WO2018066063A1

WO2018066063A1 - 電力変換装置

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Publication number: WO2018066063A1
Application number: PCT/JP2016/079489
Authority: WO
Inventors: 秀敏山川
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2018-04-12
Also published as: JPWO2018066063A1; JP6682003B2

Abstract

本実施の形態に係る電力変換装置（１００）は、電源（１）から電圧が供給されることで、電荷を充電または放電するコンデンサ（８ｂ）と、電源（１）とコンデンサ（８ｂ）との間に配置され、オンまたはオフを切り替えることで、電源（１）からコンデンサ（８ｂ）への電圧の供給を制御するリレー（５ａ）と、オンまたはオフを切り替える制御信号をリレー（５ｂ）に出力し、予め導出した放電時間に基づいてコンデンサ（８ｂ）の端子間電圧を低下させるリレー制御装置（２００）と、を含む。

Description

電力変換装置

　本発明は、電力変換装置に関する。

　特許文献１には、電源とコンデンサの間に配置されたリレーをオンオフ制御し、コンデンサおよびリレーを介して、電源から負荷に電力を供給するリレー制御装置が記載されている。従来の技術では、リレーの溶着耐圧値を超える電圧がコンデンサからリレーに印加された場合、リレーが溶着してしまう問題があった。特許文献１には、コンデンサの放電前および放電後の電圧値の変化量と、リレーの溶着耐圧値とを比較し、比較結果を用いて溶着の発生を判断する技術が開示されている。また、特許文献１には、リレーの溶着が発生していると判断した場合、リレーに対しオンオフ制御を繰り返し実行し、オンオフ制御にともなう動作により溶着を解除する技術が開示されている。

特開２００６－３１００９１号公報

　特許文献１の技術は、溶着したリレーに生じる溶着力によっては、オンオフ制御を繰り返し実行しても、溶着を解除することができない場合がある。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リレーの溶着を抑制できる電力変換装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、制御信号に応じてリレーを切り替えることで、コンデンサへの電源の電圧の供給を制御し、予め導出した放電時間に基づいてコンデンサの端子間電圧を低下させる。

　本発明によれば、リレーの溶着を抑制できる電力変換装置を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る電力変換装置を示す図実施の形態１に係る電力変換装置の停止モードにおける電力の伝送経路を示す図実施の形態１に係る電力変換装置の停止モードにおける電力の伝送経路を示す図実施の形態１に係る電力変換装置の無効電力削減モードにおける電力の伝送経路を示す図実施の形態１に係る電力変換装置の無効電力削減モードにおける電力の伝送経路を示す図リレーをオフにした場合の、コンデンサの電圧、および電源電圧の波形の変動を示す図残存電圧を低下させる時間を設けた場合における、残存電圧の低下を示す図実施の形態２に係るリレー制御装置がリレー制御を実行する際の処理を示すフローチャート実施の形態３に係る電力変換装置を示す図リレーの切り替え動作の遅延時間と、電圧の位相との関係を示す図リレーの切り替え動作と、電源およびコンデンサの電圧の変化を示す図

　以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る電力変換装置を示す図である。電力変換装置１００は、電源１が出力した電力を負荷２に供給させる。電源１は、交流電力を出力する交流電源である。負荷２は、空気調和器または冷蔵庫といった電気機器に用いられる圧縮機を駆動するモータである。電力変換装置１００が備えるリレー５ａ，５ｂは、負荷２への電力供給経路を切り替えるための経路切替装置である。リレー５ａ，５ｂは、経路を切り替える切替端子を有し、リレー制御装置２００から出力される制御信号にもとづき、オンまたはオフする。

　図１に示される電力変換装置１００は、電源１と、リレー５ａ，５ｂ，５ｃと、ダイオード６ａ，６ｂ，６ｃと、コンデンサ７ａ，７ｂと、抵抗１１と、ノイズフィルタ３０と、保護回路３５ａ，３５ｂと、整流回路４０と、コンバータ５０と、インバータ回路６０と、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）ＤＣコンバータ７０とを備える。

　図１に示される電力変換装置１００において、ノイズフィルタ３０は、コンデンサ８ａ，８ｂと、コモンコイル９と、ノーマルコイル１０とを含む。コンデンサ８ａは、電源１とコモンコイル９との間に配置される。コンデンサ８ａの一端は第１電源経路Ａと接続され、コンデンサ８ａの他端は、第２電源経路Ｂと接続される。コンデンサ７ａは、リレー５ａがオンすることで供給された電源１からの電力の電圧により充電される。コモンコイル９は、コンデンサ８ａとコンデンサ８ｂとの間に配置される。

　整流回路４０は、ノイズフィルタ３０とコンバータ５０との間に配置される。整流回路４０は、ダイオード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，および４０ｄを含む。ダイオード４０ａのアノードは、コンデンサ８ｂの一端と接続される。ダイオード４０ａのカソードは、コンバータ５０が有するリアクタ５２ａ，５２ｂの一端と接続される。ダイオード４０ｂのアノードは、コンバータ５０が有するシャント抵抗５３ａ，５３ｂと接続される。ダイオード４０ｂのカソードは、コンデンサ８ｂおよびノーマルコイル１０と接続される。ダイオード４０ｃのアノードは、コンデンサ７ａとダイオード４０ｂとの中点と接続される。ダイオード４０ｃのカソードは、コンデンサ８ｂとダイオード４０ａとの中点と接続される。ダイオード４０ｄのアノードは、コンデンサ８ｂとダイオード４０ｂとの中点と接続される。ダイオード４０ｄのカソードは、ダイオード４０ａとコンバータ５０との中点と接続される。

　コンバータ５０は、整流回路４０とコンデンサ７ａとの間に配置される。コンバータ５０は、ＰＦＣ５１（Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）と、リアクタ５２ａ，５２ｂと、シャント抵抗５３ａ，５３ｂとを含む。ＰＦＣ５１は、スイッチング素子５１ａ，５１ｂと、ダイオード５１Ａ，５１Ｂとを有する。スイッチング素子５１ａは、シャント抵抗５３ａとダイオード５１Ａとの間に配置される。スイッチング素子５１ｂは、シャント抵抗５３ｂとダイオード５１Ｂとの間に配置される。リアクタ５２ａおよびリアクタ５２ｂは、互いに並列に配置されている。リアクタ５２ａの一端は、ダイオード４０ａとリアクタ５２ｂとの中点と接続される。リアクタ５２ａの他端は、スイッチング素子５１ｂとダイオード５１Ｂとの中点と接続される。リアクタ５２ｂの一端は、ダイオード４０ａおよびダイオード４０ｄと接続される。リアクタ５２ｂの他端は、スイッチング素子５１ａとダイオード５１Ａとの中点と接続される。ダイオード５１Ａのアノードは、スイッチング素子５１ａと接続される。ダイオード５１Ａのカソードは、コンデンサ７ａと接続される。ダイオード５１Ｂのアノードは、スイッチング素子５１ｂと接続される。ダイオード５１Ｂのカソードは、コンデンサ７ａと接続される。

　コンデンサ７ａは、コンバータ５０とインバータ回路６０との間に並列して配置される。インバータ回路６０は、コンデンサ７ａと負荷２との間に並列に配置される。インバータ回路６０は、ＤＣＤＣコンバータ７０と接続される。ＤＣＤＣコンバータ７０は、マイクロコンピュータ（以下においては適宜、マイコンと称する）７１およびＤＣＤＣ回路７２を含む。

　保護回路３５ａは、ノイズフィルタ３０とコンデンサ７ａとの間に配置される。保護回路３５ａは、ＰＴＣサーミスタ４ａと、リレー５ａと、ダイオード６ａとを含む。コモンコイル９とコンデンサ７ａとの間に、ＰＴＣサーミスタ４ａと、リレー５ａと、ダイオード６ａとが配置されている。ＰＴＣサーミスタ４ａの一端は、コモンコイル９の他端と接続される。ＰＴＣサーミスタ４ａの他端は、リレー５ａを介して、ダイオード６ａのアノードと接続される。ダイオード６ａのカソードは、コンデンサ７ａと接続される。

　保護回路３５ｂは、ノイズフィルタ３０とコンデンサ７ｂとの間に配置される。保護回路３５ｂは、リレー５ｃと、ＰＴＣサーミスタ４ｂと、抵抗１１と、ダイオード６ｂとを含む。ノイズフィルタ３０とコンデンサ７ｂとの間に、リレー５ｃと、ＰＴＣサーミスタ４ｂと、抵抗１１と、ダイオード６ｂとが配置されている。ＰＴＣサーミスタ４ｂおよび抵抗１１は、互いに並列して配置されている。ＰＴＣサーミスタ４ｂの一端は、リレー５ｃを介して、コモンコイル９の他端と接続される。ＰＴＣサーミスタ４ｂの他端は、ダイオード６ｂのアノードと接続される。抵抗１１の一端は、リレー５ａを介して、コモンコイル９の他端と接続される。抵抗１１の他端は、ダイオード６ｂのアノードと接続される。ダイオード６ｂのカソードは、コンデンサ７ｂと接続される。

　図１に示される電力変換装置１００が含むリレー制御装置２００は、記憶部２００Ｍと、検出部２００Ｄと、処理部２００Ｐとを含む。リレー制御装置２００は、検出部２００Ｄで検出した電圧値の検出結果を取得し、取得した検出結果を用いて、リレー５ｂを制御する。また、リレー制御装置２００は、リレー５ａ，５ｂ，５ｃを制御することによって、電源１が出力した電力を、コンデンサ７ａ、コンデンサ７ｂ、およびコンデンサ８ｂに供給する。コンデンサ７ａ、コンデンサ７ｂ、およびコンデンサ８ｂは、電力が供給されることで、電荷を蓄えることができる。

　記憶部２００Ｍは、リレー５ｂのオンオフ動作を制御するためのコンピュータプログラムを記憶している。検出部２００Ｄは、コンデンサ８ｂの両端電圧を検出し、検出された電圧値を処理部２００Ｐに出力する。処理部２００Ｐは、リレー５ｂを制御するための処理を実行する。処理部２００Ｐは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）をはじめとしたプロセッサである。記憶部２００Ｍは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）といったメモリである。

　リレー制御装置２００は、電力変換装置１００の給電により負荷２を運転させる状態を示す運転モード、電力変換装置１００の給電の停止により負荷２を停止させる状態を示す停止モード、または電力変換装置１００の無効電力を削減する状態を示す無効電力削減モードのいずれかのモードに応じて、リレー５ｂのオンオフ動作を制御する。

　図２および図３は、実施の形態１に係る電力変換装置の停止モードにおける電力の伝送経路を示す。停止モードの状態では、負荷２への電力の供給を停止させる。また、停止モードの状態では、コンデンサ７ａおよびコンデンサ７ｂへ電力を供給し、コンデンサ７ａおよびコンデンサ７ｂに電荷を蓄えさせる。なお、実施の形態１においては、整流回路４０が含むダイオード４０ａ，４０ｂ，４０ｃおよび４０ｄを用いて、正の半波、および負の半波をそれぞれ独立して整流する方式とした。

　図２は、停止モードにおいて、電源１が供給する交流の電力のうち、正の半波の伝送経路を太線を用いて示したものである。正の半波の伝送経路に配置されるコンデンサ７ａおよびコンデンサ７ｂは、電源１から供給される電力によって充電される。リレー制御装置２００は、停止モードでは、リレー５ａをオフさせ、リレー５ｂをオンさせる。電源１は、交流電力を出力する。交流電力は、リレー５ｂを介して、整流回路４０のダイオード４０ａおよび４０ｄで整流される。整流された電力は、並列に配置されたリアクタ５２ａおよびリアクタ５２ｂを介してコンバータ５０に伝送される。コンバータ５０のダイオード５１Ａおよびダイオード５１Ｂは、伝送された電力を整流し、整流して取得した電力の正の半波の電圧をコンデンサ７ａに供給し、充電させる。また、電源１が出力する交流電力は、リレー５ｃを介して、ダイオード６ｂで整流される。整流されて取得した電力の正の半波の電圧で、コンデンサ７ｂを充電させることができる。

　図３は、停止モードにおいて、電源１が供給する交流の電力のうち、負の半波の伝送経路を太線を用いて示したものである。負の半波の伝送経路に配置されるコンデンサ７ａは、供給される電力を用いて充電することができる。リレー５ａ、リレー５ｂおよびリレー５ｃは、図２に示すオンオフの状態と同様である。図３に示す電力変換装置１００では、電源１が供給する交流電力を、整流回路４０のダイオード４０ｃおよびダイオード４０ｄで整流させる点で、図２の電力の伝送経路と異なる。整流回路４０からコンバータ５０までの伝送経路は、図２に示す伝送経路と同様である。図３に示す伝送経路により、コンデンサ７ａは、電力の負の半波の電圧が供給されることで充電される。なお、図３に示すように、電源１から伝送される電力は、コンデンサ７ｂには伝送されないため、充電されない。

　図４および図５は、実施の形態１に係る電力変換装置の無効電力削減モードにおける電力の伝送経路を示す。無効電力削減モードの状態では、負荷２への電力の供給を停止させ、ノイズフィルタ３０が有するコンデンサ８ｂへの電力の供給を停止させ、コンデンサ７ａへの電力の供給を停止させる。電力の供給により駆動するマイコン７１またはインバータ回路６０のスイッチング素子（不図示）は、コンデンサ７ｂに予め充電された電圧が供給されるため駆動が可能な状態となる。図２および図３に示す停止モードでは、リレー５ａをオフの状態、リレー５ｂをオンの状態としたが、図４および図５に示す無効電力削減モードでは、リレー５ａをオフの状態のままとし、リレー５ｂをオフさせる点が異なる。図２および図３に示す停止モードと、図４および図５に示す無効電力削減モードとでは、リレー５ｃを抵抗１１と接続させる点が同様である。図４および図５に示す無効電力削減モードのリレー５ｂのオンオフ動作により、電力変換装置１００は、コンデンサ８ｂへの電力の供給を停止させることで、コンデンサ８ｂが充電される際に用いる電力を削減することができる。

　図４は、無効電力削減モードにおいて、電源１が供給する交流の電力のうち、正の半波の伝送経路を、太線を用いて示したものである。正の半波の伝送経路に配置されるコンデンサ８ｂは、リレー５ｂがオフとなることで電力の供給も停止されるため、充電は実行されない。正の半波の伝送経路に配置されるコンデンサ７ｂは、電源１から供給される電力を用いて充電することができる。このため、上述したように、無効電力削減モードの状態でも、コンデンサ７ｂからマイコン７１に電力供給が可能である。電力供給されたマイコン７１は、運転モード、停止モード、および無効電力削減モードといった各モードに応じて制御を行うことができる。電源１は、交流電力を出力する。交流電力は、リレー５ｃを介して、ダイオード６ｂで整流される。整流された電力の正の半波の電圧をコンデンサ７ａに供給し、充電させる。

　図５は、無効電力削減モードにおいて、電源１が供給する交流の電力のうち、負の半波の伝送経路を、太線を用いて示したものである。負の半波の伝送経路に配置されるコンデンサ８ａは、供給される電力を用いて充電する。図５において、コンデンサ７ｂに対し、電源１が供給する電力を伝送しない点は、図４における電力の伝送経路と異なる。図５においてリレー５ａ、リレー５ｂおよびリレー５ｃは、図４に示すオンオフの状態と同様である。また、図５において、第１電源経路Ａと第２電源経路Ｂとの間に配置されたコンデンサ８ａは、電源１が供給する電力の負の半波の電圧を用いて充電される点で、図４と同様である。

　実施の形態１において、停止モードでは、電源１の電圧がコンデンサ８ｂに供給される。無効電力削減モードでは、リレー５ｂをオフに切り替えることで、コンデンサ８ｂへの電圧の供給を停止する。無効電力削減モードにおける電力変換装置１００がすぐに運転可能となるように、停止モードに移行して、コンデンサ７ａを充電する場合、リレー５ｂをオンに切り替えることとなる。ここで、コンデンサ７ａに充電された電圧値が予め定められた値より小さい場合、リレー５ａをオンに切り替え、コンデンサ７ａを充電させた後に、リレー５ｂをオンに切り替える。コンデンサ７ａに充電された電圧値が予め定められた値より大きい場合、リレー５ｂをオンに切り替える。この場合、リレー５ｂがオンに切り替わったタイミングによっては、停止モード中に充電されたコンデンサ８ｂのエネルギーが、リレー５ｂの接点に過電流として流れることで、リレー５ｂの切替端子が溶着してしまう可能性がある。伝送経路の切替装置として用いられるリレーは、電力を伝送する特性を有しているため、回路に組み込まれる抵抗素子の抵抗値よりも、より低い抵抗値となるように設定されている。このようなリレーに対し、過電流が流れ込むと、正常な運転時に流れる電流よりも大きな電流が流れ、溶着を一層進める可能性がある。リレーに流れ込む過電流は、電源１が送出する電源電圧の位相における電圧値と、コンデンサに蓄電された電荷の電圧値とを足し合わせた大きさに比例する。

　図６は、リレー５ｂをオフにした場合の、コンデンサ８ｂの電圧、および電源電圧の波形の変動を示す図である。図６では、図１から図５に示すリレー５ｂのオンオフ動作の時間ｔを横軸に示し、コンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃ、および電源１の電源電圧Ｖｓを縦軸に示した。以下において、残存電圧Ｖｃは、コンデンサ８ｂの端子間電圧を示す。残存電圧Ｖｃおよび電源電圧Ｖｓは、電源１の交流電力を用いるため、正弦波の波形となる。周期的に変位する正弦波は、１周期が３６０度である位相角により示される。図６に示すように、リレー５ｂは、リレー制御装置２００のオフする制御信号の入力により、時間ｔ２のタイミングでオンからオフに切り替わる。図６に示す例では、オフに切り替わる時間ｔ２の時点では、残存電圧Ｖｃの位相角θ_ｃは２７０度となり、電源電圧Ｖｓの位相角θ_ｓ１は２７０度となる。この同じ位相角の状態では、電源電圧Ｖｓのピーク値に達した状態で、コンデンサ８ｂに対し充電が遮断される。オンに切り替わる時間ｔ３の時点では、リレー５ｂはオフからオンに切り替わる。また、時間ｔ３の時点では、電源電圧Ｖｓの位相角θ_ｓ２は９０度となる。位相角θ_ｓ２が９０度の場合は、電源電圧Ｖｓがピークの値となることを示す。

　図６に示す時間ｔ２の時点では、電源電圧Ｖｓがピーク値を示す位相の状態で、残存電圧Ｖｃが充電されている。時間ｔ３の時点では、リレー５ｂがオンの状態に切り替わり、電源１の電源電圧Ｖｓと、コンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃとを足し合わせた電圧がリレー５ｂの接点間に印加される。具体的には、最大で電源１の２倍の電圧がリレー５ｂの接点間に印加され、その後、リレー５ｂの接点間に過電流が流れることとなる。その結果、リレー５ｂの溶着が発生する可能性がある。そこで、実施の形態１では、無効電力削減モード中にコンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃを低下させる放電時間を設けることで、リレーの溶着を抑制する。

　図７は、残存電圧を低下させる時間を設けた場合における、残存電圧の低下を示す図である。図７に示す時間ｔ１から時間ｔ２’の間の、リレー５ｂの動作および残存電圧Ｖｃの変化は、図６に示す時間ｔ１から時間ｔ２の間の、リレー５ｂの動作、および残存電圧Ｖｃの変化と同様である。図７では、時間ｔ２’から時間ｔ３’まで放電時間ｔｃを設けることで、残存電圧Ｖｃを低下させる。

実施の形態２．
　実施の形態２に係る電力変換装置１００では、コンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃの電圧値を検出するために、検出部２００Ｄを用いる。実施の形態２に係る電力変換装置１００の構成は、図１に示される電力変換装置１００の構成と同様である。図８は、実施の形態２に係る電力変換装置がリレー制御を実行する際の処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、電力変換装置１００は無効電力削減モードに移行し、リレー５ｂをオフの状態にする。次に、ステップＳ１０２において、図１に示されるリレー制御装置２００が備える検出部２００Ｄは、コンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃの電圧値を検出する。ステップＳ１０３において、処理部２００Ｐは、検出部２００Ｄで検出されたコンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃの電圧値を取得する。リレー５ｂはオフの状態を維持している。処理部２００Ｐは、電圧値と閾値とを比較する。電圧値が閾値以上である場合（ステップＳ１０３、ｎｏ）、リレー制御装置２００は、電圧値が閾値を下回るまで待機する。電圧値が閾値を下回った場合（ステップＳ１０３、ｙｅｓ）、ステップＳ１０４において、処理部２００Ｐは、無効電力削減モードの電力変換装置１００の復帰を許可する。なお、電力変換装置１００は、放電時間ｔｃが終了してから、所定時間経過したタイミングで復帰することとしてもよい。

　図１から図５に示すように、電力変換装置１００は、ＰＦＣ５１を含む。ＰＦＣ５１は、電子回路に不具合を与える可能性がある高調波電流を抑制するために、電源位相検出回路（不図示）で検出した電源１の電圧波形の位相と電流波形の位相とが、同じ位相となるように制御する。電源位相検出回路はコンデンサ８ｂと接続されている。このため、コンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃは、電源位相検出回路に供給されることで、リレー５ｂのオフの期間、すなわち放電時間ｔｃの期間で、コンデンサ８ｂの電圧を放電させることができる。放電時間ｔｃは、以下の説明にしたがって導出される。電源位相検出回路と導通されたコンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃは、検出部２００Ｄによって検出され、放電開始時間から放電終了時間までの時間を放電時間ｔｃとして用いる。より詳細には、図７の例では、コンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃがピーク値に達した時点を放電開始時間とし、コンデンサ８ｂの残存電圧Ｖｃが０Ｖに達した時点を放電終了時間とした。実施の形態１では、放電時間ｔｃを設けることにより、コンデンサの電圧値を制御し、リレーの溶着を抑制することができる。実施の形態２では、コンデンサ８ｂの電圧値を検出し、検出した電圧値が予め定められた値以下になるまで放電時間ｔｃを確保する。

実施の形態３．
　図９は、実施の形態３に係る電力変換装置を示す図である。電力変換装置１００は、放電回路２０を備える点で、実施の形態１と異なる。放電回路２０は、コンデンサ８ｂと接続されている。放電回路２０は、抵抗またはフォトカプラといった半導体素子が適用されてもよい。無効電力削減モードでは、過電流の流入を抑制するため、コンデンサ８ｂの残存電圧が放電される放電時間が終了するまで、運転モードに移行することはできない。このため、放電時間が大きい場合、無効電力削減モードから運転モードに移行する時間も大きくなる。

　実施の形態１に係る電力変換装置１００では、コンデンサ８ｂの残存電圧が放電されるまで放電時間ｔｃを確保する制御とした。そこで、実施の形態３に係る電力変換装置１００では、放電回路２０を設けることによって、コンデンサ８ｂの残存電圧の放電時間をより短くすることができる。

実施の形態４．
　図１０は、リレーの切り替え動作の遅延時間と、電圧の位相との関係を示す図である。実施の形態４に係る電力変換装置１００は、電源１およびコンデンサ８ｂの間に、位相検出回路（不図示）が配置されている。位相検出回路は、リレー制御装置２００の処理部２００Ｐと接続され電源１およびコンデンサ８ｂの電圧の位相を検出する。

　電力供給経路を切り替えるリレーには、制御信号が出力されてから、オンからオフまたはオフからオンに切り替えるまでに生じる動作の遅延時間が存在する。一般的には、電子回路に用いられるリレーは、制御信号が出力されてからオンするまでの時間が１０ｍｓ生じ、制御信号が出力されてからオフするまでの時間が５ｍｓ生じる。また、電源周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのいずれかの場合、最大で約６０％のずれが生じ、この場合、遅延時間は、１０ｍｓとなる。遅延時間は、リレーの切り替え動作を繰り返す度に、蓄積される。蓄積された遅延時間が大きくなるにしたがい、リレーが切り替えるタイミングのズレも大きくなる。

　図１０に示すように、時間ｔ２において、リレー制御装置２００は、電源電圧Ｖｃのゼロクロスポイントで、オンさせる制御信号をリレー５ｂに出力する。制御信号が入力されたリレー５ｂは、時間ｔ２から時間ｔ３までの遅延時間ｔｄの経過後、オンの状態に切り替わる。コンデンサ８ｂは、遅延時間ｔｄの経過後である時間ｔ３のタイミングで、充電を開始する。実施の形態４において、リレー制御装置２００は、算出した遅延時間ｔｄに基づいて制御信号を出力する。遅延時間ｔｄは、充電を開始する時間ｔ３の残存電圧Ｖｃの位相、および時間ｔ２の電源電圧Ｖｓの位相の位相差と、電源周波数を用いて算出することができる。実施の形態４に係る電力変換装置１００では、遅延時間ｔｄに基づいて制御信号を出力することによって、遅延時間に応じてリレーを切り替えることができ、コンデンサの電圧値を制御し、リレーの溶着を抑制することができる。

実施の形態５．
　図１１は、リレーの切り替え動作と、電源およびコンデンサの電圧の変化を示す図である。図１１に示すように、時間ｔ３において、リレー制御装置２００は、電源電圧Ｖｓおよび残存電圧Ｖｃが同電位となるタイミングで、リレー５ｂをオンの状態に切り替える。ここで、リレー５ｂは、実施の形態４で算出した遅延時間ｔｄを用いたタイミングで切り替わることとする。上述した時間ｔ３のタイミングでは、電源電圧Ｖｓおよび残存電圧Ｖｃの電位差がなくなることとなる。このため、実施の形態５に係る電力変換装置１００では、コンデンサの電圧値を制御し、リレーの溶着を抑制することができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　　１　電源、２　負荷、４ａ，４ｂ　ＰＴＣサーミスタ、５ａ，５ｂ，５ｃ　リレー、６ａ，６ｂ，６ｃ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ　ダイオード、７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ　コンデンサ、９　コモンコイル、１０　ノーマルコイル、１１　抵抗、２０　放電回路、３０　ノイズフィルタ、３５ａ，３５ｂ　保護回路、４０　整流回路、５０　コンバータ、５１　ＰＦＣ、５２ａ，５２ｂ　リアクタ、５３ａ，５３ｂ　シャント抵抗、６０　インバータ回路、７０　ＤＣＤＣコンバータ、７１　マイコン、７２　ＤＣＤＣ回路、１００　電力変換装置、２００　リレー制御装置、２００Ｍ　記憶部、２００Ｄ　検出部、２００Ｐ　処理部。

Claims

　電源から電圧が供給されることで、電荷を充電または放電するコンデンサと、
　前記電源と前記コンデンサとの間に配置され、オンまたはオフを切り替えることで、前記電源から前記コンデンサへの電圧の供給を制御するリレーと、
　オンまたはオフを切り替える制御信号を前記リレーに出力し、予め導出された放電時間に基づいて前記コンデンサの端子間電圧を低下させるリレー制御装置と、
を含むことを特徴とする電力変換装置。
　前記コンデンサと接続され、前記コンデンサが充電した電荷を放電させる放電回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
　前記制御信号が入力されてからオンまたはオフのいずれかに切り替わるまでのタイミング、かつ、前記電源の電圧値および前記コンデンサの電圧値が同電位となるタイミングで、前記リレーを制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。