CN116544902A - 电源电路和马达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供电源电路和马达装置，能够再利用所产生的反电动势的能量来提高能量效率。向具有电感成分的负载供给直流电力的电源电路具备：直流总线，其与负载连接；充放电电路，其与直流总线连接；电压变动检测电路，其与直流总线和充放电电路连接，当直流总线的电压超过阈值电压时，基于从直流总线向充放电电路供给的电力使电荷充电；以及升压电路，其与直流总线和充放电电路连接，对充放电电路的电压进行升压，将充电后的电荷经由直流总线向负载供给，充放电电路对基于负载停止时产生的反电动势的能量进行充电，在负载动作时对充电得到的能量进行放电。

Description

电源电路和马达装置

技术领域

本公开涉及电源电路和马达装置。

背景技术

以往，在负载是马达等具有电感成分的装置的情况下，由于存在因动作中的负载停止而产生的反电动势流向其前级的电路而产生不良影响的情况，因此正在研究抑制反电动势的影响的技术。例如，在专利文献1中公开了通过利用电阻元件消耗反电动势来抑制反电动势的影响的装置。另外，在专利文献2中，公开了将通过马达的反电动势电压而充电的电源用作小信号电路的电源的装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-81733号公报

专利文献2：日本特开2006-187058号公报

如果使用专利文献1所公开的技术，则装置即使产生了反电动势，也会被电阻元件消耗，能够抑制反电动势的影响。但是，在专利文献1所公开的技术中，通过用电阻元件消耗反电动势的能量来转换为热，因此发热，并且能量损失。

如果使用专利文献2所公开的技术，则能够将马达的反电动势电压充电于充电元件，使充电元件的充电电压恒电压化而供给至小信号电路。但是，在专利文献2所公开的技术中，将对马达产生的反电动势电压进行充电而得到的电压用于与马达不同的电路即小信号电路，电路结构变得复杂。另外，专利文献2所公开的技术构成为，仅在充电元件的电压高于动作电源的电压的情况下能够将充电元件作为电源使用，相对于充电元件的容量，能够利用的电力量小。

发明内容

本公开的目的在于，提供能够再利用所产生的反电动势的能量来提高能量效率的电源电路以及马达装置。

本公开的实施方式之一的电源电路是向具有电感成分的负载供给直流电力的电源电路，具备：直流总线，其与负载连接；充放电电路，其与直流总线连接；电压变动检测电路，其与直流总线和充放电电路连接，当直流总线的电压超过阈值电压时，基于从直流总线向充放电电路供给的电力使电荷充电；以及升压电路，其与直流总线和充放电电路连接，对充放电电路的电压进行升压，将充电后的电荷经由直流总线向负载供给，充放电电路对基于负载停止时产生的反电动势的能量进行充电，并在负载动作时对充电得到的能量进行放电。

由此，电源电路在直流总线的电压变大时，能够将基于从直流总线供给的电力的能量充电于充放电电路，并且，能够释放充电得到的能量。进而，电源电路具备升压电路，因此，即使在充放电电路的电压低的情况下，也能够通过利用升压电路进行升压来释放能量。因此，电源电路能够再利用所产生的电力的能量，能够提高能量效率。电源电路能够对基于因负载停止而产生的反电动势的能量进行充电，并且，能够将该能量用于产生反电动势的负载的动作。电源电路能够通过同一装置实现产生反电动势的负载和使能量再利用于反电动势的负载，因此能够更简单地构成电路。

进而，在上述实施方式之一的电源电路中，电压变动检测电路包括：分压电路，其将直流总线的电压调整为调整电压；基准电源，其生成基准电压；以及基于调整电压与基准电压之差而输出高电平信号或者低电平信号的运算放大器、或者对调整电压和基准电压进行比较并基于比较结果来输出高电平信号或者低电平信号的比较器，充放电电路包括：电容器；以及开关，其与电容器串联连接，根据从运算放大器或者比较器输出的高电平信号和低电平信号来切换接通和断开，当开关接通时，电容器基于直流总线的电压被充电。

由此，电源电路通过运算放大器或比较器，取得或比较规定的电压与基于借助直流总线施加的电压的电压之差，由此能够切换是否对充放电电路进行充电。因此，电源电路不需要为了对充放电电路进行充电而发送控制信号等复杂的控制，能够由更简易的电路构成。

进而，在上述实施方式之一的电源电路中，负载包括马达。

由此，电源电路能够向停止时产生反电动势的负载供给电力。

本公开的实施方式之一的马达装置包括上述实施方式之一的电源电路和马达，所述马达是从电源电路供给被电力的负载。

由此，马达装置的电源电路和马达成为一体，能够具有更简易的结构。

根据本公开，能够提供能够再利用所产生的反电动势的能量来提高能量效率的电源电路以及马达装置。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电力系统的结构的一例的框图。

图2是表示图1的电源电路的结构的一例的电路图。

图3是表示第二实施方式的电力系统的结构的一例的框图。

图4是表示图3的电力系统的直流总线的电压的一例的曲线图。

图5是表示图3的电源电路的结构的一例的电路图。

图6是表示第二实施方式的第一变形例的电源电路的结构的一例的电路图。

图7是表示第二实施方式的第二变形例的电源电路的结构的一例的电路图。

图8是表示第三实施方式的电力系统的结构的一例的框图。

图9是表示图8的电源电路的结构的一例的电路图。

图10是表示第三实施方式的变形例的电源电路的结构的一例的电路图。

标号说明

1、1A、1B电力系统

10直流电源

10a交流电源

20、20A～20E电源电路

21a、21b直流总线

22电压变动检测电路

23充放电电路

24升压电路

25整流电路

26逆变器

27电压控制电路

27a过电压保护电路

28整流电路

29电压反馈电路

30异常判定电路

C1～C3电解电容器

CMP1、CMP2比较器

D1～D4、D11二极管

Q1～Q4开关

R1～R16电阻元件

T1变压器

RV可变电阻

具体实施方式

下面，参照附图对本公开的实施方式进行说明。在各附图中，相同的标号表示相同的构成要素。

[应用例]

图1是示出本公开的电力系统1的结构的一例的示意性的框图。如图1所示，电力系统1具备直流电源10、电源电路20、负载40以及控制装置50。电源电路20具备直流总线21a、21b、电压变动检测电路22、充放电电路23以及升压电路24。直流总线21a、21b与直流电源10及负载40连接，向负载40施加直流电源10的电压。直流总线21a、21b还与电压变动检测电路22、充放电电路23以及升压电路24连接。电压变动检测电路22是能够检测借助直流总线21a、21b施加的电压的变动的电路。充放电电路23包括任意的充电元件，能够基于借助直流总线21a、21b施加的电压对电荷进行充电，并且，能够释放该电荷。升压电路24能够使充放电电路23的电压升压。本公开的电力系统1的负载40具有电感成分，若停止则产生反电动势。电源电路20构成为，当电压变动检测电路22检测到该反电动势时，充放电电路23能够基于该反电动势对电荷进行充电。进而，电源电路20在负载动作时，通过升压电路24使充放电电路23的电压升压，能够将充电到充放电电路23的电荷用于负载的启动。

通过这样构成，本公开的电源电路20能够将在负载停止时产生的反电动势的能量用于负载的动作。由此，电源电路20能够再利用所产生的反电动势的能量，能够降低能量的损失，提高能量效率。例如，在负载是致动器的伺服马达的情况下，该伺服马达频繁地反复进行动作和停止，因此在停止时产生反电动势的机会变多。本公开的电源电路20若应用于致动器的伺服马达那样的、具有反复动作和停止的负载的装置或者系统，则能够更有效地再利用能量。

[第一实施方式]

以下，更详细地说明本公开的实施方式的电力系统1。

[第一实施方式的结构例]

如图1所示，电力系统1经由电源电路20将来自直流电源10的直流电力向负载40供给。如上所述，电力系统1具备直流电源10、电源电路20、负载40以及控制装置50。电源电路20具备直流总线21a、21b、电压变动检测电路22、充放电电路23以及升压电路24。图2是表示图1的电力系统1的结构的一例的电路图。如图2所示，直流总线21a与直流电源的正极侧连接，直流总线21b与直流电源的负极侧连接。另外，直流总线21a、21b与负载40连接。直流总线21a、21b的电压表示直流总线21a与直流总线21b之间的电位差。

直流电源10是经由电源电路20向负载40供给直流电力的电源。直流电源10例如是供给直流电压的电池。直流电源10也可以是包括将交流电压转换为直流电压而供给的交流电源以及AC-DC转换器的电源。

电源电路20构成为，将从直流电源10供给的直流电压经由直流总线21a、21b向负载40供给。另外，电源电路20构成为，在负载40产生反电动势时，蓄积该反电动势的能量，负载40能够再次使用该能量。

电压变动检测电路22与直流总线21a、21b和充放电电路23连接。电压变动检测电路22构成为，在施加于直流总线21a、21b的电压从直流电源10的电压变动时，能够检测到该变动。例如，在本实施方式中，电压变动检测电路22包括电阻元件R2、电阻元件R3、电阻元件R4、运算放大器OP1以及基准电源VDD。

电阻元件R2和电阻元件R3串联连接。以下，将电阻元件R2和电阻元件R3称为分压电路。分压电路是如下这样的电路：对两端施加直流电压，能够基于电阻元件R2的电阻成分和电阻元件R3的电阻成分对直流电压进行分压而调整为调整电压。分压电路在对从直流电源供给的直流电压进行分压时，调整为第一基准电压。调整电压被输入到作为运算放大器OP1的输入端子的非反相输入端子。

基准电源VDD是能够生成规定值的电压的电源。在本实施方式中，基准电源VDD生成与第一基准电压对应的第二基准电压。第二基准电压被输入到作为运算放大器OP1的输入端子的反相输入端子。

运算放大器OP1对输入到2个输入端子的电压之差进行放大，并从输出端子输出低电平信号或高电平信号。运算放大器OP1也可以是对输入到2个端子的电压进行比较并基于比较结果输出低电平信号或者高电平信号的比较器。运算放大器OP1构成为，将由分压电路调整后的调整电压和由基准电源VDD生成的第二基准电压输入到输入端子。运算放大器OP1在调整电压与第二基准电压之差为规定的阈值以下时输出低电平信号，在调整电压与第二基准电压之差大于规定的阈值时输出高电平信号。规定的阈值也可以是零。在该情况下，运算放大器OP1在调整电压比第二基准电压大时输出高电平信号。以下，将作为由运算放大器OP1输出高电平信号还是输出低电平信号的阈值的、借助直流总线21a、21b施加的电压称为阈值电压。运算放大器OP1构成为，当第一基准电压和第二基准电压被输入到输入端子时，输出低电平信号。输出的低电平信号和高电平信号经由电阻元件R4被输入到充放电电路23的后述的开关Q1。即，电压变动检测电路22构成为，当借助直流总线21a、21b施加的电压超过阈值电压时，向充放电电路23输出高电平信号。

充放电电路23与电压变动检测电路22、直流总线21a、21b以及升压电路24连接。构成为当从运算放大器OP1接收到高电平信号时，能够基于借助直流总线21a、21b施加的电压对电荷进行充电，并对充电后的电荷进行放电。充放电电路23例如包括电容器C1、开关Q1、电阻元件R1和二极管D1。电容器C1、开关Q1和电阻元件R1串联连接。另外，电容器C1的一端与直流总线21a连接，电阻元件R1的一端与直流总线21b连接。更详细而言，电容器C1的一端经由后述的电感元件L1而与直流总线21a连接。

开关Q1例如是场效应晶体管，栅极端子经由电阻元件R4而与运算放大器OP1的输出端子连接。开关Q1是根据从运算放大器OP1输出的信号来切换接通和断开的开关。当从运算放大器OP1接收到低电平信号时，开关Q1断开，当接收到高电平信号时，开关Q1接通。开关Q1配置在电容器C1与电阻元件R1之间。

电容器C1的一端与直流总线21a连接，另一端与开关Q1连接。更详细而言，电容器的一端经由后述的电感元件L1而与直流总线21a连接。电容器C1能够基于施加于两端的电压对电荷进行充电。另外，电容器C1能够根据基于充电的电荷的自身的两端电压和施加于两端的电压，对充电的电荷进行放电。

二极管D1的阴极侧的端子与电容器C1和开关Q1之间的连接点连接，阳极侧的端子与直流总线21b连接。如上所述，直流总线21a与直流电源10的正极侧连接，直流总线21b与直流电源10的负极侧连接。因此，在由直流电源10、直流总线21a、电容器C1、二极管D1以及直流总线21b构成的闭合电路中，电容器C1构成为不被施加直流电源10的电压。

升压电路24与充放电电路23及直流总线21a连接。升压电路24构成为能够对充放电电路23的电压进行升压而将充电后的电荷向负载40供给。升压电路24例如包括开关Q2和电感元件L1。

开关Q2是用于使电容器进行放电的电压升压的开关，与电容器C1和电感元件L1并联连接。升压电路24例如基于从任意的运算电路接收到的信号，反复进行开关Q2的接通和断开，由此对基于充电到电容器C1的电荷的电压进行升压，向负载40供给电力。开关Q2例如是场效应晶体管，源极端子连接于开关Q1与电容器C1之间，漏极端子连接于电感元件L1和直流总线21a。

电感元件L1例如是线圈。电感元件L1的一端与电容器C1连接，另一端与负载40以及开关Q2连接。

负载40是具有电感成分的电路，例如是马达。

控制装置50例如是控制电力系统1的动作的计算机。控制装置50具备运算电路51以及存储装置52。

运算电路51包括通过执行程序而实现规定的功能的CPU或MPU这样的通用处理器。运算电路51构成为能够与存储装置52通信，通过调用并执行存储于该存储装置52的运算程序等，从而实现控制装置50中的各种处理。例如，运算电路51能够实现为了使电容器C1的电压升压而切换开关Q2的开关处理。运算电路51并不限定于硬件资源与软件协作来实现规定的功能的方式，也可以是被设计为实现规定的功能的专用的硬件电路。即，运算电路51除了CPU、MPU以外，还可以通过GPU、FPGA、DSP、ASIC等各种处理器来实现。这样的运算电路51例如可以由作为半导体集成电路的信号处理电路构成。

存储装置52是能够存储各种信息的存储介质。存储装置52例如通过DRAM、SRAM、闪存等存储器、HDD、SSD、或其他存储设备或者将它们适当组合来实现。如上所述，存储装置52存储用于实现控制装置50通过运算电路51进行的各种处理的程序。

[动作例]

对本实施方式的电力系统1的动作例进行说明。在本实施方式的电力系统1中，在稳定状态下，从直流电源10经由直流总线21a、21b向负载40供给电力。此时，由电压变动检测电路22的分压电路调整的调整电压为第一基准电压。因此，电压变动检测电路22的运算放大器OP1将低电平信号向充放电电路23的开关Q1输出。在该情况下，开关Q1断开，因此，充放电电路23的电容器C1不被施加直流总线21a、21b的电压而不被充电。

接着，对电力系统1再利用能量时的各构成部件的动作进行说明。在稳定状态下，若借助来自直流电源的电力而动作的负载40(例如马达)停止，则产生反电动势。由此，反电动势电压(所谓的浪涌)经由直流总线21a、21b而施加于电压变动检测电路22以及充放电电路23。

反电动势电压能够产生比从直流电源10向负载40供给的电压大的电压。因此，由电压变动检测电路22的分压电路调整的调整电压成为比第一基准电压大的电压。在反电动势电压大于阈值电压的情况下，运算放大器OP1输出高电平信号。当输出高电平信号时，开关Q1被接通。当开关Q1接通时，电流流过开关Q1，基于直流总线21a、21b的电压对电容器C1施加电压。即，对电容器C1施加反电动势电压，基于反电动势电压的能量被充电至电容器C1。由此，电压变动检测电路22将基于供给到直流总线21a、21b的反电动势的能量充电于充放电电路23。因此，反电动势的能量被蓄积在充放电电路23中。

之后，当反电动势电压变得小于直流电源的电压时，由分压电路进行调整并输入到运算放大器OP1的调整电压成为第一基准电压。因此，运算放大器OP1将低电平信号输出到开关Q1。

当接收到低电平信号时，开关Q1断开，不从经由开关Q1的电路对电容器C1施加电压。如上所述，由于在电容器C1与直流总线21b之间连接有二极管D1，因此电容器C1能够释放出充电的电荷，经由直流总线21a、21b向负载40供给电力。

由于直流总线21a、21b与直流电源10连接，因此，直流总线21a、21b的电压与直流电源的电压相同。因此，在电容器C1的两端电压比直流电源的电压小的情况下，充电到电容器C1的电荷不被放出，蓄积在电容器C1中的电力不被供给到负载40。

因此，本实施方式的电力系统1通过升压电路24使该两端电压升压。升压电路24将两端电压升压为直流电源的电压以上的电压值，由此，充放电电路23能够向负载40供给电容器C1中蓄积的电力。例如，在直流电源10的电压为24V的情况下，升压电路24能够将电容器C1的两端电压升压至24V而供给至负载40。该升压例如通过控制装置50的运算电路51对开关Q2进行开关处理并反复切换开关Q2的接通和断开来进行。

例如，本实施方式的电力系统1能够构成为，在使负载40再次动作时，将蓄积于电容器C1的能量向负载40供给。由此，能够将负载40停止时产生的反电动势的能量在负载40消耗能量时再利用。

升压电路24对电容器C1的两端电压进行升压而供给至负载40，因此，即使电容器C1的两端电压为较小的值，积存于电容器C1的能量也能够向负载40供给。本实施方式的电力系统1能够与直流电源10的电压的大小无关地使用积存于电容器C1的能量，因此能够从电容器C1向负载40供给能量，直到积存于电容器C1的能量成为零为止。因此，再次将负载40停止而基于反电动势的能量向电容器C1充电时，由于积存于电容器C1的能量为零，因此，电容器C1能够基于反电动势蓄积更多的能量。

[第一实施方式的效果]

本实施方式的电源电路20将基于具有电感成分的负载40停止时产生的反电动势的能量不是通过电阻元件等转换为热而消耗，而是能够积存于电容器C1。进而，电源电路20在该负载40的动作时能够使用该能量。因此，根据本实施方式的电源电路20，电力系统1能够抑制基于负载40停止时产生的能量的发热和能量的损失、以及为了使负载40再次动作而输入的电力。因此，能够削减电力成本。

另外，本实施方式的电源电路20在稳定状态时(即，负载40动作时)，能够尽可能地减小积存于电容器C1的能量。因此，能够最大限度地利用能够积存于电容器C1的能量，能够增大基于负载40的停止产生的反电动势而积存于电容器C1的能量。由此，电源电路20能够使用容量更小的电容器。

另外，本实施方式的电源电路20能够将基于负载停止时产生的反电动势的能量充电至充放电电路23，并在该负载动作时对充电得到的能量进行放电。这样，电源电路20能够向与产生了反电动势的负载相同的负载释放能量。因此，通过使用本实施方式的电源电路20，电路规模能够较小地构成。

另外，本实施方式的电源电路20对充放电电路23的电压进行升压，并将充放电电路23中蓄积的能量向负载40供给。因此，即使在充放电电路23的电压比直流电源10的电压低的情况下，电源电路20也能够将充放电电路23中蓄积的能量向负载40供给。另外，电源电路20将充放电电路23中蓄积的能量在向负载40供给后，能够尽可能地减小。因此，电源电路20能够最大限度地利用充放电电路23的充电容量，再次蓄积基于负载40停止时产生的反电动势的能量。

另外，本实施方式的电源电路20通过运算放大器OP1检测在直流总线21a、21b是否产生了反电动势。具体而言，运算放大器OP1基于调整电压与基准电压之差向开关Q1输出高电平信号或者低电平信号，由此，电源电路20切换是否对供给至直流总线21a、21b的能量(反电动势的能量)进行充电。因此，电源电路20不需要为了切换是否蓄积反电动势的能量而通过任意的控制装置发送控制信号来进行控制，因此，电路结构能够变得简单。

[第二实施方式]

以下，对第二实施方式的电源电路进行说明。

[第二实施方式的结构例]

图3是示出第二实施方式的电力系统的结构的一例的框图。图3的电力系统具备交流电源10a、电源电路20A、马达控制器41、马达42以及控制装置50。

交流电源10a例如也可以是商用的单相或三相交流电源。

电源电路20A从交流电源10a接受电力供给，向作为负载的马达控制器41及马达42供给直流电力。电源电路20A例如具备直流总线21a、21b、电压变动检测电路22、充放电电路23、升压电路24、整流电路25、逆变器26、电压控制电路27、变压器T1、整流电路28以及电压反馈电路29。电压控制电路27包括过电压保护电路27a。

整流电路25将从交流电源10a供给的交流电力整流为直流电力。逆变器26设置在变压器T1的一次侧，是将从整流电路25输入的直流电力转换为规定电压的交流电力并供给到变压器T1的电力转换电路。电压控制电路27设置于变压器T1的一次侧，控制逆变器26的输出电压(即，施加于变压器T1的一次绕组的电压)。在图3的例子中，过电压保护电路23a与电压控制电路27一体化。过电压保护电路27a在直流总线21a、21b的电压超过预先决定的过电压阈值时，停止从电源电路20A向马达控制器41以及马达42的电力供给。整流电路28对在变压器T1的二次绕组中产生的交流电力进行整流并输出到直流总线21a、21b。电压反馈电路29设置在变压器T1的二次侧，监视直流总线21a、21b的电压。电压控制电路27以及过电压保护电路27a从电压反馈电路29取得直流总线21a、21b的电压。电压控制电路27基于直流总线21a、21b的电压，控制逆变器26的输出电压，以使直流总线21a、21b的电压与目标电压V0一致或接近。在直流总线21a、21b的电压高于直流总线21a、21b的目标电压且超过比过电压阈值低的充电阈值时，电压变动检测电路22使开关Q1接通。由此，电压变动检测电路22基于向直流总线21a、21b供给的反电动势将电荷充电于充放电电路23，使直流总线21a、21b的电压降低。另外，目标电压与第一实施方式中的直流电源10的电压对应。其他电路与第一实施方式相同。

马达控制器41从电源电路20A接受电力供给，控制马达42的动作。马达42有时产生再生电力。另外，如上所述，马达42有时在停止时产生反电动势。所产生的再生电力以及反电动势经由马达控制器41而流向电源电路20A的直流总线21a、21b。马达控制器41例如具备再生控制电路41a，该再生控制电路41a在因再生电力而马达控制器41的内部总线(未图示)的电压超过预先决定的再生阈值时，消耗再生电力而使内部总线的电压降低。以下，在第二实施方式以及后述的实施方式中，电源电路20A～20E基于再生电力进行动作，但也可以基于反电动势同样地进行动作。

图4是表示图3的电力系统1A的直流总线21a、21b的电压的一例的曲线图。V0表示直流总线21a、21b的目标电压，电源电路20A以使直流总线21a、21b的电压与目标电压V0一致或接近的方式进行动作。Vth1表示过电压保护电路27a的过电压阈值。Vth2表示再生控制电路41a的再生阈值。Vth3表示电压变动检测电路22的充电阈值。充电阈值对应于第一实施方式中的阈值电压。

在直流总线21a、21b的电压超过过电压阈值Vth1时(时刻t3)，如前所述，过电压保护电路27a停止从电源电路20A向马达控制器41及马达42的电力供给，由此，直流总线21a、21b的电压成为零。另外，在因马达42的再生电力而马达控制器41的内部总线的电压超过再生阈值Vth2时，直流总线21a、21b的电压也超过再生阈值Vth2(时刻t2)。此时，如前所述，再生控制电路41a消耗再生电力而使内部总线的电压降低，由此，直流总线21a、21b的电压降低至目标电压V0。但是，再生阈值Vth2具有一定程度的大小，在马达控制器41的内部总线的电压不超过再生阈值Vth2的期间，再生控制电路41a不动作，无法使内部总线及直流总线21a、21b的电压降低。与此相对，根据图3的电源电路20A，通过设定比再生阈值Vth2小的充电阈值Vth3，能够根据直流总线21a、21b的电压的增大而立即使开关Q1接通，使直流总线21a、21b的电压立即向电容器C1充电而降低。

在图3的例子中，电源电路20A构成为包括变压器T1的绝缘型的电力转换电路。

图5是表示图3的电源电路20A的结构的一例的电路图。为了简化图示，图5仅示出变压器T1的二次侧电路。电源电路20A具备参照图3说明的电压变动检测电路22、充放电电路23、升压电路24、整流电路28以及电压反馈电路29，还具备电解电容器C3。

整流电路28具备二极管D2以及电解电容器C2。二极管D2与变压器T1的二次绕组连接。电解电容器C2跨着直流总线21a、21b连接，使由二极管D2整流后的电压平滑化。

电压反馈电路29具备电阻元件R5～R7、可变电阻RV、分路调节器(shuntregulator)SR1以及发光二极管LED。电阻元件R5、分路调节器SR1以及发光二极管LED跨着直流总线21a、21b串联连接。电阻元件R6、R7也跨着直流总线21a、21b串联连接，可变电阻RV与电阻元件R7并联连接。根据可变电阻RV的电阻值来设定直流总线21a、21b的目标电压。直流总线21a、21b的电压被电阻元件R6、R7以及可变电阻RV分压，分压后的电压被施加于分路调节器SR1的基准端子。发光二极管LED与设置在变压器T1的一次侧电路的光电晶体管(未图示)一起构成光耦合器，将节点N1处的直流总线21a、21b的电压通知给电压控制电路27和过电压保护电路27a。

电解电容器C3跨着直流总线21a、21b连接，使直流总线21a、21b的电压平滑化。

电压变动检测电路22具备电阻元件R2、R3、R8～R10、开关Q3、比较器CMP1以及二极管D3。电阻元件R2、R3跨着直流总线21a、21b串联连接，对节点N2处的直流总线21a、21b的电压进行分压并向比较器CMP1发送。电阻元件R8～R10以及开关Q3是与充电阈值Vth3对应的基准电压的电压源。开关Q3例如是场效应晶体管。比较器CMP1的输出端子作为一例与开关Q1及开关Q3的栅极端子连接。比较器CMP1将由电阻元件R2、R3分压后的直流总线21a、21b的电压与充电阈值Vth3进行比较，在直流总线21a、21b的电压超过充电阈值Vth3时，使开关Q1接通。在图5的例子中，充电阈值Vth3具有滞后。在接通开关Q1时，同时开关Q3也接通，因此充电阈值Vth3变化。例如，在直流总线21a、21b的目标电压V0为48V时，将接通开关Q1的充电阈值Vth3设定为55V，将断开开关Q1的充电阈值Vth3设定为50V。

[第二实施方式的变形例]

图6是表示第二实施方式的第一变形例的电源电路20B的结构的一例的电路图。电源电路20B具有从图5的电源电路20A中去除电阻元件R2、R3的结构。进而，根据图6的电源电路20B，电压变动检测电路22从电压反馈电路29取得直流总线21a、21b的电压。详细而言，电压变动检测电路22取得由电阻元件R6、R7以及可变电阻RV分压后的节点N2处的直流总线21a、21b的电压、即施加于可变电阻RV的电压，作为直流总线21a、21b的电压。电压变动检测电路22也可以是还包括电阻元件R6、R7以及可变电阻RV的电路。比较器CMP1将施加于可变电阻RV的电压与充电阈值Vth3进行比较。如前所述，直流总线21a、21b的目标电压V0根据可变电阻RV的电阻值来设定。根据图6的电源电路20B，即使通过使可变电阻RV的电阻值变化而使直流总线21a、21b的电压变化，从电压反馈电路29输入到比较器CMP1的电压也与使可变电阻RV的电阻值变化之前相同。因此，充电阈值Vth3等价地随着直流总线21a、21b的目标电压V0的增减而变化。根据图6的电源电路20B，无论直流总线21a、21b的目标电压V0的大小如何，电压变动检测电路22都能够在直流总线21a、21b的电压成为目标电压V0的预先决定的常数倍、例如1.3倍时，以接通开关Q1的方式动作。例如，在目标电压V0为50V的情况下，电压变动检测电路22在直流总线21a、21b的电压成为65V时，使开关Q1接通。另外，在目标电压V0为55V的情况下，电压变动检测电路22在直流总线21a、21b的电压为71.5V时，使开关Q1接通。由此，充放电电路23能够对从直流总线21a、21b供给的电力进行充电。

图7是表示第二实施方式的第二变形例的电源电路20C的结构的一例的电路图。电源电路20C除了图6的电源电路20B的各构成要素之外，还具备二极管D4。如前所述，过电压保护电路27a从电压反馈电路29取得节点N1处的直流总线21a、21b的电压。另外，电压变动检测电路22从电压反馈电路29取得由电阻元件R6、R7以及可变电阻RV分压后的节点N2处的直流总线21a、21b的电压。节点N2比节点N1更靠近马达控制器41设置。二极管D4以阻止从节点N2流向节点N1的电流的方式插入于直流总线21a。在图5的电源电路20A以及图6的电源电路20B的结构中，如前所述，为了不停止从电源电路20A向马达控制器41以及马达42的电力供给而使再生控制电路41a动作，需要使电源电路20A以及马达控制器41始终满足Vth1＞Vth2。另一方面，根据图7的电源电路20C，通过在节点N1和N2之间插入二极管D4，即使节点N2的电压因再生电力而上升，节点N1的电压也不会上升，因此，能够防止过电压保护电路27a错误地停止从电源电路20C向马达控制器41及马达42的电力供给。因此，根据图7的电源电路20C，即使是Vth1＜Vth2，也能够在不停止从电源电路20C向马达控制器41以及马达42的电力供给的情况下，使用电压变动检测电路22以及充放电电路23对再生电力进行充电，另外，能够使再生控制电路41a动作。并且，在马达42的动作时，电源电路20C能够使用升压电路24来使用对充放电电路23充电得到的能量。

另外，在图7的例子中，电压控制电路27从电压反馈电路29取得节点N2处的直流总线21a、21b的电压。如前所述，对分路调节器SR1的基准端子施加由电阻元件R6、R7以及可变电阻RV分压后的节点N2处的直流总线21a、21b的电压，该电压经由包括发光二极管LED的光耦合器被通知给电压控制电路27。

[第二实施方式的效果]

根据第二实施方式的电源电路20A、20B、20C，不会大幅增大电路规模，能够降低由马达42的再生电力及消耗电力引起的直流总线21a、21b的电压的变动，稳定地维持直流总线21a、21b的电压。另外，根据第二实施方式的电源电路20A、20B、20C，能够不消耗马达42的再生电力而对充放电电路23进行充电，并在马达42的动作时进行再利用，能够提高能量效率。

[第三实施方式]

以下，对第三实施方式的电源电路进行说明。

[第三实施方式的结构例]

图8是示出第三实施例的电力系统1B的结构的一例的框图。图8的电力系统1B具备电源电路20D来代替图3的电力系统1A的电源电路20A。电源电路20D除了图3的电源电路20A的各构成要素之外，还具备异常判定电路30以及开关Q4。

异常判定电路30判定变压器T1的一次侧电路、即逆变器26或电压控制电路27的异常。逆变器26或电压控制电路27的异常例如包括因逆变器26或电压控制电路27的故障或电压的反馈失败而从逆变器26产生过大的输出电压。开关Q1的栅极经由开关Q4接地。异常判定电路30在逆变器26或电压控制电路27产生异常时，通过接通开关Q4，来控制开关Q1以停止直流总线21a、21b的电力的充电。

图9是表示图8的电源电路20D的结构的一例的电路图。为了简化图示，图9仅示出变压器T1的二次侧电路。异常判定电路30具备基准电压源E1以及比较器CMP2。比较器CMP2将变压器T1的二次侧电路中的任一个节点处的电压与基准电压源E1的电压进行比较，当电压反馈电路29的电压超过基准电压源E1的电压时，判断为逆变器26或电压控制电路27发生了异常。在图9的例子中，比较器CMP2监视节点N1的电压。当在逆变器26或电压控制电路27中发生异常而在变压器T1的一次侧电路中产生过大的电压时，变压器T1的二次侧电路中的节点N1的电压上升。如前所述，二极管D4以阻止从节点N2流向节点N1的电流的方式插入于直流总线21a，因此，节点N1的电压不会因马达42的再生电力而上升。电源电路20D的其他构成要素与图7的电源电路20C的对应的构成要素同样地构成。在直流总线21a、21b的电压异常上升的情况下，若电压变动检测电路22将开关Q1接通，则开关Q1、电容器C1以及电阻元件R1有可能过度发热而破损。与此相对，图9的电源电路20D在判断为在逆变器26或电压控制电路27中发生了异常时，通过接通开关Q4来强制断开开关Q1。由此，即使逆变器26或电压控制电路27产生异常，也能够防止开关Q1、电容器C1及电阻元件R1的过度发热。

[第三实施方式的变形例]

图10是表示第三实施方式的变形例的电源电路20E的结构的一例的电路图。电源电路20E取代图9的电压反馈电路29以及电压变动检测电路22而具备电压反馈电路29E以及电压变动检测电路22E，另外，还具备电阻元件R15、R16。

电压反馈电路29E具有从图9的电压反馈电路29去除可变电阻RV的结构。

电压变动检测电路22E具备电阻元件R11～R14、分路调节器SR2、开关Q11以及二极管D11。开关Q11例如是双极晶体管。开关Q11的发射极与直流总线21a连接，集电极经由相互串联连接的电阻元件R15、R16、R1接地。电阻元件R15、R16之间的连接点与开关Q1的栅极连接。开关Q11的基极经由电阻元件R13而与分路调节器SR2的阴极连接。电阻元件R11、R12对节点N2处的直流总线21a、21b的电压进行分压，并将分压后的电压施加于分路调节器SR2的控制端子，并且，将分压后的电压经由电阻元件R14施加于二极管D11的阴极。二极管D11的阳极与开关Q11的集电极连接。当直流总线21a、21b的电压上升时，分路调节器SR2的阴极变为低电平，开关Q11接通。由此，开关Q1的栅极电压成为高电平，开关Q1被接通。通过二极管D11以及电阻元件R14，使开关Q1接通。充电阈值Vth3具有滞后。

二极管D4以阻止从节点N2流向节点N1的电流的方式插入于直流总线21a。

根据图10的电源电路20E，通过具备异常判定电路30，与图9的电源电路20D同样地，即使逆变器26或电压控制电路27产生异常，也能够防止开关Q1、电容器C1及电阻元件R1的过度发热。

[第三实施方式的效果]

根据第三实施方式的电源电路20D、20E，与第二实施方式的电源电路20A、20B、20C同样地，不会大幅增大电路规模，能够降低由马达42的再生电力以及消耗电力引起的直流总线21a、21b的电压的变动，稳定地维持直流总线21a、21b的电压。另外，根据第三实施方式的电源电路20D、20E，即使逆变器26或电压控制电路27产生异常，也能够防止开关Q1、电容器C1及电阻元件R1的过度发热。并且，根据第三实施方式的电源电路20D、20E，能够不消耗马达42的再生电力而对充放电电路23进行充电，并在马达42的动作时进行再利用。

[其他变形例]

以上，详细地说明了本公开的实施方式，但上述的说明在所有方面只不过是本公开的例示。当然能够在不脱离本公开的范围的情况下进行各种改良、变形。例如，能够进行以下的变更。另外，以下，关于与上述实施方式相同的构成要素使用相同的标号，关于与上述实施方式相同的点，适当省略说明。以下的变形例能够适当组合。

在图5等的例子中，对整流电路28构成为包括1个二极管D2的半波整流电路的情况进行了说明，但整流电路也可以构成为全波整流电路。

另外，电源电路也可以构成为，不从交流电源接受电力供给，而从直流电源接受电力供给。

另外，电源电路也可以构成为不包括变压器的非绝缘型的电力转换电路。

在图3及图8的例子中，示出了再生控制电路41a与马达控制器41一体化，但再生控制电路41a也可以与马达控制器41分开设置。

另外，电源电路不限于马达控制器41及马达42，也可以构成为向产生反电动势或再生电力的任意的负载装置供给电力。

另外，电源电路也可以构成为包括马达控制器以及马达的马达装置。

[总结]

以上说明的各实施方式的电源电路、马达装置也可以如以下那样构成。

(方式1)向具有电感成分的负载40供给直流电力的电源电路20、20A～20E具备：直流总线21a、21b，其与负载40连接；充放电电路23，其与直流总线21a、21b连接；电压变动检测电路22，其与直流总线21a、21b以及充放电电路23连接，当直流总线21a、21b的电压超过阈值电压时，基于从直流总线向充放电电路23供给的电力使电荷充电；以及升压电路24，其与直流总线21a、21b以及充放电电路23连接，对充放电电路23的电压进行升压，将充电后的电荷经由直流总线向负载40供给，充放电电路23对基于负载40停止时产生的反电动势的能量进行充电，并在负载40动作时对充电得到的能量进行放电。

(方式2)在方式1的电源电路20、20A～20E中，电压变动检测电路22包括：分压电路R2、R3，其将直流总线21a、21b的电压调整为调整电压；基准电源，其生成基准电压；以及基于调整电压与基准电压之差而输出高电平信号或者低电平信号的运算放大器、或者对调整电压与基准电压进行比较并基于比较结果输出高电平信号或者低电平信号的比较器OP1，充放电电路23包括电容器C1和开关Q1，所述开关Q1与电容器C1串联连接并基于从运算放大器或者比较器OP1输出的高电平信号和低电平信号来切换接通和断开，当开关Q1接通时，电容器C1基于直流总线21a、21b的电压被充电。

(方式3)在方式1或方式2的电源电路20、20A～20E中，负载40包括马达42。

(方式4)马达装置包括方式1至方式3中的任一个电源电路20、20A～20E和马达42，所述马达42是从电源电路20、20A～20E被供给电力的负载40。

本公开所记载的电源电路以及马达装置通过硬件资源、例如处理器、存储器以及软件资源(计算机程序)的协作等来实现。

产业上的可利用性

根据本公开，能够提供能够再利用所产生的反电动势的能量来提高能量效率的电源电路以及马达装置，因此能够在这种产业领域中适当地利用。

Claims (4)

1.一种电源电路，其向具有电感成分的负载供给直流电力，其中，

所述电源电路具备：

直流总线，其与所述负载连接；

充放电电路，其与所述直流总线连接；

电压变动检测电路，其与所述直流总线和所述充放电电路连接，当所述直流总线的电压超过阈值电压时，基于从所述直流总线向所述充放电电路供给的电力使电荷充电；以及

升压电路，其与所述直流总线和所述充放电电路连接，对所述充放电电路的电压进行升压，将充电后的电荷经由所述直流总线向所述负载供给，

所述充放电电路对基于在所述负载停止时产生的反电动势的能量进行充电，并在所述负载动作时对充电得到的能量进行放电。

2.根据权利要求1所述的电源电路，其中，

所述电压变动检测电路包括：分压电路，其将所述直流总线的电压调整为调整电压；基准电源，其生成基准电压；以及基于所述调整电压与所述基准电压之差而输出高电平信号或者低电平信号的运算放大器、或者对所述调整电压与所述基准电压进行比较并基于比较结果来输出所述高电平信号或者所述低电平信号的比较器，

所述充放电电路包括：电容器；以及开关，其与所述电容器串联连接，根据从所述运算放大器或者所述比较器输出的所述高电平信号和所述低电平信号来切换接通和断开，当所述开关接通时，所述电容器基于所述直流总线的电压被充电。

3.根据权利要求1或2所述的电源电路，其中，

所述负载包括马达。

4.一种马达装置，其中，所述马达装置包括：权利要求1至3中的任一项所述的电源电路；以及马达，其是从所述电源电路被供给电力的负载。