JPH0688197U - DC power supply - Google Patents

DC power supply

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JPH0688197U
JPH0688197U JP2808993U JP2808993U JPH0688197U JP H0688197 U JPH0688197 U JP H0688197U JP 2808993 U JP2808993 U JP 2808993U JP 2808993 U JP2808993 U JP 2808993U JP H0688197 U JPH0688197 U JP H0688197U
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power supply
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博之 村野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、交流電源投入時の突入電流を抑制す
ると共に平滑コンデンサに初期充電を安定して行うこと
が可能な直流電源装置を提供することにある。 【構成】本考案は、三相全波整流型直流電源装置におい
て、前記直流電源装置の直流電圧及び直流電流を検出す
る電圧検出器及び電流検出器と、前記平滑コンデンサの
初期充電電圧を設定する初期充電電圧設定器と、前記自
己消弧型素子の位相基準を演算する位相制御回路と、前
記検出された直流電圧より初期充電完了を判別する初期
充電完了検出回路と、前記検出された直流電流よりゲー
トしゃ断の必要性を判別するゲートしゃ断指令回路と、
前記位相制御回路及び初期充電完了検出回路及びゲート
しゃ断指令回路の出力信号により前記自己消弧型素子の
ゲートを制御するゲート制御回路とを備えているので、
限流抵抗を使用することなしに平滑コンデンサの初期充
電時の突入電流を抑制することができ、また、主回路電
源によって平滑コンデンサを初期充電するため、制御回
路と主回路との混触を防ぐことができる。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide a DC power supply device capable of suppressing an inrush current when an AC power supply is turned on and stably performing initial charging of a smoothing capacitor. According to the present invention, in a three-phase full-wave rectification type DC power supply device, a voltage detector and a current detector for detecting a DC voltage and a DC current of the DC power supply device and an initial charging voltage of the smoothing capacitor are set. An initial charging voltage setter, a phase control circuit that calculates a phase reference of the self-extinguishing element, an initial charging completion detection circuit that determines completion of initial charging from the detected DC voltage, and the detected DC current. A gate cutoff command circuit that determines the necessity of gate cutoff,
Since it has a gate control circuit for controlling the gate of the self-extinguishing type device by the output signals of the phase control circuit, the initial charge completion detection circuit, and the gate cutoff command circuit,
The inrush current at the initial charging of the smoothing capacitor can be suppressed without using a current limiting resistor, and since the smoothing capacitor is initially charged by the main circuit power supply, the contact between the control circuit and the main circuit is prevented. You can

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は直流電源装置、特に三相全波整流型直流電源装置に関する。 The present invention relates to a DC power supply device, and more particularly to a three-phase full wave rectification type DC power supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来、インバータ装置はそれぞれ整流器をもっているが、インバータ装置を複 数台使用している設備では、各々のインバータ装置が各々整流器をもつのではな く、複数台のインバータ装置に対して1台の整流器とすることが設置場所のスペ ース及び価格等の面で有利であるため、共通電源としての直流電源装置が導入さ れてきている。また、回生運転を必要としない負荷では、直流電源装置は一方向 のダイオードブリッジで構成され、三相全波整流して直流電圧を出力している。 しかし、インバータ装置及び機械装置の容量増加に伴ってこの三相全波整流型直 流電源装置の容量も年々増加していく傾向にある。 Conventionally, each inverter has its own rectifier, but in equipment that uses multiple inverters, each inverter does not have its own rectifier, but one rectifier for multiple inverters. Since it is advantageous in terms of space and price of installation place, a DC power supply device as a common power supply has been introduced. For loads that do not require regenerative operation, the DC power supply is composed of a unidirectional diode bridge and outputs DC voltage after three-phase full-wave rectification. However, the capacity of this three-phase full-wave rectification type DC power supply tends to increase year by year as the capacity of the inverter and mechanical equipment increases.

【0003】 ところで、ダイオードブリッジで構成されている直流電源装置では、交流電源 投入と同時に平滑コンデンサの充電として突入電流が流れる。この突入電流が主 回路素子及び平滑コンデンサの許容電流を超えると、主回路素子及び平滑コンデ ンサが破壊してしまうため、直流主回路に限流抵抗器を挿入して突入電流を抑制 し、平滑コンデンサに充電が完了するとこの限流抵抗器をコンタクタ等で短絡し ていた。By the way, in a DC power supply device composed of a diode bridge, an inrush current flows as charging of a smoothing capacitor at the same time when AC power is turned on. If this inrush current exceeds the allowable current of the main circuit element and the smoothing capacitor, the main circuit element and the smoothing capacitor will be destroyed.Therefore, insert a current limiting resistor in the DC main circuit to suppress the inrush current and smooth the current. When the capacitor was fully charged, this current limiting resistor was short-circuited with a contactor.

【0004】 しかし、直流電源装置の容量が大きくなるにつれて、この限流抵抗器も大きく なり、発熱及び設置スペースが問題となってきた。また、直流電源装置の容量が 大きくなると通電電流が大きくなり、限流抵抗器を短絡するコンタクタも大きく なり、容量によってはしゃ断器等を使用しなくてはならなくなってきた。この他 、制御電源より平滑コンデンサを充電すると、主回路と制御回路の混触の危険性 がある。However, as the capacity of the DC power supply becomes larger, the current limiting resistor also becomes larger, and heat generation and installation space have become problems. In addition, the larger the capacity of the DC power supply, the larger the energizing current, and the larger the contactor that short-circuits the current limiting resistor. Therefore, depending on the capacity, it is necessary to use a circuit breaker. In addition, if the smoothing capacitor is charged from the control power supply, there is a risk of contact between the main circuit and control circuit.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

前述したように、交流電源投入時に流れる突入電流により主回路素子または平 滑コンデンサが破壊することがあり、また突入電流抑制用限流抵抗器及びその短 絡用コンタクタは、直流電源装置の容量が大きくなるにつれて大きくなり、発熱 及び設置スペースが問題となってきた。さらに制御電源から平滑コンデンサを充 電すると、主回路と制御回路の混触する危険性がある等の問題が有り、その解決 策が求められるようになってきた。 As described above, the inrush current that flows when the AC power is turned on may destroy the main circuit element or the smoothing capacitor, and the current limiting resistor for suppressing the inrush current and its short-circuit contactor have the capacity of the DC power supply unit. As it gets bigger, it becomes bigger, and heat generation and installation space have become problems. Furthermore, charging the smoothing capacitor from the control power supply poses the problem that there is a risk of contact between the main circuit and control circuit, and a solution has been sought.

【0006】 本考案は前述した問題を解消するためになされたもので、その目的は交流電源 投入時の突入電流を抑制するとともに、平滑コンデンサに初期充電を安定して行 うことが可能な直流電源装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to suppress the inrush current when the AC power is turned on and to make it possible to perform stable initial charging of the smoothing capacitor. To provide a power supply device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、本考案はダイオードと自己消弧型素子の混合ブリ ッジ及び平滑コンデンサを備えた三相全波整流型直流電源装置において、前記直 流電源装置の直流電圧を検出する電圧検出器と、前記直流電源装置の直流電流を 検出する電流検出器と、前記平滑コンデンサの初期充電電圧を設定する初期充電 電圧設定器と、前記自己消弧型素子の位相基準を演算する位相制御回路と、前記 検出された直流電圧より初期充電完了を判別する初期充電完了検出回路と、前記 検出された直流電流よりゲートしゃ断の必要性を判別するゲートしゃ断指令回路 と、前記位相制御回路及び初期充電完了検出回路及びゲートしゃ断指令回路の出 力信号により前記自己消弧型素子のゲートを制御するゲート制御回路とから構成 されたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a three-phase full-wave rectification type DC power supply device equipped with a mixed bridge of a diode and a self-extinguishing type element and a smoothing capacitor, and detects the DC voltage of the direct current power supply device. Voltage detector, a current detector for detecting the DC current of the DC power supply device, an initial charge voltage setter for setting the initial charge voltage of the smoothing capacitor, and a phase reference for the self-extinguishing element. A phase control circuit, an initial charge completion detection circuit that determines completion of initial charge from the detected DC voltage, a gate cutoff command circuit that determines necessity of gate cutoff based on the detected DC current, and the phase control circuit And a gate control circuit for controlling the gate of the self-extinguishing type element by the output signal of the initial charge completion detection circuit and the gate cutoff command circuit. To.

【0008】[0008]

【作用】[Action]

直流電源装置の平滑コンデンサの初期充電電圧は初期充電電圧設定器によって 設定され、ランプ関数回路に入力される。初期充電電圧基準はランプ関数回路の レートに従って徐々に設定値へ変化し、電圧制御増幅器へ入力される。電圧制御 増幅器では電圧検出器によって検出された直流電源装置の出力電圧と基準値との 偏差が求められ、その偏差が電流制限回路へ入力される。電流検出器によって検 出された直流電源装置の出力電流は、電流制限回路及びゲートしゃ断指令回路へ それぞれ入力され、電流制限回路では主回路素子及び平滑コンデンサの許容電流 値以下となるよう電流基準が制限される。電流基準は位相制御回路へ入力され、 必要な主回路素子のゲート信号の基準が演算されゲート制御回路へ出力される。 一方、出力電圧は初期充電完了検出回路に入力され、初期充電が完了したことが 判別されると、初期充電完了検出回路よりゲート制御回路へ完了信号が出力され る。ゲートしゃ断指令回路では出力電流が異常と判別されると、ゲートしゃ断指 令をゲート制御回路へ出力する。ゲート制御回路は完了信号が入力されるまで主 回路素子へゲート制御信号を出力し、しゃ断指令を入力するとゲートをブロック する。 The initial charging voltage of the smoothing capacitor of the DC power supply is set by the initial charging voltage setter and input to the ramp function circuit. The initial charging voltage reference gradually changes to the set value according to the rate of the ramp function circuit, and is input to the voltage controlled amplifier. In the voltage control amplifier, the deviation between the output voltage of the DC power supply detected by the voltage detector and the reference value is obtained, and the deviation is input to the current limiting circuit. The output current of the DC power supply detected by the current detector is input to the current limiting circuit and the gate cutoff command circuit, respectively.In the current limiting circuit, the current reference is set so that it is below the allowable current value of the main circuit element and the smoothing capacitor. Limited. The current reference is input to the phase control circuit, and the reference of the gate signal of the necessary main circuit element is calculated and output to the gate control circuit. On the other hand, the output voltage is input to the initial charge completion detection circuit, and when it is determined that the initial charge is completed, the initial charge completion detection circuit outputs a completion signal to the gate control circuit. If the gate cutoff command circuit determines that the output current is abnormal, it outputs a gate cutoff command to the gate control circuit. The gate control circuit outputs the gate control signal to the main circuit element until the completion signal is input, and blocks the gate when the cutoff command is input.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

以下、本考案の実施例を図を参照して説明する。 図1は本考案の一実施例である三相全波整流型直流電源装置の回路構成図であ る。同図において、1は直流電源装置の直流電圧Vを検出する電圧検出器、2は 直流電流Id を検出する電流検出器、3は平滑コンデンサCの初期充電電圧VF を設定する初期充電電圧設定器、4はランプ関数回路、5は電圧制御増幅器、6 は電流制限回路、7は位相制御回路、8は直流電圧Vより初期充電完了を判別す る初期充電完了検出回路、9は直流電流Id よりゲートしゃ断の必要性を判別す るゲートしゃ断指令回路、10は位相制御回路7と初期充電完了検出回路8とゲ ートしゃ断指令回路9の出力信号により主回路素子のゲートを制御するゲート制 御回路である。なお、11は変圧器、12はしゃ断器、Dはダイオード、Tは自 己消弧型素子である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a three-phase full-wave rectification type DC power supply device which is an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a voltage detector that detects the DC voltage V of the DC power supply device, 2 is a current detector that detects the DC current I d , and 3 is an initial charging voltage that sets the initial charging voltage V F of the smoothing capacitor C. Setting device, 4 is a ramp function circuit, 5 is a voltage control amplifier, 6 is a current limiting circuit, 7 is a phase control circuit, 8 is an initial charge completion detection circuit that determines the completion of initial charge from DC voltage V, and 9 is a DC current. A gate cutoff command circuit 10 for judging the necessity of gate cutoff from I d controls the gate of the main circuit element by the output signals of the phase control circuit 7, the initial charge completion detection circuit 8 and the gate cutoff command circuit 9. It is a gate control circuit. In addition, 11 is a transformer, 12 is a circuit breaker, D is a diode, and T is a self-extinguishing type element.

【0010】 次に、本実施例の作用について説明する。 直流電源装置の主回路は、ダイオードDと自己消弧型素子Tの混合ブリッジに て構成されており、交流電源(図示せず)に接続されている。交流電源の入切は 変圧器11の入力側しゃ断器12によって行われる。直流電源装置の直流電圧V は電圧検出器1によって検出され、初期充電完了検出回路8と電圧制御増幅器5 に入力される。直流電源装置の直流電流Id は電流検出器2によって検出され、 電流制限回路6とゲートしゃ断指令回路9に入力される。Next, the operation of this embodiment will be described. The main circuit of the DC power supply is composed of a mixed bridge of a diode D and a self-extinguishing element T, and is connected to an AC power supply (not shown). Switching on / off of the AC power supply is performed by the input side breaker 12 of the transformer 11. The DC voltage V of the DC power supply device is detected by the voltage detector 1 and input to the initial charge completion detection circuit 8 and the voltage control amplifier 5. The DC current I d of the DC power supply device is detected by the current detector 2 and input to the current limiting circuit 6 and the gate cutoff command circuit 9.

【0011】 平滑コンデンサCの初期充電電圧VF は初期充電電圧設定器3によって設定さ れ、初期充電電圧基準VR はランプ関数回路4に入力される。このランプ関数回 路4の出力VR ′は電圧制御増幅器5に入力され、電圧制御増幅器5ではランプ 関数の出力VR ′と直流電圧Vの偏差ΔVが求められ、電流制限回路6へ入力さ れる。The initial charging voltage V F of the smoothing capacitor C is set by the initial charging voltage setter 3, and the initial charging voltage reference V R is input to the ramp function circuit 4. The output V R ′ of the ramp function circuit 4 is input to the voltage control amplifier 5, and the voltage control amplifier 5 obtains the deviation ΔV between the output V R ′ of the ramp function and the DC voltage V and inputs it to the current limiting circuit 6. Be done.

【0012】 電流制限回路6では、あらかじめ設定されている主回路素子であるダイオード Dと自己消弧型素子T及び平滑コンデンサCの許容電流値IL 以下となるよう電 流基準IR が求められ、電流基準IR は位相制御回路7に入力される。位相制御 回路7では電流基準IR に従って、自己消弧型素子Tの位相基準Pが演算され、 ゲート制御回路10へ入力される。ゲート制御回路10では位相基準Pに従って 自己消弧型素子Tのゲートタイミングを演算し自己消弧型素子Tに対してゲート 信号Gを出力する。これにより直流電流Id は制限され、平滑コンデンサCは徐 々に充電されていく。In the current limiting circuit 6, the current reference I R is determined so as to be equal to or less than the allowable current value I L of the preset main circuit element, the diode D, the self-extinguishing element T, and the smoothing capacitor C. , The current reference I R is input to the phase control circuit 7. In the phase control circuit 7, the phase reference P of the self-extinguishing element T is calculated according to the current reference I R and is input to the gate control circuit 10. The gate control circuit 10 calculates the gate timing of the self-extinguishing element T according to the phase reference P and outputs a gate signal G to the self-extinguishing element T. As a result, the direct current I d is limited and the smoothing capacitor C is gradually charged.

【0013】 直流電圧Vより初期充電が完了したかどうか初期充電完了検出回路8によって 判別され、初期充電が完了するとゲート制御回路10に対して初期充電完了信号 Eが出力され、ゲート制御回路10は自己消弧型素子Tのゲートを三相全波整流 となるよう切替制御する。直流電流Id が異常値となった場合は、ゲートしゃ断 指令回路9によって直流電源装置が異常と判別され、ゲートしゃ断指令Bがゲー ト制御回路10へ出力され、これによりゲート制御回路10は自己消弧型素子T のゲートをブロックする。 なお、上記実施例では自己消弧型素子Tとしてゲートターンオフサイリスタを 用いているが、これに限定するものではない。The initial charge completion detection circuit 8 determines whether the initial charge is completed from the DC voltage V. When the initial charge is completed, the initial charge completion signal E is output to the gate control circuit 10, and the gate control circuit 10 The gate of the self-extinguishing element T is switched and controlled so as to perform three-phase full-wave rectification. When the DC current I d becomes an abnormal value, the gate cutoff command circuit 9 determines that the DC power supply device is abnormal, and the gate cutoff command B is output to the gate control circuit 10, which causes the gate control circuit 10 to perform its own operation. Block the gate of arc-extinguishing element T 1. Although the gate turn-off thyristor is used as the self-arc-extinguishing element T in the above embodiment, the invention is not limited to this.

【0014】[0014]

【考案の効果】[Effect of device]

以上説明したように、本考案によると、限流抵抗を使用することなしに平滑コ ンデンサの初期充電時の突入電流を抑制することができ、突入電流による主回路 素子及び平滑コンデンサの破壊を防ぐことができる。また、主回路電源によって 平滑コンデンサを初期充電するため、制御回路と主回路との混触を防ぐことがで き、さらに直流電流が異常の時、自己消弧型素子のゲートをしゃ断することによ り電源系統側への事故の拡大を防ぐことができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the inrush current at the initial charging of the smoothing capacitor without using a current limiting resistor, and prevent the main circuit element and the smoothing capacitor from being destroyed by the inrush current. be able to. Also, since the smoothing capacitor is initially charged by the main circuit power supply, it is possible to prevent contact between the control circuit and the main circuit, and by shutting off the gate of the self-extinguishing element when the direct current is abnormal. It is possible to prevent the accident from spreading to the power supply system side.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の一実施例の回路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電圧検出器、2…電流検出器、3…初期充電電圧設
定器、4…ランプ関数回路、5…電圧制御増幅器、6…
電流制限回路、7…位相制御回路、8…初期充電完了検
出回路、9…ゲートしゃ断指令回路、10…ゲート制御
回路、11…変圧器、12…しゃ断器、C…平滑コンデ
ンサ、D…ダイオード、T…自己消弧型素子。
1 ... Voltage detector, 2 ... Current detector, 3 ... Initial charging voltage setting device, 4 ... Ramp function circuit, 5 ... Voltage control amplifier, 6 ...
Current limit circuit, 7 ... Phase control circuit, 8 ... Initial charge completion detection circuit, 9 ... Gate cutoff command circuit, 10 ... Gate control circuit, 11 ... Transformer, 12 ... Breaker, C ... Smoothing capacitor, D ... Diode, T ... Self-extinguishing element.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 ダイオードと自己消弧型素子の混合ブリ
ッジ及び平滑コンデンサを備えた三相全波整流型直流電
源装置において、前記直流電源装置の直流電圧を検出す
る電圧検出器と、前記直流電源装置の直流電流を検出す
る電流検出器と、前記平滑コンデンサの初期充電電圧を
設定する初期充電電圧設定器と、前記自己消弧型素子の
位相基準を演算する位相制御回路と、前記検出された直
流電圧より初期充電完了を判別する初期充電完了検出回
路と、前記検出された直流電流よりゲートしゃ断の必要
性を判別するゲートしゃ断指令回路と、前記位相制御回
路及び初期充電完了検出回路及びゲートしゃ断指令回路
の出力信号により前記自己消弧型素子のゲートを制御す
るゲート制御回路とから構成されたことを特徴とする直
流電源装置。
1. A three-phase full-wave rectification type DC power supply device comprising a mixing bridge of a diode and a self-extinguishing type element and a smoothing capacitor, a voltage detector for detecting a DC voltage of the DC power supply device, and the DC power supply. A current detector that detects a direct current of the device, an initial charging voltage setting device that sets an initial charging voltage of the smoothing capacitor, a phase control circuit that calculates a phase reference of the self-extinguishing element, and the detected An initial charge completion detection circuit that determines the completion of initial charge from a DC voltage, a gate cutoff command circuit that determines the necessity of gate cutoff from the detected DC current, the phase control circuit, an initial charge completion detection circuit, and a gate cutoff A DC power supply device comprising a gate control circuit for controlling the gate of the self-extinguishing element according to an output signal of a command circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018098940A (en) * 2016-12-14 2018-06-21 東洋電機製造株式会社 Initial charger and load driving system

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