(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に電源スイッチを介して接続されて交流電力を直流電力に変換して直流中間回路へ出力する電源側変換器と、この直流中間回路に接続して所望の電圧と周波数の交流電力を負荷へ出力する負荷側変換器と、前記電源スイッチの前記電源側変換器側から装置内部に取り込んだ交流電力を動作電力源として前記の両変換器を冷却する冷却装置と、前記交流電源を動作電力源にして所望の交流電力を出力するべく制御する制御回路と、を備えている電力変換装置において、
前記電源側変換器の代わりに別途の直流電力を前記直流中間回路へ供給して前記負荷側変換器から所望の電圧と周波数の交流電力を得る際に、前記冷却装置の電源を、前記の装置内部に取り込んだ交流電力から前記制御回路の動作電力源に切替える電源切替え装置を備えることを特徴とする電力変換装置の電源切替え装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明の電力変換装置の電源切替え装置において、
前記電源切替え装置は、３つの同形の固定側コネクタを前記制御回路を搭載したプリント基板に所定の間隔で一列に配置して搭載し、第１固定側コネクタは当該電力変換装置内部に取り込んだ交流電力に接続し、第２固定側コネクタは前記冷却装置に接続し、第３固定側コネクタは前記制御回路の電力源に接続し、これら各固定側コネクタに適合する可動側コネクタを前記第１固定側コネクタと第２固定側コネクタとに挿入して両者を接続し、あるいは前記第２固定側コネクタと第３固定側コネクタとに挿入して両者を接続することを特徴とする電力変換装置の電源切替え装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力変換装置の直流中間回路へ別途の直流電力を供給して所望の電圧と周波数の交流電力を得る際の、当該装置内部の電源を切替える電力変換装置の電源切替え装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は標準的なインバータ装置の従来例を示した回路図である。この図４において、電源側変換器としてのダイオード整流器１１，直流中間回路に接続されている平滑コンデンサ１２および負荷側変換器としてのＰＷＭインバータ１３が主回路機器であって、これに冷却ファン１４と制御電源１５とを付属することで電力変換装置としてのインバータ装置１０が構成されている。交流電源２から電源スイッチ３を介してダイオード整流器１１へ入力される交流電力は直流電力に変換され、この直流電力をＰＷＭインバータ１３が所望の電圧と周波数の交流電力に変換することにより、負荷としての誘導電動機４は可変速運転することができる。
【０００３】
ところでこのインバータ装置１０を正常に運転させるためには、インバータ装置１０を構成している各機器が発熱を除去して、装置内温度を適切な値に維持しなければならない。そこで冷却ファン１４を設置して冷たい外気を装置内部へ導入するのであるが、この冷却ファン１４は一般に誘導電動機で駆動される。そこで電源スイッチ３を介して装置内部へ取り入れられた交流電力でこの冷却ファン１４を運転させる。
【０００４】
またＰＷＭインバータ１３には、所望の電圧と周波数の交流電力を出力させるための制御回路が付属するが、この制御回路用の制御電源１５は直流中間回路から取り込むのが通常であるが、インバータ装置１０が故障などで停止すると、電源スイッチ３は開路して交流電力の供給を遮断するので、直流中間回路も停電となり、故障の内容を表示できなくなる。そこでこのような不都合を回避するために、電源スイッチ３よりも電源側の交流電力を、制御電源端子１６を介して装置内部へ導入し、これを制御電源１５へ供給する回路構成にする。
【０００５】
図４の従来例回路では、ＰＷＭインバータ１３の出力電圧と周波数とを変化させて運転中の誘導電動機４を減速させようとすると、回転している誘導電動機４の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されて直流中間回路電圧を上昇させてしまう不具合を生じるから、減速させる際は直流中間回路に抵抗器を接続して発電制動により誘導電動機４の回転速度を素早く低下させることになる。しかし発電制動回路を付加することは標準的なインバータ装置１０では対応できないから、別途な装置を新たに製作しなければならず、長い時間と大きな費用が必要になる不都合がある。更に発電制動は、誘導電動機４の運動エネルギーを熱エネルギーに変換して大気中に無駄に放散させているので、省エネルギーに逆行する不都合もある。そこで、例えば電源側変換器としてダイオード整流器の代わりにＰＷＭコンバータを採用して、誘導電動機４の運動エネルギーを交流電源２へ回生させれば、従来は無駄に捨てていたこの回生エネルギーを有効に利用できることになる。
【０００６】
図５は標準的なインバータ装置に付加した電源側変換器で負荷の運動エネルギーを電源へ回生する別の従来例を示した回路図であって、この別の従来例回路は、標準的なインバータ装置１０を構成しているダイオード整流器１１の代わりに別途の直流電源としてのＰＷＭコンバータ２１を使用する。即ち、交流電源２からの交流電力は、電源スイッチ３を介して新たに付加したＰＷＭコンバータ２１へ与えられて直流電力に変換される。この直流電力は平滑コンデンサ２２で平滑されてＰＷＭインバータ１３へ与えられ、所望の電圧と周波数の交流電力に変換されて誘導電動機４を可変速運転するのは、図４の従来例回路の場合と同じである。
【０００７】
ＰＷＭインバータ１３の出力電圧と周波数とを変化させて誘導電動機４を減速させる際には、誘導電動機４の運動エネルギーは電気エネルギーに変換され、ＰＷＭインバータ１３を介して直流中間回路へ直流電力となって戻されるが、この直流電力は、ＰＷＭコンバータ２１を構成する各半導体スイッチ素子のオン・オフ動作により交流電力に変換されて交流電源２へ回生される。その結果、誘導電動機４はその回転速度を素早く低下させることができるし、この減速時に誘導電動機４が放出するエネルギーは、交流電源２へ回生されて有効に利用されることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、標準的なインバータ装置１０を構成しているダイオード整流器１１では、負荷の発生エネルギーを交流電源２へ回生させることはできない。そこでインバータ装置１０を構成しているダイオード整流器１１の代わりにＰＷＭコンバータ２１を使用することになるので、交流電源２からの交流電力はインバータ装置１０へは入力しない。そこで、図４において、冷却ファン１４の電源を図示の位置から制御電源端子１６に変更することも考えられるが、電源スイッチ３をオフにしてインバータ装置１０が停止している際にも冷却ファン１４は運転を継続してしまうので、当該冷却ファン１４の寿命を縮めてしまう不都合を生じる。
【０００９】
よって、冷却ファン１４を運転するための電源を導入するために冷却ファン端子２４を新たに設置し、この冷却ファン端子２４を介して動作電力を受け入れなければならない。ＰＷＭコンバータ２１の直流出力を直流中間回路へ接続するために、インバータ装置１０には主回路端子２３を新たに設置するのは止むを得ないことであるが、冷却ファン端子２４までも追加しなければならないので、結局、非標準のインバータ装置にせざるを得なくなる。そのため製作・納入に長い時間と高い費用が必要になる不都合を生じていた。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、予め簡単な電源切替え装置を付加することで、標準的な電力変換装置の直流中間回路へ別途の直流電源の接続が簡単に行えるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の電力変換装置の電源切替え装置は、交流電源に電源スイッチを介して接続されて交流電力を直流電力に変換して直流中間回路へ出力する電源側変換器と、この直流中間回路に接続して所望の電圧と周波数の交流電力を負荷へ出力する負荷側変換器と、前記電源スイッチの前記電源側変換器側から装置内部に取り込んだ交流電力を動作電力源として前記の両変換器を冷却する冷却装置と、前記交流電源を動作電力源にして所望の交流電力を出力するべく制御する制御回路と、を備えている電力変換装置において、前記電源側変換器の代わりに別途の直流電力を前記直流中間回路へ供給して前記負荷側変換器から所望の電圧と周波数の交流電力を得る際に、前記冷却装置の電源を、前記の装置内部に取り込んだ交流電力から前記制御回路の動作電力源に切替える電源切替え装置を備えるものとする。
【００１２】
前記の電源切替え装置は、３つの同形の固定側コネクタを前記制御回路を搭載したプリント基板に所定の間隔で一列に配置して搭載し、第１固定側コネクタは当該電力変換装置内部に取り込んだ交流電力に接続し、第２固定側コネクタは前記冷却装置に接続し、第３固定側コネクタは前記制御回路の電力源に接続し、これら各固定側コネクタに適合する可動側コネクタを前記第１固定側コネクタと第２固定側コネクタとに挿入して両者を接続し、あるいは前記第２固定側コネクタと第３固定側コネクタとに挿入して両者を接続することで、電源の切替えを行なうものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は別途の直流電源を付加しない場合の本発明の第１実施例を表した回路図であるが、この図１に図示の交流電源２，電源スイッチ３，負荷としての誘導電動機４，電源側変換器としてのダイオード整流器１１，平滑コンデンサ１２，負荷側変換器としてのＰＷＭインバータ１３，冷却ファン１４，制御電源１５，及び制御電源端子１６の名称・用途・機能は、図４で既述の従来例回路の場合と同じであるから、これらの説明は省略する。
【００１４】
本発明では、直流中間回路へ別途の直流電源を接続できるように、予め３つの主回路端子３３，３４，３５と、制御電源１５を搭載しているプリント基板３２に電源切替え装置３１とを備えておき、別途の直流電源を接続しないときは主回路端子３３と主回路端子３４とを短絡すると共に、電源切替え装置３１の端子Ａと端子Ｂとを短絡しておく。なお、電源切替え装置３１の端子Ａはダイオード整流器１１の交流入力側に接続され、端子Ｂは冷却ファン１４に接続され、端子Ｃは制御電源１５に接続されている。このような構成にしておくことにより、当該インバータ装置３０は交流電源２からの交流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換して誘導電動機４を運転させる。
【００１５】
図２は別途の直流電源を付加した場合の本発明の第１実施例を表した回路図であって、交流電源２からの交流電力は電源スイッチ３を介して別途の直流電源としてのＰＷＭコンバータ２１へ入力され、ここで直流電力に変換された後、平滑コンデンサ２２と主回路端子３４，３５を介して直流中間回路へ接続される。ＰＷＭインバータ１３はこの直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換して誘導電動機４を運転するのは、別途の直流電源を付加しない場合と同じである。このとき主回路端子３３と３４との短絡は解除すると共に、電源切替え装置３１の端子Ａと端子Ｂとの短絡は解除し、端子Ｂと端子Ｃとを短絡する。この操作により、冷却ファン１４は制御電源端子１６を介して得られる交流電力で運転をすることができる。
【００１６】
別途の直流電源であるＰＷＭコンバータ２１は、誘導電動機４の回転速度が低下する際の発生エネルギーを、ＰＷＭインバータ１３→ＰＷＭコンバータ２１→電源スイッチ３→交流電源２へと回生するから、誘導電動機４の発生エネルギーを有効利用することが可能になる。
【００１７】
図３は本発明の第２実施例を表した電源切替え装置の構成図である。図３において、プリント基板３２には第１固定コネクタ４１と第２固定コネクタ４２と第３固定コネクタ４３とを一列に配置して搭載し、これら３つの固定コネクタのうちの２つに同時に挿入できる可動コネクタ４４を挿入する。この可動コネクタ４４には短絡線４５を設ける。第１固定コネクタ４１をダイオード整流器１１の交流入力側に接続すれば、これが図１または図２における電源切替え装置３１の端子Ａに相当する。同様に第２固定コネクタ４２を冷却ファン１４に接続すれば端子Ｂに相当し、第３固定コネクタ４３を制御電源１５に接続すれば端子Ｃに相当することになる。
【００１８】
図３では可動コネクタ４４は第２固定コネクタ４２と第３固定コネクタ４３とにまたがって挿入されており、短絡線４５により第２固定コネクタ４２と第３固定コネクタ４３とは接続状態（即ち図３と同様の状態）にある。可動コネクタ４４を引き抜いて、これを第１固定コネクタ４１と第２固定コネクタ４２とにまたがって挿入すればこの両固定コネクタが接続状態（即ち図１と同様の状態）にすることができる。
【００１９】
なお電源切り替え装置３１は、固定コネクタと可動コネクタとを使用する代わりに、３路スイッチの使用や、リレーの常時開接点と常時閉接点との組み合わせなどで構成しても差し支えないのは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
交流電力をダイオード整流器で直流電力に変換し、これをＰＷＭインバータで所望の電圧と周波数の交流電力に変換して誘導電動機を運転する構成の標準的なインバータ装置では、電動機の発生電力を電源側へ回生させることはできない。そこで従来は、例えば別途にＰＷＭコンバータを用意して、このＰＷＭコンバータが出力する交流電力を標準的なインバータ装置の直流中間回路へ入力させることにより、電力の回生が可能な装置を形成させていた。しかしこの場合、直流中間回路へＰＷＭコンバータから直流電力を注入するための主回路端子の追加は止むを得ないけれども、これ以外にも補助的な端子を追加しなければならないので、標準的なインバータ装置が使用できなくなる恐れがある。そこで本発明では、直流中間回路へ別途の直流電源から直流電力を注入できるように予め主回路端子を標準的なインバータ装置に用意すると共に、従来はダイオード整流器の交流入力側から取り入れて使用していた交流電力も、予め標準的なインバータ装置に用意した電源切替え装置で切り換えることにより、余分な端子の追加を排除できる効果が得られる。
【００２１】
前記の電源切替え装置として、３つの固定コネクタをプリント基板に搭載し、３つのうちの２つの固定コネクタにまたがって挿入できる可動コネクタで、任意の２つの固定コネクタを短絡させる構造にすることで、僅かなスペースで簡単に電源の切替えが可能になる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】別途の直流電源を付加しない場合の本発明の第１実施例を表した回路図
【図２】別途の直流電源を付加した場合の本発明の第１実施例を表した回路図
【図３】本発明の第２実施例を表した電源切替え装置の構成図
【図４】標準的なインバータ装置の従来例を示した回路図
【図５】標準的なインバータ装置に付加した電源側変換器で負荷の運動エネルギーを電源へ回生する別の従来例を示した回路図
【符号の説明】
１０，３０        電力変換装置としてのインバータ装置
１１              電源側変換器としてのダイオード整流器
１３              負荷側変換器としてのＰＷＭインバータ
１４              冷却ファン
１５              制御電源
１６              制御電源端子
２１              別途の直流電源としてのＰＷＭコンバータ
２３，３３〜３５  主回路端子
２４              冷却ファン端子
３１              電源切替え装置
３２              プリント基板
４１              第１固定コネクタ
４２              第２固定コネクタ
４３              第３固定コネクタ
４４              可動コネクタ
４５              短絡線
【図１】
0003724241.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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