CN106100464B - 具备蓄电装置的驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种具备蓄电装置的驱动控制装置，将再生电力经共通的电力线由其他进行动力行进动作的输送机有效利用，在不存在进行动力行进动作的输送机的情况下，向地面侧的蓄电装置效率良好地蓄电，将蓄电的电力由存在于同一线路内的输送机再利用。地面侧控制柜，具备从电源供给的交流电压的整流电路、整流电路的输出侧的直流电力线、经电力线与整流电路并联连接的蓄电装置；机上侧控制柜，具备经电力线与整流电路并联连接、驱动电动机的逆变器、串联连接在电力线及上述逆变器的输入侧之间的连接开关、以电力线侧为阳极的方式与上述连接开关并联连接的再生阻断二极管；以比上述逆变器中的全部再生晶体管的导通电压低的规定电压值将上述连接开关断开。

Description

具备蓄电装置的驱动控制装置

技术领域

本发明涉及具备蓄电装置的驱动控制装置，该具备蓄电装置的驱动控制装置被用于具有多个输送机的输送设备中，该输送机具有被逆变控制而产生再生电力的电动机。

背景技术

作为与在具备具有被逆变控制而产生再生电力的电动机的多个输送机的输送设备中使用的驱动控制装置相关联的以往技术，有不是在生产线等中的输送设备中使用、而是如下述这样的直流电车的驱动控制装置：并用针对电气化铁路中的多个直流电车(以下称作“车辆”)从直流架线供电、使本车辆的制动电阻中流过再生电力而热放散的再生制动器、和经由架线作为其他车辆的动力行进电力而消耗再生电力从而产生制动转矩的发电制动器(例如，参照专利文献1)。

这里，在专利文献1的图2的直流电车的驱动控制装置中，由于多台车辆的驱动控制电路经由架线和轨道并联地连接，所以如果在1台车辆与架线连接的情况下投入发电制动电阻，则由发电制动电阻带来的再生负荷不仅成为本车辆的再生负荷，也成为其他再生车辆的负荷。

由此，电力从直流电源侧向发电制动电阻流入，所以有不能将由本车辆发电的能量吸收而制动转矩不足的情况。

为了消除这样的制动转矩的不足，在专利文献1的图1的直流电车的驱动控制装置的结构中，在将滤波电容器7的初始充电电路与串行地逆变释放用的断路器5串联连接而成的电路中，与该断路器5并联地，以二极管17的阴极侧为电源侧、以阳极侧为逆变器装置8侧而连接。

如果对逆变器装置8施加制动器指令，则逆变器装置8产生用来将电动机(M)91～94励磁的电压(直流)。然后，通过逆变器装置8经由电动机91～94将车辆具有的运动能量进行发电控制，使电制动器动作。在直流电源中没有将通过电制动器产生的再生能量吸收的负荷的情况下，电源电压上升到变电站送出的电压以上，由此，滤波电容器电压上升。此时，即使滤波电容器电压上升到规定的电压值以上，为了使电制动器持续动作，也将半导体开关10导通，将发电制动电阻11作为逆变器装置8的负荷连接。

并且，在开始发电制动控制的时点将断路器5开放，由此，在直流电源上串联地连接二极管17。由此，在防止从直流电源侧的电力的流入的同时，发电制动器能够动作，即使是在发电制动器中再生负荷增加的情况，也能够经由二极管17再生。进而，也没有因来自其他车辆的再生带来的影响。

由此，防止发电制动控制时的来自架线的电力的流入，能够不使发电制动电阻值变大而进行稳定的制动控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平9-308003号公报

在将专利文献1的图1的直流电车的驱动控制装置的结构作为在具备具有被逆变控制而产生再生电力的电动机的多个输送机的生产线等中的输送设备中使用的驱动控制装置使用的情况下，由于二极管17以阴极侧为电源侧、以阳极侧为逆变器装置8侧而连接，所以即使进入到再生运转中的输送机(本输送机)将断路器5断开而转移到发电制动控制(产生电阻电路)，也有直流母线(滤波电容器7两端)的电压经由二极管17经过架线将其他输送机(他输送机)的直流母线电压也抬高的情况。这是他输送机开始动力行进运转的情况，是为了向逆变器供给电力而他输送机的断路器5成为导通的情况。

在这样的情况下，也可以考虑到如果虽然本输送机的发电制动器是动作中但半导体开关的导通电压因后述的理由而他输送机更低，则发生他输送机的发电制动器电路先动作的状况。

特别是考虑到，在多个输送机同时再生运转的情况下等，通过将全部的输送机的再生能量用一台动力行进运转的输送机消耗，为使直流母线的电压下降而需要时间。

而且，在输送机中有容量不同的电动机混杂的情况，所以当本输送机的电动机进行再生运转时他输送机的制动器电路动作，由此发生电动机的制动转矩受到影响而给减速距离(停止精度)带来不良影响的问题、或超过逆变器内部的电路元件(反馈二极管)的额定值的问题。

接着，作为在具备具有被逆变控制而产生再生电力的电动机的多个输送机的输送设备中使用的、具备蓄电装置的驱动控制装置，对参考资料附图中的框图所示的多个自行式输送机的驱动控制装置进行探讨。该驱动控制装置在向配置在地面侧的作为蓄电装置的电容器2蓄电时及从电容器2放电的再利用时，不利用电力变换装置(双向DC/DC变换器)，由此，不发生电力变换时的损失(热损失)，所以能够将再生电力效率良好地再利用。

在参考资料附图中的驱动控制装置中，如果交流1次电源P的电压是200V，则电源投入后的直流电力线1A的电压为根号2倍的282V附近的电压。例如，当升降用电动机M1实施了下降动作时，在因某种原因而发生了不能将再生电力蓄电到电容器2中的状况的情况下，再生电力向第1逆变器INV1内部的平滑电容C1流入，将内部的直流母线的线间电压抬升。

这样被抬升的直流母线的线间电压超过了内置在第1逆变器INV1中的再生晶体管TR1的导通电压的情况下，如果再生晶体管TR1动作而向再生电阻器R4流过再生电流、由此进行动作以作为热能量放散，则是理想的。

但是，逆变器内置的再生晶体管的导通电压根据逆变器而有偏差。在这样的导通电压的偏差中，在使用市售的逆变器的情况下，有因逆变器的容量及再生制动器单元的类型(逆变器内置型或外装型)带来的、以及因半导体的制造误差等带来的。

假如再生晶体管TR1的导通电压是380V、再生晶体管TR2的导通电压是376V，则由于第1逆变器INV1及第2逆变器INV2的直流母线为并联连接，所以在再生晶体管TR1动作之前再生晶体管TR2先动作，升降用电动机M1的再生电力流入到行驶用电动机M2侧的再生电阻器R5中。

如果升降用电动机M1的电动机容量是7.5kW，行驶用电动机M2的电动机容量是1.5kW，则逆变器及再生电阻器预先选择与电动机容量相符者，升降用电动机M1的再生电力不能由行驶用电动机M2用的1.5kW的再生电阻器R5处理(热变换)完，直流母线电压进一步抬升，再生晶体管TR1也延迟动作。

这样，如果因再生晶体管的导通电压的离差而逆变器附属的再生电阻电路误动作，则发生电动机的制动转矩受到影响而给减速距离(停止精度)带来不良影响的问题。

接着，设想相反的情形，如果假设再生晶体管TR1的导通电压是376V，再生晶体管TR2的导通电压是380V，则在从行驶用电动机M2产生了再生电力的情况下，在第2逆变器INV2的再生晶体管TR2动作之前再生晶体管TR1误动作。

用来从通常的再生电阻器的选择基准(200V类)得到需要的制动转矩(再生电流)的电阻器，如果电动机容量变大，则电阻值变小，瓦特数变大。其理由是，由于为了得到较大的制动转矩而需要流过较大的再生电流，所以使电阻值变小。结果，再生晶体管的导通电压是一定的，所以再生电流变大，被热变换的电力(I²·R)变大，所以成为热容量(瓦特数)较大的电阻器。

假如是R4＝20Ω，R5＝60Ω，则流到行驶用的第2逆变器INV2的斩波电路7B中内置的反馈二极管中的再生电流值瞬间地流过本来流过的电流值(i＝380V/60Ω＝6.3A)的3倍的电流值(i＝380V/20Ω＝19A)，有可能斩波电路7B的反馈二极管超过额定电流而损坏。

只要不解决这样的问题，就不能将具有不同容量的电动机的输送机用逆变器连接到同一个直流电力线上、或将多个输送机用逆变器连接到直流电力线上。

发明内容

鉴于上述那样的情况，本发明的目的是，在具备具有被逆变控制而产生再生电力的电动机的多个输送机的输送设备中使用的、具备蓄电装置的驱动控制装置中，能够将产生的再生电力经由共通的电力线作为其他的进行动力行进动作的输送机的动力行进电力直接(不蓄电)有效利用，在再生电力产生时不存在其他进行动力行进动作的输送机的情况下，向设置在地面侧的蓄电装置不经由电力变换装置(双向DC/DC变换器)而效率良好地将再生电力蓄电，在存在于相同线路内的哪个输送机中都能够将蓄电的电力再利用。

有关本发明的具备蓄电装置的驱动控制装置，为了解决上述课题，是被用于具备多个输送机的输送设备中的具备蓄电装置的驱动控制装置，该多个输送机具有被逆变控制而产生再生电力的电动机，上述具备蓄电装置的驱动控制装置的特征在于，在设置于地面的地面侧控制柜中，具备：整流电路，将从交流1次电源供给的交流电压变换为直流电压；直流电力线，连接在上述整流电路的输出侧；以及蓄电装置，经由上述直流电力线与上述整流电路并联地连接；并且，在上述多个输送机的机上侧控制柜中，具备：逆变器，经由上述直流电力线与上述整流电路并联地连接，驱动上述电动机；连接开关，在上述直流电力线与上述逆变器的输入侧之间串联地连接，将上述直流电力线与上述逆变器的输入侧间进行导通/断开操作；以及再生阻断二极管，与上述连接开关并联地连接，以使上述直流电力线侧为阳极、上述逆变器侧为阴极；在上述地面侧控制柜或上述机上侧控制柜的某个中，设置测量上述直流电力线的线间电压的电压测量机构；以比上述多个输送机的上述逆变器中的全部的再生晶体管的导通电压低的规定电压值将上述连接开关断开而使上述再生阻断二极管为有效，由此，将上述电动机产生的再生电力通过上述逆变器的再生电阻器变换为热能而放散。

根据这样的结构，由于在整流电路的输出侧的直流电力线上直接连接着蓄电装置，所以电动机产生的再生电力不经由电力变换装置而被直接向蓄电装置蓄电，并且蓄电在蓄电装置中的电力不经由电力变换装置而被利用。由此，没有电力变换装置的变换损失，所以能够将再生电力有效利用，所以节能效果变大。

而且，在连接开关导通的情况下，如果有在相同的时刻进行动力行进运转的其他的电动机，则在电动机中产生的再生电力经由直流电力线被作为进行动力行进运转的电动机的电力直接有效利用。如果没有其他进行动力行进运转的电动机，则由于连接开关为导通，所以上述再生电力被暂且向地面的蓄电装置蓄电。如果再生电力被蓄电到蓄电装置中，则蓄电装置的电位变得比从1次电源经由整流电路的输出侧的电压值高，所以如果出现进行动力行进动作的电动机，则与1次电源相比，蓄电在蓄电装置中的电力被更优先地使用，所以能够削减1次电源的消耗电力。

进而，由于以比多个输送机的逆变器中的全部的再生晶体管的导通电压低的规定电压值将连接开关断开而使再生阻断二极管成为有效，所以电动机产生的再生电力被再生阻断二极管阻断，以使其不向蓄电装置侧流出。由于被阻断的再生电力将逆变器内部的直流母线的电压抬升，所以再生晶体管成为导通。因而，上述再生电力被再生运转中的电动机用逆变器中的再生电阻器变换为热能并放散。由此，能够将因再生晶体管的导通电压的离差而再生晶体管误动作的再生电阻电路的不稳定动作及逆变器电路元件的损坏等的事故防止于未然。

而且，即使增加输送机的台数，也没有其他逆变器附属的再生电阻电路误动作的情况，没有电动机的制动转矩变动或给逆变器的电路元件带来不良影响等的情况，输送机能够进行稳定的动作。

这里，优选的是，在上述地面侧控制柜中设置上述电压测量机构，当由上述电压测量机构测量的电压值超过上述规定电压值时，通过从上述地面侧控制柜的地面侧控制电路向上述机上侧控制柜的机上侧控制电路发送将上述连接开关断开的指令，上述机上侧控制电路将上述连接开关断开而使上述再生阻断二极管成为有效。

根据这样的结构，当由地面侧控制柜的电压测量机构测量的直流电力线的线间电压的测量值超过上述规定电压值时，从地面侧控制电路向多个全部的机上侧控制电路发送将连接开关断开的指令。并且，由接收到将连接开关断开的指令的机上侧控制电路将全部的连接开关断开。由此，能够从地面侧控制柜一起可靠地进行以比多个输送机的逆变器中的全部的再生晶体管的导通电压低的规定电压值将连接开关断开而使再生阻断二极管成为有效的操作。

此外，更优选的是，在上述地面侧控制柜中，设置切离开关，该切离开关设于上述整流电路与上述蓄电装置间、用于将上述蓄电装置切离；当将上述切离开关断开时，从上述地面侧控制柜的地面侧控制电路向上述机上侧控制柜的机上侧控制电路发送将上述连接开关断开的指令，由此，上述机上侧控制电路将上述连接开关断开而使上述再生阻断二极管为有效。

根据这样的结构，在将切离开关断开而将蓄电装置切离时，从地面侧控制电路向多个全部的机上侧控制电路发送将连接开关断开的指令，由接收到上述指令的机上侧控制电路将全部的连接开关断开而再生阻断二极管成为有效。由此，通过阻断二极管，使得再生电力不向直流电力线侧流出，所以能够抑制因再生电力经由直流电力线流入造成的逆变器的再生晶体管的误动作，所以即使是为了蓄电装置的维护等而将蓄电装置切离的情况，也能够继续多个输送机的运转。

进而，优选的是，上述蓄电装置是电容器，上述电容器考虑上述输送机的全部的电动机的动作样式，具有在再生电力产生的动作时间内将再生电力充电到上述电容器中时流过的充电电流产生上述电动机的速度控制所需要的制动转矩、并且能够以比上述电动机产生再生电力的时间短的时间将该再生电力充电的静电电容和直流内部电阻。

根据这样的结构，由于作为蓄电装置而使用具有满足上述条件的静电电容和直流内部电阻的电容器，所以能够将输送机沿着预先决定的速度曲线如目标那样进行速度控制。

发明的效果

如以上这样，根据有关本发明的具备蓄电装置的驱动控制装置，起到以下等的显著的效果：

(1)在将再生电力向蓄电装置蓄电以及利用蓄电在蓄电装置中的电力时，不经由电力变换装置，所以能够没有变换损失地有效利用再生电力，因此节能效果变大；

(2)在连接开关为导通的情况下，如果有以相同的时刻进行动力行进运转的其他电动机，则在电动机中产生的再生电力经由直流电力线而作为进行动力行进运转的电动机的电力被直接有效利用；

(3)在连接开关为导通的情况下，如果没有其他进行动力行进运转的电动机，则在电动机中产生的再生电力暂且被向地面的蓄电装置蓄电，如果出现进行动力行进动作的电动机，则与1次电源相比更优先地使用蓄电在蓄电装置中的电力，所以能够削减1次电源的消耗电力；

(4)如果以比多个输送机的逆变器中的全部的再生晶体管的导通电压低的规定电压值将连接开关断开，再生阻断二极管成为有效，则在电动机中产生的再生电力将逆变器内部的直流母线的电压抬升，再生晶体管成为导通，所以上述再生电力被再生运转中的电动机用逆变器中的再生电阻器变换为热能而放散，所以能够将因再生晶体管的导通电压的离差而再生晶体管误动作的再生电阻电路的不稳定动作及逆变器电路元件的损坏等的事故防止于未然；

(5)即使增加输送机的台数，也没有其他逆变器附属的再生电阻电路误动作的情况，没有电动机的制动转矩变动或给逆变器的电路元件带来不良影响等的情况，输送机能够进行稳定的动作。

附图说明

图1是表示有关本发明的实施方式的具备蓄电装置的驱动控制装置的结构的框图。

图2中(a)是地面侧控制电路的框图，图2中(b)是第1逆变器的框图。

图3是表示使用上述驱动控制装置的输送设备的例子的平面图。

图4同样是正视图。

图5是表示具备蓄电装置的驱动控制装置的变形例的框图。

图6是表示将测量直流电力线的线间电压的电压测量机构设在机上侧控制柜上的例子的框图。

图7中(a)是表示电容器充电的等价电路的图，图7中(b)是表示基于时间的充电电流的变化的图。

附图标记说明

A地面侧控制柜；B机上侧控制柜；C电容器的静电电容；CA地面侧控制电路；CB机上侧控制电路；C1、C2平滑电容；D1、D2再生阻断二极管；INV1第1逆变器；INV2第2逆变器；1C逆变控制电路；M1升降用电动机；M2行驶用电动机；P交流1次电源；R电容器的直流内部电阻；Rl、R2、R3电阻器；R4、R5再生电阻器；S信号传递机构；SW1、SW3、SW4开关；SW2切离开关；SW5、SW6连接开关；Tl、T2、Tn输送机；TR1、TR2再生晶体管；W被输送物；1整流电路；1A直流电力线；1B汇流条；2电容器(蓄电装置)；3突入电流抑制电路；4A电压测量机构；4B电压设定值；5A、5B突入电流抑制电路；6A、6B再生电阻电路；7A、7B斩波电路；8、9集电器；10行驶轨道；11行驶框架；12升降吊架；13A、13B、13C比较器；14A电压测量机构；14B导通电压设定值；15A电压测量机构；15B电压设定值。

具体实施方式

本发明的具备蓄电装置的驱动控制装置被用在具备多个输送机的输送设备中，该多个输送机具有被逆变控制而产生再生电力的电动机。

本发明的蓄电装置除了电双层电容器及锂离子电容器等的电容器以外，还包括镍氢电池等的具有能够快速充放电的特性的2次电池。

本发明的输送机具有被逆变控制而产生再生电力的单个或多个电动机，在行驶用电动机产生再生电力的情况下，还包括电动机仅为行驶用电动机1个的结构。

以下，对具备具有被逆变控制而产生再生电力的、容量不同的升降用电动机及行驶用电动机的多个输送机的结构进行说明。

图1及图2的框图所示的有关本发明的实施方式的具备蓄电装置的驱动控制装置，例如被用在图3的平面图及图4的正视图那样的输送设备中，具备多个自行式输送机。另外，图3及图4的输送设备表示具备两台自行式输送机Tl、T2的例子。

在有关本发明的实施方式的具备蓄电装置的驱动控制装置中，地面侧控制柜A被配置在地面，机上侧控制柜B被安装到自行式输送机T1、T2、…上。对机上侧控制柜B的电源供给从设置在地面侧的地面侧控制柜A经由直流电力线1A(包括汇流条1B)及集电器8、9(参照图1)进行。

在图3及图4中，输送机Tl、T2是具有沿着行驶轨道10行驶的行驶框架11的自行式输送机，在行驶框架11的下方，具备具有一边支承被输送物W一边升降的升降吊架12，并且具备被逆变驱动的升降用电动机M1及行驶用电动机M2。

<地面侧控制柜>

在图1的具备蓄电装置的驱动控制装置中，综合控制整体的地面侧控制柜A具备：整流电路1，将从交流1次电源P供给的交流电压变换为直流电压；直流电力线1A，连接在整流电路1的输出侧；作为蓄电装置的电容器2，经由直流电力线1A与整流电路1并联连接，将输送机Tl、T2的电动机M1、M2产生的再生电力蓄电；突入电流抑制电路3，连接在电容器2的1次侧，由并联连接的电阻器R1及开关SW1构成；切离开关SW2，设在整流电路1及电容器2间，用来将电容器2切离；及地面侧控制电路CA，用来与输送机Tl、T2的机上侧控制柜B的机上侧控制电路CB进行需要的信号收发等。

这里，电容器2被选择为，具有能够将当连接在直流电力线1A上的多个电动机同时实施再生动作时产生的最大的再生电力蓄电的容量、并且具有即使在蓄电了该最大的再生电力时、电容器2的端子电压即直流电力线1A的线间电压也不超过预先设定的后述的阈值(将再生电力充电到电容器2中之后的电压V₁)的容量者。

由于将电容器2直接连接在直流电力线1A上，所以电动机M1、M2、…产生的再生电力能够不经由电力变换装置(双向DC/DC变换器)而直接蓄电到电容器2中，并且蓄电在电容器2中的电力能够不经由电力变换装置而利用。由此，没有电力变换装置的变换损失，所以能够将再生电力有效利用，所以节能效果变大。

此外，如图2中(a)的框图所示，地面侧控制电路CA具备测量直流电力线1A的线间电压的电压测量机构4A、及将电压测量机构4A的测量值与电压设定值4B比较的比较器13A。并且，在上述测量值超过上述设定值的情况下，从地面侧控制电路CA通过图1所示的信号传递机构S向机上侧控制电路CB发送将机上侧控制柜B的后述的连接开关断开的“连接开关断开信号”。

这里，电压设定值4B被设定为比多个输送机T1、T2、…的逆变器INV1、INV2、…中的全部的再生晶体管TR1、TR2、…的导通电压低的电压值。

<机上侧控制柜>

在图1的具备蓄电装置的驱动控制装置中，安装在输送机T1、T2上的机上侧控制柜B具备：第1逆变器INV1，经由直流电力线1A与整流电路1并联连接，驱动升降用电动机M1；连接开关SW5，串联地连接在直流电力线1A及第1逆变器INV1的输入侧之间，用来对直流电力线1A及第1逆变器INV1的输入侧间进行导通/断开操作、在导通状态下将再生电力经由直流电力线1A向地面的电容器2反馈；及再生阻断二极管D1，与连接开关SW5并联地连接，以使直流电力线1A侧为阳极、第1逆变器INV1侧为阴极。

此外，机上侧控制柜B具备：第2逆变器INV2，经由直流电力线1A与整流电路1并联地连接，驱动行驶用电动机M2；连接开关SW6，串联地连接在直流电力线1A及第2逆变器INV2的输入侧之间，用来对直流电力线1A及第2逆变器INV2的输入侧间进行导通/断开操作、在导通状态下将再生电力经由直流电力线1A向地面的电容器2反馈；及再生阻断二极管D2，与连接开关SW6并联地连接，以使直流电力线1A侧为阳极、第2逆变器INV2侧为阴极。

进而，机上侧控制柜B具有一边与地面侧控制柜A进行信号收发一边控制输送机主体的机上侧控制电路CB。

第1逆变器INV1由将直流电压平滑化的平滑电容C1、连接在平滑电容C1的1次侧的、由并联连接的电阻器R2及开关SW3构成的突入电流抑制电路5A、将由平滑电容C1平滑化的直流电压变换为可变电压可变频率的交流电压并向升降用电动机M1输出的斩波电路7A、以及并联地连接在平滑电容C1上的由再生晶体管TR1及再生电阻器R4等形成的再生电阻电路6A等构成。

此外，第2逆变器INV2由将直流电压平滑化的平滑电容C2、连接在平滑电容C2的1次侧的、由并联连接的电阻器R3及开关SW4构成的突入电流抑制电路5B、将由平滑电容C2平滑化的直流电压变换为可变电压可变频率的交流电压并向行驶用电动机M2输出的斩波电路7B、以及并联地连接在平滑电容C2上的由再生晶体管TR2及再生电阻器R5等形成的再生电阻电路6B等构成。

这里，在驱动电动机的全部的逆变器中，具备与图2中(b)的第1逆变器INV1的框图所示的逆变控制电路IC同样的逆变控制电路。

图2中(b)所示的逆变控制电路IC具备测量自己的直流母线电压的电压测量机构14A、以及将电压测量机构14A的测量值与再生晶体管TR1的导通电压设定值14B进行比较的比较器13A，在上述测量值超过上述设定值的情况下将再生晶体管TR1导通。

<电路整体的动作>

接着，对图1所示的具备蓄电装置的驱动控制装置的电路整体的动作进行说明。

(图2中(a)测量值≤设定值的情况)

在图2中(a)所示的由电压测量机构4A得到的直流电力线1A的线间电压的测量值是电压设定值4B(例如375V)以下、并且切离开关SW2不为断开的情况下(没有被输入“切离开关断开信号”的情况下)，不从地面侧控制电路CA发送“连接开关断开指令”。

在这样的情况下，如果进行了将输送机T1的升降吊架12操作而使被输送物W下降的动作，则在升降用电动机M1中产生再生电力。

此时，由于连接开关SW5是导通的，所以如果有以相同的定时进行动力行进运转(上升或行驶动作)的其他电动机，则再生电力经由直流电力线作为进行动力行进运转的电动机的电力被直接有效利用。

如果没有其他进行动力行进运转的电动机，则由于连接开关SW5是导通的，所以上述再生电力被暂时蓄电到地面的电容器2中。如果再生电力被蓄电到电容器2中，则电容器2的电位变得比从1次电源P经由整流电路1的输出侧的电压值(例如282V)高。因此，如果出现进行动力行进动作的电动机，则与1次电源P相比，蓄电在电容器2中的电力被更优先地使用。由此，蓄电的再生电力被优先地再利用，所以能够削减1次消耗电力。

(图2中(a)测量值>设定值的情况下)

如上述那样，在图2中(a)所示的地面侧控制电路CA的电压设定值4B中，设定了比多个输送机Tl、T2、…的逆变器INV1、INV2、…中的全部的再生晶体管TR1、TR2、…的导通电压低的电压值(例如375V)。并且，在由电压测量机构4A得到的直流电力线1A的线间电压的测量值超过了电压设定值4B(例如375V)的情况下，地面侧控制电路CA将“连接开关断开指令”向机上侧控制电路CB、CB、…发送。

因而，机上侧控制电路CB、CB、…以比逆变器INV1、INV2、…中的全部的再生晶体管TR1、TR2、…的导通电压低的规定电压值(例如375V)将连接开关SW5、SW6、…断开。

根据这样的结构，能够从地面侧控制柜A一起可靠地进行以比多个输送机Tl、T2、…的逆变器INV1、INV2、…中的全部的再生晶体管TR1、TR2、…的导通电压低的规定电压值将连接开关SW5、SW6、…断开的操作。

如果连接开关SW5、SW6、…为断开，则由于再生阻断二极管Dl、D2、…为有效，所以电动机M1、M2、…产生的再生电力被再生阻断二极管Dl、D2、…阻断，以使其不向电容器2侧流出。

由于被阻断的再生电力将逆变器INV1、INV2、…内部的直流母线的电压抬升，所以再生晶体管TR1、TR2、…成为导通。

因而，上述再生电力被再生运转中的电动机用逆变器INV1、INV2、…中的再生电阻电路6A、6B、…的再生电阻器R4、R5、…变换为热能并放散。由此，能够将因再生晶体管TR1、TR2、…的导通电压的离差而再生晶体管TR1、TR2、…误动作的再生电阻电路6A、6B、…的不稳定动作及逆变器电路元件的损坏等的事故防止于未然。

(图2中(a)被输入“切离开关断开信号”的情况下)

在图1中的地面控制柜A的切离开关SW2被操作、对地面侧控制电路CA输入了“切离开关断开信号”的情况下，地面侧控制电路CA将“连接开关断开指令”向机上侧控制电路CB、CB、…发送。

接收到“连接开关断开指令”的机上侧控制电路CB、CB、…将连接开关SW5、SW6、…断开，所以通过阻断二极管Dl、D2、…，再生电力不向直流电力线1A侧流出。由此，能够抑制因经由直流电力线1A流入再生电力造成的逆变器的再生晶体管的误动作。

这样，通过在地面侧控制柜A上设置切离开关SW2，当切离开关SW2被操作而对地面侧控制电路CA输入“切离开关断开信号”、机上侧控制电路CB接收到“连接开关断开指令”时，不能进行再生电力的有效利用，但即使是为了蓄电装置的维护等而将蓄电装置切离的情况，也能够继续多个输送机的运转。

本发明的具备蓄电装置的驱动控制装置中的从地面侧控制柜A向机上侧控制柜B的电源供给并不限定于图1的框图那样的、经由连接在整流电路1的输出侧的直流电力线1A(包括汇流条1B)及集电器8、9进行的结构，也可以是如图5的框图所示的变形例那样不使用汇流条1B或集电器8、9的结构。

此外，本发明的具备蓄电装置的驱动控制装置中的测量直流电力线的线间电压的电压测量机构既可以如图1及图2中(a)的框图的电压测量机构4A那样设在地面侧控制柜A中，也可以如图6中(a)及(b)的框图的电压测量机构15A那样设在机上侧控制柜B中。在将电压测量机构15A设在机上侧的情况下，机上侧控制柜B的机上侧控制电路CB除了电压测量机构15A以外，还具备将电压测量机构15A的测量值与电压设定值15B比较的比较器13C。并且，在上述测量值超过上述设定值的情况下，通过机上侧控制电路CB的连接开关断开指令，连接开关SW5、SW6成为断开。

<在电容器中需要的性能>

接着，对在作为蓄电装置的电容器中需要的性能进行说明。

作为对电容器要求的性能，首先需要具备能够将电动机产生的再生电力蓄电的电容，以及具有能承受连接的电路电压和由再生蓄电电力带来的电压上升的合计电压的额定电压。

此外，例如在输送机T1的升降用电动机M1实施了再生运转时，在再生电力产生的动作时间内将电动机M1产生的再生电力向电容器2充电时流过的充电电流必须能够产生电动机M1的速度控制所需要的制动转矩。

进而，在使用的电容器2中，需要能够以比电动机M1产生再生电力的时间短的时间将该再生电力充电的能力。

优选的是在这样的电容器中需要的性能的验证在以较短的时间产生更多的再生能量(再生电力量)的动作中确认。

现在，假设输送机T1的升降用电动机M1“在从高速下降切换到低速下降的2.7秒间产生5244J的再生能量”，确认此时的再生能量的电容器充电电流是几安培，是否由该充电电流值得到需要的制动转矩、是否能够在有限的时间内将电动机产生的再生电力充电到电容器中。

这成为判断输送机T1的升降吊架12是否能够沿着预先决定的速度曲线按照目标那样控制的材料。

(由再生能量带来的电容器充电电流值)

在将上述再生能量(5244J)向下述规格的电容器蓄电的情况下，通过计算求出充电中的电容器充电电流及充电后的电容器电压上升为多少。

其中，假设电容器被预先充电到300V。

(电容器的规格)

类型：电双层电容器

额定电压：DC378V

最大峰值电压：DC406V

静电电容(C)：1.5F

直流内部电阻(R)：206mΩ

由于在2.7秒间将5244J的能量蓄电到被充电到300V(V2)的电容器中，所以充电后的电容器电压V1可以如以下这样计算。

首先，在再生能量U_RG(J)、静电电容C(F)、充电前的电压V₂(V)、充电后的电压V₁(V)之间，下式(1)成立。

U_RG＝(1/2)·C·(V₁ ²－V₂ ²) (1)

根据式(1)求出充电后的电压Vi。

即，电容器电压从300V向311.4V上升11.4V。

接着，通过下式(3)求出2.7秒间的、电容器的充电所需要的平均充电电流I_RG。

I_RG＝C·AV/T

＝1.5×(311.4-300)/2.7＝6.33(A) (3)

如果总结，则在2.7秒间的再生运转中，如果对电容器流过6.33A的平均充电电流，则能够将5244J的再生能量蓄电。

结果，最初是300V的电容器电位上升11.4V，成为311.4V。

(电容器充电电流值的判定)

接着，从判断通过平均充电电流I_RG是否能够得到需要的制动转矩的目的，与流到升降用电动机M1的再生电阻器电路(再生晶体管TR1与再生电阻器R4的串联电路)中的再生电流值比较。其中，再生晶体管TR1的导通电压为379V，再生电阻器R4为20Ω。

计算在再生晶体管TR1为导通时流到再生电阻器R4中的最大电流Imax。

Imax＝379V÷20Ω＝18.95(A) (4)

通常，再生晶体管TR1通过逆变器内部的平滑电容C1的电压变动重复导通和断开，所以再生电流值为比上述最大电流Imax低。

如果将该导通和断开的负载因数Duty与在式(4)中求出的最大电流Imax相乘，则求出平均再生电流I_AVE。此次，负载因数使用通过实测求出的数值27％。

I_AVE＝I max×Duty＝18.95×0.27＝5.1(A) (5)

在式(3)中计算出的电容器的平均充电电流I_RG是比流过用来将再生能量变换为热能的再生电阻器电路的、在式(5)中计算出的平均再生电流I_AVE大的电流值，所以可知通过将再生能量向电容器充电时的充电电流能够得到需要的制动转矩。

(电容器的充电速度)

接着，关于电容器的性能，对直流内部电阻和再生能量的充电时间进行探讨。

假设5244J的再生能量不是在2.7秒间产生的、而是瞬间产生的，探讨电容器2能够在何种程度的时间中将该能量吸收(充电)。

因为由蓄电带来的电压上升是11.4V(ΔV)、电容器2的直流内部电阻R是0.206Ω，所以与将由蓄电带来的电压上升ΔV表示为V的图7中(a)所示的电容器2的充电电路是等价的。

该等价电路的时间常数T为T＝CR＝(1.5)·(0.206)＝0.31s，可知直流内部电阻R越小则充电电流i的变化的速度越快。关于静电电容C也有同样的倾向，但静电电容C与蓄电容量有关，所以需要考虑。

此外，根据表示图7中(a)的等价电路中的随着时间t的充电电流i的变化的图7中(b)可知，将电压上升值(ΔV＝V)用电容器2的直流内部电阻R除而求出的电流值I_O在经过2秒后大致成为零(I_2O＝0.09A)，5244J的再生能量在约2秒几乎(99.84％)被充电到电容器2中。

由此，电流值I_O的残留率大致成为零(0.16％)的时间(约2秒)与作为再生能量的产生时间(动作时间)的2.7秒相比足够短，所以电容器2的充电速度没有问题。

如以上的探讨那样，作为在本发明的具备蓄电装置的驱动控制装置中使用的、与直流电力线直接连接的蓄电用电容器，考虑多个输送机的全部的电动机的动作模式，选择具有满足以下两个性能的静电电容(C)和直流内部电阻(R)的蓄电用电容器：在再生电力产生的动作时间内，在将再生电力向电容器充电时流过的充电电流产生电动机的速度控制所需要的制动转矩；以及具有能够以比电动机产生再生电力的时间短的时间将该再生电力充电的能力。

这里，如果不具有上述两个性能，则发生不按照计划的速度沿曲线动作，或因向电容器的充电延迟而失去了去处的再生能量流入到逆变器内部的平滑电容中、将直流母线的电压抬升而再生晶体管成为导通、尽管在电容器中有剩余蓄电空间但再生能量也被再生电阻器作为热放散的情况。

Claims (5)

1.一种具备蓄电装置的驱动控制装置，被用于具备多个输送机的输送设备中，该多个输送机具有被逆变控制而产生再生电力的电动机，上述具备蓄电装置的驱动控制装置的特征在于，

在设置于地面的地面侧控制柜中，具备：

整流电路，将从交流1次电源供给的交流电压变换为直流电压；

直流电力线，连接在上述整流电路的输出侧；以及

蓄电装置，经由上述直流电力线与上述整流电路并联地连接，

并且，在上述多个输送机的机上侧控制柜中，具备：

逆变器，经由上述直流电力线与上述整流电路并联地连接，驱动上述电动机；

连接开关，在上述直流电力线与上述逆变器的输入侧之间串联地连接，将上述直流电力线与上述逆变器的输入侧间进行导通/断开操作；以及

再生阻断二极管，以上述直流电力线侧为阳极、上述逆变器侧为阴极的方式与上述连接开关并联地连接，

在上述地面侧控制柜或上述机上侧控制柜的某个中，设置测量上述直流电力线的线间电压的电压测量机构，

利用比上述多个输送机的上述逆变器中的全部的再生晶体管的导通电压低的规定电压值将上述连接开关断开而使上述再生阻断二极管为有效，从而将上述电动机产生的再生电力通过上述逆变器的再生电阻器变换为热能而散放。

2.如权利要求1所述的具备蓄电装置的驱动控制装置，其特征在于，

在上述地面侧控制柜中设置上述电压测量机构，当由上述电压测量机构测量的电压值超过上述规定电压值时，从上述地面侧控制柜的地面侧控制电路向上述机上侧控制柜的机上侧控制电路发送将上述连接开关断开的指令，由此，上述机上侧控制电路将上述连接开关断开而使上述再生阻断二极管为有效。

3.如权利要求1或2所述的具备蓄电装置的驱动控制装置，其特征在于，

在上述地面侧控制柜中，设置切离开关，该切离开关设于上述整流电路与上述蓄电装置间、用于将上述蓄电装置切离；当将上述切离开关断开时，从上述地面侧控制柜的地面侧控制电路向上述机上侧控制柜的机上侧控制电路发送将上述连接开关断开的指令，由此，上述机上侧控制电路将上述连接开关断开而使上述再生阻断二极管为有效。

4.如权利要求1或2所述的具备蓄电装置的驱动控制装置，其特征在于，

上述蓄电装置是电容器，考虑到上述输送机的全部的电动机的动作模式，上述电容器具有下述的静电电容和直流内部电阻，该静电电容和直流内部电阻在再生电力产生的动作时间内，使得在将再生电力充电到上述电容器中时流过的充电电流产生上述电动机的速度控制所需要的制动转矩、并且能够以比上述电动机产生再生电力的时间短的时间将该再生电力充电。

5.如权利要求3所述的具备蓄电装置的驱动控制装置，其特征在于，

上述蓄电装置是电容器，考虑到上述输送机的全部的电动机的动作模式，上述电容器具有下述的静电电容和直流内部电阻，该静电电容和直流内部电阻在再生电力产生的动作时间内，使得在将再生电力充电到上述电容器中时流过的充电电流产生上述电动机的速度控制所需要的制动转矩、并且能够以比上述电动机产生再生电力的时间短的时间将该再生电力充电。

Images