CN101030738A - 直流电源装置以及搭载其的电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流电源装置(10)，其包括二极管电桥(12)、平滑用电容器(14)、过电流保护电路(13)、和继电器接点(17)。当平滑用电容器(14)在短路模式下发生故障时，过电流保护电路(13)通过交流的过电流而断线，从而切断输入交流电压(11)。

Description

直流电源装置以及搭载其的电动机控制装置

技术领域

本发明涉及一种对输入交流电压进行整流、输出直流电压的直流电源装置。该直流电源装置具有在平滑电容器的短路等故障时切断过电流的保护电路。

背景技术

图3表示以往的直流电源装置30。输入交流电压31由二极管电桥32整流，通过冲击电流抑制电阻器33，与平滑用电容器34连接。在平滑用电容器34的两端，可得到与交流电压31的峰值大致相等的直流电压。继电器接点37与冲击电流抑制电阻器33并联连接。当平滑用电容器34两端的直流电压超过规定值、并且从控制电路(未图示)输入用于驱动电动机36的供电信号时，继电器接点37变为闭合状态。

转换(inverter)部35通过切换平滑用电容器34的直流电压，控制流到电动机36中的电流。关于现有技术，可参考例如日本专利申请特开2004-112929号公报。

平滑用电容器如果长时间使用，则电解液会减少，最坏的情况是在短路模式下发生故障。

在上述以往的直流电源装置中，当平滑用电容器34在短路模式下发生故障时，平滑用电容器34两端的直流电压变得低于规定值，因此，继电器接点37变为断开状态，过电流在冲击电流抑制电阻器33中流动。但是，冲击电流抑制电阻器33处于整流后的直流线路中，因此，冲击电流抑制电阻器33产生电弧而不容易断线，存在不能迅速切断过电流的问题。

发明内容

本发明的直流电源装置包括：将输入交流电压变换为直流电压的二极管电桥、与二极管电桥的输出端子连接的平滑用电容器、连接在交流电压和二极管电桥的输入端子之间的过电流保护电路、以及与过电流保护电路并联连接的继电器接点。在此，当平滑用电容器在短路模式下发生故障时，过电流保护电路通过交流的过电流而开路，从而切断输入交流电压。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的直流电源装置的图。

图2是表示本发明的实施方式2的直流电源装置的图。

图3是表示以往的直流电源装置的图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1表示本发明的实施方式1的直流电源装置10。在图1中，输入交流电压11的一端通过过电流保护电路13与二极管电桥12的一个输入端子连接，交流电压11的另一端直接与二极管电桥12的另一个输入端子连接。二极管电桥12将交流电压变换为直流电压。

过电流保护电路13由冲击电流抑制电阻器13a与电流切断型熔丝13b的串联连接构成。作为冲击电流抑制电阻器13a，一般使用线圈型电阻器。

二极管电桥12的正电压输出端子12a和负电压输出端子12b分别与平滑用电容器14的正电极端子14a和负电极端子14b连接。

继电器接点17与过电流保护电路13并联连接。当输入交流电压11接通时，继电器接点17为断开状态，平滑用电容器14的充电电流由过电流保护电路13热消耗。当平滑用电容器14的端子间电压超过规定值，并且从控制电路(未图示)输入用于驱动电动机16的供电信号、即电动机驱动信号时，继电器接点17变为闭合状态。

即，继电器接点17的开闭通过来自检测平滑用电容器14的端子间电压的检测电路(未图示)的信号和来自控制电路的供电信号进行控制。

转换(inverter)部15由IGBT(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极晶体管)构成，根据从控制电路输出的栅极驱动信号而被PWM驱动。

在输入交流电压11被设计为交流100V的情况下，作为平滑用电容器14，通常使用额定电压160V(冲击电压200V、活性电压220V左右)的电容器。也可以使用额定电压比其更高、例如为350V的电容器，但形状会变大，价格也会变高，因此通常选用所需要的最小限度的额定电压的电容器。

当连接输入交流100V时，通过过电流保护电路13和二极管电桥12，平滑用电容器14的两端被充电到作为交流100V的波峰值的直流140V。以该直流140V作为电源，转换部15进行切换(switching)操作，改变流到电动机16中的电流，由此实现电动机控制。

但是，当错误地连接倍电压的交流200V时，通过过电流保护电路13和二极管电桥12，平滑用电容器14的两端被充电到直流280V。其结果，平滑用电容器14在超过绝对最大电压的过电压下发生故障。

当平滑用电容器14在短路模式下发生故障时，平滑用电容器14的端子间电压下降，继电器接点17变为断开状态，过电流流向过电流保护电路13和二极管电桥12。

如图1所示，过电流保护电路13配置在交流电压11和二极管电桥12之间，流到过电流保护电路13中的过电流是零交叉的交流电流，因此不会产生电弧。从而，过电流保护电路13迅速断线、开路，因此能够安全地切断输入交流电压11。

此外，过电流保护电路13可以没有电流切断型熔丝13b而仅由冲击电流抑制电阻器13a构成。另外，如果用检测冲击电流抑制电阻器13a的发热的温度切断型熔丝代替电流切断型熔丝13b，则能够针对冲击电流抑制电阻器13a的异常发热而安全地切断电源。

(实施方式2)

图2表示本发明的实施方式2的直流电源装置20。在图2中，三相二极管电桥22将作为输入交流电压的三相交流电压21变换为直流电压。变换为直流电压之后的构成和动作与实施方式1相同。

继电器接点27具有同时进行相同动作的两个接点。继电器接点27将三相交流电压21中的二相与三相二极管电桥22的输入端子连接。将过电流保护电路23与继电器接点27的一个接点并联连接。过电流保护电路23具有冲击电流抑制电阻器。

详细说明继电器接点27的连接方法。

继电器接点27包括第一接点271和第二接点272。第一接点271与连接在三相交流电压21的一相211和三相二极管电桥22的一个输入端子221之间的过电流保护电路23并联连接。第二接点272连接在三相交流电压21的其余二相中的一个212和三相二极管电桥22的其余2个输入端子中的一个222之间。第一接点271和第二接点272进行相同的动作。

三相交流电压21的其余二相中的另一个213和三相二极管电桥22的其余2个输入端子中的另一个223直接连接。

通过如上述那样配置继电器接点27，能够通过一个过电流保护电路23实现抑制冲击电流和切断过电流这两者。

下面说明电路的动作。当三相交流电压21接通时，平滑用电容器24没有被充电到规定值，继电器接点27为断开状态。

因此，三相二极管电桥22利用单相的电力变换，对平滑用电容器24充电，直到平滑用电容器24的端子间电压上升到规定值，充电电流由过电流保护电路23热消耗。

当平滑用电容器24的端子间电压超过规定值、并且从控制电路(未图示)输入用于驱动电动机26的供电信号时，继电器接点27变为闭合状态，转变为通常的三相的电力变换。

在三相交流电压21被设计为200V的情况下，当错误地施加了倍电压的交流400V时，与实施方式1同样，平滑用电容器24将发生故障。此时，如果在短路模式下发生故障，则平滑用电容器24的端子间电压下降，继电器接点27变为断开状态，过电流流到过电流保护电路23中。因为该过电流是交流电流，所以不会产生电弧，过电流保护电路23容易地断线、开路，能够迅速地切断电源。

此外，与实施方式1同样，可以将电流切断型熔丝或温度切断型熔丝与过电流保护电路23串联连接。

另外，上述实施方式1和2的直流电源装置，不限于电动机控制装置，可以对各种负载供电。

如上所述，本发明的直流电源装置，切断故障时的过电流的性能优异，因此能够广泛使用。特别地，作为输入三相交流电压的直流电源装置，是有用的。

Claims (6)

1.一种直流电源装置，其特征在于，包括：

将输入交流电压变换为直流电压的二极管电桥；

与所述二极管电桥的输出端子连接的平滑用电容器；

连接在所述交流电压和所述二极管电桥的输入端子之间的过电流保护电路；和

与所述过电流保护电路并联连接的继电器接点，其中

当所述平滑用电容器的端子间电压超过规定值、并且输入供电信号时，所述继电器接点变为闭合状态，

当所述继电器接点为断开状态时，所述过电流保护电路热消耗所述平滑用电容器的充电电流，当所述平滑用电容器在短路模式下发生故障时，所述过电流保护电路通过交流的过电流而开路，从而切断输入交流电压。

2.根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于：

所述输入交流电压是三相交流电压，

所述二极管电桥是三相二极管电桥，

所述继电器接点包括第一接点和第二接点，

所述第一接点与连接在所述三相交流电压的一相和所述三相二极管电桥的1个输入端子之间的过电流保护电路并联连接，

所述第二接点连接在所述三相交流电压的其余二相中的一个和所述三相二极管电桥的其余2个输入端子中的一个之间，

所述第一接点和所述第二接点进行相同的动作。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的直流电源装置，其特征在于：

所述过电流保护电路具有冲击电流抑制电阻器。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的直流电源装置，其特征在于：

所述过电流保护电路具有冲击电流抑制电阻器与电流切断型熔丝的串联连接。

5.根据权利要求1或2中任一项所述的直流电源装置，其特征在于：

所述过电流保护电路具有冲击电流抑制电阻器与利用所述冲击电流抑制电阻器的发热进行动作的温度切断型熔丝的串联连接。

6.一种电动机控制装置，搭载有权利要求1或2中任一项所述的直流电源装置，所述供电信号为电动机驱动信号。

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