JP6773450B2 - Power supply for inductive load - Google Patents

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Description

本発明は、電磁石等の誘導性負荷を駆動する誘導性負荷用電源装置に関する。 The present invention relates to an inductive load power supply device that drives an inductive load such as an electromagnet.

物理学実験や医療等の分野で使用される加速器には、パルス状の大電流を印加することにより電磁石等の誘導性負荷を駆動する誘導性負荷用電源装置が備えられている。このような装置としては、例えば、図4に示す誘導性負荷用電源装置100が知られている(特許文献1参照)。 Accelerators used in fields such as physics experiments and medical treatments are provided with an inductive load power supply device that drives an inductive load such as an electromagnet by applying a large pulsed current. As such a device, for example, the inductive load power supply device 100 shown in FIG. 4 is known (see Patent Document 1).

誘導性負荷用電源装置100は、フェイズIIにおいて、スイッチ素子102,105,109がオン状態(閉状態)とされるとともに、スイッチ素子106がオフ状態(開状態)とされる。これにより、誘導性負荷Lに充電電源101の出力電圧が印加され、負荷電流Iが立ち上がる(図5参照)。一方、誘導性負荷用電源装置100は、フェイズIVにおいて、スイッチ素子102,105,109がオフ状態とされるとともに、スイッチ素子106がオン状態とされる。これにより、“ダイオード108→スイッチ素子106→ダイオード104”の経路で誘導性負荷Lに残留する電力が充電電源101に回生され、負荷電流Iが立ち下がる(図5参照)。 In the inductive load power supply device 100, the switch elements 102, 105, and 109 are turned on (closed state) and the switch element 106 is turned off (open state) in Phase II. As a result, the output voltage of the charging power supply 101 is applied to the inductive load L, and the load current I rises (see FIG. 5). On the other hand, in the inductive load power supply device 100, the switch elements 102, 105, 109 are turned off and the switch element 106 is turned on in Phase IV. As a result, the electric power remaining in the inductive load L is regenerated to the charging power supply 101 in the path of “diode 108 → switch element 106 → diode 104”, and the load current I drops (see FIG. 5).

また、誘導性負荷用電源装置100は、スイッチ素子102,105,106,109の開閉を制御する制御部110を備えている。制御部110は、図示しない商用交流電源の電圧を電源電圧とするのが一般的である。 Further, the inductive load power supply device 100 includes a control unit 110 that controls the opening and closing of the switch elements 102, 105, 106, 109. The control unit 110 generally uses a voltage of a commercial AC power supply (not shown) as a power supply voltage.

特許第5614813号公報Japanese Patent No. 5614813

上述の通り、誘導性負荷用電源装置100は、スイッチ素子102,105,106,109の開閉を制御することにより誘導性負荷Lに残留する電力を回生により消費することができる。しかしながら、誘導性負荷用電源装置100は、特にフェイズII,IIIの最中に商用交流電源の電圧が停電等により低下すると、制御部110がスイッチ素子102,105,106,109の開閉を制御できなくなり、誘導性負荷Lに残留する電力を消費させられなくなるという問題があった。 As described above, the inductive load power supply device 100 can regenerate the electric power remaining in the inductive load L by controlling the opening and closing of the switch elements 102, 105, 106, 109. However, in the inductive load power supply device 100, when the voltage of the commercial AC power supply drops due to a power failure or the like, especially during Phases II and III, the control unit 110 can control the opening and closing of the switch elements 102, 105, 106, 109. There is a problem that the power remaining in the inductive load L cannot be consumed.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、商用交流電源に異常が発生したときであっても、誘導性負荷に残留する電力を安全に消費させることができる誘導性負荷用電源装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a power source for an inductive load capable of safely consuming the electric power remaining in the inductive load even when an abnormality occurs in the commercial AC power source. The subject is to provide the device.

上記課題を解決するために、本発明に係る誘導性負荷用電源装置は、誘導性負荷を駆動するための誘導性負荷用電源装置であって、商用交流電源から供給される電力を直流化して出力する電力変換部と、電力変換部の出力側に設けられた該電力変換部から出力される電力の少なくとも一部を蓄える電力貯蔵部と、電力変換部の出力側に設けられた、複数のスイッチ素子および該スイッチ素子のそれぞれに設けられた還流ダイオードを含む負荷駆動部と、少なくともスイッチ素子の開閉を制御する制御部と、電力貯蔵部に接続された補助電源部と、商用交流電源の電圧を検出する第1電圧検出部と、電力貯蔵部の電圧を検出する第2電圧検出部とを備え、制御部は、(1)第1電圧検出部によって検出された電圧が正常である場合は、商用交流電源の電圧を電源電圧とし、(2)第1電圧検出部によって検出された電圧が異常である場合は、補助電源部が電力貯蔵部に蓄えられている電力に基づいて生成した補助電圧を電源電圧とするよう構成され、また、制御部は、(3)第1電圧検出部によって検出された電圧が異常であり、かつ第2電圧検出部によって検出された電圧が予め定められた閾値よりも小さい場合は、スイッチ素子の開閉を制御することにより負荷駆動部を回生状態とし、誘導性負荷に残留する電力を電力貯蔵部に回生させ、(4)第1電圧検出部によって検出された電圧が異常であり、かつ第2電圧検出部によって検出された電圧が閾値よりも大きい場合は、スイッチ素子の開閉を制御することにより負荷駆動部を還流状態とし、誘導性負荷に残留する電力を負荷駆動部内で消費させるよう構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the inductive load power supply device according to the present invention is an inductive load power supply device for driving an inductive load, and the power supplied from the commercial AC power supply is converted into DC. An output power conversion unit, a power storage unit provided on the output side of the power conversion unit to store at least a part of the power output from the power conversion unit, and a plurality of power storage units provided on the output side of the power conversion unit. A load drive unit including a switch element and a freewheeling diode provided in each of the switch elements, at least a control unit that controls opening and closing of the switch element, an auxiliary power supply unit connected to a power storage unit, and a voltage of a commercial AC power supply The control unit includes a first voltage detection unit that detects the voltage of the power storage unit and a second voltage detection unit that detects the voltage of the power storage unit . The control unit is (1) when the voltage detected by the first voltage detection unit is normal. , The voltage of the commercial AC power supply is used as the power supply voltage. (2) If the voltage detected by the first voltage detector is abnormal, the auxiliary power supply unit generates an auxiliary voltage based on the power stored in the power storage unit. The voltage is configured to be the power supply voltage, and in the control unit, (3) the voltage detected by the first voltage detection unit is abnormal, and the voltage detected by the second voltage detection unit is predetermined. If it is smaller than the threshold value, the load drive unit is regenerated by controlling the opening and closing of the switch element, the power remaining in the inductive load is regenerated in the power storage unit, and (4) detected by the first voltage detection unit. If the voltage is abnormal and the voltage detected by the second voltage detection unit is larger than the threshold value, the load drive unit is returned to the recirculation state by controlling the opening and closing of the switch element, and the power remaining in the inductive load. Is configured to be consumed in the load drive unit.

この構成では、商用交流電源に停電等の異常が発生すると、商用交流電源の電圧に代えて補助電源部によって生成される電圧が制御部の電源電圧として利用される。したがって、この構成によれば、商用交流電源に停電等の異常が発生したとしても、制御部がスイッチ素子の開閉を適当に制御することにより、誘導性負荷に残留する電力を安全に消費させることができる。 In this configuration, when an abnormality such as a power failure occurs in the commercial AC power supply, the voltage generated by the auxiliary power supply unit is used as the power supply voltage of the control unit instead of the voltage of the commercial AC power supply. Therefore, according to this configuration, even if an abnormality such as a power failure occurs in the commercial AC power supply, the control unit appropriately controls the opening and closing of the switch element so that the power remaining in the inductive load can be safely consumed. Can be done.

さらに、この構成では、第2電圧検出部によって検出された電力貯蔵部の電圧が予め設定された閾値よりも小さい場合に、負荷駆動部が回生状態とされ、誘導性負荷に残留する電力(以下、「残留電力」という)が電力貯蔵部に回生される。したがって、この構成によれば、上記の場合に、残留電力を有効に活用しながら該電力を安全に消費させることができる。 Further, in this configuration, when the voltage of the power storage unit detected by the second voltage detection unit is smaller than the preset threshold value, the load drive unit is put into the regenerative state and the power remaining in the inductive load (hereinafter referred to as “power”). , "Residual power") is regenerated into the power storage. Therefore, according to this configuration, in the above case, the residual power can be effectively utilized and the power can be safely consumed.

上記誘導性負荷用電源装置の制御部は、第1電圧検出部によって検出された電圧が正常から異常に変化すると、補助電源部に指令信号を送出して動作を開始させることが好ましい It is preferable that the control unit of the inductive load power supply unit sends a command signal to the auxiliary power supply unit to start the operation when the voltage detected by the first voltage detection unit changes from normal to abnormal .

この構成によれば、第1電圧検出部によって検出された電圧が正常であるときに、電力貯蔵部に蓄えられている電力が補助電源部によって消費されるのを防ぐことができる。According to this configuration, when the voltage detected by the first voltage detection unit is normal, it is possible to prevent the power stored in the power storage unit from being consumed by the auxiliary power supply unit.

本発明によれば、商用交流電源に異常が発生したときであっても、誘導性負荷に残留する電力を安全に消費させることができる誘導性負荷用電源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inductive load power supply device capable of safely consuming the electric power remaining in the inductive load even when an abnormality occurs in the commercial AC power supply.

本発明の実施例に係る誘導性負荷用電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power supply device for an inductive load which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す誘導性負荷用電源装置に備えられた制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part provided in the power-source device for inductive load shown in FIG. 図1に示す誘導性負荷用電源装置に備えられた負荷駆動部の3つの動作状態(力行状態、回生状態および還流状態)を示す図である。It is a figure which shows three operation states (power running state, regenerative state, and reflux state) of the load drive part provided in the power source device for inductive load shown in FIG. 従来の誘導性負荷用電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power supply device for a conventional inductive load. 図4に示す誘導性負荷用電源装置の動作波形図である。It is an operation waveform diagram of the power supply device for inductive load shown in FIG.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施例に係る誘導性負荷用電源装置について説明する。 Hereinafter, the inductive load power supply device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、実施例に係る誘導性負荷用電源装置1を示す。誘導性負荷用電源装置1は、パルス状の大電流(負荷電流I)を印加することにより誘導性負荷L(本実施例では電磁石)を駆動し、誘導性負荷Lの周りに強力な磁界を発生させるための装置である。 FIG. 1 shows an inductive load power supply device 1 according to an embodiment. The inductive load power supply device 1 drives the inductive load L (electromagnet in this embodiment) by applying a large pulsed current (load current I), and creates a strong magnetic field around the inductive load L. It is a device for generating.

同図に示すように、誘導性負荷用電源装置1は、商用交流電源Gから供給される電力を直流化してライン9H,9Lから出力する電力変換部2と、ライン9H,9Lに接続された負荷駆動部3および電力貯蔵部4と、電力貯蔵部4に接続された補助電源部5と、少なくとも負荷駆動部3を制御する制御部10とを備えている。また、誘導性負荷用電源装置1は、第1電圧検出部6、第2電圧検出部7および電流検出部8も備えている。 As shown in the figure, the inductive load power supply device 1 is connected to the power conversion unit 2 that converts the power supplied from the commercial AC power supply G into direct current and outputs it from the lines 9H and 9L, and the lines 9H and 9L. It includes a load drive unit 3 and a power storage unit 4, an auxiliary power supply unit 5 connected to the power storage unit 4, and at least a control unit 10 that controls the load drive unit 3. The inductive load power supply device 1 also includes a first voltage detection unit 6, a second voltage detection unit 7, and a current detection unit 8.

電力変換部2は、商用交流電源Gから供給される電力を直流化するAC/DC変換回路からなる。直流化後の電力は、ライン9H,9Lから出力される。ライン9Lを基準としたときのライン9Hの定常時の電位は、例えば400[V]である。ライン9Lは、接地されていてもよい。 The power conversion unit 2 includes an AC / DC conversion circuit that converts the power supplied from the commercial AC power supply G into a direct current. The power after direct current is output from the lines 9H and 9L. The steady-state potential of line 9H with reference to line 9L is, for example, 400 [V]. The line 9L may be grounded.

負荷駆動部3は、4つのスイッチ素子SW1,SW2,SW3,SW4およびこれらに各1つ設けられた還流ダイオードD1,D2,D3,D4を含んでいる。スイッチ素子SW1,SW2および還流ダイオードD1,D2は第1アーム3aを構成し、スイッチ素子SW3,SW4および還流ダイオードD3,D4は第2アーム3bを構成する。各アーム3a,3bは、ライン9H,9Lの間に設けられている。第1アーム3aを構成する2つのスイッチ素子SW1,SW2は、第1接続点Paにおいて直列接続されている。同様に、第2アーム3bを構成する2つのスイッチ素子SW3,SW4は、第2接続点Pbにおいて直列接続されている。 The load drive unit 3 includes four switch elements SW1, SW2, SW3, SW4 and a freewheeling diode D1, D2, D3, D4 provided for each of the four switch elements SW1, SW2, SW3, SW4. The switch elements SW1 and SW2 and the freewheeling diodes D1 and D2 form the first arm 3a, and the switch elements SW3 and SW4 and the freewheeling diodes D3 and D4 form the second arm 3b. The arms 3a and 3b are provided between the lines 9H and 9L. The two switch elements SW1 and SW2 constituting the first arm 3a are connected in series at the first connection point Pa. Similarly, the two switch elements SW3 and SW4 constituting the second arm 3b are connected in series at the second connection point Pb.

負荷駆動部3は、第1接続点Paおよび第2接続点Pbにおいて、駆動すべき誘導性負荷Lに接続される。負荷駆動部3は、各アーム3a,3bの出力側に設けられたノイズフィルタをさらに含んでいてもよい。 The load driving unit 3 is connected to the inductive load L to be driven at the first connection point Pa and the second connection point Pb. The load drive unit 3 may further include a noise filter provided on the output side of each of the arms 3a and 3b.

各スイッチ素子SW1,SW2,SW3,SW4は、同一の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT,Insulated-Gate Bipolar Transistor)からなる。各スイッチ素子SW1,SW2,SW3,SW4のゲートは、制御部10に接続されている。 Each switch element SW1, SW2, SW3, SW4 is composed of the same insulated gate bipolar transistor (IGBT, Insulated-Gate Bipolar Transistor). The gates of the switch elements SW1, SW2, SW3, and SW4 are connected to the control unit 10.

電力貯蔵部4は、mFオーダーの静電容量を有するキャパシタからなる。このようなキャパシタとして、電解コンデンサまたはフィルムコンデンサを用いることができる。電力貯蔵部4は、電力変換部2から出力される電力の少なくとも一部を蓄える。ライン9H,9Lの電位差は、電力貯蔵部4に蓄えられている電力の量に対応している。 The power storage unit 4 is composed of a capacitor having a capacitance on the order of mF. As such a capacitor, an electrolytic capacitor or a film capacitor can be used. The electric power storage unit 4 stores at least a part of the electric power output from the electric power conversion unit 2. The potential difference between the lines 9H and 9L corresponds to the amount of electric power stored in the electric power storage unit 4.

補助電源部5は、電力貯蔵部4に蓄えられている電力に基づいて予め定められた直流電圧(以下、「補助電圧」という)を生成するDC/DC変換回路からなる。補助電圧は、例えば5[V]である。補助電圧は、制御部10の電源電圧として利用される。 The auxiliary power supply unit 5 includes a DC / DC conversion circuit that generates a predetermined DC voltage (hereinafter, referred to as “auxiliary voltage”) based on the electric power stored in the power storage unit 4. The auxiliary voltage is, for example, 5 [V]. The auxiliary voltage is used as the power supply voltage of the control unit 10.

第1電圧検出部6は、電力変換部2に入力される電圧、すなわち商用交流電源Gの電圧を検出するとともに、検出した電圧に対応する検出信号S1を制御部10に向けて送出する。 The first voltage detection unit 6 detects the voltage input to the power conversion unit 2, that is, the voltage of the commercial AC power supply G, and transmits the detection signal S1 corresponding to the detected voltage to the control unit 10.

第2電圧検出部7は、電力貯蔵部4が出力する電圧、すなわちライン9H,9Lの電位差を検出するとともに、検出した電圧(電位差)に対応する検出信号S2を制御部10に向けて送出する。 The second voltage detection unit 7 detects the voltage output by the power storage unit 4, that is, the potential difference between the lines 9H and 9L, and sends out the detection signal S2 corresponding to the detected voltage (potential difference) to the control unit 10. ..

電流検出部8は、第2アーム3bの第2接続点Pbおよび誘導性負荷Lの間において負荷電流Iを検出するとともに、検出した負荷電流Iに対応する検出信号S3を制御部10に向けて送出する。電流検出部8は、第1アーム3aの第1接続点Paおよび誘導性負荷Lの間において負荷電流Iを検出してもよい。 The current detection unit 8 detects the load current I between the second connection point Pb of the second arm 3b and the inductive load L, and directs the detection signal S3 corresponding to the detected load current I toward the control unit 10. Send out. The current detection unit 8 may detect the load current I between the first connection point Pa of the first arm 3a and the inductive load L.

制御部10は、図2に示すように、AC/DC変換部11と、その後段に設けられた降圧DC/DC変換部12と、その後段に設けられたもう1つの降圧DC/DC変換部14と、その後段に設けられた演算処理部15と、降圧DC/DC変換部12,14の間に設けられたコンデンサ13とを含んでいる。 As shown in FIG. 2, the control unit 10 includes an AC / DC conversion unit 11, a step-down DC / DC conversion unit 12 provided in a subsequent stage, and another step-down DC / DC conversion unit provided in a subsequent stage. It includes a 14 and an arithmetic processing unit 15 provided in the subsequent stage, and a capacitor 13 provided between the step-down DC / DC converters 12 and 14.

AC/DC変換部11は、商用交流電源Gの電圧(AC200[V])をAC/DC変換する。降圧DC/DC変換部12は、AC/DC変換部11の出力電圧(282[V])を5[V]に降圧する。降圧DC/DC変換部14は、降圧DC/DC変換部12の出力電圧または補助電圧によって充電されたコンデンサ13の端子電圧(最大5[V])を演算処理部15が必要とする3.3[V]と1.2[V]に降圧する。演算処理部15は、降圧DC/DC変換部14が出力する3.3[V]および1.2[V]の各電圧を電源電圧とする。演算処理部15は、外部からの指令信号S6と、検出信号S1,S2,S3とに基づいて生成した制御信号S4,S5を送出する。 The AC / DC conversion unit 11 converts the voltage (AC200 [V]) of the commercial AC power supply G into AC / DC. The step-down DC / DC conversion unit 12 steps down the output voltage (282 [V]) of the AC / DC conversion unit 11 to 5 [V]. The step-down DC / DC converter 14 requires the arithmetic processing unit 15 for the terminal voltage (maximum 5 [V]) of the capacitor 13 charged by the output voltage or auxiliary voltage of the step-down DC / DC converter 12. 3.3 The voltage is lowered to [V] and 1.2 [V]. The arithmetic processing unit 15 uses each of the 3.3 [V] and 1.2 [V] voltages output by the step-down DC / DC conversion unit 14 as the power supply voltage. The arithmetic processing unit 15 sends out the control signals S4 and S5 generated based on the command signal S6 from the outside and the detection signals S1, S2 and S3.

演算処理部15は、検出信号S1に基づいて商用交流電源Gの電圧が正常であるか否かを判定し、正常であれば、指令信号S6と検出信号S2,S3とに基づいて負荷駆動部3に送出する制御信号S4を変化させ、負荷駆動部3の動作状態を、力行状態、回生状態、還流状態および停止状態のいずれかに切り替える。 The arithmetic processing unit 15 determines whether or not the voltage of the commercial AC power supply G is normal based on the detection signal S1, and if it is normal, the load drive unit 15 is based on the command signal S6 and the detection signals S2 and S3. The control signal S4 transmitted to 3 is changed, and the operating state of the load driving unit 3 is switched to any of a power running state, a regenerative state, a recirculation state, and a stopped state.

力行状態においては、図3(A)に示すように、スイッチ素子SW1,SW4がオン状態(閉状態)とされ、他のスイッチ素子SW2,SW3がオフ状態(開状態)とされる。これにより、“電力変換部2(電力貯蔵部4)→スイッチ素子SW1→誘導性負荷L→スイッチ素子SW4→電力変換部2(電力貯蔵部4)”の電流経路が構築され、誘導性負荷Lに負荷電流Iが流れる。なお、図3の各図においては、電流経路を構築しない素子等の図示が省略されている点に注意されたい。 In the power running state, as shown in FIG. 3A, the switch elements SW1 and SW4 are set to the on state (closed state), and the other switch elements SW2 and SW3 are set to the off state (open state). As a result, the current path of "power conversion unit 2 (power storage unit 4)-> switch element SW1-> inductive load L-> switch element SW4-> power conversion unit 2 (power storage unit 4)" is constructed, and the inductive load L is constructed. Load current I flows through. It should be noted that in each figure of FIG. 3, the illustration of the element or the like that does not construct the current path is omitted.

回生状態においては、図3(B)に示すように、全てのスイッチ素子SW1,SW2,SW3,SW4がオフ状態とされる。これにより、“誘導性負荷L→ダイオードD3→電力貯蔵部4→ダイオードD2→誘導性負荷L”の電流経路が構築され、誘導性負荷Lの残留電力が電力貯蔵部4に回生される。 In the regenerative state, as shown in FIG. 3B, all the switch elements SW1, SW2, SW3, and SW4 are turned off. As a result, a current path of “inductive load L → diode D3 → power storage unit 4 → diode D2 → inductive load L” is constructed, and the residual power of the inductive load L is regenerated in the power storage unit 4.

還流状態においては、図3(C)に示すように、スイッチ素子SW1がオン状態とされ、他のスイッチ素子SW2,SW3,SW4がオフ状態とされる。これにより、“誘導性負荷L→還流ダイオードD3→スイッチ素子SW1→誘導性負荷L”の電流経路が構築され、誘導性負荷Lの残留電力が還流ダイオードD3において熱として消費される。 In the reflux state, as shown in FIG. 3C, the switch element SW1 is turned on, and the other switch elements SW2, SW3, and SW4 are turned off. As a result, a current path of “inductive load L → freewheeling diode D3 → switch element SW1 → inductive load L” is constructed, and the residual power of the inductive load L is consumed as heat in the freewheeling diode D3.

停止状態においては、全てのスイッチ素子SW1,SW2,SW3,SW4がオフ状態とされる。 In the stopped state, all the switch elements SW1, SW2, SW3, and SW4 are turned off.

演算処理部15は、商用交流電源Gの電圧が正常であるときに誘導性負荷Lを駆動させるための指令信号S6を受け付けると、負荷駆動部3の動作状態を停止状態から力行状態に変化させることにより負荷電流Iを立ち上げ、その後、負荷駆動部3の動作状態を回生状態に変化させることにより負荷電流Iを立ち下げる。なお、演算処理部15は、検出信号S2が予め定められた閾値よりも大きい電圧を示している場合は、回生を行うと過電圧により電力貯蔵部4が破損するおそれがあるため、負荷駆動部3の動作状態を回生状態ではなく還流状態に変化させることにより負荷電流Iを立ち下げる。検出信号S2が予め定められた閾値よりも小さい電圧を示している場合、演算処理部15は、上記の通り、負荷駆動部3の動作状態を回生状態に変化させることにより負荷電流Iを立ち下げる。 When the arithmetic processing unit 15 receives the command signal S6 for driving the inductive load L when the voltage of the commercial AC power supply G is normal, the arithmetic processing unit 15 changes the operating state of the load driving unit 3 from the stopped state to the power running state. As a result, the load current I is raised, and then the load current I is lowered by changing the operating state of the load drive unit 3 to the regenerative state. If the detection signal S2 indicates a voltage larger than a predetermined threshold value, the arithmetic processing unit 15 may damage the power storage unit 4 due to overvoltage when regeneration is performed. Therefore, the load drive unit 3 The load current I is lowered by changing the operating state of the above to a reflux state instead of a regenerative state. When the detection signal S2 indicates a voltage smaller than a predetermined threshold value, the arithmetic processing unit 15 lowers the load current I by changing the operating state of the load driving unit 3 to the regenerative state as described above. ..

また、演算処理部15は、商用交流電源Gの電圧が正常である間は、補助電源部5を停止させるための制御信号S5を送出し続ける。これにより、補助電源部5は、停止状態(5[V]の出力を行わない状態)に維持される。このとき、補助電源部5は、電力貯蔵部4に蓄えられている電力を消費しない。また、このとき、コンデンサ13は、降圧DC/DC変換部12の出力電圧によって充電される。 Further, the arithmetic processing unit 15 continues to send the control signal S5 for stopping the auxiliary power supply unit 5 while the voltage of the commercial AC power supply G is normal. As a result, the auxiliary power supply unit 5 is maintained in a stopped state (a state in which 5 [V] is not output). At this time, the auxiliary power supply unit 5 does not consume the power stored in the power storage unit 4. At this time, the capacitor 13 is charged by the output voltage of the step-down DC / DC converter 12.

一方、演算処理部15は、検出信号S1に基づいて商用交流電源Gの電圧に停電等の異常が発生したことを検出すると、負荷駆動部3の動作状態をこれまでの状態から回生状態に変化させることにより、誘導性負荷Lの残留電力を電力貯蔵部4に回生させ、負荷電流Iを立ち下げる。そして、その後、検出信号S3に基づいて負荷電流Iの立ち下げが完了したことを検出すると、演算処理部15は、負荷駆動部3の動作状態を停止状態に変化させる。 On the other hand, when the arithmetic processing unit 15 detects that an abnormality such as a power failure has occurred in the voltage of the commercial AC power supply G based on the detection signal S1, the operating state of the load driving unit 3 changes from the previous state to the regenerative state. By doing so, the residual power of the inductive load L is regenerated in the power storage unit 4, and the load current I is lowered. After that, when it is detected that the load current I has been reduced based on the detection signal S3, the arithmetic processing unit 15 changes the operating state of the load driving unit 3 to the stopped state.

商用交流電源Gの電圧が正常である場合と同様、演算処理部15は、検出信号S2が予め定められた閾値よりも大きい電圧を示している場合(過電圧のおそれがある場合)に限り、回生状態ではなく還流状態により誘導性負荷Lの残留電力を熱として消費させる。この場合も、演算処理部15は、検出信号S3に基づいて負荷電流Iの立ち下げが完了したことを検出すると、負荷駆動部3の動作状態を停止状態に変化させる。 Similar to the case where the voltage of the commercial AC power supply G is normal, the arithmetic processing unit 15 regenerates only when the detection signal S2 shows a voltage larger than a predetermined threshold value (when there is a risk of overvoltage). The residual power of the inductive load L is consumed as heat by the recirculation state instead of the state. Also in this case, when the arithmetic processing unit 15 detects that the fall of the load current I is completed based on the detection signal S3, the operation state of the load drive unit 3 is changed to the stopped state.

演算処理部15は、商用交流電源Gの電圧に停電等の異常が発生した時点で過電圧のおそれがある場合は、還流状態により誘導性負荷Lの残留電力を消費させる。また、演算処理部15は、誘導性負荷Lの残留電力を回生させている最中に過電圧のおそれが生じた場合は、負荷駆動部3の動作状態を回生状態から還流状態に切り替えて残留電力を引き続き消費させる。 If there is a risk of overvoltage when an abnormality such as a power failure occurs in the voltage of the commercial AC power supply G, the arithmetic processing unit 15 consumes the residual power of the inductive load L due to the reflux state. Further, if there is a risk of overvoltage while the residual power of the inductive load L is being regenerated, the arithmetic processing unit 15 switches the operating state of the load driving unit 3 from the regenerative state to the reflux state and the residual power. Continue to be consumed.

さらに、演算処理部15は、検出信号S1に基づいて商用交流電源Gの電圧に停電等の異常が発生したことを検出すると、補助電源部5を動作させるための制御信号S5を送出する。これを受けて、補助電源部5は、5[V]の補助電圧を出力し始める。 Further, when the arithmetic processing unit 15 detects that an abnormality such as a power failure has occurred in the voltage of the commercial AC power supply G based on the detection signal S1, it transmits a control signal S5 for operating the auxiliary power supply unit 5. In response to this, the auxiliary power supply unit 5 starts to output an auxiliary voltage of 5 [V].

商用交流電源Gの電圧に異常が発生すると、降圧DC/DC変換部12は出力を停止する。また、演算処理部15から補助電源部5に制御信号S5が送出されてから補助電圧の出力が始まるまでには、ある程度の時間を要する。これらを考慮して、本実施例では、降圧DC/DC変換部12,14の間にコンデンサ13が設けられている。これにより、補助電圧の出力が始まるまでの間、降圧DC/DC変換部14の入力電圧が5[V]近傍に維持され、降圧DC/DC変換部14から演算処理部15に電源電圧が供給され続ける。 When an abnormality occurs in the voltage of the commercial AC power supply G, the step-down DC / DC converter 12 stops the output. Further, it takes a certain amount of time from the transmission of the control signal S5 from the arithmetic processing unit 15 to the auxiliary power supply unit 5 until the output of the auxiliary voltage starts. In consideration of these, in this embodiment, the capacitor 13 is provided between the step-down DC / DC converters 12 and 14. As a result, the input voltage of the step-down DC / DC converter 14 is maintained near 5 [V] until the output of the auxiliary voltage starts, and the power supply voltage is supplied from the step-down DC / DC converter 14 to the arithmetic processing unit 15. Continue to be done.

このように、誘導性負荷用電源装置1では、商用交流電源Gに停電等の異常が発生すると、商用交流電源Gの電圧に代えて補助電源部5が生成する補助電圧が制御部10の電源電圧となる。したがって、誘導性負荷用電源装置1によれば、異常が発生した後も、負荷駆動部3の動作状態を回生状態または還流状態に切り替えることにより、誘導性負荷Lの残留電力を安全に消費させることができる。 As described above, in the inductive load power supply device 1, when an abnormality such as a power failure occurs in the commercial AC power supply G, the auxiliary voltage generated by the auxiliary power supply unit 5 instead of the voltage of the commercial AC power supply G is the power supply of the control unit 10. It becomes a voltage. Therefore, according to the inductive load power supply device 1, even after an abnormality occurs, the residual power of the inductive load L is safely consumed by switching the operating state of the load driving unit 3 to the regenerative state or the reflux state. be able to.

以上、本発明の実施例に係る誘導性負荷用電源装置1について説明してきたが、本発明の構成は実施例の構成に限定されるものではない。 Although the inductive load power supply device 1 according to the embodiment of the present invention has been described above, the configuration of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.

例えば、電力貯蔵部4は、リチウムイオン電池等の二次電池であってもよい。 For example, the power storage unit 4 may be a secondary battery such as a lithium ion battery.

また、スイッチ素子SW1,SW2,SW3,SW4は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の他の半導体スイッチであってもよい。 Further, the switch elements SW1, SW2, SW3, and SW4 may be other semiconductor switches such as MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).

また、大電流を駆動するために、負荷駆動部3の各アーム3a,3bは、それぞれ複数のアームを並列に接続したものであってもよい。 Further, in order to drive a large current, each of the arms 3a and 3b of the load drive unit 3 may have a plurality of arms connected in parallel.

1 誘導性負荷用電源装置
2 電力変換部
3 負荷駆動部
3a 第1アーム
3b 第2アーム
4 電力貯蔵部
5 補助電源部
6 第1電圧検出部
7 第2電圧検出部
8 電流検出部
10 制御部
11 AC/DC変換部
12 降圧DC/DC変換部
13 コンデンサ
14 降圧DC/DC変換部
15 演算処理部
G 商用交流電源
L 誘導性負荷
SW1,SW2,SW3,SW4 スイッチ素子
D1,D2,D3,D4 還流ダイオード
1 Inductive load power supply 2 Power conversion unit 3 Load drive unit 3a 1st arm 3b 2nd arm 4 Power storage unit 5 Auxiliary power supply unit 6 1st voltage detection unit 7 2nd voltage detection unit 8 Current detection unit 10 Control unit 11 AC / DC converter 12 Step-down DC / DC converter 13 Capacitor 14 Step-down DC / DC converter 15 Arithmetic processing unit G Commercial AC power supply L Inductive load SW1, SW2, SW3, SW4 Switch element D1, D2, D3, D4 Freewheeling diode

Claims (2)

誘導性負荷を駆動する誘導性負荷用電源装置であって、
商用交流電源から供給される電力を直流化して出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力側に設けられた、前記電力変換部から出力される電力の少なくとも一部を蓄える電力貯蔵部と、
前記電力変換部の出力側に設けられた、複数のスイッチ素子および該スイッチ素子のそれぞれに設けられた還流ダイオードを含む負荷駆動部と、
少なくとも前記スイッチ素子の開閉を制御する制御部と、
前記電力貯蔵部に接続された補助電源部と、
前記商用交流電源の電圧を検出する第1電圧検出部と、
前記電力貯蔵部の電圧を検出する第2電圧検出部と、
を備え、
前記制御部は、(1)前記第1電圧検出部によって検出された電圧が正常である場合は、前記商用交流電源の電圧を電源電圧とし、(2)前記第1電圧検出部によって検出された電圧が異常である場合は、前記補助電源部が前記電力貯蔵部に蓄えられている電力に基づいて生成した補助電圧を電源電圧とするよう構成され、
また、前記制御部は、(3)前記第1電圧検出部によって検出された電圧が異常であり、かつ前記第2電圧検出部によって検出された電圧が予め定められた閾値よりも小さい場合は、前記スイッチ素子の開閉を制御することにより前記負荷駆動部を回生状態とし、前記誘導性負荷に残留する電力を前記電力貯蔵部に回生させ、(4)前記第1電圧検出部によって検出された電圧が異常であり、かつ前記第2電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値よりも大きい場合は、前記スイッチ素子の開閉を制御することにより前記負荷駆動部を還流状態とし、前記誘導性負荷に残留する電力を前記負荷駆動部内で消費させるよう構成されている
ことを特徴とする誘導性負荷用電源装置。
A power supply device for inductive loads that drives inductive loads.
A power converter that converts the power supplied from a commercial AC power supply into direct current and outputs it,
A power storage unit provided on the output side of the power conversion unit and storing at least a part of the power output from the power conversion unit,
A load drive unit including a plurality of switch elements provided on the output side of the power conversion unit and a freewheeling diode provided in each of the switch elements, and a load drive unit.
At least a control unit that controls the opening and closing of the switch element,
Auxiliary power supply unit connected to the power storage unit and
The first voltage detection unit that detects the voltage of the commercial AC power supply and
A second voltage detection unit that detects the voltage of the power storage unit, and
With
When the voltage detected by the first voltage detection unit is normal, the control unit uses the voltage of the commercial AC power supply as the power supply voltage, and (2) detects it by the first voltage detection unit. When the voltage is abnormal, the auxiliary power supply unit is configured to use the auxiliary voltage generated based on the power stored in the power storage unit as the power supply voltage .
Further, in the control unit, (3) when the voltage detected by the first voltage detection unit is abnormal and the voltage detected by the second voltage detection unit is smaller than a predetermined threshold value, By controlling the opening and closing of the switch element, the load drive unit is brought into a regenerated state, the power remaining in the inductive load is regenerated in the power storage unit, and (4) the voltage detected by the first voltage detection unit. Is abnormal and the voltage detected by the second voltage detection unit is larger than the threshold value, the load drive unit is brought into a recirculation state by controlling the opening and closing of the switch element, and the inductive load is applied. An inductive load power supply device characterized in that the remaining power is consumed in the load drive unit.
記制御部は、前記第1電圧検出部によって検出された電圧が正常から異常に変化すると、前記補助電源部に指令信号を送出して動作を開始させる
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導性負荷用電源装置。
Before SL control section, when the voltage detected by the first voltage detecting unit is abnormally changes from normal to claim 1, characterized in that to start the operation by sending a command signal to the auxiliary power unit The power supply for the inductive load described.
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