JP2012165509A - 電力供給装置の突入電流防止回路 - Google Patents

Abstract

【課題】新たに回路部品を追加することなく、単相整流回路への突入電流防止を実現することができる電力供給装置の突入電流防止回路を提供すること。
【解決手段】本発明の電力供給装置の突入電流防止回路は、三相交流を直流に変換する三相整流回路と、三相整流回路の直流出力端に接続された三相側平滑回路と、三相電源と三相整流回路との間に設けられた第一の開閉手段と、第一の開閉手段に接続された２本の電源線の内いずれか１本に並列に接続された突入電流防止回路とを備え、突入電流防止回路は、限流抵抗と第二の開閉手段とを直列接続して構成され、限流抵抗と第二の開閉手段との間と、三相電源の中性線とに接続される単相整流回路と、単相整流回路の直流出力端に接続されたコンデンサからなる単相側平滑回路とを有し、第一の開閉手段と第２の開閉手段とを動作させることで、三相側平滑回路への突入電流を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給装置における突入電流防止回路に関し、特に、三相用の３本の電源線と中性線とが接続される三相４線式電源に接続される電力供給装置の突入電流防止回路に係るものである。

従来、三相４線式電源に接続される電力供給装置における突入電流防止回路には、三相の電源線のいずれか１本と中性線、すなわち単相電源系統を、三相側平滑回路の充電経路として利用するものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら、従来の突入電流防止回路について説明する。

図２は、従来の突入電流防止回路の構成図である。図２において、三相４線式電源１は、３本の電源線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）と中性線（ＬＮ）を出力として有している。

また、ダイオード（図示せず）から構成される三相整流回路３の交流入力端の１本はＬ１に接続され、他方の２本は第一の開閉手段２を介してＬ２、Ｌ３にそれぞれ接続される。三相整流回路３の直流出力端には半導体素子（図示せず）から構成される三相側インバータ回路５が接続されるとともに、並列にコンデンサ４ａ、４ｂが直列に接続されて三相側平滑回路を構成している。

そして、圧縮機モータ６は三相側インバータ回路５の出力に接続され、所望の周波数に変換された交流電力を供給されることで回転駆動する。一方、コンデンサ４ａ、４ｂの接続点とＬＮは、第二の開閉手段および限流抵抗８が直列に接続されている。

制御回路９は、Ｌ３およびＬＮからなる単相電源系統より電力供給され、第一の開閉手段２、第二の開閉手段７、三相側インバータ回路５などを駆動する制御回路（図示せず）を有している。

以上の構成からなる電力供給装置において、第一の開閉手段２および第二の開閉手段７は、電源投入時は開放状態となっており、コンデンサ４ａ、４ｂは充電されない。

そしてコンデンサ４ａ、４ｂを充電するために、まず第二の開閉手段７が閉状態となることで、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３と、ＬＮ間の電圧（三相４００Ｖ系の場合はおよそ２３０Ｖ）が限流抵抗８を介してコンデンサ４ａ、４ｂに供給される。この時に流れる電流は限流抵抗８により所定の値に制限される。

その後、コンデンサ４ａ、４ｂが充電され、所定の電圧以上になった後に、第一の開閉手段２が閉状態となり、同時に第二の開閉手段７が開放となる。ここで、第二の開閉手段に印加される電圧は、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の相間電圧と比較して低い電圧となるため、接点電圧容量の低い素子を用いることが可能になる。

特開平９−２９８８８２号公報

しかしながら前記従来の構成では、制御回路９と同じ単相電源系統に、コンデンサインプット型の整流・平滑回路を電源供給回路として接続する場合に、個別に突入電流防止の回路を設ける必要がある。

具体的に図３で説明すると、ダイオード（図示せず）で構成される単相整流回路１０、コンデンサ１１からなる単相側平滑回路が、制御回路９と並列に接続される場合、コンデンサ１１への急激な充電による突入電流の発生を防止するために、単相整流回路１０の交流入力端の一方は、第二の限流抵抗１４を介して電源Ｌ３に接続される。第三の開閉手段１５は、第二の限流抵抗１４による損失を回避するためのものであり、コンデンサ１１が所定の電圧以上になった後は閉動作となる。

すなわち、前記従来の構成では、回路を構成する部品点数が増加してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、新たに回路部品を追加することなく、単相整流回路への突入電流防止を実現することができる電力供給装置の突入電流防止回路を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電力供給装置の突入電流防止回路は、三相４線式で三相交流を供給する三相電源と、三相電源の三相用の３本の電源線が接続されて三相交流を直流に変換する三相整流回路と、三相整流回路の直流出力端に接続されコンデンサからなる三相側平滑回路と、電源の三相用の３本の電源線の内のいずれか２本と三相整流回路との間に設けられた第一の開閉手段と、第一の開閉手段に接続された２本の電源線の内いずれか１本に並列に接続された突入電流防止回路とを備え、突入電流防止回路は、電源側に限流抵抗と、三相整流回路側に第二の開閉手段とを直列接続して構成され、限流抵抗と第二の開閉手段との間と、三相電源の中性線とに接続される単相整流回路と、単相整流回路の直流出力端に接続されたコンデンサからなる単相側平滑回路とを有し、第一の開閉手段と第２の開閉手段とを動作させることで、三相側平滑回路への突入電流を抑制することにより、単相電源にコンデンサからなる平滑回路を接続した場合であっても、新たに回路部品を追加することなく、単相整流回路への突入電流防止を実現すること可能になる。

本発明は、新たに回路部品を追加することなく、単相整流回路への突入電流防止を実現することができる電力供給装置の突入電流防止回路を提供することができる。

本発明の実施の形態１における電力供給装置の回路構成図 従来の電力供給装置の回路構成図 従来の電力供給装置の別の実施例を示す回路構成図

第１の発明の電力供給装置の突入電流防止回路は、三相４線式で三相交流を供給する三相電源と、三相電源の三相用の３本の電源線が接続されて三相交流を直流に変換する三相整流回路と、三相整流回路の直流出力端に接続されコンデンサからなる三相側平滑回路と、電源の三相用の３本の電源線の内のいずれか２本と三相整流回路との間に設けられた第一の開閉手段と、第一の開閉手段に接続された２本の電源線の内いずれか１本に並列に接続された突入電流防止回路とを備え、突入電流防止回路は、電源側に限流抵抗と、三相整
流回路側に第二の開閉手段とを直列接続して構成され、限流抵抗と第二の開閉手段との間と、三相電源の中性線とに接続される単相整流回路と、単相整流回路の直流出力端に接続されたコンデンサからなる単相側平滑回路とを有し、第一の開閉手段と第２の開閉手段とを動作させることで、三相側平滑回路への突入電流を抑制することにより、単相電源にコンデンサからなる平滑回路を接続した場合であっても、新たに回路部品を追加することなく、単相整流回路への突入電流防止を実現すること可能になる。

第２の発明の電力供給装置の突入電流防止回路は、特に第１の発明において、三相側平滑回路の出力端に接続されている三相側インバータ回路で駆動する第１の駆動機構と、単相側平滑回路の出力端に接続されている単相側インバータ回路で駆動する第２の駆動機構とを備え、第１の駆動機構および第２の駆動機構を駆動する場合は、まず第二の開閉手段７を短絡させ、三相側平滑回路のコンデンサに所定の値が充電された後に、第一の開閉手段２を短絡することにより、簡単な回路で三相電源および単相電源で駆動する駆動機構を同時に駆動することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明における電力供給装置の構成図である。図１において、３本の電源線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）と１本の中性線（ＬＮ）を有する三相４線式交流電源１（以下、三相電源と称する）である。

１つの電源線Ｌ１は、ダイオード（図示せず）で構成される三相整流回路３の交流入力端に接続され、２つの電源線Ｌ２およびＬ３は、２極のリレー接点からなる第一の開閉手段２を介して、三相整流回路３の交流入力端に接続される。

また、三相整流回路３の直流出力端には、並列にコンデンサ４からなる三相側平滑回路と、半導体素子（図示せず）から構成される三相側インバータ回路５が接続され、三相側インバータ回路５の出力には第１の駆動機構である圧縮機モータ６が接続される。ここで、三相側インバータ回路５により所望の交流周波数に変換された交流電力が圧縮機モータ６に供給され、所望の回転駆動を行う。

一方、第一の開閉手段２と並列に、Ｌ３側に限流抵抗８が、三相整流回路側にリレー接点からなる第二の開閉手段が直列に接続されて突入電流防止回路が構成される。

また、ダイオード（図示せず）から構成される単相整流回路１０は、一方の交流入力端を三相電源の中性線（ＬＮ）に接続し、他方の交流入力端は限流抵抗８と第二の開閉手段との接続点に接続される。

単相整流回路１０の直流出力端には、コンデンサ１１からなる単相側平滑回路と、半導体素子（図示せず）から構成される単相側インバータ回路１２が並列に接続され、単相側インバータ回路１２の出力にはファンモータ１３が接続される。ここで、単相側インバータ回路１２により所望の交流周波数に変換された交流電力が第２の駆動機構であるファンモータ１３に供給され、所望の回転駆動を行う。

また、制御回路９は、電源線Ｌ３、中性線ＬＮに接続されて電力供給されるとともに、第一の開閉手段２、第二の開閉手段７、三相側インバータ回路５、単相側インバータ回路１２を駆動する駆動信号（図示せず）を生成する。

まず、電源投入時は、第一の開閉手段２および第二の開閉手段７は開放状態となっており、電源投入時は、限流抵抗８を介して電源線Ｌ３、中性線ＬＮが単相整流回路１０に接続されるため、単相側平滑回路のコンデンサ１１は、限流抵抗８により所定の値に制限された電流が流れ、充電されることとなる。

また、この時は圧縮機モータ６および、ファンモータ１３はともに停止状態となっている。

次に、圧縮機モータ６およびファンモータ１３を駆動する場合は、まず第二の開閉手段７を短絡させ、限流抵抗８を介して三相電源の電源線Ｌ３を三相整流回路３に接続することで、電源線Ｌ１、電源線Ｌ３によりコンデンサ４を充電する。

この時、コンデンサ４を流れる電流は、限流抵抗８によって所定の値に制限された電流値となる。

次に、コンデンサ４の電圧が所定の値に充電された後に、第二の開閉手段７を短絡させたまま、第一の開閉手段２を短絡状態とする。これにより三相整流回路３は、三相電源に接続されるとともに、単相整流回路１０は、第一の開閉手段２および、第二の開閉手段７のいずれも短絡状態となっているため、三相電源のＬ３と中性線ＬＮに直接接続された状態と同じ状態になる。

以上により、限流抵抗８は電源投入時に単相整流回路１０への突入電流抑制を行い、第一の開閉手段２の動作時に三相整流回路３の突入電流抑制を行うことになるため、三相４線式電源に、三相整流回路と単相整流回路が接続される場合においても、新たな回路部品の追加をせずに突入電流の抑制を実現することが可能になる。

なお、限流抵抗８の代わりに、発熱により抵抗値が変化するＰＴＣサーミスタ等の電流抑制手段を用いても同等の効果を得ることができる。また、第一の開閉手段２は、２極のリレー接点からなる開閉装置としたが、２本の線を短絡、開放することができればその他の素子を用いた構成や、１本毎に開閉手段を設ける構成とした場合においても同等の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる電力供給装置は、三相４線式電源において、三相整流回路と単相整流回路が混在する場合においても、簡単な構成で、突入電流防止回路を提供することが可能になる。

１ 三相電源
２ 第一の開閉手段
３ 三相整流回路
４ コンデンサ
７ 第二の開閉手段
８ 限流抵抗
９ 制御回路
１０ 単相整流回路
１１ コンデンサ

Claims (2)

1. 三相４線式で三相交流を供給する三相電源と、前記三相電源の三相用の３本の電源線が接続されて三相交流を直流に変換する三相整流回路と、前記三相整流回路の直流出力端に接続されコンデンサからなる三相側平滑回路と、前記電源の三相用の３本の電源線の内のいずれか２本と前記三相整流回路との間に設けられた第一の開閉手段と、前記第一の開閉手段に接続された２本の電源線の内いずれか１本に並列に接続された突入電流防止回路とを備え、前記突入電流防止回路は、電源側に限流抵抗と、前記三相整流回路側に第二の開閉手段とを直列接続して構成され、前記限流抵抗と前記第二の開閉手段との間と、前記三相電源の中性線とに接続される単相整流回路と、前記単相整流回路の直流出力端に接続されたコンデンサからなる単相側平滑回路とを有し、前記第一の開閉手段と前記第２の開閉手段とを動作させることで、前記三相側平滑回路への突入電流を抑制することを特徴とする電力供給装置の突入電流防止回路。
2. 前記三相側平滑回路の出力端に接続されている三相側インバータ回路で駆動する第１の駆動機構と、前記単相側平滑回路の出力端に接続されている単相側インバータ回路で駆動する第２の駆動機構とを備え、前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構を駆動する場合は、まず前記第二の開閉手段７を短絡させ、前記三相側平滑回路のコンデンサに所定の値が充電された後に、前記第一の開閉手段２を短絡することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置の突入電流防止回路。