JP5421049B2 - Surge voltage suppression device and motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、インバータによりモータが駆動される際に、そのモータ端にて発生するサージ電圧を抑制するサージ電圧抑制装置およびこのサージ電圧抑制装置を備えたモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a surge voltage suppression device that suppresses a surge voltage generated at the motor end when a motor is driven by an inverter, and a motor control device including the surge voltage suppression device.
電圧形PWM方式のインバータは、矩形波状(パルス状)の電圧を出力する。このような出力電圧は、電圧変化率(dV/dt)が高いため、非常に高い周波数成分を含んでいる。また、インバータの出力電圧は、ケーブルを介してモータに供給される。このようなことから、ケーブルとモータのインピーダンスの相違による反射共振などが原因で、モータ端においてサージ電圧が発生する。このサージ電圧は、上記ケーブルの長さや種類(インピーダンス)、布設方法などに依存しており、その最大値はインバータの出力端における電圧の2倍以上になることが知られている。上記サージ電圧が原因で、モータの巻線のうち、特にインバータに近い側の巻線部分の絶縁が劣化してしまう。モータ巻線の絶縁劣化が進むと、最悪の場合には絶縁破壊に至る可能性もあり、その場合には非常に危険な状態となる。 The voltage-type PWM inverter outputs a rectangular wave (pulse) voltage. Since such an output voltage has a high voltage change rate (dV / dt), it includes a very high frequency component. The output voltage of the inverter is supplied to the motor via a cable. For this reason, a surge voltage is generated at the motor end due to reflection resonance due to the difference in impedance between the cable and the motor. This surge voltage depends on the length and type (impedance) of the cable, the laying method, etc., and the maximum value is known to be twice or more the voltage at the output terminal of the inverter. Due to the surge voltage, the insulation of the winding portion of the motor winding, particularly on the side close to the inverter, is deteriorated. If the insulation deterioration of the motor winding proceeds, there is a possibility that the insulation breakdown may occur in the worst case, and in this case, a very dangerous state is caused.
そこで、インバータ出力端またはモータ端に、交流リアクトル、サージ電圧抑制フィルタなどを付加し、サージ電圧の発生を抑制することが広く行われている。ただし、一般にこれらの付加装置は価格が高い上、大きく且つ重い。このため、その設置に多大な労力を要するとともに設置スペースを広くとらなければならない。
一方、特許文献1には、サージ吸収用の半導体素子を用いてサージ電圧を抑制する技術が開示されている。このものによれば、所定の電圧を超えるサージ電圧が印加されると、半導体素子が電流を流し、その電圧を所定値にクランプする。このような動作によってサージ電圧が抑制される。
Therefore, it is widely practiced to suppress the generation of a surge voltage by adding an AC reactor, a surge voltage suppression filter or the like to the inverter output terminal or the motor terminal. However, these additional devices are generally expensive and large and heavy. For this reason, the installation requires a great deal of labor and a large installation space.
On the other hand,
一般的に使用されるサージ吸収用の半導体素子としては、例えばツェナーダイオードが挙げられる。現状、ツェナーダイオードの定格電圧(ツェナー電圧の定格値)は、最大でも400V程度である。一方、モータに生じるサージ電圧の電圧値は、少なくとも1000V程度となる。このことから、特許文献1記載の半導体素子を、前述したインバータにより駆動されるモータ端の例えば各相間に接続してサージ電圧を抑制しようとする場合、次のような問題が生じる。
As a semiconductor element for surge absorption generally used, for example, a Zener diode can be cited. At present, the rated voltage of the Zener diode (rated value of the Zener voltage) is about 400 V at the maximum. On the other hand, the voltage value of the surge voltage generated in the motor is at least about 1000V. For this reason, when the semiconductor element described in
すなわち、モータ端に生じるサージ電圧を抑制するためには、各相間に複数の上記半導体素子を直列に接続することで単体でのクランプ電圧よりも高いクランプ電圧を実現する必要がある。しかし、このように複数の半導体素子を直列接続して用いると、各素子の特性のばらつきに起因して各半導体素子が分担する電圧が不平等になってしまう。分担電圧が不平等になると、高い電圧を分担している素子が故障してしまう可能性が生じる。 That is, in order to suppress the surge voltage generated at the motor end, it is necessary to realize a clamp voltage higher than the single clamp voltage by connecting a plurality of the semiconductor elements in series between the phases. However, when a plurality of semiconductor elements are connected in series as described above, the voltage shared by each semiconductor element becomes unequal due to variations in the characteristics of each element. If the shared voltage becomes unequal, there is a possibility that an element sharing a high voltage will fail.
半導体素子の故障には、大きく分けて短絡モードと開放モードとがあるが、開放モードで故障する場合でも、まず短絡故障が発生し、それに伴い流れる過大な電流により素子内部の最も弱い部分が溶断して最終的に開放モードになる。つまり、半導体素子が故障する際、必ず最初に短絡状態が生じる。このことから、直列接続された半導体素子の1つが故障すると、その半導体素子は必ず短絡状態となる。そして、この故障した半導体素子が分担していた電圧が残りの半導体素子に印加されることで、これらが連鎖的に故障するおそれがある。全ての半導体素子が故障状態になると、モータの各相間が短絡状態になる。 Semiconductor device failures can be broadly divided into short-circuit mode and open-mode. Even when a failure occurs in open-mode, a short-circuit failure occurs first, and the weakest part inside the device is blown out by excessive current that flows. Finally, it becomes the release mode. That is, when a semiconductor element fails, a short circuit state always occurs first. From this, when one of the semiconductor elements connected in series fails, the semiconductor element is always short-circuited. Then, when the voltage shared by the failed semiconductor element is applied to the remaining semiconductor elements, they may fail in a chained manner. When all the semiconductor elements are in a failure state, the motor phases are short-circuited.
通常、モータの各相間が短絡状態になると、インバータ側において、出力電流の過電流保護機能が動作してインバータ出力が遮断されるようになっている。しかし、この保護機能が動作する前に、故障した半導体素子が開放モードに移行した場合、モータの短絡状態が解消される。このようになると、半導体素子の故障によりサージ電圧抑制のための機能が無効化しているにもかかわらず、それに気付かずに運転が継続されてしまい、前述したサージ電圧による問題が生じるおそれがある。一方、上記保護機能が動作してインバータ出力が遮断された場合であっても、遮断される前の一時的な短絡状態において過大な電流が流れ、主系統の他の機器に悪影響を及ぼす可能性がある。 Normally, when each phase of the motor is short-circuited, an output current overcurrent protection function is operated on the inverter side to shut off the inverter output. However, if the failed semiconductor element enters the open mode before this protection function operates, the short circuit state of the motor is eliminated. In this case, although the function for suppressing the surge voltage is invalidated due to the failure of the semiconductor element, the operation is continued without noticing it, and there is a possibility that the above-described problem due to the surge voltage occurs. On the other hand, even when the above protective function is activated and the inverter output is shut off, excessive current may flow in the temporary short circuit state before the shutoff, possibly adversely affecting other devices in the main system There is.
そこで、このような半導体素子の故障を検出するための構成を付加することが考えられる。例えば、特許文献2には、サージ電圧吸収用の半導体素子と直列に発光ダイオードまたはフォトカプラの発光素子を接続し、半導体素子が完全な短絡状態となる前の低インピーダンス状態を発光ダイオードの発光状態またはフォトカプラの受光素子の駆動状態により検出する技術が開示されている。
Therefore, it is conceivable to add a configuration for detecting such a failure of the semiconductor element. For example, in
この特許文献2の技術を用いて、上記モータの各相間に接続したサージ吸収用の半導体素子の故障を検出しようとすると、以下のような問題が生じる。すなわち、素子が上述した低インピーダンス状態である期間は長いとは限らない。従って、この低インピーダンス状態を検出して何らかの保護動作を実行する前に、半導体素子が完全な短絡状態になる可能性がある。このようになると、短絡電流が流れることにより半導体素子および発光ダイオードなどの検出素子も故障する可能性があり、有効な故障検出ができないことになる。
If it is attempted to detect a failure of the semiconductor element for surge absorption connected between the phases of the motor using the technique of
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サージ電圧を抑制するために用いる半導体素子の特性のばらつきに起因した故障を防ぐとともに、半導体素子の故障状態を直ちに検出することができるサージ電圧抑制装置およびこのサージ電圧抑制装置を備えたモータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent a failure caused by variations in characteristics of a semiconductor element used for suppressing a surge voltage and to immediately detect a failure state of the semiconductor element. The present invention is to provide a surge voltage suppressing device capable of performing the above and a motor control device including the surge voltage suppressing device.
上記した目的を達成するために、本発明のサージ電圧抑制装置は、電圧形PWM方式のインバータによりモータが駆動される際に、そのモータ端にて発生するサージ電圧を抑制するサージ電圧抑制装置であって、前記モータ端の各相に対応して設けられ、当該各相の電圧が所定のクランプ電圧を超えて上昇しようとすると当該モータ端から電流を流すことで、当該各相の電圧を前記クランプ電圧に制限するクランプ部と、前記クランプ部に対応して設けられ、対応する前記クランプ部が短絡故障すると、直ちに当該クランプ部が介在する通電経路を遮断する保護動作を行う保護部と、前記保護部に対応して設けられ、対応する前記保護部による前記保護動作を検出する検出部と、前記検出部により前記保護部の保護動作が検出されると、前記クランプ部が故障状態であることを示す表示を行う表示部とを備え、前記クランプ部は、ドレイン・ソース間に内蔵されたボディダイオードを有する第1および第2のパワーMOSFETを備え、前記第1および第2のパワーMOSFETのゲート・ソース間をそれぞれ短絡するとともに、前記第1のパワーMOSFETと前記第2のパワーMOSFETとを前記ボディダイオードによる整流方向が互いに逆向きとなるように直列に接続して構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the surge voltage suppression device of the present invention is a surge voltage suppression device that suppresses a surge voltage generated at the motor end when the motor is driven by a voltage-type PWM inverter. The voltage of each phase is provided corresponding to each phase of the motor end, and when the voltage of the phase exceeds the predetermined clamp voltage, current flows from the motor end, A clamping unit that limits to a clamping voltage, a protection unit that is provided corresponding to the clamping unit, and that performs a protective operation that immediately shuts off an energization path interposed by the clamping unit when the corresponding clamping unit is short-circuited; A detection unit that is provided corresponding to a protection unit and detects the protection operation by the corresponding protection unit; and when the detection unit detects a protection operation of the protection unit, A display unit that displays that the lamp unit is in a failure state, and the clamp unit includes first and second power MOSFETs having a body diode built in between a drain and a source. And the gate and the source of the second power MOSFET are short-circuited, and the first power MOSFET and the second power MOSFET are connected in series so that the rectification directions by the body diodes are opposite to each other. It is characterized by being configured.
上記構成によれば、従来はサージ吸収用途に用いられることがなかったパワーMOSFETによりクランプ部が構成されている。なお、このパワーMOSFETは、ドレイン・ソース間の耐圧実力値の高いものまで広く流通しており、所定のクランプ電圧に合わせて耐圧実力値を選定することが可能である。そして、第1および第2のパワーMOSFETは、各相の電圧の極性に応じていずれか一方のみがアバランシェ動作し、そのドレイン・ソース間電圧は耐圧実力値に制限され、これにより、モータ端におけるサージ電圧が所定のクランプ値に制限される。そして、このクランプ部が故障した場合、保護部によりその通電経路を遮断する保護動作が行われる。表示部は、検出部により保護部の保護動作が検出されると、クランプ部が故障状態であることを示す表示を行う。このように、装置内において故障状態の報知動作が完結するため、例えば故障状態を示す信号を外部に出力するための配線などを省くことができる。 According to the said structure, the clamp part is comprised with power MOSFET which was not used for the surge absorption use conventionally. The power MOSFETs are widely distributed up to those having a high withstand voltage value between the drain and the source, and the withstand voltage value can be selected according to a predetermined clamp voltage. Only one of the first and second power MOSFETs is avalanche-operated according to the polarity of the voltage of each phase, and the drain-source voltage is limited to the withstand voltage capability value. The surge voltage is limited to a predetermined clamp value. And when this clamp part fails, the protection operation which interrupts | blocks the electricity supply path | route by a protection part is performed. When the detection unit detects the protection operation of the protection unit, the display unit displays that the clamp unit is in a failure state. As described above, since the failure state notification operation is completed in the apparatus, for example, wiring for outputting a signal indicating the failure state to the outside can be omitted.
本発明によれば、クランプ部を構成する第1および第2のパワーMOSFETは、各相の電圧の極性に応じていずれか一方のみがクランプ動作を行うので、各半導体素子の特性のばらつきに起因する故障が発生することはない。また、保護部による保護動作を検出すると、クランプ部が故障状態であることを表示する表示部を備えているので、例えば故障状態を示す信号を外部に出力するための配線を設けることなく、クランプ部の故障を使用者に知らせることが可能となる。従って、サージ電圧を抑制することができない状態で、インバータの運転が継続されることを確実に防止することができる。 According to the present invention, only one of the first and second power MOSFETs constituting the clamp unit performs the clamping operation according to the polarity of the voltage of each phase, which is caused by variations in characteristics of each semiconductor element. There will be no failure to occur. In addition, when the protection operation by the protection unit is detected, the clamp unit is provided with a display unit for displaying that the failure state is present. For example, without providing wiring for outputting a signal indicating the failure state to the outside It is possible to notify the user of the failure of the part. Therefore, it is possible to reliably prevent the operation of the inverter from being continued in a state where the surge voltage cannot be suppressed.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1および図2を参照しながら説明する。
図1は、モータ制御装置の電気構成を概略的に示している。図1に示すモータ制御装置1は、汎用の電圧形インバータ2によりモータ3をPWM駆動して制御するものである。インバータ2の各出力端子には、電圧供給線4u、4v、4w(ケーブルに相当)を介してモータ3の各相端子が接続されている。モータ3は、例えば三相の交流モータである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 schematically shows the electrical configuration of the motor control device. A
インバータ2は、直流電源回路、インバータ主回路、ゲート駆動回路、制御部(いずれも図示せず)などから構成されている。直流電源回路は、交流電源より供給される交流を整流および平滑して出力する。インバータ主回路は、スイッチング素子を三相フルブリッジ接続して構成されたものであり、直流電源回路から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換する。この三相交流電圧は、インバータ2の負荷であるモータ3に供給される。制御部は、インバータ主回路からパルス幅変調された指定周波数の三相交流電圧が出力されるようにインバータ主回路の各スイッチング素子の駆動をゲート駆動回路を介して制御する。
The
電圧供給線4u−4v間、電圧供給線4v−4w間および電圧供給線4u−4w間には、それぞれサージ電圧抑制装置7、8および9が接続されている。サージ電圧抑制装置7〜9は、モータ3端において発生するサージ電圧を抑制するものであり、クランプ部10、保護部11、検出部12、表示部13および端子P1、P2を備えている。
Surge
クランプ部10は、端子P1、P2間の電圧を所定のクランプ電圧VCPに制限する。保護部11は、クランプ部10が短絡故障した場合に、端子P1、P2間の通電経路を遮断する保護動作を行う。検出部12は、保護部11による保護動作が行われたことを検出する。表示部13は、検出部12により保護動作が検出されると、クランプ部10が故障状態であることを示す表示を行う。
The
図2は、サージ電圧抑制装置の具体的な構成を示している。なお、図2には、サージ電圧抑制装置7の構成のみを示すが、サージ電圧抑制装置8、9についても同様に構成されている。クランプ部10は、トランジスタM1、M2を備えている。トランジスタM1、M2は、Nチャネル型のパワーMOSFETであり、それぞれドレイン・ソース間に接続されたボディダイオードBD1、BD2を備えている。トランジスタM1、M2は、ドレイン・ソース間の耐圧実力値(実力耐圧)が1000V程度のものを選定して使用している。これにより、詳細の動作は後述するが、クランプ部10のクランプ電圧VCPは、約1000Vとなっている。
FIG. 2 shows a specific configuration of the surge voltage suppressor. FIG. 2 shows only the configuration of the surge
トランジスタM1、M2(第1、第2のパワーMOSFETに相当)は、いずれもゲート・ソース間が短絡されており、通常はオフ状態に固定されている。トランジスタM1、M2は、各ソースが互いに接続されている。トランジスタM1のドレインはノードNaに接続され、トランジスタM2のドレインはノードNbに接続されている。 The transistors M1 and M2 (corresponding to the first and second power MOSFETs) are short-circuited between the gate and the source, and are normally fixed in the off state. The sources of the transistors M1 and M2 are connected to each other. The drain of the transistor M1 is connected to the node Na, and the drain of the transistor M2 is connected to the node Nb.
保護部11は、速断型のヒューズF1を備えている。ヒューズF1の両端子は、それぞれノードNc、Ndに接続されている。保護部11とクランプ部10とは、端子P1と端子P2の間に直列に接続されている。すなわち、端子P1とノードNcが接続され、ノードNdとノードNaが接続され、ノードNbが端子P2に接続されている。
The
検出部12は、ダイオードD1、D2および抵抗R1を備えている。ノードNeとノードNfの間には、ダイオードD1および抵抗R1が直列に接続されている。また、ノードNgとノードNfの間には、ダイオードD2および抵抗R1が直列に接続されている。表示部13は、発光ダイオードLD1(発光素子に相当)を備えている。発光ダイオードLD1は、アノードがノードNhに接続され、カソードがノードNiに接続されている。
The
表示部13のノードNhは端子P1に接続され、ノードNiは検出部12のノードNeに接続されている。検出部12のノードNfは端子P2に接続され、検出部12のノードNgは、クランプ部10のノードNaと保護部11のノードNdと共通に接続されている。抵抗R1は、端子P1と端子P2の間の通電経路に流れる電流を制限するものであり、高抵抗値のものが使用される。ダイオードD1、D2は、その整流作用により、端子P1、P2間における逆流を阻止する。また、ダイオードD2は、ダイオードD1と抵抗R1の相互接続点であるノードNjの電位を、ヒューズF1が導通している状態且つ後述する特定の条件下において、端子P1の電圧からダイオードD2の順方向電圧VFを減じた電圧に固定する。
The node Nh of the
発光ダイオードLD1は、サージ電圧抑制装置7において、その点灯状態が外部から視認可能な態様で設けられている。詳細は作用説明にて後述するが、本実施形態のサージ電圧抑制装置7は、この発光ダイオードLD1を点灯させることで、クランプ部10が故障状態であることを使用者に報知するようになっている。
In the surge
次に、上記構成のサージ電圧抑制装置の動作について説明する。
以下では、電圧供給線4u−4v間に接続されたサージ電圧抑制装置7の動作を例にして説明を行うが、サージ電圧抑制装置8、9についても同様の動作となる。なお、以下では、端子P1の電圧をVP1とし、端子P2の電圧をVP2として表す。まず、トランジスタM1、M2がいずれも故障していない状態の動作について説明する。
Next, the operation of the surge voltage suppressor having the above configuration will be described.
Hereinafter, the operation of the surge
(1)「クランプ電圧VCP>電圧VP1−電圧VP2>0」であるときの動作
この場合には、モータ3端においてクランプ電圧VCPを超えるサージ電圧が発生していない。このとき、トランジスタM1、M2はいずれも通常のオフ状態である。このため、端子P1、ヒューズF1、ダイオードD2、抵抗R1、端子P2という経路で電流が流れる。なお、ノードNjの電位が、「電圧VP1−順方向電圧VF」に固定されるので、発光ダイオードLD1が介在する経路に電流は流れず、発光ダイオードLD1は消灯した状態である。
(1) Operation when “Clamp Voltage VCP> Voltage VP1−Voltage VP2> 0” In this case, no surge voltage exceeding the clamp voltage VCP is generated at the
(2)「クランプ電圧VCP>電圧VP2−電圧VP1>0」であるときの動作
この場合にも、モータ3端においてクランプ電圧VCPを超えるサージ電圧が発生していない。このとき、トランジスタM1、M2はいずれも通常のオフ状態である。ただし、この場合、ダイオードD1、D2の整流作用により、端子P1、P2間には電流は流れない。従って、発光ダイオードLD1は消灯した状態である。
(2) Operation when “Clamp Voltage VCP> Voltage VP2−Voltage VP1> 0” Also in this case, no surge voltage exceeding the clamp voltage VCP is generated at the
(3)「電圧VP1−電圧VP2>クランプ電圧VCP」であるときの動作
端子P2の電位を基準とした端子P1、P2間の電圧がクランプ電圧VCPを超えて上昇しようとすると、トランジスタM1がアバランシェ動作を行う。すなわち、ゲート・ソース間が短絡されたトランジスタM1のドレイン・ソース間に電流が流れ、そのドレイン・ソース間電圧が耐圧実力値(=クランプ電圧VCP)で安定する。この際、トランジスタM1のドレイン電流は、ボディダイオードBD2を通じて端子P2へと流れる。このような動作により、端子P1、P2間の電圧、つまり、電圧供給線4u、4v間の電圧は、約1000Vのクランプ電圧VCPに制限される。この際にも、発光ダイオードLD1が介在する経路に電流は流れず、発光ダイオードLD1は消灯した状態である。
(3) Operation when “Voltage VP1−Voltage VP2> Clamping Voltage VCP” When the voltage between the terminals P1 and P2 with respect to the potential of the terminal P2 is to exceed the clamp voltage VCP, the transistor M1 is avalanche. Perform the action. That is, a current flows between the drain and source of the transistor M1 whose gate and source are short-circuited, and the drain-source voltage is stabilized at the withstand voltage capability value (= clamp voltage VCP). At this time, the drain current of the transistor M1 flows to the terminal P2 through the body diode BD2. By such an operation, the voltage between the terminals P1 and P2, that is, the voltage between the
(4)「電圧VP2−電圧VP1>クランプ電圧VCP」であるときの動作
端子P1の電位を基準とした端子P2、P1間の電圧がクランプ電圧VCPを超えて上昇しようとすると、トランジスタM2がアバランシェ動作を行う。すなわち、ゲート・ソース間が短絡されたトランジスタM2のドレイン・ソース間に電流が流れ、そのドレイン・ソース間電圧が耐圧実力値(=クランプ電圧VCP)で安定する。この際、トランジスタM2のドレイン電流は、ボディダイオードBD1を通じて端子P1へと流れる。このような動作により、端子P2、P1間の電圧、つまり電圧供給線4v、4u間の電圧は、約1000Vのクランプ電圧VCPに制限される。この際にも、発光ダイオードLD1が介在する経路に電流は流れず、発光ダイオードLD1は消灯した状態である。
(4) Operation when “Voltage VP2−Voltage VP1> Clamping Voltage VCP” When the voltage between the terminals P2 and P1 with reference to the potential of the terminal P1 is going to exceed the clamping voltage VCP, the transistor M2 becomes avalanche. Perform the action. That is, a current flows between the drain and source of the transistor M2 whose gate and source are short-circuited, and the drain-source voltage is stabilized at the withstand voltage capability value (= clamp voltage VCP). At this time, the drain current of the transistor M2 flows to the terminal P1 through the body diode BD1. By such an operation, the voltage between the terminals P2 and P1, that is, the voltage between the
続いて、トランジスタM1、M2の少なくともいずれか一方が故障した場合の動作について説明する。トランジスタM1、M2は、故障する場合には必ず短絡状態を伴う。トランジスタM1が短絡状態になると、上記した(1)、(3)の状態において、端子P1から端子P2へと過大な短絡電流が流れる。また、トランジスタM2が短絡状態になると、上記した(2)、(4)の状態において、端子P2から端子P1へと過大な短絡電流が流れる。このように過大な電流が流れると、直ちにヒューズF1が溶断し、端子P1、P2間の通電経路が遮断される。このように、故障したクランプ部10が主系統から素早く遮断される。
Next, an operation when at least one of the transistors M1 and M2 fails will be described. The transistors M1 and M2 are always accompanied by a short-circuit state when a failure occurs. When the transistor M1 is short-circuited, an excessive short-circuit current flows from the terminal P1 to the terminal P2 in the states (1) and (3) described above. Further, when the transistor M2 is short-circuited, an excessive short-circuit current flows from the terminal P2 to the terminal P1 in the states (2) and (4) described above. When an excessive current flows in this manner, the fuse F1 is immediately blown, and the energization path between the terminals P1 and P2 is interrupted. In this way, the failed
ただし、このままでは、電圧供給線4u、4v間において生じるサージ電圧を抑制できない状態のまま、インバータ2の運転が継続されてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、以下のようにしてクランプ部10が故障状態であることを検出し、それを使用者に知らせるようにしている。すなわち、ヒューズF1が溶断すると、ダイオードD2によるノードNjの電位固定状態が解除される。
However, in this state, there is a possibility that the operation of the
ノードNjの電位固定状態が解除されると、上記した(1)、(3)の状態(正確には、電圧VP1−電圧VP2が、発光ダイオードLD1の順方向電圧にダイオードD1の順方向電圧を加えた電圧よりも高い状態)において、端子P1、発光ダイオードLD1、ダイオードD1、抵抗R1、端子P2という経路で電流が流れる。これにより、発光ダイオードLD1は点灯した状態となる。一方、上記した(2)、(4)の状態(正確には、電圧VP1−電圧VP2が、発光ダイオードLD1の順方向電圧にダイオードD1の順方向電圧を加えた電圧よりも低い状態)においては、発光ダイオードLD1が介在する経路に電流は流れない。これにより、発光ダイオードLD1は消灯した状態となる。 When the potential fixed state of the node Nj is released, the states (1) and (3) described above (exactly, the voltage VP1−voltage VP2 changes the forward voltage of the diode D1 to the forward voltage of the light emitting diode LD1). In a state higher than the applied voltage), a current flows through a path of the terminal P1, the light emitting diode LD1, the diode D1, the resistor R1, and the terminal P2. As a result, the light emitting diode LD1 is turned on. On the other hand, in the above-described states (2) and (4) (more precisely, the state where the voltage VP1−the voltage VP2 is lower than the forward voltage of the light emitting diode LD1 plus the forward voltage of the diode D1). No current flows through the path where the light emitting diode LD1 is interposed. As a result, the light emitting diode LD1 is turned off.
このような動作により、電圧供給線4u、4vから発光ダイオードLD1に対し断続的に順方向の電流が供給され、発光ダイオードLD1が点灯および消灯を繰り返す(点滅状態)。この発光ダイオードLD1の点滅周波数は、インバータ2のキャリア周波数に応じて決定される。通常、インバータ2のキャリア周波数は、数kHz(例えば1kHzや2kHz)〜十数kHz(例えば16kHz)の範囲で可変となっている。このため、発光ダイオードLD1の点滅周波数も数kHz〜十数kHzとなる。このように高速で点滅する発光ダイオードLD1は、人の目では常時点灯しているように見える。
With such an operation, forward current is intermittently supplied from the
従って、使用者は、発光ダイオードLD1が点灯していると認識し、クランプ部10が故障状態であると判断することができる。通常、使用者は、クランプ部10が故障している状態、つまりサージ抑制機能が無効化している状態であると判断した場合には、例えばインバータ2の運転を停止させるなどの対応を行う。このため、サージ電圧が抑制されない状態のまま、インバータ2の運転が継続されてしまう事態を防止できる。
Therefore, the user can recognize that the light emitting diode LD1 is lit and determine that the
以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置1は、電圧供給線4u、4v間、電圧供給線4v、4w間、電圧供給線4u、4w間にそれぞれサージ電圧抑制装置7〜9を設けた構成であるので、モータ3端の各相間に発生するサージ電圧をクランプ電圧VCPに制限することができる。そして、サージ電圧抑制装置7〜9は、従来はサージ吸収用途として用いられることがなかったパワーMOSFETからなるトランジスタM1、M2により構成されたクランプ部10を備えている。なお、このパワーMOSFETは、ドレイン・ソース間の耐圧実力値の低いものから高いものまで広く流通している。
As described above, the
クランプ部10は、これらトランジスタM1、M2として耐圧実力値が高いパワーMOSFETを用いるとともに、各相電圧の極性に応じていずれか一方のみが動作するような接続形態として構成し、これによりサージ電圧の抑制動作を実現している。従って、本実施形態の構成によれば、複数の半導体素子を直列接続し、それら全ての動作によりクランプ動作を実現する構成の従来技術において問題であった各半導体素子の特性のばらつきに起因する故障が発生することはない。
The
サージ電圧抑制装置7〜9は、クランプ部10が故障した場合に、端子P1、P2間の通電経路を遮断する保護動作を行う保護部11を備えている。これにより、トランジスタM1、M2が短絡状態となって各相間に過大な短絡電流が流れ続けてしまう事態を防止できる。さらに、保護部11が速断型のヒューズF1により構成されているので、故障したクランプ部10が主系統から素早く遮断され、短絡電流によって主系統に及ぼす影響を小さくすることができる。
The surge
サージ電圧抑制装置7〜9は、保護部11の保護動作を検出する検出部12と、その保護動作が検出されると点灯する発光ダイオードLD1から構成された表示部13とを備えている。この発光ダイオードLD1は、サージ電圧抑制装置7〜9において、その点灯状態が外部から視認可能な態様で設けられている。このため、使用者は、発光ダイオードLD1の点灯状態によってクランプ部10の故障状態を知ることができる。そして、クランプ部10が故障状態であると判断した場合にインバータ2の運転を停止するなど適切な対応をとれば、モータ3端の各相間において生じるサージ電圧を抑制することができない状態で、インバータ2の運転が継続されることを確実に防止することができる。
The surge
クランプ部10の故障状態を表示するための表示部をサージ電圧抑制装置7〜9に設けたので、サージ電圧抑制装置7〜9内においてクランプ部10の故障状態の報知動作が完結する。このため、例えば、故障状態を示す検出信号をインバータ2などの外部機器に出力するための配線などを省くことができる。このように、検出信号用の配線が不要となることで以下のような効果が得られる。
Since the display unit for displaying the failure state of the
例えば、検出用の配線を設けた場合には、その配線におけるノイズ対策を行う必要が生じる。本実施形態によれば、配線分のコストが低減されることは勿論であるが、検出用の配線そのものが存在しないので上記ノイズ対策を行う必要がない。また、前述したサージ電圧による問題は、インバータ2の設置場所とモータ3の設置場所とが離れるほど、つまり電圧供給線4u〜4wの配線距離が長くなるほど顕著化する。このような場合に、さらに検出信号用の配線を設けることは、その設置作業が煩雑化する上、配線が短い場合に比べて上記ノイズ対策が難しくなる。本実施形態によれば、上記した配線に関する種々の問題が発生すること自体を無くすことができる。
For example, when a detection wiring is provided, it is necessary to take measures against noise in the wiring. According to the present embodiment, the cost for wiring is naturally reduced. However, since there is no wiring for detection, it is not necessary to take the above countermeasures against noise. The problem due to the surge voltage described above becomes more prominent as the installation location of the
(第2の実施形態)
以下、第1の実施形態に対し、クランプ部の構成を変更した第2の実施形態について図3を参照しながら説明する。
図3は、本実施形態のクランプ部を示している。図3に示すように、トランジスタM21、M22は、Pチャネル型のパワーMOSFETであり、それぞれドレイン・ソース間に接続されたボディダイオードBD21、BD22を備えている。トランジスタM21、M22は、ドレイン・ソース間の耐圧実力値(実力耐圧)が1000V程度のものを選定して使用している。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment in which the configuration of the clamp portion is changed with respect to the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows the clamp part of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the transistors M21 and M22 are P-channel type power MOSFETs, each having body diodes BD21 and BD22 connected between the drain and source. The transistors M21 and M22 are selected and used with a drain-source breakdown voltage capability value (effective breakdown voltage) of about 1000V.
トランジスタM21、M22は、いずれもゲート・ソース間が短絡されており、通常はオフ状態に固定されている。トランジスタM21、M22は、各ドレインが互いに接続されている。トランジスタM21のソースはノードNaに接続され、トランジスタM22のソースはノードNbに接続されている。このような構成のクランプ部21をサージ電圧抑制装置7〜9におけるクランプ部10に代えて用いた場合であっても、第1の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
In each of the transistors M21 and M22, the gate and the source are short-circuited and are normally fixed in an off state. The drains of the transistors M21 and M22 are connected to each other. The source of the transistor M21 is connected to the node Na, and the source of the transistor M22 is connected to the node Nb. Even when the
(第3の実施形態)
以下、第1の実施形態に対し、検出部の構成を変更した第3の実施形態について図4を参照しながら説明する。
図4は、第1の実施形態における図2相当図であり、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態の検出部31は、第1の実施形態の検出部12に対し、ダイオードD2が省略されている点が異なる。また、表示部13の発光ダイオードLD1と、ダイオードD1および抵抗R1との接続状態が変更されている。すなわち、ノードNhとノードNgの間に、発光ダイオードLD1、ダイオードD1、抵抗R1が直列に接続されている。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment in which the configuration of the detection unit is changed with respect to the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 2 in the first embodiment, and the same parts as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The
このような構成によれば、トランジスタM1、M2が故障して短絡状態となり、ヒューズF1が溶断すると、端子P1、発光ダイオードLD1、ダイオードD1、抵抗R1、トランジスタM1、ボディダイオードBD2、端子P2という経路で電流が流れ得る状態となる。従って、上記構成では、このような場合においてはクランプ部10の故障状態を検出して、発光ダイオードLD1を点灯できるので、検出部31の構成を簡素化しつつ、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
According to such a configuration, when the transistors M1 and M2 fail and are short-circuited, and the fuse F1 is blown, the path of the terminal P1, the light emitting diode LD1, the diode D1, the resistor R1, the transistor M1, the body diode BD2, and the terminal P2 In this state, a current can flow. Therefore, in the above configuration, since the failure state of the
上記構成では、以下のような場合にはクランプ部10の故障状態を検出することができない。すなわち、トランジスタM1、M2が故障して一旦短絡状態となり、ヒューズF1が溶断する前に開放モードでの故障に移行した場合には、発光ダイオードLD1を通じた経路に電流を流すことができない。従って、クランプ部10が開放状態で故障しているにもかかわらず、その状態を検出することができない。ただし、本実施形態における上記問題点については、ヒューズF1として、一層早く溶断するタイプのものを用いることで解消可能である。
In the above configuration, the failure state of the
(第4の実施形態)
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧抑制装置の構成を変更した第4の実施形態について図5を参照しながら説明する。
図5は、本実施形態のサージ電圧抑制装置41の構成を示しており、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧抑制装置41は、図2に示した第1の実施形態のサージ電圧抑制装置7に対し、保護部11に代えて保護部42を備えている点と、検出部12に代えて検出部43を備えている点とが異なる。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment in which the configuration of the surge voltage suppression device is changed with respect to the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the configuration of the surge
保護部42は、内部接点(警報接点)付きのヒューズ44により構成されている。ヒューズ44は、速断型のものであり、ヒューズ部44aが溶断すると、接点部44bが作動するようになっている。この接点部44bは常開形の接点(A接点)である。ヒューズ部44aの両端子は、それぞれノードNc、Ndに接続されている。検出部43は、ノードNeとノードNfの間に直列に接続されたヒューズ44の接点部44b、ダイオードD1および抵抗R1により構成されている。
The
上記構成のサージ電圧抑制装置41をサージ電圧抑制装置7〜9に代えて用いた場合には以下のような検出動作となる。すなわち、トランジスタM1、M2の故障に起因してヒューズ部44aが溶断すると、接点部44bが閉じる。これにより、端子P1、発光ダイオードLD1、ダイオードD1、抵抗R1、端子P2という経路で断続的に電流が流れ、発光ダイオードLD1は高速で点滅される。従って、上記構成のサージ電圧抑制装置41によっても、第1の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
When the surge
(第5の実施形態)
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧抑制装置の構成を変更した第5の実施形態について図6を参照しながら説明する。
図6は、本実施形態のサージ電圧抑制装置51の構成を示しており、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧抑制装置51は、図5に示した第4の実施形態のサージ電圧抑制装置41に対し、検出部43に代えて検出部52を備えている点と、表示部13に代えて表示部53を備えている点と、新たに電源回路54を備えている点とが異なる。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment in which the configuration of the surge voltage suppression device is changed with respect to the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows the configuration of the surge
検出部52は、ノードNeとノードNfの間に接続されたヒューズ44の接点部44bにより構成されている。表示部53は、ノードNhとノードNiの間に接続されたランプ表示器55により構成されている。ランプ表示器55(発光素子に相当)は、その両端に直流電圧が印加されることで電流が流れて点灯する。電源回路54は、端子P1、P2を介して与えられる電圧(電圧供給線4u〜4wの電圧)を入力とし、所定の直流電圧を生成して出力する。電源回路54から出力される直流電圧は、ノードNh、Nf間に印加される。
The
ランプ表示器55は、サージ電圧抑制装置51において、その点灯状態が外部から視認可能な態様で設けられている。本実施形態のサージ電圧抑制装置51は、このランプ表示器55を点灯させることで、クランプ部10が故障状態であることを使用者に報知するようになっている。
The
上記構成のサージ電圧抑制装置51をサージ電圧抑制装置7〜9に代えて用いた場合には以下のような検出動作となる。すなわち、トランジスタM1、M2の故障に起因してヒューズ部44aが溶断すると、接点部44bが閉じる。これにより、電源回路54から出力される直流電圧がランプ表示器55の両端に印加され、ランプ表示器55が点灯される。従って、上記構成のサージ電圧抑制装置51によっても、第1の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
When the surge
(第6の実施形態)
以下、サージ電圧抑制装置を複数の分離可能なユニットから構成する第6の実施形態について図7を参照しながら説明する。
図7は、本実施形態のモータ制御装置の構成を示しており、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。モータ制御装置61は、図1に示した第1の実施形態のモータ制御装置1に対し、サージ電圧抑制装置7〜9に代えてサージ電圧抑制装置7A〜9Aを備えている点が異なる。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, a sixth embodiment in which the surge voltage suppression device is configured from a plurality of separable units will be described with reference to FIG.
FIG. 7 shows the configuration of the motor control device of the present embodiment. The same parts as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The
サージ電圧抑制装置7Aは、クランプ部10、端子P1および端子P2からなる第1ユニット62と、保護部11、検出部12および表示部13からなる第2ユニット63とから構成されている。第1ユニット62において、端子P1はノードNkに接続されている。第1ユニット62のノードNkと、第2ユニット63の保護部11のノードNcおよび表示部13のノードNhとは着脱自在に接続される。第1ユニット62におけるクランプ部10のノードNaと、第2ユニット63における保護部11のノードNdおよび検出部12のノードNgとは着脱自在に接続される。第1ユニット62におけるクランプ部10のノードNbと、第2ユニット63における検出部12のノードNfとは着脱自在に接続される。このように、第1ユニット62と第2ユニット63とは、分離可能な状態で接続されている。なお、図7では、サージ電圧抑制装置8A、9Aの構成についての図示は省略しているが、サージ電圧抑制装置7Aと同様に構成されている。
The surge
上記したように、クランプ部10からなる第1ユニット62と、保護部11、検出部12および表示部13からなる第2ユニット63とによってサージ電圧抑制装置7A〜9Aを構成した場合であっても、第1の実施形態と同様の作用および効果が得られる。さらに、第1ユニット62および第2ユニット63を分離可能な状態で接続するように構成したので、以下のような効果が得られる。
As described above, even when the surge
例えば、上記各実施形態における所定の構成のクランプ部を備えた第1ユニット62を1種類の基本ユニットとして準備する。そして、上記各実施形態における保護部、検出部および表示部にそれぞれ対応した構成の第2ユニット63を複数種類のオプションユニットとして準備する。このようにすれば、使用者は、複数種類のオプションユニットの中から希望する構成を備えたものを選択することができる。さらに、第1ユニットを1種類とすることで、クランプ部について使用部品および組立作業が共通化され、その結果、サージ電圧抑制装置のシリーズ全体としての製造コストを低減することができる。
For example, the
(第7の実施形態)
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧抑制装置の構成等を変更した第7の実施形態について図8および図9を参照しながら説明する。
図8および図9は、本実施形態のサージ電圧抑制装置およびそれを用いたモータ制御装置の構成を示しており、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図8に示すように、サージ電圧抑制装置71は、図2に示した第1の実施形態のサージ電圧抑制装置7に対し、端子P2に代えて端子Pa、Pbを備えている点と、新たに端子Pcを備えている点とが異なる。端子PaにはノードNbが接続され、端子PbにはノードNfが接続され、端子PcにはノードNa、Ndが接続されている。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, a seventh embodiment in which the configuration and the like of the surge voltage suppression device are changed with respect to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
8 and 9 show the configurations of the surge voltage suppression device of this embodiment and the motor control device using the same, and the same parts as those in the above embodiments are given the same reference numerals and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 8, the surge
上記構成のサージ電圧抑制装置71およびそれと同様に構成されたサージ電圧抑制装置72、73を、第1の実施形態のサージ電圧抑制装置7〜9に代えて用いる場合、図9に示すような接続形態となる。なお、図9では、検出部12および表示部13を1つのブロックとして示している。この図9に示すモータ制御装置74に設けられるサージ電圧抑制装置71〜73は、モータ3端において各相間に発生するサージ電圧を抑制する。
When the surge
サージ電圧抑制装置71において、端子P1は電圧供給線4uに接続され、端子Paはサージ電圧抑制装置72の端子Pcに接続され、端子Pbは電圧供給線4vに接続され、端子Pcはサージ電圧抑制装置73の端子Paに接続されている。サージ電圧抑制装置72において、端子P1は電圧供給線4vに接続され、端子Paはサージ電圧抑制装置73の端子Pcに接続され、端子Pbは電圧供給線4wに接続されている。サージ電圧抑制装置73において、端子P1は電圧供給線4wに接続され、端子Pbは電圧供給線4uに接続されている。
In the
上記接続形態によれば、サージ電圧抑制装置71〜73の各クランプ部10は、以下のようにモータ3端において各相間に発生するサージ電圧を抑制する。電圧供給線4u、4v間には、サージ電圧抑制装置71の保護部11およびクランプ部10、サージ電圧抑制装置72の保護部11が、この順に直列接続されている。従って、サージ電圧抑制装置71のクランプ部10は、電圧供給線4u、4v間に発生するサージ電圧を抑制するように機能する。また、サージ電圧抑制装置71、72の各保護部11により、サージ電圧抑制装置71のクランプ部10の短絡故障に対する保護が図られている。
According to the said connection form, each
電圧供給線4v、4w間には、サージ電圧抑制装置72の保護部11およびクランプ部10、サージ電圧抑制装置73の保護部11が、この順に直列接続されている。従って、サージ電圧抑制装置72のクランプ部10は、電圧供給線4v、4w間に発生するサージ電圧を抑制するように機能する。また、サージ電圧抑制装置72、73の各保護部11により、サージ電圧抑制装置72のクランプ部10の短絡故障に対する保護が図られている。
Between the
電圧供給線4w、4u間には、サージ電圧抑制装置73の保護部11およびクランプ部10、サージ電圧抑制装置71の保護部11が、この順に直列接続されている。従って、サージ電圧抑制装置73のクランプ部10は、電圧供給線4w、4u間に発生するサージ電圧を抑制するように機能する。また、サージ電圧抑制装置71、73の各保護部11により、サージ電圧抑制装置73のクランプ部10の短絡故障に対する保護が図られている。
Between the
このように、本実施形態のサージ電圧抑制装置71〜73によっても、モータ3端において各相間に発生するサージ電圧を抑制できる。また、サージ電圧抑制装置71〜73の各クランプ部10は、それぞれが2つの保護部11により保護される形態となっている。換言すると、サージ電圧抑制装置71〜73の各保護部11は、それぞれが2つのクランプ部10の短絡故障に対する保護動作を行うようになっている。さらに、サージ電圧抑制装置71〜73の各検出部12がそれぞれに対応する保護部11による保護動作を検出し、各表示部13は対応する検出部12により保護動作が検出されると、検出対象の保護部11に対応するクランプ部10が故障状態であることを表示する。従って、本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
As described above, the surge
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
クランプ部10を構成するトランジスタM1、M2の接続位置を入れ替えてもよい。また、クランプ部21を構成するトランジスタM21、M22の接続位置を入れ替えてもよい。すなわち、トランジスタM1(M21)とM2(M22)とは、それぞれのボディダイオードによる整流方向が互いに逆向きとなるように直列に接続されていればよい。
各相に対応して設けた3つのサージ電圧抑制装置を、1つのユニットとしてまとめて構成してもよい。
保護部を構成するヒューズとして、溶断時に溶断したことを示す所定の表示を行う溶断表示部を備えたものを用いてもよい。この場合、溶断表示部の表示状態が外部から視認し易い形態でヒューズを配置する。このようにすれば、クランプ部の故障に起因してヒューズが溶断すると、溶断表示部が所定の表示を行う。使用者は、この表示に基づいてクランプ部が故障状態であると判断することができる。上記構成によれば、ヒューズが備える溶断表示部が検出部および表示部として機能するので、サージ電圧抑制装置を構成するための部品点数を大幅に削減することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The connection positions of the transistors M1 and M2 constituting the
Three surge voltage suppression devices provided corresponding to each phase may be configured as one unit.
As the fuse constituting the protection unit, a fuse provided with a fusing display unit for performing a predetermined display indicating that the fusing is performed at the time of fusing may be used. In this case, the fuse is arranged in a form in which the display state of the fusing display portion is easily visible from the outside. In this way, when the fuse is blown due to the failure of the clamp part, the blown display part performs a predetermined display. The user can determine that the clamp portion is in a failure state based on this display. According to the said structure, since the fusing display part with which a fuse is equipped functions as a detection part and a display part, the number of parts for comprising a surge voltage suppression apparatus can be reduced significantly.
第5の実施形態において、ランプ表示器55は、その両端に交流電圧が印加されることで点灯するものでもよい。その場合、電源回路54は、端子P1、P2を介して与えられる電圧を入力とし、所定の交流電圧を生成して出力する構成とすればよい。また、3つのサージ電圧抑制装置内にそれぞれ電源回路54を設けていたが、各サージ電圧抑制装置とは独立して1つの電源回路54を設け、その電源回路54から3つのサージ電圧抑制装置内の各ランプ表示器55に対する電圧供給を行うようにしてもよい。また、3つのサージ電圧抑制装置内にそれぞれランプ表示器55を設けていたが、各サージ電圧抑制装置のいずれか1つだけにランプ表示器55を設け、3つの接点部44bの両端を互いに並列に接続する構成としてもよい。このようにすれば、3つのクランプ部10のうち少なくともいずれか1つが故障すると、ランプ表示器55が点灯されることになる。従って、3つのサージ電圧抑制装置の故障状態をOR条件で検出することができる。
第6の実施形態では、クランプ部10を備えた第1ユニット62と、保護部11、検出部12および表示部13を備えた第2ユニット63とに分離したが、これに限らずともよい。例えば、クランプ部10および保護部11を備えた第1ユニットと、検出部12および表示部13を備えた第2ユニットとに分離してもよい。すなわち、クランプ部10、保護部11、検出部12および表示部13のうち一部を着脱可能な構成とすればよい。
上記各実施形態では、3つのサージ電圧抑制装置をモータ3の各相間に接続したが、これに代えて或いはこれに加えて、サージ電圧抑制装置をモータ3の各相と接地との間に接続してもよい。このようにすれば、モータ3端において各相と接地との間に発生するサージ電圧を抑制することができる。
In the fifth embodiment, the
In 6th Embodiment, although it isolate | separated into the
In each of the above embodiments, three surge voltage suppression devices are connected between the phases of the
図面中、1、61、74はモータ制御装置、2はインバータ、3はモータ、4u、4v、4wは電圧供給線(ケーブル)、7〜9、41、51、7A〜9A、71〜73はサージ電圧抑制装置、10、21はクランプ部、11、42は保護部、12、31、43、52は検出部、13、53は表示部、44bは接点部(内部接点)、55はランプ表示器(発光素子)、BD1、BD2、BD21、BD22はボディダイオード、F1、44はヒューズ、LD1は発光ダイオード(発光素子)、M1、M21はトランジスタ(第1のパワーMOSFET)、M2、M22はトランジスタ(第2のパワーMOSFET)を示す。 In the drawings, 1, 61, 74 are motor control devices, 2 is an inverter, 3 is a motor, 4u, 4v, 4w are voltage supply lines (cables), 7-9, 41, 51, 7A-9A, 71-73 are Surge voltage suppressor, 10 and 21 are clamping parts, 11 and 42 are protection parts, 12, 31, 43 and 52 are detection parts, 13 and 53 are display parts, 44b is a contact part (internal contact), and 55 is a lamp display. BD1, BD2, BD21 and BD22 are body diodes, F1 and 44 are fuses, LD1 is a light emitting diode (light emitting element), M1 and M21 are transistors (first power MOSFET), and M2 and M22 are transistors. (Second power MOSFET) is shown.
Claims (11)
前記モータ端の各相に対応して設けられ、当該各相の電圧が所定のクランプ電圧を超えて上昇しようとすると当該モータ端から電流を流すことで、当該各相の電圧を前記クランプ電圧に制限するクランプ部と、
前記クランプ部に対応して設けられ、対応する前記クランプ部が短絡故障すると、直ちに当該クランプ部が介在する通電経路を遮断する保護動作を行う保護部と、
前記保護部に対応して設けられ、対応する前記保護部による前記保護動作を検出する検出部と、
前記検出部により前記保護部の保護動作が検出されると、前記クランプ部が故障状態であることを示す表示を行う表示部とを備え、
前記クランプ部は、
ドレイン・ソース間に内蔵されたボディダイオードを有する第1および第2のパワーMOSFETを備え、
前記第1および第2のパワーMOSFETのゲート・ソース間をそれぞれ短絡するとともに、前記第1のパワーMOSFETと前記第2のパワーMOSFETとを前記ボディダイオードによる整流方向が互いに逆向きとなるように直列に接続して構成されていることを特徴とするサージ電圧抑制装置。 When a motor is driven by a voltage-type PWM inverter, a surge voltage suppressing device that suppresses a surge voltage generated at the motor end,
It is provided corresponding to each phase of the motor end, and when the voltage of each phase exceeds the predetermined clamp voltage, a current is passed from the motor end, so that the voltage of each phase is changed to the clamp voltage. The clamping part to restrict,
A protection part that is provided corresponding to the clamp part, and that performs a protection operation to immediately shut off the energization path in which the clamp part is interposed when the corresponding clamp part is short-circuited;
A detection unit provided corresponding to the protection unit and detecting the protection operation by the corresponding protection unit;
When the protection operation of the protection unit is detected by the detection unit, a display unit that displays that the clamp unit is in a failure state,
The clamp part is
Comprising first and second power MOSFETs having a body diode built in between the drain and source;
The gates and sources of the first and second power MOSFETs are short-circuited, and the first power MOSFET and the second power MOSFET are connected in series so that the rectification directions of the body diodes are opposite to each other. A surge voltage suppressor, characterized in that it is connected to the device.
前記検出部に対応して設けられ、
対応する前記検出部により前記保護部の保護動作が検出されると、その保護部に対応する前記クランプ部が故障状態であることを示す表示を行うことを特徴とする請求項1記載のサージ電圧抑制装置。 The display unit
Provided corresponding to the detection unit,
2. The surge voltage according to claim 1, wherein when the protection operation of the protection unit is detected by the corresponding detection unit, a display indicating that the clamp unit corresponding to the protection unit is in a failure state is performed. Suppression device.
前記検出部は、前記保護動作を検出すると前記モータ端から所定の電流を前記発光素子に供給することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のサージ電圧抑制装置。 The display unit is composed of a light emitting element that emits light when a predetermined current flows.
5. The surge voltage suppression device according to claim 1, wherein the detection unit supplies a predetermined current from the motor end to the light emitting element when detecting the protection operation. 6.
前記検出部は、前記保護動作を検出すると前記モータ端から順方向の電流を前記発光ダイオードに断続的に供給することを特徴とする請求項5記載のサージ電圧抑制装置。 The light emitting element is a light emitting diode,
6. The surge voltage suppressor according to claim 5, wherein the detection unit intermittently supplies a forward current from the motor end to the light emitting diode when detecting the protection operation.
前記検出部は、前記内部接点を含んで構成され、当該内部接点の動作に応じて前記保護動作の検出を行うことを特徴とする請求項7記載のサージ電圧抑制装置。 The fuse includes an internal contact that operates when blown,
The surge voltage suppression device according to claim 7, wherein the detection unit includes the internal contact and detects the protection operation according to an operation of the internal contact.
前記検出部および前記表示部は、前記溶断表示部により構成されることを特徴とする請求項7記載のサージ電圧抑制装置。 The fuse includes a fusing display unit for performing a display indicating fusing at the time of fusing,
The surge voltage suppression device according to claim 7, wherein the detection unit and the display unit are configured by the fusing display unit.
請求項1ないし10のいずれかに記載のサージ電圧抑制装置とを備えていることを特徴とするモータ制御装置。 A voltage-type PWM inverter that drives the motor via a cable;
A motor control device comprising the surge voltage suppression device according to claim 1.
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