JP7102473B2 - 並列運転電源装置 - Google Patents

Description

この発明は、特に３相電源と直流負荷の間に３台の電力制御装置を並列接続して並列運転を行う並列運転電源装置に関する。

３相電源に単相用の３台の電力制御装置を並列接続した並列運転電源装置では、電源の種類によって各電力制御装置の結線状態を変更する必要が生じてくる。例えば、電源がΔ結線の場合とＹ結線の場合とでは、電源電圧が異なる。そこで、これに対応するために、電源の種類に応じて３台の電力制御装置の結線状態を変更可能にする。すなわち、電源がΔ結線であれば、３台の電力制御装置もΔ結線にし、電源がＹ結線であれば、３台の電力制御装置もＹ結線となるようにする。また、電源が中性点付きのＹ結線であれば、３台の電力制御装置を中性点端子付きのＹ結線とし、電源の中性点を電力制御装置の中性点端子に接続する。このような結線状態を切り替えるために、電源と３台の電力制御装置との間に切替回路が設けられる。

例えば、特許文献１では、電源と電力制御装置間に入力切替部と入力電源電圧を監視する入力監視部とを設け、入力監視部で検出した電源電圧が低下すると、入力切替部をＹ結線とし、電力制御装置への入力電圧を上げる。また、入力監視部で検出した電源電圧が上昇すると、入力切替部をΔ結線とし、電力制御装置への入力電圧を低下させている。

特開２００６－１９７６８７号公報

しかし、上記の装置では、入力監視部が電源電圧を監視し、監視している電源電圧の大きさに応じて入力切替部をΔ結線かＹ結線に切り替えているだけである。このため、電源の種類によっては、適切な制御を行えない場合がある。例えば、単相用の３台の電力制御装置を並列接続した並列運転電源装置に、中性点なしのＹ結線電源を接続した場合にこのような問題生じる。中性点なしのＹ結線電源では、各電力制御装置の電気的な特性の微妙な相違に起因して、電力制御装置の入力電圧が不安定となることがある。この場合、各電力制御装置には入力電圧をバランスさせる手段を設けるなど制御モードの変更対応が必要であるが、上記の装置では、電源電圧を監視して入力切替部を切り替える構成であるために、このような対応はできない。また、制御モードの変更が可能であるとしてもこの変更作業を手動で行わなければならず、誤操作が起きる可能性があった。

また、監視している電源電圧の大きさによっては、電力制御装置の運転開始前に、入力切替部の結線状態を正しい結線にしておくことが必要である。例えば、電源電圧が２００Ｖのときに入力切替部がＹ結線であると、電力制御装置の入力電圧が２００Ｖ／√３となり、電圧が低すぎて電力制御装置が起動しない。また、電源電圧が４００Ｖのときに入力切替部がΔ結線であると、電力制御装置の入力電圧が過大となってしまう。しかし、上記の装置では、電力制御装置の運転開始前に、電源電圧の大きさに応じて入力切替部の切替を行っていないため、電力制御装置が起動しなかったり、電力制御装置に過大な入力電圧が印加される可能性がある。

そこで、この発明は、電源の入力電圧の大きさに応じて、電力制御装置の運転開始前に正しい結線状態に設定する並列運転電源装置を提供することを目的とする。また、この発明は、電源の入力電圧の大きさに応じて、各電力制御装置の制御モードを自動的に確実に設定できる並列運転電源装置を提供することを目的とする。

この発明の並列運転電源装置は、並列接続した３台の電力制御装置を備え、前記３台の電力制御装置の出力電流を合流させて負荷に供給する並列運転電源装置において、
前記３台の電力制御装置の入力側と電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子間に接続され、前記３台の電力制御装置の結線状態をΔ結線またはＹ結線のいずれかに切替えるΔ・Ｙ切替回路部と、
電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子が入力側に接続され、これらの端子間の電源電圧が第１電圧（実施形態では４００Ｖ）か前記第１電圧よりも低電圧の第２電圧（実施形態では２００Ｖ）かを判定する電源電圧判定部と、を備えている。

前記Δ・Ｙ切替回路部は、３回路双投形の第１リレー（実施形態ではＭＣ１。以下、ＭＣ１）を含み、第１リレーの常開接点（Ａ接点）は電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子に、常閉接点（Ｂ接点）はＹ接続され、共通接点（Ｃ接点）は３台の電力制御装置の入力端子に接続されている。

前記電源電圧判定部は、
検出した電源電圧が前記第１電圧（４００Ｖ）である場合に、前記第１リレー（ＭＣ１）を駆動せずに前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力し、
検出した電源電圧が前記第２電圧（２００Ｖ）である場合に、前記第１リレー（ＭＣ１）を駆動し、前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力しない。

第１電圧は４００Ｖ、第２電圧は２００Ｖとすると、検出した電源電圧が４００Ｖである場合は、前記第１リレー（ＭＣ１）を駆動せずに前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力する。前記第１リレー（ＭＣ１）は、常閉接点（Ｂ接点）が共通接点（Ｃ接点）に接続されている。前記第１リレー（ＭＣ１）の常閉接点（Ｂ接点）はＹ接続されているため、前記３台の電力制御装置はＹ接続となっている。前記３台の電力制御装置がＹ接続で、且つ電源との間で中性点接続がないと、動作が不安定となる。このため、前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号が出力される。Ｙ結線用制御モードでは、不安定な動作とならない制御が行われる。したがって、Ｙ接続された前記３台の電力制御装置は４００Ｖの入力電圧で安全に且つ正常に運転開始される。

検出した電源電圧が２００Ｖである場合は、前記第１リレー（ＭＣ１）を駆動し、前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力しない。前記第１リレー（ＭＣ１）は、常開接点（Ａ接点）が閉じて共通接点（Ｃ接点）に接続される。これにより、前記３台の電力制御装置はΔ接続となる。前記３台の電力制御装置がΔ接続であると、中性点がないので各相の入力電圧が安定し、各電力制御装動作の動作も安定する。したがって、Δ接続された前記３台の電力制御装置は２００Ｖの入力電圧で安全に且つ正常に運転開始される。

なお、停電時は、前記第１リレー（ＭＣ１）は、常閉接点（Ｂ接点）が共通接点（Ｃ接点）に接続されているため、前記３台の電力制御装置はＹ接続となっている。このため、この停電状態から２００Ｖの電源電圧が入力されると、３台の電力制御装置の各々には２００Ｖ／√３の入力電圧しか印加されなくなり運転開始できない。しかし、この場合は、上記のように前記第１リレー（ＭＣ１）が駆動することで、Δ接続された前記３台の電力制御装置は２００Ｖの入力電圧で問題なく運転開始される。

この発明の並列運転電源装置の他の例では、
前記Δ・Ｙ切替回路部は、前記第１リレーと電源間に直列接続された常開接点３回路単投形の第２リレー（実施形態ではＭＣ２。以下同じ）を含み、
前記電源電圧判定部は、
検出した電源電圧が前記第１電圧（４００Ｖ）である場合に前記第１リレー（ＭＣ１）を駆動せずに前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力してから前記第２リレー（ＭＣ２）を駆動し、
検出した電源電圧が前記第２電圧（２００Ｖ）である場合に前記第１リレー（ＭＣ１）を駆動してから前記第２リレー（ＭＣ２）を駆動する。

第１電圧は４００Ｖ、第２電圧は２００Ｖとすると、検出した電源電圧が４００Ｖである場合は、前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力してから前記第２リレー（ＭＣ２）を駆動する。前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力してから、第２リレー（ＭＣ２）を駆動して運転開始となるため、３台の電力制御装置の動作が確実となる。

また、検出した電源電圧が２００Ｖである場合は、第１リレー（ＭＣ１）を駆動してΔ接続にしてから、第２リレー（ＭＣ２）を駆動して運転開始となるため３台の電力制御装置は安全に且つ正常に運転開始される。

３台の電力制御装置は、それぞれ、電源開閉のメインリレーと電流制限抵抗が直列接続された予備充電リレーとを備えるリレー回路と、前記リレー回路の出力側に接続される整流回路を含む力率改善コンバータ部と、前記力率改善コンバータ部の出力側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧を電源として駆動するＤＣ－ＤＣコンバータ部と、を備えている。

前記３台の電力制御装置は、それぞれ、電源投入後に前記コンデンサを所定時間徐々に充電する予備充電を行い、
前記リレー回路は、前記所定時間の経過後に前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部をオンする。

予備充電は、リレー回路の予備充電リレーを介して行われる。予備充電期間は力率改善コンバータ部をオフする。このため、電源から流れる電流は電流制限抵抗で電流制限されて力率改善コンバータ部をそのまま通過し、コンデンサの充電電流となる。

前記力率改善コンバータ部は、前記所定時間の予備充電を行った後にオンして出力電流を徐々に大きくするソフトスタート動作を行う。コンデンサは予備充電によってある程度充電されているが、その後に前記力率改善コンバータ部からの出力電流を徐々に上昇させることで、コンデンサに対する突入電流を一層防止する。

前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は、予備充電と前記力率改善コンバータ部のソフトスタート動作が終わるとオンする。このとき、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は、前記結線状態がＹ結線と判定されたときにＹ結線用制御モードに設定されている。したがって、もし、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部の制御モードがＹ結線用制御モードに設定されていなければ、前記判定結果を受信したときにＹ結線用制御モードに切り替えられる。このような制御のため、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は、オンする前に、正しい制御モードに設定される。

この発明によれば、入力電圧判定部により、電源電圧の大きさが判定され、電源電圧の大きさに基づいてΔ・Ｙ切替回路部がΔ接続またはＹ接続のいずれかの正しい接続状態に設定される。そして、３台の電力制御装置は、その制御モードを正しく設定してから運転開始される。これにより、３台の電力制御装置は、安全に且つ正常に運転開始される。

（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、本発明の第１の実施形態の３相並列運転電源装置が２００Ｖの電源に接続されているときの結線図と、動作シーケンスを示す。 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、本発明の第１の実施形態の３相並列運転電源装置が４００Ｖの電源に接続されているときの結線図と、動作シーケンスを示す。 電源電圧検出部の回路図を示す。 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、本発明の第２の実施形態の３相並列運転電源装置が２００Ｖの電源に接続されているときの結線図と、動作シーケンスを示す。 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、本発明の第２の実施形態の３相並列運転電源装置が４００Ｖの電源に接続されているときの結線図と、動作シーケンスを示す。 モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの構成図を示す。 フィードバック制御回路の構成図を示す。 入力電圧バランス部のブロック図を示す。

図１、図２は、本発明の第１の実施形態の３相並列運転電源装置を示す。

図１（Ａ）は、２００Ｖの電源が接続されているときの結線図である。図１（Ｂ）は、２００Ｖの電源が接続されているときの動作シーケンスを示す。

また、図２（Ａ）は、４００Ｖの電源が接続されているときの結線図である。図２（Ｂ）は、４００Ｖの電源が接続されているときの動作シーケンスを示す。

図１、図２において、３相並列運転電源装置は、単相で動作する３台の電力制御装置（以下、モジュールと称する）１Ｒ、１Ｓ、１Ｔを備え、これらのモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔを並列運転して負荷６に対して電力を供給する。３相並列運転電源装置は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの入力側と電源間に接続され、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態をΔ結線またはＹ結線のいずれかに切替えるΔ・Ｙ切替回路部２を備える。Δ・Ｙ切替回路部２は、３回路双投形の第１リレーＭＣ１を備えている。第１リレーＭＣ１は、接点２Ｒ、２Ｓ、２Ｔを備え、接点２Ｒ、２Ｓ、２Ｔは、それぞれ、常開接点（Ａ接点）、常閉接点（Ｂ接点）、共通接点（Ｃ接点）で構成される。接点２Ｒ、２Ｓ、２Ｔの各常閉接点（Ｂ接点）は、それらが接続されることでＹ接続され、中性点端子Ｎ´とされる。なお、図１では、第１リレーＭＣ１が駆動されて常開接点（Ａ接点）と共通接点（Ｃ接点）が接続されている。

３相並列運転電源装置は、さらに、電源電圧検出部３を備えている。

電源電圧検出部３は、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子が入力側に接続され、これらの端子間の電源電圧が第１電圧の４００Ｖか第２電圧の２００Ｖかを検出する。出力ＯＵＴ１～３と出力ＯＵＴ４とを備え、出力ＯＵＴ１～３はモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに、出力ＯＵＴ４はΔ・Ｙ切替回路部２の第１リレーＭＣ１にそれぞれ出力する。

出力ＯＵＴ１～３は、Ｙ結線用制御モードのオン／オフを示す信号を出力する。電源電圧が４００Ｖであると検出したときは、出力ＯＵＴ１～３が「Ｈ」となる。出力ＯＵＴ１～３が「Ｈ」であるときは、Ｙ結線用制御モードがオンである。電源電圧が２００Ｖであると検出したときは、出力ＯＵＴ１～３が「Ｌ」となる。出力ＯＵＴ１～３が「Ｌ」であるときは、Ｙ結線用制御モードがオフである。

出力ＯＵＴ４は、第１リレーＭＣ１の駆動信号を出力する。電源電圧が４００Ｖであると検出したときは、出力ＯＵＴ４が「Ｌ」となる。出力ＯＵＴ４が「Ｌ」であるときは、駆動信号はオフである。電源電圧が２００Ｖであると検出したときは、出力ＯＵＴ４が「Ｈ」となる。出力ＯＵＴ４が「Ｈ」であるときは、駆動信号はオンである。

図３は、電源電圧検出部３の回路図である。

入力端子には電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子が接続され、電源電圧が整流後、適切なレベルにＤＣ変換されて論理部（LOGIC BLOCK）で、電圧検出される。検出結果に基づいて、出力ＯＵＴ１～４が出力される。

図１（Ａ）において、電源電圧検出部３において電源電圧が２００Ｖであることが検出されると、出力ＯＵＴ１～３が「Ｌ」、出力ＯＵＴ４が「Ｈ」となる。第１リレーＭＣ１は、出力ＯＵＴ４が「Ｈ」であることにより駆動され、常開接点（Ａ接点）と共通接点（Ｃ接点）が接続される。また、出力ＯＵＴ１～３が「Ｌ」であることにより、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは制御モードがＹ結線用制御モードに設定されない。後述のように、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、Ｙ結線用制御モードが設定されていない場合に、入力電圧のバランスを保持するための回路を動作させない。

図１（Ｂ）において、電源が投入されると、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは後述の予備充電を行う。また、電源電圧検出部３は、電源電圧が２００Ｖであることを判定し、出力ＯＵＴ４を「Ｈ」とする。このとき、第１リレーＭＣ１が駆動されて、常開接点（Ａ接点）が切り替わり、共通接点（Ｃ接点）に接続される（図１（Ａ））。その後、予備充電が終了すると、後述の力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）がソフトスタートし、続いて、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔが運転開始する。出力ＯＵＴ１～３は「Ｌ」であるため、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１ＴにはＹ結線用制御モードが設定されない。

図２（Ａ）において、電源電圧検出部３において電源電圧が４００Ｖであることが検出されると、出力ＯＵＴ１～３が「Ｈ」、出力ＯＵＴ４が「Ｌ」となる。第１リレーＭＣ１は、出力ＯＵＴ４が「Ｌ」であることにより駆動されることがなく、常閉接点（Ｂ接点）と共通接点（Ｃ接点）は接続されたままである。また、出力ＯＵＴ１～３が「Ｈ」であることにより、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは制御モードがＹ結線用制御モードに設定される。後述のように、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、Ｙ結線用制御モードが設定されている場合に、入力電圧のバランスを保持するための回路が動作する。

図２（Ｂ）において、電源が投入されると、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは後述の予備充電を行う。また、電源電圧検出部３は、電源電圧が４００Ｖであることを判定し、出力ＯＵＴ４の「Ｌ」を維持する。第１リレーＭＣ１は駆動されることはなく、常閉接点（Ｂ接点）は共通接点（Ｃ接点）に接続されたままである（図２（Ａ））。また、出力ＯＵＴ１～３は「Ｈ」となる。その後、予備充電が終了すると、後述の力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）がソフトスタートし、続いて、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔが運転開始する。出力ＯＵＴ１～３は「Ｈ」であるため、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１ＴにはＹ結線用制御モードが設定される。なお、停電状態で２００Ｖの電源が投入されると、第１リレーＭＣ１は図２（Ａ）→図１（Ａ）となり、停電状態で４００Ｖの電源が投入されると、第１リレーＭＣ１は図２（Ａ）の状態が維持される。前者の場合、停電時に２００Ｖの電源が投入された直後の図２（Ａ）の状態ではモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔへの入力電圧が２００Ｖ／√３となり、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに過電圧が印加されることがなく安全である。後者の場合は、停電時のモジュール１Ｒ、１Ｓ、１ＴはＹ接続であるため、停電時に４００Ｖの電源が投入された直後でも問題はなく安全である。

以上の第１の実施形態では、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの運転開始前に、それらの結線状態をΔ結線またはＹ結線のいずれかに正しく設定することができる。また、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの運転開始前に、電源電圧が４００Ｖであることを判定すると、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１ＴにおいてＹ結線用制御モードを設定し、２００Ｖであることを判定するとＹ結線用制御モードを設定しない。

また、停電状態で２００Ｖ、４００Ｖのいずれの電源が投入されてもモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの入力側に過電圧が印加されることがない。さらに、いずれの場合でも、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの運転開始前に、それらの結線状態をΔ結線またはＹ結線のいずれかに正しく設定することができる。

図４、図５は、本発明の第２の実施形態の３相並列運転電源装置を示す。

図４（Ａ）は、２００Ｖの電源が接続されているときの結線図である。図４（Ｂ）は、２００Ｖの電源が接続されているときの動作シーケンスを示す。

また、図５（Ａ）は、４００Ｖの電源が接続されているときの結線図である。図５（Ｂ）は、４００Ｖの電源が接続されているときの動作シーケンスを示す。

図４（Ａ），図５（Ａ）において、第１の実施形態と相違する点は、Δ・Ｙ切替回路部２が、第１リレーＭＣ１と第２リレーＭＣ２とで構成されている点である。

第２リレーＭＣ２は、常開接点３回路単投形のリレーであり、第１リレーＭＣ１と電源間に直列接続されている。この第２リレーＭＣ２は、電源電圧検出部３からの出力ＯＵＴ５によって駆動される。

図４（Ａ）（Ｂ）において、電源電圧検出部３において電源電圧が２００Ｖであることが検出されると、出力ＯＵＴ４が「Ｈ」となり、第１リレーＭＣ１が駆動される。このタイミングで、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態がΔ接続となる。所定のＭＣ遅延Ｔ１が経過して出力ＯＵＴ５が「Ｈ」となり、第２リレーＭＣ２が駆動される。出力ＯＵＴ１～３は「Ｌ」のままであるため、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは制御モードがＹ結線用制御モードに設定されない。２００Ｖの電源電圧がΔ・Ｙ切替回路部２を経てモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに印加される。

図５（Ａ）（Ｂ）において、電源電圧検出部３において電源電圧が４００Ｖであることが検出されると、出力ＯＵＴ４が「Ｌ」を維持し、第１リレーＭＣ１が駆動されない。モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態はＹ接続を維持する。続いて、出力ＯＵＴ１～３が「Ｈ」となる。モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは制御モードがＹ結線用制御モードに設定される。所定のＭＣ遅延Ｔ２が経過して出力ＯＵＴ５が「Ｈ」となり、第２リレーＭＣ２が駆動される。４００Ｖの電源電圧がΔ・Ｙ切替回路部２を経てモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに印加される。

第２の実施形態では、電源電圧の大きさ（２００Ｖが４００Ｖ）が検出されてから、第１リレーＭＣ１の状態とモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの制御モードが設定され、その後に第２リレーＭＣ２が駆動される。第２リレーＭＣ２は、第１リレーＭＣ１の状態と制御モードが設定された後に駆動されるため、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔはより安全に且つ確実に運転開始される。

次に、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔについて説明する。

モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、出力ＯＵＴ１～３の「Ｈ」または「Ｌ」の論理値を受ける事で、以下のように制御モードを設定する。

「Ｈ」・・・Ｙ結線用制御モードをオン
「Ｌ」・・・Ｙ結線用制御モードをオフ
Ｙ結線用制御モードについては後述する。

図６は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの構成図である。

３台のモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、その入力端子が、Δ・Ｙ切替回路部２に接続される。モジュール１Ｒの入力端子ＴＢ１、ＴＢ３、ＴＢ５は、それぞれ、Δ・Ｙ切替回路部２のＲ出力端子、Ｓ出力端子、Ｔ出力端子に接続される。また、３台のモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの入力端子ＴＢ２、ＴＢ４、ＴＢ６は、それぞれ、Δ・Ｙ切替回路部２の接点２Ｓの端子ｃ２、接点２Ｔの端子ｃ３、接点２Ｒの端子ｃ１に接続される。図１（Ａ）に示すΔ接続状態のときは、入力端子ＴＢ２、ＴＢ４、ＴＢ６は、それぞれ、Ｓ入力端子、Ｔ入力端子、Ｒ入力端子となる。図２（Ａ）に示すＹ接続状態のときは、入力端子ＴＢ２、ＴＢ４、ＴＢ６は、それぞれ、中性点入力端子Ｎとなる。

モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの出力は並列接続して出力電流を合流し、負荷６に供給する。すなわち、モジュール１Ｒの出力側の端子ＴＢ７と、モジュール１Ｓの出力側の端子ＴＢ９と、モジュール１Ｔの出力側の端子ＴＢ１１とが出力電流端子ＰＰに接続される。また、モジュール１Ｒの出力側の端子ＴＢ８と、モジュール１Ｓの出力側の端子ＴＢ１０と、モジュール１Ｔの出力側の端子ＴＢ１２とが出力電流端子ＮＮに接続される。負荷６は、出力電流端子ＰＰ、ＮＮ間に接続される。

モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔのそれぞれは同じ構成であるため、以下、モジュール１Ｒの構成を説明する。

モジュール１Ｒは、電源開閉のメインリレーＲＹ１と予備充電リレーＲＹ２の各リレー接点を有するＲＹ部１０Ｒ（リレー回路）と、整流回路を含む力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒとを備える。また、モジュール１Ｒは、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの出力側に接続されるコンデンサ１２Ｒと、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒと、フィードバック制御回路１４Ｒと、入力電圧バランス部１５Ｒとを備える。

ＲＹ部１０Ｒは、電源投入（起動）後から予備充電リレーＲＹ２をオンし、所定時間Ｔ経過後にメインリレーＲＹ１をオンする、予備充電リレーＲＹ２には電流制限抵抗Ｒ１０が直列に接続され、予備充電時に電流を制限する。

力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒは、メインリレーＲＹ１がオンしたときからソフトスタートをする。ソフトスタートは、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの出力電流を徐々に増やしていく制御動作である。ソフトスタートにより、コンデンサ１２Ｒへの充電電流が急峻に増大しないようにする。力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒは、通常の動作時では、入力電流をスイッチングすることで入力電流と入力電圧の位相を同位相として力率を良くする。

コンデンサ１２Ｒは、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの出力を充電し、このコンデンサ１２Ｒの充電電圧により、後段に接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒを駆動する。

ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒは、コンデンサ１２Ｒの電圧をＤＣ－ＤＣ変換して出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒの出力側には、出力電流Ｉｏを検出する出力電流検出器３Ｒと、出力電圧Ｖｏを検出する出力電圧検出器４Ｒとが設けられている。

フィードバック制御回路１４Ｒは、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒに接続され、出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏが入力される。フィードバック制御回路１４Ｒは、出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏに基づいて、出力電圧Ｖｏが予め設定した基準電圧となるように電流制御指令値を生成する。この電流制御指令値は、フィードバック制御回路１４Ｒ内の出力電流バランス部（後述）によって補正される。また、制御モードがＹ結線用制御モードの場合に、電流制御指令値は入力電圧バランス部１５Ｒによっても補正される。ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒのスイッチング素子は、この補正された電流制御指令値と出力電流Ｉｏとの誤差がなくなるように制御される。

次に、フィードバック制御回路１４Ｒ、１４Ｓ、１４Ｔについて説明する。図７は、フィードバック制御回路１４Ｒ、１４Ｓ、１４Ｔの構成図である。フィードバック制御回路１４Ｒ、１４Ｓ、１４Ｔのそれぞれは同じ構成であるため、以下、フィードバック制御回路１４Ｒについて説明する。

フィードバック制御回路１４Ｒは、出力端子ａを備え、接続ライン５がこの出力端子ａに接続されている。同様に、モジュール１Ｓのフィードバック制御回路１４Ｓは、出力端子ｂを備え、接続ライン５がこの出力端子ｂに接続されている。同様に、モジュール１Ｔのフィードバック制御回路１４Ｔは、出力端子ｃを備え、接続ライン５がこの出力端子ｃに接続されている。

この接続ライン５は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの各出力電流をバランスさせる出力電流バランス部に相当し、出力電流バランスが崩れそうになると電流制御指令値を補正する。

フィードバック制御回路１４Ｒは、３相並列運転電源装置の出力電圧Ｖｏが予め設定した基準電圧ＶＲＥＦとなるようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御回路１４Ｒは、電流制御指令値回路１２０ＲとＰＷＭ制御回路１３０Ｒとを備える。なお、フィードバック制御回路１４Ｓは、電流制御指令値回路１２０ＳとＰＷＭ制御回路１３０Ｓとを備え、フィードバック制御回路１４Ｔは、電流制御指令値回路１２０ＴとＰＷＭ制御回路１３０Ｔとを備えている。

電流制御指令値回路１２０Ｒは、前記基準電圧ＶＲＥＦと前記出力電圧Ｖｏとの差に対応する電圧を前記出力電流Ｉｏに対する電流制御指令値として出力する。この電流制御指令値は、出力電流バランス部を構成する接続ライン５によって補正され、また、後述するように、Ｙ結線用制御モードがオンのときは入力電圧バランス部１５Ｒによっても補正される。

ＰＷＭ制御回路１３０Ｒは、補正された電流制御指令値と出力電流Ｉｏの差から電流制御値を演算し、これに基づいてスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号を生成する。

電流制御指令値回路１２０Ｒは、基準電圧ＶＲＥＦ設定部１２０と、第１エラー検出部１２１と、第１ゲイン制御部１２２と、抵抗分圧回路１２３と、第２エラー検出部１２４とを備える。

ＰＷＭ制御回路１３０Ｒは、第３エラー検出部１３０と、第２ゲイン制御部１３１と、ＰＷＭ制御部１３２と、鋸歯状波発生回路１３３と、スイッチング制御部１３４とを備える。

電流制御指令値回路１２０Ｒにおいて、第１エラー検出部１２１は、出力電圧検出器４Ｒで検出した出力電圧Ｖｏに対応する電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較し、その差電圧を検出する。第１ゲイン制御部１２２は、前記差電圧を適切なゲインで増幅し、Ｖｉ＿ＲＥＦ＿１として出力する。

抵抗分圧回路１２３は、前記Ｖｉ＿ＲＥＦ＿１を抵抗ＲａとＲｂで分圧する。この分圧した電圧は補正前の電流制御指令値に対応したものとなる。モジュール１Ｓ、１Ｔのフィードバック制御回路１４Ｓ、１４Ｔにおいても同様にＶｉ＿ＲＥＦ＿２、Ｖｉ＿ＲＥＦ＿３が抵抗ＲａとＲｂで分圧される。この分圧した電圧は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔそれぞれにおいて出力され、これらが接続ライン５によって、アナログ的に平均化される（補正される）。すなわち、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの第１エラー検出部１２１から出力される電流制御指令値（に対応する電圧）は、平均化されて(補正されて)Ｖｉ＿ＲＥＦ＿ＡＶＥとして出力される。

このように、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの抵抗分圧回路１２３で分圧された電圧は接続ライン５で同一電圧にされるため、各モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの電流制御指令値は同一の値に制御される。すると、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔのいずれかのモジュールの出力電流が増大して不平衡になろうとしても、元の状態に戻りバランスが保持される。

第２エラー検出部１２４は、Ｖｉ＿ＲＥＦ＿ＡＶＥと入力電圧バランス部１５Ｒからの出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲとの差電圧を検出し、接続ライン５で平均化された(補正された)電圧（電流制御指令値）Ｖｉ＿ＲＥＦ＿ＡＶＥを出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲによってさらに補正する。出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲは、入力電圧バランス部１５Ｓの出力である。入力電圧バランス部１５Ｓは、Ｙ結線用制御モードがオンのときに作動する。

図８は、入力電圧バランス部１５Ｓのブロック図である。

入力電圧バランス部１５Ｒは、電源電圧検出部３の出力ＯＵＴ１～３から「Ｈ」の論理値を受けたときに、すなわち、電源電圧が４００Ｖであることを検出されたときにＹ結線用制御モードとなって作動する。

入力電圧バランス部１５Ｒは、Ｒ相の入力電圧ＶＩＮ１＿ＤＥＴと、Ｓ相の入力電圧ＶＩＮ２＿ＤＥＴと、Ｔ相の入力電圧ＶＩＮ３＿ＤＥＴとの平均を求め、Ｒ相の入力電圧ＶＩＮ１＿ＤＥＴが平均よりも大きいか小さいかを判定する。その大きさに応じた出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲがフィードバック制御回路１４Ｒに出力される。なお、モジュール１Ｓ内の入力電圧バランス部１５Ｓと、モジュール１Ｔ内の入力電圧バランス部１５Ｔも同様に、Ｙ結線用制御モードとなった時に、Ｒ相の入力電圧ＶＩＮ１＿ＤＥＴと、Ｓ相の入力電圧ＶＩＮ２＿ＤＥＴと、Ｔ相の入力電圧ＶＩＮ３＿ＤＥＴとの平均と大小を判定し、出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲをフィードバック制御回路１４Ｓ、フィードバック制御回路１４Ｔに出力する。

ＰＷＭ制御回路１３０Ｒにおいて、第３エラー検出部１３０は、電流制御指令値回路１２０Ｒから出力される電流制御指令値と、出力電流検出器３Ｒで検出した出力電流Ｉｏに対応する電圧Ｖｉ＿ＤＥＴとを比較し、その差電圧を検出する。第２ゲイン制御部１３１は、前記差電圧を適切なゲインで増幅し、電流制御値Ｖｉ＿Ｃとして出力する。

電流制御値Ｖｉ＿Ｃは、ＰＷＭ制御部１３２に出力される。ＰＷＭ制御部１３２には、鋸歯状波発生回路１３３から鋸歯状波が入力する。ＰＷＭ制御部１３２は、前記電流制御値Ｖｉ＿Ｃと前記鋸歯状波とを比較してＰＷＭ制御信号を出力する。スイッチング制御部１３４は、前記ＰＷＭ制御信号に応じてＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒのスイッチング素子のオン時間を変動させる。

以上のように、Ｙ結線用制御モードがオンに設定されると入力電圧バランス部１５Ｒによってフィードバック制御回路１４Ｒの電流制御指令値が補正される。このため、中性点なしＹ結線電源の場合に、Ｙ結線用制御モードが自動的に確実にオンに設定されるため、入力電圧が不平衡状態に移行することを防止できる。

なお、本実施形態では、出力電流バランス部を構成する接続ライン５を設けることで、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの各出力電流が不平衡になることも防止しているから、装置の動作をより一層安定化できる。

１Ｒ、１Ｓ、１Ｔ・・・電力制御装置
２・・・Δ・Ｙ切替回路部
ＭＣ１・・・第１リレー
ＭＣ２・・・第２リレー
３・・・電源電圧検出部
１２Ｒ、１２Ｓ、１２Ｔ・・・フィードバック制御回路
１２０Ｒ、１２０Ｓ、１２０Ｔ・・・電流制御指令値回路
１５Ｒ、１５Ｓ、１５Ｔ・・・入力電圧バランス部
５・・・接続ライン

Claims (6)

1. 並列接続した３台の電力制御装置を備え、前記３台の電力制御装置の出力電流を合流させて負荷に供給する並列運転電源装置において、
   前記３台の電力制御装置の入力側と電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子間に接続され、前記３台の電力制御装置の結線状態をΔ結線またはＹ結線のいずれかに切替えるΔ・Ｙ切替回路部と、
   電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子が入力側に接続され、これらの端子間の電源電圧が第１電圧かこれより低い第２電圧かを検出する電源電圧検出部と、を備え、
   前記Δ・Ｙ切替回路部は、３回路双投形の第１リレーを含み、第１リレーの常開接点は電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子に、常閉接点はＹ接続され、共通接点は３台の電力制御装置の入力端子に接続され、
   前記電源電圧検出部は、
   検出した電源電圧が前記第１電圧である場合に、前記第１リレーを駆動せずに前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力し、
   検出した電源電圧が前記第２電圧である場合に、前記第１リレーを駆動し、前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力しない、
   並列運転電源装置。
2. 前記Δ・Ｙ切替回路部は、前記第１リレーと電源間に直列接続された常開接点３回路単投形の第２リレーを含み、
   前記電源電圧検出部は、
   検出した電源電圧が前記第１電圧である場合に、前記第１リレーを駆動せずに前記３台の電力制御装置にＹ結線用制御モードをオンにする信号を出力してから前記第２リレーをオン駆動し、
   検出した電源電圧が前記第２電圧である場合に前記第１リレーを駆動してから前記第２リレーを駆動する、
   請求項１記載の並列運転電源装置。
3. 前記３台の電力制御装置は、それぞれ、電源開閉のメインリレーを備えるリレー回路と、前記リレー回路の出力側に接続される整流回路を含む力率改善コンバータ部と、前記力率改善コンバータ部の出力側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧を電源として駆動するＤＣ－ＤＣコンバータ部と、を備え、
   前記３台の電力制御装置は、それぞれ、電源投入後に前記コンデンサを所定時間徐々に充電する予備充電を行い、
   前記リレー回路は、前記所定時間の経過後に前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部をオンする、請求項１または２記載の並列運転電源装置。
4. 前記リレー回路は、前記電源開閉のメインリレーに並列接続され、電流制限抵抗が直列接続された予備充電リレーを備え、
   前記予備充電は、前記力率改善コンバータ部をオフして前記予備充電リレーを介して行う、請求項３記載の並列運転電源装置。
5. 前記力率改善コンバータ部は、前記所定時間の予備充電を行った後にオンして出力電流を徐々に大きくするソフトスタート動作を行い、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は前記力率改善コンバータ部のソフトスタート動作後にオンする、請求項４記載の並列運転電源装置。
6. 前記Ｙ結線用制御モードをオンに設定されたときに、電源の各相の入力電圧の平均と大小を求め、その結果に基づいて入力電圧のバランスを保持する入力電圧バランス部を設けた、請求項１～５のいずれかに記載の並列運転電源装置。

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