JP4875307B2 - 倍圧整流と全波整流の切換え制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、異なる電源電圧で倍圧整流と全波整流を自動的に切換えて、直流母線電圧を共通化する倍圧整流と全波整流の切換え制御方法に関する。

従来、この種の倍圧整流と全波整流の切換え制御を行うには、種々の回路が考えられるが、例えば、図３に示すような回路が考えられる。
１は主電源入力部で、例えば、ＡＣ１００〔Ｖ〕またはＡＣ２００〔Ｖ〕を印加する。２は主電源１の印加の有/無を検出する主電源のＯＮ／ＯＦＦ検出回路である。３は主電源入力部１に接続された回路保護用の突入抑制回路で、リレーＬと抵抗器Ｒの並列回路で構成されている。主電源１の一方は突入抑制回路３を介してダイオードブリッジからなる整流回路４の一方の入力側に接続され、主電源１の他方はダイオードブリッジからなる整流回路４の他方の入力側に接続されている。整流回路４には、互いに直列接続された電解コンデンサ６，７が並列接続されており、これら電解コンデンサ６，７の中点と整流回路４の他方の入力側との間に倍圧リレー５が接続されている。

この回路保護用の突入抑制回路３は、主電源１投入直後はリレーＬをオフにし、並列に接続された抵抗器Ｒから電解コンデンサ６，７にチャージをする。電解コンデンサ６，７のチャージが終了した場合はリレーＬを閉じて抵抗Ｒをバイパスする。倍圧リレー５は、ＯＦＦ時は全波整流、ＯＮ時は倍圧整流となる。
倍圧リレー５のＯＮ／ＯＦＦは主電源投入時の ＤＣ平滑電圧をアナログ検出部８で判定して切換える。
倍圧リレー５は主電源１投入時にＯＦＦとし、整流回路４および倍圧リレー５を組み合わせた整流回路は全波整流となる。このときアナログ検出部８がＡＣ１００〔Ｖ〕の平滑電圧である１４０〔Ｖ〕を検出した場合は、倍圧リレー５をＯＮとして倍圧整流として平滑電圧を２８０〔Ｖ〕に昇圧する。

一方、主電源１にＡＣ２００〔Ｖ〕を印加した場合は、アナログ検出部８によりＡＣ２００〔Ｖ〕の平滑電圧にあたる２８０〔Ｖ〕であることが判明する。このときは、倍圧リレー５をＯＦＦのまま保持する。
特開２００２−１０１５５０号公報

しかしながら、このような従来の倍圧整流と全波整流の切換え回路にあっては主電源１の切断直後で、電解コンデンサ６，７のチャージ電圧が抜けきらないため、主電源１の切断後に時間間隔をあけずに電源１を投入すると、ＡＣ１００〔Ｖ〕，ＡＣ２００〔Ｖ〕のいずれの初期状態で全波整流しても母線電圧が２８０〔Ｖ〕となる。主電源１がチャージされた結果ではなく、抜けていないチャージ電圧が２８０〔Ｖ〕となっていたため、ＡＣ１００〔Ｖ〕を投入した場合はＡＣ２００〔Ｖ〕が投入されたと誤判定する。
ＡＣ１００〔Ｖ〕をＡＣ２００〔Ｖ〕として誤判定し、全波整流した場合、母線電圧が本来の半分の電圧チャージになるため負荷側に接続される回路が正常に動作しないという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決し、放電回路で電解コンデンサのチャージ電圧を強制的に抜いておくことにより、電源電圧の誤判定を防止し、負荷側に接続される回路を正常に動作させることができる倍圧整流と全波整流の切換え制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、異なる交流電圧の主電源に遮断回路を介して接続された整流回路に、電解コンデンサの直列回路を並列接続し、上記整流回路と電解コンデンサ相互間に、倍圧整流と全波整流を切り換える切換回路を接続し、上記電解コンデンサの充電電圧を放電する放電回路を上記電解コンデンサに並列接続し、上記電解コンデンサの充電電圧を検出回路で検出し、主電源の交流電圧を判定して、倍圧整流と全波整流を切り換える制御方法において、上記電解コンデンサの充電電圧を検出回路で検出し、主電源の交流電圧を判定する前に、上記遮断回路で主電源を遮断し、上記電解コンデンサの充電電圧を前記放電回路を通して放電することで、主電源の交流電圧の誤判定を防止することにある。

本発明は、放電回路で、あらかじめ、電解コンデンサのチャージ電圧を強制的に抜いておくことにより、２種類の異電圧(例えばＡＣ１００〔Ｖ〕またはＡＣ２００〔Ｖ〕)を使用した電源電圧の誤判定を防止し、負荷側に接続される回路を正常に動作させることができる。また、放電する時は、主電源との回路を遮断する遮断回路を作動させておくことで、主電源からの電流を抑制し、回路の焼損を防止することができる。

以下、図示の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、倍圧整流と全波整流の切換え制御を行う回路を示したもので、図３と同一部分は同符号を付して説明する。

図１において、１は交流電源等の主電源で、例えば、ＡＣ１００〔Ｖ〕またはＡＣ２００〔Ｖ〕の商用電源が用いられる。２は主電源１に並列接続された主電源のＯＮ／ＯＦＦ検出回路で、主電源１の印加の有/無を検出する検出回路である。３は主電源１の一方に接続された回路保護用の突入抑制回路で、この突入抑制回路３は、リレーＬと抵抗器Ｒの並列回路で構成されている。この突入抑制回路３は、リレーＬの開放時は抵抗器Ｒを通して電流を流し、リレーＬの作動時はリレーＬを閉じて電源電流を直接、回路に供給するものである。４はダイオードブリッジＤ１〜Ｄ４からなる整流回路で、この整流回路４の一方の入力側には、上記突入抑制回路３を介して上記主電源入力部１が接続され、整流回路４の他方の入力側には、上記主電源１が直接、接続されている。５は倍圧整流と全波整流の切換えリレー(以降 倍圧リレー)であり、ＯＦＦ時は全波整流、ＯＮ時は倍圧整流となる。

６，７は、互いに直列接続された電解コンデンサで、この電解コンデンサ６，７は、整流回路４の出力側に並列接続されており、これら電解コンデンサ６，７の中点と整流回路４の他方の入力側との間に上記倍圧リレー５が接続されている。倍圧リレー５は、ＯＦＦ時は全波整流、ＯＮ時は倍圧整流となる。倍圧リレー５は主電源１の投入時にＯＦＦとし、整流回路４および倍圧リレー５を組み合わせた整流回路は全波整流となる。

８は電解コンデンサ６，７の直列回路に並列接続されたアナログ検出部で、このアナログ検出部８は、整流回路４および電解コンデンサ６，７の両端電圧を検出するものである。このアナログ検出部８では、主電源投入時の ＤＣ平滑電圧を検出し、倍圧リレー５のＯＮ／ＯＦＦを判定するものである。

９は主電源１に挿入された主電源リレーであり、この主電源リレー９は主電源１からの電源を通電/遮断するリレーである。１０は電解コンデンサ６，７の直列回路に並列接続された放電抵抗で、この放電抵抗１０にはトランジスタ等のスイッチ回路１１が直列接続されている。この放電抵抗１０およびスイッチ回路１１は、電解コンデンサ６，７に充電された電荷を放電抵抗１０を通して放電させるものである。１２は放電抵抗１０およびスイッチ回路１１に並列接続されたインバータ主回路で、このインバータ主回路１２はモータ１３等の負荷に接続されている。

次に、上記倍圧整流と全波整流の切換え制御を行う回路の動作を説明する。
図２に本発明による回路の状態遷移図を示す。
状態遷移図のスタート時点では、主電源入力なしで、過電圧アラームが非作動状態である。このときの回路の状態は、主電源リレー９はＯＦＦ、突入抑制リレー３はＯＦＦ、倍圧リレー５はＯＦＦ状態である（１００）。
このときの切換え制御回路の状態を、以下の四通りに分ける。
Ａ・・・主電源ＡＣ１００〔Ｖ〕印加、電解コンデンサ６，７にチャージが判定電圧（２０８〔Ｖ〕）以下
Ｂ・・・主電源ＡＣ１００〔Ｖ〕印加、電解コンデンサ６，７にチャージが判定電圧（２０８〔Ｖ〕）以上
Ｃ・・・主電源ＡＣ２００〔Ｖ〕印加、電解コンデンサ６，７にチャージが判定電圧（２０８〔Ｖ〕）以下
Ｄ・・・主電源ＡＣ２００〔Ｖ〕印加、電解コンデンサ６，７にチャージが判定電圧（２０８〔Ｖ〕）以上
Ａ〜Ｄのいずれの場合も、放電制御をかけることで、ＡまたはＣの状態に一時的に導かれる。すなわち、電解コンデンサ６，７に充電された電荷を、放電抵抗１０を通して放電させる（１０１）。ＤＣ１００〔Ｖ〕以下になると、放電スイッチをＯＮからＯＦＦに切り換え、主電源リレー９をＯＦＦからＯＮに切り換える（１０２）。
ＡとＣの状態で母線電圧を判定（１０３）した場合、印加電圧を誤判定することがなくなる。
放電する場合は、主電源１からの電流を抑制するため主電源リレー９を遮断しておく。電解コンザンサ６，７の放電時に、主電源１からの電流が入り込むと放電回路が焼損するからである。

そして、ＡＣ２００〔Ｖ〕と判定された場合は、４００〔ｍｓ〕待機してから（１０４）、突入抑制リレー３をＯＦＦからＯＮに切り換えて突入抑制制御を行う（１０５）。そして、主電源リレー９をＯＮ、突入抑制リレー３をＯＮ、倍圧リレー５をＯＦＦ状態とし、ＡＣ２００〔Ｖ〕で、モーター励磁可能状態になる（１０６）。

一方、母線電圧を判定（１０３）して、ＡＣ１００〔Ｖ〕と判定された場合、突入抑制リレー３をＯＦＦ、倍圧リレー５をＯＦＦからＯＮに切り換える（１１３）。こうして、回路はＡからＢの状態となり、ＡＣ１００〔Ｖ〕がチャージされた状態となる。
次に、４００〔ｍｓ〕待機してから（１１４）、突入抑制リレー３をＯＦＦからＯＮに切り換えて突入抑制制御を行う（１１５）。そして、主電源リレー９をＯＮ、突入抑制リレー３をＯＮ、倍圧リレー５をＯＮ状態とし、ＡＣ１００〔Ｖ〕で、モーター励磁可能状態になる（１１６）。

なお、母線電圧の判定（１０３）に際しては、ＡＣ１００〔Ｖ〕をコンデンサで平滑電圧にすると、１４０〔Ｖ〕になり、ＡＣ２００〔Ｖ〕をコンデンサで平滑電圧にすると、２８０〔Ｖ〕になる。１４０〔Ｖ〕と２８０〔Ｖ〕の中間の値が２１０〔Ｖ〕で、この近傍の電圧値を判定基準電圧にするのが好適であるため、上記実施の形態では、判定基準を２０８〔Ｖ〕に設定した。

上記実施の形態によると、主電源１を通電/遮断する主電源リレー９からなる回路と、放電抵抗１０とスイッチ回路１１からなる放電回路を設けることにより、ＡＣ１００〔Ｖ〕またはＡＣ２００〔Ｖ〕の２種類の電圧の電源投入時における倍圧/全波の判定をするのに影響をおよぼす電解コンデンサ６，７のチャージ電圧を放電し、安定した判定をえられる。また、放電する時は、主電源リレー９を遮断しておくことで、主電源１からの電流を抑制し、回路の焼損を防止することができる。
なお、図１の接続例であるモータ制御回路においては、モータ１３が発電領域で動作した場合の逆起電力を吸収するため放電回路が必須となる場合があり、これを回生回路と呼ぶ。本発明で必要となる放電回路は、すでに有している回生回路の使い方を変えるだけで共用が可能となる。
本発明で付加される主電源の通電/遮断をする素子(図１では 主電源リレー９)は、主回路の電源供給を遮断する役割をする。よって、非常停止装置などの理由で主回路の電源遮断が必要な場合、主回路の遮断装置と、本発明の主電源を通電/遮断をする素子は共用することができる。主電源のＯＮ／ＯＦＦを検出する検出回路を設けたので、主電源の作動を確認することができることから、放電する時は、主電源リレー９を遮断して回路を電源から遮断することができる。上記主電源と整流回路との間に、抵抗とリレーとの突入抑制回路を接続することができるので、上記主電源投入直後に、上記リレーをオフにして、上記抵抗を通して上記電解コンデンサに充電することができるので、電解コンデンサの充電を確実に行うことができる。

本発明の実施の形態による倍圧整流と全波整流の切換え制御を行う回路を示す図である。 本発明による回路の状態遷移図である。 従来の倍圧整流と全波整流の切換え制御を行う回路を示す図である。

符号の説明

１ 主電源
２ ＯＮ／ＯＦＦ検出回路
３ 突入抑制回路
４ 整流回路
５ 切換えリレー
６，７ 電解コンデンサ
８ アナログ検出部
９ 主電源リレー
１０ 放電抵抗
１１ スイッチ回路
１２ インバータ主回路
１３ モータ

Claims (1)

1. 異なる交流電圧の主電源に遮断回路を介して接続された整流回路に、電解コンデンサの直列回路を並列接続し、上記整流回路と電解コンデンサ相互間に、倍圧整流と全波整流を切り換える切換回路を接続し、上記電解コンデンサの充電電圧を放電する放電回路を上記電解コンデンサに並列接続し、上記電解コンデンサの充電電圧を検出回路で検出し、主電源の交流電圧を判定して、倍圧整流と全波整流を切り換える制御方法において、
   上記電解コンデンサの充電電圧を検出回路で検出し、主電源の交流電圧を判定する前に、上記遮断回路で主電源を遮断し、上記電解コンデンサの充電電圧を前記放電回路を通して放電することで、主電源の交流電圧の誤判定を防止することを特徴とする倍圧整流と全波整流の切換え制御方法。

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