(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンバータユニットが並列に接続されたコンバータユニットシステムであって、
前記コンバータユニットは、交流電源及び直流母線に接続され、
前記交流電源から入力された交流電圧を整流した直流電圧を前記直流母線に出力するコンバータ回路と、
前記直流母線と接続された第１突入電流抑制抵抗器と、
前記第１突入電流抑制抵抗器と並列に接続された第１接触器と、
前記第１突入電流抑制抵抗器及び前記第１接触器よりも前記交流電源から遠い側の前記直流母線に設けられた平滑コンデンサと、
外部にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力する第２接触器と、
前記平滑コンデンサの両端の直流電圧値を計測する電圧検出部と、
前記電圧検出部で検出した直流電圧値に基づいて前記第１接触器および前記第２接触器を制御する制御部と、を有し、
複数の前記コンバータユニットと接続され、複数の前記コンバータユニットの前記第２接触器の接点がすべて閉じられた場合、接点が閉じ、前記第２接触器の接点の少なくとも１つが開いている場合、接点が開く第３接触器と、
前記第３接触器と並列に接続される第２突入電流抑制抵抗器と、を有することを特徴とするコンバータユニットシステム。
【請求項２】
前記制御部は、電源投入時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以上になった時から予め定めた時間経過後に、前記第１接触器の接点を閉じる信号を出力し、
前記第１接触器の接点を閉じる信号を出力してから予め定めた時間経過後に、前記第２接触器の接点を閉じる信号を出力し、
電源遮断時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以下になった時に、前記第２接触器の接点を開く信号を出力し、前記第２接触器の接点を開く信号を出力してから予め定めた時間経過後に、前記第１接触器の接点を開く信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のコンバータユニットシステム。 
【請求項３】
前記制御部は、電源投入時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以上になった時から予め定めた時間経過後に、前記第１接触器の接点を閉じる信号を出力し、前記平滑コンデンサの両端の電圧が前記予め定めた値に予め定めた第１電圧値を加えた値以上になった時から前記予め定めた時間経過後に、前記第２接触器の接点を閉じる信号を出力し、
電源遮断時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以下になった時に前記第２接触器の接点を開く信号を出力し、また、前記平滑コンデンサの両端の電圧が前記予め定めた値から予め定めた第２電圧値を引いた値以下になった時に、前記第１接触器の接点を開く信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のコンバータユニットシステム。
【請求項４】
交流電源から入力された交流電圧を整流して直流電圧を直流母線に出力するコンバータ回路と、
前記直流母線と接続された第１突入電流抑制抵抗器と、
前記第１突入電流抑制抵抗器と並列に接続された第１接触器と、
前記第１突入電流抑制抵抗器及び前記第１接触器よりも前記交流電源から遠い側の前記直流母線に設けられた平滑コンデンサと、
外部にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力する第２接触器と、
前記平滑コンデンサの両端の直流電圧値を計測する電圧検出部と、
前記電圧検出部で検出した直流電圧値に基づいて前記第１接触器および前記第２接触器を制御する制御部と、を有し、
前記第２接触器は、他のコンバータユニットの第２接触器と並列で、並列に配置された第３接触器及び第２突入電流抑制抵抗器と接続され、
前記第３接触器は、複数の前記第２接触器の接点がすべて閉じられた場合、接点が閉じ、前記第２接触器の接点の少なくとも１つが開いている場合、接点が開くことを特徴とするコンバータユニット。 
【請求項５】
前記制御部は、電源投入時であり、かつ、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以上になった時から予め定めた時間経過後に、前記第１接触器の接点を閉じる信号を出力し、電源遮断時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以下になった時に、前記制御部が前記第１接触器の接点を開く信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のコンバータユニット。
【請求項６】
前記制御部は、電源投入時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以上になった時から予め定めた時間経過後に、前記第１接触器の接点を閉じる信号を出力し、
前記第１接触器の接点を閉じる信号を出力してから予め定めた時間経過後に、前記第２接触器の接点を閉じる信号を出力し、
電源遮断時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以下になった時に、前記第２接触器の接点を開く信号を出力し、前記第２接触器の接点を開く信号を出力してから予め定めた時間経過後に、前記第１接触器の接点を開く信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のコンバータユニット。 
【請求項７】
前記制御部は、電源投入時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以上になった時から予め定めた時間経過後に、前記第１接触器の接点を閉じる信号を出力し、前記平滑コンデンサの両端の電圧が前記予め定めた値に予め定めた第１電圧値を加えた値以上になった時から前記予め定めた時間経過後に、前記第２接触器の接点を閉じる信号を出力し、
電源遮断時に、前記平滑コンデンサの両端の電圧が予め定めた値以下になった時に前記第２接触器の接点を開く信号を出力し、また、前記平滑コンデンサの両端の電圧が前記予め定めた値から予め定めた第２電圧値を引いた値以下になった時に、前記第１接触器の接点を開く信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のコンバータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突入抑制回路を有するコンバータユニットシステム及びこれに用いるコンバータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体電力変換装置は、コンバータユニットとインバータユニットとを有する。半導体電力変換装置のコンバータユニットは、ダイオードブリッジにより交流を直流に変換し、インバータユニットに供給するコンバータ回路と、コンバータ回路により変換された直流電圧のリップル成分を取り除く平滑コンデンサと、を備える。また、コンバータユニットは、電源投入時に、コンバータユニットの平滑コンデンサ及びコンバータユニットに接続されるインバータユニット内部の平滑コンデンサを充電する際に、コンバータユニットのダイオードブリッジ内のダイオード素子に大きな突入電流が流れることを抑制する突入電流抑制回路を設けているものがある。突入電流抑制回路は、コンバータ回路とインバータユニットとの間に配置され、突入電流抑制抵抗器と、突入電流抑制抵抗器に並列に接続された接触器とを有する。【０００３】
また、特許文献１には、交流電源に接続して入力交流を直流に変換する整流器と、直流を一定電圧、一定周波数の交流に変換するインバータと、整流器の直流側とインバータの直流側とを結合している直流中間回路に接続している平滑コンデンサとバッテリーとを備え、突入電流抑制装置を有する無停電電源装置が記載されている。また、特許文献１に記載の突入電流抑制装置は、限流抵抗と抵抗短絡スイッチとの並列接続でなる限流回路を整流器の交流入力側に挿入し、半導体スイッチ素子と素子短絡スイッチとの並列接続でなるスイッチング回路を直流中間回路に挿入し、スイッチング回路と整流器との間に第１平滑コンデンサを接続し、スイッチング回路とインバータとの間に第２平滑コンデンサとバッテリーとを接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７６１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、突入電流抑制回路を備えるコンバータユニットは、電源投入時に突入電流抑制回路内の接触器をＯＦＦとすることで、電源からの電流が突入電流抑制抵抗器を介して平滑コンデンサを充電する。これにより、電源投入時に平滑コンデンサを充電する際の突入電流を突入電流抑制抵抗器で抑制できる。また、コンバータユニットは、電圧検出部によって検出された直流電圧が設定した閾値を超えると、制御部により突入電流抑制回路の接触器をＯＮする。また、コンバータユニットは、電源遮断時に、電圧検出部によって検出された直流電圧が設定した閾値以下になると、制御部により突入電流抑制回路の接触器をＯＦＦする。これにより、コンバータユニットは、コンバータユニットのダイオード素子のような電気部品を電源投入時の突入電流から保護することができる。【０００６】
ここで、半導体電力変換装置は、複数のコンバータユニットを並列に接続したコンバータユニットシステムを用いる場合がある。コンバータユニットを並列に接続して、大容量のコンバータユニットシステムを構築する場合、並列に接続したコンバータユニットのそれぞれの電圧検出部の電圧検出閾値のばらつくこと及び突入電流抑制回路における接触器の接点が動作する時の接触器への入力電圧がばらつくことにより、電源再投入時または瞬停からの復電時に、一方のコンバータユニットの突入電流抑制回路における接触器のみがＯＮした状態となり、コンバータユニットに、平滑コンデンサを充電する突入電流が集中して流れて、ダイオードブリッジを構成するダイオード素子に大きな電流が流れる恐れがある。【０００７】
また、上記課題を解決するために、コンバータユニットの外部に突入抑制回路を設けると、外部に設けた突入抑制回路内の接触器をＯＮ動作またはＯＦＦ動作させるための電圧検出器および制御器をコンバータユニットの外部に設置する必要があり、システムが複雑化する。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、並列に接続したコンバータユニットの各々に流れる突入電流量を平均化することができるコンバータユニットシステム及びコンバータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のコンバータユニットが並列に接続されたコンバータユニットシステムであって、前記コンバータユニットは、交流電源及び直流母線に接続され、前記交流電源から入力された交流電圧を整流した直流電圧を前記直流母線に出力するコンバータ回路と、前記直流母線と接続された第１突入電流抑制抵抗器と、前記第１突入電流抑制抵抗器と並列に接続された第１接触器と、前記第１突入電流抑制抵抗器及び前記第１接触器よりも前記交流電源から遠い側の前記直流母線に設けられた平滑コンデンサと、外部にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力する第２接触器と、前記平滑コンデンサの両端の直流電圧値を計測する電圧検出部と、前記電圧検出部で検出した直流電圧値に基づいて前記第１接触器および前記第２接触器を制御する制御部と、を有し、複数の前記コンバータユニットと接続され、複数の前記コンバータユニットの前記第２接触器の接点がすべて閉じられた場合、接点が閉じ、前記第２接触器の接点の少なくとも１つが開いている場合、接点が開く第３接触器と、前記第３接触器と並列に接続される第２突入電流抑制抵抗器と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、並列に接続したコンバータユニットの各々に流れる突入電流量を並列に接続したコンバータユニットの各々に流れる突入電流量を平均化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１にかかる複数のコンバータユニットを有する電源回路の構成を示す図
【図２】実施の形態１にかかるコンバータユニットへの電源投入時の直流電圧検出値と第１接触器の制御信号の関係を示す図
【図３】実施の形態１にかかるコンバータユニットへの電源遮断時の直流電圧検出値と第１接触器の制御信号の関係を示す図
【図４】実施の形態２にかかるコンバータユニットシステムへの電源投入時の直流電圧検出値と第１接触器の制御信号及び第２接触器の制御信号の関係を示す図
【図５】実施の形態２にかかるコンバータユニットシステムへの電源遮断時の直流電圧検出値と第１接触器の制御信号及び第２接触器の制御信号の関係を示す図
【図６】実施の形態３にかかるコンバータユニットシステムへの電源投入時の直流電圧検出値と第１接触器の制御信号及び第２接触器の制御信号の関係を示す図
【図７】実施の形態３にかかるコンバータユニットシステムへの電源遮断時の直流電圧検出値と第１接触器の制御信号及び第２接触器の制御信号の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる実施の形態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。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる複数のコンバータユニットを有する電源回路の構成を示す図である。図１に示す電源回路９０は、交流電源から供給される交流電圧を直流に変換した後、再度交流に変換して電動機に供給する。なお、電動機は、電力で駆動される種々の装置（負荷）を用いることができる。電源回路９０は、交流電源１とリアクトル２と、２つの第１突入電流抑制抵抗器２１を含むコンバータユニット３（３ａ，３ｂ）と、直流母線４と、インバータユニット５と、電動機６と、遮断器７と、第２突入電流抑制抵抗器８と、第３接触器９と、を有する。電源回路９０は、複数のコンバータユニット３と第２突入電流抑制抵抗器８と第３接触器９との組み合わせがコンバータユニットシステム９２となる。
【００１４】
電源回路９０は、交流電源１からリアクトル２、遮断器７と、第３接触器９と、を通じてそれぞれのコンバータユニット３に交流電圧が入力される。第２突入電流抑制抵抗器８は、第３接触器９と並列に遮断器７及びそれぞれのコンバータユニット３と接続されている。コンバータユニット３は、入力された交流電圧を直流電圧に変換し、直流母線４に出力する。コンバータユニット３で変換された直流電圧は、直流母線４を流れてインバータユニット５に入力される。インバータユニット５は、コンバータユニット３から入力された直流電圧を電動機６の動作周波数に合致した周波数の交流電圧に変換し、変換した交流電圧を電動機６に出力する。また、インバータユニット５は、直流母線４に接続された平滑コンデンサ８０を有する。電動機６は、インバータユニット５から直流電圧供給される。
【００１５】
ここで、コンバータユニット３ａ，３ｂは、同様の構成であるので、コンバータユニット３として説明する。コンバータユニット３は、コンバータ回路１０と、突入電流抑制回路２０と、平滑コンデンサ３０と、電圧検出部４０と、制御部５０と、第２接触器６０と、端子７０と、を有する。コンバータ回路１０は、コンバータユニット３に交流電圧が入力される。コンバータ回路１０は、ダイオード素子１１，１２，１３，１４，１５，１６を有する。コンバータ回路１０は、ダイオード素子１１，１２，１３，１４，１５，１６がダイオードブリッジを形成し、入力された交流電圧を直流電圧に変換する。コンバータユニット３は、変換した直流電圧を直流母線４に出力する。
【００１６】
突入電流抑制回路２０は、コンバータ回路１０よりもインバータユニット５側の直流母線４に配置される。突入電流抑制回路２０は、突入電流抑制抵抗２１と、第１接触器２２と、を有する。突入電流抑制抵抗２１は、直流母線４に配置されている。第１接触器２２は、突入抑制電流抵抗２１に並列に接続されている。第１接触器２２は、開閉（ＯＮまたはＯＦＦ）を切り換えることができる。突入電流抑制回路２０は、コンバータユニット３への電源投入時に第１接触器２２を開状態とし、突入抑制電流抵抗２１に電流が流れる状態とし、平滑コンデンサ３０を充電するために流れる突入電流を抑制する。
【００１７】
平滑コンデンサ３０は、コンバータ回路１０及び突入電流抑制回路２０よりもインバータユニット５側の直流母線４に配置される。平滑コンデンサ３０は、コンバータ回路１０により変換された直流電圧を平滑する。
【００１８】
電圧検出部（直流電圧検出部）４０は、平滑コンデンサ３０の両端に印加される直流電圧値を検出する。電圧検出部４０は、検出結果を制御部５０に出力する。制御部５０は、第１接触器２２及び第２接触器６０と直列に接続されている。制御部５０は、電圧検出部４０で検出した結果に基づいて、第１接触器２２及び第２接触器６０の開閉（ＯＮまたはＯＦＦ）を制御する。この点は、後述する。第２接触器６０は、端子７０の開閉を切替えて、外部へ接点信号を出力するか否かを切り換える。端子７０は、外部の機器と接続されている。
【００１９】
遮断器７は、交流電源１の３相のそれぞれに配置され、各相のリアクトル２とコンバータユニット３との間に配置されている。第２突入電流抑制抵抗器８及び第３接触器９は、遮断器７とコンバータユニット３との間に並列で配置されている。
【００２０】
また、電源回路９０は、遮断器７を介して交流電源１の１相と接続されている第３接触器９のコイル側の端子と、コンバータユニット３ａの一方の端子７０とを接続する。また、電源回路９０は、コンバータユニット３ａの他方の端子７０と、コンバータユニット３ｂの一方の端子７０とを接続する。さらに、電源回路９０は、コンバータユニット３ｂの他方の端子７０と、交流電源１の他の１相と接続されている第３接触器９のコイル側の端子とを接続する。この場合、コンバータユニット３ａの端子７０が接続されている交流電源１側の配線と、コンバータユニット３ｂの端子７０が接続されている交流電源１側の配線とは、異なる相の配線とする。
【００２１】
次に、図２及び図３を用いて、コンバータユニット３の動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかるコンバータユニットへの電源投入時の直流電圧検出値（測定値）と第１接触器の制御信号の関係を示す図である。図３は、実施の形態１にかかるコンバータユニットへの電源遮断時の直流電圧検出値と第１接触器の制御信号の関係を示す図である。制御部５０は、電圧検出部４０での検出結果に基づいて、第１接触器２２をＯＮまたはＯＦＦ制御する信号及び、第２接触器６０をＯＮまたはＯＦＦ制御する信号を出力する。
【００２２】
制御部５０は、コンバータユニット３へ電源が投入される際、図２に示すように、平滑コンデンサ３０の両端の直流電圧値すなわち直流電圧検出値と、予め定められた第１接触器をＯＮする電圧閾値１００とを比較して、直流電圧検出値が電圧閾値１００を超えてから時間Δｔ１経過した後に、第１接触器２２に対して、第１接触器２２を制御する信号をＯＦＦからＯＮに切り換える。つまり、制御部５０は、第１接触器２２に出力する制御信号をＯＦＦの制御信号からＯＮの制御信号に切り換える。第１接触器２２は、ＯＮの制御信号が入力されると接点を閉じる。ここで、時間Δｔ１は、平滑コンデンサ３０の両端の直流電圧値が、平滑コンデンサ３０の容量の誤差の要因によりコンバータユニット毎に異なることを考慮して定められる。
【００２３】
制御部５０は、第１接触器２２に対して制御信号を出力するのと同様のタイミングで第２接触器６０を制御する信号をＯＦＦからＯＮに切り換える。第２接触器６０は、ＯＮの制御信号が入力されると接点を閉じる。コンバータユニット３は、第２接触器６０の接点が閉じられると、コンバータユニット３の端子７０を介してコンバータユニット３の外部にＯＮまたはＯＦＦの信号を出力する。第２接触器６０の接点が閉じられると、コンバータユニット３の外部の第３接触器９の接点が閉じられ、遮断機７とコンバータユニット３との間に第２突入電流抑制抵抗器８を流れない経路が形成され、突入電流を抑制する動作が終了する。
【００２４】
また、交流電源１に接続された遮断器７の接点を閉じてコンバータユニット３に電源を投入する際、コンバータユニット３の外部に設けられた第２突入電流抑制抵抗器８を介してコンバータユニット３の平滑コンデンサ３０、並びにコンバータユニット３に直列に接続されたインバータユニット５の平滑コンデンサ８０を充電する。
【００２５】
次に、制御部５０は、コンバータユニット３への電源を遮断する際、図３に示すように、平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値と、予め定められた第１接触器２２をＯＦＦする電圧閾値１１０とを比較して、平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値が電圧閾値１１０以下になると、第１接触器２２に対して、第１接触器２２を制御する信号をＯＮからＯＦＦに切り換える。つまり、制御部５０は、第１接触器２２に出力する制御信号をＯＮの制御信号からＯＦＦの制御信号に切り換える。第１接触器２２は、ＯＦＦの制御信号が入力されると接点を開く。
【００２６】
制御部５０は、第１接触器２２に対して制御信号を出力するのと同時に、第２接触器６０を制御する信号（制御信号）をＯＮからＯＦＦに切替える。第２接触器６０は、ＯＦＦの制御信号が入力されると接点を開く。電源回路９０は、コンバータユニット３ａ，３ｂの少なくとも他方の第２接触器６０の接点が開かれることにより、コンバータユニット３ａ，３ｂの外部の第３接触器９の接点が開かれ、第３接触器９を流れる電流を遮断する動作が実行される。
【００２７】
電源回路９０は、複数のコンバータユニット３と第２突入電流抑制抵抗器８と第３接触器９とを有するコンバータユニットシステムとすることで、コンバータユニット３を２台並列に接続とした場合でも、コンバータユニット３の内部の直流母線電圧値に従って、コンバータユニット３に備えられた第２接触器６０からの出力信号により、コンバータユニット３の外部の第３接触器９の接点の開閉動作を行うことが可能となる。
【００２８】
制御部５０は、電源の投入時に、直流電圧検出値が電圧閾値１００を超えてから時間Δｔ１経過した後に、第１接触器２２、第２接触器６０の接点を開いた状態から閉じた状態に切り換える。コンバータユニットシステム１０は、並列に接続したコンバータユニット３の平滑コンデンサ３０の容量が異なると、平滑コンデンサ３０の両端の直流電圧値すなわち電圧検出部４０で検出される直流電圧検出値が、それぞれのコンバータユニット３で異なる結果となる。直流電圧検出値が異なると、一方のコンバータユニット３の第１接触器２２はＯＮするが、他方の第１接触器２２はＯＦＦのまま変化しないことが起り得る。一部の第１接触器２２のみがＯＮの状態となるとコンバータユニット３への電源投入時にコンバータユニット３に流れるサージ電流が、第１接触器２２をＯＮした方のコンバータユニット３の方に集中して流れてしまう。サージ電流が集中して流れるとコンバータユニット３の内部の部品に大きな負荷が生じてしまう。これに対して、実施例１の制御部５０は、平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値が電圧閾値１００を超えてから時間Δｔ１経過した後に、第１接触器２２をＯＦＦからＯＮに切替える。これにより、電源投入時に流れるサージ電流が一部のコンバータユニットに集中することを抑制できる。
【００２９】
また、電源回路９０は、全ての第２接触器６０がＯＮ、つまり接点が閉となった場合、第３接触器９を閉じる。これにより、全てのコンバータユニット３の第２接触器６０が閉じた後、突入電流抵抗８をバイパスする経路に交流電流を流すことができ、一部のコンバータユニット３に大きなサージ電流が流れることを抑制することができる、これにより、コンバータユニット３の外部に電圧検出回路を設けずに、一部のコンバータユニット３に大きな突入電流が流入することを抑制できる。これにより、並列に接続したコンバータユニットの各々に流れる突入電流量を並列に接続したコンバータユニットの各々に流れる突入電流量を平均化することができる。また、大容量のコンバータユニットシステムの簡略化が可能となる。つまり、コンバータユニット２を並列に接続して、大容量のコンバータユニットシステムを構築する際に、コンバータユニット３の外部に電圧検出回路を設けることなく、コンバータユニット３内の第２接触器６０をＯＮまたはＯＦＦ制御することによりコンバータユニット３の外部に出力される第２接触器６０の接点信号を用いて、コンバータユニット３の外部で一括して突入電流を抑制する制御を行うことが可能となる。これにより、並列に接続されたコンバータユニット３のそれぞれに流れる突入電流量の差を少なくできるだけでなく、外部の電圧検出回路が不要となることで、大容量のコンバータユニットシステムを簡略化できる。
【００３０】
図１に示す電源回路９０は、２台のコンバータユニット３を並列に接続したコンバータユニットシステムを例に説明するが、３台以上のコンバータユニット３を並列に接続したコンバータユニットシステムにおいても、２台のコンバータユニット３を並列に接続した場合と同様に、第２接触器６０と端子７０を設け、さらに端子７０を第２突入電流抑制抵抗器８と第３接触器９に接続することで、同様の効果を得ることができる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１においては、制御部５０が第１接触器２２をＯＮまたはＯＦＦする制御信号を出力するのと同時に、第２接触器６０をＯＮまたはＯＦＦする制御信号を出力していた。実施の形態２では、制御部５０により、第１接触器２２をＯＮする制御信号を出力してから予め定めた時間経過した後に第２接触器６０をＯＮする制御信号を出力し、第２接触器６０をＯＦＦする制御信号を出力してから予め定めた時間経過した後に第１接触器２２をＯＦＦする制御信号を出力する。
【００３２】
具体的には、電源回路９０は、遮断器７を閉じて交流電源１からコンバータシステムに電源を投入する際に、コンバータシステムを以下のように動作させる。はじめに、コンバータユニット３ａの制御部５０がコンバータユニット３ａの第２接触器６０をＯＦＦの状態にし、かつ、コンバータユニット３ｂの制御部５０がコンバータユニット３ａの第２接触器６０をＯＦＦの状態にする。その結果、第３接触器９の接点は、まだ開いたままの状態、つまりＯＦＦの状態になる。
【００３３】
その後、図４に示すように、制御部５０は、平滑コンデンサ３０の両端の直流電圧値すなわち直流電圧検出値と、予め定められた第１接触器２２をＯＮする電圧閾値１２０とを比較する。制御部５０は、直流電圧検出値が閾値１２０を超えてから時間Δｔ１経過した後に、コンバータユニット３の第１接触器２２に対して、コンバータユニット３ａの第１接触器２２を制御する信号をＯＦＦからＯＮに切替える。この制御信号により、コンバータユニット３ａの第１接触器２２の接点が閉じられる。
【００３４】
コンバータユニット３ａの制御部５０は、第１接触器に対して制御信号を出力してから時間Δｔ２経過した後に、コンバータユニット３の第２接触器６０を制御する信号をＯＦＦからＯＮに切替える。第２接触器６０は、ＯＮの制御信号が入力されることで、接点が閉じる。また、同時にコンバータユニット３ｂの制御部５０も、コンバータユニット３ａの制御部５０と同じように、コンバータユニット３ｂの第１接触器２２及び第２接触器６０の接点を閉じる制御信号を出力する。コンバータユニット３ａの第２接触器６０とコンバータユニット３ｂの第２接触器６０の両方の接点が閉じられると、コンバータユニット３ａ、３ｂの外部にある第３接触器９の接点が閉じられる。第３接触器９の接点を閉じることで、突入電流を抑制する動作が終了する。
【００３５】
また、制御部５０は、遮断器７を開いて電源を遮断する際に、コンバータユニット３への電源が遮断される。このとき、図５に示すように、コンバータユニット３ａの制御部５０は、コンバータユニット３の平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値と、予め定められたコンバータユニット３ａの第２接触器６０をＯＦＦする電圧閾値１３０とを比較する。制御部５０は、コンバータユニット３ａの平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値が電圧閾値１３０以下になると、コンバータユニット３ａの第２接触器６０に対して、コンバータユニット３ａの第２接触器６０を制御する信号をＯＮからＯＦＦに切替える。コンバータユニット３ａの第２接触器６０がＯＦＦの制御信号が入力されることで接点を開く。コンバータユニット３ａの制御部５０は、コンバータユニット３ａの第２接触器６０に対して制御信号を出力してから時間Δｔ３経過後に、コンバータユニット３の第１接触器２２を制御する信号をＯＮからＯＦＦに切替える。コンバータユニット３ａの第１接触器２２は、ＯＦＦの制御信号が入力されることで接点を開く。
【００３６】
コンバータユニット３ｂの制御部５０も、上述のコンバータユニット３ａの制御部５０と同じように、コンバータユニット３ｂの第１接触器２２及び第２接触器６０の接点を開く。電源回路９０は、コンバータユニット３ａの第２接触器６０とコンバータユニット３ｂの第２接触器６０の両方の接点が開かれると、第３接触器９の接点が開かれる。
【００３７】
本発明の実施の形態２によれば、コンバータユニット３の外部にある第３接触器９を閉じるタイミングをコンバータユニット３の第１接触器２２を閉じるタイミングより一定時間遅らせることにより、第３接触器９を閉じる際には平滑コンデンサ３０が充電された状態とすることができる。また、第３接触器９の開くタイミングを、コンバータユニット３の第１接触器２２を閉じるあるいは開くタイミングより一定時間遅らせることにより、コンバータユニット３の外部にある第３接触器９で一括してコンバータユニット３の平滑コンデンサ３０並びにインバータユニット５の平滑コンデンサ８０に流れる突入電流を抑制するための制御を行うことができる。そのため、並列に接続したコンバータユニット３の内部の突入電流抑制回路２０の動作閾値のばらつきによって、一方のコンバータユニット３に突入電流が集中して、突入電流抑制抵抗２１またはダイオード素子１１，１２，１３，１４，１５，１６に大きな電流が流れることを抑制することができる。
【００３８】
実施の形態３．
実施の形態３では、遮断器７を閉じて交流電源１からコンバータシステムに電源を投入する際には、まず第３接触器９の接点はまだ開いたままの状態にしておく。その後、第３接触器９を閉じると、第２突入電流抑制抵抗器８を介してコンバータユニット３の平滑コンデンサ３０、並びにコンバータユニット３に直列に接続されたインバータユニット５の平滑コンデンサ８０を充電する。
【００３９】
このとき、図６に示すように、コンバータユニット３ａの制御部５０は、平滑コンデンサ３０の両端の直流電圧値すなわち直流電圧検出値と、予め定められた第１接触器をＯＮする電圧閾値１４０とを比較して、直流電圧検出値が電圧閾値１４０を超えてから時間Δｔ１経過した後に、コンバータユニット３ａの第１接触器２２に対して、コンバータユニット３ａの第１接触器２２を制御する信号をＯＦＦからＯＮに切替える。コンバータユニット３ａの第１接触器２２は、ＯＮの信号が入力されることで接点を閉じる。
【００４０】
また、コンバータユニット３ａの制御部５０は、平滑コンデンサ３０の両端の直流電圧値すなわち直流電圧検出値と、予め定められた第１接触器２２をＯＮする電圧閾値１４０に予め定められた第１電圧値ΔＶ１を加えた電圧値とを比較して、直流電圧検出値が電圧値を超えてから時間Δｔ１経過した後に、コンバータユニット３ａの第２接触器６０を制御する信号をＯＦＦからＯＮに切替える。コンバータユニット３ａの第２接触器６０は、ＯＮの制御信号が入力されることで、接点を閉じる。これにより、突入電流を抑制する動作を終了する。また、同時にコンバータユニット３ｂの制御部５０も、上述のコンバータユニット３ａの制御部５０と同じように、コンバータユニット３ｂの第１接触器２２及び第２接触器６０の接点を閉じる制御信号を出力する。コンバータユニット３ａ、３ｂの第２接触器６０の両方の接点が閉じられると、第３接触器９の接点が閉じられる。
【００４１】
また、遮断器７を開いて電源を遮断する際には、コンバータユニット３ａへの電源が遮断される。このとき、図７に示すように、コンバータユニット３ａの制御部５０は、コンバータユニット３ａの平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値と、予め定められたコンバータユニット３ａの第２接触器６０をＯＦＦする電圧閾値１５０とを比較して、コンバータユニット３ａの平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値が電圧閾値１５０以下になると、コンバータユニット３ａの第２接触器６０に対して、コンバータユニット３の第２接触器６０を制御する信号をＯＮからＯＦＦに切替える。コンバータユニット３ａの第２接触器６０は、ＯＦＦの制御信号が入力されると接点を開く。
【００４２】
その後、コンバータユニット３ａの制御部５０は、コンバータユニット３ａの平滑コンデンサ３０の直流電圧検出値が、第２接触器６０をＯＦＦする電圧閾値から予め定めた第２電圧値ΔＶ２を減じた電圧値以下になると、コンバータユニット３ａの第１接触器２２を制御する信号をＯＮからＯＦＦに切替える。コンバータユニット３ａの第１接触器２２は、ＯＦＦの制御信号が入力されることで、接点が開く。また、同時にコンバータユニット３ｂの制御部５０も、上述のコンバータユニット３ａの制御部５０と同じように、コンバータユニット３ｂの第１接触器２２及び第２接触器６０の接点を開く制御信号を出力する。コンバータユニット３ａ、３ｂの第２接触器６０の両方の接点が開かれると、第３接触器９の接点が開かれる。
【００４３】
本発明の実施の形態３によれば、電源投入時には、コンバータユニット３の第１接触器２２を閉じた後に、コンバータユニット３の外部に設置された第３接触器９が閉じられ、また電源遮断時にはコンバータユニット内部の第１接触器２２を開く前に、コンバータユニット３の外部に設置された第３接触器９の接点を開くように制御することで、コンバータユニット３の外部の第３接触器で一括して電源遮断動作を行うことが可能となり、コンバータユニット３の電圧検出部４０での電圧検出バラつき、またはコンバータユニット３の内部の第１接触器２２の動作時間バラつきなどにより、電源再投入時または瞬時停電からの復電時に一方のコンバータユニットに突入電流が集中することにより、整流ダイオード１１，１２，１３，１４，１５又は１６に大きな電流が流れることを抑制できる。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
１  交流電源、２  リアクトル、３  コンバータユニット、４  直流母線、５  インバータユニット、６  電動機、７  遮断器、８  第２突入電流抑制抵抗器、９  第３接触器、１０  コンバータ回路、１１，１２，１３，１４，１５，１６  ダイオード素子、２０  突入電流抑制回路、２１  第１突入電流抑制抵抗器、２２  第１接触器、３０  平滑コンデンサ、４０  電圧検出部、５０  制御部、６０  第２接触器、７０  端子、８０  平滑コンデンサ、９０  電源回路、９２  コンバータユニットシステム、１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０  電圧閾値。
【要約】
複数のコンバータユニットが並列に接続されたコンバータユニットシステムである。コンバータユニットは、交流電源及び直流母線に接続されたコンバータ回路と、直流母線と接続された第１突入電流抑制抵抗器と、第１突入電流抑制抵抗器と並列に接続された第１接触器と、第１突入電流抑制抵抗器及び第１接触器の後段に設けられた平滑コンデンサと、外部にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力する第２接触器と、平滑コンデンサの両端の直流電圧値を計測する電圧検出部と、電圧検出部で検出した直流電圧値に基づいて第１接触器および第２接触器を制御する制御部と、を有する。また、コンバータユニットシステムは、複数のコンバータユニットと接続され、複数のコンバータユニットの第２接触器の接点がすべて閉じられた場合、接点が閉じられる第３接触器と、第３接触器と並列に接続される第２突入電流抑制抵抗器と、を有する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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