(57)【要約】【課題】キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合であっても、過電流が流れることがなく、プリチャージ／ディスチャージ回路のヒューズが溶断しない。【解決手段】電源装置１のプリチャージ／ディスチャージ回路２は、プリチャージ用の２つのリレー１０−１，１０−２、ディスチャージ用の２つのリレー１１−１，１１−２、ヒューズ１２及び２つの抵抗１３−１，１３−２を備える。プリチャージ動作時に端子Ｎが地絡した場合、プリチャージ動作時に端子Ｐが地絡した場合、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合、または端子Ｐが地絡した状態でプリチャージを行った場合のいずれの場合も、抵抗１３−１または抵抗１３−２のいずれかを経由する電流の経路が形成される。これにより、形成される経路には抵抗１３−１または抵抗１３−２のいずれかが存在するから、過電流は流れない。【選択図】図１
2016144338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタの充放電を行うプリチャージ／ディスチャージ回路を備えた電源装置であって、
前記プリチャージ／ディスチャージ回路は、
プリチャージ用の２つのリレー、ディスチャージ用の２つのリレー、プリチャージ時に前記キャパシタへの充電電流を制限すると共に、ディスチャージ時に前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを消費する２つの抵抗、及び１つのヒューズを備え、
前記キャパシタを充電するプリチャージを行う場合、
前記プリチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記２つの抵抗及び前記ヒューズを介して、前記キャパシタへ充電電流を供給することで、前記キャパシタを充電し、
前記キャパシタを放電するディスチャージを行う場合、
前記ディスチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記キャパシタのプラス側から前記２つの抵抗を介して前記キャパシタのマイナス側への経路が形成され、前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを前記２つの抵抗にて消費することで、前記キャパシタを放電し、
前記キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合、前記２つの抵抗のうちのいずれか一方の抵抗に電流が流れるようにした、ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
外部の交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を平滑化するキャパシタと、前記キャパシタの充放電を行うプリチャージ／ディスチャージ回路とを備えた電源装置であって、
前記プリチャージ／ディスチャージ回路は、
プリチャージ用の２つのリレー、ディスチャージ用の２つのリレー、プリチャージ時に前記キャパシタへの充電電流を制限すると共に、ディスチャージ時に前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを消費する２つの抵抗、及び１つのヒューズを備え、
前記キャパシタを充電するプリチャージを行う場合、
前記プリチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記２つの抵抗、前記ヒューズ及び前記コンバータを介して、前記交流電源からの交流電力により、前記キャパシタへ充電電流を供給することで、前記キャパシタを充電し、
前記キャパシタを放電するディスチャージを行う場合、
前記ディスチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記キャパシタのプラス側から前記２つの抵抗及び前記コンバータを介して、前記キャパシタのマイナス側への経路が形成され、前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを前記２つの抵抗にて消費することで、前記キャパシタを放電し、
前記キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合、前記２つの抵抗のうちのいずれか一方の抵抗に電流が流れるように、前記地絡したキャパシタのプラス側またはマイナス側と前記交流電源との間の経路に、前記一方の抵抗を配置した、ことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタの充放電を行うプリチャージ／ディスチャージ回路を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部の交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換する電源装置が知られている。この電源装置により変換された直流電力は、例えばインバータへ出力され、インバータにおいて可変周波数の交流電力に変換され、負荷へ供給される。
【０００３】
図８は、従来の電源装置における主回路の構成を示す概略図である。この電源装置１００の主回路は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コンバータ１０１、キャパシタ１０２及びプリチャージ／ディスチャージ回路１０３を備えている。
【０００４】
電源装置１００には、外部の交流電源１２０からコンタクタ１２１を介して三相の交流電力が供給されると共に、プリチャージ用の二相の交流電力が供給される。電源装置１００は、交流電源１２０から三相の交流電力を入力するための電源ケーブルを接続するＲ相用の端子Ｌ１、Ｓ相用の端子Ｌ２及びＴ相用の端子Ｌ３を備えている。また、電源装置１００は、交流電源１２０から二相の交流電力を入力するためのプリチャージ用の電源ケーブルを接続するＲ相用の端子Ｌ１ａｕｘ、Ｓ相用の端子Ｌ２ａｕｘ及びＴ相用の端子Ｌ３ａｕｘを備え、また、端子ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３を備えている。さらに、電源装置１００は、直流電力を外部の装置へ出力するための電源ケーブルを接続するプラス側の端子Ｐ及びマイナス側の端子Ｎを備えている。
【０００５】
ＰＷＭコンバータ１０１は、交流電源１２０から供給された三相の交流電力を入力し、図示しない制御信号に基づいて直流電力に変換する。ＰＷＭコンバータ１０１は、半導体素子、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipola Transistor）素子を備えたスイッチング回路であり、ダイオード及びトランジスタからなるＩＧＢＴ素子を６つ備えている。つまり、ＰＷＭコンバータ１０１は、ダイオードＤ１〜Ｄ６及びトランジスタＴ１〜Ｔ６を備える。ＰＷＭコンバータ１０１は、交流電力を直流電力に変換する際に、ＩＧＢＴ素子のゲートに入力される制御信号により、コレクタ−エミッタ間の導通／非導通が制御される。
【０００６】
左上のダイオードＤ１及びトランジスタＴ１は、Ｒ相のＰ側パワー素子であり、中央上のダイオードＤ２及びトランジスタＴ２は、Ｓ相のＰ側パワー素子であり、右上のダイオードＤ３及びトランジスタＴ３は、Ｔ相のＰ側パワー素子である。左下のダイオードＤ４及びトランジスタＴ４は、Ｒ相のＮ側パワー素子であり、中央下のダイオードＤ５及びトランジスタＴ５は、Ｓ相のＮ側パワー素子であり、右下のダイオードＤ６及びトランジスタＴ６は、Ｔ相のＮ側パワー素子である。
【０００７】
キャパシタ１０２は、ＰＷＭコンバータ１０１により変換された直流電力を平滑化する大容量のキャパシタである。キャパシタ１０２により平滑化された直流電力は、端子Ｐ，Ｎを介して外部の装置へ出力される。この電源装置１００により生成された直流電力は、例えばインバータへ出力され、可変周波数の交流電力に変換され負荷へ供給される。
【０００８】
プリチャージ／ディスチャージ回路１０３は、キャパシタ１０２の充放電を行うための回路であり、リレー（ＰＲ）１１０−１，１１０−２、リレー（ＤＩＳ）１１１、ヒューズ（ＦＵＳＥ）１１２及び抵抗（ＲＥＳ）１１３を備えている。リレー１１０−１，１１０−２は、キャパシタ１０２の充電を行うプリチャージ用のスイッチである。リレー１１１は、キャパシタ１０２の放電を行うディスチャージ用のスイッチである。
【０００９】
プリチャージ／ディスチャージ回路１０３によりプリチャージ及びディスチャージのいずれも行われていないときは、コンタクタ１２１の接点は導通（オン、クローズ）している。外部の交流電源１２０からの交流電力は、電源装置１００の端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介してＰＷＭコンバータ１０１へ供給される。尚、電源装置１００が停止状態のときは、コンタクタ１２１、リレー１１０−１，１１０−２，１１１の接点は全て非導通（オフ、オープン）である。
【００１０】
プリチャージ／ディスチャージ回路１０３によりプリチャージが行われているときは、外部のコンタクタ１２１の接点は導通していない。この場合、外部の交流電源１２０からの交流電力は、電源装置１００の端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介してＰＷＭコンバータ１０１へ供給されない。また、三相の交流電力のうち二相（Ｒ相及びＴ相）の交流電力が、電源装置１００の端子Ｌ１ａｕｘ，Ｌ３ａｕｘ及びＰＷＭコンバータ１０１を介して、直流電力として供給され、キャパシタ１０２が充電する。
【００１１】
（プリチャージ動作）
まず、従来の電源装置１００におけるプリチャージ動作について説明する。図９は、従来のプリチャージ動作を説明する図である。プリチャージ／ディスチャージ回路１０３は、プリチャージ動作時に、プリチャージ用の制御信号に基づいて、コンタクタ１２１の接点を非導通（オフ、オープン）にすると共に、リレー１１０−１，１１０−２の接点を導通（オン、クローズ）し、リレー１１１の接点を非導通（オフ、オープン）にする。これにより、図９に示す太線の経路が形成される。尚、図９及び後述する図１２は、交流電源１２０のＲ相からＴ相へ電流が流れる経路を示しているが、プリチャージ動作時には、さらに、交流電源１２０のＴ相からＲ相へ電流が流れる経路もある。
【００１２】
図１２は、従来のプリチャージ動作時の回路を説明する図であり、図９に示した太線の経路にて構成される回路を示している。プリチャージ動作時には、交流電源１２０におけるＲ相の端子から、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３の抵抗１１３、及びＰＷＭコンバータ１０１の左上のダイオードＤ１を介して、キャパシタ１０２のプラス側への経路が形成される。また、キャパシタ１０２のマイナス側から、ＰＷＭコンバータ１０１の右下のダイオードＤ６、及びプリチャージ／ディスチャージ回路１０３のヒューズ１１２を介して、交流電源１２０におけるＴ相の端子への経路が形成される。
【００１３】
図１２は、プリチャージ動作時に、交流電源１２０のＲ相からＴ相へ電流が流れる経路を示しているが、交流電源１２０のＴ相からＲ相へ電流が流れる経路もあり得る。図９を参照して、交流電源１２０のＴ相からＲ相へ電流が流れるときには、交流電源１２０におけるＴ相の端子から、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３のヒューズ１１２、及びＰＷＭコンバータ１０１の右上のダイオードＤ３を介して、キャパシタ１０２のプラス側への経路が形成される。また、キャパシタ１０２のマイナス側から、ＰＷＭコンバータ１０１の左下のダイオードＤ４、及びプリチャージ／ディスチャージ回路１０３の抵抗１１３を介して、交流電源１２０におけるＲ相の端子への経路が形成される。
【００１４】
これにより、外部の交流電源１２０からの交流電力が電源装置１００へ供給され、充電電流がキャパシタ１０２へ供給され、キャパシタ１０２は充電する。
【００１５】
（ディスチャージ動作）
次に、従来の電源装置１００におけるディスチャージ動作について説明する。図１０は、従来のディスチャージ動作を説明する図である。プリチャージ／ディスチャージ回路１０３は、ディスチャージ動作時に、ディスチャージ用の制御信号に基づいて、コンタクタ１２１の接点を非導通にすると共に、リレー１１１の接点を導通し、リレー１１０−１，１１０−２の接点を非導通にする。また、ＰＷＭコンバータ１０１の左下のトランジスタＴ４は、制御信号に基づいて、ゲートがオンしてコレクタ−エミッタ間が導通する。これにより、図１０に示す太線の経路が形成される。
【００１６】
図１３は、従来のディスチャージ動作時の回路を説明する図であり、図１０に示した太線の経路にて構成される回路を示している。ディスチャージ動作時には、キャパシタ１０２のプラス側から、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３の抵抗１１３、及びＰＷＭコンバータ１０１の左下のトランジスタＴ４を介して、キャパシタ１０２のマイナス側への経路が形成される。
【００１７】
これにより、キャパシタ１０２は放電し、放電電流が抵抗１１３へ流れて、そのエネルギーを消費する。
【００１８】
このように、図８〜図１０、図１２及び図１３に示したとおり、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３に備えた抵抗１１３は１つのみである。この１つの抵抗１１３は、リレー１１０−１，１１０−２，１１１が切り替えられることで、キャパシタ１０２の充電と放電のために用いられる。
【００１９】
このような電源装置１００の例として、キャパシタの充電を行う際に、プリチャージ回路に備えた抵抗の故障を検出するための回路が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。尚、特許文献１のプリチャージ回路は直流側に設けられているのに対し、図８に示したプリチャージ／ディスチャージ回路１０３は交流側に設けられている点で相違する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０１３−２０５２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
前述のとおり、図８に示した従来の電源装置１００では、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３のリレー１１０−１等を切り替えることにより、キャパシタ１０２の充放電が行われる。
【００２２】
しかしながら、従来の電源装置１００では、例えばキャパシタ１０２のマイナス側の端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行うと、抵抗１１３を経由しない電流の経路が形成され、過電流が流れてしまい、ヒューズ１１２が溶断してしまうという問題があった。
【００２３】
図１１は、従来の電源装置１００において、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合を説明する図であり、図１４は、そのときの電流の流れを説明する図である。
【００２４】
端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行うと、端子Ｎと交流電源１２０との間で短絡した経路が形成されてしまう。具体的には、交流電源１２０のＴ相の電圧がマイナスになると、地絡した端子Ｎから、ＰＷＭコンバータ１０１の右下のダイオードＤ６、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３のヒューズ１１２を介して、交流電源１２０におけるＴ相の端子への経路が形成されてしまう（図１１に示す実線の矢印、図１４に示す点線の矢印を参照）。この経路には抵抗１１３が存在しないから、ヒューズ１１２に過電流が流れ、ヒューズ１１２は溶断してしまう。
【００２５】
一方、端子Ｐが地絡した状態でプリチャージを行うと、端子Ｐと交流電源１２０との間で短絡した経路が形成されてしまう。具体的には、図示してないが、図９を参照して、交流電源１２０のＴ相の電圧がプラスになると、交流電源１２０におけるＴ相の端子から、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３のヒューズ１１２、ＰＷＭコンバータ１０１の右上のダイオードＤ３、及びキャパシタ１０２のプラス側を介して、地絡した端子Ｐへの経路が形成されてしまう。この経路には抵抗１１３が存在しないから、同様に、ヒューズ１１２に過電流が流れ、ヒューズ１１２は溶断してしまう。
【００２６】
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、キャパシタの充放電を行うプリチャージ／ディスチャージ回路を備えた電源装置において、キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合であっても、過電流が流れることがなく、プリチャージ／ディスチャージ回路のヒューズが溶断することのない電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記課題を解決するために、本発明による電源装置は、キャパシタの充放電を行うプリチャージ／ディスチャージ回路を備えた電源装置であって、前記プリチャージ／ディスチャージ回路が、プリチャージ用の２つのリレー、ディスチャージ用の２つのリレー、プリチャージ時に前記キャパシタへの充電電流を制限すると共に、ディスチャージ時に前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを消費する２つの抵抗、及び１つのヒューズを備え、前記キャパシタを充電するプリチャージを行う場合、前記プリチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記２つの抵抗及び前記ヒューズを介して、前記キャパシタへ充電電流を供給することで、前記キャパシタを充電し、前記キャパシタを放電するディスチャージを行う場合、前記ディスチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記キャパシタのプラス側から前記２つの抵抗を介して前記キャパシタのマイナス側への経路が形成され、前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを前記２つの抵抗にて消費することで、前記キャパシタを放電し、前記キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合、前記２つの抵抗のうちのいずれか一方の抵抗に電流が流れるようにした、ことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明による電源装置は、外部の交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を平滑化するキャパシタと、前記キャパシタの充放電を行うプリチャージ／ディスチャージ回路とを備えた電源装置であって、前記プリチャージ／ディスチャージ回路が、プリチャージ用の２つのリレー、ディスチャージ用の２つのリレー、プリチャージ時に前記キャパシタへの充電電流を制限すると共に、ディスチャージ時に前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを消費する２つの抵抗、及び１つのヒューズを備え、前記キャパシタを充電するプリチャージを行う場合、前記プリチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記２つの抵抗、前記ヒューズ及び前記コンバータを介して、前記交流電源からの交流電力により、前記キャパシタへ充電電流を供給することで、前記キャパシタを充電し、前記キャパシタを放電するディスチャージを行う場合、前記ディスチャージ用の２つのリレーがそれぞれ導通し、前記キャパシタのプラス側から前記２つの抵抗及び前記コンバータを介して、前記キャパシタのマイナス側への経路が形成され、前記キャパシタからの放電電流のエネルギーを前記２つの抵抗にて消費することで、前記キャパシタを放電し、前記キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合、前記２つの抵抗のうちのいずれか一方の抵抗に電流が流れるように、前記地絡したキャパシタのプラス側またはマイナス側と前記交流電源との間の経路に、前記一方の抵抗を配置した、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、キャパシタの充放電を行うプリチャージ／ディスチャージ回路を備えた電源装置において、キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合であっても、過電流が流れることはない。したがって、プリチャージ／ディスチャージ回路のヒューズは溶断しない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態による電源装置の主回路の構成を示す概略図である。
【図２】プリチャージ動作を説明する図である。
【図３】ディスチャージ動作を説明する図である。
【図４】端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合を説明する図である。
【図５】プリチャージ動作時の回路を説明する図である。
【図６】ディスチャージ動作時の回路を説明する図である。
【図７】端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合の電流の流れを説明する図である。
【図８】従来の電源装置における主回路の構成を示す概略図である。
【図９】従来のプリチャージ動作を説明する図である。
【図１０】従来のディスチャージ動作を説明する図である。
【図１１】従来の電源装置において、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合を説明する図である。
【図１２】従来のプリチャージ動作時の回路を説明する図である。
【図１３】従来のディスチャージ動作時の回路を説明する図である。
【図１４】従来の電源装置において、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合の電流の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明は、プリチャージ／ディスチャージ回路に２つの抵抗を設け、キャパシタのプラス側またはマイナス側が地絡した場合に、地絡した箇所と交流電源との間で短絡する経路が形成されることがなく、電流が２つの抵抗のうちのいずれかに流れるように構成することを特徴とする。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態による電源装置の主回路の構成を示す概略図である。この電源装置１の主回路は、ＰＷＭコンバータ１０１、キャパシタ１０２及びプリチャージ／ディスチャージ回路２を備えている。
【００３３】
電源装置１は、図８に示した電源装置１００と同様に、三相の交流電力を入力するための電源ケーブルを接続するＲ相用の端子Ｌ１、Ｓ相用の端子Ｌ２及びＴ相用の端子Ｌ３を備えている。また、電源装置１は、電源装置１００と同様に、二相の交流電力を入力するためのプリチャージ用の電源ケーブルを接続するＲ相用の端子Ｌ１ａｕｘ、Ｓ相用の端子Ｌ２ａｕｘ及びＴ相用の端子Ｌ３ａｕｘを備え、また、端子ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３に加え、さらに、端子ＰＲ４，５，６を備えている。端子ＰＲ２及び端子ＰＲ３は短絡用のケーブルにより接続されており、端子ＰＲ５及び端子ＰＲ６も短絡用のケーブルにより接続されている。さらに、電源装置１は、直流電力を外部の装置へ出力するための電源ケーブルを接続するプラス側の端子Ｐ及びマイナス側の端子Ｎを備えている。
【００３４】
ＰＷＭコンバータ１０１及びキャパシタ１０２は、図８に示したＰＷＭコンバータ１０１及びキャパシタ１０２と同様である。
【００３５】
プリチャージ／ディスチャージ回路２は、キャパシタ１０２の充放電を行うための回路であり、リレー（ＰＲ）１０−１，１０−２、リレー（ＤＩＳ）１１−１，１１−２、ヒューズ（ＦＵＳＥ）１２及び抵抗（ＲＥＳ）１３−１，１３−２を備えている。
【００３６】
リレー１０−１，１０−２は、キャパシタ１０２の充電を行うプリチャージ用のスイッチである。リレー１１−１，１１−２は、キャパシタ１０２の放電を行うディスチャージ用のスイッチである。
【００３７】
抵抗１３−１，１３−２は、プリチャージ動作時に充電電流を制限し、ディスチャージ動作時に、キャパシタ１０２からの放電電流のエネルギーを消費する。また、抵抗１３−２は、端子Ｐまたは端子Ｎが地絡したときに、過電流が流れないように電流を制限する。
【００３８】
図８に示したプリチャージ／ディスチャージ回路１０３と図１に示すプリチャージ／ディスチャージ回路２とを比較すると、両者は、２つのプリチャージ用のリレー１１０−１，１１０−２，１０−１，１０−２及び１つのヒューズ１１２，１２を備えている点で同一である。これに対し、プリチャージ／ディスチャージ回路１０３は、１つのディスチャージ用のリレー１１１及び１つの抵抗１１３を備えているのに対し、プリチャージ／ディスチャージ回路２は、２つのディスチャージ用のリレー１１−１，１１−２及び２つの抵抗１３−１，１３−２を備えている点で相違する。
【００３９】
図１において、ＰＷＭコンバータ１０１に備えたダイオードＤ１のアノード、トランジスタＴ１のエミッタ、ダイオードＤ４のカソード及びトランジスタＴ４のコレクタは、端子Ｌ１，ＰＲ２に接続される。ダイオードＤ２のアノード、トランジスタＴ２のエミッタ、ダイオードＤ５のカソード及びトランジスタＴ５のコレクタは、端子Ｌ２に接続される。ダイオードＤ３のアノード、トランジスタＴ３のエミッタ、ダイオードＤ６のカソード及びトランジスタＴ６のコレクタは、端子Ｌ３，ＰＲ５、及びプリチャージ／ディスチャージ回路２のリレー１１−２の一端に接続される。
【００４０】
ＰＷＭコンバータ１０１に備えたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のカソード、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のコレクタは、プリチャージ／ディスチャージ回路２のリレー１１−１の一端、及びキャパシタ１０２のプラス側に接続される。ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６のアノード、トランジスタＴ４，Ｔ５，Ｔ６のエミッタは、キャパシタ１０２のマイナス側に接続される。
【００４１】
キャパシタ１０２のプラス側は端子Ｐに接続され、マイナス側は端子Ｎに接続される。
【００４２】
プリチャージ／ディスチャージ回路２のリレー１１−２の他端は、リレー１０−２の一端、端子ＰＲ１及び抵抗１３−１の一端に接続される。リレー１０−２の他端は、端子Ｌ１ａｕｘ等に接続される。抵抗１３−１の他端は、端子ＰＲ３に接続される。端子ＰＲ２及び端子ＰＲ３は短絡用のケーブルにより接続される。
【００４３】
リレー１１−１の他端は、リレー１０−１の一端、端子ＰＲ４及び抵抗１３−２の一端に接続される。リレー１０−１の他端は、ヒューズ１２の一端に接続される。ヒューズ１２の他端は、端子Ｌ３ａｕｘ等に接続される。抵抗１３−２の他端は、端子ＰＲ６に接続される。端子ＰＲ５及び端子ＰＲ６は短絡用のケーブルにより接続される。
【００４４】
プリチャージ／ディスチャージ回路２によりプリチャージ及びディスチャージのいずれも行われていないときは、コンタクタ１２１の接点は導通している。外部の交流電源１２０からの交流電力が、電源装置１の端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して、ＰＷＭコンバータ１０１へ供給され、ＰＷＭコンバータ１０１において直流電力に変換される。そして、直流電力はキャパシタ１０２により平滑化され、平滑化された直流電力が、端子Ｐ，Ｎを介して外部の装置へ出力される。尚、電源装置１が停止状態のときは、コンタクタ１２１、リレー１０−１，１０−２，１１−１，１１−２の接点は全て非導通である。
【００４５】
プリチャージ／ディスチャージ回路２によりプリチャージが行われているときは、外部のコンタクタ１２１の接点は導通していない。この場合、外部の交流電源１２０からの交流電力は、電源装置１の端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介してＰＷＭコンバータ１０１へ供給されない。また、三相の交流電力のうち二相（Ｒ相及びＴ相）の交流電力が、電源装置１の端子Ｌ１ａｕｘ，Ｌ３ａｕｘ及びＰＷＭコンバータ１０１を介して、直流電力としてキャパシタ１０２へ供給される。これにより、キャパシタ１０２は充電する。
【００４６】
（プリチャージ動作）
まず、電源装置１におけるプリチャージ動作について説明する。図２は、プリチャージ動作を説明する図である。プリチャージ／ディスチャージ回路２は、プリチャージ動作時に、プリチャージ用の制御信号に基づいて、コンタクタ１２１の接点を非導通にすると共に、リレー１０−１，１０−２の接点を導通にし、リレー１１−１，１１−２の接点を非導通にする。また、ＰＷＭコンバータ１０１は、プリチャージ動作時に、全てのＩＧＢＴ素子のゲートをオフする。これにより、図２に示す太線の経路が形成される。尚、図２及び後述する図５は、交流電源１２０のＲ相からＴ相へ電流が流れる経路を示しているが、プリチャージ動作時には、さらに、交流電源１２０のＴ相からＲ相へ電流が流れる経路もある。
【００４７】
図５は、プリチャージ動作時の回路を説明する図であり、図２に示した太線の経路により構成される回路を示している。プリチャージ動作時には、交流電源１２０におけるＲ相の端子から、プリチャージ／ディスチャージ回路２のリレー１０−２及び抵抗１３−１、並びにＰＷＭコンバータ１０１の左上のダイオードＤ１を介して、キャパシタ１０２のプラス側への経路が形成される。また、キャパシタ１０２のマイナス側から、ＰＷＭコンバータ１０１の右下のダイオードＤ６、並びにプリチャージ／ディスチャージ回路２の抵抗１３−２、リレー１０−１及びヒューズ１２を介して、交流電源１２０におけるＴ相の端子への経路が形成される。
【００４８】
図５は、プリチャージ動作時に、交流電源１２０のＲ相からＴ相へ電流が流れる経路を示しているが、交流電源１２０のＴ相からＲ相へ電流が流れる経路もあり得る。交流電源１２０のＴ相からＲ相へ電流が流れるときには、図２を参照して、交流電源１２０におけるＴ相の端子から、プリチャージ／ディスチャージ回路２のヒューズ１２、リレー１０−１及び抵抗１３−２、並びにＰＷＭコンバータ１０１の右上のダイオードＤ３を介して、キャパシタ１０２のプラス側への経路が形成される。また、キャパシタ１０２のマイナス側から、ＰＷＭコンバータ１０１の左下のダイオードＤ４、並びにプリチャージ／ディスチャージ回路２の抵抗１３−１及びリレー１０−２を介して、交流電源１２０におけるＲ相の端子への経路が形成される。
【００４９】
これにより、外部の交流電源１２０からの交流電力が電源装置１へ供給され、充電電流がキャパシタ１０２へ供給され、キャパシタ１０２は充電する。
【００５０】
（ディスチャージ動作）
次に、電源装置１におけるディスチャージ動作について説明する。図３は、ディスチャージ動作を説明する図である。プリチャージ／ディスチャージ回路２は、ディスチャージ動作時に、ディスチャージ用の制御信号に基づいて、コンタクタ１２１の接点を非導通にすると共に、リレー１１−１，１１−２の接点を導通にし、リレー１０−１，１０−２の接点を非導通にする。また、ＰＷＭコンバータ１０１は、ディスチャージ動作時に、左下のＩＧＢＴ素子のゲートをオンし、それ以外のＩＧＢＴ素子のゲートをオフする。つまり、ＰＷＭコンバータ１０１の左下のＩＧＢＴ素子におけるトランジスタＴ４は、制御信号に基づいて、ゲートがオンしてコレクタ−エミッタ間が導通する。これにより、図３に示す太線の経路が形成される。
【００５１】
図６は、ディスチャージ動作時の回路を説明する図であり、図３に示した太線の経路により構成される回路を示している。ディスチャージ動作時には、キャパシタ１０２のプラス側から、プリチャージ／ディスチャージ回路２のリレー１１−１、抵抗１３−２、リレー１１−２、抵抗１３−１、及びＰＷＭコンバータ１０１の左下のトランジスタＴ４を介して、キャパシタ１０２のマイナス側への経路が形成される。
【００５２】
これにより、キャパシタ１０２は放電し、放電電流が抵抗１３−２，１３−１へ流れて、そのエネルギーを消費する。
【００５３】
（端子Ｎが地絡した場合）
次に、端子Ｎが地絡した場合について説明する。図４は、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合を説明する図であり、図７は、そのときの電流の流れを説明する図である。端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合、交流電源１２０のＴ相の電圧がマイナスになると、地絡した端子Ｎから、キャパシタ１０２のマイナス側、ＰＷＭコンバータ１０１の右下のダイオードＤ６、プリチャージ／ディスチャージ回路２の抵抗１３−２、リレー１０−１及びヒューズ１２、並びに交流電源１２０におけるＴ相の端子への経路が形成される。この場合の電流は、抵抗１３−２を経由して流れる（図４に示す実線の矢印、図７に示す点線の矢印を参照）。
【００５４】
これにより、形成された経路には抵抗１３−２が存在するから、従来技術と異なり、過電流が流れることはない。したがって、ヒューズ１２に過電流が流れることがなく、ヒューズ１２は溶断しない。これは、プリチャージ動作中に端子Ｎが地絡した場合も同様である。
【００５５】
同様に、図２または図４を参照して、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合、交流電源１２０のＲ相の電圧がマイナスになると、地絡した端子Ｎから、キャパシタ１０２のマイナス側、ＰＷＭコンバータ１０１の左下のダイオードＤ４、プリチャージ／ディスチャージ回路２の抵抗１３−１及びリレー１０−２、並びに交流電源１２０におけるＲ相の端子への経路が形成される。この場合の電流は、抵抗１３−１を経由して流れる。形成された経路には抵抗１３−１が存在するから、過電流が流れることはない。これは、プリチャージ動作中に端子Ｎが地絡した場合も同様である。
【００５６】
（端子Ｐが地絡した場合）
一方、端子Ｐが地絡した状態でプリチャージを行った場合、交流電源１２０のＴ相の電圧がプラスになると、交流電源１２０におけるＴ相の端子から、プリチャージ／ディスチャージ回路２のヒューズ１２、リレー１０−１及び抵抗１３−２、ＰＷＭコンバータ１０１の右上のダイオードＤ３、並びにキャパシタ１０２のプラス側を介して、地絡した端子Ｐへの経路が形成される。この場合の電流は、抵抗１３−２を経由して流れる。これにより、形成された経路には抵抗１３−２が存在するから、過電流が流れることはない。プリチャージ中に端子Ｐが地絡した場合も同様である。
【００５７】
同様に、端子Ｐが地絡した状態でプリチャージを行った場合、交流電源１２０のＲ相の電圧がプラスになると、交流電源１２０におけるＲ相の端子から、プリチャージ／ディスチャージ回路２のリレー１０−２及び抵抗１３−１、ＰＷＭコンバータ１０１の左上のダイオードＤ１、並びにキャパシタ１０２のプラス側を介して、地絡した端子Ｐへの経路が形成される。この場合の電流は、抵抗１３−１を経由して流れる。これにより、形成された経路には抵抗１３−１が存在するから、過電流が流れることはない。プリチャージ中に端子Ｐが地絡した場合も同様である。
【００５８】
このように、従来のプリチャージ／ディスチャージ回路１０３は１つの抵抗１１３を備えていたのに対し、プリチャージ／ディスチャージ回路２は、従来の１つの抵抗１１３を分割した２つの抵抗１３−１，１３−２を備える。抵抗１３−１，１３−２は、端子Ｐまたは端子Ｎが地絡した場合に過電流が流れないように、電流を制限するために用いられる。
【００５９】
以上のように、本発明の実施形態による電源装置１によれば、プリチャージ／ディスチャージ回路２は、プリチャージ用の２つのリレー１０−１，１０−２、ディスチャージ用の２つのリレー１１−１，１１−２、ヒューズ１２及び２つの抵抗１３−１，１３−２を備えるようにした。
【００６０】
このプリチャージ／ディスチャージ回路２は、プリチャージ動作時に、プリチャージ用の２つのリレー１０−１，１０−２が導通し、抵抗１３−１，１３−２、ヒューズ１２、並びにＰＷＭコンバータ１０１の左上のダイオードＤ１及び右下のダイオードＤ６を介して、また、抵抗１３−１，１３−２、ヒューズ１２、並びにＰＷＭコンバータ１０１の右上のダイオードＤ３及び左下のダイオードＤ４を介して、交流電源１２０からの交流電力によりキャパシタ１０２を充電する。また、プリチャージ／ディスチャージ回路２は、ディスチャージ動作時に、ディスチャージ用の２つのリレー１１−１，１１−２が導通し、キャパシタ１０２のプラス側から抵抗１３−１，１３−２、及びＰＷＭコンバータ１０１の左下のトランジスタＴ４を介してキャパシタ１０２のマイナス側への経路が形成され、キャパシタ１０２を放電する。
【００６１】
また、プリチャージ／ディスチャージ回路２は、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合、端子Ｐが地絡した状態でプリチャージを行った場合、プリチャージ動作時に端子Ｎが地絡した場合、またはプリチャージ動作時に端子Ｐが地絡した場合に、電流が抵抗１３−１または抵抗１３−２を経由して流れるようにした。
【００６２】
これにより、端子Ｎが地絡した状態でプリチャージを行った場合、またはプリチャージ動作時に端子Ｎが地絡した場合、交流電源１２０のＴ相の電圧がマイナスになると、図４及び図７に示したように、地絡した端子Ｎから、キャパシタ１０２のマイナス側、ＰＷＭコンバータ１０１の右下のダイオードＤ６、プリチャージ／ディスチャージ回路２の抵抗１３−２、リレー１０−１及びヒューズ１２、並びに交流電源１２０におけるＴ相の端子への経路が形成される。この経路には抵抗１３−２が存在するから、過電流が流れることはなく、ヒューズ１２は溶断しない。同様に、交流電源１２０のＲ相の電圧がマイナスになると、地絡した端子Ｎから交流電源１２０におけるＲ相の端子への経路が形成される。この経路には抵抗１３−１が存在するから、過電流が流れることはなく、ヒューズ１２は溶断しない。
【００６３】
また、端子Ｐが地絡した状態でプリチャージを行った場合、またはプリチャージ動作時に端子Ｐが地絡した場合も、形成される経路には抵抗１３−１または抵抗１３−２のいずれかが存在するから、過電流が流れることはなく、ヒューズ１２は溶断しない。
【００６４】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施形態では、電源装置１は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ用の装置であるが、本発明は、コンバータ以外の電力変換を行う回路を備えた電源装置にも適用があり、電力変換を行わない電源装置にも適用がある。
【符号の説明】
【００６５】
１，１００  電源装置
２，１０３  プリチャージ／ディスチャージ回路
１０−１，１０−２，１１０−１，１１０−２  リレー（ＰＲ）
１１−１，１１−２，１１１  リレー（ＤＩＳ）
１２，１１２  ヒューズ（ＦＵＳＥ）
１３−１，１３−２，１１３  抵抗（ＲＥＳ）
１０１  ＰＷＭコンバータ
１０２  キャパシタ
１２０  交流電源
１２１  コンタクタ
【図１】
2016144338.tif 000003
【図２】
2016144338.tif 000004
【図３】
2016144338.tif 000005
【図４】
2016144338.tif 000006
【図５】
2016144338.tif 000007
【図６】
2016144338.tif 000008
【図７】
2016144338.tif 000009
【図８】
2016144338.tif 000010
【図９】
2016144338.tif 000011
【図１０】
2016144338.tif 000012
【図１１】
2016144338.tif 000013
【図１２】
2016144338.tif 000014
【図１３】
2016144338.tif 000015
【図１４】
2016144338.tif 000016