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公開番号2025099225
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023215712
出願日2023-12-21
発明の名称電源装置及びその制御方法
出願人コーセル株式会社
代理人個人
主分類H02M 7/06 20060101AFI20250626BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】抑える電流制限抵抗の両端を短絡・開放するリレーの寿命が短くなる問題を効果的に解決できる電源装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】電源装置10は、第一コンデンサ22の両端に、入力ライン14に入力された入力電圧Viを平滑して第一直流電圧Vo1を発生させる第一直流電圧発生回路18と、入力ライン14から第一コンデンサ22を充電する経路に挿入された電流制限抵抗26と、電流制限抵抗26の両端を短絡又は開放する半導体スイッチ28と、電流制限抵抗26の両端を短絡又は開放するリレー30と、リレー30及び半導体スイッチ28のオンオフを制御する制御回路32と、を備える。制御回路32は、入力電圧Viの波高値と第一直流電圧Vo1との差が基準値以下になった時に半導体スイッチ28をオンさせ、その後、リレー30をオンさせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力電源が接続される入力ラインと、第一コンデンサを有し、前記第一コンデンサの両端に、前記入力ラインに入力された入力電圧を平滑して第一直流電圧を発生させる第一直流電圧発生回路と、前記入力ラインから前記第一コンデンサを充電する経路に挿入された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗の両端を短絡又は開放する半導体スイッチと、前記電流制限抵抗の両端を短絡又は開放するリレーと、前記リレー及び半導体スイッチのオンオフを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第一直流電圧が第一の閾値Vth1を超えた時に、又は前記入力電圧の波高値と前記第一直流電圧との差が基準値以下になった時に、前記半導体スイッチをオンさせ、その後、前記リレーをオンさせることを特徴とする電源装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第一直流電圧発生回路の後段に、前記第一直流電圧を第二直流電圧に変換して出力するスイッチング方式のＤＣ－ＤＣコンバータが設けられ、前記制御回路には、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング動作の開始のタイミングを制御する機能が付与されており、
前記制御回路は、前記リレーをオンさせた後に、前記スイッチング動作を開始させる請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記リレーがオンしている状態で前記入力電圧の波高値が第二の閾値Vth2以下に低下した時に、前記半導体スイッチがオフしている場合は当該半導体スイッチをオンさせ、前記半導体スイッチがオンしている場合は当該半導体スイッチをオンに保持させ、その後、前記リレーをオフさせる請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記第一直流電圧発生回路の後段に、前記第一直流電圧を第二直流電圧に変換して出力するスイッチング方式のＤＣ－ＤＣコンバータが設けられ、前記制御回路には、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング動作の停止のタイミングを制御する機能が付与されており、
前記制御回路は、前記リレーがオンしている状態で前記入力電圧の波高値が第三の閾値Vth3（Vth3≧Vth2）以下に低下した時に、前記スイッチング動作を停止させる請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
入力電源が接続される入力ラインと、第一コンデンサを有し、前記第一コンデンサの両端に、前記入力ラインに入力された入力電圧を平滑して第一直流電圧を発生させる第一直流電圧発生回路と、前記入力ラインから前記第一コンデンサを充電する経路に挿入された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗の両端を短絡又は開放する半導体スイッチと、前記電流制限抵抗の両端を短絡又は開放するリレーとを備えた電源装置の制御方法であって、
前記入力電圧が第一の閾値Vth1を超えた時に、又は前記入力電圧の波高値と前記第一直流電圧との差が基準値以下になった時に、前記半導体スイッチをオンさせ、その後、前記リレーをオンさせることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項６】
前記電源装置は、前記第一直流電圧発生回路の後段に、前記第一直流電圧を第二直流電圧に変換して出力するスイッチング方式のＤＣ－ＤＣコンバータを有しており、
前記リレーをオンさせた後に、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング動作を開始させる請求項５記載の電源装置の制御方法。
【請求項７】
前記リレーがオンしている状態で前記入力電圧の波高値が第二の閾値Vth2以下に低下した時に、前記半導体スイッチがオフしている場合は当該半導体スイッチをオンさせ、前記半導体スイッチがオンしている場合は当該半導体スイッチをオンに保持させ、その後、前記リレーをオフさせる請求項５又は６記載の電源装置の制御方法。
【請求項８】
前記電源装置は、前記第一直流電圧発生回路の後段に、前記第一直流電圧を第二直流電圧に変換して出力するスイッチング方式のＤＣ－ＤＣコンバータを有しており、
前記リレーがオンしている状態で、前記入力電圧の波高値が第三の閾値Vth3（Vth3≧Vth2）以下に低下した時に、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング動作を停止させる請求項７記載の電源装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電源が投入された時、コンデンサ充電のために流れ込む突入電流を電流制限抵抗で制限する回路を備えた電源装置及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、例えば本願出願人による特許文献１に開示されているように、入力電源が投入された時、昇圧チョッパの昇圧コンデンサを充電する突入電流を電流制限抵抗で制限し、定常運転中は、電流制限抵抗をリレーで短絡し、電流制限抵抗に大きな定常損失が発生するのを回避するスイッチング電源装置があった。昇圧コンデンサは、入力電圧Viを平滑するコンデンサであって、両端に、入力電圧を昇圧した直流の中間電圧が発生するコンデンサである。
【０００３】
突入電流が流れた後、トライアックやサイリスタ等の半導体スイッチを用いて電流制限抵抗の両端を短絡することは一般的に行われるが、リレーは、半導体スイッチよりもオン時の抵抗値が小さいという特徴があり、半導体スイッチをリレーに置き換えることによって、定常運転中に発生する損失をさらに小さく抑えることができる。
【０００４】
ただし、リレーは、両端電圧が高い時にオンすると、接点間に放電電流（アーク放電や火花放電による電流）が流れて接点が摩耗し、寿命が短くなってしまうという問題がある。そこで、特許文献１のスイッチング電源装置では、リレーのオンオフを制御する独特な起動制御回路を設け、リレーの両端電圧が一定以下に低下した時にオンさせることとし、これによって、リレーのアーク放電による摩耗を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－６７９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リレーは、半導体スイッチと比較すると、ターンオンの信号（外部信号）を受信してから実際にオンするまでの時間のバラツキが大きいので、実際にオンするタイミングを高精度に制御することが難しい。したがって、特許文献１のスイッチング電源装置では、リレーが、両端電圧が少し残っている時にオンする可能性を排除できず、接点間の放電電流による摩耗を確実に抑えことは難しい。また、リレーがオフする時の放電電流については、特に考慮されていない。
【０００７】
また、特許文献１の技術は、昇圧チョッパを備えた電源装置だけを対象にした技術なので、昇圧チョッパを有しない電源装置にも適用できる汎用性の高い技術が求められる。
【０００８】
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、突入電流を抑える電流制限抵抗の両端を短絡・開放するリレーの寿命が短くなる問題を効果的に解決できる電源装置及びその制御方法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】
【０００９】
本発明は、入力電源が接続される入力ラインと、第一コンデンサを有し、前記第一コンデンサの両端に、前記入力ラインに入力された入力電圧を平滑して第一直流電圧を発生させる第一直流電圧発生回路と、前記入力ラインから前記第一コンデンサを充電する経路に挿入された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗の両端を短絡又は開放する半導体スイッチと、前記電流制限抵抗の両端を短絡又は開放するリレーと、前記リレー及び半導体スイッチのオンオフを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第一直流電圧が第一の閾値Vth1を超えた時に、又は前記入力電圧の波高値と前記第一直流電圧との差が基準値以下になった時に、前記半導体スイッチをオンさせ、その後、前記リレーをオンさせる電源装置である。
【００１０】
前記第一直流電圧発生回路の後段に、前記第一直流電圧を第二直流電圧に変換して出力するスイッチング方式のＤＣ－ＤＣコンバータが設けられ、前記制御回路には、前記ＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング動作の開始のタイミングを制御する機能が付与されており、前記制御回路は、前記リレーをオンさせた後に、前記スイッチング動作を開始させる構成にしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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