JPH0919154A - 電源装置の突入電流制限装置 - Google Patents

電源装置の突入電流制限装置

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JPH0919154A
JPH0919154A JP7350464A JP35046495A JPH0919154A JP H0919154 A JPH0919154 A JP H0919154A JP 7350464 A JP7350464 A JP 7350464A JP 35046495 A JP35046495 A JP 35046495A JP H0919154 A JPH0919154 A JP H0919154A
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JP
Japan
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current limiting
power
current
capacitor
limiting resistor
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JP7350464A
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English (en)
Inventor
Koichi Taniguchi
幸一 谷口
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Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ電源回路等の突入電流の制限回路
の改良に関し、電源装置の出力容量の使用変更等を妨げ
ることなく突入電流を制限する。 【解決手段】 順変換器2と、逆変換器4と、順変換器
2の出力端子と逆変換器4の入力端子との間の正負配線
間に接続されたコンデンサCとを備え、コンデンサCに
直列に電流制限抵抗rを接続し、この電流制限抵抗rに
開閉制御可能なバイパス接点8を並列に接続し、電源投
入時においてバイパス接点8を開放し、充電完了後にバ
イパス接点8を閉じ、それ以後コンデンサCの充放電を
バイパス接点8を通じて行うよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ制御回路等
に使用されるインバータ電源回路に係り、特に電源投入
時に流れる突入電流の制限回路の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図2に、一般的なインバータ電源を用い
たモータ制御回路の例を示す。図2において、1からの
3相交流電力は停電検知回路2を介してコンバータ3に
与えられる。コンバータ3は入力された3相交流電力を
直流に変換する。変換された直流電力は平滑コンデンサ
Cを介して平滑化された後にインバータ4に入力され、
インバータ4において制御回路6の制御下でPWM(パ
ルス幅変調)制御され、所定周波数の交流電力となって
モータ5に供給される。
【0003】以上の回路構成において、電源投入時に
は、コンバータ3に平滑コンデンサCへの投入電流が流
れる。この突入電流はコンバータ3の出力端子を短絡し
た状態に近い大電流であるため、コンバータ3の構成素
子であるダイオードを破壊する恐れがある。そこで、こ
の突入電流を抑制するために、突入電流制限装置とし
て、コンバータ3とインバータ4の間の正側配線には電
流制限抵抗Rが直列に介挿されており、電流制限抵抗R
には停電検知回路2により開閉制御されるバイパス接点
7が並列に接続されている。
【0004】そして、電源投入時にはバイパス接点7を
開放し電流制限抵抗Rを介して突入電流を抑制しつつ平
滑コンデンサCを充電し、充電完了後にバイパス接点7
を閉じて電流制限抵抗Rをバイパスさせた状態で直流電
流をインバータ4に送る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の突入電流制
限装置は、電流制限抵抗Rをコンバータ3とインバータ
4の間の正側母線に直列に介挿させているため、電流制
限抵抗Rには使用する平滑コンデンサCに合わせた瞬時
耐量のものを用いる必要がある。そのため、コンバータ
3の出力容量を大型化する場合に、その用いる平滑コン
デンサCの容量に合わせた電流制限抵抗Rをその都度選
択あるいは変更しなければならない。このことは、逆
に、電流制限抵抗Rが変更できない場合には使用する平
滑コンデンサCの容量が制限され、コンバータ3の出力
容量が制限されることを意味する。また、コンバータ3
とインバータ4の間の正側配線に直列に介挿されるバイ
パス接点7も出力電流の大型化の制限要因になる。すな
わち、一般に、突入電流保護回路(PCB)用のバイパ
ス接点7には10〜15アンペア程度の定格電流の物し
かなく、それ以上の大電流の電源を作製する場合には別
の大型のリレーを用いなければならないが、かかる大型
のリレーを突入電流保護回路PCBに搭載することは困
難であり、結局において電流が制限されてしまうことと
なる。
【0006】本発明の目的は、電源装置の出力容量の使
用変更等を妨げることなく突入電流を制限し得る突入電
流制限装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、交流電力を直流電力に変
換する順変換器と、変換された直流電力を所定周波数の
交流電力に変換する逆変換器と、前記順変換器の出力端
子と逆変換器の入力端子との間の正負配線間に跨がって
接続されたコンデンサと、を備えた電源装置において、
前記コンデンサに直列に電流制限抵抗が接続され、この
電流制限抵抗に開閉制御可能なバイパス接点が並列に接
続されて構成される。
【0008】請求項2に記載の発明は、交流電力を直流
電力に変換する順変換器と、変換された直流電力を所定
周波数の交流電力に変換する逆変換器と、を備えた電源
装置において、前記順変換器の出力端子と逆変換器の入
力端子との間の正負配線間に複数のユニットが並列に接
続され、前記ユニットは前記順変換器の出力端子と逆変
換器の入力端子との間の正負配線間に接続されるコンデ
ンサおよび電流制限抵抗からなる直列回路と、この電流
制限抵抗に並列に接続された開閉制御可能なバイパス接
点を有して構成される。
【0009】請求項1に記載の発明によれば、電源投入
時においてバイパス接点が開放され、電流は順変換器の
正側出力端子、電流制限抵抗、コンデンサ、順変換器の
負側出力端子の経路で流れる。充電完了後、バイパス接
点が閉じられ、それ以後コンデンサの充放電はバイパス
接点を通じて行われる。このとき、電流制限抵抗および
バイパス接点に流れる電流は、コンデンサの充放電電流
であるので、順変換器から逆変換器へ向かう電流に比し
て小さくなり、従って電流制限抵抗およびバイパス接点
の容量による制限が軽減される。また、電流制限抵抗お
よびバイパス接点は直流母線には直列に介在しないの
で、電源投入時の突入電流の抑制にのみ作用し、通常動
作時には無関係となり、当該電源装置の電流容量の変更
増大に影響を与えない。
【0010】請求項2に記載の発明によれば、電源投入
時において各ユニットのバイパス接点が開放され、電流
は順変換器の正側出力端子、各ユニットの電流制限抵
抗、コンデンサ、そして順変換器の負側出力端子の経路
で流れる。充電完了後、バイパス接点が閉じられ、それ
以後各ユニットのコンデンサの充放電はそれぞれのバイ
パス接点を通じて行われる。このとき、電流制限抵抗お
よびバイパス接点に流れる電流は、コンデンサの充放電
電流であるので、順変換器から逆変換器へ向かう電流に
比して小さくなり、従って電流制限抵抗およびバイパス
接点の容量による制限が軽減される。このように、各ユ
ニットの電流制限抵抗およびバイパス接点は直流母線に
は直列に介在しないので、電源投入時の突入電流の抑制
にのみ作用し、通常動作時には無関係となり、当該電源
装置の電流容量の変更増大に影響を与えない。また、電
流制限抵抗は各ユニット内でのコンデンサの容量に適合
させればよく、従来のように追加される全コンデンサの
容量を考慮した瞬時耐量をもつ抵抗にする必要がないの
で、小形化が可能となる。
【0011】
【実施形態】次に、本発明の好適な実施形態を図面に基
づいて説明する。図1に、本発明の実施形態を示す。図
1において、従来例(図2)と同一もしくは重複する部
分には同一の符号を付して以下説明する。
【0012】図1に示すように、コンバータ(順変換
器)3の出力端の正側母線Pと負側母線N間には、電流
制限抵抗rと平滑コンデンサCの直列回路が接続され、
電流制限抵抗rには並列にバイパス接点8が接続されて
いる。正側母線Pおよび負側母線Nのいずれにも直列素
子は介在されていない。
【0013】電流制限抵抗rの抵抗値は平滑コンデンサ
Cの充電時定数の設定によって決まり、ワット数(瞬時
耐量)は平滑コンデンサCの静電容量によって決まる。
バイパス接点8の開閉タイミングは停電検知回路2から
供給される開閉制御信号によって制御される。
【0014】以上の構成において、電源投入時には、バ
イパス接点8が開放され、コンバータ3の出力電流はコ
ンバータ3の出力端子、正側母線P、電流制限抵抗r、
平滑コンデンサC、負側母線N、コンバータ3の負側出
力端子の経路で充電電流が流れる。平滑コンデンサCの
充電が完了すると、バイパス接点8が閉じられて電流制
限抵抗rはバイパスされ、これ以降平滑コンデンサCの
充放電はバイパス接点8を介して行われる。
【0015】このような構成においては、電流制限抵抗
rおよびバイパス接点8に流れる電流Iは、平滑コンデ
ンサCの充放電電流であるので、正側母線Pをインバー
タ4側へ流れる電流に比して小さくなり、従って電流制
限抵抗rおよびバイパス接点8の容量による制限が軽減
される。また、インバータ4への突入電流の防止のため
の特別な装置を付加する必要がない。すなわち、図1に
示すように、インバータ4の入力側にはスナバ用のコン
デンサC1 との関係は C >> C1 であるため、各コンデンサに流れる電流IとI1 とは、 I >> I1 となり、また、スナバコンデンサC1 の両端電圧V1
は、 V1 =1/C∫Idt で表され、両端電圧V1 は電流制限抵抗rと平滑コンデ
ンサCによる時定数で徐々に立上がるので、スナバコン
デンサC1 に流れる電流I1 は微小な大きさとなり、イ
ンバータ4への突入電流を考慮する必要がなくなるから
である。
【0016】以上の実施形態では、平滑コンデンサCを
1個設けた例を開示したが、平滑コンデンサCの数はこ
の例には限定されない。すなわち、図1に破線で示すよ
うに、静電容量の変更(増大)を目的として、追加コン
デンサユニットUcを一つもしくは複数並列に追加接続
することも可能である。
【0017】追加コンデンサユニットUcは上述の実施
形態と同様に、コンバータ3の出力端の正側母線Pと負
側母線N間に接続される電流制限抵抗rと平滑コンデン
サCの直列回路、および、電流制限抵抗rに並列に接続
されたバイパス接点8からなる。
【0018】この場合も同様に、電流制限抵抗rの抵抗
値は当該追加コンデンサユニットUcに内蔵される平滑
コンデンサCの充電時定数の設定によって決まり、ワッ
ト数(瞬時耐量)も内蔵平滑コンデンサCの静電容量に
よって決まるので、当該電源回路全体の容量とは無関係
に各追加コンデンサユニットUcごとに設定でき、電流
制限抵抗rの小形化が可能となる。バイパス接点8の開
閉タイミングも停電検知回路2から供給される開閉制御
信号によって制御される。
【0019】この追加コンデンサユニットUcの追加に
よりコンバータ3の出力を増加することができる。すな
わち、複数の追加コンデンサユニットUcを接続した場
合に各追加コンデンサユニットUcが持つ平滑コンデン
サの静電容量をほぼ同一の値とした場合、各平滑コンデ
ンサに流れる充電電流の値がほぼ同一となり、追加コン
デンサユニットUc1個当たりの充電電流に相当する出
力電流分ずつ増加するからである。なお、最終的な出力
電流の制限はコンバータ3のダイオードブリッジの電流
耐量に依存する。
【0020】以上の実施形態において、電流制限抵抗r
は抵抗器として説明したが、パワーサーミスタ等の素子
を用いることもできる。また、バイパス接点8には機械
式リレー接点のほか、トライアックやサイリスタ等の半
導体スイッチング素子を用いることもできる。
【0021】一方、従来構成において、通電中に、追加
コンデンサを誤って挿入した場合、当該コンデンサに突
入電流が流れ、いわば出力ショートが発生し、コンバー
タ3等の機器の焼損、追加コンデンサ挿入用コネクタの
焼付き等の不具合が発生する可能性がある。しかし、本
発明によれば、電流制限抵抗rと平滑コンデンサCの直
列回路からなる追加コンデンサユニットUcであるた
め、突入電流は電流制限抵抗rによって制限され、他の
回路は保護されることとなる。
【0022】
【発明の効果】以上の通り、請求項1に記載の発明によ
れば、電流制限抵抗およびバイパス接点に流れる電流
は、コンデンサの充放電電流であるので、順変換器から
逆変換器へ向かう電流に比して小さくなり、従って電流
制限抵抗およびバイパス接点の容量による制限が軽減さ
れる。また、電流制限抵抗およびバイパス接点は直流母
線には直列に介在しないので、電源投入時の突入電流の
抑制にのみ作用し、通常動作時には無関係となり、当該
電源装置の電流容量の変更増大に影響を与えない。請求
項2に記載の発明によれば、電流制限抵抗およびバイパ
ス接点に流れる電流は、コンデンサの充放電電流である
ので、順変換器から逆変換器へ向かう電流に比して小さ
くなり、従って電流制限抵抗およびバイパス接点の容量
による制限が軽減される。また、各ユニットの電流制限
抵抗およびバイパス接点は直流母線には直列に介在しな
いので、電源投入時の突入電流の抑制にのみ作用し、通
常動作時には無関係となり、当該電源装置の電流容量の
変更増大に影響を与えない。また、電流制限抵抗は各ユ
ニット内でのコンデンサの容量に適合させればよく、従
来のように追加される全コンデンサの容量を考慮した瞬
時耐量をもつ抵抗にする必要がないので、小形化が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源装置および突入電流制限装置
の実施形態を示す電気回路図である。
【図2】従来の電源装置および突入電流制限装置の電気
回路図である。
【符号の説明】
1 3相電源 2 停電検知回路 3 コンバータ 4 インバータ 5 モータ 6 制御回路 7 バイパス接点 8 バイパス接点 r、R 電流制限抵抗 C 平滑コンデンサ P 正側母線 N 負側母線 PWM 制御信号 DRV 始動信号 STP 停止信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電力を直流電力に変換する順変換器
    と、変換された直流電力を所定周波数の交流電力に変換
    する逆変換器と、前記順変換器の出力端子と逆変換器の
    入力端子との間の正負配線間に跨がって接続されたコン
    デンサと、を備えた電源装置において、 前記コンデンサに直列に電流制限抵抗が接続され、この
    電流制限抵抗に開閉制御可能なバイパス接点が並列に接
    続されていることを特徴とする電源装置の突入電流制限
    装置。
  2. 【請求項2】 交流電力を直流電力に変換する順変換器
    と、変換された直流電力を所定周波数の交流電力に変換
    する逆変換器と、を備えた電源装置において、前記順変
    換器の出力端子と逆変換器の入力端子との間の正負配線
    間に複数のユニットが並列に接続され、 前記ユニットは前記順変換器の出力端子と逆変換器の入
    力端子との間の正負配線間に接続されるコンデンサおよ
    び電流制限抵抗からなる直列回路と、この電流制限抵抗
    に並列に接続された開閉制御可能なバイパス接点を有す
    ることを特徴とする電源装置の突入電流制限装置。
JP7350464A 1995-04-26 1995-12-22 電源装置の突入電流制限装置 Pending JPH0919154A (ja)

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JP12577495 1995-04-26
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Effective date: 20010928