JP6383328B2 - インバータ制御回路 - Google Patents
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Description
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、コンデンサに蓄積された電荷を適切に放電できるとともに異常電圧検出手段、およびインバータ停止・復帰手段を安価に構成することができるインバータ制御回路を提供することを目的とする。
コンデンサから出力される直流電圧が所定の正常範囲を超える場合に前記直流電圧に応じた検出信号を出力しつつ前記コンデンサを放電させる一方、前記直流電圧が前記正常範囲に含まれる場合に、前記直流電圧が前記正常範囲を超える場合よりもインピーダンスが高くなる異常電圧検出兼放電回路と、
前記検出信号に応じて、前記直流電圧を交流電圧に変換し負荷に供給するインバータを停止状態にする停止・復帰制御回路と
を有し、
前記異常電圧検出兼放電回路は、ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードに直列に接続された一または複数の抵抗器とを有し、前記ツェナーダイオードに流れる電流が大きくなるほど信号レベルが大きくなる信号を前記検出信号として出力するものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記直流電圧が前記ツェナーダイオードの降伏電圧よりも高い所定電圧以上であることを条件として前記インバータを停止状態にするものであり、
前記停止・復帰制御回路は、異常であった前記直流電圧が前記正常範囲になると、前記インバータを動作状態に復帰させるものであり、
前記インバータは、供給された制御指令電圧に基づいて前記交流電圧を制御するとともに、前記制御指令電圧が所定のオフ電圧を超えると動作状態になり、前記制御指令電圧が前記オフ電圧以下になると停止状態になるものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記検出信号に応じて、前記制御指令電圧を前記オフ電圧以下にする
ことを特徴とする。
<実施形態の構成>
(全体構成)
まず、図1に示すブロック図を参照し、本発明の第1実施形態によるモータ駆動装置の構成を説明する。
図1において、コンバータ4は、商用電源2から供給された交流電圧VSを直流電圧VCに変換する。コンバータ4は、商用電源2が単相である場合には、例えば4個のダイオードをブリッジ接続した全波整流回路によって構成することができる。コンデンサ6は、コンバータ4の電圧出力端子と接地電位(以下、「GND電位」と記す。)との間に接続され、直流電圧VCによって電荷が蓄積される。なお、コンバータ4の構成は、上述したものに限られるわけではないが、コンデンサ6からコンバータ4に電流が逆流しないように構成されていることが望ましい。コンバータ4が全波整流回路によって構成された場合、定常状態では、直流電圧VCは、交流電圧VSの波高値にほぼ等しくなる。例えば、交流電圧VSが220[V](実効値)である場合、直流電圧VCは、√2×220V≒311[V]程度になる。
異常電圧検出兼放電回路10は、ツェナーダイオード12、抵抗器14,16を直列に接続し、抵抗器16をGND電位に接続してなるものである。ツェナーダイオード12の降伏電圧VBは、直流電圧VCの規格上の電圧変動範囲よりも、若干高い電圧になるように設定されている。例えば、交流電圧VSの公称電圧が220[V]であって、正常範囲(すなわち規格上の電圧変動範囲)が±20%であるとすると、交流電圧VSの規格上の最高電圧は、264[V]になる。その際、直流電圧VCは、√2×264[V]≒373[V]程度になるので、ツェナーダイオード12として、ばらつきを考慮し、降伏電圧VBが440[V]程度のものを選択するとよい。
上述したように、インバータ20は、直流電圧VCを三相交流電圧MU,MV,MWに変換するが、これは図示せぬ複数のスイッチング素子によって直流電圧VCをPWM変調することによって実現される。従って、コンバータ4からインバータ20に供給された電流は、モータ30を流れた後にインバータ20に戻り、GH端子を介してGND電位に流される。なお、GH端子とGND電位間に、過電流保護用の抵抗などが実装される場合もあり得る。また、上述したスイッチング素子をオン/オフ制御するために、インバータ20には、約15[V]の制御用電源電圧VCCが入力される。
停止・復帰制御回路40の内部においてトランジスタ42のベース端子には、検出信号電圧VAが入力され、エミッタ端子はGND電位に接続されている。検出信号電圧VAがトランジスタ42のベース・エミッタ間飽和電圧以上になると、トランジスタ42がオン状態になる。また、停止・復帰制御回路40には、図示せぬ上位装置から元制御指令電圧VSP0が供給される。抵抗器46、コンデンサ48はローパスフィルタを構成し、元制御指令電圧VSP0に含まれる高周波成分を除去する。これは、元制御指令電圧VSP0が急激に変化した場合であっても、制御指令電圧VSPの変化を緩やかにするためである。また、抵抗器46とトランジスタ42のコレクタ端子との間には、トランジスタ42への電流を制限するために抵抗器44が接続されている。なお、抵抗器44は、あってもなくてもよい。
次に、本実施形態による動作例を説明する。図2(a)〜(d)は、異常電圧が発生する前後の各部の波形等の例を示すものであり、図2(a)は交流電圧VSの振幅値の波形図、図2(b)は直流電圧VCの波形図、図2(c)はトランジスタ42の状態図、図2(d)は制御指令電圧VSPの波形図である。交流電圧VSは、時刻t1以前の値はVS1であり、時刻t1においてステップ状にVS2に上昇し、時刻t1〜t6までの期間はVS2に保たれ、時刻t6において再びステップ状にVS1に戻ったとする。図示の例において、VS1は規格上の電圧変動範囲内の電圧であり、VS2は、その2倍程度の電圧であったと仮定する。
次に、図4に示すブロック図を参照し、本発明の第2実施形態によるモータ駆動装置の構成を説明する。
本実施形態においては、第1実施形態のインバータ20に代えて、図4に示すインバータ130が適用される。このインバータ130には、二値信号である制御信号SDが入力される。インバータ130は、制御信号SDがHレベル(所定の閾値以上の電圧)になると、動作状態になり、三相交流電圧MU,MV,MWをモータ30に出力する。一方、インバータ130は、制御信号SDがLレベル(上記閾値未満の電圧)になると停止状態になり、三相交流電圧MU,MV,MWの出力を停止する。なお、本実施形態のインバータ130も、第1実施形態のインバータ20と同様に制御指令電圧VSPに応じて三相交流電圧MU,MV,MWを設定する。但し、本実施形態においては、制御指令電圧VSPを直流電圧VCに基づいて操作しないため、関係する回路の図示を省略する。
次に、図5に示すブロック図を参照し、本発明の第3実施形態によるモータ駆動装置の構成を説明する。
本実施形態のインバータ140には、第2実施形態における制御信号SDに代えて、負論理の制御信号NSDが入力される。すなわち、インバータ140は、制御信号NSDがLレベル(所定の閾値未満の電圧)になると、動作状態になり、三相交流電圧MU,MV,MWをモータ30に出力する。一方、インバータ140は、制御信号NSDがHレベル(上記閾値以上の電圧)になると停止状態になり、三相交流電圧MU,MV,MWの出力を停止する。また、本実施形態においては、第2実施形態の停止・復帰制御回路50に代えて、図5に示す停止・復帰制御回路60が適用される。停止・復帰制御回路60は、異常電圧検出兼放電回路10から出力される検出信号電圧VAを、制御信号NSDとしてインバータ140に供給する一本の電線61によって構成されている。本実施形態の上述した以外の構成は、第2実施形態のもの(図4)と同様である。
次に、図6に示すブロック図を参照し、本発明の第4実施形態によるモータ駆動装置の構成を説明する。
本実施形態においては、第1実施形態のインバータ20(図1)に代えて、RS端子を有するインバータ150が適用される。なお、RS端子の機能については後述する。
また、本実施形態における異常電圧検出兼放電回路110においては、ツェナーダイオード12と、3個の抵抗器14,16,18とが順次直列に接続された後、GND電位に接続されている。なお、抵抗器18は、低抵抗のシャント抵抗器である。抵抗器16,18の接続点Dは、電線74を介してインバータ150のGH端子に接続されている。また、抵抗器14,16の接続点Aの検出信号電圧VAは、電線72を介して、インバータ150のRS端子に接続されている。これら電線72,74は、本実施形態における停止・復帰制御回路70に含まれている。
次に、図7に示すブロック図を参照し、本発明の第5実施形態によるモータ駆動装置の構成を説明する。
次に、図8に示すブロック図を参照し、本発明の第6実施形態によるモータ駆動装置の構成を説明する。
本実施形態において、異常電圧検出兼放電回路120は、ツェナーダイオード12、抵抗器14およびリレーコイル19を直列に接続し、リレーコイル19をGND電位に接続してなるものである。また、第5実施形態の停止・復帰制御回路80(図7参照)に代えて、図8に示す停止・復帰制御回路90が適用される。停止・復帰制御回路90は、リレーコイル19に流れる電流によってオン/オフ状態が切り替えられるリレー接点92を有している。リレー接点92の一端には制御用電源電圧VCCが印加され、他端はインバータ20のVCC端子が接続されている。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
以上のように、第1〜第6実施形態は、コンデンサ(6)から出力される直流電圧(VC)が所定の正常範囲(降伏電圧VB以下)を超える場合に前記直流電圧(VC)に応じた検出信号(VA)を出力しつつ前記コンデンサ(6)を放電させる一方、前記直流電圧(VC)が前記正常範囲に含まれる場合に、前記直流電圧(VC)が前記正常範囲を超える場合よりもインピーダンスが高くなる異常電圧検出兼放電回路(10,110,120)と、前記検出信号(VA)に応じて、前記直流電圧(VC)を交流電圧(MU,MV,MW)に変換し負荷(30)に供給するインバータ(20,130,140,150)を停止状態にする停止・復帰制御回路(40,50,60,70,80,90)とを有することを特徴とする。
ツェナーダイオード(12)に流れる電流が大きくなるほど信号レベルが大きくなる信号を検出信号(VA)にすることにより、異常電圧検出兼放電回路(10,110,120)の回路構成を簡単にすることができる。
これにより、直流電圧(VC)が所定電圧(VC4)以上のときのコンデンサ(6)の放電を速くすることができ、過電圧状態の時間を短縮することが可能となる。
これにより、直流電圧(VC)が正常範囲になると、インバータ(20,130,140,150)を動作状態に復帰させることができる。
これにより、制御指令電圧(VSP)を用いて、異常電圧に応じた制御を行うことができる。
これにより、二値の制御信号(SD,NSD)を用いて、異常電圧に応じた制御を行うことができる。
これにより、過電流判定端子(RS端子)を用いて、異常電圧に応じた制御を行うことができる。
これにより、制御用電源電圧(VCC)の供給を遮断して、異常電圧に応じた制御を行うことができる。
4 コンバータ
6 コンデンサ
10 異常電圧検出兼放電回路
12 ツェナーダイオード
14,16,18 抵抗器
19 リレーコイル
20 インバータ
30 モータ(負荷)
40,50,60,70,80,90 停止・復帰制御回路
41,43 抵抗器
42,52,84 トランジスタ
44,46 抵抗器
48 コンデンサ
51 抵抗器
61,72,74 電線
82 リレー
82a リレー接点(遮断部)
82b リレーコイル
92 リレー接点(遮断部)
A,D 接続点
SD,NSD 制御信号
VA 検出信号電圧
VB 降伏電圧
VC 直流電圧
VCC 制御用電源電圧
VD 消費電流対応電圧
VS 交流電圧
Claims (3)
- コンデンサから出力される直流電圧が所定の正常範囲を超える場合に前記直流電圧に応じた検出信号を出力しつつ前記コンデンサを放電させる一方、前記直流電圧が前記正常範囲に含まれる場合に、前記直流電圧が前記正常範囲を超える場合よりもインピーダンスが高くなる異常電圧検出兼放電回路と、
前記検出信号に応じて、前記直流電圧を交流電圧に変換し負荷に供給するインバータを停止状態にする停止・復帰制御回路と
を有し、
前記異常電圧検出兼放電回路は、ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードに直列に接続された一または複数の抵抗器とを有し、前記ツェナーダイオードに流れる電流が大きくなるほど信号レベルが大きくなる信号を前記検出信号として出力するものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記直流電圧が前記ツェナーダイオードの降伏電圧よりも高い所定電圧以上であることを条件として前記インバータを停止状態にするものであり、
前記停止・復帰制御回路は、異常であった前記直流電圧が前記正常範囲になると、前記インバータを動作状態に復帰させるものであり、
前記インバータは、供給された制御指令電圧に基づいて前記交流電圧を制御するとともに、前記制御指令電圧が所定のオフ電圧を超えると動作状態になり、前記制御指令電圧が前記オフ電圧以下になると停止状態になるものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記検出信号に応じて、前記制御指令電圧を前記オフ電圧以下にする
ことを特徴とするインバータ制御回路。 - コンデンサから出力される直流電圧が所定の正常範囲を超える場合に前記直流電圧に応じた検出信号を出力しつつ前記コンデンサを放電させる一方、前記直流電圧が前記正常範囲に含まれる場合に、前記直流電圧が前記正常範囲を超える場合よりもインピーダンスが高くなる異常電圧検出兼放電回路と、
前記検出信号に応じて、前記直流電圧を交流電圧に変換し負荷に供給するインバータを停止状態にする停止・復帰制御回路と
を有し、
前記異常電圧検出兼放電回路は、ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードに直列に接続された一または複数の抵抗器とを有し、前記ツェナーダイオードに流れる電流が大きくなるほど信号レベルが大きくなる信号を前記検出信号として出力するものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記直流電圧が前記ツェナーダイオードの降伏電圧よりも高い所定電圧以上であることを条件として前記インバータを停止状態にするものであり、
前記停止・復帰制御回路は、異常であった前記直流電圧が前記正常範囲になると、前記インバータを動作状態に復帰させるものであり、
前記インバータは、所定の過電流判定端子の電圧レベルに応じて前記インバータに過電流が生じているか否かを判定し、過電流が生じていると判断した場合に停止状態になるものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記検出信号に応じて、前記過電流判定端子の電圧を、過電流に対応する電圧に設定する
ことを特徴とするインバータ制御回路。 - コンデンサから出力される直流電圧が所定の正常範囲を超える場合に前記直流電圧に応じた検出信号を出力しつつ前記コンデンサを放電させる一方、前記直流電圧が前記正常範囲に含まれる場合に、前記直流電圧が前記正常範囲を超える場合よりもインピーダンスが高くなる異常電圧検出兼放電回路と、
前記検出信号に応じて、前記直流電圧を交流電圧に変換し負荷に供給するインバータを停止状態にする停止・復帰制御回路と
を有し、
前記異常電圧検出兼放電回路は、ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードに直列に接続された一または複数の抵抗器とを有し、前記ツェナーダイオードに流れる電流が大きくなるほど信号レベルが大きくなる信号を前記検出信号として出力するものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記直流電圧が前記ツェナーダイオードの降伏電圧よりも高い所定電圧以上であることを条件として前記インバータを停止状態にするものであり、
前記停止・復帰制御回路は、異常であった前記直流電圧が前記正常範囲になると、前記インバータを動作状態に復帰させるものであり、
前記インバータは、前記直流電圧とは異なる電圧の制御用電源電圧の供給を受けて動作するものであり、
前記停止・復帰制御回路は、前記検出信号に応じて、前記インバータに対する前記制御用電源電圧に供給を遮断する遮断部を有する
ことを特徴とするインバータ制御回路。
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