JP3511173B2 - 回生抵抗保護機構 - Google Patents
回生抵抗保護機構Info
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Description
に使用されるコンバータのキャパシタに接続される回生
抵抗の保護機構に関する。
AC電源から供給される交流を直流に変換するコンバー
タ(直流電源)と、このコンバータからの直流を交流に
変換してモータへ供給するインバータとを有している。
に、その出力端子間に接続されたキャパシタを有してい
る。このキャパシタは、モータで発生し、インバータを
介してコンバータに戻ってくる回生エネルギーを吸収
(蓄積)するためにも使用される。このキャパシタに蓄
積された回生エネルギーは、何らかの方法により除去
(処理)しなければ、その後のコンバータの動作に支障
を来たすことがある。
エネルギーを処理する一方法として、回生コンバータを
用いて、キャパシタに蓄積された回生エネルギーを一次
電源側に戻すという方法がある。しかしながら、回生コ
ンバータは高価であり、また、十分な回生エネルギーが
得られる場合でなければ、その回生コンバータで消費さ
れるエネルギーが大きいので有効ではない。そこで、通
常は、キャパシタにスイッチを介して抵抗器を接続し、
所定のタイミングでスイッチをオンすることにより、キ
ャパシタに蓄積された回生エネルギーをその抵抗器で熱
に変換(消費)するようにしている。尚、この様な抵抗
器は、回生抵抗と呼ばれる。
エネルギーの大きさは、その駆動状況により異なる。例
えば、モータが重い物体を高速で動かす場合には、その
慣性ゆえに、大きな回生エネルギーが発生する。
であれば、その回生エネルギーを消費するのに適した抵
抗値を持つ抵抗器を回生抵抗として用いればよい。とこ
ろが、電動射出成形機の型締用モータのように、動かす
対象(即ち、金型)が、しばしが取り替えられたり、ま
た、動作速度が変更されたりするような場合には、適切
な抵抗値を定めることができない。その結果、従来のモ
ータ駆動制御回路では、回生抵抗にその定格を超える過
電流が流れて焼損したり、必要以上に大きな抵抗値を持
つ回生抵抗を用いることによって回生エネルギーの消費
に時間がかかり、高速動作の妨げとなるという問題点が
ある。
値を持つ回生抵抗を用いることなく、回生抵抗の焼損を
防止できる回生抵抗保護機構を提供することを目的とす
る。
の駆動制御に用いられるコンバータの出力端子間に接続
されたキャパシタに蓄積される回生エネルギーを消費す
るための回生抵抗を保護するために、(a)前記キャパ
シタと前記回生抵抗との間に、電流の過負荷を検出する
機能と前記電流を遮断する機能とを持つ電流遮断手段を
設け、(b)該電流遮断手段が過電流を検出したとき遮
断機能を用いて前記キャパシタから前記回生抵抗へ流れ
る電流を遮断する回生抵抗保護機構において、(c)前
記コンバータへの交流入力を制御する入力制御コンタク
タを備え、(d)前記電流遮断手段をオフ制御すると
き、前記入力制御コンタクタもオフ制御されるようにし
たことを特徴とする回生抵抗保護機構が得られる。
手段をオン制御するときのみ、前記入力制御コンタクタ
をオン状態にできるようにしてある。
(e)前記コンバータの出力側に出力制御コンタクタを
さらに備え、(f)前記電流遮断手段をオフ制御すると
き、前記出力制御コンタクタもオフ制御されるようにし
てよい。
に用いられるコンバータの出力端子間に接続されたキャ
パシタに蓄積される回生エネルギーを消費するための回
生抵抗を保護するために、(a)前記キャパシタと前記
回生抵抗との間に、電流の過負荷を検出する機能と前記
電流を遮断する機能とを持つ電流遮断手段を設け、
(b)該電流遮断手段が過電流を検出したとき遮断機能
を用いて前記キャパシタから前記回生抵抗へ流れる電流
を遮断する回生抵抗保護機構において、(c)前記コン
バータの出力側に出力側コンタクタを備え、(d)前記
電流遮断手段をオフ制御するとき、前記出力制御コンタ
クタもオフ制御されるようにしたことを特徴とする回生
抵抗保護機構が得られる。
も、前記電流遮断手段として、コンタクタ及びサーマル
リレー又はサーマルリレー付きコンタクタを用いること
ができる。
実施の形態について詳細に説明する。
抵抗保護機構を備えたコンバータを示す。図1のコンバ
ータは、入力制御コンタクタ11と、ダイオードモジュ
ール12と、出力制御コンタクタ13と、キャパシタ1
4と、スイッチ15,16と、サーマルリレー17,1
8及び19と、コンタクタ20,21と、回生抵抗回路
22とを有している。
ユニット(図2参照)によってオン/オフ制御され、A
C電源からの三相交流をダイオードモジュール12へ供
給する。
ら供給された交流を整流し、直流を出力する。
ジュール12の出力端子電圧(直流電源電圧)に基づい
てオン/オフ制御され、ダイオードモジュール12で整
流された直流をキャパシタ14へ供給する。
出力端子に接続され、ダイオードモジュール12から供
給される直流を平滑化して外部(インバータ)へ出力す
る。また、出力端子に接続されたインバータを介して、
そのインバータによって制御されるモータからの回生エ
ネルギーを吸収(蓄積)する。
タスイッチであって、コントロールユニットによってオ
ン/オフ制御され、キャパシタ14に蓄積された電荷を
回生抵抗回路22へと向かわせる。
の2つ(ここでは、サーマルリレー17及び18とす
る)は、コンタクタ20,21のオフ制御を行う。ま
た、これらサーマルリレー17,18,19のb接点
は、図2に示すように、出力制御コンタクタ13のコイ
ルに接続されており、出力制御コンタクタ13のオフ制
御を行う。
ロールユニットによってオン制御されるとともに、サー
マルリレー17および18によってオフ制御される。即
ち、コンタクタ20,21は、サーマルリレー17及び
18とともにサーマルリレー付きコンタクタとして働
く。また、コンタクタ20,21の予備接点は、図2に
示すように入力制御コンタクタ11のコイルに接続され
ており、コンタクタ20,21がオン状態でなければ、
入力制御コンタクタ11をオン状態にすることができな
いようになっている。
接続して構成されている。
する。
び出力制御コンタクタ13は、ともにオフ状態にある。
また、スイッチ15,16も、共にオフ状態にある。さ
らに、サーマルリレー17,18及び19はいずれもト
リップしておらず、コンタクタ20,21はともにオン
状態にあるものとする。
力制御コンタクタ11をオン状態にすると、AC電源か
らダイオードモジュール12に交流が供給される。そし
て、ダイオードモジュール12は、AC電源から供給さ
れた交流を整流する。
を超えると、出力制御コンタクタ13はオン状態とな
り、ダイオードモジュール12で整流された直流をキャ
パシタ14(及び出力端子)へ供給する。
12から出力端子へ供給される直流に応じて充放電を繰
り返し、コンバータの出力を平滑化する。
れ平滑化された直流をインバータに供給する。インバー
タは、コンバータから供給された直流を交流に変換して
モータを駆動する。
タは慣性により回転を続け、回生エネルギーを発生す
る。モータで発生した回生エネルギーは、インバータを
介して、コンバータの出力端子に供給される。キャパシ
タ14は、こうしてインバータを介して供給される回生
エネルギーを蓄積する。
ると、その端子間電圧は上昇する。コントロールユニッ
トは、キャパシタ14の端子間電圧を監視しており、そ
の値が許容値を超えると、スイッチ15,16をオン状
態にする。これにより、キャパシタ14の両端子間が回
生抵抗回路22等を介して接続され、回生抵抗回路22
に電流が流れる。その結果、キャパシタ14に蓄積され
た回生エネルギーは、回生抵抗回路22にて熱に変換さ
れ、キャパシタ14の端子間電圧が低下する。こうし
て、キャパシタ14の端子間電圧を、許容値以下に制限
することにより、キャパシタ14の保護と、コンバータ
の正常動作の確保が実現される。
4の端子間電圧が許容値以下となるように制御されてい
るが、回生エネルギーが非常に大きい場合には、スイッ
チ15,16をオンしても、すぐには、キャパシタ14
の端子間電圧が許容値以下にならない。この様な場合に
は、サーマルリレー17,18及び19に長時間電流が
流れることになり、その温度が上昇してトリップする。
サーマルリレー17,18がトリップすると、コンタク
タ20,21は、オフ状態となる。その結果、回生抵抗
回路22には、それ以後電流が流れなくなり、その焼損
が防止される。なお、サーマルリレー17,18及び1
9がトリップ状態から復帰しても、コンタクタ20,2
1はオン状態にはならない。
トリップすると、図2からも理解されるように、ダイオ
ードモジュール12の出力電圧(直流電源電圧)に拘わ
らず、コンタクタ13はオフ状態となる。さらに、コン
タクタ20及び21が、オフ状態となったことにより、
入力制御コンタクタ11も、コントロールユニットの制
御に拘わらず、オフ状態へと変化する。このようにし
て、入力制御コンタクタ11及び出力制御コンタクタ1
2をオフ状態とすることにより、ダイオードモジュール
12に入力側からも出力側からも電流が流れ込まないよ
うにして、それを保護することができる。
0,21がオフ状態になると、そのことを検出して、回
生抵抗回路が過負荷状態にあることを報知する。
ず、コントロールユニットからコンタクタ20,21を
オン状態とする。このとき、サーマルリレー17,18
がトリップ状態から復帰していないと、コンタクタ2
0,21をオン状態にすることはできない。
は、通常通り、コントロールユニットから入力制御コン
タクタ11をオン状態とすればよい。
したが、本発明は上記実施の形態に限られるものではな
く、種々の変更、変形が可能である。例えば、上記実施
の形態では、サーマルリレーとコンタクタとを用いる例
について説明したが、電流の過負荷を検出でき、過電流
の場合に電流を遮断することとができるものであれば他
の電子・電気機器を用いることができる。
ーとコンタクタとが別体である場合にてついて説明した
が、これらが一体化されたサーマルリレー付きコンタク
タを用いても良い。
タと回生抵抗との間にサーマルリレー付きコンタクタを
接続したことで、必要以上の大きな抵抗値を持つ回生抵
抗を用いることなく、その焼損を防止できる。
を備えたコンバータの構成図である。
リレー及びコンタクタと、コンバータの入力制御コンタ
クタと出力制御コンタクタとの接続関係を示す図であ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 モータの駆動制御に用いられるコンバー
タの出力端子間に接続されたキャパシタに蓄積される回
生エネルギーを消費するための回生抵抗を保護するため
に、(a) 前記キャパシタと前記回生抵抗との間に、電流の
過負荷を検出する機能と前記電流を遮断する機能とを持
つ電流遮断手段を設け、(b) 該電流遮断手段が過電流を検出したとき遮断機能
を用いて前記キャパシタから前記回生抵抗へ流れる電流
を遮断する回生抵抗保護機構において、 (c)前記コンバータへの交流入力を制御する入力制御
コンタクタを備え、 (d)前記電流遮断手段をオフ制御するとき、前記入力
制御コンタクタもオフ制御される ようにしたことを特徴
とする回生抵抗保護機構。 - 【請求項2】 前記電流遮断手段をオン制御するときの
み、前記入力制御コンタクタをオン状態にできるように
したことを特徴とする請求項1に記載の回生抵抗保護機
構。 - 【請求項3】(e)前記コンバータの出力側に出力制御
コンタクタをさらに備え、 (f)前記電流遮断手段をオフ制御するとき、前記出力
制御コンタクタもオフ制御されるようにしたことを特徴
とする請求項1又は2に記載の回生抵抗保護機構。 - 【請求項4】 前記入力コンタクタと、前記電流遮断手
段との予備接点とを接続することを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか一つに記載の回生抵抗保護機構。 - 【請求項5】 モータの駆動制御に用いられるコンバー
タの出力端子間に接続されたキャパシタに蓄積される回
生エネルギーを消費するための回生抵抗を保護するため
に、 (a)前記キャパシタと前記回生抵抗との間に、電流の
過負荷を検出する機能と前記電流を遮断する機能とを持
つ電流遮断手段を設け、 (b)該電流遮断手段が過電流を検出したとき遮断機能
を用いて前記キャパシタから前記回生抵抗へ流れる電流
を遮断する回生抵抗保護機構において、 (c)前記コンバータの出力側に出力側コンタクタを備
え、 (d)前記電流遮断手段をオフ制御するとき、前記出力
制御コンタクタもオフ制御されるようにしたことを特徴
とする回生抵抗保護機構。 - 【請求項6】 前記出力制御コンタクタと、前記電流遮
断手段との予備接点とを接続することを特徴とする請求
項5に記載の回生抵抗保護機構。 - 【請求項7】 前記電流遮断手段が、コンタクタ及びサ
ーマルリレー又はサーマルリレー付きコンタクタである
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載
の回生抵抗保護機構。
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JP2001116425A JP3511173B2 (ja) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | 回生抵抗保護機構 |
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JP4902514B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2012-03-21 | 株式会社日立製作所 | 車両駆動装置及び車両駆動装置における抵抗器の断線検知方法 |
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-
2001
- 2001-04-16 JP JP2001116425A patent/JP3511173B2/ja not_active Expired - Fee Related
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