CN101277085A - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本电动机驱动装置包括被设置在交流电源的一个端子和二极管电桥的一个输入端子之间的过电流保护电路；连接到过电流保护电路两端的继电器；串联连接到二极管电桥的输出端子之间的再生电力处理电路和电流检测电路；以及控制电路，对再生用开关元件和继电器进行导通、截止控制。控制电路在平滑用电容器的端子电压超过了规定电压时将继电器控制为闭合状态，如果由于再生电力，平滑用电容器的端子之间电压上升到规定电压以上，就使再生用开关元件进行导通、截止动作，并通过在再生电阻器中流过间歇电流来消耗再生电力。再生用开关元件在短路模式下故障并检测出连续电流流向电流检测电路时，就将继电器从闭合状态切换成断开状态，断开过电流保护电路。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及交流电源的保护，特别是涉及再生用开关元件在短路模式下出现了故障的时候，与交流电源切断的电动机驱动装置。

背景技术

在产业用途的电动机驱动装置中，将来自商用交流电源的交流电压整流为直流电压，同时在平滑用电容器中转换成脉动少的直流电压。将该直流电压作为电源，使逆变器单元进行开关动作，控制施加到电动机上的电压从而控制电动机电流。

在这种以往的电动机驱动装置中，如果使电动机急剧减速或急剧停止，则电动机作为发电机起作用。这时，来自电动机的再生电力被施加到平滑用电容器上并产生大量的热。为防止该大量的发热，在电动机驱动装置里，将再生电力处理电路内置或外置在平滑用电容器的端子之间。这样，在以往的电动机驱动装置中，确保有对应于需要的再生处理能力。

这里附加说明以往的电动机驱动装置的再生电力处理电路。伴随电动机的急剧减速或急剧停止而再生电力发生时，与作为再生电力放电单元的再生电阻器串联连接的再生用开关元件如果由于某种要因而引起短路故障，则再生电阻器发热烧毁。为此，在以往的再生电力处理电路中，尽管将再生用开关元件的门截止，但如果通过与该再生用开关元件串联连接的电流检测器检测出电流，就判断该再生用开关元件存在短路故障。于是，使将再生电阻器旁路的电路的半导体开关元件(thyristor)导通，熔断保险丝，从而保护再生电力处理电路。

另一方面，由于如果使用如上述的保险丝和电流检测器则价格高，所以例如在日本专利申请特开2004-112929号公报中，提出了如下的以低价格构成的交流-直流转换装置。即包括：检测器，检测再生用开关元件的短路故障；以及控制器，基于通过该检测器的检测结果，用于开放与冲击电流抑制元件并联连接的开关接点。按照该结构，相对于冲击电流抑制单元，保护更大额定容量的再生电力放电元件。

然而，在公报中所示的交流-直流转换装置中，如果作为再生电力处理电路的短路故障检测器而使用恒温器(thermostat)，则装置的构成变得复杂，并在再生电力的处理能力不足的时候，难以简单地提高处理能力。

另外，由于冲击电流抑制元件被设置在将交流电压转换成直流电压之后，所以由于直流的大电流，即使使冲击电流抑制元件电断开，也存在由于电弧而不容易断路，从而不能保护交流电源的忧虑。

发明内容

本发明的电动机驱动装置通过串联连接了再生电阻器和再生用开关元件的再生电力处理电路对再生电力进行放电处理，具有如下的结构。

电动机驱动装置包括：将来自交流电源的交流电压转换为直流电压的二极管电桥；连接到二极管电桥的输出端子之间的平滑用电容器；以及过电流保护电路，被设置在交流电源的一个输出端子和二极管电桥的一个输入端子之间，并切断过电流。还包括：连接到过电流保护电路的两端的继电器；串联连接到二极管电桥的输出端子之间的再生电力处理电路和电流检测电路；以及控制电路，对再生用开关元件和继电器进行导通、截止控制。

这里，控制电路在平滑用电容器的端子电压超过了规定电压的时候将继电器控制为闭合状态。而且，如果由于来自电动机的再生电力，平滑用电容器的端子之间电压上升到规定电压以上，该控制电路就使再生用开关元件进行导通、截止动作(间歇动作)，并通过在再生电阻器中流过间歇电流来消耗再生电力。而且，如果再生开关元件在短路模式下故障，并检测出连续电流流过电流检测电路，该控制电路就通过将继电器从闭合状态切换成断开状态，从而通过交流的过电流使过电流保护电路电性地断开。

按照本结构，根据本发明的电动机驱动装置，控制电路在经由电流检测电路检测出了与再生用开关元件的通常的动作信号不同的信号的时候，检测为再生用开关元件的短路故障。这时，由于该控制电路将连接到过电流保护电路的两端的继电器设成为断开状态，所以交流的过电流流过过电流保护电路，从而该过电流保护电路成为电性地断开。该结果，电动机驱动装置与交流电源切断，确保安全性。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的电动机驱动装置的构成框图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是本发明的实施方式中的电动机驱动装置的构成框图。

在图1中，本发明的实施方式的电动机驱动装置使用将再生电阻器17a和再生用开关元件17b串联连接的再生电力处理电路17对再生电力进行放电处理，该电动机驱动装置具有以下的构成。

电动机驱动装置包括：将来自交流电源11的交流电压转换成直流电压的二极管电桥14；连接到二极管电桥14的输出端子之间的平滑用电容器15；以及过电流保护电路12，被设置在交流电源11的一个输出端子和二极管电桥14的一个输入端子之间，并切断过电流。

进一步来讲，包括：连接到过电流保护电路12的两端的继电器13；串联连接到二极管电桥14的输出端子之间的再生电力处理电路17和电流检测电路18；以及控制电路16，对再生用开关元件17b和继电器13进行导通、截止控制。

这里，控制电路16在平滑用电容器15的端子电压超过规定电压的时候将继电器13控制为闭合状态。另外，如果平滑用电容器15的端子之间的电压由于来自电动机20的再生电力而上升到规定电压以上，控制电路16就使再生用开关元件17b进行导通、截止动作(间歇动作)，并通过在再生电阻器17a里流过间歇电流来消耗再生电力。进而，控制电路16对导通、截止再生用开关元件17b的门(gate)的信号和从电流检测电路18得到的信号进行比较，如果再生用开关元件17b在短路方式下故障并且检测出在电流检测电路18里有连续电流流过，就通过将继电器13从闭合状态切换成断开状态，从而通过交流的过电流使过电流保护电路12电性地断开。

上述构成只是本实施方式的电动机驱动装置的主要部分的说明，进一步使用图1详细说明本实施方式的电动机驱动装置的方框图。

本实施方式的电动机驱动装置的输入电源即商用的交流电源11是单相电源。交流电源11的一个输出端子经由过电流保护电路12连接到二极管电桥14的一个输入端子。另外，交流电源11的另一个输出端子直接连接到二极管电桥14的另一个输入端子。这样，二极管电桥14将来自交流电源11的交流电压转换成直流电压。

在二极管电桥14的两个输出端子之间，即正向供电线路30和负向供电线路40之间分别并联连接有平滑用电容器15和由6个开关元件形成的电路19。控制电路16和变压器电路19之间连接有驱动电路(未图示)。控制电路16对该驱动电路进行开关控制从而驱动连接到变压器电路19的3相电动机20。

过电流保护电路12通过冲击电流抑制电阻器12a和电流切断型保险丝12b构成并串联连接。冲击电流抑制电阻器12a一般是绕线型电阻器。另外，在过电流保护电路12的两端连接有继电器13。继电器13在电源接通时为断开状态。电源接通时，来自交流电源11的交流电流经由过电流保护电路12以及二极管电桥14对平滑用电容器15进行充电。那个时候的平滑用电容器15的充电电流通过过电流保护电路12的冲击电流抑制电阻器12a进行热消耗。

另一方面，再生电力处理电路17由并联连接二极管17c的再生电阻器17a和再生用开关元件17b构成。再生电阻器17a和再生用开关元件17b串联连接。该再生电力处理电路17进一步串联连接有电流检测电路18。这样，再生电力处理电路17和电流检测电路18的串联电路连接到二极管电桥14的输出端子之间。

另外，为了处理再生电力，再生电阻器17a使用比过电流保护电路12的冲击电流抑制电阻器12a的电流容量更大的电阻器。这样，再生电阻器17a一般包括散热器。另外，在再生用开关元件17b中使用绝缘门型的开关元件。

控制电路16在电源接通后，如果平滑用电容器15的端子之间的电压超过规定电压，就判断通过二极管电桥14整流后的直流电压成为足以使变压器电路19动作的电压，并将继电器13从断开状态切换成闭合状态。伴随这些，来自交流电源11的交流电流不经由过电流保护电路12而经由继电器13，并输入到二极管电桥14。

另一方面，在伴随电动机20的急剧减速或急剧停止的再生电力发生时，由于来自电动机20的再生电力，从负向供电线路40所见的正向供电线路30的电压比电动机20的正常旋转时的电压更上升。伴随这些平滑用电容器15的端子之间电压也上升。这时，如果通过再生电力而平滑用电容器15的端子之间电压上升到规定电压以上，控制电路16就使再生用开关元件17b进行导通、截止动作(间歇动作)，并通过在再生电阻器17a里流过间歇电流来消耗再生电力。

这里，假设考虑再生用开关元件17b在短路模式下存在故障。这时，即使由于再生电力，平滑用电容器15的端子之间电压上升到了规定电压以上，由于再生用开关元件17b为短路状态，所以不流过正常时的间歇电流而流过连续电流。该结果，在电流检测电路18里流过比正常时更大的电流。

控制电路16将再生用开关元件17b的门的导通、截止信号和从电流检测电路18得到的检测信号进行比较。如上所述，再生用开关元件17b在短路模式下存在故障的时候，始终在再生电阻器17a、再生用开关元件17b以及电流检测电路18里流过大电流。这时，控制电路16如果检测出未导通、截止信号，就判断为再生用开关元件17b在短路模式下存在故障，并将继电器13从闭合状态切换成断开状态。伴随这些，来自交流电源11的交流电流不经由继电器13而经由过电流保护电路12并流到二极管电桥14。由于本发明的电动机驱动装置的过电流保护电路12配置在交流电源11和二极管电桥14之间，流过的过电流为交流电流，所以过电流保护电路12的电流切断型保险丝12b可以迅速地成为断开状态，安全地将交流电源11和电动机驱动装置之间切断。

另外，由于本发明的过电流保护电路12中流过的过电流为零交叉交流电流，能够不受电弧的影响而迅速地成为断开状态，所以也可以仅由冲击电流抑制电阻器12a构成。另外，如果将电流切断型保险丝12b置换成检测冲击电流抑制电阻器12a的发热的温度切断型保险丝，也可以对于冲击电流抑制电阻器12a的大的发热进行切断，并确保安全性。

进一步来讲，根据驱动的设备的用途不同，有时仅通过在电动机驱动装置中内置的再生电阻器，再生处理能力不足。本发明的电动机驱动装置没有必要如以往那样在再生电阻器中并设半导体开关元件，仅在外部并联连接其他的新的再生电阻器就可以使再生处理能力提高，也可以检测出短路故障。

另外，虽然在图1中交流电源11使单相交流，虽然没有图示，但即使是3相交流也可以同样实施。这时，在交流输入端设置2个过电流保护电路，并分别与继电器并联连接，只要使用控制电路将继电器同时开闭就可以。

如上所述，按照本发明的电动机驱动装置，包括：将来自交流电源的交流电压转换成直流电压的二极管电桥；连接到二极管电桥的输出端子之间的平滑用电容器；以及过电流保护电路，被设置在交流电源的一个输出端子和二极管电桥的一个输入端子之间，并切断过电流。还包括：连接到过电流保护电路的两端的继电器；串联连接到二极管电桥的输出端子之间的再生电力处理电路和电流检测电路；以及控制电路，对再生用开关元件和继电器进行导通、截止控制。这里，控制电路在平滑用电容器的端子电压超过规定电压的时候将继电器控制为闭合状态。另外，如果由于来自电动机的再生电力，平滑用电容器的端子之间电压上升到规定电压以上，则该控制电路就使再生用开关元件进行导通、截止动作(间歇动作)，并通过在再生电阻器中流过间歇电流来消耗再生电力。而且，如果再生用开关元件在短路模式下存在故障并检测出电流检测电路中有连续电流流过，则该控制电路就通过将继电器从闭合状态切换成断开状态，并通过交流的过电流将过电流保护电路电性地断开。

按照本构成，如果按照本发明的电动机驱动装置，控制电路经由电流检测电路在检测出与再生用开关元件的通常的动作信号不同的信号的时候，检测再生用开关元件的短路故障。这时，由于控制电路将连接到过电流保护电路的两端的继电器成为断开状态，所以交流的过电流在过电流保护电路中流过，从而该过电流保护电路电性地断开。其结果，电动机驱动装置通过与交流电源切断来保护交流电源。

另外，过电流保护电路也可以至少通过以下任意一方构成：冲击电流抑制电阻器，或者冲击电流抑制电阻器和电流切断型保险丝的串联电路。

另外，过电流保护电路也可以通过以下构成：冲击电流抑制电阻器；以及与该冲击电流抑制电阻器串联连接并检测冲击电流抑制电阻器的大量发热的温度切断型保险丝。

进一步，也可以将其他的新的再生电阻器并联地外部连接到再生电力处理电路的再生电阻器。

另外，如果在过电流保护电路中使用电流切断型保险丝，就可以防止冲击电流抑制电阻器的烧毁；如果使用温度切断型保险丝，即使对于冲击电流抑制电阻器的大量发热也可以安全地与交流电源切断。

进而通过将其他的新的再生电阻器并联地外部连接到电动机驱动装置内置的再生电阻器，能够在上述的效果以外使再生处理能力提高。

这样，即使再生用开关元件在短路模式下存在故障，也可以与交流电源切断，能够使再生处理能力的提高容易并得到安全性高的电动机驱动装置。

本发明的电动机驱动装置对于将交流电压电力变换成直流电压来驱动控制电动机的产业用途等有用。

Claims (4)

1、一种电动机驱动装置，通过串联连接了再生电阻器和再生用开关元件的再生电力处理电路对来自电动机的再生电力进行放电处理，包括：

二极管电桥，将来自交流电源的交流电压变换为直流电压；

平滑用电容器，连接到所述二极管电桥的输出端子之间；

过电流保护电路，被设置在所述交流电源的一个输出端子和所述二极管电桥的一个输入端子之间，并切断过电流；

继电器，连接到所述过电流保护电路的两端；

电流检测电路与所述再生电力处理电路，串联连接到所述二极管电桥的输出端子之间；以及

控制电路，对所述再生用开关元件和所述继电器进行导通、截止控制，

所述控制电路，

在所述平滑用电容器的端子电压超过了规定电压的时候将所述继电器控制为闭合状态，并

如果由于来自所述电动机的再生电力，所述平滑用电容器的端子之间电压上升到规定电压以上，就使所述再生用开关元件进行导通、截止动作，并通过在所述再生电阻器中流过间歇电流来消耗再生电力，同时

如果所述再生用开关元件在短路模式下故障，并检测出连续电流流过所述电流检测电路，就通过将所述继电器从闭合状态切换成断开状态，从而通过交流的过电流使所述过电流保护电路电性地断开。

2、如权利要求1所述的电动机驱动装置中，

所述过电流保护电路至少由冲击电流抑制电阻器、或者所述冲击电流抑制电阻器和电流切断型保险丝的串联电路中的其中一方构成。

3、如权利要求1所述的电动机驱动装置中，

所述过电流保护电路如下构成：冲击电流抑制电阻器，以及与所述冲击电流抑制电阻器串联连接并检测所述冲击电流抑制电阻器的发热的温度切断型保险丝。

4、如权利要求1所述的电动机驱动装置中，

将其他的再生电阻器并联地外部连接到所述再生电力处理电路的所述再生电阻器。

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