特許 6987266 電力変換装置および空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6987266

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】電力変換装置および空気調和機

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20211213BHJP

   H02M 7/06 20060101ALI20211213BHJP

   H02J 3/01 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 L

   H02M7/06 N

   H02J3/01

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-546604(P2020-546604)

(86)(22)【出願日】2018年9月12日

(86)【国際出願番号】JP2018033857

(87)【国際公開番号】WO2020053995

(87)【国際公開日】20200319

【審査請求日】2020年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】山川 秀敏

【審査官】 白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１３６３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６０１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１３５７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ７／０６

Ｈ０２Ｊ ３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源から供給される第１の交流電力を直流電力に変換するダイオードブリッジと、
前記直流電力を平滑化する主回路コンデンサと、
前記第１の交流電力に含まれるノイズ成分を抑制するコンデンサと、
前記第１の交流電力の供給が開始されてから前記主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧となるまでの間は、前記交流電源から出力される電流が前記コンデンサを経由して前記主回路コンデンサに流れ込み、前記主回路コンデンサの電圧が前記予め定められた電圧となった後は、前記交流電源から出力される電流が前記コンデンサを経由せずに前記主回路コンデンサに流れ込むよう、前記主回路コンデンサの充電経路を切り替える経路切替部と、
を備え、
前記コンデンサの静電容量を前記主回路コンデンサの静電容量よりも小さい値として前記主回路コンデンサへの突入電流を抑制する電力変換装置。

【請求項2】

前記主回路コンデンサの電圧が前記予め定められた電圧となった後に、前記コンデンサを使用して前記ノイズ成分の抑制を行う、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記第１の交流電力の供給が開始されてから前記主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧となるまでの間に前記交流電源から出力される電流が複数の前記コンデンサを経由して前記主回路コンデンサに流れ込み、
複数の前記コンデンサの各々には、他の前記コンデンサとの間で電圧のバランスをとるための抵抗が並列に接続されている、
請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記第１の交流電力を３相交流電力とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記第１の交流電力を単相交流電力とする、請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
前記主回路コンデンサで平滑化された後の前記直流電力を変換して生成される第２の交流電力の供給を前記電力変換装置から受けて圧縮機または送風ファンを駆動させるモータと、
を備える空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源投入時に発生する突入電流を抑制可能な電力変換装置および空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機の室外機など、電力変換を行う回路を有する装置は、電源投入時に発生する突入電流により部品が破壊されるのを防止するため、突入電流を抑制する突入電流防止回路を備えている。突入電流防止回路は、抵抗、または、温度により抵抗値が変化するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを交流電源と整流器との間に配置することで実現可能である。しかし、抵抗またはＰＴＣサーミスタで突入電流を抑制する場合、抵抗で電力が消費されるために電力損失が発生する。この問題を解決するため、特許文献１に記載の発明は、交流電源と整流器との間に限流用コンデンサを設け、電源を投入してからしばらくの間は限流用コンデンサを介して整流器に電流を流して整流器の出力側に設けられた平滑コンデンサを充電することで突入電流を抑制する。また、平滑コンデンサの充電が終了した後は、限流用コンデンサを迂回して整流器に電流が流れるよう、電流供給経路を切り替える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１３６３１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明は、突入電流を抑制するためのコンデンサを別途設ける必要があり、回路規模が大きくなるという問題があった。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模の大型化を回避しつつ突入電流を抑制することが可能な電力変換装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力変換装置は、交流電源から供給される第１の交流電力を直流電力に変換するダイオードブリッジと、直流電力を平滑化する主回路コンデンサと、第１の交流電力に含まれるノイズ成分を抑制するコンデンサと、を備える。また、電力変換装置は、第１の交流電力の供給が開始されてから主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧となるまでの間は、交流電源から出力される電流がコンデンサを経由して主回路コンデンサに流れ込み、主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧となった後は、交流電源から出力される電流がコンデンサを経由せずに主回路コンデンサに流れ込むよう、主回路コンデンサの充電経路を切り替える経路切替部を備える。電力変換装置は、コンデンサの静電容量を主回路コンデンサの静電容量よりも小さい値とし、主回路コンデンサへの突入電流を抑制する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、回路規模の大型化を回避しつつ突入電流を抑制することが可能な電力変換装置を実現できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１にかかる電力変換装置の構成例を示す図

【図2】実施の形態１にかかる電力変換装置が備える主回路コンデンサの第１の充電経路を示す図

【図3】実施の形態１にかかる電力変換装置が備える主回路コンデンサの第２の充電経路を示す図

【図4】実施の形態１にかかる電力変換装置が備える主回路コンデンサの電源投入後の電圧変化の一例を示す図

【図5】実施の形態１にかかる電力変換装置が備える各コンデンサの電圧の関係を示す図

【図6】実施の形態３にかかる電力変換装置の構成例を示す図

【図7】各実施の形態にかかる電力変換装置が備える制御部を実現するハードウェアの一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置および空気調和機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。

【0010】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の構成例を示す図である。

【0011】

本実施の形態にかかる電力変換装置１００は、３相４線式の交流電源である電源１に接続され、電源１から供給される第１の交流電力を、図示を省略した負荷に供給する第２の交流電力に変換する。以下の説明では、電源１が出力する３相交流電力のそれぞれの相を第１相、第２相および第３相と呼ぶ場合がある。図１では記載を省略している負荷としては、空気調和機が備える圧縮機を駆動させるモータ、空気調和機が備える送風ファンを駆動させるモータなどが該当する。

【0012】

電力変換装置１００は、コンデンサ２〜４，９〜１１，１７Ａ，１７Ｂと、抵抗５〜７，１８Ａ，１８Ｂと、コモンコイル８と、リレー１３，１４，２０と、ダイオードブリッジ１５と、直流リアクトル１６と、インバータ１９と、制御部２１とを備える。

【0013】

コンデンサ２および抵抗５は、一端が電源１の第１相の出力点に接続され、他端が電源１の中性点に接続される。コンデンサ３および抵抗６は、一端が電源１の第２相の出力点に接続され、他端が電源１の中性点に接続される。コンデンサ４および抵抗７は、一端が電源１の第３相の出力点に接続され、他端が電源１の中性点に接続される。なお、コンデンサ２および抵抗５が接続される相を第１相と呼ぶことにしたが、説明の便宜上このようにしているだけである。

【0014】

電源１が出力する第１相〜第３相の交流電力は、各相の出力点に接続された線路を介してダイオードブリッジ１５に入力される。また、電源１の第１相〜第３相の出力点のそれぞれと中性点の間には、ノイズ成分抑制用のコンデンサ９〜１１が接続される。コンデンサ９の一端は、電源１の第１相の出力点とダイオードブリッジ１５の第１相の入力点とを接続する線路である第１の線路に接続される。コンデンサ９の他端は、中性線に接続される。コンデンサ９は、第１の線路上のノイズ成分を抑制するためのコンデンサである。コンデンサ１０の一端は、電源１の第２相の出力点とダイオードブリッジ１５の第２相の入力点とを接続する線路である第２の線路に接続される。コンデンサ１０の他端は、中性線に接続される。コンデンサ１０は、第２の線路上のノイズ成分を抑制するためのコンデンサである。コンデンサ１１の一端は、電源１の第３相の出力点とダイオードブリッジ１５の第３相の入力点とを接続する線路である第３の線路に接続される。コンデンサ１１の他端は、中性線に接続される。コンデンサ１１は、第３の線路上のノイズ成分を抑制するためのコンデンサである。

【0015】

また、上記のコンデンサ２〜４および抵抗５〜７とコンデンサ９〜１１との間には、第１の線路〜第３の線路および中性線に流れるコモンモードノイズを抑制するためのコモンコイル８が設けられる。

【0016】

図１に示したコンデンサ２〜４，９〜１１、抵抗５〜７およびコモンコイル８は、電源１から出力される交流電力に含まれるノイズ成分を抑制する目的で設けられた素子であり、これらと同様の素子は一般的な電力変換装置にも設けられている。なお、抵抗５〜７は、コンデンサ２〜４に印加される電圧のバランスをとる役割も兼ねている。

【0017】

ダイオードブリッジ１５は、電源１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する。すなわち、ダイオードブリッジ１５は、電源１から供給される第１の交流電力を直流電力に変換する。ダイオードブリッジ１５が出力する直流電力はインバータ１９に供給される。インバータ１９は、入力された直流電力を第２の交流電力に変換し、図示を省略している負荷に供給する。

【0018】

ダイオードブリッジ１５とインバータ１９との間には、直流リアクトル１６と、主回路コンデンサであるコンデンサ１７Ａ，１７Ｂと、抵抗１８Ａ，１８Ｂとが設けられる。直流リアクトル１６およびコンデンサ１７Ａ，１７Ｂは、ダイオードブリッジ１５から出力される直流電力を平滑化するために設けられる。抵抗１８Ａ，１８Ｂは、コンデンサ１７Ａ，１７Ｂに充電される電圧のバランスを調整する目的、および、コンデンサ１７Ａ，１７Ｂを放電させる目的のために設けられる。

【0019】

直流リアクトル１６の一端はダイオードブリッジ１５の正極側の出力点に接続され、直流リアクトル１６の他端はインバータ１９の正極側の入力点に接続される。また、直流リアクトル１６の他端には、コンデンサ１７Ａの一端および抵抗１８Ａの一端が接続される。コンデンサ１７Ａの他端にはコンデンサ１７Ｂの一端が接続され、抵抗１８Ａの他端には抵抗１８Ｂの一端が接続される。コンデンサ１７Ｂの他端および抵抗１８Ｂの他端は、ダイオードブリッジ１５の負極側の出力点およびインバータ１９の負極側の入力点に接続される。また、コンデンサ１７Ａと１７Ｂの接続点は抵抗１８Ａと１８Ｂの接続点と短絡された状態となっている。

【0020】

第１のリレーであるリレー１３は、第２の線路上に設けられ、一端がコモンコイル８に接続され、他端がダイオードブリッジ１５およびコンデンサ１０の一端に接続される。すなわち、リレー１３は、第２の線路上のコモンコイル８とコンデンサ１０の接続点との間に設けられる。リレー１３は、制御部２１により制御される。

【0021】

第２のリレーであるリレー１４は、第３の線路上に設けられ、一端がコモンコイル８およびコンデンサ１１の一端に接続され、他端がダイオードブリッジ１５に接続される。すなわち、リレー１４は、第３の線路上のコンデンサ１１の接続点とダイオードブリッジ１５との間に設けられる。リレー１４は、制御部２１により制御される。

【0022】

第３のリレーであるリレー２０は、中性線上に設けられ、一端がコンデンサ９に接続され、他端がコンデンサ１０に接続される。すなわち、リレー２０は、中性線上のコンデンサ９の接続点とコンデンサ１０の接続点との間に設けられる。リレー２０がオフになると、コンデンサ１０および１１が中性線から切り離された状態となる。リレー２０は、制御部２１により制御される。

【0023】

制御部２１は、インバータ１９を構成する各スイッチング素子（図示せず）を制御するとともに、リレー１３、１４および２０を制御する。制御部２１は、図示を省略した電源回路から電源の供給を受けて動作する構成である。この電源回路は、電源１から供給される電力を制御部２１が必要とする直流電圧に変換して制御部２１に供給する。制御部２１は、リレー１３、１４および２０とともに、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの充電経路を切り替える経路切替部を構成する。

【0024】

次に、電力変換装置１００に電源を投入する場合、すなわち、電源１から電力変換装置１００に対して交流電力の供給が開始されるときの電力変換装置１００の動作について説明する。

【0025】

電力変換装置１００に電源が投入される前は、リレー１３、１４および２０は開いた状態である。この状態で電力変換装置１００に電源が投入されると、図２および図３に示した経路で交互に電力が供給されてコンデンサ１７Ａおよび１７Ｂが充電される。すなわち、図２に示した第１の充電経路２０１では、電源１から第１の線路に出力される電流は、ダイオードブリッジ１５の正極側に設けられた３個のダイオードの中の第１相に対応するダイオードと、直流リアクトル１６と、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂと、ダイオードブリッジ１５の負極側に設けられた３個のダイオードの中の第２相に対応するダイオードと、を経由して第２の線路に流れ込み、さらに、コンデンサ１０とコンデンサ１１とを経由して第３の線路に流れ込んだ後、電源１に戻る。また、図３に示した第２の充電経路２０２では、電源１から第３の線路に出力される電流は、コンデンサ１１とコンデンサ１０とを経由して第２の線路に流れ込み、さらに、ダイオードブリッジ１５の正極側に設けられた３個のダイオードの中の第２相に対応するダイオードと、直流リアクトル１６と、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂと、ダイオードブリッジ１５の負極側に設けられた３個のダイオードの中の第１相に対応するダイオードと、を経由して第１の線路に流れ込んだ後、電源１に戻る。このように、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂは、２つの経路で充電が行われる。

【0026】

上記２つの充電経路上に設けられているコンデンサ１０，１１の静電容量と、コンデンサ１７Ａ，１７Ｂの静電容量とは、式（１）に示す関係を有するものとする。
（コンデンサ１０，１１の静電容量）＜＜（コンデンサ１７Ａ，１７Ｂの静電容量）…（１）

【0027】

このような条件の元で電源を投入した場合、電力変換装置１００のコンデンサ１７Ａ，１７Ｂは、コンデンサ１０および１１に受電される電荷分充電される。式（１）に示したように、コンデンサ１０および１１の静電容量はコンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの静電容量と比較して非常に小さいため、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂに充電される電圧は小さい。そのため、電力変換装置１００においては、上述した２つの充電経路を使用した充電動作を電源周期毎に繰り返すことによって、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂが、図４に示すように、数十秒の時間をかけて充電される。図４は、実施の形態１にかかる電力変換装置１００が備える主回路コンデンサであるコンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの電源投入後の電圧変化の一例を示す図である。図４に示した電圧は、直列に接続されたコンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの両端の電圧、すなわち、コンデンサ１７Ａの電圧とコンデンサ１７Ｂの電圧とを合計した電圧であり、この電圧がインバータ１９に印加される。

【0028】

上記の充電動作では、電源を投入してから、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの両端の電圧が、予め定められた電圧である、インバータ１９が必要とする電圧に達するまでに時間を要する。これは、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂに流れ込む電流が、コンデンサ１０および１１の容量に応じた値に制限されるためである。このように、電力変換装置１００では、電源を投入してからコンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの両端の電圧が予め定められた電圧となるまでの所要時間が長くなるが、電力変換装置１００が動作を開始する際に実行する初期化処理にはさらに時間がかかるため、問題とはならない。ここでの初期化処理とは、図示していない基板との通信処理、図示していない各センサーからの出力情報の取得処理、図示していない電圧検出回路および電流検出回路の異常の有無を確認する処理などである。なお、仮に、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの電圧が予め定められた電圧に達するまでの充電時間が上記の初期化処理の所要時間よりも長い場合、図示を省略した表示部に待機中であることを表示するなどして、動作開始となるまでに時間を要することをユーザに知らせればよい。

【0029】

また、図２に示した第１の充電経路２０１および図３に示した第２の充電経路２０２には、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂと比較して静電容量が小さいコンデンサ１０および１１が含まれ、上述したように、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂに流れ込む電流は、コンデンサ１０および１１の静電容量に応じた値に制限されるため、電源１を投入した際に発生する突入電流が抑制される。

【0030】

コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの充電が終了すると、制御部２１は、突入電流を抑制するために使用したコンデンサ１０および１１を本来の目的で使用するために、すなわち、ノイズ成分抑制用のコンデンサとして使用するために、リレー１３、１４および２０を制御する。具体的には、制御部２１は、まず、リレー２０をオンさせる。図５に示したように、主回路コンデンサであるコンデンサ１７Ａおよび１７Ｂが十分に充電されているとき、コンデンサ１０および１１の両端にかかる電圧は小さい。この状態でリレー２０をＯＮすることで、接続切り替え時のコンデンサ１０および１１への突入電流を抑制するとともに、ノイズ成分抑制用のコンデンサとして、コンデンサ１０および１１の使用を開始する。その後、制御部２１は、リレー１３および１４をＯＮすることにより、電源１が出力する第１相〜第３相の各相の電力がダイオードブリッジ１５に供給されるようになる。すなわち、コンデンサ１７Ａおよび１７Ｂの充電経路が、コンデンサ１０および１１を含まない第３の充電経路に切り替わる。

【0031】

このように、本実施の形態にかかる電力変換装置１００は、３相４線式の交流電源である電源１から出力される３相の交流電力のそれぞれをダイオードブリッジ１５に供給するための第１の線路〜第３の線路のそれぞれと中性線との間に接続されたノイズ成分抑制用のコンデンサであるコンデンサ９〜１１と、第２の線路上に設けられたリレー１３と、第３の線路上に設けられたリレー１４と、中性線上に設けられたリレー２０と、主回路コンデンサであるコンデンサ１７Ａおよび１７Ｂと、リレー１３、１４および２０を制御する制御部２１とを備える。また、電力変換装置１００は、ノイズ成分を抑制する目的で設けられたコンデンサを、電源１を投入する際に発生する、主回路コンデンサへの突入電流を抑制するためのコンデンサとして使用する。具体的には、電力変換装置１００は、制御部２１が各リレーを制御することにより、電源１を投入してから主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧に達するまでの間の主回路コンデンサの充電経路にコンデンサ１０および１１が含まれ、主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧に達した後は主回路コンデンサの充電経路にコンデンサ１０および１１が含まれないよう、主回路コンデンサの充電経路を切り替える。これにより、電源投入時の突入電流を抑制することができる。また、特許文献１に記載の発明では、突入電流を抑制するための１つのコンデンサ（限流用コンデンサ）と、電流が流れる経路を切り替えるための３つのリレー（２つの電源スイッチと１つの限流用スイッチ）とを使用して突入電流を抑制しているのに対して、本実施の形態にかかる電力変換装置１００では、突入電流を抑制するためのコンデンサを別途設けることなく、突入電流を抑制することが可能である。よって、電力変換装置１００は、回路規模の大型化を回避しつつ、電源投入時の突入電流を抑制することができる。

【0032】

実施の形態２．
実施の形態１で説明した電力変換装置１００は、主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧となる前の主回路コンデンサの充電経路（第１の充電経路２０１，第２の充電経路２０２）を形成するコンデンサ１０および１１に対して電圧バランス用の抵抗を挿入しない構成とした。しかし、コンデンサ１０および１１の静電容量比によっては、片方のコンデンサに電圧が偏り、コンデンサ１０の電圧とコンデンサ１１の電圧がアンバランスになる可能性がある。よって、電圧バランスが偏りコンデンサ１０または１１の電圧が耐圧を超えるような場合、電圧バランスをとるための抵抗をコンデンサ１０および１１のそれぞれに並列に実装してもよい。また、コンデンサの充電経路の形成に用いられないコンデンサ９に対しても電源バランスをとるための抵抗を並列に実装してもよい。

【0033】

このように、実施の形態２にかかる電力変換装置は、ノイズ成分を抑制する目的で設けられ、電源投入直後には主回路コンデンサの充電経路を形成する各コンデンサの電圧のバランスをとるための抵抗を備える。これにより、電源投入直後に主回路コンデンサの充電経路を形成する各コンデンサの一方の電圧が高くなり、耐圧を超えてしまうのを防止できる。

【0034】

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３にかかる電力変換装置の構成例を示す図である。実施の形態１，２にかかる電力変換装置１００は、３相４線式の交流電源である電源１から供給される第１の交流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給する構成であった。これに対して、図６に示した実施の形態３にかかる電力変換装置１０１は、電源３１から供給される単相の交流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給する。本実施の形態においては、電源３１から供給される単相の交流電力が第１の交流電力となる。

【0035】

電力変換装置１０１は、コンデンサ３２，３７と、リレー３３，３４と、ダイオードブリッジ３５と、直流リアクトル３６と、抵抗３８と、インバータ３９と、制御部４１とを備える。

【0036】

コンデンサ３２は、一端が電源３１に接続され、他端がリレー３４に接続される。コンデンサ３２は、第１の交流電力に含まれるノイズ成分を抑制する目的で設けられている。

【0037】

リレー３３は、一端がコンデンサ３２と電源３１との接続点に接続され、他端がダイオードブリッジ３５に接続される。リレー３４は、第１端子、第２端子および第３端子を備え、第１端子にコンデンサ３２が接続される。リレー３４の第２端子は電源３１およびダイオードブリッジ３５に接続される。リレー３４の第３端子はダイオードブリッジ３５に接続される。

【0038】

ダイオードブリッジ３５は、電源３１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する。すなわち、ダイオードブリッジ３５は、電源３１から供給される第１の交流電力を直流電力に変換する。ダイオードブリッジ３５が出力する直流電力はインバータ３９に供給される。インバータ３９は、入力された直流電力を第２の交流電力に変換し、図示を省略している負荷に供給する。

【0039】

ダイオードブリッジ３５とインバータ３９との間には、直流リアクトル３６と、主回路コンデンサであるコンデンサ３７と、抵抗３８とが設けられる。直流リアクトル３６およびコンデンサ３７は、ダイオードブリッジ３５から出力される直流電力を平滑化するために設けられる。抵抗３８は、コンデンサ３７に充電された電荷を放電させるために設けられる。

【0040】

直流リアクトル３６の一端はダイオードブリッジ３５の正極側の出力点に接続され、直流リアクトル３６の他端はインバータ３９の正極側の入力点に接続される。また、直流リアクトル３６の他端には、コンデンサ３７および抵抗３８の一端が接続される。コンデンサ３７および抵抗３８の他端は、ダイオードブリッジ３５の負極側の出力点およびインバータ３９の負極側の入力点に接続される。

【0041】

制御部４１は、インバータ３９を構成する各スイッチング素子（図示せず）を制御するとともに、リレー３３および３４を制御する。制御部４１は、図示を省略した電源回路から電源の供給を受けて動作する構成である。この電源回路は、電源３１から供給される電力を制御部４１が必要とする直流電圧に変換して制御部４１に供給する。制御部４１は、リレー３３および３４とともに、コンデンサ３７の充電経路を切り替える経路切替部を構成する。

【0042】

次に、電力変換装置１０１に電源を投入する場合、すなわち、電源３１から電力変換装置１０１に対して交流電力の供給が開始されるときの電力変換装置１０１の動作について説明する。

【0043】

電力変換装置１０１に電源が投入される前は、リレー３３は開いた状態であり、リレー３４は、コンデンサ３２が電源３１とダイオードブリッジ３５との間に直列に挿入された接続関係となる状態である。この状態で電力変換装置１０１に電源が投入されると、ノイズ成分を抑制する目的で設けられコンデンサ３２を含んだ充電経路でコンデンサ３７の充電が行われる。具体的には、コンデンサ３７は、以下の２つの充電経路で充電が行われる。電源３１の２つの出力点のうち、コンデンサ３２およびリレー３３が接続されている出力点を第１の出力点、残りの出力点を第２の出力点とする。１つめの充電経路での充電では、電源３１の第１の出力点から電流が出力され、この電流は、コンデンサ３２と、リレー３４と、ダイオードブリッジ３５の正極側に設けられた２個のダイオードの一方である第１の正極側ダイオードと、直流リアクトル３６とを経由してコンデンサ３７に流れ込み、さらに、ダイオードブリッジ３５の負極側に設けられた２個のダイオードの一方である第１の負極側ダイオードを経由して電源３１に戻る。また、２つめの充電経路での充電では、電源３１の第２の出力点から電流が出力され、この電流は、ダイオードブリッジ３５の正極側に設けられた２個のダイオードの他方である第２の正極側ダイオードと、直流リアクトル３６とを経由してコンデンサ３７に流れ込み、さらに、ダイオードブリッジ３５の負極側に設けられた２個のダイオードの他方である第２の負極側ダイオードと、リレー３４と、コンデンサ３２とを経由して電源３１に戻る。

【0044】

コンデンサ３２の静電容量とコンデンサ３７の静電容量とは、式（２）に示す関係を有するものとする。
（コンデンサ３２の静電容量）＜＜（コンデンサ３７の静電容量）…（２）

【0045】

電力変換装置１０１に電源が投入されてからコンデンサ３７の電圧が予め定められた電圧、すなわち、インバータ３９が必要とする電圧に達するまでの所要時間は、実施の形態１にかかる電力変換装置１００に電源が投入される場合と同様に、数十秒となる。しかし、実施の形態１にかかる電力変換装置１００と同様、問題とはならない。また、電源を投入した際に発生するコンデンサ３７への突入電流が抑制される。

【0046】

コンデンサ３７の充電が終了すると、制御部４１は、突入電流を抑制するために使用したコンデンサ３２をノイズ成分抑制用のコンデンサとして使用するために、リレー３３および３４を制御する。具体的には、制御部４１は、まず、リレー３４の接点を切り替える。制御部４１は、次に、リレー３３をオンさせて、コンデンサ３２がダイオードブリッジ３５と並列に接続された状態とする。コンデンサ３７が十分に充電されているとき、コンデンサ３２の両端にかかる電圧は小さいため、リレー３４の接点を切り替えたときのコンデンサ３２への突入電流は抑制される。

【0047】

このように、本実施の形態にかかる電力変換装置１０１は、単相式の交流電源である電源３１から出力される交流電力に含まれるノイズ成分を抑制する目的で設けられたコンデンサ３２を、電源３１を投入する際に発生する、主回路コンデンサであるコンデンサ３７への突入電流を抑制するためのコンデンサとして使用する。具体的には、電力変換装置１０１は、電源３１を投入してから主回路コンデンサであるコンデンサ３７の電圧が予め定められた電圧に達するまでの間の主回路コンデンサの充電経路にコンデンサ３２が含まれ、主回路コンデンサの電圧が予め定められた電圧に達した後は主回路コンデンサの充電経路にコンデンサ３２が含まれないよう、主回路コンデンサの充電経路を切り替える。これにより、回路規模の大型化を回避しつつ、電源投入時の突入電流を抑制することができる。

【0048】

つづいて、上述した電力変換装置１００の制御部２１および電力変換装置１０１の制御部４１を実現するハードウェアについて説明する。制御部２１および制御部４１は、電子回路である処理回路により実現される。制御部２１および制御部４１を実現する処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリおよびメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサを備える制御回路であってもよい。

【0049】

上記の処理回路が専用のハードウェアで実現される場合、処理回路は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせた回路である。

【0050】

また、上記の処理回路が制御回路で実現される場合、制御回路は、例えば、図７に示す構成の、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える処理回路とすることができる。プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ９２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ）などである。

【0051】

図７に示す構成の制御回路で制御部２１および４１を実現する場合、制御部２１および４１は、これらの各部として動作するためのプログラムをプロセッサ９１が実行することにより実現される。すなわち、上記のプログラムをメモリ９２に予め格納しておき、プロセッサ９１が、メモリ９２からプログラムを読み出して実行することにより、制御部２１および４１が実現される。

【0052】

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】

【0053】

１，３１ 電源、２〜４，９〜１１，１７Ａ，１７Ｂ，３２，３７ コンデンサ、５〜７，１８Ａ，１８Ｂ，３８ 抵抗、８ コモンコイル、１３，１４，２０，３３，３４ リレー、１５，３５ ダイオードブリッジ、１６，３６ 直流リアクトル、１９，３９ インバータ、２１，４１ 制御部、１００，１０１ 電力変換装置、２０１ 第１の充電経路、２０２ 第２の充電経路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】