JP2629770B2 - 回生処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は搬送機器の変速やロボットの駆動源となるモ
ータをコントロールするパワーエレクトロニクス機器
で、インダクションモータや同期モータを駆動するイン
バータ部のDC電源部に用いられる回生処理装置に関す
る。

従来の技術 従来、インバータやサーボモータの駆動用アンプの電
源に設けられた、モータよりの回生エネルギを消費させ
るための抵抗器（以下、回生用抵抗器とする）の焼損を
防ぐ方法として第３図のように回生用抵抗器１と直列に
接続された温度ヒューズ５を回生用抵抗器１に密着、あ
るいは回生用抵抗器内に内蔵させ、回生用抵抗器が加熱
すると同温度ヒューズが溶断することにより回生用抵抗
器の焼損を防止する方法や、第４図のように回生用抵抗
器１をオンオフするスイッチ手段２へのオンオフ指令信
号を監視し、一定時間以上、オン指令信号がスイッチ手
段へ指令された場合に、タイマー回路４により検出し、
その端子Ｓよりの出力によりシステムの動作を停止させ
て、回生電力が発生しないようにして、回生用抵抗器の
焼損を防止する方法がある。

なお、第３図，第４図において、１は回生用抵抗器、
２は回生用抵抗器１をオンオフするパワートランジス
タ、３はパワートランジスタ２のオンオフをコントロー
ルする制御部で、端子A,Bがコンバータ出力回路に負荷
として接続される。

発明が解決しようとする課題 しかし前者の温度ヒューズ５を使った方法では、一度
温度ヒューズ５が溶断してしまうと再度用がそのままの
状態ではできなかった。また後者の回生用抵抗器１をオ
ンオフするスイッチ手段２のオンオフ指令信号を監視す
る方法では、回生用抵抗器１の断線や回生用抵抗器１が
接続されていない場合には、電源として不完全な状態で
知らずに使用することになり、回生動作が要求された場
合に応えることができなかった。

そこで本発明は、コンバータ出力回路に負荷として接
続された回生用抵抗器の断線あるいは未接続状態の検出
し、回生用抵抗器の焼損を未然に防止するための異常検
出信号を簡単な構成で得ようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、コンバータ出力回路に負荷として接続され
た回生用抵抗器と回生用抵抗器をオンオフするスイッチ
手段の直列回路からなる回生処理部において少なくとも
回生処理部の、回生用抵抗器をオンオフするスイッチ手
段と並列に接続した第１の抵抗器と、回生用抵抗器と並
列に接続した第２の抵抗器とコンデンサからなる充放電
回路と、回生抵抗器への回生動作時の電流による発熱が
許容値以上となる前記コンデンサへの充電電圧となると
検出出力信号を出力する電圧検出手段を有するものであ
る。

作用 回生用抵抗器と並列に接続した第２の抵抗器とコンデ
ンサからなる充放電回路により、ローパスフィルタを形
成する。回生動作は回生用抵抗器をオンオフするために
直列に接続されたスイッチ手段によりチョッパ制御さ
れ、コンバータ出力の負荷端電圧に応じてオンオフの時
間比率がコントロールされて、負荷端電圧が大きくなる
にしたがってオンの時間比率が大きくなるのは一般的な
回生動作と全く同様である。

第２の抵抗器とコンデンサからなる充放電回路の時定
数をスイッチ手段のチョッパ周波数よりもかなり大きく
設定することにより回生用抵抗器のオンオフの積算時間
比率で、オンの比率が大きくなるとコンデンサの充電電
圧は高くなり、オンの比率が小さくなると充電電圧は低
くなる、この場合のコンデンサの充電電圧は回生用抵抗
器に印加される平均電圧値を示す。

本発明の実施例に回路設計上考慮すべき点として第１
と第２の抵抗器は信号検出用として一般的には小電力の
小型抵抗器を使用し、回生用抵抗器は回生電力処理用と
して大電力の大型抵抗器を使用する。

第１の抵抗器、第２の抵抗器、回生用抵抗器の各抵抗
値の設定すべき関係について説明すると、第１の抵抗器
の抵抗値は回生抵抗器の抵抗値に対して充分に大きな値
とし、スイッチ手段がオフの時に回生抵抗器へ加わる電
圧は、ほぼゼロとなるように設定する。そして、第２の
抵抗器の抵抗値も同様に回生抵抗器の抵抗値に対して充
分に大きな値とし、スイッチ手段がオンの時に第２の抵
抗器への通電電流を動作上支障のない範囲で小さく設定
する。また回生用抵抗器が断線した場合にコンデンサへ
の充電は第１と第２の抵抗器の直列抵抗器にてコンデン
サへ充電するがこの時、電圧検出手段によるコンデンサ
への充電電圧の検出に際して支障を生じない範囲で第１
と第２の抵抗器の直列抵抗値を設定する。

次に電圧検出手段の検出レベルと第２の抵抗器とコン
デンサによる充放電回路の時定数について説明する。電
圧検出回路の検出レベルは回生抵抗器への回生動作時の
電流による発熱が許容値になった時に検出信号を出力す
る。ここでの許容値は回生用抵抗器そのものの温度上昇
によって決まる場合に加えて、組み込まれた機器の許容
温度上昇値によっても決められる。

また、第２の抵抗器とコンデンサによる充放電回路の
時定数は回生用抵抗器の熱時定数よりも小さく設定する
もので、スイッチ手段が連続オンの状態が続いた時にも
回生用抵抗器が断線しない時定数に設定する。この電圧
検出信号を回生処理装置の異常検出信号として負荷電力
が回生用抵抗器に加わらないように装置の動作を停止さ
せてしまえば回生用抵抗器の焼損を未然に防止できるも
のである。

次に回生用抵抗器が断線、または接続されていない状
態の場合を説明する。

この場合コンデンサへの最終充電電圧は第１の抵抗器
と第２の抵抗器の直列の抵抗器によりコンバータの整流
出力電源からコンデンサへ充電され、コンバータの整流
出力電圧値とコンデンサの最終充電電圧値は等しくなろ
うとするが、その前に電圧検出手段の電圧検出レベルを
越えてしまい、電圧検出信号が出力される。この電圧検
出信号、すなわち異常検出信号により回生用抵抗器の断
線、あるいは未接続の状態を知らしめることができるも
のである。

実施例 本発明の具体的な実施例として第１図を参照して説明
する。

第１図において１は回生用抵抗器、２はパワートラン
ジスタ、３は第１の抵抗器、４は第２の抵抗器、５はコ
ンデンサ、６はツェナーダイオード、７はフォトカプラ
である。回生用抵抗器１とパワートランジスタ２の直列
回路とした、端子A,Bがコンバータ出力回路に負荷とし
て接続される。

ここで第２の抵抗器４とコンデンサ５により充放電回
路を構成する。ツェナーダイオード６とフォトカプラ７
により、コンデンサ５の充電電圧を検出する電圧検出手
段を構成し、ツェナーダイオード６のツェナー電圧とフ
ォトカプラ７の入力ダイオードの順方向電圧を加えた電
圧検出値を越えるとフォトカプラ７の出力トランジスタ
がオンとなって電圧検出信号、即ち回生処理装置の異常
検出信号が出力される。

またフォトカプラ７は入出力間の電気絶縁もかなてい
る。

なお回生動作そのものを制御するためのトランジスタ
２のベース電流コントロール回路は本発明と直接関わり
がないため省略している。

本発明をインバータ装置に適用した例を第２図に示
す。

全体は交流電源を一度コンバータによりDC電源として
インバータ回路により再び可変電圧可変周波数の交流電
源出力に変換してモータの可変速制御を行う一般的なイ
ンバータ装置で、回生処理装置に本発明を適用したもの
である。

第２図において１は回生用抵抗器、２は回生用抵抗器
１をスイッチするためのスイッチ手段としてのパワート
ランジスタ、３は第１の抵抗器、４は第２の抵抗器、５
はコンデンサ、８はコンデンサ５の充電電圧が所定値で
あることを検出する電圧検出手段、９はコンバータ、10
はコンバータの出力をオンオフ制御するための第１の制
御回路、11は交流電源、12はパワートランジスタのオン
オフをコントロールするための第２の制御回路、13はイ
ンバータ回路、14はインバータ回路により駆動されるモ
ータ、15はインバータ回路をコントロールするための第
３の制御回路である。

次に動作を説明する。

全体としては一般的なインバータ装置のためその具体
的な動作説明は省略する。また構成要素１〜5,8の回生
処理装置部は本発明による部分でその動作は前述の作用
の項で説明したのと同様なため説明を省略し、全体の動
作の中での本発明による回生処理装置の働きを説明す
る。

電圧検出手段８の出力、すなわち回生処理装置の異常
検出出力Ｐはコンバータのオンオフをコントロールする
第１の制御回路10に送られ、回生用抵抗器１の断線、未
接続を検出した場合、および回生用抵抗器１の焼損を未
然に検出しコンバータ出力そのものをオフとし電力が出
力しないようにし、回生用抵抗器１そのものへ負荷電力
が加わらないようになる。

また、回生用抵抗器１をスイッチするスイッチ手段と
してのパワートランジスタ２が短絡モードで破損してい
た場合も保護が可能となる。即ち、パワートランジスタ
２が短絡していると、同パワートランジスタが連続して
オンとなっている場合と同様にコンデンサ５への充填は
第２の抵抗器４を通じて直接に充電されるため、パワー
トランジスタ２が通常のオフ時間区間を有するオンオフ
のチョッピング動作をしている場合よりも速く充電さ
れ、電圧検出手段８により、コンデンサ５の充電電圧が
回生抵抗器あるいは機器の許容温度上昇値以上となるこ
とをより速く検出して電圧検出出力、即ち回生処理装置
の異常検出信号を出力してコンバータ出力をオフとして
回生処理装置そのものに電源が印加されない状態となっ
て回生用抵抗器の焼損を防止する。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば下記の
効果を奏する。

1.回生用抵抗器の焼損を防止するための異常検出出力を
得ることができる。

2.回生用抵抗器の断線、未接続の異常状態を異常検出信
号として検知できる。

3.回生用抵抗器をスイッチするスイッチ手段の短絡モー
ドでの異常を検知できる。

以上を極めて簡単な構成で実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は本発明
をインバータ装置に適用した場合の実施例を示す回路
図、第３図は温度ヒューズを使用した回生用抵抗器の焼
損防止の従来例を示す回路図、第４図は回生用抵抗器を
オンオフするスイッチ手段へのオンオフ指令信号を監視
して回生用抵抗器の焼損を防止する従来例を示す回路図
である。 １……回生用抵抗器、２……パワートランジスタ、３…
…第１の抵抗器、４……第２の抵抗器、５……コンデン
サ、８……電圧検出手段、Ｐ……異常検出出力。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンバータ出力に接続する回生用抵抗器と
   スイッチ手段からなる直列回路と、この直列回路の少な
   くともスイッチ手段と並列に接続した第１の抵抗器と、
   前記回生用抵抗器と並列に接続した第２の抵抗器とコン
   デンサからなる充放電回路と、前記コンデンサの充電電
   圧が所定の電圧値以上となると検出出力信号を出力する
   電圧検出手段を有する回生処理装置。