JPH0956081A - 直流充電器 - Google Patents

直流充電器

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JPH0956081A
JPH0956081A JP21190495A JP21190495A JPH0956081A JP H0956081 A JPH0956081 A JP H0956081A JP 21190495 A JP21190495 A JP 21190495A JP 21190495 A JP21190495 A JP 21190495A JP H0956081 A JPH0956081 A JP H0956081A
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JP
Japan
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charging
parallel
voltage
section
short
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Withdrawn
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JP21190495A
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English (en)
Inventor
Norikazu Kawakami
了司 川上
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 課題は、入力電圧を制限抵抗部で電流制限し
て並列均圧抵抗付きコンデンサ部を充電し、充電電圧が
所定値に達した時点で制限抵抗部を短絡する直流充電器
において、制限抵抗部短絡時に充電電圧が急峻に変化し
て過電流が流れる点で、本発明は制限抵抗部短絡時の充
電電圧の急峻な変化を抑制した直流充電器を提供する。 【解決手段】 短絡スイッチSaが並列接続され、交流入
力電源Viに直列接続した突入電流抑制用制限抵抗部Rs
と、制限抵抗部Rsに接続した整流部1と、均圧抵抗RLを
並列接続した充電用コンデンサ部Cを整流部出力に接続
した直流充電部2とを具備した直流充電器において、投
入スイッチSbが直列接続された並列制限抵抗部Rtを制限
抵抗部Rsに所定数段、並列接続し、電源入力電圧Viを制
限抵抗部Rsで電流制限して充電し、充電電圧が所定値に
達する毎に投入スイッチSbを閉成し、電流制限抵抗値を
段階的に小さくした後、制限抵抗部Rsを短絡する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自励式無効電力補
償装置のインバータ等に使用される直流充電器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】例えば自励式無効電力補償装置では、イ
ンバータを充電する直流充電器を使用しており、その充
電器の一例を図3(a)を参照して次に示す。図におい
て(Rs)は突入電流抑制用制限抵抗部、(1)は整流
部、(2)は直流充電部である。上記制限抵抗部(Rs)
は低圧(例えば400V)三相交流電源(Vi)の各相毎に直列
接続した抵抗体(又は同程度のインピーダンス値を持つ
リアクトル)で、それに電磁接触器からなる短絡スイッ
チ(Sa)が並列接続される。整流部(1)は充電用変圧
器(T)と交直変換用コンバータ部(A)とを具備し、
変圧器(T)の一次側を制限抵抗部(Rs)に接続する。
又、コンバータ部(A)は複数のダイオード(Di)…を
グレーツ結線したダイオードコンバータで、その入力側
を変圧器(T)の二次側に接続して出力側に直流充電部
(2)を接続する。
【0003】直流充電部(2)はコンデンサ部(C)に
均圧抵抗(RL)を並列接続してその両端子をコンバータ
部(A)の出力に接続したもので、コンバータ部出力の
直流電圧(Vdc)を充電電圧としてコンデンサ部(C)
を直流充電する。上記コンデンサ部(C)は、図3
(b)に示すように、多数の電解コンデンサ(Ca)(C
b)…を直並列接続した大容量コンデンサバンクであ
る。この時、各コンデンサ(Ca)(Cb)…に流れる洩れ
電流(i)が各コンデンサ毎にバラつくため、特に直列
コンデンサ(Ca)(Cb)…において電圧分担のバランス
が崩れ易い。そのため、直列コンデンサ(Ca)(Cb)…
の各々に洩れ電流(i)の10倍程度の電流(10i)が流
れる均圧抵抗(RLa)(RLb)… を並列接続し、それに
より各直列コンデンサ(Ca)(Cb)…の分担電圧を決め
て均等保持する。
【0004】上記構成においてコンデンサ部(C)を充
電する際、まず短絡スイッチ(Sa)を開成して電源(V
i)を投入し、電源入力電圧(Vi)を制限抵抗部(Rs)
で電流制限して整流部(1)に供給する。そして、それ
を整流部(1)で所望値に昇圧及び直流変換してコンデ
ンサ部(C)に充電電圧(Vdc)として給電すると、図
3(c)に示すように、漸増する充電電圧(Vdc)によ
ってコンデンサ部(C)が直流充電される。次に、充電
開始以後、所定の検出手段で充電電圧(Vdc)を検出
し、それが直流電圧飽和値(Vsp){実際には、(Vsp)
の85%程度}に達した時点(tp)で短絡スイッチ(Sa)
を閉成して制限抵抗部(Rs)を短絡する。それによりコ
ンデンサ部(C)の充電電圧(Vdc)を十分に確立した
後、制限抵抗部(Rs)を短絡して整流部(1)に電源入
力電圧(Vi)を直接、供給し、仕上がり充電電圧となる
最終定格直流電圧飽和値(Vsq)(Vsq≒1.35×Vi×変圧
比)まで充電する。
【0005】ここで、上記直流電圧飽和値(Vsp)は均
圧抵抗(RL)と制限抵抗部(Rs)との分圧比により、Vs
p=Vsq×{RL/(RL+k・Rs)}…(イ)(但し、k:係数)で与
えられ、各直流電圧飽和値(Vsp)(Vsq)の間で電圧差
(ΔVp)が生じる。従って、図3(c)に示すように、
時点(tp)における短絡スイッチ(Sa)の投入前後
で、直流電圧飽和値(Vsp)から定格直流電圧飽和値(V
sq)へ電圧差(ΔVp)だけ充電電圧(Vdc)が急峻に増
大する。特に、(イ)式において均圧抵抗(RL)が大き
くなる程、或いは制限抵抗部(Rs)が小さくなる程、
(Vsp)は大きくなって(Vsq)に近付くため、短絡スイ
ッチ(Sa)の投入前後で電圧差(ΔVp)が小さくなる。
一方、均圧抵抗(RL)が小さくなる程、或いは制限抵抗
部(Rs)が大きくなる程、(Vsp)は小さくなって(Vs
q)から離れるため、短絡スイッチ(Sa)の投入前後で
電圧差(ΔVp)が大きくなることがわかる。
【0006】このようにして、上述のように、初期充電
時に制限抵抗部(Rs)により電源入力電圧(Vi)を制限
しておき、無充電のコンデンサ部(C)に電源(Vi)を
投入した時、コンデンサ部(C)入力に短絡的に流れる
過大な過渡的突入電流(Is)(Is=Vi/√3・XL、但し、X
L:変圧器インピーダンス)を制限抵抗部(Rs)により抑
制する。上記突入電流(Is)は充電と共に漸減し、その
充電の時定数がコンデンサ容量と制限抵抗部(Rs)によ
って決まる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、直流充電器において大容量のコンデンサ部(C)を
必要としているため、並列段数が多くなって均圧抵抗
(RL)に多くの洩れ電流(i)を流す必要が生じ、その
結果、均圧抵抗(RL)が小さくなって(イ)式より直流
電圧飽和値(Vsp)と(Vsq)の比率が、0.8〜0.9程度と
なり、この状態で短絡スイッチ(Sa)を閉成すると、そ
の投入前後で電圧差(ΔVp)が大きくなって充電電圧
(Vdc)が急峻に変化する点である。そうすると、短絡
スイッチ閉成時の突入電流(Is)は実際の充電電圧(Vd
c)と定格直流電圧飽和値(Vsq)との差に比例し、又、
短絡スイッチ閉成によって制限抵抗部(Rs)は0になる
ため、大きく急峻な電圧差(ΔVp)により電源(Vi)か
ら過電流が流れ、コンバータ部内の半導体素子を破壊す
る等の不具合が生じる。この場合、制限抵抗部(Rs)を
小さくすれば、電圧差(ΔVp)は小さくなるが、電源電
流の制限が不十分で突入電流(Is)が大きくなるという
不具合がある。そこで、本発明は、制限抵抗部(Rs)を
小さくすることなく、従って、充電時間を変えることな
く、短絡スイッチ閉成時の大きく急峻な電圧差(ΔVp)
を抑制して過電流発生を防止した直流充電器を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、短絡スイッチ
が並列接続され、且つ、交流入力電源に直列接続した突
入電流抑制用制限抵抗部と、上記制限抵抗部に順次、接
続した充電用変圧器及び交直変換用コンバータ部を有す
る整流部と、直流充電用コンデンサ部に均圧抵抗を並列
接続して両端子を上記コンバータ部出力に接続した直流
充電部とを具備し、上記電源入力電圧を制限抵抗部で電
流制限してその整流電圧でコンデンサ部を直流充電し、
充電電圧が所定値に達した時点で短絡スイッチを閉じて
制限抵抗部を短絡制御し、電源入力電圧で直接、充電す
る直流充電器において、接続用投入スイッチが直列接続
された並列制限抵抗部を上記制限抵抗部に所定数段、並
列接続し、制限抵抗部による電流制限を経て充電電圧が
所定値に達する毎に投入スイッチを順次、閉成し、並列
制限抵抗部と制限抵抗部の並列合成抵抗により電流制限
抵抗値を段階的に小さくして充電した後、制限抵抗部を
短絡して充電することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に係る直流充電器の実施の
形態を図1を参照して以下に説明する。図に示す部分と
同一部分には同一参照符号を付してその説明を省略す
る。相違する点は、接続用投入スイッチ(Sb)が直列接
続された並列制限抵抗部(Rt)を各相毎に制限抵抗部
(Rs)に所定数段(図示例では、一段)、付加的に並列
接続し、電源入力電圧(Vi)の電流制限抵抗値を複数段
(図示例では、2段)で段階的に小さくして給電したこ
とである。上記並列制限抵抗部(Rt)は抵抗体、或いは
同程度のインピーダンス値を持つリアクトルである。
【0010】上記構成においてコンデンサ部(C)を直
流充電する際、まず従来と同様、短絡及び投入各スイッ
チ(Sa)(Sb)を開成して電源(Vi)を投入する。そし
て、電源入力電圧(Vi)を制限抵抗部(Rs)で電流制限
して整流部(1)に供給し、その出力電圧を充電電圧
(Vdc)としてコンデンサ部(C)を直流充電する。次
に、図2に示すように、所定時間経過後、充電電圧(Vd
c)が第1直流電圧飽和値(Vsa)に達した時点(ta)
で投入スイッチ(Sb)を投入する。そして、電源入力電
圧(Vi)を各制限抵抗部(Rs)(Rt)の並列合成抵抗か
らなるやや小さくなった制限抵抗により電流制限して整
流部(1)に供給し、その出力電圧でコンデンサ部
(C)を直流充電する。更に、所定時間経過後、充電電
圧(Vdc)が第2直流電圧飽和値(Vsb)に達した時点
(tb)で短絡スイッチ(Sa)を閉成する。そして、各
制限抵抗部(Rs)(Rt)を共に短絡して電源入力電圧
(Vi)を直接、整流部(1)に供給し、その出力電圧で
コンデンサ部(C)を最終定格直流電圧飽和値(Vsq)
まで直接、直流充電する。そうすると、電源入力電圧
(Vi)が制限抵抗部(Rs)の一段抵抗から各制限抵抗部
(Rs)(Rt)の並列合成抵抗を経て段階的に電流制限抵
抗値を小さくして整流部(1)に供給される。その結
果、投入スイッチ(Sb)及び短絡スイッチ(Sa)を経時
的に順次、投入する毎に各投入前後で生じる充電電圧
(Vdc)の電圧差(ΔVa)(ΔVb)が小さくなる。同時
に 、それによって短絡スイッチ閉成時に発生する過電
流を抑制出来る。
【0011】
【実施例】例えば、交流三相入力電圧(Vi)を400V、
充電用変圧器レシオを400V/400V、コンデンサ容量
(C)を0.24F、均圧抵抗(RL)を900Ω、定格直流電
圧飽和値(Vsq)を550Vとし、制限抵抗部(Rs)を20
Ω、並列制限抵抗部(Rt)を10Ωとする。そこで、図2
に示すように、電源投入後、制限抵抗部(Rs)だけで電
流制限して充電電圧(Vdc)が時定数(τ=8.1s)で上昇
し、第1直流電圧飽和値(Vsa=530V)に達した時点
(ta)で投入スイッチ(Sb)を閉成する。次に、制限
抵抗部(Rs)と並列制限抵抗部(Rt)の並列合成抵抗で
電流制限して充電電圧(Vdc)が時定数(τ=2.7s)で上
昇する。そして、第2直流電圧飽和値(Vsb=543V)に
達した時点(tb)で短絡スイッチ(Sa)を閉成して制
限抵抗部(Rs)を短絡すると、充電電圧(Vdc)は最終
の定格直流電圧飽和値(Vsq=550V)に達する。そこ
で、電流制限抵抗値が段階的に小さくなるため、時点
(ta)(tb)の前後で充電電圧(Vdc)の各電圧差
(ΔVa)(ΔVb)がそれぞれ小さくなる。そし て、短
絡スイッチ閉成時の制限抵抗0の状態に生じる過電流を
従来の制限抵抗部(Rs)による1段電流制限の場合より
も(7/20)に低減出来る。{尚、時点(ta)の投入ス
イッチ閉成時は制限抵抗有りの状態の充電であり、過電
流は発生し ない。}
【0012】尚、上記実施例では、2段の制限抵抗部で
電流制限抵抗値を段階的に小さくして制限抵抗部短絡時
の充電電圧(Vdc)の電圧差を小さくしているが、必要
に応じて 並列制限抵抗部(Rt)を2段以上、設ける
と、電圧差を更に小さく出来る。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、電源入力電圧を突入電
流抑制用制限抵抗部で電流制限してその整流電圧でコン
デンサ部を直流充電し、充電電圧が所定値に達した時点
で制限抵抗部を短絡して充電する直流充電器において、
上記制限抵抗部に並列制限抵抗部を接続し、電流制限抵
抗値を数段で段階的に小さくして直流充電したから、制
限抵抗部短絡時の前後の充電電圧差が小さくなり、制限
抵抗部を小さくすることなく、その短絡時に発生する過
電流を抑制出来、半導体のサージ耐量等を低減出来、コ
ストも低減出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る直流充電器の実施の形態を示す回
路図である。
【図2】本発明に係る直流充電器の充電電圧の時間的変
化を示すグラフである。
【図3】(a)は従来の直流充電器の一例を示す回路図
である。(b)は図3(a)の直流充電器の直流充電部
を示す回路図である。(c)は図3(a)の直流充電器
の充電電圧の時間的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 整流部 2 直流充電部 Vi 交流入力電源 Rs 制限抵抗部 Sa 短絡スイッチ Rt 並列制限抵抗部 Sb 投入スイッチ T 充電用変圧器 A コンバータ部 C コンデンサ部 RL 均圧抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 短絡スイッチが並列接続され、且つ、交
    流入力電源に直列接続した突入電流抑制用制限抵抗部
    と、上記制限抵抗部に順次、接続した充電用変圧器及び
    交直変換用コンバータ部を有する整流部と、直流充電用
    コンデンサ部に均圧抵抗を並列接続して両端子を上記コ
    ンバータ部出力に接続した直流充電部とを具備し、上記
    電源入力電圧を制限抵抗部で電流制限してその整流電圧
    でコンデンサ部を直流充電し、充電電圧が所定値に達し
    た時点で短絡スイッチを閉じて制限抵抗部を短絡制御
    し、電源入力電圧で直接、充電する直流充電器におい
    て、 接続用投入スイッチが直列接続された並列制限抵抗部を
    上記制限抵抗部に所定数段、並列接続し、制限抵抗部に
    よる電流制限を経て充電電圧が所定値に達する毎に投入
    スイッチを順次、閉成し、並列制限抵抗部と制限抵抗部
    の並列合成抵抗により電流制限抵抗値を段階的に小さく
    して充電した後、制限抵抗部を短絡して充電することを
    特徴とする直流充電器。
JP21190495A 1995-08-21 1995-08-21 直流充電器 Withdrawn JPH0956081A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101468038B1 (ko) * 2013-07-02 2014-12-03 (주)갑진 Pwm 컨버터와 이를 이용한 승압방법
JP5955484B1 (ja) * 2015-03-19 2016-07-20 三菱電機株式会社 コンバータユニットシステム及びコンバータユニット

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Effective date: 20021105