JP4178423B2 - Method to protect circuit by detecting overvoltage of DC power supply - Google Patents
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Description
本発明は直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法に関する。 The present invention relates to a method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply.
従来用いられていたこの種の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法は、一般に図3および 図4にて示す構成のものが採用されていた。即ち、 図3に示すように直流電源の両端の電圧を測定する過電圧検出回路35により過電圧を検出して負荷の遮断を行っていたが、この時、回生トランジスタ34は過電圧より低い電圧で動作するので、過電圧の検出により入力電源を遮断することで保護されていた。また、図4に示すように、コンパレータ46により、主回路電源の電圧をある過電圧レベルの電圧と比較し、大きい時、過電圧検出していた。
As a method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply of this type which has been conventionally used, one having a configuration shown in FIGS. 3 and 4 has been generally employed. That is, as shown in FIG. 3, the overvoltage is detected by the
ところが 図3にて示す構成の従来技術では、回生トランジスタ34は過電圧より低い電圧で動作するので、過電圧になる前に回生トランジスタ34を破損してしまう問題があった。また過電圧になっても入力電源を遮断するまでの間も回生トランジスタ34は動作し、回生トランジスタ34を破損してしまうという問題もあった。一方、図4にて示す構成の従来技術では、過電圧になっても主回路のパワートランジスタモジュールを遮断しない限り電圧は上昇するので、主回路遮断が遅いと電圧が高くなりパワートランジスタモジュールを破損するという問題があった。 However, in the prior art having the configuration shown in FIG. 3, since the regenerative transistor 34 operates at a voltage lower than the overvoltage, there is a problem that the regenerative transistor 34 is damaged before the overvoltage is reached. In addition, even if an overvoltage occurs, the regenerative transistor 34 operates until the input power is cut off, and the regenerative transistor 34 is damaged. On the other hand, in the prior art having the configuration shown in FIG. 4, the voltage rises unless the power transistor module of the main circuit is cut off even if an overvoltage occurs. Therefore, if the main circuit is cut off slowly, the voltage increases and the power transistor module is damaged. There was a problem.
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply.
本発明の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法は、ダイオードブリッジと、直流電源を蓄えるメインコンデンサと、所定の電圧にて回生抵抗でエネルギーを消費させる回生トランジスタと、コンパレータと、フォトアイソレータと、オアゲートと、マイクロコンピュータとにより構成された回路の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法であって、電源が投入され、メインコンデンサに充電され、入力電圧が高く、第1のコンパレータのレベルより高いと、第1のフォトアイソレータはオンし、回生トランジスタが動作する段階と、入力電圧が回生トランジスタの動作電圧を超えているか否かを、第2のコンパレータのレベルにより第2のフォトアイソレータのオンで確認することにより、入力電源の過電圧を確認する段階と、回生トランジスタの動作時に、オアゲートをハイレベルとすることにより、第3のフォトアイソレータはオフし、回生トランジスタを不動作として保護する段階とを、有する。上記手段により、入力電源の過電圧を検出できるとともに回生抵抗と回生トランジスタとからなる回生回路の保護を行うことができる。 A method of protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply according to the present invention includes a diode bridge, a main capacitor that stores a DC power supply, a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor at a predetermined voltage, a comparator, and a photo A method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply of a circuit constituted by an isolator, an OR gate, and a microcomputer, wherein the power is turned on, a main capacitor is charged, and an input voltage is high. If the level of the second comparator is higher, the first photoisolator is turned on, and the stage in which the regenerative transistor operates and whether or not the input voltage exceeds the operating voltage of the regenerative transistor are determined by the second comparator level. Check the input power supply overvoltage by checking when the photoisolator is turned on. If, during operation of the regenerative transistor, by the OR gate at a high level, the third photo-isolator is turned off, and a step for protecting the regenerative transistor as dead, has. By the above means, it is possible to detect the overvoltage of the input power supply and protect the regenerative circuit composed of the regenerative resistor and the regenerative transistor.
また、本発明の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法は、直流電源を蓄えるメインコンデンサと、所定の電圧にて回生抵抗でエネルギーを消費させる回生トランジスタと、パワートランジスタモジュールと、直流電源により駆動されるモータと、A/D変換器と、マイクロコンピュータとにより構成された回路の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法であって、回生抵抗と回生トランジスタとの回生動作により、モータから戻ってくる電流より回生抵抗により消費される電流を差し引いて得られる電流分より、所定時間後の直流電源の電圧の上昇分を算出し、所定時間後の直流電源の電圧が過電圧レベルになると予測される時、過電圧異常としてパワートランジスタモジュールを遮断する。上記手段により、過電圧異常を検出して、主回路であるパワートランジスタモジュールを遮断するのに、電圧をあるレベル以下に抑えられるので、パワートランジスタモジュールを保護することができる。 In addition, the method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply according to the present invention includes a main capacitor that stores a DC power supply, a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor at a predetermined voltage, a power transistor module, and a DC A method of protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power source of a circuit constituted by a motor driven by a power source, an A / D converter, and a microcomputer, and a regenerative operation of a regenerative resistor and a regenerative transistor From the current obtained by subtracting the current consumed by the regenerative resistor from the current returning from the motor, the increase in the voltage of the DC power supply after a predetermined time is calculated, and the voltage of the DC power supply after the predetermined time is overvoltage When the level is predicted, the power transistor module is shut down as an overvoltage abnormality. By the above means, the voltage can be suppressed to a certain level or less in order to detect an overvoltage abnormality and shut off the power transistor module as the main circuit, so that the power transistor module can be protected.
以上説明したように本発明は、入力電源の過電圧を検出できるとともに回生トランジスタの動作を停止して回生抵抗と回生トランジスタとからなる回生回路を保護することができるので、動作による回生回路の破損等を防止することができるという効果がある。また、本発明によれば、過電圧異常を検出して、主回路をベース遮断するのに、上昇分を考慮しているので電圧をあるレベル以下に抑えられるので、主回路であるパワートランジスタモジュールを破損することなく余裕をもって行うことができる。 As described above, the present invention can detect the overvoltage of the input power supply and can stop the operation of the regenerative transistor to protect the regenerative circuit composed of the regenerative resistor and the regenerative transistor. There is an effect that can be prevented. In addition, according to the present invention, the voltage can be suppressed to a certain level or less because the rise is taken into account when detecting the overvoltage abnormality and shutting off the base of the main circuit, so that the power transistor module as the main circuit can be reduced. It can be carried out with a margin without being damaged.
以下、本発明の第1の実施の形態を図1に示して説明する。図1において、1はダイオードブリッジ、2は直流電源を蓄えるメインコンデンサ、4はある電圧にて回生抵抗3でエネルギーを消費させる回生トランジスタ、5は第1のコンパレータ、10は第2のコンパレータ、6は第1のフォトアイソレータ、8は第2のフォトアイソレータ、11は第3のフォトアイソレータ、7はオアゲート、9はマイクロコンピュータ(CPU)である。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a diode bridge, 2 is a main capacitor for storing a DC power supply, 4 is a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor 3 at a certain voltage, 5 is a first comparator, 10 is a second comparator, 6 Is a first photo isolator, 8 is a second photo isolator, 11 is a third photo isolator, 7 is an OR gate, and 9 is a microcomputer (CPU).
以上のように構成された回路についてその動作を説明する。まず、電源が投入されると、メインコンデンサ2に充電される。この時入力電圧が高く、第1のコンパレータ5のレベルより高いと第1のフォトアイソレータ6はオンし、回生トランジスタは動作する。入力電圧が回生トランジスタの動作電圧を超えているか否かは、第2のコンパレータ10のレベルにより第2のフォトアイソレータ8のオンで確認できる。これにより入力電源の過電圧を確認し、回生トランジスタの動作時に、オアゲート7をハイレベルとし、第3のフォトアイソレータ11はオフし、回生トランジスタを不動作として保護する。
The operation of the circuit configured as described above will be described. First, when the power is turned on, the
次に、以下、本発明の第2の実施の形態を図2に示して説明する。図2において、21はパワートランジスタモジュール、22は直流電源を蓄えるメインコンデンサ、24はある電圧にて回生抵抗23でエネルギーを消費させる回生トランジスタ、25はモータ、26はA/D変換器、29はマイクロコンピュータ(CPU)である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 21 is a power transistor module, 22 is a main capacitor for storing a DC power source, 24 is a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor 23 at a certain voltage, 25 is a motor, 26 is an A / D converter, and 29 is It is a microcomputer (CPU).
以上のように構成された回路についてその動作について説明する。まず回生抵抗23と回生トランジスタ24との回生動作により、モータ25から戻ってくる電流から回生抵抗23により消費される電流を差し引いて得られる電流分(メインコンデンサに蓄えられる電荷相当分)から、所定時間後の直流電源の電圧の上昇分を算出し、所定時間後の直流電源の電圧が過電圧レベルになると予測される時、過電圧異常としてパワートランジスタモジュール21で構成される主回路を遮断する。電流と電圧の関係は次式のようになる。
ΔV=(1/C)iΔt (1)
V :電圧ΔV:所定時間後の直流電源の電圧の上昇分C :コンデンサ容量i :モータから戻ってくる電流から回生抵抗により消費される電流を差し引いて得られる電流分t :時間Δt:サンプル時間ここで、Δtをサンプル時間にとれば、次のサンプリングする時迄の電圧ΔVが算出できる。モータ25から戻ってくる電流から回生抵抗23により消費される電流を差し引いて得られる電流分(メインコンデンサに蓄えられる電荷相当分)はそれ迄の電圧と時間より求めている。VS ≦VO +ΔV (2)
VS :過電圧レベルVO :ある電圧ΔV:次の電圧差(2)式のように過電圧レベルになった時に過電圧異常とする。
The operation of the circuit configured as described above will be described. First, by a regenerative operation of the regenerative resistor 23 and the
ΔV = (1 / C) iΔt (1)
V: Voltage ΔV: Increase in voltage of the DC power supply after a predetermined time C: Capacitor capacity i: Current obtained by subtracting current consumed by the regenerative resistor from current returning from the motor t: Time Δt: Sample time Here, if Δt is taken as the sampling time, the voltage ΔV until the next sampling can be calculated. The current obtained by subtracting the current consumed by the regenerative resistor 23 from the current returning from the motor 25 (corresponding to the charge stored in the main capacitor) is obtained from the voltage and time thus far. V S ≦ V O + ΔV (2)
V S : Overvoltage level V O : A certain voltage ΔV: The following voltage difference (2) When an overvoltage level is reached as shown in the following equation (2), an overvoltage abnormality is determined.
また本実施例ではΔVを求めるのに今までの電圧差より得ているが、これを負荷トルクを電流にしてそれより消費される回生回路分を差し引き、それより式(1)で電圧を求めることにより、A/D変換器26の代りにある電圧レベルの比較信号を入力しても構わない。
Further, in this embodiment, ΔV is obtained from the voltage difference so far. However, this is obtained by subtracting the regenerative circuit consumed from the load torque as a current, and the voltage is obtained from the equation (1). Accordingly, a comparison signal having a voltage level in place of the A /
1、31 ダイオードブリッジ
2、22、32、42 メインコンデンサ
3、23、33、43 回生抵抗
4、24、34、44 回生トランジスタ
5 第1のコンパレータ
6 第1のフォトアイソレータ
7 オアゲート
8 第2のフォトアイソレータ
9、29 マイクロコンピュータ(CPU)
10 第2のコンパレータ
11 第3のフォトアイソレータ
21、41 パワートランジスタモジュール
25、45 モータ
26 A/D変換器
35 過電圧検出回路
46 コンパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 31
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 2nd comparator 11 3rd photo isolator 21, 41 Power transistor module 25, 45 Motor 26 A /
Claims (1)
前記メインコンデンサ(22)と並列に接続され、直列に接続された回生抵抗(23)と回生トランジスタ(24)とからなる回生回路と、
前記メインコンデンサ(22)と電源入力部が並列に接続され、電源出力部がモータ(25)に接続されたパワートランジスタモジュール(21)とを備えた回路の、直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法であって、
回生動作時、前記パワートランジスタモジュール(21)の駆動により前記モータ(25)から前記直流電源に戻ってくる電流から前記回生抵抗(23)に流れる電流を差し引いて得られる電流、すなわち前記メインコンデンサ(22)に充電される電流に基づいて、所定時間後の前記直流電源の電圧上昇分をマイクロコンピュータ(29)で算出し、
前記所定時間後の前記直流電源の電圧が予め設定された過電圧レベルになると予測された時、過電圧異常として前記パワートランジスタモジュール(21)の駆動を遮断し、前記モータ(25)から前記メインコンデンサ(22)への回生電流を停止することにより、前記直流電源の電圧の上昇を防ぎ、前記パワートランジスタモジュール(21)を過電圧から保護することを特徴とする直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法。 A main capacitor (22) for storing a DC power supply;
A regenerative circuit comprising a regenerative resistor (23) and a regenerative transistor (24) connected in parallel with the main capacitor (22);
A circuit comprising a power transistor module (21) in which the main capacitor (22) and a power input section are connected in parallel and a power output section is connected to the motor (25), and detecting an overvoltage of a DC power supply. A method of protecting
During the regenerative operation, the current obtained by subtracting the current flowing through the regenerative resistor (23) from the current returned from the motor (25) to the DC power source by driving the power transistor module (21), that is, the main capacitor ( 22) Based on the current charged in 22), the microcomputer (29) calculates the voltage increase of the DC power supply after a predetermined time,
When it is predicted that the voltage of the DC power supply after the predetermined time will be a preset overvoltage level, the power transistor module (21) is cut off as an overvoltage abnormality, and the main capacitor (25) is disconnected from the motor (25). 22) By stopping the regenerative current to 22), the rise of the voltage of the DC power supply is prevented, and the power transistor module (21) is protected from the overvoltage, thereby detecting the overvoltage of the DC power supply and protecting the circuit how to.
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