(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源の出力側に予備充電回路を設け、一定電圧まで予備充電を行なった後にコンバータを起動する電力変換装置において、上記商用電源の値から予備充電完了電圧を決定するとともに、上記商用電源の電圧が予備充電を継続する範囲内であることを判断し、予備充電開始指令を出す予備充電電圧決定・判定回路を設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
予備充電完了の操作ガイダンスを表示するガイダンス回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
予備充電電圧決定・判定回路がコンバータを起動するための自動操作指令を出力することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
規定時間内に予備充電が完了しているか否かを検知する予備充電異常検出回路を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
予備充電異常であることと、現在の予備充電電圧値及び予備充電完了電圧値を表示出力する警報出力回路を設けたことを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、予備充電回路を含む高力率コンバータを備えた電力変換装置に関するものであり、特に予備充電完了電圧を入力電圧の状態判定により切替えて起動する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は例えば特開昭５９−６１４７５号公報に記載された従来の高力率コンバータを備えた電力変換装置を示すブロック構成図であり、図において、２ｌは商用電源、２２は商用電源２ｌより出力される交流電力を直流電力に変換する高力率コンバータ、２３は商用電源２ｌと高力率コンバータ２２を接続するための入力スイッチ、２４は高力率コンバータ２２で電流を制御するために、直流電圧が蓄えられている直流平滑コンデンサ、２５は高力率コンバータ２２から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ、２６はインバータ２５の出力を受ける負荷、２７は高力率コンバータ２２の起動前に、直流平滑コンデンサ２４にあらかじめ直流電圧を充電しておくための予備充電回路、２８は予備充電回路２７に十分な電圧が充電できたことを判定する予備充電完了判定回路、２９は商用電源２ｌより出力される交流電力を、予備充電回路２７へ接続するための予備充電スイッチである。
【０００３】
図１２は予備充電完了判定回路２８の動作を示すフローチャートであり、図１２に示された処理は開始から終了までを繰り返し行う。予備充電スイッチ２９を投入することにより、商用電源２１からの交流電力を予備充電回路２７へ入力するために、予備充電電圧を読み込む（ＳＴＥＰ２０１）。予備充電電圧が予備充電完了電圧に到達しているかの判定を行い（ＳＴＥＰ２０２）、到達していない場合には予備充電スイッチ２９を投入する（ＳＴＥＰ２０３）。ここでいう予備充電完了電圧とは、直流平滑コンデンサ２４の蓄積電圧容量から一定電圧を判定値として算出したものである。
【０００４】
予備充電回路２７では、交流電力を直流電力に変換し、直流平滑コンデンサ２４へ予備充電を開始する。ＳＴＥＰ２０２において、予備充電が完了したと判定されれば、予備充電スイッチ２９を開放する（ＳＴＥＰ２０４）。操作員は予備充電完了を認識した上で、入力スイッチ２３を投入することにより、高力率コンバータ２２が起動する。高力率コンバータ２２は、直流平滑コンデンサ２４に充電された直流電圧により、商用電源２１から供給される電流を制御して動作する。次いでインバータ２５を起動することにより、直流電力から変換された交流電力が負荷２６へと供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置は以上のように構成されているので、予備充電が一定電圧で完了するため、商用電源の電圧が高い場合には、比較的速く予備充電が完了する一方で、高力率コンバータヘ入力回路を切替えたときに、高力率コンバータ回路へ与えるダメージが大きく、また商用電源の電圧が低い状態での予備充電では、予備充電に費やす時間が長くなったり、あるいは予備充電完了電圧に達しないなどの問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、商用電源の電圧の測定値を判断し、予備充電完了電圧を変化させることにより、商用電源の電圧の状態に影響を受けることなく、予備充電を継続することができる電力変換装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る電力変換装置は、商用電源の出力側に予備充電回路を設け、一定電圧まで予備充電を行なった後にコンバータを起動するものであって、商用電源の値から予備充電完了電圧を決定するとともに、商用電源の電圧が予備充電を継続する範囲内であることを判断し、予備充電開始指令を出す予備充電電圧決定・判定回路を設けたものである。
【０００８】
この発明の請求項２に係る電力変換装置は、予備充電完了の操作ガイダンスを表示するガイダンス回路を設けたものである。
【０００９】
この発明の請求項３に係る電力変換装置は、予備充電電圧決定・判定回路がコンバータを起動するための自動操作指令を出力するものである。
【００１０】
この発明の請求項４に係る電力変換装置は、規定時間内に予備充電が完了しているか否かを検知する予備充電異常検出回路を設けたものである。
【００１１】
この発明の請求項５に係る電力変換装置は、予備充電異常であることと、現在の予備充電電圧値及び予備充電完了電圧値を表示出力する警報出力回路を設けたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置を示すブロック構成図であり、図において、ｌは商用電源、２は商用電源ｌより出力される交流電力を直流電力に変換する高力率コンバータ、３は商用電源ｌと高力率コンバータ２を接続するための入力スイッチ、４は高力率コンバータ２で電流を制御するために、直流電圧が蓄えられている直流平滑コンデンサ、５は高力率コンバータ２から出力された直流電力を、交流電力に変換するインバータ、６はインバータ５の出力を受ける負荷、７は高力率コンバータ２の起動前に、直流平滑コンデンサ４にあらかじめ直流電圧を充電しておくための予備充電回路である。
【００１３】
又、８は商用電源ｌより出力される交流電力を、予備充電回路７へ接続するための予備充電スイッチ、９は商用電源１の電圧の値から予備充電完了電圧を決定し、決定された予備充電完了電圧と予備充電電圧とを比較し、または商用電源１の電圧が予備充電を継続する範囲内であることを判断し、予備充電スイッチ８を投入または開放する指令を出す予備充電電圧決定・判定回路である。
【００１４】
次に動作について説明する。
本実施の形態は、図１１に示された従来における予備充電完了判定回路を予備充電電圧決定・判定回路９へ置き換えたものであり、その他の構成は同一の動作を行うものである。
図２は予備充電電圧決定・判定回路９の動作を示すフローチャートであり、図２に示された処理は開始から終了までを繰り返し行う。
【００１５】
先ず、商用電源１の電圧を読み込む（ＳＴＥＰ１０１）。読み込んだ商用電源１の電圧は予備充電継続可能な範囲内にあるかを判定し（ＳＴＥＰ１０２）、範囲外であれば、予備充電を開始しないように予備充電スイッチ８を開放する（ＳＴＥＰ１０３）。ここでいう商用電源１の電圧の予備充電継続可能な範囲とは、高力率コンバータ２の起動条件であり、例えば商用電源１の電圧の±１５％以内となる。
【００１６】
ＳＴＥＰ１０２において、予備充電継続の範囲内と判定されれば、予備充電完了電圧を算出する（ＳＴＥＰ１０４）。算出式は商用電源電圧をＸ軸に、予備充電完了電圧をＹ軸に配したグラフより近似式として求める。
図３は一例としてのグラフを示したものである。図より算出式は、予備充電継続範囲内であれば、
Ｙ＝１．２Ｘ
となり、商用電源１の電圧の低電圧側範囲外であれば、
Ｙ＝２０４
商用電源１の電圧の過電圧側範囲外であれば、
Ｙ＝２７６
となる。次いで、予備充電電圧を読み込み（ＳＴＥＰ１０５）、ＳＴＥＰ１０４において算出した予備充電完了電圧と予備充電電圧を比較する（ＳＴＥＰ１０６）。
【００１７】
比較結果において、予備充電完了電圧に到達していない場合には、予備充電スイッチ８を投入する（ＳＴＥＰ１０７）。予備充電電圧に到達している場合には、ＳＴＥＰ１０３へと分岐し、予備充電スイッチ８を開放する。
尚、上記実施の形態１においては、予備充電完了判定回路を予備充電電圧決定・判定回路９へと置き換えたので、商用電源１の電圧に対応した予備充電を継続することが可能となり、高力率コンバータ２が受けるダメージを軽減でき、確実に予備充電を規定時間内に完了させることができる信頼性の高い装置を得ることができる。
【００１８】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。
上記実施の形態１と構成上で異なる点は、予備充電電圧決定・判定回路９により、予備充電完了と判断したのちに出力される予備充電スイッチ８の開放指令を受けて、予備充電完了の操作ガイダンスを表示するガイダンス回路１０を追加した点であり、その他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００１９】
上記実施の形態１においては、予備充電電圧決定・判定回路９で、予備充電が完了したことにより、予備充電スイッチ８を開放するまでの手順について述べたが、入力スイッチ３の投入を行うには、操作員による電圧値確認などの作業が必要であった。そこで、本実施形態においては、図４に示すように、ガイダンス回路１０を設けることにより、予備充電電圧決定・判定回路９からの予備充電完了状態を表示できるようにしたので、操作員はガイダンスに従い、入力スイッチ３の投入動作へと移行でき、操作性を向上させることができる。
【００２０】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。上記実施の形態ｌと構成上で異なる点は、入力スイッチ３が自動回路で構成されており、操作員が入力スイッチ３を操作することなく、自動で投入または開放できる点である。そして、入力スイッチ３の自動操作指令を予備充電電圧決定・判定回路９が出力できるように構成されている。
【００２１】
次に動作について説明する。
図６は予備充電電圧決定・判定回路９の動作を示すフローチャートであり、処理は開始から終了までを繰り返し行う。
図において、読み込んだ商用電源１の電圧は、予備充電継続可能な範囲内にあるかを判定し（ＳＴＥＰ１０１、１０２）、範囲外であれば高力率コンバータ２および予備充電回路７を起動しないように、入力スイッチ３と予備充電スイッチ８を開放する（ＳＴＥＰ１０８）。
【００２２】
ＳＴＥＰ１０２において、予備充電継続の範囲内であれば、予備充電完了電圧を算出し（ＳＴＥＰ１０４）、予備充電完了を判定する（ＳＴＥＰ１０５、１０６）。比較結果において、予備充電完了電圧に到達していない場合には、予備充電スイッチ８を投入する（ＳＴＥＰ１０７）。予備充電電圧に到達している場合には、入力スイッチ３を投入し（ＳＴＥＰ１０９）、予備充電スイッチ８を開放する（ＳＴＥＰ１０３）。ＳＴＥＰ１０８とＳＴＥＰ１０９における入力スイッチ３と予備充電スイッチ８の切替え操作においては、入力回路を保護する上で処理順序を入れ替えた場合や、処理間に時間差を設定して、予備充電スイッチ８開放から入力スイッチ３投入までの時間を制御することも可能である。
【００２３】
尚、上記実施の形態２においては、予備充電電圧決定・判定回路９で予備充電が完了したことにより、予備充電スイッチ８を開放し、操作員が入力スイッチ３を操作するまでの手順について述べたが、図５と図６に示すように、入力スイッチ３が自動回路の場合には、予備充電完了状態を予備充電電圧決定・判定回路９で認識した時点で、予備充電スイッチ８の開放と、入力スイッチ３の投入動作を行うようにしたので、装置の自動化により操作を簡単に行うことができ、操作性に優れた装置を得ることができる。
【００２４】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。上記実施の形態１と構成上で異なる点は、予備充電回路７が正常に動作していることを監視し、規定時間内に予備充電が完了しない場合には、異常を検知する予備充電異常検出回路１１を追加した点であり、その他の構成は実施の形態１と同様である。また、実施の形態２ないし３にも同様に適用できる。
【００２５】
次に動作について説明する。
図８は予備充電異常検出回路１１の動作を示すフローチャートであり、処理は開始から終了までを繰り返し行う。
図８において、予備充電スイッチ８の投入状態を判定することにより、予備充電中であることを監視する（ＳＴＥＰ１１０）。予備充電中であれば、その経過時間を規定時間と比較し監視する（ＳＴＥＰ１１１）。ここでいう規定時間とは、直流平滑コンデンサ４の充電動作仕様より算出できる時間である。ＳＴＥＰ１１１において、規定時間を超えて予備充電スイッチ８が投入されているということは、予備充電完了電圧まで規定時間内に到達できなかったことを示し、予備充電異常と判定する（ＳＴＥＰ１１２）。
【００２６】
図９は予備充電決定・判定回路９の動作を示すフローチャートであり、予備充電異常検出後の装置保護連動動作として、予備充電回路７を切り離す場合には、図２におけるＳＴＥＰ１０２の予備充電継続可能条件に、予備充電異常の項目を追加する（ＳＴＥＰ１１３）。
上記実施の形態１においては、予備充電動作から入力回路切替えによる正常動作の場合について述べたが、図７に示すように、予備充電異常検出回路１１を設け、予備充電回路７の異常を検出し、保護連動動作として入力回路を開放できるようにしたので、装置の異常早期発見や二重故障の回避ができ、信頼性と安全面における性能を向上させた装置を得ることができる。
【００２７】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５に係る電力変換装置を示すブロック構成図である。上記実施の形態４と構成上で異なる点は、予備充電異常検出回路１１で検出された予備充電異常と、その検出時に予備充電電圧決定・判定回路９により決定された予備充電完了電圧と、現在の予備充電電圧を表示出力する警報出力回路１２を追加した点であり、その他の構成は実施の形態４と同様である。
【００２８】
上記実施の形態４においては、予備充電異常検出回路１１にて予備充電回路７の異常を検出し、保護連動動作を行う場合には入力スイッチ３と予備充電スイッチ８を開放するまでの動作について述べたが、図１０に示すように、警報出力回路１２を設け、予備充電異常であることと、現在の予備充電電圧値および予備充電完了電圧値を出力することにより、目標値との偏差から異常の状態を容易に認識でき、故障箇所の絞り込みなどの保守作業の効率化を図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る電力変換装置によれば、商用電源の出力側に予備充電回路を設け、一定電圧まで予備充電を行なった後にコンバータを起動するものであって、商用電源の値から予備充電完了電圧を決定するとともに、商用電源の電圧が予備充電を継続する範囲内であることを判断し、予備充電開始指令を出す予備充電電圧決定・判定回路を設けたので、商用電源の電圧に対応した予備充電を継続することが可能となり、コンバータが受けるダメージを軽減でき、確実に予備充電を規定時間内に完了させることができる信頼性の高い装置を得ることができる。
【００３０】
この発明の請求項２に係る電力変換装置によれば、予備充電完了の操作ガイダンスを表示するガイダンス回路を設けたので、操作員はガイダンスに従い入力スイッチの投入動作へと移行でき、操作性を向上させることができる。
【００３１】
この発明の請求項３に係る電力変換装置によれば、予備充電電圧決定・判定回路がコンバータを起動するための自動操作指令を出力するようにしたので、操作を簡単に行なうことができる。
【００３２】
この発明の請求項４に係る電力変換装置によれば、規定時間内に予備充電が完了しているか否かを検知する予備充電異常検出回路を設けたので、装置の異常早期発見が可能となり、又、二重故障を回避することができる。。
【００３３】
この発明の請求項５に係る電力変換装置によれば、予備充電異常であることと、現在の予備充電電圧値及び予備充電完了電圧値を表示出力する警報出力回路を設けたので、目標値との偏差から異常の状態を容易に認識でき、故障箇所の絞り込みなどの保守作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１における演算動作で参照するグラフである。
【図４】この発明の実施の形態２による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態４の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態５による電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図１１】従来の電力変換装置を示すブロック構成図である。
【図１２】従来の電力変換装置の動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１  商用電源、２  コンバータ、７  予備充電回路、
９  予備充電電圧決定・判定回路、１０  ガイダンス回路、
１１  予備充電異常検出回路、１２  警報出力回路。
【図１】
0003625181.tif 000002
【図２】
0003625181.tif 000003
【図３】
0003625181.tif 000004
【図４】
0003625181.tif 000005
【図５】
0003625181.tif 000006
【図６】
0003625181.tif 000007
【図７】
0003625181.tif 000008
【図８】
0003625181.tif 000009
【図９】
0003625181.tif 000010
【図１０】
0003625181.tif 000011
【図１１】
0003625181.tif 000012
【図１２】
0003625181.tif 000013