WO2019188064A1 - 電圧検出回路、電圧監視回路、冷凍装置、およびコンテナ用冷凍装置 - Google Patents

電圧検出回路、電圧監視回路、冷凍装置、およびコンテナ用冷凍装置 Download PDF

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    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values

Definitions

  • the present disclosure relates to a voltage detection circuit, a voltage monitoring circuit, a refrigeration apparatus, and a container refrigeration apparatus.
  • voltage detection may be required in various situations.
  • the voltage to be detected is relatively high, the voltage to be detected is generally stepped down in advance.
  • a transformer can be used to reduce the AC voltage (see, for example, Patent Document 1).
  • a transformer in the voltage detection circuit If a voltage drop is performed by a transformer in the voltage detection circuit, a larger transformer is required as the voltage to be detected (voltage input to the transformer) increases. Increasing the size of the transformer tends to increase the size of the device as the cost increases.
  • the purpose of the present disclosure is to reduce the size of the voltage detection circuit.
  • a first aspect of the present disclosure is an AC voltage dividing circuit (R1, R2, R3, R4) connected to an AC power source (40) and having a voltage dividing resistor (R1, R2, R3, R4) that divides the AC voltage of the AC power source (40). 11) and a rectifying unit (12) for rectifying the AC voltage divided by the AC voltage dividing circuit (11).
  • the voltage of the AC power supply (40) is stepped down by the voltage dividing resistors (R1, R2, R3, R4). In other words, in this aspect, it is possible to reduce the size of the voltage detection circuit.
  • a DC voltage dividing circuit (13) including a voltage dividing resistor (R5, R6) that divides the DC voltage output from the rectifier (12) is provided.
  • This is a voltage detection circuit.
  • the DC voltage is stepped down by the DC voltage dividing circuit (13).
  • a fourth aspect of the present disclosure is a refrigeration apparatus including the voltage monitoring circuit according to the third aspect and a refrigerant circuit.
  • a fifth aspect of the present disclosure is a container refrigeration apparatus including the refrigeration apparatus according to the fourth aspect and a container for transporting cargo.
  • FIG. 1 is a block diagram of a voltage monitoring circuit according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of a voltage monitoring circuit according to another embodiment.
  • some containers used for transporting cargo on ships or trucks include a refrigeration apparatus (container refrigeration apparatus) having a refrigerant circuit.
  • a refrigeration apparatus container refrigeration apparatus
  • electric power may be supplied by a commercial power source to operate the refrigeration apparatus while the container is placed in a port or the like.
  • alternating current supplied from a commercial alternating current power source is converted into alternating current having a desired frequency and a desired voltage by a power converter (not shown).
  • a compressor or the like provided in the refrigerant circuit of the container refrigeration apparatus is driven by AC power output from the power converter.
  • the voltage of the commercial power supply may be unstable depending on the region (calling place of the vessel carrying the container, destination of the truck that transports the container). For this reason, a device that receives power supply from a commercial power supply in such a region needs to be prepared for fluctuations in the power supply voltage (for example, a sudden voltage increase). As a specific means, it is useful to install a voltage monitoring circuit for monitoring the voltage of the commercial power supply.
  • FIG. 1 is a block diagram of a voltage monitoring circuit (1) according to the present embodiment.
  • the voltage monitoring circuit (1) is connected to a single-phase AC power supply (40).
  • the voltage monitoring circuit (1) monitors the voltage of the AC power supply (40).
  • the voltage of the AC power supply (40) may be increased to about 850V when the AC voltage of 440V is normal and abnormal.
  • the voltage monitoring circuit (1) is a circuit that monitors such voltage abnormality.
  • the voltage monitoring circuit (1) of the present embodiment includes a voltage detection circuit (10) and a determination unit (30).
  • the voltage detection circuit (10) includes an AC voltage dividing circuit (11), a rectifying unit (12), a DC voltage dividing circuit (13), and a V / F conversion circuit (14). It has.
  • the voltage detection circuit (10) has specifications (withstand voltage) in the voltage detection circuit (10) so that the AC voltage can be detected even when the voltage of the AC power supply (40) is abnormally high. Etc.) is set.
  • the AC voltage divider circuit (11) includes voltage dividing resistors (R1, R2, R3, R4) that divide the AC voltage of the AC power source (40). Specifically, the AC voltage divider circuit (11) includes a series resistor (R1, R2) connected to one phase of the AC power source (40) and a series resistor (R3, R4) connected to the other phase. ). From the AC voltage dividing circuit (11), the voltage applied across the terminals of the voltage dividing resistor (R2) and the voltage applied between the terminals of the voltage dividing resistor (R4) (AC voltage) are output to the rectifier (12). ing.
  • the rectifier (12) includes a diode (D1), a diode (D2), and a capacitor (C1). These two diodes (D1, D2) constitute a rectifier circuit.
  • the capacitor (C1) is a smoothing capacitor.
  • the rectification unit (12) outputs the direct current obtained by rectification to the direct current voltage dividing circuit (13).
  • the DC voltage dividing circuit (13) includes a voltage dividing resistor (R5) and a voltage dividing resistor (R6) connected in series.
  • the DC voltage dividing circuit (13) is connected in parallel to the capacitor (C1) of the rectifying unit (12).
  • the DC voltage (voltage between terminals of the capacitor (C1)) output from the rectifier (12) is divided by these voltage dividing resistors (R5, R6).
  • the DC voltage output from the DC voltage dividing circuit (13) is a voltage applied across the terminals of the voltage dividing resistor (R6).
  • the DC voltage output from the DC voltage dividing circuit (13) is clamped to a predetermined voltage by a clamp circuit composed of a Zener diode (D3) and a capacitor (C2).
  • the output (DC voltage) of the clamp circuit (D3, C2) is input to the V / F conversion circuit (14) through a CR filter constituted by a resistor (R7) and a capacitor (C3).
  • the V / F conversion circuit (14) is a circuit that converts a DC voltage into a frequency. Specifically, the V / F conversion circuit (14) outputs a pulse train having a constant width proportional to the input voltage.
  • the output (DC voltage) of the rectification unit (12) is input to the V / F conversion circuit (14) via the CR filter (C3, R7).
  • the V / F conversion circuit (14) outputs a pulse train proportional to the output (DC voltage) of the rectifier (12).
  • the output of the V / F conversion circuit (14) is input to the determination unit (30) as the detection result of the voltage detection circuit (10).
  • the determination unit (30) determines whether or not the voltage of the AC power supply (40) is abnormal according to the detection result of the voltage detection circuit (10).
  • the determination unit (30) includes a microcomputer and a memory device in which a program for operating the microcomputer is stored.
  • the detection result of the voltage detection circuit (10) in other words, the output of the V / F conversion circuit (14)
  • the determination unit (30) A signal indicating that the voltage is abnormal (for example, a high voltage) (hereinafter referred to as an abnormal signal) is output.
  • the voltage monitoring circuit (1) is used in the container refrigeration apparatus.
  • the output (abnormal signal) of the determination unit (30) is output to a control device (for example, a control device that controls the power converter) included in the refrigeration apparatus.
  • a control device for example, a control device that controls the power converter
  • the control device of the refrigeration apparatus receives the abnormal signal, it disconnects the connection between the AC power supply (40) and the power converter. Thereby, failure of equipment, such as a power converter and a compressor driven with it, is avoided.
  • this disclosure relates to an AC voltage dividing circuit (R1, R2, R3, R4) connected to an AC power source (40) and having a voltage dividing resistor (R1, R2, R3, R4) that divides the AC voltage of the AC power source (40). 11) and a rectifying unit (12) for rectifying the AC voltage obtained by the AC voltage dividing circuit (11).
  • the voltage dividing resistors (R1, R2, R3, R4) are used to reduce the AC voltage of the power source. Therefore, in the present embodiment, it is possible to reduce the size of the voltage detection circuit (10) as compared with the case where the voltage is reduced by a transformer.
  • the AC voltage is divided by the AC voltage dividing circuit (11) and then rectified, and further divided by the divided DC voltage dividing circuit (13).
  • the voltage detection circuit (10) can be downsized. Costs of components such as the rectification unit (12) can be reduced.
  • the transformer is not used in the voltage detection circuit (10), it is possible to avoid failures such as disconnection and rare short that may occur in the transformer.
  • the time constant in the circuit from the AC voltage divider circuit (11) to the rectifier (12) is the voltage divider resistor (R1), voltage divider resistor (R3), capacitor Determined by (C1).
  • the voltage monitoring circuit (1) in the circuit from the DC voltage divider circuit (13) to the input terminal of the V / F converter circuit (14) (terminal to which the capacitor (C3) is connected) The constant is determined by a voltage dividing resistor (R1), a voltage dividing resistor (R3), a voltage dividing resistor (R5), a resistor (R7), and a capacitor (C3).
  • the time constant of the former stage is smaller than the time constant of the latter stage.
  • the voltage detection circuit (10) can surely capture a sudden voltage change.
  • each voltage dividing resistor may be configured by connecting a plurality of resistors in series. By appropriately selecting the number of resistors to be connected in series, a circuit can be realized with a resistor having a readily available specification (for example, withstand voltage). It is also possible to share resistances used in circuits other than the voltage monitoring circuit (1) (for example, a control device for a refrigeration apparatus).
  • the DC voltage divider circuit (13) is not essential. In other words, when the voltage can be sufficiently lowered only by the AC voltage dividing circuit (11), the DC voltage dividing circuit (13) can be omitted.
  • the circuit configuration after the voltage detection circuit (10) is an example.
  • an A / D conversion circuit may be used instead of the V / F conversion circuit (14) (see FIG. 2).
  • various modifications such as connecting the V / F conversion circuit (14) (or A / D conversion circuit) and the determination unit (30) via a photocoupler are possible.
  • the application of the refrigeration apparatus using the voltage monitoring circuit (1) is not limited to a container for transportation.
  • it can be used for air conditioning of a target that does not move, such as a living room or a warehouse.
  • the present disclosure is useful for a voltage detection circuit, a voltage monitoring circuit, a refrigeration apparatus, and a container refrigeration apparatus.

Abstract

電圧検出回路において、交流電源(40)に接続され、この交流電源(40)の交流電圧を分圧する分圧抵抗(R1,R2,R3,R4)を有した交流分圧回路(11)を設ける。交流分圧回路(11)によって分圧された交流電圧を整流する整流部(12)を設ける。

Description

電圧検出回路、電圧監視回路、冷凍装置、およびコンテナ用冷凍装置
 本開示は、電圧検出回路、電圧監視回路、冷凍装置、およびコンテナ用冷凍装置に関するものである。
 電気機器では、種々の場面で電圧の検出が求められる場合がある。検出すべき電圧が比較的高圧の場合には、検出対象の電圧を予め降圧するのが一般的である。例えば、交流電圧を降下させるには、トランスを用いることができる(例えば、特許文献1を参照)。
特開昭61-2357号公報
 電圧検出回路においてトランスで電圧降下を行うとすれば、検出すべき電圧(トランスに入力される電圧)が高くなるほど大型のトランスが必要になる。トランスの大型化は、コストの増大とともに、装置の大きさも増大しがちである。
 本開示の目的は、電圧検出回路の小型化を図ることにある。
 本開示の第1の態様は、交流電源(40)に接続され、この交流電源(40)の交流電圧を分圧する分圧抵抗(R1,R2,R3,R4)を有した交流分圧回路(11)と、前記交流分圧回路(11)によって分圧された交流電圧を整流する整流部(12)と、を備えたことを特徴とする電圧検出回路である。
 第1の態様では、交流電源(40)の電圧が、分圧抵抗(R1,R2,R3,R4)によって降圧される。換言すると、この態様では、電圧検出回路の小型化を図ることが可能になる。
 本開示の第2の態様は、第1の態様において、前記整流部(12)が出力した直流電圧を分圧する分圧抵抗(R5,R6)を有した直流分圧回路(13)を備えたことを特徴とする電圧検出回路である。
 第2の態様では、直流分圧回路(13)によって、直流電圧が降圧される。
 本開示の第3の態様は、第1又は第2の態様の電圧検出回路(10)と、前記電圧検出回路(10)の検出結果に応じて、前記交流電源(40)の電圧が異常か否かを判定する判定部(30)と、を備えたことを特徴とする電圧監視回路である。
 第3の態様では、電圧監視回路において、前記電圧検出回路(10)で得られる作用、効果を得ることが可能になる。
 本開示の第4の態様は、第3の態様の電圧監視回路と、冷媒回路と、を備えたことを特徴とする冷凍装置である。
 本開示の第5の態様は、第4の態様の冷凍装置と、貨物を輸送するコンテナと、を備えたことを特徴とするコンテナ用冷凍装置である。
図1は、本実施形態に係る電圧監視回路のブロック図である。 図2は、他の実施形態に係る電圧監視回路のブロック図である。
 《実施形態》
 この実施形態では、コンテナ用冷凍装置に組み込まれる電圧検出回路の例を説明する。
 例えば、船舶やトラックなどで貨物を輸送する際に用いるコンテナ(図示を省略)には、冷媒回路を有した冷凍装置(コンテナ用冷凍装置)を備えるものがある。そのようなコンテナでは、港などにコンテナが置かれている間に、冷凍装置を動作させるために、商用電源によって電力が供給されることがある。
 例えば、コンテナ用冷凍装置では、商用交流電源から供給された交流は、電力変換装置(図示を省略)によって、所望周波数、且つ所望電圧の交流に変換される。コンテナ用冷凍装置の冷媒回路に設けられた圧縮機などは、前記電力変換装置が出力した交流電力によって駆動される。
 しかしながら、地域(コンテナを積載した船舶の寄港地、コンテナを輸送するトラックの目的地)によっては、商用電源の電圧が不安定な場合がある。そのため、このような地域の商用電源から電力供給を受ける機器では、電源電圧の変動(例えば、急な電圧上昇)に備えておく必要がある。具体的な手段としては、商用電源の電圧の監視を行う電圧監視回路の設置が有用である。
 図1は、本実施形態に係る電圧監視回路(1)のブロック図である。図1に示すように、電圧監視回路(1)は、単相の交流電源(40)に接続されている。電圧監視回路(1)は、交流電源(40)の電圧を監視している。交流電源(40)の電圧は、地域によっては、通常時に440Vの交流電圧が、異常時には850V程度に上昇する場合がある。電圧監視回路(1)は、このような電圧異常を監視する回路である。
 本実施形態の電圧監視回路(1)は、電圧検出回路(10)、及び判定部(30)を備えている。
 〈電圧検出回路(10)〉
 この例では、電圧検出回路(10)は、図1に示すように、交流分圧回路(11)、整流部(12)、直流分圧回路(13)、及びV/F変換回路(14)を備えている。電圧検出回路(10)は、交流電源(40)の電圧が異常に高電圧の場合にも、その交流電圧を検出できるように、電圧検出回路(10)を構成するこれらの回路における仕様(耐圧等)が設定されている。
 交流分圧回路(11)は、交流電源(40)の交流電圧を分圧する分圧抵抗(R1,R2,R3,R4)を備えている。詳しくは、交流分圧回路(11)は、交流電源(40)の一方の相に接続された直列の抵抗(R1,R2)と、もう一方の相に接続された直列の抵抗(R3,R4)とを備えている。交流分圧回路(11)からは、分圧抵抗(R2)の端子間にかかる電圧、及び分圧抵抗(R4)の端子間にかかる電圧(交流電圧)が、整流部(12)に出力されている。
 整流部(12)は、ダイオード(D1)、ダイオード(D2)、及びコンデンサ(C1)を備えている。これらの2つのダイオード(D1,D2)で整流回路を構成している。コンデンサ(C1)は、平滑化用のコンデンサである。整流部(12)は、整流して得た直流を直流分圧回路(13)に出力している。
 直流分圧回路(13)は、互いに直列接続された分圧抵抗(R5)と分圧抵抗(R6)とを備えている。直流分圧回路(13)は、整流部(12)のコンデンサ(C1)に並列接続されている。直流分圧回路(13)では、これらの分圧抵抗(R5,R6)によって、整流部(12)が出力した直流電圧(コンデンサ(C1)の端子間の電圧)を分圧している。直流分圧回路(13)が出力する直流電圧は、分圧抵抗(R6)の端子間にかかる電圧である。
 直流分圧回路(13)が出力した直流電圧は、ツェナーダイオード(D3)とコンデンサ(C2)とによって構成されたクランプ回路によって、所定の電圧にクランプされる。このクランプ回路(D3,C2)の出力(直流電圧)は、抵抗(R7)とコンデンサ(C3)によって構成されたCRフィルタを介してV/F変換回路(14)に入力されている。
 V/F変換回路(14)は、直流電圧を周波数に変換する回路である。具体的には、V/F変換回路(14)は、入力電圧に比例した、一定幅のパルス列を出力する。ここでは、V/F変換回路(14)には、CRフィルタ(C3,R7)を介して整流部(12)の出力(直流電圧)が入力されている。換言すると、V/F変換回路(14)は、整流部(12)の出力(直流電圧)に比例したパルス列を出力する。V/F変換回路(14)の出力は、電圧検出回路(10)の検出結果として、判定部(30)に入力されている。
 〈判定部(30)〉
 判定部(30)は、電圧検出回路(10)の検出結果に応じて、交流電源(40)の電圧が異常か否かを判定する。それを実現するため、判定部(30)は、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのプログラムが格納されたメモリディバイスとを備えている。判定部(30)は、電圧検出回路(10)の検出結果(換言すると、V/F変換回路(14)の出力)が、予め定めた閾値を超えた場合には、交流電源(40)の電圧が異常(例えば高電圧)である旨の信号(以下、異常信号という)を出力するように構成されている。
 既述の通り、この例では、電圧監視回路(1)は、前記コンテナの冷凍装置に用いられている。判定部(30)の出力(異常信号)は、冷凍装置が備える制御装置(例えば前記電力変換装置を制御する制御装置)に対して出力されている。冷凍装置の制御装置は、前記異常信号を受信した場合には、交流電源(40)と前記電力変換装置との接続を遮断する。それにより、電力変換装置やそれで駆動される圧縮機などの機器の故障が回避される。
 以上をまとめると、本開示は、交流電源(40)に接続され、この交流電源(40)の交流電圧を分圧する分圧抵抗(R1,R2,R3,R4)を有した交流分圧回路(11)と、前記交流分圧回路(11)によって得た交流電圧を整流する整流部(12)と、を備えたことを特徴とする電圧検出回路である。
 〈本実施形態における効果〉
 以上のように、本実施形態では、電源の交流電圧を降下させるために、分圧抵抗(R1,R2,R3,R4)を用いている。そのため、本実施形態では、トランスで降圧を行うものと比べ、電圧検出回路(10)の小型化を図ることが可能になる。
 本実施形態では、交流電圧を交流分圧回路(11)で分圧した後に整流し、それを更に、分割直流分圧回路(13)で分圧するように構成されている。このように、分圧を2段階にすることで、例えば、整流部(12)のコンデンサ(C1)の耐圧を比較的低く抑えることが可能になる。この点においても電圧検出回路(10)の小型化が可能になる。整流部(12)等の構成部品のコストダウンも可能になる。
 電圧検出回路(10)では、トランスを用いていないので、トランスで起こりうる、断線やレアショートといった故障を回避することが可能になる。
 電圧検出回路(10)では、交流分圧回路(11)から整流部(12)までの回路(以下、前段という)における時定数は、分圧抵抗(R1)、分圧抵抗(R3)、コンデンサ(C1)で定まる。電圧監視回路(1)では、直流分圧回路(13)からV/F変換回路(14)の入力端子(コンデンサ(C3)が接続されている端子)までの回路(以下、後段という)における時定数は、分圧抵抗(R1)、分圧抵抗(R3)、分圧抵抗(R5)、抵抗(R7)、及びコンデンサ(C3)で定まる。
 換言すると、電圧検出回路(10)では、前段の時定数の方が、後段の時定数よりも小さくなる。これにより、電圧検出回路(10)では、急激な電圧変化を確実に捕らえることが可能になる。
 《その他の実施形態》
 なお、交流分圧回路(11)や直流分圧回路(13)の構成は例示である。例えば、それぞれの分圧抵抗は、複数の抵抗を直列接続して構成してもよい。直列接続する抵抗の数を適宜選択することで、入手しやすい仕様(例えば耐圧)の抵抗によって、回路を実現することが可能になる。電圧監視回路(1)以外の回路(例えば冷凍装置の制御装置)で用いられる抵抗と共通化を図ることも可能になる。
 直流分圧回路(13)は、必須ではない。換言すると、交流分圧回路(11)のみで十分に降圧できる場合には、直流分圧回路(13)の省略が可能である。
 電圧検出回路(10)よりも後段の回路構成は例示である。例えば、V/F変換回路(14)に代えて、A/D変換回路を用いてもよい(図2を参照)。例えば、V/F変換回路(14)(或いはA/D変換回路)と判定部(30)とをフォトカプラを介して接続するなど、種々の変形が可能である。
 電圧監視回路(1)(電圧検出回路(10))を用いた冷凍装置の用途は、輸送用のコンテナには限定されない。例えば、居室や倉庫等の移動しない対象の空気調和にも利用できる。
 以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
 以上説明したように、本開示は、電圧検出回路、電圧監視回路、冷凍装置、およびコンテナ用冷凍装置について有用である。
  1    電圧監視回路
 10    電圧検出回路
 11    交流分圧回路
 12    整流部
 13    直流分圧回路
 30    判定部
 40    交流電源
 R1~R6 分圧抵抗

Claims (5)

  1.  交流電源(40)に接続され、この交流電源(40)の交流電圧を分圧する分圧抵抗(R1,R2,R3,R4)を有した交流分圧回路(11)と、
     前記交流分圧回路(11)によって分圧された交流電圧を整流する整流部(12)と、
     を備えたことを特徴とする電圧検出回路。
  2.  請求項1において、
     前記整流部(12)が出力した直流電圧を分圧する分圧抵抗(R5,R6)を有した直流分圧回路(13)を備えたことを特徴とする電圧検出回路。
  3.  請求項1又は請求項2の電圧検出回路(10)と、
     前記電圧検出回路(10)の検出結果に応じて、前記交流電源(40)の電圧が異常か否かを判定する判定部(30)と、
     を備えたことを特徴とする電圧監視回路。
  4.  請求項3の電圧監視回路と、
     冷媒回路と、
     を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  5.  請求項4の冷凍装置と、
     貨物を輸送するコンテナと、
     を備えたことを特徴とするコンテナ用冷凍装置。
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