JP2009011042A - Method for protecting rush current prevention circuits, and inverter device - Google Patents
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Description
本発明は、インバータ装置の突入電流防止回路に関し、突入電流防止回路内のリレーが動作不良となった場合、突入電流抑制抵抗の焼損を防止する突入電流防止回路の保護方法とそれを備えたインバータ装置に関する。 The present invention relates to an inrush current prevention circuit for an inverter device, and a protection method for an inrush current prevention circuit for preventing burning of an inrush current suppression resistor when a relay in the inrush current prevention circuit malfunctions, and an inverter having the same Relates to the device.
インバータ装置の電源には、電圧安定化のために平滑コンデンサが接続されており、電源投入時には平滑コンデンサを充電するために、定常時の数倍の突入電流が流れ、抵抗とリレーで構成された突入電流防止回路で、突入電流を抑制している。
図3は、従来から用いられている突入電流防止回路の一例である。
図3において、1は交流電源であり、2は交流を直流に変換するコンバータ部である。3は突入電流抑制抵抗、4はリレー、5は直流電圧を安定化する平滑コンデンサ、6は直流電圧を可変周波数の可変電圧に変換するインバータ部、7は負荷となるモータである。
突入電流防止回路の動作は、交流電源1を投入すると、コンバータ部2を介して、突入電流抑制抵抗3により突入電流を抑制して平滑コンデンサ5を充電する。平滑コンデンサ5の充電が開始され直流母線電圧が上昇すると、リレー4を動作させてリレー4の接点部を短絡する。リレー接点短絡後はリレー4の接点に負荷電流が流れる。
このように、突入電流防止回路は、電源投入時の平滑コンデンサ5の充電電流を突入電流抑制抵抗3にて抑制し、充電が完了するとリレー4にて突入電流抑制抵抗3を短絡してリレー4の接点部を介して負荷電流を流すのである。
A smoothing capacitor is connected to the power supply of the inverter device in order to stabilize the voltage. In order to charge the smoothing capacitor when the power is turned on, an inrush current several times that in the steady state flows, and it is composed of a resistor and a relay. The inrush current prevention circuit suppresses the inrush current.
FIG. 3 is an example of a conventional inrush current prevention circuit.
In FIG. 3, 1 is an AC power source, and 2 is a converter unit for converting AC to DC. 3 is an inrush current suppression resistor, 4 is a relay, 5 is a smoothing capacitor that stabilizes the DC voltage, 6 is an inverter unit that converts the DC voltage into a variable voltage of a variable frequency, and 7 is a motor as a load.
When the
Thus, the inrush current prevention circuit suppresses the charging current of the
突入電流防止回路の保護のためにリレー4の動作状態を判別する手段として、従来はアンサーバック信号出力機能を有するリレーを使用している。
また図4のような直流母線電圧検出部8の出力信号と負荷電流検出部11の出力信号より演算した直流母線電圧値と、直流母線電圧検出部8の出力信号値との比較よりリレー4の動作不良を検出するものもある(例えば、特許文献1参照)。
Further, the comparison of the DC bus voltage value calculated from the output signal of the DC bus
突入電流防止回路で、リレーまたはリレー駆動回路に何らかの異常が発生し、リレーが正常動作しなかった場合、図3の回路では、突入電流抑制抵抗3に負荷となるモータ7の負荷電流が常時流れ、突入電流抑制抵抗3が焼損する問題がある。
この問題解決策として、アンサーバック機能を有するリレーを使用し、リレーの動作状態を確認する方法がある。このリレーを使用した従来の方法では、リレー駆動指令信号とアンサーバック信号の整合をチェックするという手順をとっており、電源を遮断した時にリレー駆動電源が切れ、リレー駆動指令信号とアンサーバック信号が不整合となる場合もあるため、ある程度の監視時間が必要であり、不整合で即時にリレー動作不良と判断できないという問題があった。リレー動作不良であった場合、この監視時間で突入電流抑制抵抗を焼損する可能性がある。
また、図4のような従来技術では、複雑な演算処理を必要とし、またリレーの動作不良を検出するまで、定常時の負荷電流を突入電流抑制抵抗に流す必要がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、従来の回路構成で突入電流抑制抵抗の焼損を防止するとともにリレーの動作状態を判別することができる突入電流防止回路の保護方法とそれを備えたインバータ装置を提供することを目的とする。
When an abnormality occurs in the relay or relay drive circuit in the inrush current prevention circuit and the relay does not operate normally, the load current of the
As a solution to this problem, there is a method of using a relay having an answer back function and confirming the operation state of the relay. In the conventional method using this relay, the procedure of checking the matching of the relay drive command signal and the answer back signal is taken. When the power is turned off, the relay drive power is turned off, and the relay drive command signal and the answer back signal are Since inconsistency may occur, a certain amount of monitoring time is required, and there is a problem that it is not possible to immediately determine a relay operation failure due to inconsistency. If the relay operation is defective, the inrush current suppression resistor may be burned out during this monitoring time.
Further, the conventional technique as shown in FIG. 4 requires complicated calculation processing, and it is necessary to flow a load current in a steady state through the inrush current suppression resistor until a malfunction of the relay is detected.
The present invention has been made in view of such problems, and a protection method for an inrush current prevention circuit that can prevent the inrush current suppression resistor from burning out and determine the operation state of the relay with a conventional circuit configuration, and An object is to provide an inverter device including the same.
上記問題を解決するため、本発明は、次のような方法および構成としたものである。
請求項1に記載の発明は、交流電源よりコンバータ部を介して電力を供給するアンサーバック機能を有するリレーと、該リレーに並列接続された突入電流抑制抵抗と、該突入電流抑制抵抗に接続された平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの端子間電圧を検出する直流母線電圧検出部と、トルクリミット機能を有する制御回路部を備えたインバータ装置において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を、前記突入電流抑制抵抗に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げて、リレー動作不良時の突入電流防止回路における前記突入電流抑制抵抗の焼損を防止するようにしたものである。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1記載のインバータ装置において、前記インバータ装置の突入電流防止回路の保護機能は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下しない場合には、前記突入電流防止回路の動作状態を不良と判断する手段を備えたものである。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1記載のインバータ装置において、前記インバータ装置の突入電流防止回路の保護機能は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下した場合には、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作へ移行する機能を備えたものである。
請求項4に記載の発明は、請求項2記載のインバータ装置において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、インバータ装置の表示部に前記突入電流防止回路が動作不良である旨の警報表示をするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項2記載のインバータ装置において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、インバータ装置の主回路スイッチング素子をベースブロックし電力の供給を停止するものである。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載のインバータ装置において、前記リレーに代わり、オン、オフ状態を判別することができる出力機能を有するコンタクタ、またはサイリスタなどの半導体スイッチング素子を、前記突入電流防止回路に用いたものである。
In order to solve the above problems, the present invention has the following method and configuration.
The invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the inverter device according to the first aspect, the protection function of the inrush current prevention circuit of the inverter device sets the set value of the electric side torque limiter according to the answer back signal of the relay. When the DC bus voltage detection value does not decrease below the preset DC bus voltage setting value when the value is lowered to the above value, there is provided means for determining that the operating state of the inrush current prevention circuit is defective.
According to a third aspect of the present invention, in the inverter device according to the first aspect, the protection function of the inrush current prevention circuit of the inverter device sets the set value of the electric side torque limiter according to the answer back signal of the relay. When the DC bus voltage detection value is lower than the preset DC bus voltage setting value when the value is lowered to the above value, the power source is recognized as being in a cut-off state and has a function of shifting to a power failure processing operation. It is.
According to a fourth aspect of the present invention, in the inverter device according to the second aspect, when the means for determining the operating state of the inrush current prevention circuit determines that the inrush current prevention circuit is malfunctioning, An alarm is displayed on the display unit to indicate that the inrush current prevention circuit is malfunctioning.
According to a fifth aspect of the present invention, in the inverter device according to the second aspect, when the means for determining the operating state of the inrush current preventing circuit determines that the inrush current preventing circuit is malfunctioning, The main circuit switching element is blocked and the supply of power is stopped.
According to a sixth aspect of the present invention, in the inverter device according to any one of the first to third aspects, instead of the relay, a contactor having an output function capable of determining an on / off state, or a semiconductor such as a thyristor A switching element is used in the inrush current prevention circuit.
請求項7に記載の発明は、交流電源よりコンバータ部を介して電力を供給するアンサーバック機能を有するリレーと、該リレーに並列接続された突入電流抑制抵抗と、該突入電流抑制抵抗に接続された平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの端子間電圧を検出する直流母線電圧検出部と、前記コンバータ部の電流リミット機能を有する制御回路部を備えた装置の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を、前記突入電流抑制抵抗に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げるようにした突入電流防止回路の保護方法である。
本発明によれば、請求項1乃至6に記載したインバータ装置のみに限定されず、リレー、コンタクタあるいはサイリスタなどの半導体スイッチング素子と、突入電流抑制抵抗を用いて電源投入時のコンバータ部の突入電流を抑制する突入電流防止回路は、交流を直流に変換して直流電源を得る直流電源装置等にも広く適用できるものである。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下しない場合には、前記突入電流防止回路の動作状態を不良と判断する手段を備えたものである。
請求項9に記載の発明は、請求項7に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下した場合には、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作へ移行する機能を備えたものである。
請求項10に記載の発明は、請求項8に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、前記突入電流防止回路が動作不良である旨の警報表示をするものである。
請求項11に記載の発明は、請求項9に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作に移行した場合には、停電中である旨の警報表示をするものである。
請求項12に記載の発明は、請求項7乃至9のいずれかに記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーに代わり、オン、オフ状態を判別することができる出力機能を有するコンタクタ、またはサイリスタなどの半導体スイッチング素子を、前記突入電流防止回路に用いたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a relay having an answer back function for supplying electric power from an AC power source via a converter unit, an inrush current suppression resistor connected in parallel to the relay, and the inrush current suppression resistor. In the method for protecting an inrush current prevention circuit of a device comprising: a smoothing capacitor; a DC bus voltage detection unit for detecting a voltage across the terminals of the smoothing capacitor; and a control circuit unit having a current limit function of the converter unit. The inrush current prevention circuit protection method is configured to lower the set value of the current limit function to a value that is equal to or less than a current value at which the inrush current suppression resistor can be continuously energized according to the answerback signal.
According to the present invention, the inrush current of the converter unit at the time of power-on is not limited to the inverter device according to any one of
According to an eighth aspect of the present invention, in the method for protecting an inrush current preventing circuit according to the seventh aspect, when the set value of the current limit function is lowered to the value in accordance with the answer back signal of the relay, the preset value is set in advance. When the detected value of the DC bus voltage is not lower than the set value of the DC bus voltage, there is provided means for determining that the operating state of the inrush current prevention circuit is defective.
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for protecting an inrush current preventing circuit according to the seventh aspect, when the set value of the current limit function is lowered to the value in accordance with the answer back signal of the relay, the preset value is set in advance. When the detected value of the DC bus voltage is lower than the set value of the DC bus voltage, the function recognizes that the power source is in a cut-off state and shifts to a power failure processing operation.
According to a tenth aspect of the present invention, in the method for protecting an inrush current preventing circuit according to the eighth aspect, when the means for judging the operating state of the inrush current preventing circuit judges that the inrush current preventing circuit is malfunctioning. In this case, an alarm is displayed to the effect that the inrush current prevention circuit is malfunctioning.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the method for protecting an inrush current preventing circuit according to the ninth aspect, the means for judging the operating state of the inrush current preventing circuit recognizes that the power supply is in a cut-off state, and When transitioning to operation, an alarm is displayed to indicate that a power failure is occurring.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the inrush current protection circuit protection method according to any of the seventh to ninth aspects, a contactor having an output function capable of determining an on / off state instead of the relay, Alternatively, a semiconductor switching element such as a thyristor is used in the inrush current prevention circuit.
本発明によると、従来回路構成でリレー動作不良時に突入電流抑制抵抗を介して流れる電流を抑制して突入電流抑制抵抗の焼損を防止することができる。また、突入電流防止回路の異常を判別することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the inrush current suppression resistor from burning out by suppressing the current flowing through the inrush current suppression resistor when the relay operation is defective in the conventional circuit configuration. Further, it is possible to determine abnormality of the inrush current prevention circuit.
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図1、図2に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the method of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の突入電流防止回路の保護方法を実施するインバータ装置の構成図である。同図において、1は交流電源、2はコンバータ部、3は突入電流抑制抵抗、41は接点がONしたことを示すアンサーバック機能を有したリレー、5は平滑コンデンサ、6はインバータ部、7は負荷となるモータ、8は直流母線電圧検出部、9は制御回路部である。制御回路部9は、トルクリミット機能を有したインバータ制御部、直流母線電圧検出部8による直流電圧の監視、リレー4の駆動指令およびアンサーバック信号の監視機能を有している。
突入電流防止回路10は突入電流抑制抵抗3、リレー41、直流母線電圧検出部8および制御回路部9により構成されたものである。その基本動作は図3で示す従来例と同様であるが、図3の回路構成と異なるのは、リレー4をアンサーバック機能を有したリレー41とし、直流母線電圧検出部8を追加した点である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an inverter device that implements a method for protecting an inrush current prevention circuit according to the present invention. In the figure, 1 is an AC power source, 2 is a converter unit, 3 is an inrush current suppression resistor, 41 is a relay having an answer back function indicating that the contact is turned on, 5 is a smoothing capacitor, 6 is an inverter unit, and 7 is A motor serving as a load, 8 is a DC bus voltage detection unit, and 9 is a control circuit unit. The control circuit unit 9 has an inverter control unit having a torque limit function, a DC voltage monitoring by the DC bus
The inrush
図2は実施例における突入電流防止回路10の保護方法、さらに詳細に言えば突入電流抑制抵抗の焼損を防止するための処理手順を示すフローチャートである。以下、図2に基づいて本発明の突入電流防止回路10の保護方法について説明する。
はじめにステップ1(図2ではS1と記載。以下、同じ。)でリレー4のアンサーバック信号を監視しておきアンサーバック信号がOFFすると、ステップ2で電動側トルクリミッタの設定値を下げて、すなわち、突入電流抑制抵抗3に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げて、負荷となるモータ7への負荷電流を抑制する。これにより突入電流防止回路10が異常であった場合の突入電流抑制抵抗3の焼損を防止している。アンサーバック信号がOFFでなければステップ1に戻る。
FIG. 2 is a flowchart showing a method for protecting the inrush
First, in step 1 (described as S1 in FIG. 2), the answer back signal of the relay 4 is monitored, and when the answer back signal is turned OFF, the set value of the electric torque limiter is lowered in
なお、上述の連続通電可能な電流値は、突入電流抑制抵抗3の許容温度上昇、冷却条件、設置環境などに依存するので、インバータ装置の設計条件に適合するように決定する。また、負荷であるモータによって駆動される機械側の用途によっては、異常発生時に、瞬時に停止しても問題ない場合もあるが、一般的には、機械にとって急停止は好ましくないので、トルクリミッタの設定値は徐々に低下するよう処理する。急停止が許容できる機械であれば、アンサーバック信号のOFFと同時に、トルクリミッタの設定値を零としてモータ電流を略零としてもよい。さらに、機械の用途によっては異常発生時でも、できるだけ駆動状態を維持しなければならない場合もある。このような用途の場合は、アンサーバック信号のOFFを報知した後、機械側の退避処理が完了するまでの所定の期間は、トルクリミッタの設定値をそのまま維持し、その後、設定値を徐々に低下するなどの処置をとる。
Note that the current value that can be continuously energized depends on the allowable temperature rise of the inrush
次にステップ3で直流電圧検出部8により直流母線電圧を監視しておき、予め設定された電圧値よりも低下するかどうかを判断する。すなわち入力電源が遮断された場合、リレー41のアンサーバック信号がOFFし直流母線電圧が低下すれば、供給電源が遮断されたために直流母線電圧が低下したと判断し、逆にアンサーバック信号がOFFしたにも関わらず直流母線電圧が低下しない場合は、リレー41の接点部あるいはリレー41の駆動回路に何らかの動作不良が発生したと判断できる。
Next, in
なお、突入電流防止回路10における異常内容としては次のような場合が考えられる。例えば、インバータ運転中に負荷電流がリレー41の接点を介して流れているときに、リレー41の駆動電源が遮断されてしまったような場合、リレー41の接点がOFFし、リレー41に並列接続されている突入電流抑制抵抗3に負荷電流が流れる。この負荷電流が流れ続けると、突入電流抑制抵抗3の焼損事故につながる。
また、リレー41のアンサーバック信号がOFFしたにもかかわらず直流母線電圧が低下しない場合は、アンサーバック信号の異常、リレー41の接点溶着、リレー41がOFF状態で突入電流抑制抵抗3を介して負荷電流が流れ続けている、などの異常状態が考えられる。
In addition, the following cases can be considered as abnormal contents in the inrush
Further, when the DC bus voltage does not decrease even though the answer back signal of the
本発明は、リレー41のアンサーバック信号のOFFを検出した時点で、負荷電流の抑制を実施するので、たとえ突入電流防止回路10が異常である場合でも、突入電流抑制抵抗3の焼損を防止することができ、突入電流防止回路10の異常判断ができる。
In the present invention, since the load current is suppressed when the answer back signal of the
さらに、突入電流防止回路10が異常と判断すると、ステップ4でインバータ装置の表示部に突入電流防止回路10が動作不良である旨の警報表示をするとともに、ステップ5でインバータ装置の主回路スイッチング素子をベースブロックしインバータ装置の運転を非常停止する。
また、突入電流防止回路10が正常であると判断すると、ステップ6で通常の停電処理を実行する。
Further, if the inrush
When it is determined that the inrush
リレー、コンタクタあるいはサイリスタなどの半導体スイッチング素子と、突入電流抑制抵抗を用いて電源投入時のコンバータ部の突入電流を抑制する突入電流防止回路は、交流を直流に変換して直流電源を得る直流電源装置、モータを制御するインバータ装置などに広く用いられており、本発明は従来技術の回路構成とソフトウェア処理で実行でき、これらの装置へ容易に適用することができる。 Inrush current prevention circuit that suppresses the inrush current of the converter section when power is turned on using a semiconductor switching element such as a relay, contactor or thyristor and an inrush current suppression resistor is a DC power supply that converts AC to DC to obtain DC power The present invention is widely used in devices, inverter devices for controlling motors, and the like, and the present invention can be executed by a conventional circuit configuration and software processing, and can be easily applied to these devices.
1 交流電源
2 コンバータ部
3 突入電流抑制抵抗
4 リレー
5 平滑コンデンサ
6 インバータ部
7 モータ
8 直流母線電圧検出部
9 制御回路部
10 突入電流防止回路
41 アンサーバック機能を有したリレー
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