JP2001016881A - インバータ制御電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ駆動誘導電動機の回生時の保護動
作を緩和できるインバータ制御電動機を提供する。 【解決手段】 交流電源を直流に変換するコンバータ部
１５と、出力電圧を平滑するコンデンサ部１６と、平滑
された直流電圧を三相交流に変換するインバータ部１７
と、インバータ部を駆動制御する制御部２１と、三相交
流電圧により駆動される誘導電動機１２と、誘導電動機
のブレーキとを備えたインバータ制御電動機において、
コンデンサ部に並列にブレーキコイルと、ブレーキコイ
ルをＯＮ／ＯＦＦし、制御部により制御される半導体ス
イッチング素子２８とを接続したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ブレーキ付電動
機をインバータ駆動するためのインバータ制御電動機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば特開昭６３−２９０１７９号公
報に記載のように、インバータ制御装置に回生エネルギ
ー吸収用の放電抵抗を接続して回生制御を行うインバー
タ制御装置は公知であり、図４に示す。

【０００３】図４において、１１はブレーキ付電動機、
１２はそのブレーキコイル、１３はインバータ装置であ
る。インバータ装置１３の主回路構成は、電源１４から
の交流電源を整流器１５により整流してコンデンサ１６
にて平滑化し、スイッチング素子１７にて交流に逆変換
する一般的な構成である。

【０００４】一方、制御回路の構成は、直流電源回路１
８、演算回路１９、保護回路２０、マイクロプロセッサ
ー２１およびベースドライバー２２を備えてスイッチン
グ素子１７を制御する構成である。演算回路１９は端子
２３を介してリレースイッチ２４からフリーラン停止信
号を受け、これに基づきマイクロプロセッサー２１から
ベースドライバ２２に増幅器２５を介してベースブロッ
ク信号が出力され、これにてスイッチング素子１７が動
作停止状態にされる。

【０００５】上記構成において、ブレーキが無励磁形で
ある場合には、切換スイッチ３１は反転増幅器２６側に
切換えられる。ここで、リレースイッチ２４が閉成し
て、フリーラン停止指令が与えられたとする。すると、
マイクロプロセッサー２１から増幅器２５を介してベー
スドライバー２２にベースブロック信号が出力され、ベ
ースドライバー２２によりスイッチング素子１７の動作
が停止されてインバータ装置１３の出力がオフとなる。
これと共に、反転増幅器２６の出力端子がローレベルに
転じてトランジスタ２８がオフするため、ブレーキコイ
ル１２が断電されてブレーキが作動する。また過電流等
により保護回路２０が動作してもマイクロプロセッサー
２１からベースブロック信号が出力されたときにも、主
回路のスイッチング素子１７が動作状態になると共にト
ランジスタ２８がオフしてブレーキが作動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、直流電源回路１８の接続方法による遅れが
生じると共に、マイクロプロセッサー２１がベースブロ
ック信号を出力中にブレーキ動作を変更できないこと
や、電動機の回生状態における内部母線電流の改善がで
きないなどの問題があった。

【０００７】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、ブレーキの作動状態を制御部
に制御させ、ブレーキ作動タイミングをソフト上で処理
すると共に、インバータ駆動誘導電動機の回生時の保護
動作を緩和できるインバータ制御電動機を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるインバ
ータ制御電動機は、交流電源を直流に変換するコンバー
タ部と、このコンバータ部からの出力電圧を平滑するコ
ンデンサ部と、平滑された直流電圧を三相交流に変換す
るインバータ部と、このインバータ部を駆動制御する制
御部と、変換された三相交流電圧により駆動される誘導
電動機と、この誘導電動機のブレーキとを備えたインバ
ータ制御電動機において、上記コンデンサ部に並列に上
記ブレーキ用のブレーキコイルと、このブレーキコイル
をＯＮ／ＯＦＦし、上記制御部により制御される半導体
スイッチング素子とを接続したものである。

【０００９】また、母線電圧を検出し、誘導電動機の回
生により母線電圧が上昇したとき、制御部は定格電圧よ
り高い電圧をブレーキコイルに付加し、上記誘導電動機
機の回生状態を抑制する制御を行うものである。

【００１０】また、母線電圧を検出し、誘導電動機の回
生により、母線電圧が所定値を越えて上昇したとき制御
部はブレーキを制動させるものである。

【００１１】また、制御部は、母線電圧より低く設定さ
れたベース信号に基づき、半導体スイッチング素子を駆
動するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図に
基づき説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
インバータ制御電動機を示す構成図である。１１はブレ
ーキ付電動機、１２はそのブレーキコイル、１３はイン
バータ装置である。インバータ装置１３の主回路構成
は、電源１４からの交流電力を整流器（コンバータ部）
１５により整流してコンデンサ（コンデンサ部）１６に
平滑し、スイッチング素子（インバータ部）１７にて交
流に逆変換する一般的な構成である。

【００１３】一方、制御回路（制御部）の構成は、保護
回路２０、マイクロプロセッサー２１およびベースドラ
イバ２２を備えてスイッチング素子１７を制御する構成
である。２８はインバータ装置１３内に設けられた半導
体スイッチング素子（例えばＮＰＮ形トランジスタ）で
あり、このトランジスタ２８のコレクタは端子２９を介
してブレーキ付電動機１１のブレーキコイル１２の一端
に接続され、エミッタは母線負極側に接続されている。

【００１４】上記構成において、ブレーキコイル１２を
無励磁形とすると、マイクロプロセッサー２１は、イン
バータ装置１３に運転信号が入力された場合ベースブロ
ック信号出力のタイミングにあわせトランジスタ２８に
もブロック信号を出力し、ブレーキコイル１２にブロッ
ク信号から出力される電圧が出力される。ブレーキコイ
ル１２はブレーキ内可動鉄心（図示せず）を吸引し、電
動機をフリー状態にする。

【００１５】ここで、たとえば電動機の回転中にインバ
ータの設定周波数を下げて減速するとき、モータ巻線に
発生する逆起電力がインバータ内で整流されて、インバ
ータ直流回路の母線電圧を上昇させてしまう。逆起電力
による母線電圧の上昇は、母線に接続された整流器１５
やスイッチング素子１７の定格を超えるとこれらの電圧
破壊を生じる恐れがある。逆起電力により母線電圧が上
昇し、規定電圧を上昇した場合、半導体スイッチング素
子２８に出力するベースブロック信号を変え、ブレーキ
コイル１２に流れる電圧を上昇させブレーキで消費する
電力を増やすことができ、母線電圧の上昇を抑制するこ
とができる。また、母線電圧が上昇した場合に、半導体
スイッチング素子２８のベースブロック信号を停止し、
ブレーキをオフとして制動をかけ、母線電圧の上昇を抑
制することもできる。

【００１６】減速時、逆起電力により母線電圧が上昇す
る。この時母線電圧を検出し、規定電圧に到達した場
合、マイクロプロセッサー２１により半導体スイッチン
グ素子２８のベースブロック信号を変え、ブレーキコイ
ル１２に流れる電流を上昇させブレーキで消費する電力
を増やし、母線電圧の上昇を抑制する。母線電圧が上昇
を停止したときには、ブレーキコイル１２に流れる電流
を元に戻す制御を行う。図２はインバータ出力周波数と
母線電圧、ブレーキ消費電力を示した図であり、母線電
圧の上昇時、規定電圧に達した時点より、ブレーキコイ
ルの電力消費を増加させ母線電圧の上昇を抑制してい
る。規定電圧以上に達した場合、ブレーキ動作をオフに
し、ブレーキを制動させることで母線電流を下げる。

【００１７】以上により、ブレーキのオン／オフ制御が
内部母線電圧の変化に対応可能となり、また、ブレーキ
の制動およびブレーキ通電電流を制御部を介して一括し
て行うことができ、インバータ内部素子の破損防止、ブ
レーキ電流制御による省エネ運転、母線電圧の過電圧保
護防止などの効果が得られる。

【００１８】なお、一般的に使用するＡＣ入力のブレー
キは、整流器により半波または全波整流されている。た
とえばＡＣ２００Ｖ入力の一般的な仕様は整流器（半波
整流）出力でＤＣ９０Ｖとなる。ブレーキコイル出力用
トランジスタたる半導体スイッチング素子２８のベース
ブロック信号は母線電圧をスイッチングにより低減され
た電圧とできるため、接続されたブレーキコイル１２の
定格は、任意の定格を使用することができる。（図４） 上記ブレーキコイル１２は初期吸引しブレーキ動作とな
る電圧（電流）に比べブレーキオフとなる保持電圧（電
流）は一般的に低く、初期吸引のみベースブロック信号
により出力電圧を上げ、その後保持可能電圧まで出力電
圧を下げることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明のとおり、この発明によれ
ば、交流電源を直流に変換するコンバータ部と、このコ
ンバータ部からの出力電圧を平滑するコンデンサ部と、
平滑された直流電圧を三相交流に変換するインバータ部
と、このインバータ部を駆動制御する制御部と、変換さ
れた三相交流電圧により駆動される誘導電動機と、この
誘導電動機のブレーキとを備えたインバータ制御電動機
において、コンデンサ部に並列にブレーキ用のブレーキ
コイルと、このブレーキコイルをＯＮ／ＯＦＦし、制御
部により制御される半導体スイッチング素子とを接続し
たことにより、ブレーキのオン／オフ制御が内部母線電
圧の変化に対応可能となり、また、ブレーキの制動およ
びブレーキ通電電流を制御部を介して一括して行うこと
ができ、インバータ内部素子の破損防止、ブレーキ電流
制御による省エネ運転、母線電圧の過電圧保護防止など
の効果が得られる。

【００２０】また、母線電圧を検出し、誘導電動機の回
生により母線電圧が上昇したとき、制御部は定格電圧よ
り高い電圧をブレーキコイルに付加し、誘導電動機機の
回生状態を抑制する制御を行うことにより、インバータ
内部素子の破損防止、母線電圧の過電圧保護防止などの
効果が得られる。

【００２１】また、母線電圧を検出し、誘導電動機の回
生により、母線電圧が所定値を越えて上昇したとき制御
部はブレーキを制動させることにより、母線電流を下げ
ることができる。

【００２２】また、制御部は、母線電圧より低く設定さ
れたベース信号に基づき、半導体スイッチング素子を駆
動することにより、ブレーキコイルの定格は、任意の定
格のものを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるインバータ制
御電動機を示す構成図である。

【図２】 図１のインバータ制御電動機における信号の
タイミングを示す説明図である。

【図３】 図１のインバータ制御電動機におけるブレー
キ機能を信号のタイミングで示す説明図である。

【図４】 従来のインバータ制御装置の構成図である。

【符号の説明】

１１ ブレーキ付電動機、１２ ブレーキコイル、１３
インバータ装置、１４ 交流電源、１５ 整流器、１
６ コンデンサ、１７ スイッチング素子、２０ 保護
回路、２１ マイクロプロセッサー、２２ ベースドラ
イバー、２８ 半導体スイッチング素子、２９端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂居 正喜 福岡県福岡市西区今宿一丁目１番１号 福 菱セミコンエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5H530 AA05 CC18 CC23 CD34 CE15 CF01 DD03 DD04 DD13 DD19 EE01 EE08 5H576 BB02 DD04 EE09 FF04 GG05 HA02 HA10 HB01 JJ03 LL24 MM03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を直流に変換するコンバータ部
   と、このコンバータ部からの出力電圧を平滑するコンデ
   ンサ部と、平滑された直流電圧を三相交流に変換するイ
   ンバータ部と、このインバータ部を駆動制御する制御部
   と、変換された三相交流電圧により駆動される誘導電動
   機と、この誘導電動機のブレーキとを備えたインバータ
   制御電動機において、上記コンデンサ部に並列に上記ブ
   レーキ用のブレーキコイルと、このブレーキコイルをＯ
   Ｎ／ＯＦＦし、上記制御部により制御される半導体スイ
   ッチング素子とを接続したことを特徴とするインバータ
   制御電動機。
2. 【請求項２】 母線電圧を検出し、誘導電動機の回生に
   より母線電圧が上昇したとき、制御部は定格電圧より高
   い電圧をブレーキコイルに付加し、上記誘導電動機機の
   回生状態を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項
   １記載のインバータ制御電動機。
3. 【請求項３】 母線電圧を検出し、誘導電動機の回生に
   より、母線電圧が所定値を越えて上昇したとき制御部は
   ブレーキを制動させることを特徴とする請求項１記載の
   インバータ制御電動機。
4. 【請求項４】 制御部は、母線電圧より低く設定された
   ベース信号に基づき、半導体スイッチング素子を駆動す
   ることを特徴とする請求項１記載のインバータ制御電動
   機。