整流して，高い周波数の交流に変換するためのトランジスタやＩＧＢＴなどのスイッチング素子で構成されたインバータ４に接続されて，その出力端子５，５’から電圧・電流制御された出力が得られるように構成されている。
【０００９】
三相電源が無く単相電源のみ受電出来るとき，例えばＵＶ相に入力接続したときは，主回路はＵＶ間の単相交流を整流して後，インバータによって電圧・電流制御された交流に変換される。Ｕ相に挿入されている変流器Ｃで整流器Ｒｅへの入力電流が検出されて，もし該入力電流が過電流となった場合は，インバータ駆動信号発生手段にて，交流出力を，制限された範囲内に制御して運転するよう駆動信号がコントロールされる。入力接続がＵＷ相の場合は，インバータ駆動信号発生手段２のための電源１も，Ｕ相の電流検出も作動するから上記Ｗ相が欠相のときと同様に安全範囲内の運転が継続される。しかしＶＷ相が入力接続された場合には，インバータ駆動信号発生手段２のための電源１は給電されないから，インバータは出力停止して，安全側にて待機し過大電流による損傷を未然に防御している。単相電源で運転する場合には，必ず変流器Ｃが作動するように，ＵＶ相間またはＵＷ相間を受電して運転することが条件である。
【０００１０】
図２は本発明の他の実施形態を示す構成図であり，図１の場合との差異は，図１では上記電源１が，整流器Ｒｅのカソード側（ホ）に接続されているのに対し図２では整流器Ｒｅのアノード側（ニ）に接続されている。共通して言えることは，変流器Ｃが挿入されている相は必ず，インバータ駆動信号発生手段２のための電源１に接続されるように構成されている事である。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば従来のような三相入力での運転中，欠相発生時の入力電流値の急増が起こらぬよう，入力電流の検出で出力が制御されるから，安全電流範囲での運転が可能である。又，入力接続条件として変流器を挿入した相を含むならば単相電源での運転が可能であり，可搬式の電源としての用途が拡がり工業的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態を示す構成図。
【図２】本発明による他の実施形態を示す構成図。
【図３】従来の制御電源装置の構成図である。
【符号の説明】
Ｕ，Ｖ，Ｗ 交流入力端子
Ｃ 変流器
Ｓ 電流検知器
Ｒｅ 整流器
２ インバータ駆動信号発生手段
１ インバータ駆動信号発生手段のための電源
４ インバータ
５，５’ インバータ出力端子

Claims (1)

1. 三相交流を受電して直流に変換し，スイッチング素子によって周波数の高い交流に変換するインバータを内蔵して，電圧・電流をコントロールする電源装置において，入力側の１相に変流器を挿入し，該変流器が挿入された相を含む単相交流を整流して，インバータ駆動信号発生手段の電源として用いることを特徴とする、三相・単相兼用の制御電源装置。

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