TW201916569A - 電源裝置 - Google Patents

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日商高周波熱錬股份有限公司
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Abstract

本案提供在異常時使平滑部中包含的電容器迅速地放電、並且可減低平常時之損耗的一種電源裝置。電源裝置具備有:順變換部3;平滑部4;逆變換部5;收納以上三者的框體7;以及檢測出順變換部3、逆變換部5、及框體7中之至少一者的異常的異常檢出部;平滑部4包含有:與順變換部3之輸出並聯的電容器10、將電容器10予以放電的第一放電電阻12、以及與第一放電電阻12串聯的開關元件14;且在藉由異常檢出部檢測出異常時,藉由異常檢出部閉合開關元件14,當開關元件14被閉合時,電容器10係藉由第一放電電阻12加以放電。

Description

電源裝置
本發明係關於一種電源裝置。
專利文獻1中記載的反向器(反向器:inverter,依國立教育研究院電子計算機名詞工具書稱為反向器,亦有稱為反用換流器或逆變器之情形)裝置,係從交流電源產生直流電源,且從經由以電抗器(reactor)及平滑電容器(smoothing capacitor)所構成之平滑電路之輸出的直流輸出,以控制反向器電路的開關元件的導通(ON)關斷(OFF)的方式來獲得交流輸出,而將高頻的交流輸出供給至感應加熱用的加熱線圈(coil)。此反向器裝置中,以預定的放電時間常數將平滑電容器予以放電的放電用電阻係與平滑電容器並聯。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利第3419641號公報
如專利文獻1所記載之反向器裝置(inverter device),當放電用電阻與平滑電容器並聯,則放電用電阻就會一直消耗電力。為減低因受放電用電阻所消耗的電力而將放電用電阻的電阻值加大,放電時間常數就會變大,平滑電容器放電所需的時間就會變長。若平滑電容器中殘留有電荷就會對電路的檢查及維修造成妨礙,故而在裝置發生異常時,要求平滑電容器迅速地(例如在10秒以內)放電。
專利文獻1所記載之反向器裝置係用於鍋等的調理器具之感應加熱,其輸出較小,平滑電容器的靜電容量也較小。因此,即使因受放電用電阻的電阻值加大而放電時間常數變大,其影響也算輕微。作為記載於專利文獻1之一例的平滑電容器的靜電容量為9μF,放電用電阻的電阻值為240KΩ之情況,放電時間常數為2秒左右。
但是,用於鋼材的熱處理、電焊鋼管的熔接等之輸出較大的電源裝置,平滑電容器的靜電容量也較大。特別是,對於用於電焊鋼管的熔接之電源裝置係要求低漣波(ripple)的電源裝置,而用於此種電源裝置之平滑電容器的靜電容量為數萬μF之極大值。平滑電容器的靜電容量如此之大的話,放電用電阻的電阻值之增大會造成放電時間常數之顯著增大。另一方面,若使放電用電阻的電阻值減小,則放電用電阻所消耗的電量會增加,而且因為消耗電力與電阻器的額定值之關係會需要很多個電阻器,而會有電源裝置的製造成本及運轉成本的上升、以及電源 裝置會大型化的疑慮。
本發明係有鑑於上述的課題而完成者,其目的在於提供在異常時使平滑部中包含的電容器迅速地放電、並且可減低平常時之損耗的一種電源裝置。
本發明的一態樣之電源裝置係具備有:將從交流電源所供給的交流電力變換為直流電力的順變換部;使從前述順變換部所輸出之含有漣波(ripple)之直流電力平滑化的平滑部;將經前述平滑部所平滑化後的直流電力變換為交流電力的逆變換部;收納前述順變換部、前述平滑部、及前述逆變換部的框體;以及檢測前述順變換部、前述逆變換部、及前述框體中之至少一者的異常的異常檢出部;前述平滑部係包含有:與前述順變換部的輸出並聯的至少一個電容器、將前述電容器予以放電的第一放電電阻、以及與前述第一放電電阻串聯的開關元件;在藉由前述異常檢出部檢測出異常時,藉由前述異常檢出部閉合前述開關元件,且在前述開關元件被閉合時,前述電容器係藉由前述第一放電電阻加以放電。
根據本發明,就可提供在異常時使平滑部中包含的電容器迅速地放電、並且可減低平常時之損耗的電源裝置。
1‧‧‧電源裝置
2‧‧‧交流電源
3‧‧‧順變換部
4‧‧‧平滑部
5‧‧‧逆變換部
6‧‧‧斷路器
7‧‧‧框體
8‧‧‧控制部
9‧‧‧負載
10‧‧‧電容器
11‧‧‧電抗器
12‧‧‧第一放電電阻
13‧‧‧第二放電電阻
14‧‧‧開關元件
20‧‧‧二極體
21‧‧‧第一電容器
22‧‧‧第二電容器
23‧‧‧第一放電電阻
24‧‧‧第二放電電阻
25‧‧‧第三放電電阻
26‧‧‧開關元件
30‧‧‧PLL電路
31‧‧‧異常檢出電路
32‧‧‧變流器
33‧‧‧變壓器
40‧‧‧相位比較電路
41‧‧‧類比加減法器
42‧‧‧電壓控制振盪器
43‧‧‧訊號控制電路
50‧‧‧波形整形器
50A‧‧‧電阻器
50B‧‧‧電容器
51‧‧‧波形整形器
51A‧‧‧電阻器
51B‧‧‧電容器
52‧‧‧資料正反器
53‧‧‧正反器
54‧‧‧比較器
55‧‧‧反轉器
56‧‧‧可變電阻器
57‧‧‧屏蔽手段
CL‧‧‧時脈輸入埠
D‧‧‧資料輸入埠
g1至g4‧‧‧控制端子
I1‧‧‧電流
M1至M4‧‧‧功率半導體元件
Q‧‧‧設定訊號埠
R‧‧‧重設輸入埠
S‧‧‧設定輸入埠
V1‧‧‧電壓
第1圖係用來說明本發明的實施形態之電源裝置的一例之方塊圖。
第2圖係第1圖之電源裝置的平滑部的電路圖。
第3圖係第1圖之電源裝置的平滑部的變形例的電路圖。
第4圖係用來說明本發明的實施形態之電源裝置的另一例之方塊圖。
第5圖係第4圖之電源裝置的控制部的電路圖。
第6圖係第4圖之電源裝置的控制部的電路圖。
第1圖顯示用來說明本發明的實施形態之電源裝置的一例,第2圖顯示平滑部的一例。
電源裝置1係具備有:順變換部3,係將從交流電源2所供給的交流電力變換為直流電力;平滑部4,係將從順變換部3所輸出之含有漣波之直流電力予以平滑化;以及逆變換部5,係將藉由平滑部4而平滑化後的直流電力予以變換為交流電力。在本例中,電源裝置1還具備有:當交流電源2到順變換部3流通有過電流時,切斷對於順變換部3的電力供給的斷路器(breaker)6,且順變換部3、平滑部4、逆變換部5、及斷路器6係收納於框體7內。
順變換部3可為利用例如二極體電橋(diode bridge)進行整流者,亦可使用可根據外部訊號控制導通的閘流體(thyristor)等的半導體元件來可變化地整流平滑化 後的直流電壓。在利用半導體元件之情況,半導體元件之導通係由控制部8加以控制。
逆變換部5係由例如以能夠切換(switching)動作的四個功率半導體元件為主體的全橋式電路(full-bridge circuit)所構成,利用四個功率半導體元件的預定的切換動作來產生高頻的交流電力。另外,亦可使用六個功率半導體元件來使高頻的輸出成為三相輸出。功率半導體元件的切換動作係由控制部8加以控制。
功率半導體元件可使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣閘雙極電晶體)及MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金屬-氧化物-半導體場效電晶體)之類的可切換動作之各種功率半導體元件,就半導體材料而言,例如使用矽(Si)者、或使用碳化矽(SiC)者。
逆變換部5的輸出係連接包含有加熱線圈的負載9,且將逆變換部5所產生的高頻的交流電力供給至加熱線圈。並且,利用加熱線圈對加熱對象物進行感應加熱。加熱對象物及加熱目的並沒有特別的限制,可舉出的例子有鋼材的熱處理(淬火等)、電焊鋼管的熔接等。
在第2圖所示的例子中,平滑部4係包含有電容器10、電抗器11、第一放電電阻12、第二放電電阻13、以及開關元件14。
電容器10係與順變換部3的輸出並聯,用來消除或減輕順變換部3的直流輸出中所含有的漣波。電 容器10的靜電容量係與電源裝置1的輸出相對應而適當地設定,在例如電源裝置1的輸出為300kW之程度的情況,電容器10的靜電容量可設定為20000μF左右(惟,此靜電容量為在非常低漣波的電源裝置之值)。就電容器10而言,例如採用較容易做到大容量化的電解電容,但並不限定於電解電容。
另外,在本例中,電抗器11係介設於順變換部3的輸出的正極、與連接於正極側之電容器10的端子之間。電抗器11係與電容器10共同動作並形成低通濾波器(low-pass filter),以提高去除漣波的能力。
第一放電電阻12與開關元件14串聯,且串聯後的第一放電電阻12及開關元件14係與順變換部3的輸出並聯。開關元件14係可根據外部訊號而斷開閉合,由控制部8來斷開閉合。並且,在開關元件14為閉合(導通)時,電容器10通過第一放電電阻12及開關元件14而放電。
開關元件14可採用例如利用由電磁鐵所吸引的可動鐵片而開關的磁式開關(magnet switch)等之具有機械性的接點之元件、或閘流體等之半導體元件,但與具有機械性的接點之元件相比較,適宜採用元件的壽命較長的半導體元件。
第二放電電阻13係與第一放電電阻12並聯,電容器10係通過第二放電電阻13而恆常地放電。第二放電電阻13的電阻值係比第一放電電阻12的電阻值還 大,舉例來說,第一放電電阻12的電阻值為數百Ω,而第二放電電阻13的電阻值為數十kΩ至數百kΩ。
斷路器6係在交流電源2到順變換部3流通有過電流時,切斷對於順變換部3的電力供給,且在切斷對於順變換部3的電力供給時,將顯示順變換部3之異常的異常訊號送出至控制部8。
控制部8係例如以處理器為主體而構成,且控制逆變換部5的功率半導體元件的開關動作,而且當順變換部3採用閘流體等的半導體元件時,控制半導體元件的導通。此外,控制部8在有異常訊號從斷路器6輸進來時,使開關元件14閉合。
藉由開關元件14的閉合,藉此電容器10除了通過第二放電電阻13,且通過第一放電電阻12而被放電。第一放電電阻12的電阻值(例如數百Ω)係比第二放電電阻13的電阻值(例如數十kΩ至數百kΩ)還小,而蓄積於電容器10的電荷幾乎都流通於第一放電電阻12。相對於電容器10的端子間電壓,放電電阻的的電阻值越小流通於放電電阻的電流越大,而當斷路器6及控制部8檢測出順變換部3有異常時,可藉由電阻值較小的第一放電電阻12令電容器10迅速地放電。在例如電容器10的靜電容量為20000μF,且第一放電電阻12的電阻值為300Ω時,放電時間常數為6秒左右。
再者,從對於發熱的安全性的觀點,平時通電的電阻器,一般係1/4左右的額定電力被運用,但在 異常時蓄積於電容器10的電荷僅在開關元件14閉合的時序流通於第一放電電阻12,而伴隨著第一放電電阻12之通電的發熱係瞬時性的,所以第一放電電阻12可運用在額定電力的上限或上限附近。藉此,可削減構成第一放電電阻12之電阻器的個數,而可削減電源裝置1的製造成本及使電源裝置1小型化。例如,在交流電源2的輸出電壓為440V,且順變換部3採用二極體電橋來整流時,順變換部3的輸出電壓為約600V。並且,在第一放電電阻12的電阻值為300Ω時,流通於第一放電電阻12之電流最大為2A,第一放電電阻12的消耗電力最大為1200W。在此情況,例如採用漆包式電阻器(enamelled resistor)等之額定電力較大的電阻器,則以一個電阻器來構成第一放電電阻12。這是因為第一放電電阻12係只使用於放電時,而使用在使用率非常低的緣故。
並且,在平時,亦即未檢測出有異常,而電源裝置1係正常地動作或停止時,第一放電電阻12不被通電,亦不會有電力被第一放電電阻12消耗。因此,可削減電源裝置1的運轉成本。
在異常時令電容器10迅速地放電的觀點,第二放電電阻13亦可省略,惟最好還是設置第二放電電阻13,使電源裝置1在正常地動作或停止時,電容器10恆常地通過第二放電電阻13而放電。例如,在電容器10之充電開始時等之過渡狀態下,會有電容器10的端子間電壓瞬時地變高的情形,惟電容器10通過第二放電電阻13被放 電,藉此可抑制過高的電壓施加至逆變換部5,可保護逆變換部5的功率半導體元件。
並且,因為第二放電電阻13的電阻值比第一放電電阻12的電阻值大得非常多(例如數十kΩ至數百kΩ),所以流通於第二放電電阻13之電流極小(例如數mA至數十mA),所以即使第二放電電阻13恆常地消耗電力,消耗的電量也微乎其微。
第3圖係顯示平滑部4的變形例。
在第3圖所示的例子中,平滑部4係包含有:第一電容器21,以經由二極體20連接的方式作為與順變換部3之輸出並聯的電容器、以及直接連接的第二電容器22;該平滑部4還包含有:第一放電電阻23、第二放電電阻24、第三放電電阻25、以及開關元件26。
第一放電電阻23與開關元件26串聯,且串聯後的第一放電電阻23及開關元件26係與第一電容器21並聯。開關元件26係可根據外部訊號而斷開閉合,由控制部8來斷開閉合。
第二放電電阻24係與第一放電電阻23並聯,第一電容器21通過第二放電電阻24而恆常地放電。從削減第二放電電阻24所消耗的電量的觀點,第二放電電阻24的電阻值係比第一放電電阻23的電阻值還大,舉例來說,第一放電電阻23的電阻值為數百Ω,而第二放電電阻24的電阻值為數十kΩ至數百kΩ。
第三放電電阻25係與第二電容器22並 聯,第二電容器22係通過第三放電電阻25而恆常地放電。從削減第三放電電阻25所消耗的電量的觀點,第三放電電阻25的電阻值係比第一放電電阻23的電阻值還大,舉例來說,第一放電電阻23的電阻值為數百Ω,而第三放電電阻25的電阻值為數十kΩ至數百kΩ。
經由二極體20與順變換部3的輸出並聯的第一電容器21,係在第一電容器21的端子間電壓比第二電容器22的端子間電壓還低之情況被充電。因此,順變換部3的輸出中含有的漣波基本上係由第二電容器22加以消除或減輕。與第2圖所示的平滑部4的電容器10同樣地,第二電容器22係通過第三放電電阻25而恆常地放電,藉此抑制過渡狀態中的第二電容器22的端子間電壓的上升,而保護逆變換部5的功率半導體元件。第一電容器21係與二極體20及第二放電電阻24共同動作並形成過渡電壓抑制電路,以進一步抑制過渡狀態中之第二電容器22的端子間電壓之上升。由於過渡狀態中之第二電容器22的端子間電壓的上升係藉由上述過渡電壓抑制電路加以抑制,所以亦可省略第三放電電阻25。
最好是第一電容器21的靜電容量比第二電容器22的靜電容量還小,就靜電容量相對較小的第一電容器21而言,例如壽命比電解電容器長之薄膜電容器(film condenser)較合適。
在第3圖所示的例子中也一樣,在交流電源2流到順變換部3流通有過電流時,利用斷路器6切斷 對於順變換部3之電力供給,且異常訊號係從斷路器6送出至控制部8,由控制部8來閉合開關元件26。藉由開關元件26的閉合,首先使第一電容器21除了通過第二放電電阻24,且通過第一放電電阻23而被放電。第一放電電阻23的電阻值(例如數百Ω)係比第二放電電阻24的電阻值(例如數十kΩ至數百kΩ)還小,而蓄積於第一電容器21的電荷幾乎都流通於第一放電電阻23,第一電容器21係通過第一放電電阻23而迅速地放電。於是,第一電容器21被放電並使第一電容器21的端子間電壓變得比第二電容器22的端子間電壓還低,藉此第二電容器22也再通過第一放電電阻23而迅速地放電。例如第一電容器21的靜電容量為7000μF,第二電容器22的靜電容量為20000μF,且第一放電電阻23的電阻值為300Ω時,放電時間常數為8秒左右。
至此,就電源裝置1的異常而言,以交流電源2到順變換部3流通有過電流的情況為例,且以藉由斷路器6及控制部8來檢測出該順變換部3的異常的例子加以說明,惟電源裝置1的異常,亦可是檢測出框體7的開啟。例如適當地在框體7的門或門框設置由開關或感測器所構成的開啟檢出部,開啟檢出部係以因應框體7的開啟的方式導通(ON)或關斷(OFF),且根據開啟檢出部的導通(ON)狀態及關斷(OFF)狀態,由控制部8來檢測框體7的開啟。在檢測到框體7的開啟時,在第2圖所示之平滑部4中,係由控制部8來閉合開關元件14,令電容器10 通過第一放電電阻12而迅速地放電,此外,在第3圖所示之平滑部4中,係由控制部8來閉合開關元件26,令第一電容器21及第二電容器22通過第一放電電阻23而迅速地放電。
另外,就電源裝置1之異常而言,亦可是檢測出逆變換部5的異常,參照第4至6圖來說明逆變換部5的異常、及其檢出方法的一例。與上述的電源裝置1共通的元件係標以共通的符號,並將其說明予以省略或簡化。
控制部8係具有:將逆變換部5所輸出的交流電力的頻率予以控制成與連接至逆變換部5之負載9的共振頻率相同的相位同步迴路電路(以下簡稱為「PLL電路」)30、以及異常檢出電路31。逆變換部5中設有:檢測供給至負載9之電流I1的變流器32、以及檢測施加至負載9之電壓V1的變壓器33。
如第5圖所示,PLL電路30中設有:相位比較電路40,係檢測藉由變流器32所檢測出的電流I1和藉由變壓器33所檢測出的電壓V1的相位;類比加減法器41,係以因應相位比較電路40所檢測出的相位的方式,加減預先設定的頻率設定值;電壓控制振盪器42,係輸出與該類比減法器41所輸出的電壓相對應之頻率的訊號;以及控制訊號電路43,係以因應由電壓控制振盪器42所輸出之訊號的頻率的方式,送出控制訊號至逆變換部5的功率半導體元件M1至M4的控制端子g1至g4。
藉由PLL電路30,以消除供給至負載9之電流I1、及施加至負載9之電壓V1的相位偏差的方式,控制逆變換部5的動作頻率控,使逆變換部5所輸出之交流電力的頻率與包含電感成分L及電容成分C之負載9的共振頻率一致。藉此,可提高電源裝置101的效率。
然而,若發生負載9側電路的一部分短路、或斷路之異常時,負載9的阻抗就會急遽變化,共振頻率會大幅變動。如此,PLL電路30係以追隨負載9的共振頻率的方式調節逆變換部5的動作頻率,而在過渡狀態中瞬間性地大電流及/或電壓發生在逆變換部5,而會有破壞功率半導體元件M1至M4的疑慮。具體而言,因受負載9的阻抗的變化,當電流I1的相位相對於電壓V1的相位超前,則發生較大的突波電壓(surge voltage),而會有因該突波電壓破壞功率半導體元件M1至M4的疑慮。因此,異常檢出電路31係以變流器32及變壓器33共同動作的方式構成相位偏移檢出部,來檢測藉由變流器32所檢測出的電流I1和藉由變壓器33所檢測出的電壓V1的相位偏移。
異常檢出電路31係輸入有藉由變流器32所檢測出的電流I1、及藉由變壓器33所檢測出的電壓V1,且如第6圖所示,該異常檢出電路31係設置有:波形整形器50,係將輸入的電壓V1的波形整形成預定的方形波;波形整形器51,係將輸入的電流I1的波形整形成預定的方形波;資料正反器(data flip-flop)52,係作為檢測出電壓V1及電流I1之相位偏移的相位偏移檢出手段;正反 器53,係作為保持該資料正反器52之輸出的閂鎖器(latch);比較器54,係檢測電流I1的大小是否達到基準值;以及反轉器55,係反轉該比較器54的輸出訊號。
波形整形器50係具備有:具有與輸入至資料正反器52之電壓相對應之直流電阻值的電阻器50A、用來將電壓V1的波形中所包含之非必要之高諧波成分予以阻斷的電容器50B等等。波形整形器51係與波形整形器50同樣地具備有:具有與輸入至資料正反器52之電壓相對應之直流電阻值的電阻器51A、用來將電流I1的波形中所包含的非必要之高諧波成分予以阻斷的電容器51B等等。
資料正反器52係具有:時脈輸入埠CL,係輸入時脈訊號;資料輸入埠D,係輸入資料訊號;設定輸入埠S,係輸入設定訊號;重設輸入埠R,係輸入重設訊號、以及設定訊號埠Q,係若進入設定狀態就送出設定訊號;且若時脈訊號同時地輸入有資料訊號時,就進入設定狀態並從設定訊號埠Q送出設定訊號。
比較器54係比較分別輸入至兩個輸入埠之交流訊號之大小的比較器。比較器54的一方輸入埠係輸入有顯示供給至負載9之電流I1值的交流訊號。比較器54的另一方輸入埠係輸入有以可變電阻器56將預定的交流電壓V2予以分壓後的交流訊號,以作為預先設定的基準值。若電流I1比基準值還大,比較器54輸出穩定運轉訊號。此穩定運轉訊號係在反轉器55被反轉並傳送至資料正 反器52的重設輸入埠R。藉由比較器54、反轉器55及可變電阻器56,從而形成在電流I1值變到大於基準值之前持續對資料正反器52輸出重設訊號的屏蔽(mask)手段57。
在以上的構成中,在電源裝置1啟動後到電源裝置1的運轉到達穩定狀態之前,具體而言在逆變換部5的動作頻率與負載9的共振頻率一致,且供給至負載9之電流I1比基準值還大之前,屏蔽手段57持續對資料正反器52輸出重設訊號,來停止由異常檢出電路31所進行之相位偏移檢測動作。藉此,消除:供給至負載9的電流I1不穩定,在相位與電壓不一致之電源裝置1剛啟動後就被強制停止的不良影響。並且,當電源裝置1的運轉到達穩定狀態,才開始由異常檢出電路31所進行之相位偏移檢測動作。
其中,當負載9的共振頻率與逆變換部5的動作頻率一致,且電壓V1的相位與電流I1的相位相互一致的狀態時,資料正反器52係維持在重設狀態,不遷移到設定狀態,且未從設定訊號埠Q送出設定訊號,則電源裝置1繼續原來的運轉。
另一方面,當負載9發生異常,當負載9的共振頻率自逆變換部5的動作頻率發偏移,則電壓V1的相位與電流I1的相位彼此不一致,造成逆變換部5的異常。在形成如上述狀態時,資料正反器52遷移到設定狀態,且從設定訊號埠Q送出設定訊號,該設定訊號係經由正反器53而作為顯示逆變換部5之異常的異常訊號輸入至 PLL電路30。
異常訊號輸入後的PLL電路30係適當地使功率半導體元件M1至M4設為關斷狀態,來停止對於負載9之電力供給,以保護功率半導體元件M1至M4。異常訊號係持續輸出到正反器53被重設為止。並且,藉由異常訊號往來在內部的PLL電路30與異常檢出電路31之間的控制部8,在第2圖所示的平滑部4中係閉合開關元件14,令電容器10通過第一放電電阻12迅速地放電,此外,在第3圖所示的平滑部4中係閉合開關元件26,令第一電容器21及第二電容器22通過第一放電電阻23迅速地放電。
根據上述的逆變換部5的異常的檢出方法,可從由於負載9的共振頻率的變動所引起的電流I1與電壓V1的相位偏移而迅速地檢測出逆變換部5的異常,可在逆變換部5的動作頻率追隨負載9之共振頻率的PLL電路30的動作完成之前,確實地檢測出逆變換部5的異常。並且,在檢測出逆變換部5之異常時,適當地使逆變換部5的功率半導體元件M1至M4設為關斷狀態,藉此可事先防止功率半導體元件M1至M4的破壞。
再者,檢測電流I1與電壓V1的相位偏移的異常檢出電路31,係包含有資料正反器52,該資料正反器52係因受與時脈訊號同時輸入的資料訊號而形成設定狀態,且送出屬於設定狀態之訊號的設定輸出;且只在電流I1與電壓V1的相位有偏移時,從資料正反器52輸出設定訊號(異常訊號),藉此,可利用簡單的電路構成檢測 出電流I1與電壓V1的相位偏移。
再者,異常檢出電路31係包含有屏蔽手段57,該屏蔽手段57係進行供給至負載9之電流I1的電流值、與預先設定的基準值之比較,且直到電流I1的值變到大於基準值為止,持續對資料正反器52輸出重設訊號;在電流I1不穩定,而電流I1的相位與電壓V1的相位彼此不一致之電源裝置1的啟動時,暫時停止異常檢出電路31的相位偏移檢測動作,所以亦可消除在啟動後強制地停止電源裝置1的不良影響。
經以上說明:由斷路器6及控制部8所構成檢測順變換部3之異常的異常檢出部、由上述開啟檢出部及控制部8所構成檢測框體7之異常的異常檢出部、由包含異常檢出電路31之控制部8及變流器32及變壓器33所構成檢測逆變換部5之異常的異常檢出部,亦可分別單獨使用,亦可複數個相組合而使用。

Claims (9)

  1. 一種電源裝置,具備有:順變換部,係將從交流電源供給來的交流電力變換為直流電力;平滑部,係使從前述順變換部所輸出之含有漣波的直流電力平滑化;逆變換部,係將經前述平滑部所平滑化後的直流電力變換為交流電力;框體,係收納前述順變換部、前述平滑部、及前述逆變換部;以及異常檢出部,係檢測前述順變換部、前述逆變換部、及前述框體中之至少一者的異常;前述平滑部係包含有:至少一個電容器,係與前述順變換部的輸出並聯;第一放電電阻,係將前述電容器予以放電;以及開關元件,係與前述第一放電電阻串聯;在藉由前述異常檢出部檢測出異常時,前述開關元件係由前述異常檢出部加以閉合,而在前述開關元件閉合時,前述電容器係藉由前述第一放電電阻加以放電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置,其中,前述平滑部還包含有第二放電電阻,該第二放電電阻係與前述第一放電電阻並聯,並且令前述電容器恆常地放電; 前述第二放電電阻的電阻值係比前述第一放電電阻的電阻值還大。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置,其中,前述平滑部的前述電容器係包含有第一電容器、及第二電容器,該第一電容器係經由二極體而連接至前述順變換部的輸出,該第二電容器係直接連接至前述順變換部的輸出並且靜電容量比前述第一電容器還大,前述第一放電電阻係與前述第一電容器並聯。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電源裝置,其中,前述平滑部還包含有第三放電電阻,該第三放電電阻係與前述第二電容器並聯,並且令前述第二電容器恆常地放電,前述第三放電電阻的電阻值係比前述第一放電電阻的電阻值還大。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置,其中,前述開關元件係具有機械性的接點。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置,其中,前述開關元件係為半導體元件。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之電源裝置,其中,前述異常檢出部係包含有斷路器,該斷路器係在前述交流電源到前述順變換部流通有過電流時,切斷對於前述順變換部的電力供給;且該電源裝置係在藉 由前述斷路器切斷對於前述順變換部的電力供給時,閉合前述開關元件。
  8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之電源裝置,其中,前述異常檢出部係包含有開啟檢出部,該開啟檢出部係在前述框體被開啟時,檢測出開啟;且該電源裝置係在藉由前述開啟檢出部檢測出開啟時,閉合前述開關元件。
  9. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之電源裝置,其中,前述逆變換部係控制成該逆變換部的輸出頻率與連接至該電源裝置之負載的共振頻率一致,前述異常檢出部係包含有相位偏移檢出部,該相位偏移檢出部係檢測前述逆變換部的輸出電壓與輸出電流的相位偏移;且該電源裝置係在藉由前述相位偏移檢出部檢測出相位偏移時,閉合前述開關元件。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111431389A (zh) * 2020-04-15 2020-07-17 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 一种mmc功率模块快速放电电路
EP3920391A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-08 Schaffner EMV AG Emi filter
JP7546760B2 (ja) * 2021-04-01 2024-09-06 三菱電機株式会社 電力変換装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5920138A (ja) * 1982-07-23 1984-02-01 オリンパス光学工業株式会社 光源装置
JPS62260564A (ja) * 1986-05-01 1987-11-12 Mitsubishi Electric Corp インバ−タの制動抵抗の保護回路
JPH02269479A (ja) * 1989-04-11 1990-11-02 Toshiba Corp インバータ装置
JP2695941B2 (ja) * 1989-09-22 1998-01-14 株式会社東芝 無停電電源装置
JP3419641B2 (ja) * 1997-01-31 2003-06-23 株式会社東芝 インバータ装置
JP3652098B2 (ja) * 1998-02-16 2005-05-25 高周波熱錬株式会社 インバータ用負荷異常検出回路
KR20010075919A (ko) * 2000-01-21 2001-08-11 구자홍 인버터 냉장고의 전류제한회로
CN1305195C (zh) * 2003-06-09 2007-03-14 清华大学 逆变电容和支路电抗解耦控制的有源电力滤波方法及系统
JP3751300B2 (ja) * 2003-09-30 2006-03-01 ファナック株式会社 モータ駆動装置
JP4971750B2 (ja) * 2006-10-31 2012-07-11 株式会社日立製作所 電源回路、及びこれに用いる制御回路
JP2008136312A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Fanuc Ltd モータ駆動装置
JP5464851B2 (ja) * 2008-12-16 2014-04-09 三菱電機株式会社 インバータ装置
JP5567381B2 (ja) * 2010-04-27 2014-08-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5472176B2 (ja) * 2011-03-25 2014-04-16 三菱自動車工業株式会社 インバータ装置
CN102957163A (zh) * 2011-08-23 2013-03-06 台达电子企业管理(上海)有限公司 一种双馈型风力发电系统的直流斩波装置及其方法
JP5250163B1 (ja) * 2012-02-21 2013-07-31 パナソニック株式会社 直流電源回路
WO2013125010A1 (ja) * 2012-02-23 2013-08-29 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
JP5482840B2 (ja) * 2012-07-23 2014-05-07 ダイキン工業株式会社 電源装置
JP5686145B2 (ja) * 2013-01-29 2015-03-18 トヨタ自動車株式会社 電気自動車用の電力変換装置
JP6171885B2 (ja) * 2013-11-20 2017-08-02 株式会社デンソー 車載電気システム
JP5705382B1 (ja) * 2013-11-22 2015-04-22 三菱電機株式会社 絶縁検出器及び電気機器
US9787214B2 (en) * 2013-12-27 2017-10-10 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device with overvoltage suppression
CN204244092U (zh) * 2014-12-24 2015-04-01 北京天诚同创电气有限公司 直流母线的充放电电路和变流器系统
JP6459945B2 (ja) * 2015-12-11 2019-01-30 スズキ株式会社 電動車両の制御装置
JP2017185140A (ja) 2016-04-08 2017-10-12 株式会社アサヒ製作所 洗濯物供給装置
CN106786396B (zh) * 2017-01-16 2019-01-08 广东百事泰电子商务股份有限公司 一种修正波逆变器智能型短路保护开关电路

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