CN101473523A - 再生制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种再生制动装置，在将多台再生制动装置与逆变器装置等电力供给装置连接时，即使在各个装置的动作电平中存在部件公差等的情况下，也可以使各装置均一地动作，而不会导致可靠性下降。该再生制动装置具有：制动电阻(11)，其消耗再生电力；开关电路(12)，其用于使再生电力通过制动电阻(11)；电压检测器(14)，其对再生电力进行监视；动作电平运算器(15)，其输出对应于制动电阻(11)的通电时间而运算出的动作电平；比较器(16)，其对动作电平运算器(15)输出的动作电平和电压检测器(14)的监视输出进行比较；以及驱动电路(17)，其基于比较器(16)的比较结果驱动开关电路(12)。

Description

再生制动装置
技术领域
本发明涉及一种再生制动装置，其与向负载供给电力的逆变器装置等电力供给装置连接，消耗从负载侧再生的再生电力。
背景技术
在逆变器装置等电力供给装置上并联连接多台再生制动装置的情况下，由于因部件公差等导致各个再生制动装置的动作电平不均一，因此会出现动作仅集中在一部分再生制动装置中的状况。特别是在上述再生制动装置间产生动作不均一性的情况下，动作集中的再生制动装置的部件快速老化，导致系统整体的可靠性下降。因此，需要避免动作仅集中在一部分再生制动装置中，确保再生制动装置间动作的均一性。
例如，在下述专利文献1中公开了如下技术，即使逆变器装置上并联连接的各个制动装置的制动设定电平中产生误差，也可以防止负荷集中在特定制动装置的开关元件及制动电阻上。
专利文献1：特开平10-131206号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1示出的技术中，各个制动装置需要将自身生成的制动开始信号输出至其它制动装置，同时，将其它制动装置生成的制动开始信号输入至自身。即，需要利用多根信号线(控制线)将各制动装置之间连接，从而存在如下问题，即：对应于制动装置数量的增加，连接变得繁琐，同时由于断线、接触不良等原因使系统整体的可靠性下降。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种再生制动装置，其在逆变器装置等电力供给装置与多台再生制动装置连接时，即使在各个装置的动作电平中存在部件公差等的情况下，也可以使各装置均一地动作，同时不需要利用控制线等将各装置之间连接，不会导致可靠性下降。
为了解决上述问题、实现上述目的，本发明所涉及的再生制动装置，其与向负载供给电力的电力供给装置连接，与连接在该电力供给装置上的其它再生制动装置一起消耗从负载侧再生的再生电力，其特征在于，该再生制动装置具有：消耗单元，其消耗所述再生电力；通电单元，其用于使所述再生电力通过所述消耗单元；监视单元，其对所述再生电力进行监视；动作电平运算单元，其输出对应于所述消耗单元的通电时间而运算出的动作电平；比较单元，其对所述动作电平运算单元输出的动作电平和所述监视单元的监视输出进行比较；以及驱动单元，其基于所述比较单元的比较结果驱动所述通电单元。
发明的效果
根据本发明所涉及的再生制动装置，在将多台再生制动装置与电力供给装置连接的情况下，因为根据对应于消耗再生电力的再生制动装置的通电时间而运算出的动作电平和监视再生电力而获得的监视输出之间的比较结果，控制再生制动装置的通电时间，因此能够得到如下效果，即使在因部件公差等导致各个再生制动装置的动作电平不均一的情况下，也可以使各装置均一地动作，同时不需要利用控制线等将各装置之间连接，不会导致装置整体的可靠性下降。
附图说明
图1是表示本发明的优选实施方式所涉及的再生制动装置的连接结构的图。
图2是表示图1所示制动装置的详细结构的图。
图3是表示用于说明本发明所涉及的再生制动装置的动作的一个例子的图。
图4是表示对应于制动装置的动作时间而上升或下降的动作电平下限值的输出波形的一个例子的图。
标号的说明
1 逆变器装置
2 交流电源
3 整流器部
4、5 直流母线
6 滤波电容器
7 逆变器部
8 驱动用电动机
10、10a、10b、10n 制动装置
11 制动电阻
12 开关电路
14 电压检测器
15 动作电平运算器
16 比较器
17 驱动电路
18、19 端子
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明所涉及的再生制动装置的优选实施方式。此外，本发明不限定于该实施方式。另外，在以下所示实施方式中，以再生制动装置与逆变器装置连接的情况作为一个例子进行说明，但作为连接对象并不限定于逆变器装置，也适用于除了逆变器装置以外的电力供给装置。
实施方式1
图1是表示本发明的优选实施方式所涉及的再生制动装置的连接结构的图。在该图中，逆变器装置1具有：整流器部3，其与例如作为三相交流电源的交流电源2连接，将交流电源2的交流电变换为直流电；滤波电容器6，其连接在整流器部3的输出侧；以及逆变器部7，其将整流器部3输出的直流电再次变换为可变电压及可变频率的交流电。另外，在逆变器装置1的输出端、即逆变器部7的输出端，连接例如通过三相交流电进行运转的驱动用电动机8，同时，在将整流器部3和逆变器部7之间连接的一对直流母线4、5之间，并联连接有多台制动装置(再生制动装置)10(10a、10b、…、10n)。
在图1中，多台制动装置10利用自身内部设置的电阻器等，将从驱动用电动机8(负载侧)向逆变器装置1侧再生的再生电力(电能)变换为热能而消耗。此外，并联连接多台制动装置是由于对于各制动装置来说，消耗电力是基于规定的规格而确定的。例如，考虑在连接有200kW的驱动用电动机时，从驱动用电动机侧返回100kW的再生电力的情况。此时，在制动装置10台的额定消耗电力为20kW的情况下，成为100(kW)＝20(kW/台)×5(台)，最少需要5台制动装置。此外，由于额定消耗电力大的制动装置的尺寸较大且价格也较高，因此优选尽量使用额定值较小的制动装置。基于上述理由，需要使多台制动装置并联运转。
图2是表示图1所示制动装置10的详细结构的图。在图2中，制动装置10构成为具有制动电阻11、开关电路12、电压检测器14、动作电平运算器15、比较器16、以及驱动电路17这些构成部。制动电阻11及开关电路12串联地插入在分别与直流母线4、5连接的端子18、19这两个端子间。驱动电路17基于比较器16的输出对开关电路12进行控制。例如，如果开关电路12被控制为接通，则逆变器装置1的滤波电容器6中积蓄的电荷通过制动电阻11进行放电，由制动电阻11消耗来自负载侧的再生电力。
另外，动作电平运算器15生成后述的规定(可变)电平的电压信号。另一方面，电压检测器14基于例如直流母线4(即滤波电容器6)的输出电压(直流电压)输出监视电压。此外，电压检测器14输出的监视电压例如可以不是滤波电容器6的电压值本身，只要是与该电压值成正比(相当)的电压值即可。比较器16根据从电压检测器14输出的监视电压和从动作电平运算器15输出的运算输出，生成开关电路12的控制信号，通过驱动电路17而控制开关电路12。例如，在电压检测器14的监视电压大于动作电平运算器15的运算输出的情况下，需要消耗再生电力，开关电路12被控制为接通。另一方面，在电压检测器14的监视电压小于动作电平运算器15的运算输出的情况下，不需要消耗再生电力，开关电路12被控制为断开。
图3是表示用于说明本发明所涉及的再生制动装置的动作的一个例子的图。更详细地说，是在时间轴上示出连接例如2台图2所示结构的制动装置时的动作的图。在图3中，实线表示的波形K1是电压检测器14的监视电压，点划线表示的波形K2示出了2台制动装置中的一台制动装置(记为“制动装置10a”)的动作电平运算器输出的动作电平电压。
另外，电压电平VL1、VH1是决定制动装置10a的动作电平范围的电压，电压电平VL2、VH2是决定2台制动装置中的另一台制动装置(记为“制动装置10b”)的动作电平范围的电压。此外，作为动作电平范围的下限值的电压电平VL1、VL2如上所述，通常由于部件公差等在各个制动装置间是不同的。因此，在图3所示的例子中，假定并示出制动装置10a的动作电平范围的下限值小于制动装置10b的动作电平范围的下限值的情况。另一方面，作为动作电平范围的上限值的电压电平VH1、VH2是考虑制动装置的耐压等而决定的电压值，与其下限值同样地，如图3所示，假定并示出制动装置10a的值小于制动装置10b的值的情况。此外，上述假想例是为了便于说明，并不用于规定各制动装置的动作，或施加制约。
下面，参照图3说明本发明所涉及的再生制动装置的动作。此外，在下述说明中，将电流流过制动装置10的制动电阻11而消耗再生电力的情况作为“接通”状态，相反地，将电流没有流过制动电阻11，没有消耗再生电力的情况作为“断开”状态。此外，对于制动装置10a的电压检测器14的监视电压和制动装置10b的电压检测器14的监视电压，由于是对同一端子的电压进行监视，因而取相同的值。因此，以下不区分制动装置10a、10b，而单纯将各制动装置的各电压检测器的监视电压作为“监视电压”进行说明。
首先，在A点之前的区间，各监视电压小于制动装置10a的动作电平下限值(VL1)及制动装置10b的动作电平下限值(VL2)，制动装置10a、10b都处于断开状态。
接着，在A点～B点的区间，监视电压大于制动装置10a的动作电平下限值(VL1)，制动装置10a成为接通。此时，制动装置10a进行通过自身的动作电平运算器15使动作电平下限值上升的控制。在这里，自身的动作电平下限值的上升处理可以通过例如对自身的通电时间进行时间积分等方式进行。另一方面，由于监视电压小于自身的动作电平下限值(VL2)的状态持续，因此制动装置10b继续保持断开状态。
接着，在B点～C点的区间，监视电压小于制动装置10a的动作电平下限值(VL1)，制动装置10a成为断开。此时，制动装置10a进行使自身的动作电平下限值下降的控制。另一方面，在A点～B点的区间之后，制动装置10b继续保持断开状态。
然后，在C点～E点的区间，监视电压大于制动装置10a的动作电平下限值(VL1)，制动装置10a再次成为接通，进行使自身的动作电平下限值上升的控制。另一方面，对于制动装置10b，因为在C点～D点的区间，监视电压小于自身的动作电平下限值(VL2)，所以继续保持断开状态，但在D点～E点的区间，监视电压大于自身的动作电平下限值(VL2)，从而成为接通状态。此时，与制动装置10a相同地，制动装置10b进行使自身的动作电平下限值上升的控制。此外，在图3的例子中，为了避免图示烦琐，省略了制动装置10b的动作电平下限值的图示。
随后，在E点以后的区间，根据监视电压和自身的动作电平下限值之间的比较结果，变更制动装置10a、10b的状态。此外，各制动装置如后所述，通过对应于自身的动作时间，进行使自身的动作电平下限值上升或下降的控制，可以消除各制动装置间的动作电平下限值的偏差。例如，在图3的例子中，动作开始前处于制动装置10a的动作电平下限值(VL1)小于制动装置10b的动作电平下限值(VL2)的状态，但由于与制动装置10b的接通时间相比，制动装置10a的接通时间更长，因此制动装置10a的动作电平下限值(VL1)的上升率超过制动装置10b的动作电平下限值(VL2)的上升率，同时由于与制动装置10b的断开时间相比，制动装置10a的断开时间更短，因此制动装置10a的动作电平下限值(VL1)的下降率低于制动装置10b的动作电平下限值(VL2)的下降率。其结果，在图3所示E点以后的区间，消除了制动装置10a、10b间的动作电平下限值的偏差，可以确保制动装置10a、10b动作的均一性。
如上所述，本发明的优选实施方式所涉及的再生制动装置的特征在于，对自身的动作电平进行可变控制，而不依赖于其它再生制动装置的动作信息(或控制信息)。即，可以说本发明的优选实施方式所涉及的再生制动装置具有不依赖于其它再生制动装置的动作的自完结型动作电平可变功能。
下面，参照图4说明制动装置的动作时间和动作电平运算器的动作电平之间的关系。在这里，图4是表示对应于制动装置的动作时间而上升或下降的动作电平下限值的输出波形的一个例子的图。
图4所示波形fL1(t)示出了对应于动作时间进行可变控制的动作电平运算器的动作电平下限值的一个例子。例如，假定时刻t0时的动作电平下限值为fL10，首先，制动装置从断开状态变为接通状态，在持续该接通状态的时刻t0～t1(接通时间T1)的区间，使动作电平下限值从fL10以规定的上升率(M1)上升。另一方面，制动装置从接通状态变为断开状态，在持续该断开状态的时刻t1～t2(断开时间T2)的区间，使动作电平下限值从该时刻的值以规定的下降率(M2)下降。此外，如果使上升率M1及下降率M2分别取正值，则在这些区间优选具有M1>M2的关系。
另外，在上升率M1和下降率M2之间的相对关系以外，通过将上升率M1的值设定为较大的值，具有能够快速消除制动装置间的动作电平下限值的初始偏差的效果。另一方面，通过将下降率M2的值设定为较小的值，具有能够防止非动作的制动装置的动作电平下限值过度下降的效果。
此外，在制动装置中，因为对应于电阻器的热时常数及散热能力等，而规定了连续接通的容许时间、及连续接通后的间歇时间等，所以优选考虑这些特性。例如，在连续接通的容许时间及连续接通后的间歇时间分别设定为1分钟、5分钟左右的情况下，优选将动作电平下限值的上升率M1设定为下降率M2的5～10倍。
此外，在上述说明中，在制动装置接通的状态下，使动作电平下限值以规定的上升率上升，但显然不应使动作电平下限值上升至大于或等于动作电平上限值。另外，在制动装置断开的状态下，使动作电平下限值以规定的下降率下降，但显然不应下降至小于或等于初始设定的动作电平下限值。
另外，在本实施方式中，在制动装置断开的状态下，使动作电平下限值以规定的下降率下降，但在考虑制动装置的耐压等而决定的动作电平上限值在各制动装置间偏差较小的情况下，在制动装置断开的状态时，也可以不进行使动作电平下限值下降的控制。即使是这种控制，也可以在动作电平下限值于某一时刻一致后，使制动装置间的断开时间及接通时间的时间比率一致，同时，在与另外的制动装置之间，这种关系也连锁式地成立，消除各制动装置间的动作电平下限值的偏差。
另外，即使在制动装置间的动作电平上限值的偏差较大的情况下，也可以通过例如将各制动装置的动作电平上限值中最小的值设定为各制动装置间共同的动作电平上限值，从而与上述相同地省略动作电平下限值的下降控制。
如上述说明，根据本实施方式的再生制动装置，在将多台再生制动装置与逆变器装置等电力供给装置连接的情况下，根据对应于消耗再生电力的再生制动装置的通电时间而运算出的动作电平和监视再生电力而获得的监视输出之间的比较结果，控制再生制动装置的通电时间，所以即使在各个装置的动作电平中存在部件公差等的情况下，也可以使各装置均一地动作。另外，在本实施方式的再生制动装置中，因为不需要利用控制线等将各装置间连接，所以不会导致装置整体的可靠性下降。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的再生制动装置在逆变器装置等电力供给装置上并联连接多台再生制动装置的情况下有效，特别适用于确保多台再生制动装置间的动作均一性的情况。

Claims (6)

1.一种再生制动装置，其与向负载供给电力的电力供给装置连接，与连接在该电力供给装置上的其它再生制动装置一起消耗从负载侧再生的再生电力，
其特征在于，该再生制动装置具有：
消耗单元，其消耗所述再生电力；
通电单元，其用于使所述再生电力通过所述消耗单元；
监视单元，其对所述再生电力进行监视；
动作电平运算单元，其输出对应于所述消耗单元的通电时间而运算出的动作电平；
比较单元，其对所述动作电平运算单元输出的动作电平和所述监视单元的监视输出进行比较；以及
驱动单元，其基于所述比较单元的比较结果驱动所述通电单元。
2.根据权利要求1所述的再生制动装置，其特征在于，
所述动作电平运算单元在所述消耗单元动作时，使运算出的所述动作电平的下限值上升。
3.根据权利要求2所述的再生制动装置，其特征在于，
所述动作电平运算单元在所述消耗单元非动作时，保持运算出的所述动作电平的下限值不变。
4.根据权利要求2所述的再生制动装置，其特征在于，
所述动作电平运算单元在所述消耗单元非动作时，使运算出的所述动作电平的下限值下降。
5.根据权利要求4所述的再生制动装置，其特征在于，
在所述消耗单元动作时使所述动作电平的下限值上升时的上升率，大于在所述消耗单元非动作时使所述动作电平的下限值下降时的下降率。
6.根据权利要求1所述的再生制动装置，其特征在于，
所述动作电平运算单元根据所述消耗单元的通电时间的时间积分来计算所述动作电平的下限值。
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