JP2008092686A - Dynamic brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の回生電力を抵抗器で吸収するダイナミックブレーキ装置に係り、特に複数のブレーキユニットの並列運転制御に関する。 The present invention relates to a dynamic brake device that absorbs regenerative power of an electric motor with a resistor, and more particularly to parallel operation control of a plurality of brake units.
交流電動機を電圧形インバータで駆動する装置において、電動機からの回生電力を吸収する方式として、ダイナミックブレーキ(DBR)方式がある。このダイナミックブレーキ装置は、設備の小型化や電力吸収容量の増大を図るため、複数台(複数ユニット)を並列に設備し、その並列運転を行う方式が多く採用される。 In a device that drives an AC motor with a voltage source inverter, there is a dynamic brake (DBR) method as a method for absorbing regenerative power from the motor. In order to reduce the size of the equipment and increase the power absorption capacity of this dynamic brake device, a method of installing a plurality of units (a plurality of units) in parallel and performing the parallel operation is often employed.
図3は2台のダイナミックブレーキ装置付きインバータ装置の回路構成を示す。インバータ装置の主回路は、交流電力を整流器1と平滑コンデンサ2によって直流電力に変換し、これを直流電源として電圧形インバータ3によって電圧・周波数を制御した交流電力を得、負荷としての電動機(IM)を駆動する。
FIG. 3 shows the circuit configuration of two inverter devices with dynamic brake devices. The main circuit of the inverter device converts alternating current power into direct current power by the rectifier 1 and the
ダイナミックブレーキ装置の主回路は、2台の抵抗器4A、4Bにそれぞれ半導体スイッチ5A、5Bを直列接続した構成とし、これらをインバータ装置の直流回路に並列接続する。ダイナミックブレーキ装置の制御回路は、インバータ装置の直流電圧が設定電圧Vを超えたか否かを検出する直流電圧検出部6と、この検出信号でスイッチ5A、5Bをオン/オフ制御するゲート制御部7を設け、電動機の回生運転等によって直流電圧が設定電圧Vを超えたときにスイッチ5A、5Bをオン制御し、抵抗器4A、4Bによって回生電力を熱として吸収すると共にインバータ装置の過電圧トリップを防止する。
The main circuit of the dynamic brake device has a configuration in which semiconductor switches 5A and 5B are connected in series to two
このようなダイナミックブレーキ装置の制御方式として、直流電圧検出部7における設定電圧Vは高い値に設定すると回生電力の吸収が遅れ、低い値に設定すると無駄な電力消費を起こしてしまうため、通常時は高く設定しておき、電動機の停止や減速指令の検出で所定時間だけ下げる方式がある(例えば、特許文献1参照)。
As a control method for such a dynamic brake device, if the set voltage V in the DC
また、抵抗器4A、4Bの保護方式として、抵抗器の温度をセンサで検出または吸収電力から推定し、抵抗器の過熱を防止するものがある(例えば、特許文献2参照)。
ダイナミックブレーキ装置において、直流電圧検出部6の設定電圧Vを可変とする特許文献1の制御方式を適用することでインバータ装置の過電圧トリップを防止できる。また、特許文献2の保護方式を適用して抵抗器の過熱保護ができる。
In the dynamic brake device, an overvoltage trip of the inverter device can be prevented by applying the control method of Patent Document 1 in which the set voltage V of the
複数ユニット構成にしたダイナミックブレーキ装置に、上記の制御方式および保護方式を適用する場合、ユニット別に直流電圧検出部6とゲート制御部7を設けると、ユニット間の直流電圧検出の誤差や半導体スイッチの制御タイミングのずれにより、各抵抗器での通電期間にアンバランスが生じ、通電期間の長い抵抗器を過熱、焼損させるおそれがある。
When the above control method and protection method are applied to a dynamic brake device having a multi-unit configuration, if the DC
この対策として、直流電圧検出部6とゲート制御部7の単一構成によって直流電圧検出および両半導体スイッチのゲート制御を並行的に行う構成とする場合、ゲート制御部7と半導体スイッチ5A、5B間を接続する信号ケーブルが長くなり、インバータ装置の主回路電流などから誘導されるノイズ等によって半導体スイッチ5A、5Bを誤ってON動作させるおそれがある。この場合、抵抗器の過熱や無駄な電力消費を起こしたり、インバータ装置の運転停止を起こしてしまう。
As a countermeasure, when the DC
本発明の目的は、ユニット別に直流電圧検出とゲート制御を行うダイナミックブレーキ装置において、各ユニットの確実な負荷バランス運転ができ、しかもノイズ等による誤動作を防止できるダイナミックブレーキ装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dynamic brake device that can perform reliable load balance operation of each unit and prevent malfunction due to noise or the like in a dynamic brake device that performs DC voltage detection and gate control for each unit.
本発明は、前記の課題を解決するため、あるユニットが電力吸収動作を開始したときにそのONレベル設定値を漸次増大させることで他のユニットのONレベル設定値よりも高くし、これによりONレベル設定値が低い他のユニットが電力吸収動作を開始してそのONレベル設定値を漸次増大させるという、各ユニットによる電力吸収動作の順次切り替えで負荷バランス運転するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention gradually increases the ON level setting value of a unit when a unit starts power absorption operation, thereby making it higher than the ON level setting value of other units. The load balance operation is performed by sequentially switching the power absorption operation by each unit, in which other units with low level setting values start power absorption operation and gradually increase their ON level setting values. It is characterized by.
(1)直流回路に並列接続され、抵抗器とスイッチの直列接続構成にした複数のブレーキユニットの並列運転制御によって電動機の回生電力を吸収し、前記直流回路の直流電圧検出と前記スイッチのオン制御を各ブレーキユニット別に行うダイナミックブレーキ装置であって、
前記各ブレーキユニット別に設けた各制御部は、前記直流電圧検出値がONレベル設定値を越えたときに前記スイッチをオン制御すると共に該ONレベル設定値を漸次増大させ、該直流電圧検出値が該ONレベル設定値以下になったときに前記スイッチをオフ制御する制御回路を備えたことを特徴とする。
(1) The regenerative power of the motor is absorbed by the parallel operation control of a plurality of brake units connected in parallel to the DC circuit, and the resistor and the switch are connected in series, so that the DC voltage of the DC circuit is detected and the switch is turned on. Is a dynamic brake device that performs each brake unit separately,
Each control unit provided for each brake unit controls to turn on the switch when the DC voltage detection value exceeds the ON level setting value and gradually increases the ON level setting value. A control circuit for turning off the switch when the ON level set value or less is provided is provided.
(2)前記各制御部は、前記ONレベル設定値を漸次増大させる時間は、ブレーキユニット台数分の1とすることを特徴とする。 (2) Each of the control units is characterized in that the time for gradually increasing the ON level set value is set to 1 / the number of brake units.
以上のとおり、本発明によれば、ユニット別に直流電圧検出とゲート制御を行うダイナミックブレーキ装置において、あるユニットが電力吸収動作を開始したときにそのONレベル設定値を漸次増大させることで他のユニットのONレベル設定値よりも高くし、これによりONレベル設定値が低い他のユニットが電力吸収動作を開始してそのONレベル設定値を漸次増大させるという、各ユニットによる電力吸収動作の順次切り替え制御を行うため、各ユニットの確実な負荷バランス運転ができ、しかもノイズ等による誤動作を防止できる効果がある。 As described above, according to the present invention, in a dynamic brake device that performs DC voltage detection and gate control for each unit, when a unit starts power absorption operation, the ON level set value is gradually increased to increase the other unit. Sequential switching control of the power absorption operation by each unit, in which another unit with a lower ON level setting value starts a power absorption operation and gradually increases the ON level setting value. Therefore, there is an effect that each unit can be reliably load-balanced and can prevent malfunction due to noise or the like.
図1は、本発明の実施形態を示すダイナミックブレーキ装置の構成図であり、図3と異なる部分は、ダイナミックブレーキ装置の制御回路にある。 FIG. 1 is a configuration diagram of a dynamic brake device showing an embodiment of the present invention, and a different part from FIG. 3 is a control circuit of the dynamic brake device.
この制御回路は、2台のユニット別にした制御部8A、8Bを設け、半導体スイッチ5A、5Bを個別に制御する。制御部8Aおよび8Bは、直流電圧検出回路11A、11Bと、ONレベル検出器12A、12Bと、ON時間カウンタ13A、13Bと、ONレベル調整器14A、14Bと、ゲート出力回路15A、15Bで構成する。
This control circuit is provided with two
直流電圧検出回路11A、11Bはインバータ装置の直流電圧を検出する。ONレベル検出器12A、12Bは、直流電圧の検出値がONレベル設定値を超えているか否かに応じたON/OFFゲート信号を発生する。ON時間カウンタ13A、13Bは、ONレベル検出器12A、12BがONゲート信号を発生した時点で初期リセットした後に時間カウントを行う。
The DC
ONレベル調整器14A、14Bは、ONレベル検出器12A、12BのONレベル設定値を調整するものであり、ON時間カウンタ13A、13Bが時間カウントを開始した時点では予め設定した下限電圧とし、この電圧から所定の関数特性(例えば、時間に対して一定の傾斜で増大する一次関数)を有して上限電圧まで漸次増大させる。また、ONレベル調整器14A、14Bは、ON時間カウンタ13A、13Bが時間カウントを停止したときは、この時間カウントの2倍の時間だけONレベル設定値を漸次増大させ、他方のユニットのONレベル設定値よりも高い値を確保すると共にONレベル検出動作の安定化を図る。
The
ゲート出力回路15A、15Bは、ONレベル検出器12A、12Bに得るオン・オフ検出信号に応じて、半導体スイッチ5A、5Bをそれぞれオン・オフ制御する。
The
以上の構成になるダイナミックブレーキ装置の制御動作を説明する。まず、インバータ装置の運転中において、負荷側からの回生電力により直流電圧が上昇した場合も含めて、この直流電圧を直流電圧検出回路11A、11Bが検出する。この検出電圧がONレベル検出器12A、12Bに設定される基準値(初期ONレベル設定値)以上になった場合、ゲート出力回路15A、15Bから半導体スイッチ5A、5Bにオンゲート信号を出力し、抵抗器4A、4Bによる回生電力の吸収を開始する。
The control operation of the dynamic brake device having the above configuration will be described. First, during operation of the inverter device, the DC
この制御において、ONレベル検出器12A、12Bがオンゲート信号を発生した時点から、ON時間カウンタ13A、13Bが時間カウントを開始し、ONレベル調整器14A、14BがONレベル検出器12A、12BのONレベル設定値を時間と共に増大させ、ONレベル設定値が直流電圧検出値以上になったときに、ONレベル検出器12A、12Bがオフゲート信号を発生し、ゲート出力回路15A、15Bが半導体スイッチ5A、5Bをオフ制御し、抵抗器4A、4Bによる回生電力吸収を停止する。
In this control, the
したがって、直流電圧がONレベル設定値を超えたときの制御動作は、図2に示すように、両ユニットが交互に半導体スイッチ5A、5Bのオン・オフ制御を繰り返し、回生電力が大きい場合には両ユニットがオン制御を連続させて直流電圧の上昇を抑制する。
Therefore, the control operation when the DC voltage exceeds the ON level set value is as shown in FIG. 2, when both units alternately repeat the on / off control of the
図2は、直流電圧上昇を制御部8Aが先に検出して抵抗器4Aによる電力吸収を開始した場合を示し、制御部8Bでは抵抗器4Aによる電力吸収の停止で直流電圧が上昇し始めると抵抗器4Bにより電力吸収を開始する。この抵抗器4Bによる電力吸収の停止では抵抗器4Aによる電力吸収を開始するという交互の電力吸収と停止が繰り返される。
FIG. 2 shows a case where the
したがって、ONレベル検出器12A、12Bでは、そのONレベル設定値にずれがある場合においても、直流電圧上昇を先に検出したONレベル検出器では電力吸収動作を開始すると共にそのONレベル設定値が増大するONレベル調整がなされ、他方のONレベル検出器により直流電圧上昇を検出して電力吸収制御ができ、両ユニットの負荷をバランスさせた運転制御を得ることができる。また、直流電圧検出回路11A、11Bの検出信号にノイズ等が重畳している場合にも、両ユニットが交互に動作して負荷をバランスさせた運転制御を得ることができる。また、ONレベルの初期値(基準値)を高く設定した場合にも両ユニットの協働で回生電力を速やかに吸収でき、ノイズ等によって各ユニットが誤動作するのを防止して無駄な電力消費も無くすことができる。
Therefore, in the
なお、実施形態では、2台のダイナミックブレーキユニット構成とする場合を示すが、3台以上のユニット構成に適用して同等の作用効果を得ることができる。この場合、例えば3台のユニット構成では、それぞれのユニットによる電力吸収時間と停止時間の比は3倍にし、ONレベル設定値を漸次増大させる時間をブレーキユニット台数分の1とすることで、各ユニットによる電力吸収動作を順次切り替えた負荷バランス動作を得ることができる。 In addition, although the case where it is set as the structure of two dynamic brake units is shown in embodiment, it can apply to the unit structure of three or more units, and can obtain an equivalent effect. In this case, for example, in the configuration of three units, the ratio of the power absorption time and the stop time by each unit is tripled, and the time for gradually increasing the ON level setting value is 1 / number of brake units, It is possible to obtain a load balance operation in which the power absorption operation by the unit is sequentially switched.
また、実施形態ではインバータ装置の直流回路にダイナミックブレーキ装置を設けた場合を示すが、インバータ装置とは分離した別置き構成や交流電動機の専用のダイナミックブレーキ装置に適用することができる。 Moreover, although the case where a dynamic brake device is provided in the DC circuit of the inverter device is shown in the embodiment, the present invention can be applied to a separate configuration separated from the inverter device or a dedicated dynamic brake device for an AC motor.
4A、4B 抵抗器
5A、5B 半導体スイッチ
8A、8B 制御部
11A、11B 直流電圧検出器
12A、12B ONレベル検出器
13A、13B ON時間カウンタ
14A、14B ONレベル調整器
15A、15B ゲート出力回路
4A,
Claims (2)
前記各ブレーキユニット別に設けた各制御部は、前記直流電圧検出値がONレベル設定値を越えたときに前記スイッチをオン制御すると共に該ONレベル設定値を漸次増大させ、該直流電圧検出値が該ONレベル設定値以下になったときに前記スイッチをオフ制御する制御回路を備えたことを特徴とするダイナミックブレーキ装置。 The regenerative power of the motor is absorbed by the parallel operation control of a plurality of brake units connected in parallel to the DC circuit, and the resistor and the switch are connected in series, and the DC voltage detection of the DC circuit and the ON control of the switch are controlled by each brake A dynamic brake device for each unit,
Each control unit provided for each brake unit controls to turn on the switch when the DC voltage detection value exceeds the ON level setting value and gradually increases the ON level setting value. A dynamic brake device comprising a control circuit for controlling the switch to be turned off when the ON level is lower than a set value.
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