特開 2022-18270 並列運転電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022018270

(43)【公開日】2022-01-27

(54)【発明の名称】並列運転電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20220120BHJP

   H02M 7/06 20060101ALI20220120BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 W

H02M7/06 S

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020121263

(22)【出願日】2020-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】000144393

【氏名又は名称】株式会社三社電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】服部 正蔵

【テーマコード（参考）】

5H006

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H006AA02

5H006CA07

5H006CB01

5H006CC01

5H006GA02

5H730AA18

5H730AS01

5H730BB27

5H730BB82

5H730CC01

5H730CC04

5H730DD03

5H730DD04

5H730DD16

5H730EE04

5H730EE59

5H730FD01

5H730FD31

5H730FF19

5H730FG05

5H730XC09

5H730XC14

(57)【要約】

【課題】電源電圧の大きさとは無関係に結線状態を判定し、その判定結果に基づいて各電力制御装置の入力電圧のバランスを制御できる並列運転電源装置を提供する。
【解決手段】３台の電力制御装置の入力側に接続され、前記３台の電力制御装置の結線状態をΔ結線又はＹ結線のいずれかに切替えるΔ・Ｙ切替回路部と、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子と前記Δ・Ｙ切替回路部の中性点端子とが入力側に接続され、これらの端子間に電流が流れるか否かを検出して、前記結線状態がΔ結線かＹ結線かを判定し、その判定結果を前記３台の電力制御装置に出力する、Δ・Ｙ判定部とを備える。前記３台の電力制御装置は、前記結線状態がＹ結線と判定されたときにＹ結線用制御モードをオンに設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列接続した３台の電力制御装置を備え、前記３台の電力制御装置の出力電流を合流させて負荷に供給する並列運転電源装置において、
前記３台の電力制御装置の入力側と電源間に接続され、前記３台の電力制御装置の結線状態をΔ結線又はＹ結線のいずれかに切替える接点と中性点端子とを備え、これらの結線状態が電源の種類に対応して予め設定してあり、前記中性点端子がフロートである第１接続状態と、前記中性点端子が前記３台の電力制御装置の中性点入力端子に接続される第２接続状態とを切り替えるΔ・Ｙ切替回路部と、
電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子と前記中性点端子とが入力側に接続され、これらの端子間に電流が流れるか否かを検出して、前記結線状態がΔ結線かＹ結線かを判定し、その判定結果を前記３台の電力制御装置に出力する、Δ・Ｙ判定部とを備え、
前記３台の電力制御装置は、前記結線状態がＹ結線と判定されたときにＹ結線用制御モードをオンに設定する、並列運転電源装置。

【請求項2】

前記３台の電力制御装置は、それぞれ、電源開閉のメインリレーを備えるリレー回路と、前記リレー回路の出力側に接続される整流回路を含む力率改善コンバータ部と、前記力率改善コンバータ部の出力側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧を電源として駆動するＤＣ－ＤＣコンバータ部と、を備え、
前記３台の電力制御装置は、それぞれ、電源投入後に前記コンデンサを所定時間徐々に充電する予備充電を行い、
前記Δ・Ｙ判定部は、前記予備充電が行われている間に前記Δ結線かＹ結線かを判定し、
前記リレー回路は、前記所定時間の経過後に前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部をオンする、請求項１記載の並列運転電源装置。

【請求項3】

前記リレー回路は、前記電源開閉のメインリレーに並列接続され、電流制限抵抗が直列接続された予備充電リレーを備え、
前記予備充電は、前記力率改善コンバータ部をオフして前記予備充電リレーを介して行う、請求項２記載の並列運転電源装置。

【請求項4】

前記力率改善コンバータ部は、前記所定時間の予備充電を行った後にオンして出力電流を徐々に大きくするソフトスタート動作を行い、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は前記力率改善コンバータ部のソフトスタート動作後にオンする、請求項３記載の並列運転電源装置。

【請求項5】

前記Δ・Ｙ判定部は、
前記Ｒ、Ｓ、Ｔ端子のそれぞれに直列接続された第１のダイオードと、前記第１のダイオードに直列接続され、電流方向に対して前記第１のダイオードの整流方向と同じ整流方向の第２のダイオードと、前記第１のダイオードから前記第２のダイオードに電流が流れるか否かで前記判定結果を生成する判定回路と、を備える、請求項１～４のいずれかに記載の並列運転電源装置。

【請求項6】

前記Ｙ結線用制御モードをオンに設定されたときに、電源の各相の入力電圧の平均と大小を求め、その結果に基づいて入力電圧のバランスを保持する入力電圧バランス部を設けた、請求項１～５の何れかに記載の並列運転電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、特に３相電源と直流負荷の間に３台の電力制御装置を並列接続して並列運転を行う並列運転電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

３相電源に単相用の３台の電力制御装置（または電源制御装置）を並列接続した並列運転電源装置では、電源の種類によって各電力制御装置の結線状態を変更する必要が生じてくる。例えば、電源がΔ結線の場合とＹ結線の場合とでは、電源電圧が異なる。そこで、これに対応するために、電源の種類に応じて３台の電力制御装置の結線状態を変更可能にする。すなわち、電源がΔ結線であれば、３台の電力制御装置もΔ結線にし、電源がＹ結線であれば、３台の電力制御装置もＹ結線となるようにする。また、電源が中性点付きのＹ結線であれば、３台の電力制御装置を中性点端子付きのＹ結線とし、電源の中性点を電力制御装置の中性点端子に接続する。このような結線状態を切り替えるために、電源と３台の電力制御装置との間に切替回路が設けられる。

【0003】

例えば、特許文献１では、電源と電力制御装置間に入力切替部と入力電源電圧を監視する入力監視部とを設け、入力監視部で検出した電源電圧が低下すると、入力切替部をＹ結線とし、電力制御装置への入力電圧を上げる。また、入力監視部で検出した電源電圧が上昇すると、入力切替部をΔ結線とし、電力制御装置への入力電圧を低下させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－１９７６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記の装置では、入力監視部が電源電圧を監視し、監視している電圧の大きさに応じて入力切替部をΔ結線かＹ結線に切り替えているだけである。このため、電源の種類によっては、適切な制御を行えない場合がある。例えば、単相用の３台の電力制御装置を並列接続した並列運転電源装置に、中性点なしのＹ結線電源を接続した場合にこのような問題生じる。中性点なしのＹ結線電源では、各電力制御装置の電気的な特性の微妙な相違に起因して、電力制御装置の入力電圧が不安定となることがある。この場合、各電力制御装置には入力電圧をバランスさせる手段を設けるなど制御モードの変更対応が必要であるが、上記の装置では、電源電圧を監視して入力切替部を切り替える構成であるために、このような対応は出来ない。また、制御モードの変更が可能であってもこの変更作業を手動で行わなければならず、誤操作が起きる可能性があった。

【0006】

そこで、この発明は、電源電圧の大きさとは無関係に結線状態を判定し、その判定結果に基づいて各電力制御装置の制御モードを自動的に確実に設定できる並列運転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】

【0007】

この発明の並列運転電源装置は、並列接続した３台の電力制御装置を備え、前記３台の電力制御装置の出力電流を合流させて負荷に供給する並列運転電源装置において、
前記３台の電力制御装置の入力側と電源間に接続され、前記３台の電力制御装置の結線状態をΔ結線又はＹ結線のいずれかに切替える接点と中性点端子とを備え、これらの結線状態が電源の種類に対応して予め設定してあるΔ・Ｙ切替回路部と、
電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子と前記中性点端子とが入力側に接続され、これらの端子間に電流が流れるか否かを検出して、前記結線状態がΔ結線かＹ結線かを判定し、その判定結果を前記３台の電力制御装置に出力する、Δ・Ｙ判定部とを備え、
前記３台の電力制御装置は、前記判定結果がＹ結線のときＹ結線用制御モードを設定する。

【0008】

前記Δ・Ｙ切替回路部は、予め、装置が設置される場所の電源の種類に応じて、Δ結線かＹ結線の結線状態に設定してある。例えば、電源がΔ結線の電源であれば、前記Δ・Ｙ切替回路部での結線状態はΔ結線に設定してある。また、電源が中性点なしのＹ結線の電源であれば、前記Δ・Ｙ切替回路部での結線状態はＹ結線に設定してある。

【0009】

前記Δ・Ｙ判定部は、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子から前記中性点端子に電流が流れると、前記Δ・Ｙ切替回路部での結線状態がＹ結線と判定する。Δ・Ｙ判定部は、Ｙ結線と判定した結果を３台の電力制御装置に出力する。３台の電力制御装置は、Ｙ結線用制御モードが動作するように設定する。Ｙ結線は、中性点接続のないＹ結線であるため、３台の電力制御装置のそれぞれの動作が同じとならず、出力電流や入力電圧が不平衡となる可能性があるが、Ｙ結線用制御モードでは、入力電圧のバランスを保つ入力電圧バランス部が作動する。

【0010】

また、前記Δ・Ｙ判定部は、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子から前記中性点端子に電流が流れないと、前記Δ・Ｙ切替回路部での結線状態がΔ結線と判定する。結線状態がΔ結線であるため、この状態では、Δ・Ｙ切替回路部の中性点端子はフロート状態である。中性点端子がフロート状態である、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子から前記中性点端子に電流が流れない。

【0011】

Δ・Ｙ判定部は、Δ結線と判定した結果を３台の電力制御装置に出力する。３台の電力制御装置は、Ｙ結線用制御モードをオフするように設定する。Δ結線は、中性点接続のないＹ結線に比べて安定しているため、入力電圧が不平衡となることはない。このため、Ｙ結線用制御モードがオフで入力電圧バランス部が作動しなくても問題はない。

【0012】

このように、Δ・Ｙ判定部は、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子から前記中性点端子への電流の有無により結線状態を判定する。このため、Δ・Ｙ切替回路部での結線状態を誤判定することがない。また、Δ・Ｙ判定部の判定結果がＹ結線である場合、３台の電力制御装置の制御モードを正しくＹ結線用制御モード設定できる。

【0013】

３台の電力制御装置は、それぞれ、電流制限抵抗が直列接続された予備充電リレー接点と電源開閉のリレー接点とが並列接続されたリレー回路と、前記リレー回路の出力側に接続される整流回路を含む力率改善コンバータ部と、前記力率改善コンバータ部の出力側に接続されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧を電源として駆動するＤＣ－ＤＣコンバータ部と、を備えている。

【0014】

前記リレー回路は、電源投入後に前記予備充電リレー接点と前記力率改善コンバータ部を介して前記コンデンサに所定時間の予備充電を行う。予備充電は、コンデンサに対する突入電流を防止するためのものである。Δ・Ｙ判定部は、この予備充電の間に行われる。したがって、ＤＣ－ＤＣコンバータ部は、予備充電中（ＤＣ－ＤＣコンバータ部がまだオンしていない）に、前記結線状態がＹ結線と判定されたときにＹ結線用制御モードに設定することが出来る。

【0015】

予備充電は、リレー回路の予備充電リレー接点を介して行われる。予備充電期間は力率改善コンバータ部をオフしているため、電源から流れる電流は電流制限抵抗で電流制限されて力率改善コンバータ部をそのまま通過し、コンデンサの充電電流となる。

【0016】

前記力率改善コンバータ部は、前記所定時間の予備充電を行った後にオンして出力電流を徐々に大きくするソフトスタート動作を行う。コンデンサは予備充電によってある程度充電されているが、その後に前記力率改善コンバータ部からの出力電流を徐々に上昇させることで、コンデンサに対する突入電流を一層防止する。

【0017】

前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は、予備充電と前記力率改善コンバータ部のソフトスタート動作が終わるとオンする。このとき、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は、前記結線状態がＹ結線と判定されたときにＹ結線用制御モードに設定されている。したがって、もし、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部の制御モードがＹ結線用制御モードに設定されていなければ、前記判定結果を受信したときにＹ結線用制御モードに切り替えられる。このような制御のため、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ部は、オンする前に、正しい制御モードに設定される。

【発明の効果】

【0018】

この発明によれば、Δ・Ｙ判定部により、電源電圧の大きさにかかわらず、３台の電力制御装置の結線状態がΔ結線かＹ結線かを正しく判定出来る。また、３台の電力制御装置は、判定結果に基づいて、制御動作モードを正しく設定できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態の３相並列運転電源装置の結線図を示す。

【図2】Δ・Ｙ判定回路３の回路図を示す。

【図3】モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの構成図を示す。

【図4】ＲＹ部１０Ｒ、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒ、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒの動作シーケンスを示す。

【図5】フィードバック制御回路の構成図を示す。

【図6】入力電圧バランス部１５Ｓのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、本発明の実施形態の３相並列運転電源装置の結線図を示す。同図（Ａ）は、電源が２００Ｖ系Δ結線のときの結線図、同図（Ｂ）は、電源が４００Ｖ系Ｙ結線のときの結線図を示す。４００Ｖ系Ｙ結線の電源は中性点端子のない電源である。

【0021】

３相並列運転電源装置は、単相で動作する３台の電力制御装置（以下、モジュールと称する）１Ｒ、１Ｓ、１Ｔを備え、これらのモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔを並列運転して負荷６に対して電力を供給する。３相並列運転電源装置は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの入力側と電源間に接続され、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態をΔ結線又はＹ結線のいずれかに切替えるΔ・Ｙ切替回路部２を備える。Δ・Ｙ切替回路部２は、接点２Ｒ、２Ｓ、２Ｔと中性点端子Ｎ´とを備える。

【0022】

３相並列運転電源装置は、さらに、Δ・Ｙ判定回路（Δ・Ｙ判定部）３を備える。このΔ・Ｙ判定回路３は、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子と前記中性点端子Ｎ´とが入力側に接続され、これらの端子間に電流が流れるか否かを検出する、その検出結果から、前記モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態がΔ結線かＹ結線かを判定し、その判定結果を前記３台のモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに出力する。

【0023】

モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、後述のようにＤＣ－ＤＣコンバータを備え、その出力電流を合流させて負荷６に供給する。また、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、Ｙ結線用制御モードの動作モードを備えている。後述のように、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、Ｙ結線用制御モードが設定されている場合に、入力電圧のバランスを保持するための回路を動作させる。

【0024】

Δ・Ｙ切替回路部２は、電源が２００Ｖ系Δ結線の場合、接点２Ｒ、２Ｓ、２Ｔをａ（ａ１、ａ２、ａ３）側に切り替える（図１（Ａ））。これによりモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態はΔ結線となる。このとき中性点端子Ｎ´はフロートの状態となる。また、Δ・Ｙ切替回路部２は、電源が４００Ｖ系Ｙ結線の場合、接点２Ｒ、２Ｓ、２Ｔをｂ（ｂ１、ｂ２、ｂ３）側に切り替える（図１（Ｂ））。これによりモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態はＹ結線となる。このとき中性点端子Ｎ´は、接点２Ｒ、２Ｓ、２Ｔを介してモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの中性点入力端子Ｎに接続される。以下、前者の接続状態（図１（Ａ））をΔ接続状態（第１接続状態）、後者の接続状態（図１（Ｂ））をＹ接続状態（第２接続状態）と称する。

【0025】

Δ・Ｙ切替回路部２は、電源が２００Ｖ系Δ結線の場合、予めΔ接続状態に設定されている。また、電源が４００Ｖ系Ｙ結線の場合、予めＹ接続状態に設定されている。これらの接続状態は、３相並列運転電源装置が設置される場所の電源の種類に合わせて予め設定されている。

【0026】

図２は、Δ・Ｙ判定回路３の回路図を示す。

【0027】

Δ・Ｙ判定回路３は、電源のＲ、Ｓ、Ｔ端子のそれぞれに直列接続された第１のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３と、Δ・Ｙ切替回路部２の中性点端子Ｎ´に直列接続された第２のダイオードＤ４を備える。第１のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の整流方向と第２のダイオードＤ４の整流方向は、電流方向に対して同一である。第１のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のカソード端子と第２のダイオードＤ４のアノード端子間には抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続され、抵抗Ｒ２の両端電圧はフォトカプラＰＨＣ１、ＰＨＣ２、ＰＨＣ３に印加される。

【0028】

Δ・Ｙ判定回路３において、Δ接続状態（図１（Ａ））のときは、Δ・Ｙ切替回路部２の中性点端子Ｎ´はフロートの状態である。このため、第１のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３から第２のダイオードＤ４に電流が流れず、フォトカプラＰＨＣ１、ＰＨＣ２、ＰＨＣ３はオフ状態でその出力は「Ｈ」である。Δ・Ｙ判定回路３において、Ｙ接続状態（図１（Ｂ））のときは、Δ・Ｙ切替回路部２の中性点端子Ｎ´はモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの中性点入力端子Ｎに接続される。このため、第１のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３から第２のダイオードＤ４に電流が流れ、フォトカプラＰＨＣ１、ＰＨＣ２、ＰＨＣ３はオンしその出力は「Ｌ」である。

【0029】

モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、上記「Ｈ」または「Ｌ」の論理値を受ける事で、以下のように制御モードを設定する。

【0030】

「Ｌ」・・・Ｙ結線用制御モードをオン
「Ｈ」・・・Ｙ結線用制御モードをオフ
Ｙ結線用制御モードについては後述する。

【0031】

図３は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの構成図である。

【0032】

３台のモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、その入力端子が、Δ・Ｙ切替回路部２に接続される。モジュール１Ｒの入力端子ＴＢ１、ＴＢ３、ＴＢ５は、それぞれ、Δ・Ｙ切替回路部２のＲ出力端子、Ｓ出力端子、Ｔ出力端子に接続される。また、３台のモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの入力端子ＴＢ２、ＴＢ４、ＴＢ６は、それぞれ、Δ・Ｙ切替回路部２の接点２Ｓの端子ｃ２、接点２Ｔの端子ｃ３、接点２Ｒの端子ｃ１に接続される。図１（Ａ）に示すΔ接続状態のときは、入力端子ＴＢ２、ＴＢ４、ＴＢ６は、それぞれ、Ｓ入力端子、Ｔ入力端子、Ｒ入力端子となる。図１（Ｂ）に示すＹ接続状態のときは、入力端子ＴＢ２、ＴＢ４、ＴＢ６は、それぞれ、中性点入力端子Ｎとなる。

【0033】

モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの出力は並列接続して出力電流を合流し、負荷６に供給する。すなわち、モジュール１Ｒの出力側の端子ＴＢ７と、モジュール１Ｓの出力側の端子ＴＢ９と、モジュール１Ｔの出力側の端子ＴＢ１１とが出力電流端子ＰＰに接続される。また、モジュール１Ｒの出力側の端子ＴＢ８と、モジュール１Ｓの出力側の端子ＴＢ１０と、モジュール１Ｔの出力側の端子ＴＢ１２とが出力電流端子ＮＮに接続される。負荷６は、出力電流端子ＰＰ、ＮＮ間に接続される。

【0034】

モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔのそれぞれは同じ構成であるため、以下、モジュール１Ｒの構成を説明する。

【0035】

モジュール１Ｒは、電源開閉のメインリレーＲＹ１と予備充電リレーＲＹ２の各リレー接点を有するＲＹ部１０Ｒ（リレー回路）と、整流回路を含む力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒと、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの出力側に接続されるコンデンサ１２Ｒと、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒと、フィードバック制御回路１４Ｒと、入力電圧バランス部１５Ｒとを備える。

【0036】

ＲＹ部１０Ｒは、電源起動後から予備充電リレーＲＹ２をオンし、所定時間Ｔ経過後にメインリレーＲＹ１をオンする、
力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒは、メインリレーＲＹ１がオンしたときからソフトスタートをする。ソフトスタートは、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの出力電流を徐々に増やしていく制御動作である。ソフトスタートにより、コンデンサ１２Ｒへの充電電流が急峻に増大しないようにする。力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒは、通常の動作時では、入力電流をスイッチングすることで入力電流と入力電圧の位相を同位相として力率を良くする。

【0037】

コンデンサ１２Ｒは、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの出力を充電し、このコンデンサ１２Ｒの充電電圧により、後段に接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒを駆動する。

【0038】

ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒは、コンデンサ１２Ｒの電圧をＤＣ－ＤＣ変換して出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒの出力側には、出力電流Ｉｏを検出する出力電流検出器３Ｒと、出力電圧Ｖｏを検出する出力電圧検出器４Ｒとを備えている。

【0039】

フィードバック制御回路１４Ｒは、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒに接続され、出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏが入力される。フィードバック制御回路１４Ｒは、出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏに基づいて、出力電圧Ｖｏが予め設定した基準電圧となるように電流制御指令値を生成する。この電流制御指令値は、フィードバック制御回路１４Ｒ内の出力電流バランス部（後述）によって補正される。また、制御モードがＹ結線用制御モードの場合に、電流制御指令値は入力電圧バランス部１５Ｒによっても補正される。ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒのスイッチング素子は、この補正された電流制御指令値と出力電流Ｉｏとの誤差がなくなるように制御される。

【0040】

図４は、ＲＹ部１０Ｒ、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒ、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒの動作シーケンスを示す。このシーケンス制御はフィードバック制御回路１４Ｒで行われる。

【0041】

時刻ｔ１で電源が投入されると、ＲＹ部１０Ｒの予備充電リレーＲＹ２と電流制限抵抗Ｒ１０とを介して、コンデンサ１２Ｒに対する予備充電が行われる。このとき、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒはオフしている。入力電流は力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの前段で整流され、整流後の電流が後段のダイオードを通過してスイッチングされることなくそのままコンデンサ１２Ｒに充電電流として流れる。入力電流の大きさは、電流制限抵抗Ｒ１０で制限される。

【0042】

時刻ｔ１で電源が投入された直後の時刻ｔ２では、Δ・Ｙ判定回路３において、Δ・Ｙ切替回路部２の接点状態により、Δ接続状態（図１（Ａ））なのかＹ接続状態（図１（Ｂ））なのかを判定する。Δ接続状態のときは「Ｈ」、Ｙ接続状態のときは「Ｌ」をモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに出力する。モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔは、「Ｈ」のときはＹ結線用制御モードをオフし、「Ｌ」のときはＹ結線用制御モードをオンする。上記の判定と、制御モードの設定は、それらの動作を行うのに十分な長さの時間Ｔ内に行われる。

【0043】

時間Ｔが経過した時刻ｔ３になると、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒをオンし、ソフトスタートする（ソフトスタート動作）。ソフトスタートでは、力率改善コンバータ部（ＰＦＣ）１１Ｒの出力電流が急激に大きくならないため、コンデンサ１２Ｒへの充電電流が時刻ｔ１以降の予備充電電流から急激に増えることがない。このため、突入電流をより一層防止できる。

【0044】

時刻ｔ４になると、ＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒの動作がスタートする。この時、コンデンサ１２Ｒには十分に充電されている。

【0045】

以上の動作シーケンスにおいて、電源投入後に、Δ・Ｙ判定回路３においてΔ接続状態かＹ接続状態かを判定して、その判定結果に基づいて、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１ＴにおいてＹ結線用制御モードのオンまたはオフを設定する。したがって、万一、Δ・Ｙ切替回路部２がＹ接続状態（図１（Ｂ））であるにもかかわらず、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１ＴにおいてΔＹ結線用制御モードがオフであれば、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１ＴはＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒが動作スタートする前にＹ結線用制御モードがオンとなるように切り替えられる。

【0046】

次に、フィードバック制御回路１４Ｒ、１４Ｓ、１４Ｔについて説明する。図５は、フィードバック制御回路１４Ｒ、１４Ｓ、１４Ｔの構成図である。フィードバック制御回路１４Ｒ、１４Ｓ、１４Ｔのそれぞれは同じ構成であるため、以下、フィードバック制御回路１４Ｒについて説明する。

【0047】

フィードバック制御回路１４Ｒは、出力端子ａを備え、接続ライン５がこの出力端子ａに接続されている。同様に、モジュール１Ｓのフィードバック制御回路１４Ｓは、出力端子ｂを備え、接続ライン５がこの出力端子ｂに接続されている。同様に、モジュール１Ｔのフィードバック制御回路１４Ｔは、出力端子ｃを備え、接続ライン５がこの出力端子ｃに接続されている。

【0048】

この接続ライン５は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの各出力電流をバランスさせる出力電流バランス部に相当し、出力電流バランスが崩れそうになると電流制御指令値を補正する。

【0049】

フィードバック制御回路１４Ｒは、３相並列運転電源装置の出力電圧Ｖｏが予め設定した基準電圧ＶＲＥＦとなるようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御回路１４Ｒは、電流制御指令値回路１２０ＲとＰＷＭ制御回路１３０Ｒとを備える。なお、フィードバック制御回路１４Ｓは、電流制御指令値回路１２０ＳとＰＷＭ制御回路１３０Ｓとを備え、フィードバック制御回路１４Ｔは、電流制御指令値回路１２０ＴとＰＷＭ制御回路１３０Ｔとを備えている。

【0050】

電流制御指令値回路１２０Ｒは、前記基準電圧ＶＲＥＦと前記出力電圧Ｖｏとの差に対応する電圧を前記出力電流Ｉｏに対する電流制御指令値として出力する。この電流制御指令値は、出力電流バランス部を構成する接続ライン５によって補正され、また、後述するように、Ｙ結線用制御モードがオンのときは入力電圧バランス部１５Ｒによっても補正される。

【0051】

ＰＷＭ制御回路１３０Ｒは、補正された電流制御指令値と出力電流Ｉｏの差から電流制御値を演算し、これに基づいてスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号を生成する。

【0052】

電流制御指令値回路１２０Ｒは、基準電圧ＶＲＥＦ設定部１２０と、第１エラー検出部１２１と、第１ゲイン制御部１２２と、抵抗分圧回路１２３と、第２エラー検出部１２４とを備える。

【0053】

ＰＷＭ制御回路１３０Ｒは、第３エラー検出部１３０と、第２ゲイン制御部１３１と、ＰＷＭ制御部１３２と、鋸歯状波発生回路１３３と、スイッチング制御部１３４とを備える。

【0054】

電流制御指令値回路１２０Ｒにおいて、第１エラー検出部１２１は、出力電圧検出器４Ｒで検出した出力電圧Ｖｏに対応する電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較し、その差電圧を検出する。第１ゲイン制御部１２２は、前記差電圧を適切なゲインで増幅し、Ｖｉ＿ＲＥＦ＿１として出力する。

【0055】

抵抗分圧回路１２３は、前記Ｖｉ＿ＲＥＦ＿１を抵抗ＲａとＲｂで分圧する。この分圧した電圧は補正前の電流制御指令値に対応したものとなる。モジュール１Ｓ、１Ｔのフィードバック制御回路１４Ｓ、１４Ｔにおいても同様にＶｉ＿ＲＥＦ＿２、Ｖｉ＿ＲＥＦ＿３を抵抗ＲａとＲｂで分圧する。この分圧した電圧は、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔそれぞれにおいて出力され、これらが接続ライン５によって、アナログ的に平均化される（補正される）。すなわち、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの第１エラー検出部１２１から出力される電流制御指令値（に対応する電圧）は、平均化されて(補正されて)Ｖｉ＿ＲＥＦ＿ＡＶＥとして出力される。

【0056】

このように、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの抵抗分圧回路１２３で分圧された電圧は接続ライン５で同一電圧にされるため、各モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの電流制御指令値は同一の値に制御される。すると、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔのいずれかのモジュールの出力電流が増大して不平衡になろうとしても、元の状態に戻りバランスが保持される。

【0057】

第２エラー検出部１２４は、Ｖｉ＿ＲＥＦ＿ＡＶＥと入力電圧バランス部１５Ｒからの出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲとの差電圧を検出し、接続ライン５で平均化された(補正された)電圧（電流制御指令値）Ｖｉ＿ＲＥＦ＿ＡＶＥを出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲによってさらに補正する。出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲは、入力電圧バランス部１５Ｓの出力である。入力電圧バランス部１５Ｓは、Ｙ結線用制御モードがオンのときに作動する。

【0058】

図６は、入力電圧バランス部１５Ｓのブロック図である。

【0059】

入力電圧バランス部１５Ｒは、Δ・Ｙ判定回路３から「Ｌ」を受けたときに、すなわち、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態がＹ結線であると判定されたときにＹ結線用制御モードとなって作動する。Ｙ結線用制御モードは、Δ・Ｙ判定回路３がモジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの結線状態がＹ結線であると判定し、「Ｌ」を出力したときにオンとなる。

【0060】

入力電圧バランス部１５Ｒは、Ｒ相の入力電圧ＶＩＮ１＿ＤＥＴと、Ｓ相の入力電圧ＶＩＮ２＿ＤＥＴと、Ｔ相の入力電圧ＶＩＮ３＿ＤＥＴとの平均を求め、Ｒ相の入力電圧ＶＩＮ１＿ＤＥＴが平均よりも大きいか小さいかを判定する。その大きさに応じた出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲをフィードバック制御回路１４Ｒに出力する。なお、モジュール１Ｓ内の入力電圧バランス部１５Ｓと、モジュール１Ｔ内の入力電圧バランス部１５Ｔも同様に、Ｙ結線用制御モードとなった時に、Ｒ相の入力電圧ＶＩＮ１＿ＤＥＴと、Ｓ相の入力電圧ＶＩＮ２＿ＤＥＴと、Ｔ相の入力電圧ＶＩＮ３＿ＤＥＴとの平均と大小を判定し、出力電流補正値Ｖｉ＿ＣＯＲをフィードバック制御回路１４Ｓ、フィードバック制御回路１４Ｔに出力する。

【0061】

ＰＷＭ制御回路１３０Ｒにおいて、第３エラー検出部１３０は、電流制御指令値回路１２０Ｒから出力される電流制御指令値と、出力電流検出器３Ｒで検出した出力電流Ｉｏに対応する電圧Ｖｉ＿ＤＥＴとを比較し、その差電圧を検出する。第２ゲイン制御部１３１は、前記差電圧を適切なゲインで増幅し、電流制御値Ｖｉ＿Ｃとして出力する。

【0062】

電流制御値Ｖｉ＿Ｃは、ＰＷＭ制御部１３２に出力される。ＰＷＭ制御部１３２には、鋸歯状波発生回路１３３から鋸歯状波が入力する。ＰＷＭ制御部１３２は、前記電流制御値Ｖｉ＿Ｃと前記鋸歯状波とを比較してＰＷＭ制御信号を出力する。スイッチング制御部１３４は、前記ＰＷＭ制御信号に応じてＤＣ－ＤＣコンバータ部１３Ｒのスイッチング素子のオン時間を変動させる。

【0063】

以上のように、Ｙ結線用制御モードがオンに設定されると入力電圧バランス部１５Ｒによってフィードバック制御回路１４Ｒの電流制御指令値が補正される。このため、中性点なしＹ結線電源の場合に、Ｙ結線用制御モードが自動的に確実にオンに設定されるため、入力電圧が不平衡状態に移行することを防止できる。

【0064】

なお、本実施形態では、出力電流バランス部を構成する接続ライン５を設けることで、モジュール１Ｒ、１Ｓ、１Ｔの各出力電流が不平衡になることも防止しているから、装置の動作をより一層安定化できる。

【符号の説明】

【0065】

１Ｒ、１Ｓ、１Ｔ・・・電力制御装置
１２Ｒ、１２Ｓ、１２Ｔ・・・フィードバック制御回路
１２０Ｒ、１２０Ｓ、１２０Ｔ・・・電流制御指令値回路
１５Ｒ、１５Ｓ、１５Ｔ・・・入力電圧バランス部
５・・・接続ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】