JPH0322867A - 直流電源の突入電流制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はインバータ装置等の直流電源に突入する電流
を制限する装置に関するものである。

［従来の技術〕 第６図および第７図は、例えば特開昭６２−１　９６０
７２号公報に示された従来の直流電源の突入電流制限装
置を示す図で、第６図は回路図、第７図は動作説明図で
ある。

第６図中５（ｌ）は三相交流電源、（２）は交流電源＋
１）に接続された電源遮断器、（３）は電源遮断Ｒｉ（
２）に接続されダイオードブリッジにより構成された整
流回路、（４）は整流回路（３）の直流側に接統された
平滑コンデンサ、（５）は整流回路（３）と平滑コンデ
ンサ（４）の間に挿入された突入電流抑制抵抗、　（６
）は平滑コンデンサ（４）の両端に接続されトランジス
タブリッジにより構成されたインバータ部、　（７）は
インバータ部（６）の交流側に接続された誘導電動機、
（８）は抵抗Ｒｌ−Ｒ５、コンデンサＣ１及びホトカブ
ラＰｌにより構成された入力電圧検出回路、（９）は抵
抗Ｒ６〜ｎｔｏ、コンデンサＣ２及びホトカブラＰ２に
より構成された充″１電圧検出回路、（１０）はＮＯＲ
ゲート、ＴＲＩはベースが抵抗Ｒｌｌを介してＮＯＲゲ
ート（ｌＯ）に接続されたトランジスタ、（１ｌ）はト
ランジスタＴ　Ｒ　ｌに接続されたリレーコイルで、ｆ
ｌｌａ）は上記リレーの常間接点で、抵抗（５）と並列
に接続されている。（ｌ２）はリレーコイル（１））の
両端に接続されたフライホイールダイオード、Ｖｃｃは
直流正電源である。

従来の直流電源の突入電流制限装置は上記のように構成
され、電源遮断器（２）が投入されると、整流回路（３
）で三相全波整流された直流電圧が抵抗（５）を通して
平滑コンデンサ（４）に印加され、平滑コンデンサ（４
）は充電される。このとき、入力電圧検出回路（８）の
ホトカブラｐｔがスイッチオンの状態となり、コンデン
サＣＩは放電するためＮＯＲゲート（１０１にはｒＬＪ
信号が入力される。

一方、平滑コンデンサ（４）の充電電圧、すなわち直流
電源Ｐ．Ｎ間の電位差はまだ零であるため、充電電圧検
出回路（９）のホトカブラＰ２はスイッチオフのままで
あり、コンデンサＣ２の出力により、「Ｈ」信号がＮＯ
Ｒゲート（ＩＯ）に入力される。したがって、ＮＯＲゲ
ートｆｌｏ）は「ＬＪ信号を出力し、トランジスタＴＲ
Ｉはスイッチオフとなるため、リレーコイル（ｉｌｌは
消勢され、接点（ｌｌａｌ　は開放した状態となってい
る。これで、電源遮断器（２）が投入された瞬間は抵抗
（５）を通って電流が流れるため、整流回路（３）が破
壊されることはない。

そして、平滑コンデンサ（４）の充電電圧が、充電電圧
検出回路（９）に設定された所定値Ｖ１まで充電される
と、ホトカブラＰ２がスイッチオンの状態となり、コン
デンサＣ２は放電して「ＬＪ信号がＮＯＲゲー１−　（
１０１に入力される。したがって．ＮＯＲゲート（ｌＯ
）は「］４」信月を出力し、トランジスタＴＲＩはスイ
ッチオンとなり，リレーコイル（１））は付勢され、接
点（ｌｌａｌ　は閉成する。

これで、平滑コンデンサ（４）は急速に充電されること
になる。

次に、インバータ運転中に電圧降下が発牛したとする。

まず、電圧降下が著しい場合は、入力電圧検出回路（８
）及び充電電圧検出回路（９）の一方又は両方がｒＪ信
号をＮＯＲゲートｆｌＯ）に出力するため、ＮＯＲゲー
ト（ＩＯ）の出力はｒＬＪ償号となり、リレー接点ｆｌ
ｌａ）は開放する。次いで、電圧が元の状態まで上界す
るとき、平滑コンデンサ（４）は充電電圧検出回路（９
）に設定された所定値Ｖ１以上となった時点で，リレー
接点［１）ａｌ　を通して充電されることになる。

このようにして、所定値Ｖ，に達するまでは、平滑コン
デンサ（４）は抵抗（５）を通して充電され、突入電流
は整流回路（３）が破壊しないレベルになっている。こ
れらの状態を第７図に示す。

［発明が解決しようとする課題１ 上記のような従来の直流電源の突入電流制限装置では、
充電電圧検出回路（９）に設定された所定｛直■１に達
するまで、ｆ滑コンデンサ（４）が充電されるとリレー
接点（ｌｌａｌが閉戊ずるようにしているため、整流回
路（３）のような半導体を用いたものに比べ、リレー接
点（１　１ａ）のような接触部品は、突入電流により溶
着等の故障を起こしやすい。これは、特に電源電圧が高
い場合に、いっそう顕著となる。このため、突入電流を
少なくして、リレー接点（ｌｌａ）の溶着を防ぐため、
所定ｆ直Ｖ，を上げることが考えられる。しかし、所定
値゜Ｖ１を上げると，電源電圧が低いところで使用した
とき、平滑コンデンサ（４）の電圧は所定個■１まで上
５７しないため、リレー接点ｆｌ　ｌａｌは閉成せず・
、インバータ部（６）を駆動することができなくなると
いう問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、電源電圧の変動があった場合でも、突入電流を極力少
なくし、リレー接点の溶着、撃流回路の破壊等を防ぎ、
信頼性が高《、かつ安定して動作することができるよう
にした直流電源の突入電流制限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］ この発明の第１の発明に係る直流ｆｉ源の突入電流制限
装置は、交流電源の電圧と平滑コンデンサの充ＴＴｉ電
圧の差と所定電圧との比較により、平滑コンデンサの充
電回路の抵抗に並列接続されたリレー接点の開］■を制
御するようにしたものである。

また、この発明の第２の光明に係る直流電源の突入電流
制限装置は、第ｌの発明のものにおいて、リレー接点が
開放する電圧差の所定値を、リレー接点が閉成する電圧
差の所定値よりち大きく設定したちのである。

また、この発明の第３の発明に係る直流電源の突入電流
制限装置は、第１及び第２の発明のものにおいて、リレ
ー接点が開放しているとき、電圧芹が所定値に達してか
ら所定時間遅れてリレー接点を閉成させるようにしたち
のである。

［作　用１ この発明の第１の発明においては、交流電源の電圧と平
滑コンデンサの充電電圧の差により、リレー接点の開閉
を制御するようにしたため、２Ｋ電圧に変動があったと
しても，交流電源の電圧と充竜電圧との差は常に一定と
なる。

また、この発明の第２の発明においては、リレー接点が
開放する電圧差の所定値を、リレー接点が閉成する電圧
差の所定値よりも大きく設定したため、リレー接点がい
ったん閉成した後は、多少の雷源電圧変動があっても、
リレー接点は開放しない。

また、この光明の第３の発明においては、リレー接点が
間放しているとき、電圧差が所定値に達してから所定時
間遅れてリレー接点を閉成させるようにしたため、リレ
ー接点を流れる突入電流は彰に少なくなる。

［実施例］ 第１図〜第３図はこの発明の第１の発明の一実施例を示
す図で、第１図は回路図、第２図はリレー制御手段を示
すフローヂャート、第３図は動作説明図であり、従来装
置と同様の部分は同一符号で示す。

第１図中、（２ｌ）は整流回路（３）と抵抗（５）の間
｝こ挿入されたダイオード、（２２）は抵抗Ｒ　１）．
Ｒｌ２、コンデンサＣ３及びダイオードＤにより構成さ
れた入力電圧検出回路、（２３）は抵抗Ｒｌ３、１｛ｌ
４により構或された充電電圧検出回路、（２４）は充電
電圧検出同路（２３）の出力をディジタルデータに変換
ずるＡ／Ｄ変換２３、（２５）は同じく入力電圧検出回
路（２２）の出力を変換するＡ／Ｄ変換器、（２６）は
Ａ／Ｄ変換器（２４）　ｆ２５）の出力を入力してリレ
ーコイル（ｌ１）を制｛卸するマイクロコンピュータ（
以下マイコンという）である。

次にマイコン（２６）のプログラムを第２図により説明
する。このプログラムはマイコン（２６）のメモリ（図
示しない〉に記憶されている。

ステップ（３ｌ）でリレーコイル（１）１が付勢されて
いるかを凹断し、付勢されていればステップ（３２）に
進み、泊勢されていればステップ（３３）に進む。

ステ・ンブ（３３）ではＡ　／　Ｄ変換器ｆ２５）から
入力された入力電圧検出回路（２２）の電圧Ｖａｃと、
Ａ／Ｄ変換２３ｆ２４）から入力された充電電圧検出回
路（２３）の電圧Ｖｄｃとの差が、リレーコイル［１）
１を付勢させるときの電圧差の所定値Ｖ１よりも小さく
なったときステップ（３４）に進み、リレーコイル（１
））を付勢する。その他の場合はプログラムを終了する
。

スデップ｛３２｝では電圧Ｖａｃと電圧Ｖｄｃの差が，
リレーコイル（Ｉ１）を消勢させるときの電圧差の所定
値■２よりも小さいときはプログラムを終了する。その
他の場合はステップ（３５）に進み、リレーコイル（１
））を消勢する。

なお、第２図に示すプログラムは、抵抗（５）、電源イ
ンピーダンス及び平滑コンデンサ（４）で定まる時定数
に比べ、非常に短い時間で繰り返し′実行されるもので
ある。

次に、この″３！．施例の動作を説明する。

電源遮断２３ｆ２）が投入されると、整流回路（３）で
三相全波撃流された直流竜圧がダイオード（２Ｊ）及び
抵抗（５）を通して平滑コンデンサ（４）に印加され，
平滑コンデンサ（４）は充電される。このとき、入力電
圧検串回路（２２）のコンデンサＣ３は、ダイオードＤ
を介して急速に充電され、祇抗Ｒｌ１．Ｒｌ２で分圧さ
れた入力電圧に比例した電圧がＡ／Ｄ変換器（２５）に
入力される。ここで、コンデンサＣ３は極めて小容早で
よいため，突人′Ｉδ流は微小であり、特に制限抵抗等
は要しない。また，入力電圧検出回路｛２２）の出力電
圧は、ｔｇ＋＋：’ｒ停電等により電源電圧が一時的に
］ζがった場合でち１ンヂン勺Ｃ３によって、瞬時停主
前の電圧を保持するようにしてある。一方、平滑コンデ
ンサ（４）の充市電圧、すなわち直流電源１】、Ｎ間の
電ＩＱズ：は、゛尋からｎ（抗ｆ５）　、Ｕｉ源インピ
ーダンス及び゛ｒ一滑コンデンサ（４）で決定されるり
，テ定数で上界する。平滑コンデンザ（４）の充電電圧
は、充７ｉｆ電圧検出回路（２３）の抵抗Ｒ１３、Ｒｌ
４で分圧されて、Ａ　／　Ｉ）変換器（２４）に入力さ
れろ。Ａ　／　Ｄ亥換２３ｆ２４１　（２５１の出力か
ら、マイコン（２６）は第２図に示ずプログラムにより
『り断し．　Ｖａｃ−Ｖｄｃが所定値Ｖ＋　よりも小さ
くなると、リレーコイル（１ｌ）を付彷し、接点（Ｉｌ
ａｌ　は閉成ずる。ここで、所定値Ｖ１をリレー接点（
ｌｌａ）の最大開閉電流と電源のインピーダンスの積に
より決定される値よりも小さいイ直とすることにより、
リレー接点［１）ａ）が閉成した峙の突入７Ｊ流ｉ，を
，リレー接点（ｌ　ｌａｌの最大開閉電流よりも小さく
することができる。また、所定値■１に皐づいてリレー
接点（ｆｌａｔを動作させているため、Ｖａｃ−Ｖｄｃ
は電源電圧に関係なく一定値となり、電源電圧の影響を
受けない。

次に、インバータ運転中に電圧降下が発牛した場合につ
いて説明する。

まず、電圧降ドが著しい場合には、Ｖａｃ一＼゛（１ｃ
が所定｛ＩＱ’，　Ｖ　ｚよりも大きくなり、リレーコ
イル（ＩＩ）が消勢されるため、只初の電源投入時と同
様の動作となり、突入電流１，はリレー　の最大開閉電
流よりも小さくなる。

次に、瞬時停電等により、インバータ運転中の電圧降ド
がごクＴ．０い時間発Ｉｔシた場合は、マイコン（２６
）で判定されるＶ　ａｃ　−　Ｖ　ｄｃが所定値ｖ２ま
で達せず、リレーコイル（１．１）は付勢状態を保持し
、このときに電源が匁帰すると， ｉ　２　＝　（Ｖａｃ−Ｖｄｃ）＝（　′ｌ？ｆｉ原イ
ンビークンス）で決定される突入電流ｌ２が流れる。従
って、Ｖａｃ　−　Ｖｄｃ＝　Ｖ　２ のとき、突入電流ｉ２が最大となる。ここで、所定値＼
゛２を撃流回路（３）の許容サージ電流と電源のインピ
ーダンスの積により決定される｛Ｉｉ′ｉよりも小さい
｛ρとすることにより、突入電流により！声流回路（３
）が破壊することをｌ！ｊｉ　ｉｈできる。また、リレ
ー接点（ｌｌａｌが閉成している時のリレー接点（ｌ　
ｌａ）の許容サージ電流は、塾流回路（３）の許容サー
ジ電流よりち大きいため、リレー↑ａ点（ｌｌａ）に溶
着等の故障が発生ずる虞れはない。また、？ｌＣ流回路
（３）の許容サージ’ｉｔｌｔ流は、リレー接点ｆｌ　
ｌａ）の最大開閉７１）流よりち大きいため、所定値■
１は所定値■２よりも小さくすることができる。これに
より、いったんリレー接点（Ｌｌａｌが閉成すると、多
少の電Ｊ５（電圧変動があってち、リレ一コイル（ｌ１
）はイ・１勢が保持され、リレー接点ｆｌｌａｌが開放
１ることはないため、動作は安辷している。

上辿の動作を第３図に示す。

第４図及び第５図はこの発明の他の実施例を示ず１メｌ
で、第４図はリレー制御手段を示すフローヂャ−１・、
第５図は動作説明図である。なお、第ｌ図はこの実施例
にもｔｌＨ用される。

ステップ（３ｌ）でリレーコイＪレ（ｌ１）が｛寸勢さ
れているかを判断し，付勢されていれば、スデップ（３
２）に進み，消勢されていればスデップ（３３）に進む
。ステップ（３３）で電圧Ｖａｃと電圧Ｖｄｃの差が１
ｆｔ定ｆｔｌ′ｌ：　Ｖ　＋　よりも小さくなったとき
ステップ（３６）でタイマをスタートさせる。そのほか
の場合はステップ（３７）に進む。ステップ（３２）で
は電圧Ｖａｃと電圧Ｖｄｃの差が所定｛１＾■２よりち
小さいときはステップ（３７）に進み、その他の場合は
ステップ［３５Ｈこ進み、リレーコイル（ｋｌ）を消勢
する。

ステップ（３７）では、タイマのカウント時間と所定時
間ｔ１とを比較し、タイマのカウント時間が所定時間以
上になれば、ステップ（３ξ）でリレーコイノレ（ｌ１
）を｝寸勢し、ステップ（３９）でタイマをストップす
る。

すなわち、電源投入詩、Ｖ　ａｃ　一Ｖ　ｄｃが所定値
■，よりち小さくなった後ち、時間Ｌ１だけ遅らせてリ
レー接点（ｌｌａ＞　を付勢するようにしているため、
突入電流１）は更に少なくなり、いっそう信頼性が向上
する。

上述ｐ動作を第５図に示す。

上記各実施例ではマイコン（２６）を用いるちのとした
が、これを差動増幅器等を用いても容易に実現できる。

また、直流電源としての整流回路（３）を三相全波整流
回路どしたが、単相全波整流回路の場合や、その他の直
流電源の場合にも適用可能である。

［発明の効果〕 以Ｅ説明したとおり、この発明の第１の発明では、交流
電源の電圧と平滑コンデンサの充電電圧の差により、リ
レー接点の開閉を制御するようにしたので、電源電圧に
変動があったとしても、交流電源の電圧と充電電圧との
差は常に一定となり、突入電流を少なくすることができ
、リレー接点の溶着、整流回路の破壊を防ぎ、信頼性を
向上できる効果がある。

また、この発明の第２の発明では、リレー接点が開放す
る所定値を、リレー接点が閉成する所定値よりも大きく
設定したので、リレー接点がいったん閉成した後は、多
少の電源電圧変動があっても、リレー接点は開放せず、
装置の動作を安定させることができる効果がある。

また、この発明の第３の発明では、リレー接点が開放し
ているとき、上記電圧差が所定値に達してから所定時間
遅れてリレー接点を閉成させるようにしたので、リレー
接点を流れる電流は更に少なくなり，信頼性をいっそう
向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明による直流電源の突入電流制
限装置の一実施例を示す図で、第ｌ図は回路図５第２図
はリレー制御手段の動作を示すフローチャート，第３図
は動作説明図、第４図及び第５図はこの発明の他の実施
例を示す図で、第４図は回路図、第５図はリレー制御手
段の動作を示すフローチャート２第６図および第７図は
、従来の直流電源の突入電流制限装置を示す図で、第６
図は回路図、第７図は動作説明図である。 図中，（１）は三相交流電源、　（３）は整流回路、（
４）は平Ｗｔコンデンサ、（５）は突入電流抑制抵抗、
（１））はリレー、ｆｌｌａ）はリレー接点、（２２）
は入力電圧検出回路．　　（２３１は充電電圧検出回路
、（２６）はマイクロコンピュータである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源に接続された整流回路の直流側に平滑コ
   ンデンサが接続され、上記整流回路と上記平滑コンデン
   サの間に、上記交流電源の電圧と上記平滑コンデンサの
   電圧との電圧差により開閉するリレー接点が並列接続さ
   れた突入電流抑制抵抗が挿入されたものにおいて、上記
   交流電源の電圧を検出する入力電圧検出回路と、上記平
   滑コンデンサの充電電圧を検出する充電電圧検出回路と
   を設け、上記入力電圧検出回路で検出された電圧と上記
   充電電圧検出回路で検出された電圧の差と所定値との比
   較により上記リレー接点の開閉を制御するリレー制御手
   段を備えたことを特徴とする直流電源の突入電流制限装
   置。
2. （２）電圧差の所定値の内、リレー接点が開放する所定
   値を上記リレー接点が閉成する所定値よりも大きく設定
   した特許請求の範囲第１項記載の直流電源の突入電流制
   限装置。
3. （３）リレー接点が開放しているとき、電圧差が所定値
   に達してから所定時間遅れて上記リレー接点を閉成させ
   る時間遅れ手段を設けた特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の直流電源の突入電流制限装置。