JP2008136296A - Power supply unit - Google Patents

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Akifumi Enomoto
聡文 榎本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply unit capable of detecting an abnormal state in a series circuit of a switching element and a discharging resistor connected in between DC power source lines, without causing increase in cost. <P>SOLUTION: When a voltage between the DC power source lines 12a, 12b is attempting to increase, exceeding an upper limit value of 380V, an FET 17 of an overvoltage protective portion 6 carries out switching operation to supply power to the discharging resistor 5; and when a state where on-duty in the switching operation of the FET 17 exceeds a preset threshold of 3.7% continues for a predetermined period of time, a control device 7 determines that the state is abnormal. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流電力を負荷に供給する1対の直流電源線間にスイッチング素子および放電用抵抗の直列回路が接続され、この1対の直流電源線間の電圧が上限電圧以上となったときにスイッチング素子を導通させる放電制御手段を備えた電源装置に関する。   In the present invention, when a series circuit of a switching element and a discharge resistor is connected between a pair of DC power supply lines for supplying DC power to a load, and the voltage between the pair of DC power supply lines becomes equal to or higher than the upper limit voltage. The present invention relates to a power supply apparatus provided with a discharge control means for conducting a switching element.

直流電力を負荷に供給する電源装置において、電源電圧が上限値を超えて上昇した場合に過電圧保護を行うように構成されるものがある。例えばモータなどに電力を供給する電源装置においては、モータの減速時に発生する回生電力によって電源線間の電圧が上昇すると、電源線間に挿入されたスイッチング素子をオンし、このスイッチング素子と直列に接続された放電用抵抗により回生電力を消費させることで電源線間電圧を低下させるようにしている(例えば特許文献1,2参照)。
特開平6−15590号公報 特開平10−193293号公報
Some power supply devices that supply DC power to a load are configured to perform overvoltage protection when the power supply voltage rises above an upper limit. For example, in a power supply device that supplies power to a motor or the like, when the voltage between power supply lines rises due to regenerative power generated when the motor decelerates, the switching element inserted between the power supply lines is turned on, and this switching element is connected in series. The voltage between the power supply lines is reduced by consuming regenerative power by the connected discharging resistor (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP-A-6-15590 JP 10-193293 A

上述のように電圧を低下させる際、放電用抵抗により消費した電力は熱エネルギとなり、抵抗自身およびその周辺の温度を上昇させる。例えば、スイッチング素子の短絡故障などによって放電用抵抗が常時通電された場合は、発生する熱が高温となり、周辺部品へ悪影響を与えたり、抵抗自身が溶断してしまう可能性がある。この問題を解決する方法として、サーマルスイッチを配置したり、放電用抵抗にヒューズ付きのものを用いることが考えられる。しかしながら、上記したような高温環境に対応した部品は比較的高価であるため、これら部品を追加することにより装置の製造コストが増加してしまうという問題がある。   When the voltage is lowered as described above, the electric power consumed by the discharging resistor becomes thermal energy, which raises the temperature of the resistor itself and its surroundings. For example, when the discharging resistor is always energized due to a short circuit failure of the switching element, the generated heat becomes high temperature, which may adversely affect peripheral components or the resistor itself may melt. As a method for solving this problem, it is conceivable to arrange a thermal switch or use a discharge resistor with a fuse. However, since the parts corresponding to the high temperature environment as described above are relatively expensive, there is a problem that adding these parts increases the manufacturing cost of the apparatus.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの増大を招くことなく、直流電源線間に接続されたスイッチング素子および放電用抵抗の直列回路における異常状態を検出できる電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply capable of detecting an abnormal state in a series circuit of a switching element and a discharging resistor connected between DC power supply lines without causing an increase in cost. To provide an apparatus.

請求項1記載の電源装置によれば、放電制御手段は、検出電圧が上限値以上となったときにスイッチング素子をオンさせ、検出電圧が上限値より低下するとオフさせる。従って、直流電源線間の電圧が上限値を超えて上昇しようとする場合には、放電制御手段が上記動作を繰り返して放電用抵抗に通電するので、スイッチング素子のオンオフ動作はあるデューティ比を伴うものとなる。そして、異常判定手段は、このスイッチング素子のオン/オフ状態に基づいて検出されるオンデューティが予め設定されたしきい値を超えると異常判定処理を行う。このオンデューティが大きくなるほど、すなわち、放電用抵抗への通電時間が長くなるほど放電用抵抗の温度は上昇するので、スイッチング素子のオンデューティを監視すれば、放電用抵抗の異常な温度上昇を検出できる。   According to the power supply device of the first aspect, the discharge control means turns on the switching element when the detected voltage becomes equal to or higher than the upper limit value, and turns off when the detected voltage falls below the upper limit value. Therefore, when the voltage between the DC power supply lines tends to rise beyond the upper limit value, the discharge control means repeats the above operation to energize the discharge resistor, so that the on / off operation of the switching element has a certain duty ratio. It will be a thing. The abnormality determination means performs an abnormality determination process when the on-duty detected based on the on / off state of the switching element exceeds a preset threshold value. As the on-duty increases, that is, the energization time to the discharge resistor increases, the temperature of the discharge resistor increases. Therefore, if the on-duty of the switching element is monitored, an abnormal temperature increase of the discharge resistor can be detected. .

請求項2記載の電源装置によれば、スイッチング素子のオンデューティがしきい値以上になった状態がこのオンデューティに応じて設定される時間以上継続した場合に異常と判定する。放電用抵抗の温度は、スイッチング素子のオン期間で上昇し、オフ期間では略一定となるか若しくは下降する。従って、オンデューティに応じて異常を判定する時間を設定すれば、放電用抵抗の温度上昇度合に応じて異常を検出できる。   According to the power supply device of the second aspect, when the state where the on-duty of the switching element is equal to or greater than the threshold value continues for a time set according to the on-duty, it is determined as abnormal. The temperature of the discharge resistor rises during the on period of the switching element and becomes substantially constant or falls during the off period. Therefore, if the time for determining an abnormality is set according to the on-duty, the abnormality can be detected according to the degree of temperature rise of the discharge resistor.

請求項3記載の電源装置によれば、スイッチング素子のオン/オフ状態を一定周期毎に検出し、このオン/オフ状態に応じてカウント手段がカウントアップまたはカウントダウンを行い、カウント値が所定値になると異常と判定する。上述のように、スイッチング素子のオン/オフ期間に応じて放電用抵抗の温度が変化するので、その温度変化に応じてカウント値を増減させて、異常検出レベルに相当する所定値に達すれば、カウント手段によって放電用抵抗の温度上昇を検出できる。   According to the third aspect of the present invention, the on / off state of the switching element is detected at regular intervals, the counting means counts up or down according to the on / off state, and the count value becomes a predetermined value. It will be judged as abnormal. As described above, since the temperature of the discharging resistor changes according to the ON / OFF period of the switching element, if the count value is increased or decreased according to the temperature change and reaches a predetermined value corresponding to the abnormality detection level, The temperature rise of the discharge resistor can be detected by the counting means.

請求項4記載の電源装置によれば、スイッチング素子のオン状態でカウントアップ、オフ状態でカウントダウンを行い、アップカウントの加算値をダウンカウントの減算値の複数倍に設定するので、通電時の温度上昇度合に応じてカウントの積算値の増減を詳細に設定することができる。   According to the power supply device of the fourth aspect, the switching element counts up in the on state, counts down in the off state, and the addition value of the upcount is set to a multiple of the subtraction value of the downcount. The increase / decrease of the integrated value of the count can be set in detail according to the degree of increase.

請求項5記載の電源装置によれば、アップカウントの加算値の設定倍率をオンデューティのしきい値に応じて設定するので、オンデューティがしきい値に達した段階から1オンオフ期間のカウント値の合計が上昇するようになる。従って、スイッチング素子のオンデューティが僅かでもしきい値を超えた状態で通電が継続されればカウントの積算値が増加して行くので、放電用抵抗の温度上昇を検出できる。   According to the power supply device according to claim 5, since the setting magnification of the addition value of the upcount is set according to the threshold value of the on-duty, the count value of one on-off period from the stage when the on-duty reaches the threshold value The total of will rise. Therefore, if the energization is continued in a state where the on-duty of the switching element slightly exceeds the threshold value, the integrated value of the count increases, so that an increase in the temperature of the discharge resistor can be detected.

請求項6記載の電源装置によれば、診断手段は、スイッチング素子を導通させた場合に放電用抵抗の端子電圧が変化するか否かにより、当該素子の機能診断を行う。すなわち、スイッチング素子が導通状態になれば放電用抵抗の端子間に電圧降下が生じるので、診断手段がスイッチング素子を導通させるように制御しても放電用抵抗の端子電圧が期待通りに変化しない場合には、スイッチング素子が故障していると判定できる。   According to the power supply device of the sixth aspect, the diagnosis unit performs functional diagnosis of the element depending on whether or not the terminal voltage of the discharging resistor changes when the switching element is turned on. That is, if the switching element becomes conductive, a voltage drop occurs between the terminals of the discharging resistor, and therefore the terminal voltage of the discharging resistor does not change as expected even if the diagnostic means controls the conducting of the switching element. It can be determined that the switching element has failed.

以下、本発明をロボットのモータに電源供給を行う電源装置に適用した場合の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は、電源装置の電気的構成を示している。電源装置1は、例えば三相200Vの商用交流電源2より供給される電力を整流および平滑して、負荷たる産業用ロボット3に供給するための直流電源回路4と、この直流電源回路4の出力電圧が上限値以上になると、放電用抵抗5による放電を行いその出力電圧を低下させる過電圧保護部(放電制御手段に相当)6と、過電圧保護部6における異常状態を検出する制御部(オン/オフ検出手段、異常判定手段、カウント手段、診断手段に相当)7とから構成されている。なお、本実施例においては、直流電源回路4の出力電圧は、通常動作時においては約280Vであり、上記上限値を例えば380Vに設定している。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a power supply apparatus that supplies power to a motor of a robot will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an electrical configuration of the power supply apparatus. The power supply device 1 rectifies and smoothes the power supplied from, for example, a three-phase 200 V commercial AC power supply 2 and supplies it to the industrial robot 3 as a load, and the output of the DC power supply circuit 4 When the voltage exceeds the upper limit value, an overvoltage protection unit (corresponding to a discharge control means) 6 that discharges by the discharge resistor 5 and lowers its output voltage, and a control unit (ON / OFF) that detects an abnormal state in the overvoltage protection unit 6 Off detection means, abnormality determination means, counting means, and diagnosis means) 7. In this embodiment, the output voltage of the DC power supply circuit 4 is about 280 V during normal operation, and the upper limit is set to 380 V, for example.

直流電源回路4は、全波整流回路8および平滑用コンデンサ9を有して構成されており、交流電源2のR,S,Tの各相出力は、開閉器10および交流電源線11r、11s、11tを介して全波整流回路8の入力側に接続されている。全波整流回路8より出力される直流電源は、直流電源線12a,12bを介してロボット3に供給されており、これら直流電源線12a,12b間には平滑用コンデンサ9が接続されている。なお、全波整流回路8は、6個の整流素子を三相ブリッジ形に接続してなる周知構成のものである。   The DC power supply circuit 4 includes a full-wave rectifier circuit 8 and a smoothing capacitor 9, and R, S, and T phase outputs of the AC power supply 2 are connected to a switch 10 and AC power supply lines 11r and 11s. , 11t and connected to the input side of the full-wave rectifier circuit 8. The DC power output from the full-wave rectifier circuit 8 is supplied to the robot 3 via DC power supply lines 12a and 12b, and a smoothing capacitor 9 is connected between the DC power supply lines 12a and 12b. The full-wave rectifier circuit 8 has a known configuration in which six rectifier elements are connected in a three-phase bridge shape.

過電圧保護部6は、分圧抵抗13,14、コンパレータ15、ORゲート16、放電用抵抗5、NチャネルMOSFET(以下単にFETと称す)17および分圧抵抗18,19を有している。分圧抵抗13,14は、直流電源線12a,12b間に直列に接続されており、その共通接続点(分圧点)がコンパレータ15の非反転入力端子に接続されている。また、コンパレータ15の反転入力端子には基準電位Vsが与えられており、出力端子は、ORゲート16の一方の入力端子に接続されている。ORゲート16の他方の入力端子には、制御部7からのゲート信号Sgが与えられる。   The overvoltage protection unit 6 includes voltage dividing resistors 13 and 14, a comparator 15, an OR gate 16, a discharging resistor 5, an N-channel MOSFET (hereinafter simply referred to as FET) 17, and voltage dividing resistors 18 and 19. The voltage dividing resistors 13 and 14 are connected in series between the DC power supply lines 12 a and 12 b, and the common connection point (voltage dividing point) is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 15. The reference potential Vs is applied to the inverting input terminal of the comparator 15, and the output terminal is connected to one input terminal of the OR gate 16. A gate signal Sg from the control unit 7 is given to the other input terminal of the OR gate 16.

なお、本実施例では、分圧抵抗13,14およびコンパレータ15によって電圧検出手段20が構成されている。また、分圧抵抗13,14の抵抗値は、直流電源線12a,12b間の電圧が上限値(380V)以上になると分圧点電位が基準電位Vsよりも大きくなるように設定されている。   In this embodiment, the voltage detection means 20 is constituted by the voltage dividing resistors 13 and 14 and the comparator 15. Further, the resistance values of the voltage dividing resistors 13 and 14 are set such that the voltage at the voltage dividing point becomes larger than the reference potential Vs when the voltage between the DC power supply lines 12a and 12b becomes equal to or higher than the upper limit value (380V).

また、直流電源線12a,12b間には、放電用抵抗5とFET17の直列回路が接続されている。このFET17のゲートには、前述したORゲート16の出力端子が接続されている。FET17のドレインと電源線12bとの間には、分圧抵抗18,19の直列回路が接続されており、その共通接続点(分圧点)の電位は、電圧信号Vaとして制御部7に出力されている。なお、分圧抵抗18,19の抵抗値は、FET17がオフ状態の場合に、電圧信号Vaがほぼ制御部7の電源電圧レベル(Hレベル)となるように設定されている。   In addition, a series circuit of the discharge resistor 5 and the FET 17 is connected between the DC power supply lines 12a and 12b. The output terminal of the OR gate 16 described above is connected to the gate of the FET 17. A series circuit of voltage dividing resistors 18 and 19 is connected between the drain of the FET 17 and the power supply line 12b, and the potential at the common connection point (voltage dividing point) is output to the control unit 7 as a voltage signal Va. Has been. The resistance values of the voltage dividing resistors 18 and 19 are set so that the voltage signal Va is substantially at the power supply voltage level (H level) of the control unit 7 when the FET 17 is in the OFF state.

制御部7は、CPU7a、A/D変換器7bなどを有するマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御部7には過電圧保護部6から電圧信号Vaが入力されており、この電圧信号Vaは、A/D変換器7bによりデジタル値に変換され、CPU7aは、この変換データを所定周期、本実施例では1ms毎にサンプリングしている。CPU7aは、このデータに基づいて、放電用抵抗5における異常温度の検出、およびFET17の機能診断を行うようになっている(後述の作用説明参照)。   The control unit 7 is mainly composed of a microcomputer having a CPU 7a, an A / D converter 7b, and the like. The voltage signal Va is input from the overvoltage protection unit 6 to the control unit 7, and the voltage signal Va is converted into a digital value by the A / D converter 7b. The CPU 7a performs this conversion data for a predetermined period. In the example, sampling is performed every 1 ms. Based on this data, the CPU 7a detects an abnormal temperature in the discharging resistor 5 and performs a function diagnosis of the FET 17 (see the description of the action described later).

制御部7は、通常時はゲート信号SgをLレベルにしており、上記FET17の機能診断を行う場合にゲート信号SgをHレベルにする。すなわち、制御部7は、FET17をオン状態に制御し、その機能診断を行うように構成されている。そして、制御部7は、上述した異常や故障を検出すると、ロボット3のモータを駆動制御するエンジンボード(図示せず)に対して、それぞれ異常温度検出信号Saおよび故障検出信号Sbを出力する。   The control unit 7 normally sets the gate signal Sg to the L level, and sets the gate signal Sg to the H level when performing functional diagnosis of the FET 17. That is, the control unit 7 is configured to control the FET 17 to be in an on state and perform a function diagnosis thereof. And the control part 7 will output the abnormal temperature detection signal Sa and the failure detection signal Sb, respectively, with respect to the engine board (not shown) which drive-controls the motor of the robot 3, if the abnormality and the failure mentioned above are detected.

次に、上記構成の作用について図2および図3も参照して説明する。
放電用抵抗5の温度は、FET17がオンとなって通電される期間(オンデューティ)が長いほど上昇する。そして、本実施例では、FET17がしきい値を超えるオンデューティでスイッチング動作する状態が継続すると、放電用抵抗5の温度が次第に上昇して最終的には異常レベルに到達するものと想定し、CPU7aは、その状態を検出することで温度異常が発生したと判断するようになっている。なお、本実施例では、上記オンデューティのしきい値を3.7%としている。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS.
The temperature of the discharge resistor 5 increases as the period during which the FET 17 is turned on and energized (on duty) is longer. In this embodiment, it is assumed that when the FET 17 continues the switching operation with the on-duty exceeding the threshold value, the temperature of the discharge resistor 5 gradually increases and finally reaches an abnormal level. The CPU 7a detects that a temperature abnormality has occurred by detecting the state. In the present embodiment, the on-duty threshold value is 3.7%.

図2は、CPU7aの上記した制御の内容を示しており、放電用抵抗5における異常温度検出処理について、この図2のフローチャートに沿って説明する。CPU7aは、ステップS1にてカウント値(cnt)をリセットするなどの初期設定を行う。ステップS2では、サンプリング間隔である1msの経過待ちをして、1ms経過するとステップS3以降へと進む。   FIG. 2 shows the contents of the above-described control of the CPU 7a, and the abnormal temperature detection processing in the discharging resistor 5 will be described along the flowchart of FIG. The CPU 7a performs initial setting such as resetting the count value (cnt) in step S1. In step S2, the process waits for 1 ms, which is the sampling interval, and proceeds to step S3 and subsequent steps after 1 ms.

通常時、直流電源線12a,12b間の電圧は約280Vであり、FET17はオフされている。これにより、電圧信号VaはHレベルとなっている(ステップS3で「NO」)ので、ステップS5へ進みカウント値をデクリメントさせる(cnt=cnt−1)。ただし、cnt=0の場合はその値を維持する。続くステップS6では、カウント値が異常温度検出値A:「62000」以上であるか否かを確認する。そして、このときのカウント値は「0」であるので(「NO」)、ステップS2へ戻る。   Normally, the voltage between the DC power supply lines 12a and 12b is about 280V, and the FET 17 is turned off. As a result, the voltage signal Va is at the H level (“NO” in step S3), so the process proceeds to step S5 and the count value is decremented (cnt = cnt−1). However, when cnt = 0, the value is maintained. In subsequent step S6, it is confirmed whether or not the count value is equal to or higher than the abnormal temperature detection value A: “62000”. Since the count value at this time is “0” (“NO”), the process returns to step S2.

その後、上記と同様にステップS2以降を実行するが、通常時にFET17はオフ状態であるために電圧信号Vaも常時Hレベルとなり、カウント値は全く増加しない。従って、カウント値は異常検出値「62000」以上にならず、ステップS6よりステップS7には進まないので、異常温度検出信号Saが出力されることはない。   After that, step S2 and subsequent steps are executed in the same manner as described above. However, since the FET 17 is normally off, the voltage signal Va is always at the H level and the count value does not increase at all. Therefore, the count value does not exceed the abnormality detection value “62000” and does not proceed from step S6 to step S7, so that the abnormal temperature detection signal Sa is not output.

一方、ロボット3において図示しないモータの減速動作が行われると、そのモータが発生した回生電力によって直流電源線12a,12b間の電圧が上昇する。この電圧が上限値380V以上になるとFET17がオンされ、放電用抵抗5により回生電力が消費される。そして、電圧が低下して380V未満になるとFET17はオフされ、再び電圧が上昇する。従って、減速動作が継続している間は、過電圧保護部6において上記動作が繰り返されることになり、FET17のスイッチング動作はあるデューティ比を伴うものとなる。   On the other hand, when the motor 3 (not shown) is decelerated in the robot 3, the voltage between the DC power supply lines 12a and 12b rises due to the regenerative power generated by the motor. When this voltage exceeds the upper limit value of 380 V, the FET 17 is turned on, and regenerative power is consumed by the discharging resistor 5. When the voltage decreases and becomes less than 380 V, the FET 17 is turned off and the voltage increases again. Therefore, while the deceleration operation is continued, the above operation is repeated in the overvoltage protection unit 6, and the switching operation of the FET 17 is accompanied by a certain duty ratio.

この場合、FET17のオン期間は電圧信号VaがLレベルとなる(ステップS3で「YES」)ので、ステップS2〜S6を繰り返す間にカウント値が加算値B:「26」ずつ増加する(cnt=cnt+26)。一方、FET17のオフ期間は電圧信号VaがHレベルとなる(ステップS3で「NO」)ので、ステップS2〜S6を繰り返す間にカウント値は減算値C:「1」ずつ減少する(cnt=cnt−1)。従って、カウント値が異常温度検出値Aに到達するまでに要する時間Tは、サンプリング間隔が1msである場合には、オン期間Ton、オフ期間Toff、加算値Bおよび減算値Cから下記式によって算出される。
T=A/(Ton×B−Toff×C) [ms]
In this case, since the voltage signal Va is at the L level during the ON period of the FET 17 (“YES” in step S3), the count value increases by the addition value B: “26” while repeating steps S2 to S6 (cnt = cnt + 26). On the other hand, since the voltage signal Va becomes H level during the OFF period of the FET 17 (“NO” in step S3), the count value decreases by the subtraction value C: “1” by repeating steps S2 to S6 (cnt = cnt -1). Therefore, the time T required for the count value to reach the abnormal temperature detection value A is calculated from the on period Ton, the off period Toff, the addition value B, and the subtraction value C by the following formula when the sampling interval is 1 ms. Is done.
T = A / (Ton × B−Toff × C) [ms]

例えば、FET17のオンデューティが6%の場合(オフデューティ=94%)には、カウント値は100秒経過後に「62000」となる(ステップS6で「YES」)。すなわち、CPU7aは、オンデューティが6%の状態が100秒間継続すると放電用抵抗5が異常温度に達したと判断して、エンジンボードに対して異常温度検出信号Saを出力し(ステップS7)処理を終了する。すると、エンジンボードは、例えばインバータなどの駆動回路によるモータの駆動を停止させるとともに、異常を報知するLEDを点灯させるなどの異常処理を行う。   For example, when the on-duty of the FET 17 is 6% (off-duty = 94%), the count value becomes “62000” after 100 seconds (“YES” in step S6). That is, when the on-duty state of 6% continues for 100 seconds, the CPU 7a determines that the discharging resistor 5 has reached the abnormal temperature, and outputs the abnormal temperature detection signal Sa to the engine board (step S7). Exit. Then, for example, the engine board stops the driving of the motor by a driving circuit such as an inverter, and performs an abnormality process such as lighting an LED that notifies the abnormality.

また、例えばロボット3側において何らかの異常が発生したことにより、直流電源線12a,12b間の電圧が急激に上昇し続けた場合、FET17のオンデューティは極めて大きな値、例えば100%になる。従って、放電用抵抗5が常時通電状態となり、放電用抵抗5の温度が急激に上昇する。このように、オンデューティが100%となった場合(オフデューティ=0%)には、その状態が約2.3秒間継続するとカウント値が「62000」以上となり(ステップS6で「YES」)、極めて短時間で放電用抵抗5が異常温度に達したと判断し、異常温度検出信号Saを出力する(ステップS7)。   Further, for example, if the abnormality between the robot 3 and the voltage between the DC power supply lines 12a and 12b continues to rise rapidly due to some abnormality, the on-duty of the FET 17 becomes an extremely large value, for example, 100%. Therefore, the discharge resistor 5 is always energized, and the temperature of the discharge resistor 5 rises rapidly. Thus, when the on-duty becomes 100% (off-duty = 0%), if the state continues for about 2.3 seconds, the count value becomes “62000” or more (“YES” in step S6), It is determined that the discharge resistor 5 has reached the abnormal temperature in a very short time, and the abnormal temperature detection signal Sa is output (step S7).

なお、本実施例では、異常温度検出値A、加算値Bおよび減算値Cは、しきい値3.7%を超えたオンデューティに基づいて放電用抵抗5に通電が行われると、1オンオフ期間のカウント値の合計が上昇するように設定している。このため、回生電力の放電動作時におけるFET17のオンデューティが3.7%以下の場合、つまり、放電用抵抗5への通電期間が短く、放電用抵抗5の温度上昇が小さい場合には、カウント値が「62000」に到達しないため(ステップS6で「NO」)、前述した通常動作時の場合と同様にステップS7に進むことなく、異常温度検出信号Saが出力されることはない。   In this embodiment, the abnormal temperature detection value A, the addition value B, and the subtraction value C are 1 on / off when the discharging resistor 5 is energized based on the on-duty exceeding the threshold value 3.7%. The total count value for the period is set to increase. Therefore, when the on-duty of the FET 17 during the discharge operation of the regenerative power is 3.7% or less, that is, when the energization period to the discharge resistor 5 is short and the temperature rise of the discharge resistor 5 is small, the count is performed. Since the value does not reach “62000” (“NO” in step S6), the abnormal temperature detection signal Sa is not output without proceeding to step S7 as in the case of the normal operation described above.

続いて、FET17の機能診断処理について、図3に示すCPU7aの制御内容を示すフローチャートに沿って説明する。なお、この機能診断処理は、例えば電源装置1を通常に動作させる前に行うものとする。
CPU7aは、ステップT1にてHレベルのゲート信号Sgを出力し、FET17をオン状態に制御する。そして、ステップT2において、電圧信号VaのレベルがHレベルであるか否かを確認する。このとき、FET17が正常に機能していれば、電圧信号VaはLレベルとなる(「NO」)ので処理を終了する。一方、電圧信号VaがHレベルである場合(「YES」)には、FET17がオープン故障していると判断してステップT3へ進み、エンジンボードに故障検出信号Sbを出力して処理を終了する。
Next, the function diagnosis process of the FET 17 will be described with reference to the flowchart showing the control contents of the CPU 7a shown in FIG. Note that this function diagnosis processing is performed before the power supply device 1 is normally operated, for example.
In step T1, the CPU 7a outputs an H level gate signal Sg, and controls the FET 17 to be in an ON state. In step T2, it is confirmed whether or not the level of the voltage signal Va is H level. At this time, if the FET 17 is functioning normally, the voltage signal Va becomes L level (“NO”), and the process is terminated. On the other hand, when the voltage signal Va is at the H level (“YES”), it is determined that the FET 17 has an open failure, the process proceeds to step T3, the failure detection signal Sb is output to the engine board, and the process is terminated. .

以上説明した本実施例によれば、次のような効果が得られる。
電源装置1において、直流電源線12a,12b間の電圧が上限値380Vを超えて上昇しようとする場合、過電圧保護部6のFET17がスイッチング動作して放電用抵抗5に通電を行い、制御部7は、FET17のスイッチング動作におけるオンデューティが予め設定されたしきい値3.7%を超えた状態が所定時間以上継続した場合に異常と判定するようにした。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
In the power supply device 1, when the voltage between the DC power supply lines 12 a and 12 b tends to increase beyond the upper limit value of 380 V, the FET 17 of the overvoltage protection unit 6 performs a switching operation to energize the discharge resistor 5, and the control unit 7 Is determined as abnormal when the on-duty in the switching operation of the FET 17 exceeds a preset threshold value of 3.7% for a predetermined time or longer.

具体的には、CPU7aは、電圧信号Vaを1ms毎にサンプリングし、この電圧信号VaがLレベルのときにカウントアップし、Hレベルのときにカウントダウンする。そして、CPU7aは、上記カウント動作の積算値に基づいて放電用抵抗5の温度異常を判定する。すなわち、FET17のオン期間における放電用抵抗5の温度上昇分と、オフ期間における温度下降分(若しくは略一定)とに応じてアップ/ダウンカウントを行い、このカウント値が、異常温度検出値A以上になると温度異常が発生したと判断するので、放電用抵抗5における温度異常の発生をその上昇度合に応じて検出できる。従って、FET17の短絡故障や負荷であるロボット3側の異常などによって放電用抵抗5の温度が異常に上昇した場合、周辺部品に悪影響を及ぼすことや放電用抵抗5の溶断などを防止することができる。   Specifically, the CPU 7a samples the voltage signal Va every 1 ms, counts up when the voltage signal Va is L level, and counts down when the voltage signal Va is H level. And CPU7a determines the temperature abnormality of the resistance 5 for discharge based on the integrated value of the said count operation | movement. That is, an up / down count is performed according to the temperature rise of the discharge resistor 5 during the ON period of the FET 17 and the temperature fall (or substantially constant) during the OFF period, and this count value is equal to or higher than the abnormal temperature detection value A. Since it is determined that a temperature abnormality has occurred, the occurrence of a temperature abnormality in the discharge resistor 5 can be detected according to the degree of increase. Therefore, when the temperature of the discharge resistor 5 rises abnormally due to a short-circuit failure of the FET 17 or an abnormality on the robot 3 side that is a load, it is possible to prevent adverse effects on peripheral parts and fusing of the discharge resistor 5. it can.

また、カウントアップの加算値Bを「26」、カウントダウンの減算値Cを「1」に設定した。この場合、例えばFET17が1000m秒の期間について、しきい値に相当する3.7%のオンデューティ(オフデューティ=96.3%)でスイッチング動作して放電用抵抗5に通電した場合には、上記期間あたりのカウント値の合計は、下記式のとおり「−1」となり、増加しない。
26×37−963=−1
そして、FET17がしきい値3.7%を超えるオンデューティ3.8%でスイッチング動作した場合には、上記期間のカウント値の合計が増加するようになり、放電用抵抗5の温度異常を検出することができる。
Further, the count-up addition value B is set to “26”, and the count-down subtraction value C is set to “1”. In this case, for example, when the FET 17 performs a switching operation with an on-duty (off-duty = 96.3%) corresponding to a threshold value and energizes the discharging resistor 5 for a period of 1000 milliseconds, The total count value per period is “−1” as shown in the following formula and does not increase.
26 × 37−963 = −1
When the FET 17 performs a switching operation with an on-duty of 3.8% exceeding the threshold value of 3.7%, the total count value of the period increases, and a temperature abnormality of the discharge resistor 5 is detected. can do.

また、CPU7aは、通常動作を行う前に、FET17をオン状態に制御し、放電用抵抗5の端子電圧に相当する電圧信号Vaに基づいてFET17の機能診断を行うようにしたので、FET17の故障に起因する放電用抵抗5の過大な温度上昇を未然に防止することができる。   Further, the CPU 7a controls the FET 17 to be in an ON state before performing the normal operation, and performs the function diagnosis of the FET 17 based on the voltage signal Va corresponding to the terminal voltage of the discharging resistor 5. It is possible to prevent an excessive temperature rise of the discharge resistor 5 due to the above.

なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施例に限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。
電圧信号Vaのサンプリング間隔、オンデューティのしきい値、異常温度検出値A、加算値Bおよび減算値Cは、異常と判定する放電用抵抗5の温度に応じて適宜変更可能である。
FET17のオン期間にカウント値を減少させ、オフ期間にカウント値を増加させる構成としてもよく、この場合、カウント値の初期値を検出値Aに設定し、カウント値が「0」になった場合に異常温度を検出すればよい。
CPU7aは、FET17のオンデューティがしきい値を超えたことを検出すると、直ちに異常と判断するような制御を行ってもよい。
電圧検出手段20は、例えば制御部7のマイクロコンピュータのソフトウェアによってその機能を実現してもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The sampling interval of the voltage signal Va, the on-duty threshold value, the abnormal temperature detection value A, the addition value B, and the subtraction value C can be appropriately changed according to the temperature of the discharge resistor 5 that is determined to be abnormal.
The count value may be decreased during the ON period of the FET 17 and the count value may be increased during the OFF period. In this case, the initial value of the count value is set to the detection value A, and the count value becomes “0”. An abnormal temperature may be detected.
When the CPU 7a detects that the on-duty of the FET 17 exceeds the threshold value, the CPU 7a may perform control so as to immediately determine that there is an abnormality.
The function of the voltage detection means 20 may be realized by, for example, microcomputer software of the control unit 7.

A/D変換器7bに替えて、コンパレータを用いてFET17のスイッチング動作におけるオンデューティを検出したり、機能診断を行ってもよい。また、放電用抵抗5の両端に差動増幅器を接続して、その出力によって検出する構成としてもよい。
スイッチング素子としてPチャネルMOSFETを直流電源線12a側(電源側)に接続する構成としてもよい。
単相200V、もしくは100Vの交流電源を使用するものに適用してもよい。
電源装置1は、産業用ロボットに対して電源を供給するものに限らず、その他の電気、電子機器に対して電源を供給するものであってもよい。
Instead of the A / D converter 7b, an on-duty in the switching operation of the FET 17 may be detected or a function diagnosis may be performed using a comparator. Alternatively, a differential amplifier may be connected to both ends of the discharging resistor 5 and detection may be performed based on the output.
A P channel MOSFET may be connected to the DC power supply line 12a side (power supply side) as a switching element.
You may apply to what uses the alternating current power supply of single phase 200V or 100V.
The power supply device 1 is not limited to supplying power to an industrial robot, but may be one that supplies power to other electric and electronic devices.

本発明の一実施例を示す電源装置の電気的構成図1 is an electrical configuration diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention. 放電用抵抗の異常温度検出処理に係る制御内容を示すフローチャートFlow chart showing control contents related to abnormal temperature detection processing of discharging resistor FETの機能診断処理に係る制御内容を示すフローチャートFlowchart showing control contents related to FET function diagnosis processing

符号の説明Explanation of symbols

図面中、1は電源装置、2は交流電源、4は直流電源回路、5は放電用抵抗、6は過電圧保護部(放電制御手段)、7は制御部(オン/オフ検出手段、異常判定手段、カウント手段、診断手段)、12a,12bは直流電源線、17はNチャネルMOSFET(スイッチング素子)、20は電圧検出手段を示す。   In the drawings, 1 is a power supply device, 2 is an AC power supply, 4 is a DC power supply circuit, 5 is a discharge resistor, 6 is an overvoltage protection unit (discharge control unit), 7 is a control unit (on / off detection unit, abnormality determination unit). , Counting means, diagnostic means), 12a and 12b are DC power supply lines, 17 is an N-channel MOSFET (switching element), and 20 is voltage detection means.

Claims (6)

交流電源より供給される電力を整流して直流化する直流電源回路と、その直流電力を負荷に供給する1対の直流電源線と、これら直流電源線間の電圧を検出する電圧検出手段と、前記1対の直流電源線間に接続されるスイッチング素子および放電用抵抗の直列回路と、前記電圧検出手段による検出電圧が上限電圧以上となったときに前記スイッチング素子を導通させる放電制御手段とを備えた電源装置において、
前記スイッチング素子のオン/オフ状態を検出するオン/オフ検出手段と、
前記オン/オフ検出手段を介して検出される前記スイッチング素子のオンデューティが予め設定されたしきい値を超えると異常判定処理を行う異常判定手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
A DC power supply circuit that rectifies the power supplied from the AC power supply and converts it to DC, a pair of DC power supply lines that supply the DC power to the load, voltage detection means that detects a voltage between the DC power supply lines, A series circuit of a switching element and a discharge resistor connected between the pair of DC power supply lines, and a discharge control means for conducting the switching element when a voltage detected by the voltage detection means exceeds an upper limit voltage. In the power supply provided,
An on / off detection means for detecting an on / off state of the switching element;
A power supply apparatus comprising: an abnormality determination unit configured to perform an abnormality determination process when an on-duty of the switching element detected via the on / off detection unit exceeds a preset threshold value.
前記異常判定手段は、前記スイッチング素子のオンデューティが前記しきい値以上になった状態が、このオンデューティに応じて設定される時間以上継続した場合に異常と判定することを特徴とする請求項1記載の電源装置。   The abnormality determining means determines that an abnormality occurs when a state in which the on-duty of the switching element is equal to or greater than the threshold value continues for a time set according to the on-duty. The power supply device according to 1. 前記オン/オフ検出手段は、前記スイッチング素子のオン/オフ状態を一定周期毎に検出し、
前記異常判定手段は、前記一定周期毎に検出されるオン/オフ状態に応じてカウントアップまたはカウントダウンを行うカウント手段を備え、
前記カウント手段によるカウント値が予め設定された所定値になった場合に異常と判定することを特徴とする請求項2記載の電源装置。
The on / off detection means detects the on / off state of the switching element at regular intervals,
The abnormality determining unit includes a counting unit that counts up or counts down according to an on / off state that is detected every fixed period.
3. The power supply device according to claim 2, wherein when the count value by the counting means reaches a predetermined value set in advance, it is determined that there is an abnormality.
前記カウント手段は、前記オン状態でカウントアップ、前記オフ状態でカウントダウンを行い、アップカウントの加算値をダウンカウントの減算値の複数倍に設定することを特徴とする請求項3記載の電源装置。   4. The power supply device according to claim 3, wherein the counting means counts up in the on state and counts down in the off state, and sets the addition value of the up count to a multiple of the subtraction value of the down count. 前記加算値の設定倍率を、前記オンデューティのしきい値に基づいて設定することを特徴とする請求項4記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 4, wherein a setting magnification of the addition value is set based on the on-duty threshold value. 交流電源より供給される電力を整流して直流化する直流電源回路と、その直流電力を負荷に供給する1対の直流電源線と、これら直流電源線間の電圧を検出する電圧検出手段と、前記1対の直流電源線間に接続されるスイッチング素子および放電用抵抗の直列回路と、前記電圧検出手段による検出電圧が上限電圧以上となったときに前記スイッチング素子を導通させる放電制御手段とを備えた電源装置において、
前記スイッチング素子の機能を診断する診断手段を備え、
前記診断手段は、前記スイッチング素子の導通を制御可能に構成され、前記スイッチング素子を導通させた場合に、前記放電用抵抗の端子電圧が変化したか否かによって診断を行うことを特徴とする電源装置。
A DC power supply circuit that rectifies the power supplied from the AC power supply and converts it to DC, a pair of DC power supply lines that supply the DC power to the load, voltage detection means that detects a voltage between the DC power supply lines, A series circuit of a switching element and a discharge resistor connected between the pair of DC power supply lines, and a discharge control means for conducting the switching element when a voltage detected by the voltage detection means exceeds an upper limit voltage. In the power supply provided,
Comprising diagnostic means for diagnosing the function of the switching element;
The diagnosis means is configured to be able to control conduction of the switching element, and performs diagnosis according to whether or not the terminal voltage of the discharging resistor has changed when the switching element is turned on. apparatus.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013172632A (en) * 2012-02-23 2013-09-02 Mitsubishi Electric Corp Power conversion device
JP2013209017A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Toyota Industries Corp Power circuit
JP2020510388A (en) * 2017-03-21 2020-04-02 エレンベルガー ウント ペンスケン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Overvoltage protector

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013172632A (en) * 2012-02-23 2013-09-02 Mitsubishi Electric Corp Power conversion device
JP2013209017A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Toyota Industries Corp Power circuit
JP2020510388A (en) * 2017-03-21 2020-04-02 エレンベルガー ウント ペンスケン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Overvoltage protector
US11165245B2 (en) 2017-03-21 2021-11-02 Ellenberger & Poensgen Gmbh Overvoltage protector with array of resistors

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