JP3625181B2 - Power converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、予備充電回路を含む高力率コンバータを備えた電力変換装置に関するものであり、特に予備充電完了電圧を入力電圧の状態判定により切替えて起動する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は例えば特開昭59−61475号公報に記載された従来の高力率コンバータを備えた電力変換装置を示すブロック構成図であり、図において、2lは商用電源、22は商用電源2lより出力される交流電力を直流電力に変換する高力率コンバータ、23は商用電源2lと高力率コンバータ22を接続するための入力スイッチ、24は高力率コンバータ22で電流を制御するために、直流電圧が蓄えられている直流平滑コンデンサ、25は高力率コンバータ22から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ、26はインバータ25の出力を受ける負荷、27は高力率コンバータ22の起動前に、直流平滑コンデンサ24にあらかじめ直流電圧を充電しておくための予備充電回路、28は予備充電回路27に十分な電圧が充電できたことを判定する予備充電完了判定回路、29は商用電源2lより出力される交流電力を、予備充電回路27へ接続するための予備充電スイッチである。
【0003】
図12は予備充電完了判定回路28の動作を示すフローチャートであり、図12に示された処理は開始から終了までを繰り返し行う。予備充電スイッチ29を投入することにより、商用電源21からの交流電力を予備充電回路27へ入力するために、予備充電電圧を読み込む(STEP201)。予備充電電圧が予備充電完了電圧に到達しているかの判定を行い(STEP202)、到達していない場合には予備充電スイッチ29を投入する(STEP203)。ここでいう予備充電完了電圧とは、直流平滑コンデンサ24の蓄積電圧容量から一定電圧を判定値として算出したものである。
【0004】
予備充電回路27では、交流電力を直流電力に変換し、直流平滑コンデンサ24へ予備充電を開始する。STEP202において、予備充電が完了したと判定されれば、予備充電スイッチ29を開放する(STEP204)。操作員は予備充電完了を認識した上で、入力スイッチ23を投入することにより、高力率コンバータ22が起動する。高力率コンバータ22は、直流平滑コンデンサ24に充電された直流電圧により、商用電源21から供給される電流を制御して動作する。次いでインバータ25を起動することにより、直流電力から変換された交流電力が負荷26へと供給される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置は以上のように構成されているので、予備充電が一定電圧で完了するため、商用電源の電圧が高い場合には、比較的速く予備充電が完了する一方で、高力率コンバータヘ入力回路を切替えたときに、高力率コンバータ回路へ与えるダメージが大きく、また商用電源の電圧が低い状態での予備充電では、予備充電に費やす時間が長くなったり、あるいは予備充電完了電圧に達しないなどの問題点があった。
【0006】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、商用電源の電圧の測定値を判断し、予備充電完了電圧を変化させることにより、商用電源の電圧の状態に影響を受けることなく、予備充電を継続することができる電力変換装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る電力変換装置は、商用電源の出力側に予備充電回路を設け、一定電圧まで予備充電を行なった後にコンバータを起動するものであって、商用電源の値から予備充電完了電圧を決定するとともに、商用電源の電圧が予備充電を継続する範囲内であることを判断し、予備充電開始指令を出す予備充電電圧決定・判定回路を設けたものである。
【0008】
この発明の請求項2に係る電力変換装置は、予備充電完了の操作ガイダンスを表示するガイダンス回路を設けたものである。
【0009】
この発明の請求項3に係る電力変換装置は、予備充電電圧決定・判定回路がコンバータを起動するための自動操作指令を出力するものである。
【0010】
この発明の請求項4に係る電力変換装置は、規定時間内に予備充電が完了しているか否かを検知する予備充電異常検出回路を設けたものである。
【0011】
この発明の請求項5に係る電力変換装置は、予備充電異常であることと、現在の予備充電電圧値及び予備充電完了電圧値を表示出力する警報出力回路を設けたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係る電力変換装置を示すブロック構成図であり、図において、lは商用電源、2は商用電源lより出力される交流電力を直流電力に変換する高力率コンバータ、3は商用電源lと高力率コンバータ2を接続するための入力スイッチ、4は高力率コンバータ2で電流を制御するために、直流電圧が蓄えられている直流平滑コンデンサ、5は高力率コンバータ2から出力された直流電力を、交流電力に変換するインバータ、6はインバータ5の出力を受ける負荷、7は高力率コンバータ2の起動前に、直流平滑コンデンサ4にあらかじめ直流電圧を充電しておくための予備充電回路である。
【0013】
又、8は商用電源lより出力される交流電力を、予備充電回路7へ接続するための予備充電スイッチ、9は商用電源1の電圧の値から予備充電完了電圧を決定し、決定された予備充電完了電圧と予備充電電圧とを比較し、または商用電源1の電圧が予備充電を継続する範囲内であることを判断し、予備充電スイッチ8を投入または開放する指令を出す予備充電電圧決定・判定回路である。
【0014】
次に動作について説明する。
本実施の形態は、図11に示された従来における予備充電完了判定回路を予備充電電圧決定・判定回路9へ置き換えたものであり、その他の構成は同一の動作を行うものである。
図2は予備充電電圧決定・判定回路9の動作を示すフローチャートであり、図2に示された処理は開始から終了までを繰り返し行う。
【0015】
先ず、商用電源1の電圧を読み込む(STEP101)。読み込んだ商用電源1の電圧は予備充電継続可能な範囲内にあるかを判定し(STEP102)、範囲外であれば、予備充電を開始しないように予備充電スイッチ8を開放する(STEP103)。ここでいう商用電源1の電圧の予備充電継続可能な範囲とは、高力率コンバータ2の起動条件であり、例えば商用電源1の電圧の±15%以内となる。
【0016】
STEP102において、予備充電継続の範囲内と判定されれば、予備充電完了電圧を算出する(STEP104)。算出式は商用電源電圧をX軸に、予備充電完了電圧をY軸に配したグラフより近似式として求める。
図3は一例としてのグラフを示したものである。図より算出式は、予備充電継続範囲内であれば、
Y=1.2X
となり、商用電源1の電圧の低電圧側範囲外であれば、
Y=204
商用電源1の電圧の過電圧側範囲外であれば、
Y=276
となる。次いで、予備充電電圧を読み込み(STEP105)、STEP104において算出した予備充電完了電圧と予備充電電圧を比較する(STEP106)。
【0017】
比較結果において、予備充電完了電圧に到達していない場合には、予備充電スイッチ8を投入する(STEP107)。予備充電電圧に到達している場合には、STEP103へと分岐し、予備充電スイッチ8を開放する。
尚、上記実施の形態1においては、予備充電完了判定回路を予備充電電圧決定・判定回路9へと置き換えたので、商用電源1の電圧に対応した予備充電を継続することが可能となり、高力率コンバータ2が受けるダメージを軽減でき、確実に予備充電を規定時間内に完了させることができる信頼性の高い装置を得ることができる。
【0018】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。
上記実施の形態1と構成上で異なる点は、予備充電電圧決定・判定回路9により、予備充電完了と判断したのちに出力される予備充電スイッチ8の開放指令を受けて、予備充電完了の操作ガイダンスを表示するガイダンス回路10を追加した点であり、その他の構成は上記実施の形態1と同様である。
【0019】
上記実施の形態1においては、予備充電電圧決定・判定回路9で、予備充電が完了したことにより、予備充電スイッチ8を開放するまでの手順について述べたが、入力スイッチ3の投入を行うには、操作員による電圧値確認などの作業が必要であった。そこで、本実施形態においては、図4に示すように、ガイダンス回路10を設けることにより、予備充電電圧決定・判定回路9からの予備充電完了状態を表示できるようにしたので、操作員はガイダンスに従い、入力スイッチ3の投入動作へと移行でき、操作性を向上させることができる。
【0020】
実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。上記実施の形態lと構成上で異なる点は、入力スイッチ3が自動回路で構成されており、操作員が入力スイッチ3を操作することなく、自動で投入または開放できる点である。そして、入力スイッチ3の自動操作指令を予備充電電圧決定・判定回路9が出力できるように構成されている。
【0021】
次に動作について説明する。
図6は予備充電電圧決定・判定回路9の動作を示すフローチャートであり、処理は開始から終了までを繰り返し行う。
図において、読み込んだ商用電源1の電圧は、予備充電継続可能な範囲内にあるかを判定し(STEP101、102)、範囲外であれば高力率コンバータ2および予備充電回路7を起動しないように、入力スイッチ3と予備充電スイッチ8を開放する(STEP108)。
【0022】
STEP102において、予備充電継続の範囲内であれば、予備充電完了電圧を算出し(STEP104)、予備充電完了を判定する(STEP105、106)。比較結果において、予備充電完了電圧に到達していない場合には、予備充電スイッチ8を投入する(STEP107)。予備充電電圧に到達している場合には、入力スイッチ3を投入し(STEP109)、予備充電スイッチ8を開放する(STEP103)。STEP108とSTEP109における入力スイッチ3と予備充電スイッチ8の切替え操作においては、入力回路を保護する上で処理順序を入れ替えた場合や、処理間に時間差を設定して、予備充電スイッチ8開放から入力スイッチ3投入までの時間を制御することも可能である。
【0023】
尚、上記実施の形態2においては、予備充電電圧決定・判定回路9で予備充電が完了したことにより、予備充電スイッチ8を開放し、操作員が入力スイッチ3を操作するまでの手順について述べたが、図5と図6に示すように、入力スイッチ3が自動回路の場合には、予備充電完了状態を予備充電電圧決定・判定回路9で認識した時点で、予備充電スイッチ8の開放と、入力スイッチ3の投入動作を行うようにしたので、装置の自動化により操作を簡単に行うことができ、操作性に優れた装置を得ることができる。
【0024】
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。上記実施の形態1と構成上で異なる点は、予備充電回路7が正常に動作していることを監視し、規定時間内に予備充電が完了しない場合には、異常を検知する予備充電異常検出回路11を追加した点であり、その他の構成は実施の形態1と同様である。また、実施の形態2ないし3にも同様に適用できる。
【0025】
次に動作について説明する。
図8は予備充電異常検出回路11の動作を示すフローチャートであり、処理は開始から終了までを繰り返し行う。
図8において、予備充電スイッチ8の投入状態を判定することにより、予備充電中であることを監視する(STEP110)。予備充電中であれば、その経過時間を規定時間と比較し監視する(STEP111)。ここでいう規定時間とは、直流平滑コンデンサ4の充電動作仕様より算出できる時間である。STEP111において、規定時間を超えて予備充電スイッチ8が投入されているということは、予備充電完了電圧まで規定時間内に到達できなかったことを示し、予備充電異常と判定する(STEP112)。
【0026】
図9は予備充電決定・判定回路9の動作を示すフローチャートであり、予備充電異常検出後の装置保護連動動作として、予備充電回路7を切り離す場合には、図2におけるSTEP102の予備充電継続可能条件に、予備充電異常の項目を追加する(STEP113)。
上記実施の形態1においては、予備充電動作から入力回路切替えによる正常動作の場合について述べたが、図7に示すように、予備充電異常検出回路11を設け、予備充電回路7の異常を検出し、保護連動動作として入力回路を開放できるようにしたので、装置の異常早期発見や二重故障の回避ができ、信頼性と安全面における性能を向上させた装置を得ることができる。
【0027】
実施の形態5.
図10はこの発明の実施の形態5に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。上記実施の形態4と構成上で異なる点は、予備充電異常検出回路11で検出された予備充電異常と、その検出時に予備充電電圧決定・判定回路9により決定された予備充電完了電圧と、現在の予備充電電圧を表示出力する警報出力回路12を追加した点であり、その他の構成は実施の形態4と同様である。
【0028】
上記実施の形態4においては、予備充電異常検出回路11にて予備充電回路7の異常を検出し、保護連動動作を行う場合には入力スイッチ3と予備充電スイッチ8を開放するまでの動作について述べたが、図10に示すように、警報出力回路12を設け、予備充電異常であることと、現在の予備充電電圧値および予備充電完了電圧値を出力することにより、目標値との偏差から異常の状態を容易に認識でき、故障箇所の絞り込みなどの保守作業の効率化を図ることができる。
【0029】
【発明の効果】
この発明の請求項1に係る電力変換装置によれば、商用電源の出力側に予備充電回路を設け、一定電圧まで予備充電を行なった後にコンバータを起動するものであって、商用電源の値から予備充電完了電圧を決定するとともに、商用電源の電圧が予備充電を継続する範囲内であることを判断し、予備充電開始指令を出す予備充電電圧決定・判定回路を設けたので、商用電源の電圧に対応した予備充電を継続することが可能となり、コンバータが受けるダメージを軽減でき、確実に予備充電を規定時間内に完了させることができる信頼性の高い装置を得ることができる。
【0030】
この発明の請求項2に係る電力変換装置によれば、予備充電完了の操作ガイダンスを表示するガイダンス回路を設けたので、操作員はガイダンスに従い入力スイッチの投入動作へと移行でき、操作性を向上させることができる。
【0031】
この発明の請求項3に係る電力変換装置によれば、予備充電電圧決定・判定回路がコンバータを起動するための自動操作指令を出力するようにしたので、操作を簡単に行なうことができる。
【0032】
この発明の請求項4に係る電力変換装置によれば、規定時間内に予備充電が完了しているか否かを検知する予備充電異常検出回路を設けたので、装置の異常早期発見が可能となり、又、二重故障を回避することができる。。
【0033】
この発明の請求項5に係る電力変換装置によれば、予備充電異常であることと、現在の予備充電電圧値及び予備充電完了電圧値を表示出力する警報出力回路を設けたので、目標値との偏差から異常の状態を容易に認識でき、故障箇所の絞り込みなどの保守作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1の動作を示すフローチャートである。
【図3】この発明の実施の形態1における演算動作で参照するグラフである。
【図4】この発明の実施の形態2による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図5】この発明の実施の形態3による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図6】この発明の実施の形態3の動作を示すフローチャートである。
【図7】この発明の実施の形態4による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図8】この発明の実施の形態4の動作を示すフローチャートである。
【図9】この発明の実施の形態4の動作を示すフローチャートである。
【図10】この発明の実施の形態5による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図11】従来の電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図12】従来の電力変換装置の動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
1 商用電源、2 コンバータ、7 予備充電回路、
9 予備充電電圧決定・判定回路、10 ガイダンス回路、
11 予備充電異常検出回路、12 警報出力回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device including a high power factor converter including a precharge circuit, and more particularly to a device that is activated by switching a precharge completion voltage by determining the state of an input voltage.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a block diagram showing a conventional power converter provided with a high power factor converter described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-61475. In the figure, 2l is a commercial power source, and 22 is a commercial power source 2l. A high power factor converter that converts alternating current power that is output into direct current power, 23 is an input switch for connecting the
[0003]
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the precharge
[0004]
In the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional power converter is configured as described above, the preliminary charging is completed at a constant voltage. Therefore, when the voltage of the commercial power source is high, the preliminary charging is completed relatively quickly, while the high power factor. When the input circuit is switched to the converter, the damage to the high power factor converter circuit is significant, and pre-charging with a low commercial power supply voltage requires more time for pre-charging or pre-charging completion voltage. There was a problem such as not reaching.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is affected by the voltage state of the commercial power supply by determining the measured value of the commercial power supply voltage and changing the precharge completion voltage. It aims at obtaining the power converter device which can continue a preliminary charge, without.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a power converter is provided with a precharge circuit on the output side of a commercial power supply, and starts a converter after performing a precharge to a certain voltage. In addition to determining the completion voltage, a precharge voltage determination / determination circuit is provided that determines that the voltage of the commercial power source is within a range in which precharge is continued and issues a precharge start command.
[0008]
The power conversion device according to
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the precharge voltage determination / determination circuit outputs an automatic operation command for starting the converter.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a precharge abnormality detection circuit that detects whether or not precharge is completed within a specified time.
[0011]
The power conversion device according to
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to
[0013]
8 is a precharge switch for connecting the AC power output from the
[0014]
Next, the operation will be described.
In the present embodiment, the conventional precharge completion determination circuit shown in FIG. 11 is replaced with a precharge voltage determination /
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the precharge voltage determination /
[0015]
First, the voltage of the
[0016]
If it is determined in STEP102 that the preliminary charging is within the range of continuing the preliminary charging, the preliminary charging completion voltage is calculated (STEP104). The calculation formula is obtained as an approximate formula from a graph in which the commercial power supply voltage is arranged on the X axis and the precharge completion voltage is arranged on the Y axis.
FIG. 3 shows a graph as an example. If the calculation formula is within the precharge continuation range from the figure,
Y = 1.2X
If the voltage of the
Y = 204
If it is outside the overvoltage side range of the voltage of the
Y = 276
It becomes. Next, the preliminary charging voltage is read (STEP 105), and the preliminary charging completion voltage calculated in
[0017]
If the comparison result shows that the precharge completion voltage has not been reached, the
In the first embodiment, since the preliminary charging completion determination circuit is replaced with the preliminary charging voltage determination /
[0018]
4 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to
The difference from the first embodiment in the configuration is that the preliminary charging voltage determination /
[0019]
In the first embodiment, the procedure until the
[0020]
5 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to
[0021]
Next, the operation will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the precharge voltage determination /
In the figure, it is determined whether or not the read voltage of the
[0022]
In STEP102, if it is within the range of continuation of preliminary charging, the preliminary charging completion voltage is calculated (STEP 104), and the completion of preliminary charging is determined (
[0023]
In the second embodiment, the procedure from the completion of the preliminary charging by the preliminary charging voltage determination /
[0024]
FIG. 7 is a block configuration diagram showing a power conversion device according to
[0025]
Next, the operation will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the precharge
In FIG. 8, it is monitored that preliminary charging is being performed by determining whether the
[0026]
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the preliminary charging determination /
In the first embodiment, the case of normal operation by switching the input circuit from the precharge operation has been described. However, as shown in FIG. 7, the precharge
[0027]
10 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to
[0028]
In
[0029]
【The invention's effect】
According to the power conversion device of the first aspect of the present invention, the preliminary charging circuit is provided on the output side of the commercial power source, and the converter is started after the preliminary charging is performed up to a certain voltage. Since the precharge completion voltage is determined, it is determined that the commercial power supply voltage is within the range for continuing the precharge, and a precharge voltage determination / determination circuit for issuing a precharge start command is provided. Thus, it is possible to continue the preliminary charging corresponding to the above, reduce the damage received by the converter, and obtain a highly reliable device that can reliably complete the preliminary charging within a specified time.
[0030]
According to the power conversion device of the second aspect of the present invention, since the guidance circuit for displaying the operation guidance for the completion of the preliminary charging is provided, the operator can shift to the input switch turning-on operation according to the guidance, thereby improving the operability. Can be made.
[0031]
According to the power conversion device of the third aspect of the present invention, since the precharge voltage determination / determination circuit outputs the automatic operation command for starting the converter, the operation can be easily performed.
[0032]
According to the power conversion device according to
[0033]
According to the power conversion device according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph referred to in a calculation operation in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block configuration diagram showing a power conversion device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block configuration diagram showing a power conversion device according to
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block configuration diagram showing a power conversion device according to
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block configuration diagram showing a power conversion device according to
FIG. 11 is a block diagram showing a conventional power converter.
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of a conventional power converter.
[Explanation of symbols]
1 commercial power supply, 2 converter, 7 precharge circuit,
9 Precharge voltage determination / determination circuit, 10 guidance circuit,
11 Precharge abnormality detection circuit, 12 alarm output circuit.
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JP3215336B2 (en) | Sensorless pump controller |
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