JP2002186171A - 電圧形インバータ装置の回生電力消費抵抗器用スイッチング素子の過熱保護装置 - Google Patents
電圧形インバータ装置の回生電力消費抵抗器用スイッチング素子の過熱保護装置Info
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- JP2002186171A JP2002186171A JP2000377383A JP2000377383A JP2002186171A JP 2002186171 A JP2002186171 A JP 2002186171A JP 2000377383 A JP2000377383 A JP 2000377383A JP 2000377383 A JP2000377383 A JP 2000377383A JP 2002186171 A JP2002186171 A JP 2002186171A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電圧形インバータ装置で回生電力を消費
する抵抗器のスイッチング素子が過熱することを防止す
る。 【解決手段】 スイッチング素子の温度が過熱許容温度
以上になったら、オンオフ制御であればオン時間、デュ
ーティ比制御であればデューティ比、ＰＷＭ制御であれ
ば変調率をそれぞれ低く制御することにより、抵抗器遮
断を招かずに過熱を防止する。
する抵抗器のスイッチング素子が過熱することを防止す
る。 【解決手段】 スイッチング素子の温度が過熱許容温度
以上になったら、オンオフ制御であればオン時間、デュ
ーティ比制御であればデューティ比、ＰＷＭ制御であれ
ば変調率をそれぞれ低く制御することにより、抵抗器遮
断を招かずに過熱を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、誘導電動機等の
誘導性負荷から半導体ブリッジ回路等からなる主回路を
介して回生される回生電力を、スイッチング素子を介し
て抵抗器負荷にて電力消費させるようにした電圧形イン
バータにおいて、前記スイッチング素子の過負荷に基づ
く過熱を防止するための保護装置に関する。
誘導性負荷から半導体ブリッジ回路等からなる主回路を
介して回生される回生電力を、スイッチング素子を介し
て抵抗器負荷にて電力消費させるようにした電圧形イン
バータにおいて、前記スイッチング素子の過負荷に基づ
く過熱を防止するための保護装置に関する。
【０００２】この場合、抵抗器負荷に接続されるスイッ
チング素子は、オン（またはオフ）時間の長さを制御す
るオンオフ制御か、オンオフの時間比率を制御するデュ
ーティ制御か、あるいはパルス幅の変調率を制御するＰ
ＷＭ制御かのいずれかによって制御される。
チング素子は、オン（またはオフ）時間の長さを制御す
るオンオフ制御か、オンオフの時間比率を制御するデュ
ーティ制御か、あるいはパルス幅の変調率を制御するＰ
ＷＭ制御かのいずれかによって制御される。
【０００３】
【従来の技術】従来、上述した回生電力消費抵抗器用ス
イッチング素子は、インバータ装置本体の主回路用半導
体スイッチング素子の保護のために十分な放熱あるいは
冷却系統が存在することから、過熱による問題がほとん
ど発生していなかった。
イッチング素子は、インバータ装置本体の主回路用半導
体スイッチング素子の保護のために十分な放熱あるいは
冷却系統が存在することから、過熱による問題がほとん
ど発生していなかった。
【０００４】たとえば、特開平８−１９６００１号公報
には、発電ブレーキ回路を有する誘導電動機駆動の直流
電気車の制御装置において、制動用抵抗器の過熱を防止
するために、抵抗器の電力損失を電流値や電圧値から求
めて直列のチョッパ回路を制御する技術が開示されてい
るが、チョッパ回路の過熱に関しては触れるところがな
い。
には、発電ブレーキ回路を有する誘導電動機駆動の直流
電気車の制御装置において、制動用抵抗器の過熱を防止
するために、抵抗器の電力損失を電流値や電圧値から求
めて直列のチョッパ回路を制御する技術が開示されてい
るが、チョッパ回路の過熱に関しては触れるところがな
い。
【０００５】また、特開平１０−１３６６７５号公報に
おいては、回生制動用の制動抵抗やスイッチング素子の
過熱防止技術が開示されているが、当該発明では回生制
動装置周辺に温度検出器を追加せずに過熱保護を行なう
ことを意図している。しかしながら、この発明において
温度検出器等の周辺装置を設けないのが良いとする理由
は詳らかでない。
おいては、回生制動用の制動抵抗やスイッチング素子の
過熱防止技術が開示されているが、当該発明では回生制
動装置周辺に温度検出器を追加せずに過熱保護を行なう
ことを意図している。しかしながら、この発明において
温度検出器等の周辺装置を設けないのが良いとする理由
は詳らかでない。
【０００６】さらに、特開平１１−４１７９５号公報記
載の発明では、誘導電動機を駆動するインバータ装置の
制動抵抗とスイッチング素子の過熱保護や過電流保護の
ために、制動抵抗に流れる電流を検出する電流検出器が
設けられており、この電流検出器が破損した場合にこの
破損を自動的に推定して回路保護を行なっている。ここ
で注目すべきは、かかる場合においても異常発生時の温
度上昇には目が向けられていないという点である。
載の発明では、誘導電動機を駆動するインバータ装置の
制動抵抗とスイッチング素子の過熱保護や過電流保護の
ために、制動抵抗に流れる電流を検出する電流検出器が
設けられており、この電流検出器が破損した場合にこの
破損を自動的に推定して回路保護を行なっている。ここ
で注目すべきは、かかる場合においても異常発生時の温
度上昇には目が向けられていないという点である。
【０００７】この温度上昇に着目した従来技術として、
特開平１１−６９６０９号公報記載の装置がある。ここ
で開示された装置には回生抵抗の過熱時に動作するサー
マルスイッチが設けられており、このサーマルスイッチ
の動作によってメインブレーカを遮断するようにしてい
る。
特開平１１−６９６０９号公報記載の装置がある。ここ
で開示された装置には回生抵抗の過熱時に動作するサー
マルスイッチが設けられており、このサーマルスイッチ
の動作によってメインブレーカを遮断するようにしてい
る。
【０００８】このように、従来技術においては、回生用
抵抗器の過熱の際に、専ら保護の観点から抵抗器ないし
はこれと直列のスイッチング素子を遮断することが行な
われており、制御の観点に立った解決策は講じられてい
ない。
抵抗器の過熱の際に、専ら保護の観点から抵抗器ないし
はこれと直列のスイッチング素子を遮断することが行な
われており、制御の観点に立った解決策は講じられてい
ない。
【０００９】この理由を推測するに、従来の回生電力消
費抵抗器用スイッチング素子は、前述のごとくインバー
タ装置本体の主回路用半導体スイッチング素子の保護の
ために十分な放熱あるいは冷却系統が存在することか
ら、過熱による問題がほとんど発生しておらず、このた
めに制御機能の無い抵抗器の焼損防止という観点から、
回路遮断という究極の道を選ばざるを得なかったものと
思われる。
費抵抗器用スイッチング素子は、前述のごとくインバー
タ装置本体の主回路用半導体スイッチング素子の保護の
ために十分な放熱あるいは冷却系統が存在することか
ら、過熱による問題がほとんど発生しておらず、このた
めに制御機能の無い抵抗器の焼損防止という観点から、
回路遮断という究極の道を選ばざるを得なかったものと
思われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明にお
いては、回生電力消費抵抗器用のスイッチング素子を、
単に抵抗器の開閉手段として用いるのではなく、制御手
段として用いることによってスイッチング素子が安全な
温度範囲内に留まれるようにすることを課題とするもの
である。
いては、回生電力消費抵抗器用のスイッチング素子を、
単に抵抗器の開閉手段として用いるのではなく、制御手
段として用いることによってスイッチング素子が安全な
温度範囲内に留まれるようにすることを課題とするもの
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の第１の発明によれば、誘導性負荷からの回生
電力を抵抗器負荷で消費させるためにオンオフ制御され
るスイッチング素子を具備する電圧形インバータにおい
て、前記スイッチング素子の許容温度設定器と、前記ス
イッチング素子の温度を検出する温度検出器と、前記温
度設定器と温度検出器の出力の差を入力とする比例調節
器とが設けられ、この比例調節器の出力に基づいて前記
スイッチング素子のオン時間が制御される。
に、本願の第１の発明によれば、誘導性負荷からの回生
電力を抵抗器負荷で消費させるためにオンオフ制御され
るスイッチング素子を具備する電圧形インバータにおい
て、前記スイッチング素子の許容温度設定器と、前記ス
イッチング素子の温度を検出する温度検出器と、前記温
度設定器と温度検出器の出力の差を入力とする比例調節
器とが設けられ、この比例調節器の出力に基づいて前記
スイッチング素子のオン時間が制御される。
【００１２】前記課題は、本願の第２の発明によれば、
誘導性負荷から回生される回生電力を抵抗器負荷で電力
消費させるためにデューティ制御されるスイッチング素
子を具備する電圧形インバータにおいて、前記スイッチ
ング素子の許容温度設定器と、前記スイッチング素子の
温度を検出する温度検出器と、前記温度設定器と温度検
出器の出力の差を入力とする比例調節器とを備え、この
比例調節器の出力に基づいて前記スイッチング素子のデ
ューティ比を制御することによって達成される。
誘導性負荷から回生される回生電力を抵抗器負荷で電力
消費させるためにデューティ制御されるスイッチング素
子を具備する電圧形インバータにおいて、前記スイッチ
ング素子の許容温度設定器と、前記スイッチング素子の
温度を検出する温度検出器と、前記温度設定器と温度検
出器の出力の差を入力とする比例調節器とを備え、この
比例調節器の出力に基づいて前記スイッチング素子のデ
ューティ比を制御することによって達成される。
【００１３】さらに、本願の第３の発明によれば、前記
課題は、誘導性負荷から回生される回生電力を抵抗器負
荷で電力消費させるためにＰＷＭ制御されるスイッチン
グ素子を具備する電圧形インバータにおいて、前記スイ
ッチング素子の許容温度設定器と、前記スイッチング素
子の温度を検出する温度検出器と、前記温度設定器と温
度検出器の出力の差を入力とする比例調節器とを設け、
この比例調節器の出力に基づいて前記スイッチング素子
の変調率を制御することによって達成される。
課題は、誘導性負荷から回生される回生電力を抵抗器負
荷で電力消費させるためにＰＷＭ制御されるスイッチン
グ素子を具備する電圧形インバータにおいて、前記スイ
ッチング素子の許容温度設定器と、前記スイッチング素
子の温度を検出する温度検出器と、前記温度設定器と温
度検出器の出力の差を入力とする比例調節器とを設け、
この比例調節器の出力に基づいて前記スイッチング素子
の変調率を制御することによって達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第一の実施例を
示すもので、誘導性負荷として誘導電動機ＩＭが選ばれ
ている。コンバータＣＯＮは三相電源３φから供給され
る交流電力を直流電力に変換し、インバータＩＮＶはこ
の直流電力を交流電力に変換して誘導電動機ＩＭに給電
する。
示すもので、誘導性負荷として誘導電動機ＩＭが選ばれ
ている。コンバータＣＯＮは三相電源３φから供給され
る交流電力を直流電力に変換し、インバータＩＮＶはこ
の直流電力を交流電力に変換して誘導電動機ＩＭに給電
する。
【００１５】コンバータＣＯＮとインバータＩＮＶとの
間のいわゆる直流中間回路には、平滑用のコンデンサＣ
ならびに回生電力消費抵抗器Ｒとスイッチング素子ＳＷ
との直列回路が並列接続されている。スイッチング素子
ＳＷはパワートランジスタとして示されているが、オン
オフ制御の可能な半導体素子であればどのようなもので
もよい。直流中間回路の直流中間電圧はＶで示されてい
る。
間のいわゆる直流中間回路には、平滑用のコンデンサＣ
ならびに回生電力消費抵抗器Ｒとスイッチング素子ＳＷ
との直列回路が並列接続されている。スイッチング素子
ＳＷはパワートランジスタとして示されているが、オン
オフ制御の可能な半導体素子であればどのようなもので
もよい。直流中間回路の直流中間電圧はＶで示されてい
る。
【００１６】この第一実施例においては、抵抗器Ｒ用の
スイッチング素子ＳＷのオン時間を制御するために、オ
ンオフ信号発信器ＳＧが用いられている。この発信器Ｓ
Ｇは直流中間電圧Ｖを入力とし、Ｖが所定の設定値Ｖｓ
以下ではスイッチング素子ＳＷがオフ、設定値Ｖｓ超で
はオンとなるような信号を出力する。
スイッチング素子ＳＷのオン時間を制御するために、オ
ンオフ信号発信器ＳＧが用いられている。この発信器Ｓ
Ｇは直流中間電圧Ｖを入力とし、Ｖが所定の設定値Ｖｓ
以下ではスイッチング素子ＳＷがオフ、設定値Ｖｓ超で
はオンとなるような信号を出力する。
【００１７】オンオフ信号発生器ＳＧの出力は、コント
ロールスイッチＣｔＳｗを介してスイッチング素子ＳＷ
の制御端子（ここではトランジスタのベースエミッタ
間）に与えられる。
ロールスイッチＣｔＳｗを介してスイッチング素子ＳＷ
の制御端子（ここではトランジスタのベースエミッタ
間）に与えられる。
【００１８】このコントロールスイッチＣｔＳｗは、比
例調節器ＰＡ１の出力によりオンオフされるが、この比
例調節器ＰＡ１は、設定温度Ｔｓと、スイッチング素子
ＳＷの温度を検出するサーミスタ等の温度検出器Ｔｈの
検出温度Ｔｉとの偏差を入力とし、検出温度Ｔｉが設定
温度Ｔｓ以下の間はコントロールスイッチＣｔＳｗを連
続的にオンとし、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓを超える
と連続オン時間を徐々に減少させていくような出力信号
を発生する。
例調節器ＰＡ１の出力によりオンオフされるが、この比
例調節器ＰＡ１は、設定温度Ｔｓと、スイッチング素子
ＳＷの温度を検出するサーミスタ等の温度検出器Ｔｈの
検出温度Ｔｉとの偏差を入力とし、検出温度Ｔｉが設定
温度Ｔｓ以下の間はコントロールスイッチＣｔＳｗを連
続的にオンとし、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓを超える
と連続オン時間を徐々に減少させていくような出力信号
を発生する。
【００１９】ここで、温度検出器Ｔｈは、スイッチング
素子ＳＷの温度が検出できる位置、すなわち、スイッチ
ング素子ＳＷの近傍に設けるのがベストであるが、スイ
ッチング素子ＳＷの温度を間接的に検出するようにして
もよい。
素子ＳＷの温度が検出できる位置、すなわち、スイッチ
ング素子ＳＷの近傍に設けるのがベストであるが、スイ
ッチング素子ＳＷの温度を間接的に検出するようにして
もよい。
【００２０】例えば、近年のインバータ装置の小形化に
伴い、一枚の金属基板上にインバータＩＮＶの主回路ス
イッチング素子と回生用スイッチング素子ＳＷとが近い
位置に実装され、その金属基板上に主回路スイッチング
素子の温度検出用のサーミスタも実装される場合があ
る。この場合、両スイッチング素子は近い位置に設けら
れていることから、スイッチング素子ＳＷの温度は主回
路スイッチング素子の温度（主回路スイッチング素子の
温度検出用サーミスタの検出温度）と略一定の関係にあ
るため、このサーミスタの検出温度をスイッチング素子
ＳＷの検出温度として兼用することができる。
伴い、一枚の金属基板上にインバータＩＮＶの主回路ス
イッチング素子と回生用スイッチング素子ＳＷとが近い
位置に実装され、その金属基板上に主回路スイッチング
素子の温度検出用のサーミスタも実装される場合があ
る。この場合、両スイッチング素子は近い位置に設けら
れていることから、スイッチング素子ＳＷの温度は主回
路スイッチング素子の温度（主回路スイッチング素子の
温度検出用サーミスタの検出温度）と略一定の関係にあ
るため、このサーミスタの検出温度をスイッチング素子
ＳＷの検出温度として兼用することができる。
【００２１】また、温度検出器Ｔｈの検出温度を用いず
に、スイッチング素子ＳＷの累積オン時間やスイッチン
グ素子ＳＷの熱モデルから演算により得られる温度をス
イッチング素子ＳＷの検出温度とすることもできる。
に、スイッチング素子ＳＷの累積オン時間やスイッチン
グ素子ＳＷの熱モデルから演算により得られる温度をス
イッチング素子ＳＷの検出温度とすることもできる。
【００２２】このように第一実施例の装置は、誘導電動
機ＩＭの減速に伴う電力回生時に，直流中間電圧Ｖが設
定値Ｖｓを越えれば、スイッチング素子ＳＷを介して抵
抗器Ｒに回生電流が流れ、発電制動が行なわれるが、こ
の電流通流時間が長すぎるかまたは回生電流が大き過ぎ
るとスイッチング素子ＳＷの温度が上昇するので、比例
調節器ＰＡ１がスイッチング素子ＳＷの連続オン時間を
短くするように働き、この連続オン許容時間を上限とし
てスイッチング素子ＳＷをスイッチングすることによ
り、スイッチング素子ＳＷの加熱保護を行う。
機ＩＭの減速に伴う電力回生時に，直流中間電圧Ｖが設
定値Ｖｓを越えれば、スイッチング素子ＳＷを介して抵
抗器Ｒに回生電流が流れ、発電制動が行なわれるが、こ
の電流通流時間が長すぎるかまたは回生電流が大き過ぎ
るとスイッチング素子ＳＷの温度が上昇するので、比例
調節器ＰＡ１がスイッチング素子ＳＷの連続オン時間を
短くするように働き、この連続オン許容時間を上限とし
てスイッチング素子ＳＷをスイッチングすることによ
り、スイッチング素子ＳＷの加熱保護を行う。
【００２３】この保護動作を図２に示すタイムチャート
に基づいて説明する。オンオフ信号発生器ＳＧの出力に
基づいてスイッチング素子ＳＷがオン状態にさせられて
いる期間中、スイッチング素子ＳＷの温度が設定温度以
下であれば、スイッチング素子ＳＷは図２の（ａ）に示
すように連続的にオン状態となる。
に基づいて説明する。オンオフ信号発生器ＳＧの出力に
基づいてスイッチング素子ＳＷがオン状態にさせられて
いる期間中、スイッチング素子ＳＷの温度が設定温度以
下であれば、スイッチング素子ＳＷは図２の（ａ）に示
すように連続的にオン状態となる。
【００２４】スイッチング素子ＳＷが少し過熱すると、
図２の（ｂ）に示すように、オン時間の断続状態が始ま
り、許容連続オン時間に比して僅かなオフ時間が導入さ
れる。この実施例ではオフ時間は一定時間とされ、その
導入周期（オンオフ制御周期）が可変とされる。
図２の（ｂ）に示すように、オン時間の断続状態が始ま
り、許容連続オン時間に比して僅かなオフ時間が導入さ
れる。この実施例ではオフ時間は一定時間とされ、その
導入周期（オンオフ制御周期）が可変とされる。
【００２５】過熱が進むにつれて、オンオフ制御周期は
図２の（ｃ）に示すように短くなり、（ｄ）で約５０％
となる。この実施例ではオフ時間は一定としてあるの
で、これ以上の過熱があるとオンオフ制御周期の短縮で
は足りないため、図２の（ｅ）に示すように、オフ時間
の延長、換言すればオン時間の間引きが行われるように
なる。
図２の（ｃ）に示すように短くなり、（ｄ）で約５０％
となる。この実施例ではオフ時間は一定としてあるの
で、これ以上の過熱があるとオンオフ制御周期の短縮で
は足りないため、図２の（ｅ）に示すように、オフ時間
の延長、換言すればオン時間の間引きが行われるように
なる。
【００２６】図２に関連して述べた制御方式は、通常の
オンオフ制御方式において行われているような種々の変
形が可能であり、必ずしも図２に示すタイムチャートの
様式に限定されるものではない。
オンオフ制御方式において行われているような種々の変
形が可能であり、必ずしも図２に示すタイムチャートの
様式に限定されるものではない。
【００２７】図３はこの発明の第二の実施例を示すもの
で、誘導性負荷としての誘導電動機ＩＭ、コンバータＣ
ＯＮならびにインバータＩＮＶは、図１に示す第一実施
例と同様のものである。
で、誘導性負荷としての誘導電動機ＩＭ、コンバータＣ
ＯＮならびにインバータＩＮＶは、図１に示す第一実施
例と同様のものである。
【００２８】コンバータＣＯＮとインバータＩＮＶとの
間のいわゆる直流中間回路には、図１と同様に平滑用の
コンデンサＣならびに回生電力消費抵抗器Ｒとスイッチ
ング素子ＳＷとの直列回路が並列接続されている。スイ
ッチング素子ＳＷはパワートランジスタとして示されて
いるが、オンオフ制御の可能な半導体素子であればどの
ようなものでもよい。直流中間回路の直流中間電圧はＶ
で示されている。
間のいわゆる直流中間回路には、図１と同様に平滑用の
コンデンサＣならびに回生電力消費抵抗器Ｒとスイッチ
ング素子ＳＷとの直列回路が並列接続されている。スイ
ッチング素子ＳＷはパワートランジスタとして示されて
いるが、オンオフ制御の可能な半導体素子であればどの
ようなものでもよい。直流中間回路の直流中間電圧はＶ
で示されている。
【００２９】この第二実施例においては、抵抗器Ｒ用の
スイッチング素子ＳＷのオン／オフ比（オンデューティ
比）を制御するために、デューティ比コントローラＤＴ
Ｃが用いられている。このコントローラＤＴＣは直流中
間電圧Ｖを入力とし、Ｖが所定の設定値以下ではスイッ
チング素子ＳＷのオンデューティが０％、すなわちオフ
を維持するが、設定値を超えるとデューティ比を電圧Ｖ
の大きさに応じて増加させていくような信号を出力す
る。
スイッチング素子ＳＷのオン／オフ比（オンデューティ
比）を制御するために、デューティ比コントローラＤＴ
Ｃが用いられている。このコントローラＤＴＣは直流中
間電圧Ｖを入力とし、Ｖが所定の設定値以下ではスイッ
チング素子ＳＷのオンデューティが０％、すなわちオフ
を維持するが、設定値を超えるとデューティ比を電圧Ｖ
の大きさに応じて増加させていくような信号を出力す
る。
【００３０】コントローラＤＴＣの出力は、出力リミッ
タＬＭＴを介してスイッチング素子ＳＷの制御端子（こ
こではトランジスタのベースエミッタ間）に与えられ
る。
タＬＭＴを介してスイッチング素子ＳＷの制御端子（こ
こではトランジスタのベースエミッタ間）に与えられ
る。
【００３１】この出力リミッタＬＭＴは、比例調節器Ｐ
Ａ２の出力によりそのリミット値を増減させられるが、
この比例調節器ＰＡ２は、設定温度Ｔｓと、インバータ
ＩＮＶの主回路近傍もしくはスイッチング素子ＳＷの温
度を検出するサーミスタ等の温度検出器Ｔｈの検出温度
Ｔｉとの偏差を入力とし、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ
以下の間は出力リミッタＬＭＴを連続的に解放して、デ
ューティ比コントローラＤＴＣの出力をそのままスイッ
チング素子ＳＷに印加し、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ
を超えるとデューティ比コントローラＤＴＣの出力を徐
々に絞るような出力信号を発生する。
Ａ２の出力によりそのリミット値を増減させられるが、
この比例調節器ＰＡ２は、設定温度Ｔｓと、インバータ
ＩＮＶの主回路近傍もしくはスイッチング素子ＳＷの温
度を検出するサーミスタ等の温度検出器Ｔｈの検出温度
Ｔｉとの偏差を入力とし、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ
以下の間は出力リミッタＬＭＴを連続的に解放して、デ
ューティ比コントローラＤＴＣの出力をそのままスイッ
チング素子ＳＷに印加し、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ
を超えるとデューティ比コントローラＤＴＣの出力を徐
々に絞るような出力信号を発生する。
【００３２】このように第二実施例の装置は、誘導電動
機ＩＭの減速に伴う電力回生時に，直流中間電圧Ｖが設
定値Ｖｓを越えれば、電圧値に応じたオンデューティ比
でオンオフされるスイッチング素子ＳＷを介して抵抗器
Ｒに回生電流が流れ、発電制動が行なわれるが、この電
流通流時間が長すぎるかまたは回生電流が大き過ぎると
抵抗器Ｒまたはスイッチング素子ＳＷの温度が上昇する
ので、比例調節器ＰＡ２がデューティ比コントローラＤ
ＴＣで定められたスイッチング素子ＳＷのオンデューテ
ィ比を絞って小さくするように作用する。
機ＩＭの減速に伴う電力回生時に，直流中間電圧Ｖが設
定値Ｖｓを越えれば、電圧値に応じたオンデューティ比
でオンオフされるスイッチング素子ＳＷを介して抵抗器
Ｒに回生電流が流れ、発電制動が行なわれるが、この電
流通流時間が長すぎるかまたは回生電流が大き過ぎると
抵抗器Ｒまたはスイッチング素子ＳＷの温度が上昇する
ので、比例調節器ＰＡ２がデューティ比コントローラＤ
ＴＣで定められたスイッチング素子ＳＷのオンデューテ
ィ比を絞って小さくするように作用する。
【００３３】図４はこの発明の第三実施例を示すもの
で、誘導性負荷としての誘導電動機ＩＭ、コンバータＣ
ＯＮならびにインバータＩＮＶは、図１に示す第一実施
例と同様のものである。
で、誘導性負荷としての誘導電動機ＩＭ、コンバータＣ
ＯＮならびにインバータＩＮＶは、図１に示す第一実施
例と同様のものである。
【００３４】コンバータＣＯＮとインバータＩＮＶとの
間のいわゆる直流中間回路には、図１と同様に平滑用の
コンデンサＣならびに回生電力消費抵抗器Ｒとスイッチ
ング素子ＳＷとの直列回路が並列接続されている。スイ
ッチング素子ＳＷはパワートランジスタとして示されて
いるが、オンオフ制御の可能な半導体素子であればどの
ようなものでもよい。直流中間回路の直流中間電圧はＶ
で示されている。
間のいわゆる直流中間回路には、図１と同様に平滑用の
コンデンサＣならびに回生電力消費抵抗器Ｒとスイッチ
ング素子ＳＷとの直列回路が並列接続されている。スイ
ッチング素子ＳＷはパワートランジスタとして示されて
いるが、オンオフ制御の可能な半導体素子であればどの
ようなものでもよい。直流中間回路の直流中間電圧はＶ
で示されている。
【００３５】この第三実施例においては、抵抗器Ｒ用の
スイッチング素子ＳＷはパルス幅変調（ＰＷＭ）制御さ
れるが、その変調率を制御するために、パルス幅変調率
コントローラＰＷＭＣが用いられている。このコントロ
ーラＰＷＭＣは直流中間電圧Ｖを入力とし、Ｖが所定の
設定値以下ではスイッチング素子ＳＷのパルス幅変調率
が０％、すなわちオフを維持するが、設定値を超えると
変調率を電圧Ｖの大きさに応じて増加させていくような
信号を出力する。
スイッチング素子ＳＷはパルス幅変調（ＰＷＭ）制御さ
れるが、その変調率を制御するために、パルス幅変調率
コントローラＰＷＭＣが用いられている。このコントロ
ーラＰＷＭＣは直流中間電圧Ｖを入力とし、Ｖが所定の
設定値以下ではスイッチング素子ＳＷのパルス幅変調率
が０％、すなわちオフを維持するが、設定値を超えると
変調率を電圧Ｖの大きさに応じて増加させていくような
信号を出力する。
【００３６】コントローラＰＷＭＣの出力は、出力リミ
ッタＬＭＴを介してスイッチング素子ＳＷの制御端子
（ここではトランジスタのベースエミッタ間）に与えら
れる。
ッタＬＭＴを介してスイッチング素子ＳＷの制御端子
（ここではトランジスタのベースエミッタ間）に与えら
れる。
【００３７】この出力リミッタＬＭＴは、比例調節器Ｐ
Ａ３の出力によりそのリミット値を増減させられるが、
この比例調節器ＰＡ３は、設定温度Ｔｓと、インバータ
ＩＮＶの主回路近傍もしくはスイッチング素子ＳＷの温
度を検出するサーミスタ等の温度検出器Ｔｈの検出温度
Ｔｉとの偏差を入力とし、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ
以下の間は出力リミッタＬＭＴを連続的に解放して、パ
ルス幅変調率コントローラＰＷＭＣの出力をそのままス
イッチング素子ＳＷに印加し、検出温度Ｔｉが設定温度
Ｔｓを超えるとパルス幅変調率コントローラＰＷＭＣの
出力を徐々に絞るような出力信号を発生する。
Ａ３の出力によりそのリミット値を増減させられるが、
この比例調節器ＰＡ３は、設定温度Ｔｓと、インバータ
ＩＮＶの主回路近傍もしくはスイッチング素子ＳＷの温
度を検出するサーミスタ等の温度検出器Ｔｈの検出温度
Ｔｉとの偏差を入力とし、検出温度Ｔｉが設定温度Ｔｓ
以下の間は出力リミッタＬＭＴを連続的に解放して、パ
ルス幅変調率コントローラＰＷＭＣの出力をそのままス
イッチング素子ＳＷに印加し、検出温度Ｔｉが設定温度
Ｔｓを超えるとパルス幅変調率コントローラＰＷＭＣの
出力を徐々に絞るような出力信号を発生する。
【００３８】
【発明の効果】以上の通り、この発明においては、回生
電力消費抵抗器用のスイッチング素子を、単に抵抗器の
開閉手段として用いるのではなく、制御手段として用い
ることによって、スイッチング素子ないしは抵抗器が安
全な温度範囲内に留まれるようにすることが可能とな
り、スイッチング素子の過熱による劣化や破損を防止す
ることができる。
電力消費抵抗器用のスイッチング素子を、単に抵抗器の
開閉手段として用いるのではなく、制御手段として用い
ることによって、スイッチング素子ないしは抵抗器が安
全な温度範囲内に留まれるようにすることが可能とな
り、スイッチング素子の過熱による劣化や破損を防止す
ることができる。
【００３９】もちろん、この反射作用として誘導電動機
の場合には回生制動の効きが悪くなるという問題が生じ
るが、これは従来のように抵抗器を遮断していた場合に
も当てはまるものであり、本発明では過熱破壊をもたら
さずに回生制動をかけ続けられるという点で従来技術に
ない優れた効果を有するものである。
の場合には回生制動の効きが悪くなるという問題が生じ
るが、これは従来のように抵抗器を遮断していた場合に
も当てはまるものであり、本発明では過熱破壊をもたら
さずに回生制動をかけ続けられるという点で従来技術に
ない優れた効果を有するものである。
【図１】この発明の第一実施例の回路接続図である。
【図２】この発明の第一実施例の動作を示すタイムチャ
ートである。
ートである。
【図３】この発明の第二実施例の回路接続図である。
【図４】この発明の第三実施例の回路接続図である。
【符号の説明】 ＩＭ 誘導電動機 ＣＯＮ コンバータ ＩＮＶ インバータ Ｔｈ 温度検出器 Ｒ 回生電力消費抵抗 ＳＷ スイッチング素子 Ｖ 直流中間電圧 ＳＧ オンオフ信号発生器 ＣｔＳｗ コントロールスイッチ ＰＡ１ 比例調節器 ＤＴＣ デューティ比コントローラ ＬＭＴ 出力リミッタ ＰＡ２ 比例調節器 ＰＷＭＣ パルス幅変調率コントローラ ＰＡ３ 比例調節器
Claims (3)
- 【請求項１】 誘導性負荷からの回生電力を抵抗器負荷
で消費させるためにオンオフ制御されるスイッチング素
子を具備する電圧形インバータにおいて、前記スイッチ
ング素子の許容温度設定器と、前記スイッチング素子の
温度を検出する温度検出器と、前記温度設定器と温度検
出器の出力の差を入力とする比例調節器とを備え、この
比例調節器の出力に基づいて前記スイッチング素子のオ
ン時間を制御することを特徴とする電圧形インバータ装
置の回生電力消費抵抗器用スイッチング素子の過熱保護
装置。 - 【請求項２】 誘導性負荷から回生される回生電力を抵
抗器負荷で電力消費させるためにデューティ制御される
スイッチング素子を具備する電圧形インバータにおい
て、前記スイッチング素子の許容温度設定器と、前記ス
イッチング素子の温度を検出する温度検出器と、前記温
度設定器と温度検出器の出力の差を入力とする比例調節
器とを備え、この比例調節器の出力に基づいて前記スイ
ッチング素子のデューティ比を制御することを特徴とす
る電圧形インバータ装置の回生電力消費抵抗器用スイッ
チング素子の過熱保護装置。 - 【請求項３】 誘導性負荷から回生される回生電力を抵
抗器負荷で電力消費させるためにＰＷＭ制御されるスイ
ッチング素子を具備する電圧形インバータにおいて、前
記スイッチング素子の許容温度設定器と、前記スイッチ
ング素子の温度を検出する温度検出器と、前記温度設定
器と温度検出器の出力の差を入力とする比例調節器とを
備え、この比例調節器の出力に基づいて前記スイッチン
グ素子の変調率を制御することを特徴とする電圧形イン
バータ装置の回生電力消費抵抗器用スイッチング素子の
過熱保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377383A JP2002186171A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 電圧形インバータ装置の回生電力消費抵抗器用スイッチング素子の過熱保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377383A JP2002186171A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 電圧形インバータ装置の回生電力消費抵抗器用スイッチング素子の過熱保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002186171A true JP2002186171A (ja) | 2002-06-28 |
Family
ID=18846112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000377383A Pending JP2002186171A (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | 電圧形インバータ装置の回生電力消費抵抗器用スイッチング素子の過熱保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002186171A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7042191B2 (en) | 2002-12-25 | 2006-05-09 | Sanden Corporation | Current detection unit of inverter |
| JP2007043783A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | インバータ装置 |
| JP2007143221A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 電源制御装置 |
| JP2008057373A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Denso Corp | 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 |
| CN100377483C (zh) * | 2004-08-18 | 2008-03-26 | 国际整流器公司 | 具有温控开关频率的pwm控制器 |
| JP2011166954A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電動機制御装置 |
| JP2012175871A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置およびシステム |
| JP2012217317A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-11-08 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
| CN102801378A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 日立空调·家用电器株式会社 | 电机控制装置以及具备它的空气调节机 |
| JP2014023241A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Fanuc Ltd | 蓄電装置を有するモータ駆動装置 |
| JP2014156307A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Mitsubishi Nichiyu Forklift Co Ltd | フォークリフト |
| JP2020202719A (ja) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
-
2000
- 2000-12-12 JP JP2000377383A patent/JP2002186171A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7042191B2 (en) | 2002-12-25 | 2006-05-09 | Sanden Corporation | Current detection unit of inverter |
| CN100377483C (zh) * | 2004-08-18 | 2008-03-26 | 国际整流器公司 | 具有温控开关频率的pwm控制器 |
| JP2007043783A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | インバータ装置 |
| JP4715373B2 (ja) * | 2005-08-01 | 2011-07-06 | 富士電機システムズ株式会社 | インバータ装置 |
| JP2007143221A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 電源制御装置 |
| JP2008057373A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Denso Corp | 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 |
| JP4600935B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2010-12-22 | 株式会社デンソー | 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 |
| JP2011166954A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電動機制御装置 |
| JP2012175871A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置およびシステム |
| JP2012217317A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-11-08 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
| CN102801378A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 日立空调·家用电器株式会社 | 电机控制装置以及具备它的空气调节机 |
| JP2012249397A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Hitachi Appliances Inc | モータ制御装置およびこれを備えた空気調和機 |
| JP2014023241A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Fanuc Ltd | 蓄電装置を有するモータ駆動装置 |
| US9054620B2 (en) | 2012-07-17 | 2015-06-09 | Fanuc Corporation | Motor driving device including electric storage device |
| JP2014156307A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Mitsubishi Nichiyu Forklift Co Ltd | フォークリフト |
| JP2020202719A (ja) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
| JP7162569B2 (ja) | 2019-06-13 | 2022-10-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
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