JP3489022B2 - ダイナミックブレーキ回路と半導体インバータ装置 - Google Patents
ダイナミックブレーキ回路と半導体インバータ装置Info
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
- H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/24—Arrangements for stopping
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体スイッチ
ング素子で構成されたインバータ装置によって駆動され
るモータのダイナミックブレーキ回路の誤動作防止に関
する。
ング素子で構成されたインバータ装置によって駆動され
るモータのダイナミックブレーキ回路の誤動作防止に関
する。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石式同期電動機等によって代表さ
れるインバータ駆動モータを非常時に停止させるために
は、インバータの動作を停止させ、慣性で回転するモー
タの給電線に発生する電力を制動抵抗器で短絡して熱エ
ネルギーとして消費させ、エネルギー吸収させて制動を
かけるダイナミックブレーキ等と称される方式が用いら
れている。図５は、従来のインバータ駆動モータのブレ
ーキ装置の回路図である。図において、６個のダイオー
ド２５を３相交流電源に接続したブリッジ回路の出力の
正極２６には平滑抵抗器２７の一端が接続され、この平
滑抵抗器２７の他端とブリッジ回路の出力の負極２８と
の間には平滑コンデンサ２９が接続されている。この平
滑コンデンサ２９とは並列に、トランジスタやサイリス
タ等の半導体スイッチング素子３０を２個直列接続した
組が３組接続されている。この半導体スイッチング素子
３０の中間接続点は、モータ３１の給電線３２に接続さ
れ、モータ３１は半導体スイッチング素子３０のスイッ
チングタイミングに応じた位相で駆動される。一方、こ
のモータ３１に制動をかけるため、給電線３２に接続さ
れたダイオード３３の３相ブリッジ整流回路と半導体制
動スイッチであるサイリスタ３４と制動抵抗器３５との
直列回路が設けられている。スナバ抵抗器３６とスナバ
コンデンサ３７を直列接続したスナバ回路がこのサイリ
スタ３４と並列に接続されている。図において、３８は
点弧用限流抵抗器、３９はフォトダイオードとフォトサ
イリスタから成るフォトカプラー、４０はバイアスコン
デンサ、４１はバイアス抵抗器で、いずれもサイリスタ
３４の点弧制御回路を構成している。このような従来装
置において、モータ３１を非常停止させるためには、例
えば半導体スイッチング素子３０の導通を停止させてモ
ータ３１への給電を停止すると共に、フォトカプラー３
９の一方のフォトダイオードを発光させてフォトサイリ
スタを電気絶縁的に点弧させれば、サイリスタ３４のゲ
ートに信号が印加されるため、サイリスタ３４が点弧し
導通する。これによって、モータ３１から発電されて給
電線３２に送られた電気は、ダイオード３３、サイリス
タ３４、制動抵抗器３５、ダイオード３３、給電線３２
と流れ、制動抵抗器３５で発熱吸収される。これによっ
てモータ３１は急速に制動されることとなる。しかしな
がら、従来装置においては、インバータ運転時における
半導体スイッチング素子３０のスイッチング動作におい
て、電圧変化率ｄｖ／ｄｔがあまりに大きいとサイリス
タの臨界オフ電圧上昇率を超えてしまい、フォトカプラ
ー３９のフォトサイリスタやサイリスタ３４を誤点弧さ
せてしまい、制動を要求しないのにインバータ出力間
を、すなわち、給電線３２間を短絡してしまうことがあ
った。
れるインバータ駆動モータを非常時に停止させるために
は、インバータの動作を停止させ、慣性で回転するモー
タの給電線に発生する電力を制動抵抗器で短絡して熱エ
ネルギーとして消費させ、エネルギー吸収させて制動を
かけるダイナミックブレーキ等と称される方式が用いら
れている。図５は、従来のインバータ駆動モータのブレ
ーキ装置の回路図である。図において、６個のダイオー
ド２５を３相交流電源に接続したブリッジ回路の出力の
正極２６には平滑抵抗器２７の一端が接続され、この平
滑抵抗器２７の他端とブリッジ回路の出力の負極２８と
の間には平滑コンデンサ２９が接続されている。この平
滑コンデンサ２９とは並列に、トランジスタやサイリス
タ等の半導体スイッチング素子３０を２個直列接続した
組が３組接続されている。この半導体スイッチング素子
３０の中間接続点は、モータ３１の給電線３２に接続さ
れ、モータ３１は半導体スイッチング素子３０のスイッ
チングタイミングに応じた位相で駆動される。一方、こ
のモータ３１に制動をかけるため、給電線３２に接続さ
れたダイオード３３の３相ブリッジ整流回路と半導体制
動スイッチであるサイリスタ３４と制動抵抗器３５との
直列回路が設けられている。スナバ抵抗器３６とスナバ
コンデンサ３７を直列接続したスナバ回路がこのサイリ
スタ３４と並列に接続されている。図において、３８は
点弧用限流抵抗器、３９はフォトダイオードとフォトサ
イリスタから成るフォトカプラー、４０はバイアスコン
デンサ、４１はバイアス抵抗器で、いずれもサイリスタ
３４の点弧制御回路を構成している。このような従来装
置において、モータ３１を非常停止させるためには、例
えば半導体スイッチング素子３０の導通を停止させてモ
ータ３１への給電を停止すると共に、フォトカプラー３
９の一方のフォトダイオードを発光させてフォトサイリ
スタを電気絶縁的に点弧させれば、サイリスタ３４のゲ
ートに信号が印加されるため、サイリスタ３４が点弧し
導通する。これによって、モータ３１から発電されて給
電線３２に送られた電気は、ダイオード３３、サイリス
タ３４、制動抵抗器３５、ダイオード３３、給電線３２
と流れ、制動抵抗器３５で発熱吸収される。これによっ
てモータ３１は急速に制動されることとなる。しかしな
がら、従来装置においては、インバータ運転時における
半導体スイッチング素子３０のスイッチング動作におい
て、電圧変化率ｄｖ／ｄｔがあまりに大きいとサイリス
タの臨界オフ電圧上昇率を超えてしまい、フォトカプラ
ー３９のフォトサイリスタやサイリスタ３４を誤点弧さ
せてしまい、制動を要求しないのにインバータ出力間
を、すなわち、給電線３２間を短絡してしまうことがあ
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来装
置によれば、インバータの半導体スイッチング素子の動
作によって大きな電圧変化ｄｖ／ｄｔを生じてしまい、
その大きな電圧変化ｄｖ／ｄｔの印加によって半導体制
動スイッチを誤点弧してしまい、インバータ出力線間を
短絡してしまうことがあった。これを防ぐためには、ス
ナバ回路の容量を電圧変化ｄｖ／ｄｔを抑制するに十分
なものとしたり、臨界オフ電圧上昇率の十分大きな半導
体制動スイッチを選択しなければならなかった。このた
め、回路が大型化・複雑化し、部品コストが上昇したり
するという不都合があった。そこでこの発明は、インバ
ータの半導体スイッチング素子の動作によって生ずる電
圧変化ｄｖ／ｄｔが直接半導体制動スイッチに印加され
ることの無い安全なインバータ駆動モータのブレーキ装
置を提供することを目的とする。
置によれば、インバータの半導体スイッチング素子の動
作によって大きな電圧変化ｄｖ／ｄｔを生じてしまい、
その大きな電圧変化ｄｖ／ｄｔの印加によって半導体制
動スイッチを誤点弧してしまい、インバータ出力線間を
短絡してしまうことがあった。これを防ぐためには、ス
ナバ回路の容量を電圧変化ｄｖ／ｄｔを抑制するに十分
なものとしたり、臨界オフ電圧上昇率の十分大きな半導
体制動スイッチを選択しなければならなかった。このた
め、回路が大型化・複雑化し、部品コストが上昇したり
するという不都合があった。そこでこの発明は、インバ
ータの半導体スイッチング素子の動作によって生ずる電
圧変化ｄｖ／ｄｔが直接半導体制動スイッチに印加され
ることの無い安全なインバータ駆動モータのブレーキ装
置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明によれば、交流を整流する第１
整流部と、該第１整流部の出力を平滑する平滑部と、該
平滑部と並列に第１半導体スイッチング素子を２個直列
接続した組を３組接続し、前記平滑部の出力を所望のタ
イミングで前記第１半導体スイッチング素子によってス
イッチングするインバータ部と、を有する半導体インバ
ータ装置であって、さらに、前記インバータ部の出力側
に接続されたダイオードの３相ブリッジ回路で構成され
る第２整流部と、該第２整流部の出力端子間に接続され
る第１抵抗と第２半導体スイッチング素子の直列接続回
路と、から成るダイナミックブレーキ回路と、該第２半
導体スイッチング素子に並列接続されるコンデンサを含
むスナバ回路と、を有するインバータ装置において、前
記平滑部の正極から、充電抵抗、前記スナバ回路のコン
デンサ、前記第１抵抗、前記３相ブリッジ回路のダイオ
ード、前記第１半導体スイッチング素子、前記平滑部の
負極に至る前記スナバ回路のコンデンサを充電する充電
回路を構成し、前記インバータ部の運転に先立って、前
記インバータ部の負側アームの何れかの前記第１半導体
スイッチング素子を点弧することで前記充電回路が閉じ
て、前記平滑部のチャージが前記スナバ回路のコンデン
サに充電されることを特徴とする。請求項２記載の発明
によれば、前記第１半導体スイッチング素子と逆並列接
続されたフライホイールダイオードを有する請求項１記
載のインバータ装置において、前記第２整流部の一方の
アームを構成するダイオードの代わりに、前記フライホ
イールダイオードを兼用することを特徴とする。請求項
３記載の発明によれば、交流を整流する第１整流部と、
該第１整流部の出力を平滑する平滑部と、該平滑部と並
列に第１半導体スイッチング素子を２個直列接続した組
を３組接続し、前記平滑部の出力を所望のタイミングで
前記第１半導体スイッチング素子によってスイッチング
するインバータ部と、を有する半導体インバータ装置で
あって、さらに、前記インバータ部の出力側に接続され
たダイオードの３相ブリッジ回路で構成される第２整流
部と、該第２整流部の出力端子間に接続される第１抵抗
と第２半導体スイッチング素子の直列接続回路と、から
成るダイナミックブレーキ回路と、該第２半導体スイッ
チング素子に並列接続されるコンデンサを含むスナバ回
路と、を有するインバータ装置において、前記インバー
タ部がインバータ動作を開始する前に前記コンデンサに
あらかじめ充電する充電回路を備え、かつ前記充電回路
が、前記平滑部の正極側と前記ダイナミックブレーキ回
路の正極側との間に接続された第２抵抗と、第３のスイ
ッチング素子によって構成されることを特徴とする。
め、請求項１記載の発明によれば、交流を整流する第１
整流部と、該第１整流部の出力を平滑する平滑部と、該
平滑部と並列に第１半導体スイッチング素子を２個直列
接続した組を３組接続し、前記平滑部の出力を所望のタ
イミングで前記第１半導体スイッチング素子によってス
イッチングするインバータ部と、を有する半導体インバ
ータ装置であって、さらに、前記インバータ部の出力側
に接続されたダイオードの３相ブリッジ回路で構成され
る第２整流部と、該第２整流部の出力端子間に接続され
る第１抵抗と第２半導体スイッチング素子の直列接続回
路と、から成るダイナミックブレーキ回路と、該第２半
導体スイッチング素子に並列接続されるコンデンサを含
むスナバ回路と、を有するインバータ装置において、前
記平滑部の正極から、充電抵抗、前記スナバ回路のコン
デンサ、前記第１抵抗、前記３相ブリッジ回路のダイオ
ード、前記第１半導体スイッチング素子、前記平滑部の
負極に至る前記スナバ回路のコンデンサを充電する充電
回路を構成し、前記インバータ部の運転に先立って、前
記インバータ部の負側アームの何れかの前記第１半導体
スイッチング素子を点弧することで前記充電回路が閉じ
て、前記平滑部のチャージが前記スナバ回路のコンデン
サに充電されることを特徴とする。請求項２記載の発明
によれば、前記第１半導体スイッチング素子と逆並列接
続されたフライホイールダイオードを有する請求項１記
載のインバータ装置において、前記第２整流部の一方の
アームを構成するダイオードの代わりに、前記フライホ
イールダイオードを兼用することを特徴とする。請求項
３記載の発明によれば、交流を整流する第１整流部と、
該第１整流部の出力を平滑する平滑部と、該平滑部と並
列に第１半導体スイッチング素子を２個直列接続した組
を３組接続し、前記平滑部の出力を所望のタイミングで
前記第１半導体スイッチング素子によってスイッチング
するインバータ部と、を有する半導体インバータ装置で
あって、さらに、前記インバータ部の出力側に接続され
たダイオードの３相ブリッジ回路で構成される第２整流
部と、該第２整流部の出力端子間に接続される第１抵抗
と第２半導体スイッチング素子の直列接続回路と、から
成るダイナミックブレーキ回路と、該第２半導体スイッ
チング素子に並列接続されるコンデンサを含むスナバ回
路と、を有するインバータ装置において、前記インバー
タ部がインバータ動作を開始する前に前記コンデンサに
あらかじめ充電する充電回路を備え、かつ前記充電回路
が、前記平滑部の正極側と前記ダイナミックブレーキ回
路の正極側との間に接続された第２抵抗と、第３のスイ
ッチング素子によって構成されることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、図１〜図４によってこの発
明の実施の形態を更に詳細に説明する。図１〜図４は、
いずれもスナバ回路１８のスナバコンデンサ１７を充電
する充電回路を設けた例を示す回路図である。図１にお
いて、３相交流電源１に６個のダイオード２を接続した
ブリッジ回路３の出力の正極４と負極５には平滑コンデ
ンサ６の正極と負極とが接続されている。この平滑コン
デンサ６と並列にサイリスタ、トランジスタ等の半導体
スイッチング素子７を２個直列接続した組を３組接続し
てインバータ部を形成する。各半導体スイッチング素子
７にはそれぞれフライホイールダイオード８が逆接続さ
れ、半導体スイッチング素子７の中間接続点９は各相の
出力点となされ、モータ１０の各相の給電線１１が接続
されている。モータ１０は半導体スイッチング素子７の
スイッチングタイミングに応じた特性で位相制御等がな
される。このモータ１０に制動をかけるため、給電線１
１に接続されたダイオード１２の３相ブリッジ回路１３
と半導体制動スイッチであるサイリスタ１４と制動抵抗
器１５とを直列接続したダイナミックブレーキ回路が設
けられている。また、サイリスタ１４と並列にスナバ抵
抗器１６とスナバコンデンサ１７を直列接続したスナバ
回路１８が接続されている。サイリスタ１４のゲート電
極には、パルストランス１９を用いた点弧回路が接続さ
れている。そして、サイリスタ１４の正極側と平滑コン
デンサ６の正極側との間には、本発明による高抵抗値の
充電抵抗器２０からなる充電回路２１が接続されてい
る。以上の回路において、いま、インバータ部の運転に
先立ってスナバコンデンサ１７を充電する場合は、イン
バータ部の負側アームの何れかの半導体スイッチング素
子７を点弧すればよい。そうすると、平滑コンデンサ６
の正極→充電回路２１の充電抵抗器２０→スナバ回路１
８のスナバ抵抗器１６→スナバコンデンサ１７→制動抵
抗器１５→３相ブリッジ回路１３の負側アームダイオー
ド→給電線１１→半導体スイッチング素子７→平滑コン
デンサ６の負極の閉じた充電回路が形成され、平滑コン
デンサ６のチャージがスナバコンデンサ１７に充電され
る。充電終了後のスナバコンデンサ１７の両端の電圧、
すなわち、サイリスタ１４の両端の電圧は、平滑コンデ
ンサ６の電圧と等しくなる。この場合の充電時定数τ
（ｔ）は式（１）となる。 τ（ｔ）＝（Ｒ１５＋Ｒ１６＋Ｒ２０）／Ｃ１７ （１） このように、本発明によれば、抵抗値の大きな充電抵抗
器２０とスナバコンデンサ１７の時定数で急激な電圧変
化率ｄｖ／ｄｔが抑制された状態でスナバコンデンサ１
７が充電され、スナバコンデンサ１７が充電された後
に、インバータ動作を開始しても、インバータ部の入力
である平滑コンデンサ６と同じ電圧がすでにスナバコン
デンサ１７には充電されているので、インバータ部を構
成するトランジスタのスイッチングによるｄｖ／ｄｔが
ダイナミックブレーキ回路のスイッチとして機能するサ
イリスタ１４に全く印加されないので、サイリスタ１４
の誤点弧が阻止される。また、誤点弧防止するためのサ
イリスタ１４をｄｖ／ｄｔ耐量の大きな物とする必要も
無くなり、またスナバ回路１８も容量の小さなものに簡
略化できる。ダイナミックブレーキ回路のスイッチング
素子として、本発明の実施の形態ではサイリスタを用い
たが、サイリスタに限定されるものではなく、トライア
ック、トランジスタ等の半導体スイッチング素子はもち
ろんのこと、機械的スイッチ（例えば、リレー）でもよ
い。さらに、これらの半導体スイッチング素子等のドラ
イブ方法はフォトカプラーの他に、パルストランス、や
リレーコイルに電流を流す方法でもよい。充電回路上の
抵抗器はこの回路内であればどこにあってもよく、ま
た、充電手段による電流制御によって充電時間が調節可
能であれば、この抵抗器は無くてもよい。また、本発明
の実施の形態では充電回路の開閉用スイッチとして、イ
ンバータ部のトランジスタ（第１半導体スイッチング素
子）で兼用させているが、もちろん充電回路の開閉専用
の第３のスイッチング素子を別に外部に設けてもよい。
明の実施の形態を更に詳細に説明する。図１〜図４は、
いずれもスナバ回路１８のスナバコンデンサ１７を充電
する充電回路を設けた例を示す回路図である。図１にお
いて、３相交流電源１に６個のダイオード２を接続した
ブリッジ回路３の出力の正極４と負極５には平滑コンデ
ンサ６の正極と負極とが接続されている。この平滑コン
デンサ６と並列にサイリスタ、トランジスタ等の半導体
スイッチング素子７を２個直列接続した組を３組接続し
てインバータ部を形成する。各半導体スイッチング素子
７にはそれぞれフライホイールダイオード８が逆接続さ
れ、半導体スイッチング素子７の中間接続点９は各相の
出力点となされ、モータ１０の各相の給電線１１が接続
されている。モータ１０は半導体スイッチング素子７の
スイッチングタイミングに応じた特性で位相制御等がな
される。このモータ１０に制動をかけるため、給電線１
１に接続されたダイオード１２の３相ブリッジ回路１３
と半導体制動スイッチであるサイリスタ１４と制動抵抗
器１５とを直列接続したダイナミックブレーキ回路が設
けられている。また、サイリスタ１４と並列にスナバ抵
抗器１６とスナバコンデンサ１７を直列接続したスナバ
回路１８が接続されている。サイリスタ１４のゲート電
極には、パルストランス１９を用いた点弧回路が接続さ
れている。そして、サイリスタ１４の正極側と平滑コン
デンサ６の正極側との間には、本発明による高抵抗値の
充電抵抗器２０からなる充電回路２１が接続されてい
る。以上の回路において、いま、インバータ部の運転に
先立ってスナバコンデンサ１７を充電する場合は、イン
バータ部の負側アームの何れかの半導体スイッチング素
子７を点弧すればよい。そうすると、平滑コンデンサ６
の正極→充電回路２１の充電抵抗器２０→スナバ回路１
８のスナバ抵抗器１６→スナバコンデンサ１７→制動抵
抗器１５→３相ブリッジ回路１３の負側アームダイオー
ド→給電線１１→半導体スイッチング素子７→平滑コン
デンサ６の負極の閉じた充電回路が形成され、平滑コン
デンサ６のチャージがスナバコンデンサ１７に充電され
る。充電終了後のスナバコンデンサ１７の両端の電圧、
すなわち、サイリスタ１４の両端の電圧は、平滑コンデ
ンサ６の電圧と等しくなる。この場合の充電時定数τ
（ｔ）は式（１）となる。 τ（ｔ）＝（Ｒ１５＋Ｒ１６＋Ｒ２０）／Ｃ１７ （１） このように、本発明によれば、抵抗値の大きな充電抵抗
器２０とスナバコンデンサ１７の時定数で急激な電圧変
化率ｄｖ／ｄｔが抑制された状態でスナバコンデンサ１
７が充電され、スナバコンデンサ１７が充電された後
に、インバータ動作を開始しても、インバータ部の入力
である平滑コンデンサ６と同じ電圧がすでにスナバコン
デンサ１７には充電されているので、インバータ部を構
成するトランジスタのスイッチングによるｄｖ／ｄｔが
ダイナミックブレーキ回路のスイッチとして機能するサ
イリスタ１４に全く印加されないので、サイリスタ１４
の誤点弧が阻止される。また、誤点弧防止するためのサ
イリスタ１４をｄｖ／ｄｔ耐量の大きな物とする必要も
無くなり、またスナバ回路１８も容量の小さなものに簡
略化できる。ダイナミックブレーキ回路のスイッチング
素子として、本発明の実施の形態ではサイリスタを用い
たが、サイリスタに限定されるものではなく、トライア
ック、トランジスタ等の半導体スイッチング素子はもち
ろんのこと、機械的スイッチ（例えば、リレー）でもよ
い。さらに、これらの半導体スイッチング素子等のドラ
イブ方法はフォトカプラーの他に、パルストランス、や
リレーコイルに電流を流す方法でもよい。充電回路上の
抵抗器はこの回路内であればどこにあってもよく、ま
た、充電手段による電流制御によって充電時間が調節可
能であれば、この抵抗器は無くてもよい。また、本発明
の実施の形態では充電回路の開閉用スイッチとして、イ
ンバータ部のトランジスタ（第１半導体スイッチング素
子）で兼用させているが、もちろん充電回路の開閉専用
の第３のスイッチング素子を別に外部に設けてもよい。
【０００６】図２は、図１に示す例の点弧回路を変更し
た場合の例を示している。図２において、３相交流電源
１に６個のダイオード２を接続したブリッジ回路３の出
力の正極４と負極５には平滑コンデンサ６の正極と負極
とが接続されている。この平滑コンデンサ６と並列に半
導体スイッチング素子７を２個直列接続した組を３組接
続してインバータ部を形成する。各半導体スイッチング
素子７にはそれぞれフライホイルダイオード８が接続さ
れ、半導体スイッチング素子７の中間接続点９は各相の
出力点となされ、モータ１０の各相の給電線１１が接続
されている。モータ１０は半導体スイッチング素子７の
スイッチングタイミングに応じた特性で位相制御等がな
される。このモータ１０に制動をかけるためには、給電
線１１に接続されたダイオード１２の３相ブリッジ回路
１３とサイリスタ１４と制動抵抗器１５とを直列接続し
たダイナミックブレーキ回路が設けられている。サイリ
スタ１４と並列にスナバ抵抗器１６とスナバコンデンサ
１７を直列接続したスナバ回路１８が接続されている。
サイリスタ１４のゲート電極には、フォトトランジスタ
とフォトサイリスタの対から成るフォトカプラー２２を
用いた点弧回路が接続されている。フォトカプラー２２
を用いる理由は、低圧の点弧電源側と高圧のサイリスタ
側との信号をいったん光に置き換えて電気絶縁を行なう
ためである。そして、サイリスタ１４の正極側と平滑コ
ンデンサ６の正極側との間には、本発明に係る高抵抗値
の充電抵抗器２０からなる充電回路２１が接続されてい
る。これによって、インバータ部の動作時には前もって
スナバコンデンサ１７を常時充電しておくようにしてい
る。以上の回路において、いま、インバータ部の運転に
先立ってスナバコンデンサ１７を充電する場合は、イン
バータ部の負側アームの何れかの半導体スイッチング素
子７を点弧すればよい。そうすると、平滑コンデンサ６
の正極→充電回路２１の充電抵抗器２０→スナバ回路１
８のスナバ抵抗器１６→スナバコンデンサ１７→制動抵
抗器１５→３相ブリッジ回路１３の負側アームダイオー
ド→給電線１１→半導体スイッチング素子７→平滑コン
デンサ６の負極の閉じた充電回路が形成され、平滑コン
デンサ６のチャージがスナバコンデンサ１７に充電され
る。充電終了後のスナバコンデンサ１７の両端の電圧、
すなわち、サイリスタ１４の両端の電圧は、平滑コンデ
ンサ６の電圧と等しくなる。このように構成された本発
明によれば、抵抗値の大きな充電抵抗器２０とスナバコ
ンデンサ１７の時定数で急激な電圧変化率ｄｖ／ｄｔが
抑制された状態でスナバコンデンサ１７が充電され、ス
ナバコンデンサ１７が充電された後に、インバータ動作
を開始しても、インバータ部の入力である平滑コンデン
サ６と同じ電圧がすでにスナバコンデンサ１７には充電
されているので、インバータ部を構成するトランジスタ
のスイッチングによるｄｖ／ｄｔがダイナミックブレー
キ回路のスイッチとして機能するサイリスタ１４および
フォトサイリスタ２２にまったく印加されないので、サ
イリスタ１４とフォトサイリスタ２２の誤点弧が阻止さ
れる。また、誤点弧防止するためのサイリスタ１４およ
びフォトサイリスタ２２をｄｖ／ｄｔ耐量の大きな物と
する必要も無くなり、またスナバ回路１８も容量の小さ
なものに簡略化できる。
た場合の例を示している。図２において、３相交流電源
１に６個のダイオード２を接続したブリッジ回路３の出
力の正極４と負極５には平滑コンデンサ６の正極と負極
とが接続されている。この平滑コンデンサ６と並列に半
導体スイッチング素子７を２個直列接続した組を３組接
続してインバータ部を形成する。各半導体スイッチング
素子７にはそれぞれフライホイルダイオード８が接続さ
れ、半導体スイッチング素子７の中間接続点９は各相の
出力点となされ、モータ１０の各相の給電線１１が接続
されている。モータ１０は半導体スイッチング素子７の
スイッチングタイミングに応じた特性で位相制御等がな
される。このモータ１０に制動をかけるためには、給電
線１１に接続されたダイオード１２の３相ブリッジ回路
１３とサイリスタ１４と制動抵抗器１５とを直列接続し
たダイナミックブレーキ回路が設けられている。サイリ
スタ１４と並列にスナバ抵抗器１６とスナバコンデンサ
１７を直列接続したスナバ回路１８が接続されている。
サイリスタ１４のゲート電極には、フォトトランジスタ
とフォトサイリスタの対から成るフォトカプラー２２を
用いた点弧回路が接続されている。フォトカプラー２２
を用いる理由は、低圧の点弧電源側と高圧のサイリスタ
側との信号をいったん光に置き換えて電気絶縁を行なう
ためである。そして、サイリスタ１４の正極側と平滑コ
ンデンサ６の正極側との間には、本発明に係る高抵抗値
の充電抵抗器２０からなる充電回路２１が接続されてい
る。これによって、インバータ部の動作時には前もって
スナバコンデンサ１７を常時充電しておくようにしてい
る。以上の回路において、いま、インバータ部の運転に
先立ってスナバコンデンサ１７を充電する場合は、イン
バータ部の負側アームの何れかの半導体スイッチング素
子７を点弧すればよい。そうすると、平滑コンデンサ６
の正極→充電回路２１の充電抵抗器２０→スナバ回路１
８のスナバ抵抗器１６→スナバコンデンサ１７→制動抵
抗器１５→３相ブリッジ回路１３の負側アームダイオー
ド→給電線１１→半導体スイッチング素子７→平滑コン
デンサ６の負極の閉じた充電回路が形成され、平滑コン
デンサ６のチャージがスナバコンデンサ１７に充電され
る。充電終了後のスナバコンデンサ１７の両端の電圧、
すなわち、サイリスタ１４の両端の電圧は、平滑コンデ
ンサ６の電圧と等しくなる。このように構成された本発
明によれば、抵抗値の大きな充電抵抗器２０とスナバコ
ンデンサ１７の時定数で急激な電圧変化率ｄｖ／ｄｔが
抑制された状態でスナバコンデンサ１７が充電され、ス
ナバコンデンサ１７が充電された後に、インバータ動作
を開始しても、インバータ部の入力である平滑コンデン
サ６と同じ電圧がすでにスナバコンデンサ１７には充電
されているので、インバータ部を構成するトランジスタ
のスイッチングによるｄｖ／ｄｔがダイナミックブレー
キ回路のスイッチとして機能するサイリスタ１４および
フォトサイリスタ２２にまったく印加されないので、サ
イリスタ１４とフォトサイリスタ２２の誤点弧が阻止さ
れる。また、誤点弧防止するためのサイリスタ１４およ
びフォトサイリスタ２２をｄｖ／ｄｔ耐量の大きな物と
する必要も無くなり、またスナバ回路１８も容量の小さ
なものに簡略化できる。
【０００７】図３は、発電制動回路の素子とモータ給電
線のエネルギー吸収回路の素子とを共用した形態の回路
を示している。図３において、３相交流電源１に６個の
ダイオード２を接続したブリッジ回路３の出力の正極４
と負極５には平滑コンデンサ６の正極と負極とを接続
し、この平滑コンデンサ６と並列にトランジスタ等の半
導体スイッチング素子７を２個直列接続した組を３組接
続してインバータ部を形成し、各半導体スイッチング素
子７にはそれぞれフライホイルダイオード８を逆接続
し、半導体スイッチング素子７の中間接続点９は各相の
出力点とし、モータ１０の各相の給電線１１を接続する
点については、図１、図２の場合と同じである。この例
の場合、平滑コンデンサ６の正極側に一端が接続される
充電抵抗器２０と、この充電抵抗器２０の他端に正極側
が接続されるサイリスタ１４と、このサイリスタ１４の
陰極側に一端が接続される制動抵抗器１５と、この制動
抵抗器１５の他端に正極側が接続されて陰極側が前記モ
ータの各相の給電線１１に接続される３個のダイオード
２３とを備え、サイリスタ１４のゲート電極にはパルス
トランス１９を用いた点弧回路が接続されている。この
回路において、モータ１０の制動が必要な場合は、イン
バータ部の半導体スイッチング素子７の点弧を中止して
インバータ動作を停止した後にサイリスタ１４の点弧回
路をオンさせると、サイリスタ１４が導通するため、給
電線１１→中間接続点９→フライホイルダイオード８→
充電抵抗器２０→サイリスタ１４→制動抵抗器１５→ダ
イオード２３→給電線１１の回路が形成され、制動抵抗
器１５が発熱してエネルギー吸収し、モータ１０にブレ
ーキがかかる。このように、本実施の形態によれば、図
１の第２の整流部１３の正極側アームのダイオード群１
２を正極側アームの第１の半導体スイッチング素子７の
フライホイルダイオード８で代用させたので、小型化・
低コスト化に寄与することとなる。また、この回路も前
記説明のとおり、充電抵抗器２０を介してスナバコンデ
ンサ１７が常に充電されて、インバータ部のｄｖ／ｄｔ
を抑制すると共に、ダイオード２３がインバータ部から
のｄｖ／ｄｔの直接進入を阻止するため、インバータ動
作中にダイナミックブレーキ回路による不良短絡は生じ
なくなる。
線のエネルギー吸収回路の素子とを共用した形態の回路
を示している。図３において、３相交流電源１に６個の
ダイオード２を接続したブリッジ回路３の出力の正極４
と負極５には平滑コンデンサ６の正極と負極とを接続
し、この平滑コンデンサ６と並列にトランジスタ等の半
導体スイッチング素子７を２個直列接続した組を３組接
続してインバータ部を形成し、各半導体スイッチング素
子７にはそれぞれフライホイルダイオード８を逆接続
し、半導体スイッチング素子７の中間接続点９は各相の
出力点とし、モータ１０の各相の給電線１１を接続する
点については、図１、図２の場合と同じである。この例
の場合、平滑コンデンサ６の正極側に一端が接続される
充電抵抗器２０と、この充電抵抗器２０の他端に正極側
が接続されるサイリスタ１４と、このサイリスタ１４の
陰極側に一端が接続される制動抵抗器１５と、この制動
抵抗器１５の他端に正極側が接続されて陰極側が前記モ
ータの各相の給電線１１に接続される３個のダイオード
２３とを備え、サイリスタ１４のゲート電極にはパルス
トランス１９を用いた点弧回路が接続されている。この
回路において、モータ１０の制動が必要な場合は、イン
バータ部の半導体スイッチング素子７の点弧を中止して
インバータ動作を停止した後にサイリスタ１４の点弧回
路をオンさせると、サイリスタ１４が導通するため、給
電線１１→中間接続点９→フライホイルダイオード８→
充電抵抗器２０→サイリスタ１４→制動抵抗器１５→ダ
イオード２３→給電線１１の回路が形成され、制動抵抗
器１５が発熱してエネルギー吸収し、モータ１０にブレ
ーキがかかる。このように、本実施の形態によれば、図
１の第２の整流部１３の正極側アームのダイオード群１
２を正極側アームの第１の半導体スイッチング素子７の
フライホイルダイオード８で代用させたので、小型化・
低コスト化に寄与することとなる。また、この回路も前
記説明のとおり、充電抵抗器２０を介してスナバコンデ
ンサ１７が常に充電されて、インバータ部のｄｖ／ｄｔ
を抑制すると共に、ダイオード２３がインバータ部から
のｄｖ／ｄｔの直接進入を阻止するため、インバータ動
作中にダイナミックブレーキ回路による不良短絡は生じ
なくなる。
【０００８】図４は、図３の回路のサイリスタ１４の点
弧回路として、パルストランス１９を用いた回路に代え
て、フォトダイオードとフォトサイリスタとから成るフ
ォトカプラー２２を用いた例を示し、その他は同一であ
るので、同一部分に同一符号を付して説明は省略する。
弧回路として、パルストランス１９を用いた回路に代え
て、フォトダイオードとフォトサイリスタとから成るフ
ォトカプラー２２を用いた例を示し、その他は同一であ
るので、同一部分に同一符号を付して説明は省略する。
【０００９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、交流を
整流して平滑コンデンサで平滑した電流のスイッチング
出力によって駆動されるインバータ駆動モータの制動時
に、半導体制動スイッチを点弧して前記モータの給電線
間を短絡して制動抵抗器によってエネルギーを吸収する
インバータ駆動モータのブレーキ装置に、平滑コンデン
サの正極側と半導体制動スイッチの正極側との間にスナ
バコンデンサを常時充電する充電回路を設けたことによ
り、インバータ部の電圧変化ｄｖ／ｄｔが半導体制動ス
イッチに印加されることが無くなり、半導体制動スイッ
チの誤動作を防止することができる。したがって、スナ
バ回路を簡略化でき、ｄｖ／ｄｔ耐量の低い部品を使用
することができるので装置の価格低減が図れる。
整流して平滑コンデンサで平滑した電流のスイッチング
出力によって駆動されるインバータ駆動モータの制動時
に、半導体制動スイッチを点弧して前記モータの給電線
間を短絡して制動抵抗器によってエネルギーを吸収する
インバータ駆動モータのブレーキ装置に、平滑コンデン
サの正極側と半導体制動スイッチの正極側との間にスナ
バコンデンサを常時充電する充電回路を設けたことによ
り、インバータ部の電圧変化ｄｖ／ｄｔが半導体制動ス
イッチに印加されることが無くなり、半導体制動スイッ
チの誤動作を防止することができる。したがって、スナ
バ回路を簡略化でき、ｄｖ／ｄｔ耐量の低い部品を使用
することができるので装置の価格低減が図れる。
【図１】本発明によるダイナミックブレーキ回路付き半
導体インバータ装置の１実施の形態を示す回路図であ
る。
導体インバータ装置の１実施の形態を示す回路図であ
る。
【図２】図１とは異なるサイリスタ点弧回路を有する半
導体インバータ装置を示す図である。
導体インバータ装置を示す図である。
【図３】図１の変形例を示す回路図である。
【図４】図２の変形例を示す回路図である。
【図５】従来装置の回路図である。
１ ３相交流電源
２、１２、２３ ダイオード
３ ３相ブリッジ回路
４ ３相ブリッジ回路の出力の正極
５ ３相ブリッジ回路の出力の負極
６ 平滑コンデンサ
７ 半導体スイッチング素子（パワートランジスタ）
８ フライホイールダイオード
９ 中間接続点
１０ モータ
１１ 給電線
１３ ３相ブリッジ回路
１４ 半導体制動スイッチ（サイリスタ）
１５ 制動抵抗器
１６ スナバ抵抗器
１７ スナバコンデンサ
１８ スナバ回路
１９ パルストランス
２０ 充電抵抗器
２１ 充電回路
２２ フォトダイオードとフォトサイリスタから成るフ
ォトカプラー
ォトカプラー
Claims (3)
- 【請求項１】 交流を整流する第１整流部と、該第１整
流部の出力を平滑する平滑部と、該平滑部と並列に第１
半導体スイッチング素子を２個直列接続した組を３組接
続し、前記平滑部の出力を所望のタイミングで前記第１
半導体スイッチング素子によってスイッチングするイン
バータ部と、を有する半導体インバータ装置であって、
さらに、前記インバータ部の出力側に接続されたダイオ
ードの３相ブリッジ回路で構成される第２整流部と、該
第２整流部の出力端子間に接続される第１抵抗と第２半
導体スイッチング素子の直列接続回路と、から成るダイ
ナミックブレーキ回路と、該第２半導体スイッチング素
子に並列接続されるコンデンサを含むスナバ回路と、を
有するインバータ装置において、前記平滑部の正極から、充電抵抗、前記スナバ回路のコ
ンデンサ、前記第１抵抗、前記３相ブリッジ回路のダイ
オード、前記第１半導体スイッチング素子、前記平滑部
の負極に至る前記スナバ回路のコンデンサを充電する充
電回路を構成し、前記インバータ部の運転に先立って、
前記インバータ部の負側アームの何れかの前記第１半導
体スイッチング素子を点弧することで前記充電回路が閉
じて、前記平滑部のチャージが前記スナバ回路のコンデ
ンサに充電されること を特徴とする半導体インバータ装
置。 - 【請求項２】 前記第１半導体スイッチング素子と逆並
列接続されたフライホイールダイオードを有するインバ
ータ装置において、前記第２整流部の一方のアームを構
成するダイオードの代わりに、前記フライホイールダイ
オードを兼用することを特徴とする請求項１記載の半導
体インバータ装置。 - 【請求項３】 交流を整流する第１整流部と、該第１整
流部の出力を平滑する平滑部と、該平滑部と並列に第１
半導体スイッチング素子を２個直列接続した組を３組接
続し、前記平滑部の出力を所望のタイミングで前記第１
半導体スイッチング素子によってスイッチングするイン
バータ部と、を有する半導体インバータ装置であって、
さらに、前記インバータ部の出力側に接続されたダイオ
ードの３相ブリッジ回路で構成される第２整流部と、該
第２整流部の出力端子間に接続される第１抵抗と第２半
導体スイッチング素子の直列接続回路と、から成るダイ
ナミックブレーキ回路と、該第２半導体スイッチング素
子に並列接続されるコンデンサを含むスナバ回路と、を
有するインバータ装置において、 前記インバータ部がインバータ動作を開始する前に前記
コンデンサにあらかじめ充電する充電回路を備え、かつ
前記充電回路が、前記平滑部の正極側と前記ダイナミッ
クブレーキ回路の正極側との間に接続された第２抵抗
と、第３のスイッチング素子によって構成されることを
特徴とする半導体インバータ装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07415999A JP3489022B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | ダイナミックブレーキ回路と半導体インバータ装置 |
| PCT/JP2000/001512 WO2000055963A1 (fr) | 1999-03-18 | 2000-03-13 | Circuit de freinage dynamique et convertisseur a semiconducteur utilisant ce circuit de freinage dynamique |
| US09/926,171 US6653806B1 (en) | 1999-03-18 | 2000-03-13 | Dynamic brake circuit and semiconductor inverter using dynamic brake circuit |
| KR1020017011697A KR100671445B1 (ko) | 1999-03-18 | 2000-03-13 | 다이내믹브레이크 회로를 이용한 반도체 인버터 장치 |
| CNB008052158A CN1201474C (zh) | 1999-03-18 | 2000-03-13 | 动态制动电路及使用该动态制动电路的半导体换流器 |
| EP00908038A EP1162726A4 (en) | 1999-03-18 | 2000-03-13 | DYNAMIC BRAKE CIRCUIT AND SEMICONDUCTOR CONVERTER USING THE DYNAMIC BRAKE CIRCUIT |
| TW089104852A TW584982B (en) | 1999-03-18 | 2000-03-16 | Dynamic brake circuit and semiconductor inverter device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07415999A JP3489022B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | ダイナミックブレーキ回路と半導体インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000270577A JP2000270577A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3489022B2 true JP3489022B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=13539108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07415999A Expired - Fee Related JP3489022B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | ダイナミックブレーキ回路と半導体インバータ装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1162726A4 (ja) |
| JP (1) | JP3489022B2 (ja) |
| KR (1) | KR100671445B1 (ja) |
| CN (1) | CN1201474C (ja) |
| TW (1) | TW584982B (ja) |
| WO (1) | WO2000055963A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6781385B2 (en) * | 2002-05-02 | 2004-08-24 | Delta Electronics, Inc. | Apparatus for detecting current direction in bridge circuits and method thereof |
| DE10251977A1 (de) * | 2002-11-08 | 2004-06-03 | Arnold Müller GmbH & Co. KG | Synchronmotor |
| KR100465805B1 (ko) * | 2002-12-23 | 2005-01-13 | 삼성전자주식회사 | 모터의 돌입전류방지 및 다이나믹 브레이킹 장치 |
| KR100488523B1 (ko) | 2003-02-14 | 2005-05-11 | 삼성전자주식회사 | 모터제어장치 및 그 제어방법 |
| KR100534107B1 (ko) | 2003-02-14 | 2005-12-08 | 삼성전자주식회사 | 모터전원공급장치 |
| KR100488528B1 (ko) * | 2003-05-16 | 2005-05-11 | 삼성전자주식회사 | 모터전원공급장치 |
| JP4465988B2 (ja) * | 2003-06-18 | 2010-05-26 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置 |
| AT504808B1 (de) | 2003-11-14 | 2009-08-15 | Bernecker & Rainer Ind Elektro | Synchronmaschine |
| FI116175B (fi) * | 2003-12-19 | 2005-09-30 | Abb Oy | Menetelmä ja järjestely taajuusmuuttajan suojaamiseksi |
| JP2005229765A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Aisin Seiki Co Ltd | 後退抑制装置 |
| JP4418259B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2010-02-17 | 株式会社日立製作所 | 電動ブレーキ装置 |
| DE102004013033B3 (de) * | 2004-03-16 | 2005-07-14 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Antrieb |
| US8026681B2 (en) * | 2006-12-22 | 2011-09-27 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Safe electric braking device for printing presses and method of electrically braking an electric drive in a machine processing printing material |
| WO2009032935A2 (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Tomotherapy Incorporated | Patient support device |
| JP5455934B2 (ja) * | 2008-02-21 | 2014-03-26 | シーメンス インダストリー インコーポレイテッド | モータを制動するための方法およびシステム |
| JP5215956B2 (ja) * | 2008-09-03 | 2013-06-19 | 日立建機株式会社 | ダンプトラック |
| GB0906020D0 (en) * | 2009-04-07 | 2009-05-20 | Trw Ltd | Motor drive circuitry |
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| US8760089B2 (en) * | 2009-11-30 | 2014-06-24 | Franklin Electric Company, Inc. | Variable speed drive system |
| JP5938583B2 (ja) * | 2010-10-01 | 2016-06-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ制御装置 |
| CN102570935B (zh) | 2010-12-10 | 2016-04-20 | 海德堡印刷机械股份公司 | 具有恒定的制动力矩的冗余制动系统 |
| US8878468B2 (en) * | 2011-04-29 | 2014-11-04 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Electric machine assembly with fail-safe arrangement |
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| US8664903B2 (en) | 2011-06-27 | 2014-03-04 | Franklin Electric Company, Inc. | Adaptive flux control drive |
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| EP2670044B1 (de) * | 2012-05-31 | 2020-01-01 | Ziehl-Abegg Se | Frequenzumrichter, Verfahren zum Bremsen eines Synchronmotors und Antriebseinheit |
| CN107469240B (zh) | 2013-02-26 | 2020-04-21 | 安科锐公司 | 多叶准直器和用于准直治疗放射束的系统 |
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