JPH0412686A

JPH0412686A - 交流モータ駆動回路

Info

Publication number: JPH0412686A
Application number: JP11284090A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kamosaka; 加茂坂　弘
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野１この発明は、交流モータを駆動させるための駆動装置、
特にコンバータにて直流変換した電圧を所定の周波数を
有する交流電圧に変換するインバータを備えた駆動装置
に関するものである。

［従来の技術］現在、この種の装置としては例えば第４図に示すものが
知られている。

図において、２は主スィッチ１を介して入力される交流
電源を直流に変換するダイオードスタックなどから成り
、ここで変換された直流電圧により、突入電流防止用リ
レー３を介してコンデンサ４を充電するようになってい
る。

６は前記コンデンサ４に充電された直流電圧を所定の周
波数を有する交流電圧に変換するためのインバータで、
スイッチング手段としてのトランジスタＴ１〜Ｔ６と、
各トランジスタにそれぞれ並列に接続されたダイオード
Ｄ１〜Ｄ６とより成り、後述の保護回路によって前記各
トランジスタＴ１〜Ｔ６を順次所定の周波数でＯＮ、Ｏ
ＦＦさせることにより、交流モータの各モータコイルに
交流電流を供給するようになっている。

８はスイッチング手段としてのスイッチングトランジス
タ９を介して前記コンデンサ４に並列に接続された抵抗
である。１０は前記スイッチングトランジスタ９を制御
するための放電制御回路であり、前記コンデンサ４に充
電された充電電圧（以下中間電圧と称す）が所定値より
高くなった時点で前記スイッチング用トランジスタ９を
ＯＮにする信号を送出する。

また、１３は抵抗、１４はこの抵抗に直列に接続したｂ
接点であり、このｂ接点１４及び抵抗１３は前記スイッ
チングトランジスタ９のベースとコンデンサ４の、生棲
との間に挿入されている。２０は保護回路であり、イン
バータ６の各トランジスタＴ１〜Ｔ６の遮断及び主スィ
ッチ１の解放を行うようになっている。

以上のように構成された交流モータ駆動装置において、
今、主スィッチ１がＯＮされ、所定時間をおいて突入電
流防止用リレー３がＯＮされると、交流モータ７はイン
バータ６からの交流電流によって駆動れされる。この時
、ｂ接点１４は主スィッチＯＮと同時に開状態となって
いるため、交流モータ７の回生制動などによってコンデ
ンサ４の充電電圧Ｅが一定電圧値以上となると放電制御
回路１０がスイッチング用トランジスタ９をＯＮとし、
コンデンサ４を常に一定電圧に保つようになっている。

また、交流モータ７に何等かの異常が発生し、過電流検
出器２１か過電流を検出すると、保護回路２０はスイッ
チ１をＯＦＦ’で、交流電力の供給を遮断すると同時に
インバータ６のトランジスタＴ１〜Ｔ６をＯＦＦとする
。この時、交流モタ７に発生する電圧は、中間電圧Ｅを
上回っているためダイオードＤ１〜Ｄ６を介して回生さ
れ、サーボモータ７は拘束されることなくフリーラン状
態で回転する。しかし、前述の主スィッチ１のＯＦＦに
より接点１４がＯＮとなると同時に、スイッチング用ト
ランジスタ９がＯＮとなるため、コンデンサ４の充電電
圧は低下しはじめ、その電圧値が交流電圧値を下回った
時点で交流モータ７の発生電圧はタイオードＤ１〜Ｄ６
を介してコンデンサ４に充電されるようになり、充電さ
れた電圧は抵抗８及びトランジスタ９を介して放電され
る。その結果、交流モータ７は停止する。

［発明が解決しようとする課題］上記のように従来の装置にあっては、緊急停止時におい
て交流モータからの回生電力を抵抗にて消費させてモー
タに制動をかけるようになっているが、これではモータ
が完全に停止するまでに多くの時間がかかり、良好な停
止性能が得られないという問題があり、また、モータが
停止するまでの間、モータに発生した電力の殆どが抵抗
において熱に変換されるため、多くの発熱を伴い、周囲
の素子に悪影響を及ぼすと共に、スイッチング用トラン
ジスタに大きな負担がかかるという不都合もあった。

また、上記のような装置の他、緊急停止時に前記インバ
ータの上段側のトランジスタＴｌ。

Ｔ３．Ｔ５は下段側トランジスタＴ２．Ｔ４．Ｔ６のい
ずれかをＯＮさせて交流モータの各モータコイルを短絡
させるようにしたものも知られている。これによれば、
前述のように抵抗にて電力を消費させるものに比べてモ
ータの制動効果は大きいが、コイルが短絡状態となるた
め、モータからの回生電力をすべてここに消費させた場
合にはモータやその駆動回路にかかる負担が大き過ぎ、
それら構成部品の劣化を招くという恐れがあった。

この発明は上記従来の課順に着目してなされたもので、
構成部品に大きな負担をかけることなく、すみやかにモ
ータを停止させることができる交流モータの駆動装置の
提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明は、モータの緊急停止信号及び所定の回生信号
により導通状態となるスイッチング手段を介して前記イ
ンバータ部と並列に制動抵抗を接続して成り、前記スイ
ッチング手段を介して交流モータから回生される電力を
前記制動抵抗にて消費させる電力消費部と、前記インバ
ータの端子間電圧が一定値以ｒとなった時点で所定の信
号を出力する電圧検出手段と、交流モータの相数に応じ
た複数のスイッチング素子からなるインパークのスイッ
チング手段を順次所定の組み合わせでＯＮ、ＯＦＦさせ
ることに、１１．γ）コンバータより供給される直流電
圧を所定の交流電圧に変換させると共に、前記電圧検出
手段から出力されたｆ１号を受けて前記インバータの所
定のスイッチング手段を同時にＯＮさせ、交流モータの
各モータコイルを短絡させるインバータ駆動制御手段と
、を備えたものである。

［作用］この発明において、モータあるいはこれを使用する装置
に何等かの異営が発生し、緊急停止信号が送出されると
、電力消費手段のスイッチング手段がＯＮとなり、これ
に直列に接続された抵抗により交流モータに発生する電
力を消費させてモータに制動をかけ、その電力消費によ
ってインバタの端子間電圧か一定値印、下まで停止する
と、電圧検出手段から出力される出力信号によってイン
バータ駆動制御手段がインバータの所定のスイッチング
手段をＯＮさせ、モー　タの各モータロー１′ルを短絡
させる。これにより、モータには抵抗における電力消費
に伴う制動作用に加え、グイナミリクブレーキが作用し
、モータは短時間で停止する。

また、ダイナζツクブレーキをかける際モータコイルに
は一定値以下まで低下した電圧がモータコイルに印加さ
れるため、前記従来のように殆どの電力をにモータコイ
ルに印加した場合のようにモータなどの破損を招く恐れ
もなくなり、安全にモータを停止することができる。

［発明の実施例］以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づ
き説明する。なお、交流１ｉ源を直流に変換するコンバ
ータ２及び直流電圧を交流電圧に変換するためのインバ
ータ６などは前記従来の技術にて示したものと同一であ
り、それら同一部分には同一符号を付しである。

第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示す図である
。

図において、３１はコンバータ２と交流ｉｉ源との間に
介在させた電源遮断スイッチであり、異常検出手段３２
から出力される緊急停止信号Ｓ１に応じて作動するブレ
ーカ駆動回路３３によりＯＦＦとなり、コンバータ２へ
の電源の供給を遮断するようになっている。また、前記
異常検出手段３２へは交流モータ７またはこれを用いた
装置より出力される種々の異常検出信号が出力されるよ
うになっており、それらの検出信号を受けて前記異常検
出手段３２からは緊急停止信号Ｓ１が出力されるように
なっている。

３９は前記コンバータ２に並列に接続してなる電力消費
部であり、スイッチング用トランジスタ４１と、これに
直列に接続された抵抗４０よりなる。

３７は前記緊急停止信号Ｓｌと回生信号の少なくともい
ずれか一方が出力された時点で信号Ｓ２を出力するオア
回路であり、この信号Ｓ２によりトランジスタ駆動回路
３８がスイッチングトランジスタの駆動信号Ｓ３を出力
するようになっている。４２は前記電力消費部３９に並
列に接続された電圧検出部で、直列に接続された抵抗４
３及び４４とよりなる。４５は比較部であり、４６は前
記電圧検出部の抵抗４４の両端の電位が一定値ｒｅｆ以
下となった時点で比較信号Ｓ４を出力する比較器、４７
はこの比較器４６からの比較信号Ｓ４と前記緊急停止信
号Ｓ１とが出力された時点で検出信号Ｓ５を出力するア
ンド回路である。

また、前記比較部と前記電圧検出部４２とにより電圧検
出手段を構成している。

４８は前記インバータ６の各トランジスタＴ１〜Ｔ６の
ＯＮ、ＯＦＦを制御する駆動制御平段である。この駆動
制御手段において、ＤＲＩ〜ＤＲ６はトランジスタ駆動
回路であり、各トランジスタ駆動回路は、フォトカブラ
ＰＴＩ〜ＰＴ６がＯＮとなった時点で前記トランジスタ
Ｔ１〜Ｔ６のベース、エミッタ間に所定の駆動電圧を供
給するようになっている。また、このフォトカブラＰＴ
１．ＰＴ３．ＰＴ５またはＰＴ２．ＰＴ４゜ＰＴ６には
第１の電源スィッチ５０または第２の電源スィッチ５１
を介して図外のフォトカブラ用電源に接続されており、
各電源スイツチ回路が導通常体にあるときＣＰＵ　（図
示せず）などからの制（１１ｆｆｉＭ　Ｓ　Ｌｌ　、　
Ｓ　Ｖ　、　Ｓ　Ｗまたはｓｘ、ｓｙ、ｓＺに応じて適
宜所定の周波数でＯＮ、ＯＦＦするようになっている。

そして、前記電源スイッチ５０．５１は前記異常検出手
段３２から出力される異常検出信号Ｓ１により非導通状
態となり前記フォトカブラＰＴ］〜ＰＴ６への電源の供
給を遮断するようになっている。また、第２の電源スイ
ツチ回路５１は前記電圧検出部４５からタイマ４９を介
して出力される電圧検出信号Ｓ５によって導通状態とな
り、前記フォトカブラＰＴＩ〜６に対し電源を供給する
ようになっている。

５２は前記タイマ４９を介して出力される検出信号Ｓ５
により前記フォトカブラＰＴ２．ＰＴ４ＰＴ６の各フォ
トダイオード側を抵抗Ｒ２Ｒ４，Ｒ６及びダイオードＤ
Ｉ２．Ｄｉ３．Ｄｉ４を介し７てＧＮＤ１１位へ接続す
るダイナミックブレーキ回路である。

次に上記構成を有する交流モータ駆動装置の作用を説明
する。

正常動作時にはブレーカ駆動回路３３が電源遮断スイッ
チ３１をＯＮさせているため、インバータ６にはコンバ
ータ２により変換された直流電圧が供給される。そして
、フォトカブラＰＴＩ〜ＰＴ６フオトダイオー　ド側に
所定の周波数を有する制御信号５ｕ−ｓｚが入力され、
それに応じて各トランジスタ駆動回路ＤＲＩ〜ＤＲ６が
所定の周波数で作動し、前記トランジスタＴ１〜Ｔ６を
所定の組み合わせで順次ＯＮさせる。これにより、交流
モータ７の各モータコイル７Ｕ、７Ｖ、７Ｗに順次電流
が供給され、交流モータは回転する。

なお、交流モータ７に発生した回生電力などによりコン
デンサ４の電圧が所定値以上となった時点でオア回路３
７には回生信号が人力され、ここから信号Ｓ２が出力さ
れるためスイッチングトランジスタ３８は駆動回路によ
りトランジスタ４１はＯＮとなり、コンデンサ４の電荷
を放電させるようになっており、それによってインバー
タ６への供給電圧を一定に保つようになっている。また
、このとき、第１．第２の電源スイツチ回路５０゜５１
はそれぞれＯＮ、ＯＦＦとなっている。

ここで今、交流モータ７あるいはこれを使用した装置に
何らかの異常が発生した場合には第３図のフローチャー
トに示すように動作する。すなわち、交流モータ駆動中
に異常が発生すると、異常検出手段からは緊急停止信号
Ｓｌが出力される（ステップ１）。すると、ブレーカ駆
動回路３３により電源遮断スイッチ３１がＯＦＦとなる
と共に、第１の電源スイツチ回路５ｏが非導通状態とな
るため１、各フォトカブラＰＴＩ〜ＰＴ６はすべてＯＦ
Ｆとなり、前記トランジスタ駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６に
よりインバータにおけるすべてのトランジスタＴ１〜Ｔ
６はＯＦＦとなる（ステップ３）。これにより、モータ
７のモータコイル７Ｕ、７Ｖ、７Ｗへの電力の供給は遮
断され、モータ７は慣性により一時的にフリーランの状
態となる。

また、前記緊急停止信号Ｓ１によってオア回路３７から
は信号Ｓ２が出力されるため、トランジスタ駆動回路３
８からは駆動信号Ｓ３が出力され、回生用トランジスタ
４１はＯＮとなる（ステップ４）。その結果、慣性にて
回転する交流モータ７に発生する電力はダイオードＤ１
〜Ｄ６にて整流された後、電力消費部３９に回生され、
抵抗４０で熱に変換される。この抵抗４０での電力消費
により交流モータ７には制動がかかり、モータフの回転
速度は第２図（ａ）に示すように比較的縁やかに低下し
て行く。この間、電圧検出部４２でインバータ入力端子
間電圧の変化を、抵抗４４における端子間電圧の変化と
して検出しており、第２図（ｂ）に示すようにその電圧
が一定電圧値以下となると、比較器４６からは比較信号
Ｓ４が送出される。これにより、アンド回路４７から検
出信号Ｓ５が出力され、その信号Ｓ５はタイマ４９を介
して第２の電源スイツチ回路５１及びダイナミックブレ
ーキ回路５２に人力され、第２の電源スイツチ回路５１
及びダイナミック回路５２は導通状態となり、フォトカ
ブラＰＴ２．ＰＴ４゜ＰＴ６はＯＮとなる。そして、ト
ランジスタ駆動回路ＤＲ２，ＤＲ４，ＤＲ６により下段
に位置するトランジスタＴ２．Ｔ４．Ｔ６のみが同時に
ＯＮとなり（ステップ５）、交流モータ７の各モータコ
イル７Ｕ、７Ｖ、７Ｗは短絡状態となる。その結果、交
流モータ７にて発生した電力は再び同モータ７に供給さ
れて、所謂ダイナミックブレーキがかかり、第２図（ａ
）に示すように交流モータ７は急速に減速されて停止す
る。なお、従来のようにダイナミックブレーキを適用し
ない場合、すなわち、抵抗による電力消費のみで制動を
かけた場合には、第２図の一点鎖線にて示すように、こ
の実施例に比べて大幅に停止時間が遅延する。

また、この実施例では、抵抗による電力消費により第２
図（ｂ）に示すように主電源電圧が一定値以下となった
状態で、ダイナミックブレーキをかけるため、交流モー
タ７やトランジスタＴ２゜Ｔ４．Ｔ６に大きな負担がか
かることはない。

なお、上記実施例では上段側のトランジスタＴ２．Ｔ４
．Ｔ６のみをＯＮさせてダイナミックブレーキをかける
ようにしたが、上段側のトランジスタＴＩ、Ｔ３．Ｔ５
のみをＯＮさせるようにしても同様にグイナミミックブ
レーキをかけることができる。

また、ダイナミックブレーキをかける電圧値ｒｅｆとし
ては、交流モータやトランジスタＴ１〜Ｔ６などの容量
に応じてそれら部品が破損しない範囲内での最大値に設
定すれば良い。

［発明の効果］以上説明したように、この発明にかかる交流モータ駆動
装置によれば、緊急停止時において、まず交流モータに
発生する電力を電力消費部で消費させて交流モータを制
動させ、電圧が一定値以下となった時点で、モータコイ
ルを短絡させてダイナミックブレーキをかけるようにし
たため、従来のように、制動抵抗による電力消費のみを
用いて制動をかけるものに比べ、短時間で交流モータを
停止することができると共に、交流モータやインバータ
への負担を軽減でき、良好な停止性能を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図、第２図は同実施例における緊急停止時の交流モータ
の回転速度と時間の関係を示す線図、同図（ｂ）は緊急
停止時における電圧と時間との関係を示す図、第３図は
第１図に示したものの緊急停止時における動作を示すフ
ローチャート、第４図は従来の交流モータの駆動回路を
示す図である。図において２・・・コンバータ６・・・インバータＴ１〜Ｔ６・・・スイッチング素子３１・・・ブレーカ、３３・・・ブレーカ駆動回路３９・・・電力消費部４０・・・制動抵抗４１・・・スイッチング素子

Claims

【特許請求の範囲】交流電源から供給される電圧を直流電圧に変換するコン
バータと、交流モータの相数に応じた複数のスイッチ素子をブリッ
ジ接続して成るインバータと、前記交流電源の供給を遮断する電源遮断手段と、前記緊急停止信号及び所定の回生信号により導通状態と
なるスイッチング手段を介して前記インバータと並列に
制動抵抗を接続して成り、前記スイッチング手段を介し
て回生される電力を前記制動抵抗にて消費させる電力消
費部と、前記インバータの端子間電圧が一定値以下となった時点
で所定の信号を出力する電圧検出手段と、前記インバータのスイッチング手段を順次所定の組み合
わせでＯＮ、ＯＦＦさせることにより前記コンバータに
て供給される直流電圧を所定の交流電圧に変換させると
共に、前記電圧検出手段から出力された信号を受けて前
記インバータの所定のスイッチング手段を同時にＯＮさ
せ、交流モータの各モータコイルを短絡させるインバー
タ制御手段と、を備えたことを特徴とする交流モータ駆
動装置。