(57)【要約】【課題】停電時にインバータの出力を低下させることにより、バッテリー電圧を昇圧する昇圧回路の負担を軽減し、小型、低コストのインバータ用電源装置を提供する。【解決手段】昇圧回路を備えた力率改善回路６を有し、受電時には交流電源２を直流電源に変換する電源装置において、バッテリーなどの補助電源３を接続し、停電時には補助電源３に入力を切り換える入力切り換え手段７と、停電時に停電検出信号１２を出力する停電検出回路８と、停電検出信号１２をインバータ４の周波数選択信号１３に変換しインバータ４に出力する周波数選択信号出力手段９を備え、停電時には補助電源３の昇圧回路として働くと共に、インバータ４の周波数指令を切り換えて運転周波数を低下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧回路を備えた力率改善回路を有し、受電時には交流電源を直流電源に変換する電源装置において、バッテリーなどの補助電源を接続し停電時には補助電源に入力を切り換える入力切り換え手段と、停電時に停電検出信号を出力する停電検出回路と、停電検出信号をインバータの周波数選択信号に変換しインバータに出力する周波数選択信号出力手段を備え、停電時には補助電源の昇圧回路として働くと共に、インバータの周波数指令を切り換えて運転周波数を低下させることを特徴とするインバータ用電源装置。
【請求項２】
昇圧回路の運転信号を外部より入力し、運転信号と停電検出信号のどちらか一方または両方の信号で昇圧回路を起動させる起動信号切り換え手段とを備えた請求項１に記載のインバータ用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータに接続して使用する、力率改善機能や停電時に補助電源に切り換える機能を有するインバータ用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インバータにより発生する高調波電流を低減するために、力率改善装置を外部に設置、またはインバータに内蔵することが一般的に実施されている。中でも昇圧チョッパー方式の力率改善回路の場合、入力の交流電源を整流して得られる直流電圧以上に昇圧してインバータに供給する。
【０００３】
また、停電時にも継続運転が必要なインバータでは、入力電源をバッテリーなどの補助電源に切り換えて使用する方法が実施されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、インバータに昇圧チョッパー方式の力率改善回路を内蔵し、停電時にはその昇圧回路を利用して補助電源であるバッテリーの電圧を昇圧し、インバータに供給する方式を採用している。
【特許文献１】特開２００２−１７１７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インバータの電源電圧は使用される地域によって異なるが、例えば電源電圧がＡＣ２００Ｖの場合、昇圧チョッパー方式の力率改善回路では通常３５０Ｖ前後の直流電圧に昇圧してインバータの供給している。
【０００６】
一方、補助電源として用いるバッテリーの電圧は通常ＤＣ２４ＶまたはＤＣ４８Ｖが一般的である。したがって、停電時に補助電源に切り換えた場合、バッテリー電圧のＤＣ２４ＶまたはＤＣ４８ＶからＤＣ３５０Ｖに昇圧することになるので、受電時にＡＣ２００Ｖから昇圧する場合よりも昇圧回路に流れる電流が大きくなる。
【０００７】
このため、昇圧回路に使用するＭＯＳ−ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子をはじめとした構成部品は、バッテリー電圧を昇圧するときの電流に合わせて設計する必要があり、回路の小型化や低コスト化には不利になることが課題であった。
【０００８】
上記の特許文献１では、インバータの用途をエレベータ等の昇降機に限定し、停電時には下降方向にのみ運転してモータの回生電力を利用することにより、昇圧電圧をインバータ内部の制御回路が動作する限界の電圧まで下げ、昇圧回路の負担を軽減することでこの課題を解決している。
【０００９】
しかしながら、この方法はインバータの用途を限定しているため、汎用性に欠け一般用途への展開が困難であるという新たな課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、停電時にバッテリー電圧を昇圧する昇圧回路の負担を軽減し、小型、低コストのインバータ用電源装置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】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、力率改善機能と補助電源の昇圧機能とを兼ね備え
る昇圧回路を有したインバータ用電源装置に、停電検出回路とそこから出力される停電検出信号をインバータの周波数選択信号に変換する周波数選択信号出力手段とを備えることにより、停電時にインバータの周波数を低下させ、昇圧回路の出力を下げて素子に流れる電流を低減するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のインバータ用電源装置よれば、従来、昇圧回路の設計の際にバッテリー電圧を昇圧する場合に合わせて素子を選定し、通常の使用形態である受電時の力率改善回路として働く場合には無駄が多かったものが、停電時の電流を抑えることより素子の容量をより小さくすることができ、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
【００１３】
さらに、モータの回生電力に頼らず常に力行状態での使用が可能であるため、インバータの用途を広げることが可能となる。
【００１４】
また、外部からの運転信号により昇圧回路の起動、停止を制御する方式を採用することで、インバータが停止している場合や比較的軽負荷で高調波電流の影響が小さい場合は、昇圧回路を停止することによりこの回路での損失を低減させることができる。
【００１５】
このとき、運転信号はインバータまたは上位のコントローラから出力される信号を用いることになる。
【００１６】
さらに、外部からの運転信号と内部の停電検出信号の、どちらの信号ででも昇圧回路を起動できるようにすることで、停電時にインバータまたは上位コントローラの電源が一旦低下して運転信号が途絶えた場合でも、昇圧回路を起動することができ、継続してインバータの運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
昇圧回路を備えた力率改善回路を有し、受電時には交流電源を直流電源に変換する電源装置において、バッテリーなどの補助電源を接続し停電時には補助電源に入力を切り換える入力切り換え手段と、停電時に停電検出信号を出力する停電検出回路と、停電検出信号をインバータの周波数選択信号に変換しインバータに出力する周波数選択信号出力手段を備えている。
【００１８】
また、昇圧回路の運転信号を入力する運転信号入力部と、運転信号と停電検出信号のどちらか一方または両方の信号で昇圧回路を起動させる起動信号切り換え手段とを備えている。
【実施例１】
【００１９】
図１において、１は本発明のインバータ用電源装置、２は交流電源、３はバッテリー、４はインバータ、５はモータである。
【００２０】
受電時には、交流電源２はダイオードブリッジ１０にて整流された後、昇圧チョッパー方式の力率改善回路６を経て、電解コンデンサ１１にて平滑されてインバータ４へ供給される。
【００２１】
力率改善回路６は、主としてＭＯＳ−ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子１４、リアクトル１５、ダイオード１６からなる昇圧回路とその他の制御回路により構成され、入力電圧と入力電流の位相が一致するようにスイッチング素子１４を制御する。
【００２２】
たとえば、交流電源２の電圧が２００Vであった場合、昇圧チョッパー方式の力率改善
回路６の出力電圧は、原理的に交流電圧の最大値すなわち約ＤＣ２８０Vよりも高くする必要があり、入力電圧の変動などを考慮すると通常ＤＣ３５０Ｖ程度に昇圧してインバータ４に供給される。
【００２３】
また停電時には、入力を交流電源２から入力切り換え手段７によりバッテリー３などの補助電源に切り換える。力率改善回路６はバッテリー３の昇圧回路として働き、バッテリー電圧を受電時と同じ電圧に昇圧してインバータ４に供給する。同時に、停電検出回路８から停電検出信号１２が出力され、この信号を受けて周波数選択信号出力手段９から周波数選択信号１３がインバータ４に出力される。
【００２４】
インバータ４の出力周波数を設定する方法はいくつかあるが、あらかじめ複数の周波数をプリセットしておき外部からの信号によって切り換える方法などが一般的に採用されている。周波数選択信号出力手段９は、これを利用してプリセットされた周波数を切り換える信号をインバータに出力する。
【００２５】
このとき、停電時の周波数は受電時の周波数よりも低くなるように設定しておけば、インバータ４は出力周波数と同時に出力電圧も低下させるため、トルクは一定のままインバータの入力容量を低減することができる。
【００２６】
これにより、スイッチング素子１４、リアクトル１５、ダイオード１６など昇圧回路の素子に流れる電流を低減することができ、素子の小型化、低コスト化が実現できる。しかも、モータは常に力行状態で運転できるため、用途を限定することなく使用が可能となる。
【００２７】
また、インバータ４の出力周波数を設定する手段としてアナログ電圧を入力する方法もあるが、これを利用して周波数選択信号出力手段９にアナログ電圧を出力する機能を持たせ、受電時と停電時とで異なる電圧を出力するといった構成をとることも可能である。
【実施例２】
【００２８】
図２において、１７は起動信号切り換え手段で、外部から入力された運転信号１８と停電検出信号１２のどちらか一方または両方が入力された場合に、昇圧回路の起動信号１９を出力する。
【００２９】
受電時はインバータ４または上位コントローラよりインバータ４の運転、停止に従って運転信号１８が入力され、インバータ４の停止中や比較的軽負荷で高調波電流の影響が小さい場合などでは、昇圧回路を停止させ、スイッチング素子１４などでの損失を低減することが可能となる。
【００３０】
さらに、停電時は停電検出信号１２によって昇圧回路を起動するように切り換えることにより、インバータ４や上位コントローラの電源が一旦低下し運転信号１８が途絶えた場合でも、昇圧回路を継続して運転することができるため、インバータ４の運転を再開することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のインバータ用電源装置は、高調波電流の低減と停電時での継続運転が必要なインバータと組み合わせて使用する電源装置において、装置の小型化、低コスト化および高効率化に有用であり、インバータに特別な仕様を追加することなく組み合わすことが可能なため、汎用性を有したシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１におけるブロック図
【図２】本発明の実施例２におけるブロック図
【符号の説明】
【００３３】
１  インバータ用電源装置
２  交流電源
３  補助電源（バッテリー）
４  インバータ
６  力率改善回路
７  入力切り換え手段
８  停電検出回路
９  周波数選択信号出力手段
１２停電検出信号
１３  周波数選択信号
１７  起動信号切り換え手段
【図１】
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【図２】
2005295733.tif 000004