JP2010252411A

JP2010252411A - Control system of power supply to load

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Publication number: JP2010252411A
Application number: JP2009095946A
Authority: JP
Inventors: Toru Shimomura; 徹下村; Shingo Kitamura; 愼悟北村
Original assignee: Kusatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Kusatsu Electric Co Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: JP5662008B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system of loads that is readily installed and maintained. <P>SOLUTION: The control system 10 includes a power line 12; a driver circuit 16 for directly controlling drive of a motor 14; and a command unit 18 for sending command data of driving the motor 14 to the driver circuit 16. The power line 12 is used for transmitting power from a power supply 20 and the command data. Conventionally, although the power line 12 has been used only for power supply to the motor 14 and the driver circuit 16, the power line is also used for the transmission of the command data. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータをはじめとした負荷への電力供給を制御する制御システムに関するものである。 The present invention relates to a control system for controlling power supply to a load such as a motor.

従来、空気調和機やプラントなどの装置にモータが使用されている（非特許文献１参照）。図５に示すように、モータ１４の動作を制御するために、制御システム５０には、ドライバ回路１６ｂおよび指令器１８が使用される。ドライバ回路１６ｂは、交流電源から直流電源を生成する整流回路２６および平滑コンデンサＣ１と、モータ１４に交流電流を供給するインバータ回路２２と、インバータ回路２２のスイッチングを制御するコントローラ２４とを備える。指令器１８がコントローラ２４にスイッチングのタイミングの指令データを送信し、コントローラ２４が指令データにしたがってインバータ回路２２のスイッチングを制御することにより、所定のタイミングで交流電流がモータ１４に供給される。 Conventionally, motors have been used in devices such as air conditioners and plants (see Non-Patent Document 1). As shown in FIG. 5, in order to control the operation of the motor 14, a driver circuit 16 b and a command device 18 are used in the control system 50. The driver circuit 16b includes a rectifier circuit 26 and a smoothing capacitor C1 that generate DC power from AC power, an inverter circuit 22 that supplies AC current to the motor 14, and a controller 24 that controls switching of the inverter circuit 22. The command device 18 transmits command data of switching timing to the controller 24, and the controller 24 controls switching of the inverter circuit 22 according to the command data, whereby an alternating current is supplied to the motor 14 at a predetermined timing.

モータ１４の数が増加するとドライバ回路１６ｂの数も増加する。指令器１８から各ドライバ回路１６ｂに接続する必要があり、配線数が増加する。モータ１４およびその周辺回路の設置と保守の負担が大きくなる。下記の特許文献１であれば、モータに対して専用の配線を使用して指令を送っているため、設置や保守の負担が大きくなる。 As the number of motors 14 increases, the number of driver circuits 16b also increases. It is necessary to connect the command device 18 to each driver circuit 16b, and the number of wirings increases. The burden of installation and maintenance of the motor 14 and its peripheral circuits increases. If it is the following patent document 1, since the instruction | command is sent using the wiring for exclusive use with respect to a motor, the burden of installation or a maintenance will become large.

http://www.hitachi-ies.co.jp/products/motion/ad/ada_sc.htmhttp://www.hitachi-ies.co.jp/products/motion/ad/ada_sc.htm

本発明の目的は、設置や保守が容易な負荷の制御システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a load control system that is easy to install and maintain.

本発明の負荷の制御システムは、電力線と、前記電力線に接続され、負荷に電力を供給しながら負荷の駆動を制御するドライバ回路と、前記電力線を介してドライバ回路に負荷の駆動の指令データを送る指令器とを備える。 The load control system of the present invention includes a power line, a driver circuit connected to the power line and controlling driving of the load while supplying power to the load, and command data for driving the load to the driver circuit via the power line. And a command device for sending.

本発明の制御システムは、指令器から電力線を介してドライバ回路に指令データを送信する。指令器とドライバ回路との間に専用の配線を設けない。 The control system of the present invention transmits command data from the command device to the driver circuit via the power line. No dedicated wiring is provided between the command unit and the driver circuit.

前記ドライバ回路が、複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路と、前記指令器からの指示データに応じて、スイッチング素子のスイッチングを制御するコントローラとを備える。 The driver circuit includes an inverter circuit including a plurality of switching elements, and a controller that controls switching of the switching elements in accordance with instruction data from the command device.

前記電力線に接続され、指令データの内容に応じて極性反転するパルスを生成する回路を備える。前記パルスは、調歩同期式を利用したり、指令データに応じてパルス幅を異ならせる。 A circuit is provided that generates a pulse that is connected to the power line and reverses its polarity according to the content of the command data. As for the pulse, an asynchronous method is used, or the pulse width is varied according to command data.

前記ドライバ回路は、インバータ回路およびコントローラに直流電圧を供給するための整流回路を備え、整流回路よりも指令器側からコントローラにパルスを供給する。 The driver circuit includes a rectifier circuit for supplying a DC voltage to the inverter circuit and the controller, and supplies a pulse to the controller from the command side of the rectifier circuit.

１つの前記指令器に対して電力線が複数に分岐されることによって前記負荷およびドライバ回路が複数であり、ドライバ回路ごとにアドレスを設け、パルスにアドレスのデータを含めることによって、動作を制御するモータを判別する。 A motor that controls operation by providing a plurality of loads and driver circuits by branching a plurality of power lines with respect to one commander, providing an address for each driver circuit, and including address data in a pulse Is determined.

本発明によると、負荷に電力を供給するための電力線を指令データの送信に使用するため、設置や保守が容易になる。負荷の設置台数が増加すればするほど、従来と比べて設置や保守の負担の差が大きくなる。 According to the present invention, since a power line for supplying power to a load is used for transmitting command data, installation and maintenance are facilitated. The greater the number of loads installed, the greater the difference in installation and maintenance burden compared to the prior art.

本発明の負荷の制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control system of the load of this invention. 指令データをパルスに変換した一例を示す図である。It is a figure which shows an example which converted the command data into the pulse. 制御システムに使用されるパルス生成回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pulse generation circuit used for a control system. 複数の負荷に本発明の制御システムを適用した図である。It is the figure which applied the control system of the present invention to a plurality of loads. 従来の負荷の制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional load control system.

本発明の負荷の制御システムについて図面を使用して説明する。負荷としてはモータを使用して説明するが、モータに限定されることはない。 The load control system of the present invention will be described with reference to the drawings. The load will be described using a motor, but is not limited to a motor.

図１の制御システム１０は、電力線１２と、モータ１４の駆動を直接制御するドライバ回路１６と、ドライバ回路１６にモータ１４の駆動の指令データを送る指令器１８とを備える。 The control system 10 of FIG. 1 includes a power line 12, a driver circuit 16 that directly controls driving of the motor 14, and a command unit 18 that sends command data for driving the motor 14 to the driver circuit 16.

電力線１２は電源２０からの電力や指令データの伝送に使用される。従来、電力線１２はモータ１４やドライバ回路１６への電力供給にのみ使用されていたが、本発明では指令データの伝送にも使用する。 The power line 12 is used to transmit power and command data from the power source 20. Conventionally, the power line 12 has been used only to supply power to the motor 14 and the driver circuit 16, but in the present invention, it is also used to transmit command data.

ドライバ回路１６は、モータ１４に電力を供給しながらモータ１４の駆動を制御するものである。ドライバ回路１６には、複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路２２と、スイッチング素子のスイッチングを制御するコントローラ２４とを備えている。スイッチング素子に対するスイッチングのタイミングを制御することによって、出力される交流電圧のタイミングが制御され、モータ１４の駆動を制御される。コントローラ２４としては、マイコンなどが挙げられる。 The driver circuit 16 controls driving of the motor 14 while supplying electric power to the motor 14. The driver circuit 16 includes an inverter circuit 22 including a plurality of switching elements, and a controller 24 that controls switching of the switching elements. By controlling the switching timing with respect to the switching element, the timing of the output AC voltage is controlled, and the driving of the motor 14 is controlled. An example of the controller 24 is a microcomputer.

また、ドライバ回路１６はインバータ回路２２やコントローラ２４に直流電圧を供給するために、インバータ回路２２とコントローラ２４の前段に整流回路２６を備える。整流回路２６は複数のダイオードを用いたものである。整流回路２６によって直流化された電圧のリップルを取り除くために、整流回路２６の後段に平滑コンデンサＣ１を備える。必要に応じて整流回路２６とコントローラ２４の間にＤＣ／ＤＣコンバータを設けて、コントローラ２４を駆動させる所望の電圧に変換する構成であってもよい。 The driver circuit 16 includes a rectifier circuit 26 in front of the inverter circuit 22 and the controller 24 in order to supply a DC voltage to the inverter circuit 22 and the controller 24. The rectifier circuit 26 uses a plurality of diodes. In order to remove the ripple of the voltage converted into a direct current by the rectifier circuit 26, a smoothing capacitor C1 is provided at the subsequent stage of the rectifier circuit 26. If necessary, a DC / DC converter may be provided between the rectifier circuit 26 and the controller 24 to convert the voltage into a desired voltage for driving the controller 24.

指令器１８は、モータ１４を所定の回転数などで駆動させるために指令データを生成する装置である。指令器１８としては、コンピュータが挙げられ、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら両方によって指令データを生成する。 The command device 18 is a device that generates command data for driving the motor 14 at a predetermined rotational speed. The command device 18 includes a computer, and generates command data by hardware, software, or both.

指令データを伝送するために、電力線１２の途中に、指令データの内容に応じてパルスを生成するパルス生成回路２８を設ける。パルス生成回路２８は、電源２０から出力された交流電圧を極性の反転するパルスに変換する。パルスの種類としては、例えば、スタートビット、モータ１４の回転数などの情報を含むデータビット（通常８ビットで必要に応じてパリティビットを含む）、ストップビットで構成される調歩同期式が挙げられる（図２）。情報に応じて適宜データ数を設定する。また、他の方式として、パルス幅に応じてモータ１４の回転数を変更するようにしてもよい。 In order to transmit the command data, a pulse generation circuit 28 that generates a pulse according to the content of the command data is provided in the middle of the power line 12. The pulse generation circuit 28 converts the AC voltage output from the power supply 20 into a pulse whose polarity is inverted. Examples of the pulse type include a start bit, a start bit, a data bit including information such as the number of revolutions of the motor 14 (usually 8 bits including a parity bit as required), and a start-stop synchronization type including a stop bit. (FIG. 2). The number of data is set as appropriate according to the information. As another method, the rotation speed of the motor 14 may be changed according to the pulse width.

パルス生成回路２８の構成は、交流電源２０の出力を直流化するための整流平滑回路３０と、パルスを生成するＨブリッジ型のインバータ回路３２とを備える（図３）。Ｈブリッジ型のインバータ回路３２は複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有しており、指令器１８が直接または間接的にスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のスイッチングを制御することによってパルスが生成できる。スイッチＳＷ１とＳＷ４をペアとし、スイッチＳＷ２とＳＷ３をペアにオン・オフを制御することによって、極性（プラス電位とマイナス電位）の反転するパルスが生成できる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４としては、トランジスタなどが挙げられる。パルスの極性が反転しているため、整流回路２６や平滑コンデンサＣ１は従来と同じものが使用できる。高性能なＩＣを使用せず、単純な回路で簡単に構成できる。 The configuration of the pulse generation circuit 28 includes a rectifying / smoothing circuit 30 for converting the output of the AC power supply 20 into a direct current and an H-bridge type inverter circuit 32 for generating a pulse (FIG. 3). The H-bridge type inverter circuit 32 has a plurality of switches SW1 to SW4, and pulses can be generated by the commander 18 directly or indirectly controlling the switching of the switches SW1 to SW4. By switching the switches SW1 and SW4 as a pair and the switches SW2 and SW3 as a pair and controlling on / off, a pulse whose polarity (plus potential and minus potential) is inverted can be generated. Examples of the switches SW1 to SW4 include transistors. Since the polarity of the pulse is inverted, the same rectifier circuit 26 and smoothing capacitor C1 can be used. It can be easily configured with a simple circuit without using a high-performance IC.

なお、交流電源２０を使用したため、パルス生成回路２８に整流平滑回路３０を使用したが、直流電源であれば整流平滑回路３０はのぞかれる。 Since the AC power source 20 is used, the rectifying / smoothing circuit 30 is used for the pulse generation circuit 28. However, if the DC power source is used, the rectifying / smoothing circuit 30 is omitted.

指令データとなったパルスをコントローラ２４に入力する必要がある。このとき、整流回路２６を介してしまうとパルスが直流化されるため、コントローラ２４に指令データを入力することはできない。そこで、整流回路２６よりもパルス生成回路２８側からコントローラ２４にパルスを入力する。パルスの電位を調節するため、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してコントローラ２４にパルスを入力する。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が指令データの検出回路の機能を有しており、高性能で高周波駆動のＩＣを必要とせず、単純な回路で指令データを検出できる。 It is necessary to input the command data to the controller 24. At this time, if the pulse passes through the rectifier circuit 26, the pulse is converted to a direct current, so that command data cannot be input to the controller 24. Therefore, a pulse is input to the controller 24 from the pulse generation circuit 28 side than the rectification circuit 26. In order to adjust the potential of the pulse, the pulse is input to the controller 24 via the voltage dividing resistors R1 and R2. The voltage dividing resistors R1 and R2 have a function of a command data detection circuit, and do not require a high-performance, high-frequency drive IC, and can detect the command data with a simple circuit.

なお、制御システム１０の起動と同時に指令データを送信するとコントローラ２４への電力供給と指令データの入力がほぼ同時になる。制御が不安定になるおそれがあるため、起動直後は電力供給のみにするのが好ましい。 Note that when command data is transmitted simultaneously with the activation of the control system 10, the power supply to the controller 24 and the input of the command data become almost simultaneous. Since the control may become unstable, it is preferable to use only power supply immediately after startup.

制御システム１０の動作は、（１）指令器１８から指令データをパルス生成回路２８に送信する。（２）パルス生成回路２８は指令データに応じたパルスを生成し、電力線１２を介してドライバ回路１６に送信する。パルスはコントローラ２４に指令データとして入力され、かつ、整流回路２６で直流化されて使用される。（３）コントローラ２４は指令データに基づいてインバータ回路２２のスイッチングを制御する。スイッチングによってモータ１４に対して指令データに基づいた電力供給ができる。 The operation of the control system 10 is as follows: (1) Command data is transmitted from the command device 18 to the pulse generation circuit 28. (2) The pulse generation circuit 28 generates a pulse corresponding to the command data and transmits it to the driver circuit 16 via the power line 12. The pulse is input to the controller 24 as command data and converted into a direct current by the rectifier circuit 26 for use. (3) The controller 24 controls switching of the inverter circuit 22 based on the command data. Power can be supplied to the motor 14 based on the command data by switching.

また、モータ１４を複数台設置する場合に、１つの電源２０から複数の電力線１２に分岐させる場合がある（図４）。この場合、電力線１２の分岐点よりも電源２０側にパルス生成回路２８と指令器１８とを設ける。ドライバ回路１６に備えられるコントローラ２４ごとにアドレスを設け、指令データの内容にアドレスを含める。全てのコントローラ２４に指令データが送信されるが、コントローラ２４は自己のアドレスを含む指令データのみを実行する。 Further, when a plurality of motors 14 are installed, there is a case where one power source 20 is branched to a plurality of power lines 12 (FIG. 4). In this case, the pulse generation circuit 28 and the command device 18 are provided on the power supply 20 side of the branch point of the power line 12. An address is provided for each controller 24 provided in the driver circuit 16, and the address is included in the contents of the command data. Although the command data is transmitted to all the controllers 24, the controller 24 executes only the command data including its own address.

以上のように、本発明の制御システム１０は、指令器１８とドライバ回路１６のコントローラ２４とを接続するための専用の配線がないため設置および保守の負担が小さい。モータ１４の設置台数が増加すればするほど、従来との設置および保守の負担の差が大きくなる。また、回路構成は、従来と比較して電力線１２を使用した伝送をおこなうための回路が増加するだけであり、回路の複雑化はほとんどない。 As described above, the control system 10 of the present invention has a small installation and maintenance burden because there is no dedicated wiring for connecting the commander 18 and the controller 24 of the driver circuit 16. The greater the number of motors 14 installed, the greater the difference in installation and maintenance burden from the prior art. Further, the circuit configuration is merely an increase in the number of circuits for performing transmission using the power line 12 as compared with the prior art, and the circuit is hardly complicated.

以上、本発明について実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、ドライバ回路１６が、照明器具の点灯回路に利用されたり、誘導加熱用の高周波電力発生装置に利用されたりする場合、モータ１４の代わりに蛍光灯や誘導加熱用コイルになる。 As mentioned above, although embodiment was described about this invention, this invention is not limited to said embodiment. For example, when the driver circuit 16 is used for a lighting circuit of a lighting fixture or a high-frequency power generator for induction heating, a fluorescent lamp or an induction heating coil is used instead of the motor 14.

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist thereof.

１０：制御システム
１２：電源線
１４：モータ（負荷）
１６：ドライバ回路
１８：指令器
２０：電源
２２：インバータ回路
２４：コントローラ
２６：整流回路
２８：パルス生成回路
３０：整流平滑回路
３２：Ｈブリッジ型インバータ回路
Ｃ１：平滑コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２：分圧抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４：スイッチ 10: Control system 12: Power line 14: Motor (load)
16: Driver circuit 18: Commander 20: Power supply 22: Inverter circuit 24: Controller 26: Rectifier circuit 28: Pulse generator circuit 30: Rectifier smoothing circuit 32: H bridge type inverter circuit C1: Smoothing capacitors R1, R2: Voltage dividing resistors SW1, SW2, SW3, SW4: Switch

Claims

A control system for controlling power supply to a load,
Power lines,
A driver circuit connected to the power line and controlling driving of the load while supplying power to the load;
A commander for sending command data for driving the load to the driver circuit via the power line;
Motor control system equipped with.

The driver circuit is
An inverter circuit comprising a plurality of switching elements;
A controller that controls switching of the switching element in accordance with the instruction data from the command device;
The control system of claim 1 comprising:

The control system according to claim 1, further comprising a circuit that is connected to the power line and generates a pulse whose polarity is inverted according to the content of the command data.

The control system according to claim 3, wherein the driver circuit includes a rectifier circuit for supplying a DC voltage to the inverter circuit and the controller, and supplies a pulse to the controller from the command side of the rectifier circuit.

The load is divided into a plurality of power lines for one commander, and the load and the driver circuit are plural. An address is provided for each driver circuit, and the address data is included in the command data to control the operation. The control system according to claim 1, wherein the motor is discriminated.