专利名称：电力变换装置的起动方法
技术领域：
本发明涉及用来从在不间断电源装置等中使用的交流电源向负载供给稳定的交流电压的主电路构成，特别是装置的起动电路和起动方法。
背景技术：
图5示出了已在专利文献1中公开了的现有的不间断电源装置(也叫做UPS)的电路框图。该构成基本上是用电力变换器70将经由交流电源1和PWM变换器60得到的直流、或通过直流开关80从蓄电池6直接得的到直流，变换成规定的恒定电压-恒定频率的交流并进行输出的装置。因此，一般是把PWM变换器60的输出直流电压和蓄电池6的直流电压选择为大体上同一电平。另外，蓄电池6的充电电路省略了。
PWM变换器60的各个臂由二极管和与之逆并联连接的开关元件(例如IGBT)构成，通常用PWM变换器60，对从交流电源1通过由主开关21和电抗线圈35和电容器33构成的输入滤波器和升压用电抗线圈31输入进来的交流电压，进行整流-升压，用电解电容器等的大容量的电容器4使之平滑后输入给电力变换器70。在主开关21上并联地连接有充电用开关22和充电用电阻10的串联电路。PWM变换器60和电力变换器70用各自的控制装置进行控制，但是在这里已予以省略。
为了对主开关21、充电用开关22和直流开关80的开闭，以及PWM变换器60的起动进行控制，还设置有起动顺序控制电路45。该控制电路45，接受起动指令，主开关21和直流开关80在开路的状态下，在电力变换器70为OFF状态的时候，首先闭合充电用开关22，然后，在延迟规定的时间后，使PWM变换器60起动，使电容器4的电压升压，再延迟规定的时间后，使主开关21变成为闭路，采用这样的控制办法，电容器4就可以通过充电电阻进行初始充电，因而可以进行充电而不会流动过大的冲流。
在图5的装置中，在交流电源1正常时，直流开关80开路，主开关21闭路，借助于变换器60把从交流电源1通过主开关21和输入滤波器输入进来的交流电压变换成直流，通过电容器4使其平滑，再由电力变换器70将该平滑了的直流变换成交流，供往未图示的负载。在交流电源1的停电时，借助电容器4的充电电压避免对负载的瞬时停电，同时，使直流开关80变成为闭路，确保向电力变换器70输入的输入电压，实现输出的不间断化。
在这样的构成中，为了在起动时对电容器4充电而不会流动过大的冲流，与处于交流电源1和PWM变换器60的交流输入滤波器之间的主开关21并联的充电用开关22和充电用电阻10是必要的，此外，用来控制这些开关的起动顺序控制电路45也是必要的，部件个数增多，成为装置的低价格化和小型化的障碍。此外，蓄电池6的直流电压，由于要选择与PWM变换器60的电压大体上相同的电压，故在输出容量小的装置的情况下，蓄电池的串联连接数增加，对于装置的低价格化和小型化是不利的。
作为解决该课题的方法，如在专利文献2中所示的那样，有在平滑用电容器和蓄电池之间设置升压降压型斩波器(chopper)的方式。该方式由于交流电源在健全时使升压降压型斩波器作为降压型斩波器动作以使蓄电池充电，在停电时则使升压降压型斩波器作为升压型斩波器动作，使蓄电池的电压一直升压到PWM变换器的输出电压电平为止后进行使用，故要把蓄电池电压选择得较低。即便是在该电路构成的情况下，起动时的电容器的初始充电，使用的也是在图5中说明的构成。
特开平9-205740号公报(5页-图1、6页-图2)[专利文献2]特开2002-199620号公报(16页-图11)发明内容发明要解决的课题由以上的说明可知，在本发明中要解决的课题在于提供可以实现冲流小的电容器的初始充电而不会增加蓄电池的串联个数，此外，也无需附加使用充电用电阻、充电用开关等的电容器的初始充电电路的电力变换装置。
用于解决课题的方式第1方式是一种电力变换装置的起动方法，在输入交流电源电压的变动在规定的范围内的情况下，使输出交流电压保持恒定的电压的电力变换装置中，具备用来把交流电源和装置输入电切断的切断装置；对交流电源进行整流，变换成用电容器进行了平滑的直流后变换成交流的交流-交流变换电路；蓄电池；和进行从上述蓄电池向上述电容器的充电和从上述电容器进行向上述蓄电池充电的双方向或单方向的直流-直流变换电路。其特征在于，接受运行指令，在上述切断装置为开路状态下，用上述直流-直流变换电路从上述蓄电池使上述电容器一直到充电到交流电源的峰值附近以上的电压为止，然后使切断装置变成为闭路状态。
第2方式是一种电力变换装置的起动方法，在输入交流电源电压的变动在规定的范围内的情况下，使输出交流电压保持恒定的电压的电力变换装置中，具备用来把交流电源和装置输入电切断的切断装置；对交流电源进行整流，变换成用电容器进行了平滑的直流后变换成交流的交流-交流变换电路；蓄电池；进行从上述蓄电池向上述电容器的充电和从上述电容器进行向上述蓄电池充电的双方向或单方向的直流-直流变换电路；和根据上述交流电源的电压决定上述电容器的预备充电电压的充电电压指令运算装置。其特征在于，接受运行指令，在上述切断装置为开路状态下，用上述直流-直流变换电路从上述蓄电池使上述电容器一直到充电到由上述充电电压指令运算装置决定的预备充电电压为止，然后使切断装置变成为闭路状态。
发明的效果根据本发明，在装置的起动时，在关闭主开关之前，用设置在交流-直流转换器(变换器)的输出上设置的平滑用电容器和蓄电池之间的直流-直流变换器从蓄电池使电容器充电，在使其充电电压变成为交流电源的峰值附近以上之后，使主开关变成为闭路状态。
结果是可以得到这样的效果可以选择少的蓄电池的串联连接数，此外，还可以实现冲流小的电容器的初始充电而无需附加使用充电用电阻、充电用开关的电容器的初始充电电路，得益于部件个数的削减，可以实现装置的低价格化和小型化。
图1的构成图示出了本发明的实施例1。
图2是说明图1的动作的流程图。
图3的构成图示出了本发明的实施例2。
图4是示出了图1的细节的实施例电路图。
图5的电路框图示出了现有的实施例。
具体实施例方式
图1示出了本发明的实施例1。
由以下的部分构成在通过主开关21输入交流电源1的电压并进行了整流后，形成用电容器4平滑后的直流，从该直流制作交流的交流-交流变换器3；连接在该交流-交流变换器3的输出和交流电源1的一端之间的负载2；由电容器4的直流电压对蓄电池6进行充电或从蓄电池6使电容器4充电的直流-直流变换器5；输入来自交流电源电压检测器11的交流电源电压检测值和来自直流电压检测器41的直流电压检测值，根据运行指令向主开关21、交流-交流变换器3和直流-直流变换器5输出ON·OFF指令和驱动信号的控制电路40。
图2的流程图示出了动作例。
当把运行指令输入到控制电路40内后，直流-直流变换器5开始动作，借助于升压动作使电容器4慢慢充电。在其充电电压超过了交流电源电压的峰值的规定的时刻，使主开关21变成为ON，然后，在规定时间后，使交流-交流变换器3动作。通过这样地动作，在使主开关21变成为ON的那一时刻，电容器4的电压将变得比交流电源1的峰值还高，所以不会流动用来使电容器4充电的冲流。
图4示出了图1的交流-交流变换器3和直流-直流变换器5的详细电路例。该构成是与图1的电路相对应地画出来的专利文献2所讲述的电路构成。
交流-交流变换器3用半导体开关元件S1到S4进行交流-直流变换，使电容器4充电，用半导体开关元件S3到S6进行直流-交流变换。然后，用交流滤波器32和34整形为失真小的正弦波形后，向负载2供给交流电源。直流-直流变换器5是以半导体开关元件S7、S8和直流电抗线圈51构成的升压降压型斩波器电路。其动作如下采用使半导体开关元件S7进行ON·OFF的办法，使蓄电池6充电，采用使半导体开关元件S8进行ON·OFF的办法，使蓄电池电压升压，使电容器4充电。
至于详细动作，由于在专利文献2中已有记载，故予以省略。
图3示出了本发明的实施例2。
图1和图3的主电路部分的构成是相同的，同一部件赋予同一标号，在此省略其说明。当输入了运行指令后，直流电压指令运算部91，根据用交流电源检测器11检测出来的交流电源电压Vin输出变成为预备充电结束电平的直流电压指令Vd*。该直流电压指令Vd*，可使得例如预备充电结束时的电容器4的电压Vd变成为交流电源电压的峰值而进行计算。在这里所计算的直流电压指令Vd*，被输入给直流-直流变换器5和继电器操作部92，直流-直流变换器5根据直流电压指令Vd*进行升压动作，借助于蓄电池6的直流电力使电容器4充电。此外，继电器操作部92，对用直流电压检测器41检测出来的电容器的电压Vd和直流电压指令Vd*进行比较，在电容器4的电压Vd比直流电压指令Vd*大的情况下，就判断为预备充电结束，对主开关21输出ON指令RyON，使主开关21变成为ON。
如上所述，采用在根据交流电源的电压值决定预备充电结束电平，用直流-直流变换器5使电容器4充电到预备充电结束电平后，使主开关21变成为ON的办法，即便是在交流电源1的电压发生了变动的情况下，也可以抑制装置起动时流向电容器4冲流。
权利要求
1.一种电力变换装置的起动方法，在输入交流电源电压的变动在规定的范围内的情况下，使输出交流电压保持恒定的电压的电力变换装置中，具备用来把交流电源和装置输入电切断的切断装置；对交流电源进行整流，变换成用电容器进行了平滑的直流后变换成交流的交流-交流变换电路；蓄电池；和进行从所述蓄电池向所述电容器的充电和从所述电容器进行向所述蓄电池充电的双方向或单方向的直流-直流变换电路，其特征在于，接受运行指令，在所述切断装置为开路状态下，用所述直流-直流变换电路从所述蓄电池使所述电容器一直到充电到交流电源的峰值附近以上的电压为止，然后使切断装置变成为闭路状态。
2.一种电力变换装置的起动方法，在输入交流电源电压的变动在规定的范围内的情况下，使输出交流电压保持恒定的电压的电力变换装置中，具备用来把交流电源和装置输入电切断的切断装置；对交流电源进行整流，变换成用电容器进行了平滑的直流后变换成交流的交流-交流变换电路；蓄电池；进行从所述蓄电池向所述电容器的充电和从所述电容器进行向所述蓄电池充电的双方向或单方向的直流-直流变换电路；和根据所述交流电源的电压决定所述电容器的预备充电电压的充电电压指令运算装置，其特征在于，接受运行指令，在所述切断装置为开路状态下，用所述直流-直流变换电路从所述蓄电池使所述电容器一直到充电到由所述充电电压指令运算装置决定的预备充电电压为止，然后使切断装置变成为闭路状态。
全文摘要
本发明提供一种电力变换装置，可以实现冲流小的电容器的初始充电而不会增加蓄电池的串联个数，此外，也无需附加使用充电用电阻、充电用开关等的电容器的初始充电电路。在输入交流电源电压的变动在规定的范围内的情况下，使输出交流电压保持恒定的电压的电力变换装置中，具备用来把交流电源和装置输入电切断的切断装置；对交流电源进行整流，变换成用电容器进行了平滑的直流后变换成交流的交流－交流变换电路；蓄电池；和进行从上述蓄电池向上述电容器的充电和从上述电容器进行向上述蓄电池充电的双方向或单方向的直流－直流变换电路。接受运行指令，在上述切断装置为开路状态下，用上述直流－直流变换电路从上述蓄电池使上述电容器一直到充电到交流电源的峰值附近以上的电压为止，然后使切断装置变成为闭路状态。
文档编号H02M3/155GK1592025SQ20041005719
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月27日 优先权日2003年8月29日
发明者大熊康浩, 小林宣之 申请人:富士电机系统株式会社