CN112152481A - 整流装置和电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种对于频繁的起动和停止而言的耐受性高的整流装置和电动机驱动装置。本公开的一个方式所涉及的整流装置具备：桥电路，其从交流电源电压提取正负的电压成分；平滑电容器，其使所述桥电路的输出电压平滑化；预备充电电阻，其设置于所述桥电路与所述平滑电容器之间，用于抑制冲击电流；充电开关，其与所述预备充电电阻并联设置；以及控制部，其控制所述充电开关的开闭状态，其中，所述控制部在要开始向所述桥电路施加所述交流电源电压时，在判断为向所述预备充电电阻的两端间施加的电压为规定的电阻电压阈值以下的情况下，将所述充电开关闭合。

Description

整流装置和电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种整流装置和电动机驱动装置。
背景技术
通过二极管电桥来对交流进行整流并且通过平滑电容器来减少电压变动的整流装置被广泛利用。例如，通过整流装置来将交流变换为直流并且通过逆变器将整流装置输出的直流再变换为任意频率的交流来驱动电动机的电动机驱动装置等正在被实用化。
这种整流装置在刚刚起动之后，由于平滑电容器未充电，平滑电容器的两端间的电压小，因此与二极管电桥的输出电压之差大，有可能流过较大的冲击电流。作为抑制这种冲击电流的技术，例如在专利文献1中提出了一种电动机驱动装置，该电动机驱动装置具备初始充电部，该初始充电部具有用于将交流直流变换部(二极管电桥)与蓄电部(平滑电容器)之间的电路断开闭合的开关部、以及与开关部并联连接的充电电阻，并且在开始驱动电动机之前，该初始充电部的开关部被断开，通过流经充电电阻的来自交流直流变换部的直流电流来对蓄电部进行初始充电。
在专利文献1的电动机驱动装置中，在从电动机驱动装置刚刚起动后直到开始驱动电动机之前为止的初始充电期间，通过将开关部断开(OFF)，从交流直流变换部输出的直流电流通过充电电阻流入到蓄电部，来对蓄电部进行充电。然后，当蓄电部被充电到规定电压时，将开关部闭合(ON)来使充电电阻的两端短路，完成初始充电动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-135955号公报
发明内容
发明要解决的问题
在对具备通过具有整流装置和逆变器的电动机驱动装置而被驱动的电动机的装置进行调整、维护时，为了安全，例如大多通过使紧急停止按钮动作或者将主电源开关断开来在将电动机驱动装置的电源切断的状态下进行作业。在重复进行装置的微调整和试运行的情况下，整流装置频繁地进行起动及停止。
在专利文献1的电动机驱动装置中，与充电电阻并联连接的开关部在闭合时触点跳动，并由于电弧放电导致触点损耗。因此，当专利文献1的电动机驱动装置频繁地进行起动及停止时，开关部的触点有可能由于磨损而产生故障。因此，期望一种对于频繁的起动及停止而言的耐受性高的整流装置和电动机驱动装置。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的整流装置具备：桥电路，其从交流电源电压提取正负的电压成分；平滑电容器，其使所述桥电路的输出电压平滑化；预备充电电阻，其设置于所述桥电路与所述平滑电容器之间，用于抑制冲击电流；充电开关，其与所述预备充电电阻并联设置；以及控制部，其控制所述充电开关的开闭状态，其中，所述控制部在要开始向所述桥电路施加所述交流电源电压时，在判断为向所述预备充电电阻的两端间施加的电压为规定的电阻电压阈值以下的情况下，将所述充电开关闭合。
发明的效果
本公开的一个方式所涉及的整流装置对于频繁的起动和停止而言的耐受性高。
附图说明
图1是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置的结构的电路图。
图2是示出本公开的第二实施方式的电动机驱动装置的结构的电路图。
图3是示出本公开的第三实施方式的电动机驱动装置的结构的电路图。
附图标记说明
1、1A、1B：整流装置；2：逆变器；10：桥电路；20：平滑电容器；30：预备充电电阻；40、40B：充电开关；50：输出电压检测电路；60：电源开关；70、70A、70B：控制部；80：电源电压检测电路；90：降压电路；100、100A、100B：电动机驱动装置；M：电动机；S：交流电源。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本公开的实施方式。图1是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置100的结构的示意图。
电动机驱动装置100具备：整流装置1，其将被交流电源S供给的交流电源电压变换为直流电压；以及逆变器2，其将整流装置1输出的直流变换为任意频率的交流后施加于电动机M。整流装置1是本公开所涉及的整流装置的一个实施方式。
整流装置1具备：桥电路10，其从交流电源电压提取正负的电压成分；平滑电容器20，其使桥电路10的输出电压平滑化；预备充电电阻30，其设置于桥电路10与平滑电容器20之间，用于抑制冲击电流；充电开关40，其与预备充电电阻30并联设置；输出电压检测电路50，其检测平滑电容器20的两端间的电压；电源开关60，其用于向桥电路10施加被交流电源S供给的交流电源电压；以及控制部70，其控制充电开关40的开闭状态。
桥电路10能够设为公知的三相二极管桥电路，即具有：二极管11、12、13，其提取交流电源电压的各相的正的电压；以及二极管14、15、16，其提取交流电源电压的各相的负的电压。桥电路10将二极管11、12、13提取出的正的电压经由预备充电电阻30和充电开关40施加于平滑电容器20的一端，将二极管14、15、16提取出的负的电压直接施加于平滑电容器20的另一端。
平滑电容器20通过利用与桥电路10之间的电压差而被桥电路10供给的电流来充电。该平滑电容器20向逆变器2输出将由交流电源电压的波形引起的桥电路10的输出电压的脉动平滑化后的电压。
预备充电电阻30抑制在平滑电容器20未充电的起动时由于桥电路10的输出电压与平滑电容器20之间的电压差大而从桥电路10向平滑电容器20流过较大的冲击电流。
如后所述，充电开关40的开闭状态受控制部70控制，在桥电路10与平滑电容器20之间的电压差小的情况下，充电开关40被闭合，来形成将预备充电电阻30设为支路从而能够从桥电路10向平滑电容器20供给更大的电流的电路。
输出电压检测电路50检测平滑电容器20的两端间的电压，也就是检测对逆变器2输出的电压。输出电压检测电路50向控制部70输入表示所检测出的电压值的检测信号。
电源开关60设置于交流电源S与桥电路10之间的电路上，受控制部70控制来将电路断开闭合。电源开关60优选被设为在没有被输入来自控制部70的信号时为断开状态的常开型开关。
控制部70在要开始向桥电路10施加交流电源电压时，在判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压为规定的电阻电压阈值以下的情况下，将充电开关40闭合。控制部70能够通过使具备存储器、CPU、输入输出信号接口等的计算机装置执行适当的程序来实现。控制部70进行动作所需的电力是从电源开关60的上游侧直接或经由控制用电源装置供给的。
本实施方式中的控制部70在输出电压检测电路50的检测值为规定的输出阈值以下的情况下，判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压为电阻电压阈值以下。通常，能够认为交流电源S的电压不变。在该情况下，可以认为桥电路10的输出电压也是固定的，因此输出电压检测电路50的检测值与向预备充电电阻30的两端间施加的电压存在相关关系。因而，通过将输出阈值以下设定为与电阻电压阈值对应的值，能够判断出向预备充电电阻30的两端间施加的电压是否为电阻电压阈值以下。
控制部70在确认预备充电电阻30的两端间的电压来确定充电开关40的状态之后将电源开关60闭合。也就是说，控制部70在判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压为电阻电压阈值以下的情况下，使充电开关40为闭合的状态，之后将电源开关60闭合来开始从桥电路10向平滑电容器20供电；控制部70在判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压超过电阻电压阈值的情况下，使充电开关40为断开的状态，之后将电源开关60闭合来开始从桥电路10向平滑电容器20供电。
由此，例如在将电动机驱动装置100的电源切断之后立刻进行了通电等情况下，在平滑电容器20已充电的状态下起动控制部70时，由于控制部70在将电源开关60闭合之前将充电开关40闭合，因此能够在充电开关40的触点的跳动平息之后使电流流过充电开关40。由此，能够抑制由充电开关40的跳动时的电弧放电引起的触点的损耗。
控制部70保持将充电开关40闭合的状态，直到判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压变为电阻电压阈值或另外决定的规定的阈值以上为止。由此，能够防止预备充电电阻30中的热损导致的不必要的电力损失，并且能够减少充电开关40的开闭次数来抑制由伴随充电开关40闭合时的跳动产生的电弧放电而引起的触点的损耗。
逆变器2将平滑电容器20的两端间的直流电压变换为任意频率的三相交流电压。具体而言，逆变器2能够设为具有针对每个相在不同的定时提取平滑电容器20的正负的电压的多个开关元件的公知的结构。
如上所述，由于整流装置1在起动时确认向预备充电电阻30的两端间施加的电压来将充电开关40设为适当的状态之后将电源开关60闭合，因此能够抑制由伴随充电开关40闭合时的跳动产生的电弧放电引起的触点的损耗。因此，整流装置1和具备整流装置1的电动机驱动装置100对于频繁的起动和停止而言的耐受性高。
接着，在图2中示出本公开的第二实施方式的电动机驱动装置100A的结构。针对本实施方式的电动机驱动装置100A，对于与图1的电动机驱动装置100相同的构成要素赋予相同的附图标记来省略重复说明。
电动机驱动装置100A具备：整流装置1A，其将被交流电源S供给的交流电源电压变换为直流电压；以及逆变器2，其将整流装置1A输出的直流变换为任意频率的交流后施加于电动机M。整流装置1A是本公开所涉及的整流装置的一个实施方式。
整流装置1A具备：桥电路10，其从交流电源电压提取正负的电压成分；平滑电容器20，其使桥电路10的输出电压平滑化；预备充电电阻30，其设置于桥电路10与平滑电容器20之间，用于抑制冲击电流；充电开关40，其与预备充电电阻30并联设置；输出电压检测电路50，其检测平滑电容器20的两端间的电压；电源开关60，其用于向桥电路10施加被交流电源S供给的交流电源电压；电源电压检测电路80，其检测交流电源电压的电压；以及控制部70A，其控制充电开关40的开闭状态。
电源电压检测电路80设置于交流电源S与电源开关60之间。电源电压检测电路80能够构成为具有检测交流电源电压的各相的电压的多个相电压检测器81。电源电压检测电路80的检测值既可以是有效值，也可以是峰值。
在要开始向桥电路10施加交流电源电压时，在判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压为规定的电阻电压阈值以下的情况下，控制部70A将充电开关40闭合。控制部70A能够通过使具备存储器、CPU、输入输出信号接口等的计算机装置执行适当的程序来实现。控制部70A进行动作所需的电力是从电源开关60的上游侧直接或经由控制用电源装置供给的。
本实施方式中的控制部70A在输出电压检测电路50的检测值与电源电压检测电路80的检测值之差为规定的差阈值以下的情况下，判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压为电阻电压阈值以下。
在本实施方式中，即使在从交流电源S供给的交流电源电压发生变动的情况下，也能够准确地确认向预备充电电阻30施加的电压，因此能够在利用预备充电电阻30对冲击电流的抑制与充电开关40的触点的损耗抑制之间适当地切换。
并且，在图3中示出本公开的第三实施方式的电动机驱动装置100B的结构。针对本实施方式的电动机驱动装置100B，对于与图1的电动机驱动装置100相同的构成要素赋予相同的附图标记来省略重复说明。
电动机驱动装置100B具备：整流装置1B，其将被交流电源S供给的交流电源电压变换为直流电压；以及逆变器2，其将整流装置1B输出的直流变换为任意频率的交流之后施加于电动机M。整流装置1B是本公开所涉及的整流装置的一个实施方式。
整流装置1B具备：桥电路10，其从交流电源电压提取正负的电压成分；平滑电容器20，其使桥电路10的输出电压平滑化；预备充电电阻30，其设置于桥电路10与平滑电容器20之间，用于抑制冲击电流；充电开关40B，其与预备充电电阻30并联设置；输出电压检测电路50，其检测平滑电容器20的两端间的电压；控制部70B，其控制充电开关40B的开闭状态；以及降压电路90，其将平滑电容器20的输出电压降压到规定的电压后供给到控制部70B。在本实施方式的整流装置1B中，交流电源S不经由电源开关而与桥电路10直接连接。
充电开关40B是仅在输入了来自控制部70B的信号的期间闭合的常开型继电器。
控制部70B在要开始向桥电路10施加交流电源电压时，在判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压为规定的电阻电压阈值以下的情况下，将充电开关40B闭合。控制部70B能够通过使具备存储器、CPU、输入输出信号接口等的计算机装置执行适当的程序来实现。控制部70B进行动作所需的电力是从降压电路90供给的。
本实施方式中的控制部70B在输出电压检测电路50的检测值为规定的输出阈值以上的情况下，或者在被供给来自降压电路90的电力的情况下，判断为向预备充电电阻30的两端间施加的电压为电阻电压阈值以下。也就是说，控制部70B构成为：在输出电压检测电路50的检测值为规定的输出阈值以下的情况下，控制部70B主动关闭控制信号，使得充电开关40B断开；或者在来自降压电路90的电力供给停止的情况下，控制部70B无法输出使充电开关40闭合的控制信号，由此使充电开关40断开。
降压电路90是将平滑电容器20的输出电压降压到控制部70B的工作电压的电路。降压电路90构成为在停止从交流电源S向桥电路10施加交流电源电压之后，至少在再次开始施加交流电源电压时向预备充电电阻30的两端间施加的电压超过电阻电压阈值的期间，控制部70B输出能够持续进行控制动作的电压。
像这种，根据平滑电容器20的两端间的电压来将充电开关40断开闭合的控制部70B在从交流电源电压被切断起平滑电容器20放电到固定量之前被再次供给交流电源电压的情况下，保持将充电开关40闭合的状态，因此能够抑制由充电开关40的跳动引起的触点的损耗。另外，控制部70B在从交流电源电压被切断起平滑电容器20放电到固定量之后被再次供给交流电源电压的情况下，在将充电开关40断开的状态下再次起动，因此能够通过经由预备充电电阻30对平滑电容器20进行充电来有效地抑制冲击电流。
以上，说明了本公开所涉及的整流装置和电动机驱动装置的实施方式，但是本公开所涉及的整流装置和电动机驱动装置不限于上述的实施方式。另外，针对上述的整流装置和电动机驱动装置的实施方式说明的效果只不过列举了由本公开所涉及的整流装置和电动机驱动装置产生的最佳效果，本公开所涉及的整流装置和电动机驱动装置产生的效果不限于上述的实施方式所记载的效果。
本公开所涉及的整流装置也可以用于向逆变器以外的电气电路供给直流电压。另外，关于本公开所涉及的整流装置，也可以是，例如桥电路具备使电流相对于各二极管逆向流动的开关元件，具备将从平滑电容器的输出侧逆向供给的直流电压变换为与交流电源电压同步的交流并使其在交流电源中再生的功能。因而，本公开所涉及的电动机驱动装置中的逆变器也可以构成为将电动机用作发电机，能够作为将从电动机逆向供给的交流电压变换为直流的整流装置来发挥功能。

Claims (5)

1.一种整流装置，其特征在于，具备：
桥电路，其从交流电源电压提取正负的电压成分；
平滑电容器，其使所述桥电路的输出电压平滑化；
预备充电电阻，其设置于所述桥电路与所述平滑电容器之间，用于抑制冲击电流；
充电开关，其与所述预备充电电阻并联设置；以及
控制部，其控制所述充电开关的开闭状态，
其中，所述控制部在要开始向所述桥电路施加所述交流电源电压时，在判断为向所述预备充电电阻的两端间施加的电压为规定的电阻电压阈值以下的情况下，将所述充电开关闭合。
2.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，
还具备输出电压检测电路，该输出电压检测电路检测所述平滑电容器的两端间的电压，
所述控制部在所述输出电压检测电路的检测值为规定的输出阈值以下的情况下，判断为向所述预备充电电阻的两端间施加的电压为所述电阻电压阈值以下。
3.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，还具备：
输出电压检测电路，其检测所述平滑电容器的两端间的电压；以及
电源电压检测电路，其检测所述交流电源电压的电压，
所述控制部在所述输出电压检测电路的检测值与所述电源电压检测电路的检测值之差为规定的差阈值以下的情况下，判断为向所述预备充电电阻的两端间施加的电压为所述电阻电压阈值以下。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的整流装置，其特征在于，
还具备电源开关，该电源开关用于向所述桥电路施加所述交流电源电压，
所述控制部在确定所述充电开关的状态之后将所述电源开关闭合。
5.一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：根据权利要求1～4中的任一项所述的整流装置；以及逆变器，其将所述整流装置的输出变换为交流。
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