JPH04261371A - 電力回生装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明インバータ装置の負荷で
ある交流電動機を回生制動すべく、上記インバータ装置
の直流回路部に接続される電力回生装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図４はインバータ装置に接続された従来
の電力回生装置を示す構成図である。図において、１は
商用周波の交流電源、２は任意の電圧および周波数の交
流を出力する汎用のインバータ装置３はインバータ装置
２の負荷としての誘導電動機、４は誘導電動機３の制動
時におけるその制動エネルギーを交流電源１に回生する
電力回生装置であり、通常は汎用のインバータ装置２と
は独立したケースに収納され、インバータ装置２の直流
回路部に配線にて接続される。

【０００３】インバータ装置２において、５は交流電源
１から供給される商用周波数の交流を直流に変換する変
換器としてのダイオードブリッジ、６は電流制限用の抵
抗器、７は平滑用の電解コンデンサ、８はコンタクタ接
点であり、コンデンサ７の初期充電時には開状態にあり
、抵抗器６を通してコンデンサ７を充電し、充電完了後
に閉となり、抵抗器６を短絡するもの、９はインバータ
ブリッジであり、直流入力を交流に逆変換して誘導電動
機３に所定の電圧および周波数の交流を供給するように
構成されている。

【０００４】電力回生装置４において、１０は電流制限
用の抵抗器、１１は交流リアクトル、１２はトランジス
タブリッジであり、スイッチング素子としてのトランジ
スタ１２ａと環流用ダイオード１２ｂを並列接続したア
ームを６組組合せて構成されている。１３は交流電源１
の位相を検出する位相検出回路、１４はインバーター２
が回生状態にあるか否かを判別する回生状態判別手段、
１５は回生状態判別手段１４の出力に基づいてトランジ
スタブリッジ１２を制御する制御手段である。制御手段
１５はトランジスタブリッジ１２を変換器として動作さ
せる場合には、交流電源１と同期をとってトランジスタ
１２ａをオンオフさせるので、力率はほぼ１になるよう
な位相で回生運転を行なう。

【０００５】次に動作について説明する。交流電源１か
ら供給される交流はダイオードブリッジ５にて直流に変
換され、最初は制限抵抗６を通してコンデンサ７を充電
し、充電完了後は接点８を閉じて上記制限抵抗６を介さ
ずに通電してコンデンサ７で平滑にし、インバータブリ
ッジ９で所定の電圧及び周波数の交流に逆変換し、負荷
である誘導電動機３へ供給する。なお、交流電源１から
は電力回生装置４を介して、即ち、抵抗器１０、交流リ
アクトル１１を介してトランジスタブリッジ１２に供給
され、トランジスタブリッジ１２における環流ダイオー
ド１２ｂにより、直流に変換され、インバータ装置２の
コンデンサ７を充電する。即ち、通常のインバータ装置
２による誘導電動機３の運転時においては電力回生装置
４のトランジスタブリッジ１２はダイオードブリッジ５
と共に順変換器として動作する。

【０００６】一方、交流電動機３からのエネルギーを回
生して制動をかける場合にはインバータブリッジ９が順
変換器として動作し、回生電力はコンデンサ７を充電す
る。コンデンサ７の端子電圧が上昇したことを回生判別
手段１４により検出してトランジスタブリッジ１２を逆
変換器として動作させ、交流電源１に電力を回生する。 この場合交流リアクトル１１はトランジスタブリッジ１
２を位相制御する場合の電流変化率を制限するために用
いられる。即ち、交流電源１の急変等による過電流を防
ぐ上で効果がある。また抵抗１０は電流のピーク値を制
限するために用いられる。

【０００７】上記従来例は誘導電動機３の制動時にその
エネルギーを電源１に回生するものてあるが、そのほか
の誘導電動機３の制動方法としては、例えば特開昭６３
−４８１７６、実開平１−１４３２９６公報等に示され
た直流電力消費形の制動方法、即ち、インバータ装置に
おける直流回路のＰ．Ｎ端子間の電圧上昇を検出して、
この電圧が所定電圧以上に上昇したら、Ｐ．Ｎ端子間に
接続した抵抗器に電流を流して制動時のエネルギーをジ
ュール熱として、消費することにより制動力を得る方法
がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力回生装置４
は以上のように構成されているので、汎用インバータの
オプションとして外部に外付される場合において、イン
バータ装置２の直流回路部の端子ＰＮにおいて誤配線、
即ち、正負極を逆接続された場合、トランジスタブリッ
ジ１２の環流ダイオード１２ｂにより正負極間が短絡さ
れ、容易に破壊されてしまう危険があるという問題点が
あった。即ち、上記のような回路構成では、Ｐ．Ｎ逆接
続に対する保護機能を有しておらず、オプション化にあ
たっては、本問題点の解決が大きな課題であった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、外付とした電力回生装置をイン
バータ装置に誤配線しても破壊されることのない電力回
生制動装置付インバータ装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わる電力
回生装置は、交流電源からの入力を直流に変換して出力
すると共に、上記直流出力側から逆に入力される直流を
交流に逆変換して上記交流電源に回生可能にスイッチン
グ素子とダイオ−ドを並列接続したア−ムをブリッジ構
成した変換回路と、上記変換回路の直流出力側に挿入さ
れ、初期に開状態にある開閉手段と、上記開閉手段の上
記変換回路側及び上記直流出力側それぞれの直流電圧を
検出し、これらの電圧値が所定値以上であると共に極性
一致により、開状態にある上記開閉手段を閉にする信号
を出力する開閉信号出力手段とを備えたものである。

【００１１】また、第２の発明に係わる電力回生装置は
、請求項１に記載の電力回生装置において、変換回路の
直流側と開閉手段間の正負極間に挿入され、直流を平滑
にするコンデンサを備え、交流電源から入力される交流
を直流に変換するコンバータ部及び上記直流を交流に逆
変換して交流電動機に出力するインバータ部とを備えた
インバータ装置における上記インバータ部の直流入力側
に接続可能に構成したものである。

【００１２】

【作用】第１の発明における変換回路は交流電源から入
力される交流を直流に変換して出力し、電力回生時には
上記直流出力側から逆に入力される直流をブリッジ構成
されたスイッチング素子を制御することにより交流に逆
変換して上記交流電源に回生するのに先立ち、開閉信号
出力手段は初期に開状態にある開閉手段のコンデンサ側
及び上記直流出力側の直流電圧を検出し、これらの電圧
値が所定値以上であり、かつ極性一致により上記開閉手
段を開から閉にする信号を出力する。

【００１３】また、第２の発明における直流入出力端子
はインバータ装置における上記インバータ部の直流入力
側に接続され、交流電動機の力行時にはコンデンサによ
り平滑にされた直流を供給し、制動時にはその制動エネ
ルギーを上記コンデンサをバッファとして上記交流電源
に回生する。

【００１４】

【実施例】実施例１． 第１及び第２の発明の一実施例を図１〜図３により説明
する。図１はインバータ装置及び電力回生装置の回路図
であり、上記電力回生装置はその回路部を外付タイプの
ケースに収納され、インバータ装置に接続したものであ
る。図２は図１に示した電力回生装置における開閉信号
出力手段としてのコンタクタ投入判断回路の回路図、図
３は電力回生装置とインバ−タ装置の操作及び誤接続の
説明図である。図中、従来例と同じ符号で示されたもの
は従来例のそれと同一もしくは同等なものを示す。

【００１５】図１において、４Ａは電力回生装置であり
、この電力回生装置４Ａにおいて、１６は後述の電解コ
ンデンサ１７の充電電流を押制するための制限抵抗器、
１７は回生制御装置の直流側に配設された平滑用の電解
コンデンサ、１８ａはその制限抵抗１６を並列に接続さ
れるコンタクタ接点、１８ｂ、１８ｃはそれぞれ、電解
コンデンサ１７の正極Ｐ、負極Ｎと直流側入力との間に
挿入されたコンタクタ接点であり、コンタクタ接点１８
ａ〜１８ｃは同時に開閉されるように同一のコンタクタ
にて構成される。また、１９はコンタクタ接点１８ａ〜
１８ｃの投入時期を判断するための開閉信号出力手段と
してのコンタクタ投入判断回路であり、３８はコンタク
タ投入信号である。

【００１６】次の動作について説明する。回生制御方式
は図４に示した従来例と全く同一のため、ここでは、そ
の電源投入時のインバータ装置２の回路と回生制御装置
４の接続シーケンスに着目して説明する。交流電源１が
投入されると、インバータ装置２のダイオードブリッジ
５を通して直流に変換され、初期充電用の制限抵抗６を
通してコンデンサ７を充電し、充電完了後接点８を閉じ
るところまでは従来と同一である。一方、回生制御装置
側もコンデンサ１７を充電するために、トランジスタブ
リッジ１２の環流ダイオード１１ｂが順交換器として動
作し、制限抵抗１６を介してコンデンサ１７を充電する
。但し、この時コンタクタ接点１８ａ、１８ｂ、１８ｃ
は開状態にあり、インバ−タ装置２の直流回路部と、回
生制御装置４は切離された状態にある。

【００１７】次に、コンタクタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ
の投入条件について説明する。図２において、７はイン
バ−タ装置２側の電解コンデンサ１７は回生制御装置の
電解コンデンサ、３０ａ〜３０ｃ及び３２ａ〜３２ｃは
分圧抵抗、３１及び３３は絶縁アンプ、３４はコンパレ
−タ、３５は負入力に対する零クランプ回路、３６は演
算素子（ＣＰＵ）である。３７は逆接続警報ランプとし
てのＬＥＤ、３９はＬＥＤ３７の保護抵抗器である。ま
た、３８はコンタクタ接点１８ａ〜１８ｃを開閉するコ
ンタクタ信号である。

【００１８】基本的に同一の交流電源１によりコンデン
サ７及び１７を充電しているため、その直流電圧は同一
となるはずであり、両方の電圧の一致をもって、コンタ
クタ投入信号３８を出力すればいいがより安全を図るた
めに、正負極逆接続を検出するための下記３条件を満足
するときのみコンタクタを投入する。

【００１９】即ち、■　　絶縁アンプ３１の出力が、入
力規定電圧の最小値のピーク値以上あること。（例えば
、ＡＣ１８０ＶとするとＡＣ１８０×√２＝２５５Ｖ以
上あること）■　　絶縁アンプ３３の出力が同様に入力
規定電圧の最小値のピーク値以上あること。 ■　　絶縁アンプ３３の出力が負電圧を出力していない
こと（コンパレータ３４により判断）である。

【００２０】上記３条件を満足したときに、ある一定時
間（インバータ充電時定数以上）経過後演算素子３６は
コンタクタ投入信号３８を出力する。ちなみに、絶縁ア
ンプ３３は正負入力に対し、正負出力を行なうものであ
り、そのため、コンパレータ３４のレアレンスは負値で
あると共に、負入力時に、演算素子３６に負入力が入ら
ぬよう零Ｖにクランプするクランプ回路３５を必要とす
る。

【００２１】上記のようにコンタクタ投入判断回路１９
を設けたことにより、例えば図３のごとく交流電源１と
インバータ装置２、電力回生装置４間のそれぞれにノー
ヒューズブレーカ２２、２３が設けられ、これ等のブレ
ーカ２３、２３の投入が同時でなく、相前後したとして
もコンデンサ７及び１７が充電完了するまではコンタク
タ接点１８ａ〜１８ｃは閉とはならない。即ち、ブレー
カ２２及び２３の一方が投入されなければコンタクタ接
点１８ａ〜１８ｃは開状態を保持する。

【００２２】また、図３に示すごとくインバータ装置２
の直流回路部のＰ．Ｎと電力回生装置４の直流入出力端
子Ｐ２、Ｎ２間の配線２０ａ、２０ｂにおいて極性を間
違い逆接続した場合においても、コンタクタ投入判別回
路１９におけるコンパレータ３４が動作し、その入力を
監視している演算素子３６が逆接続を検出し、警報ラン
プ（ＬＥＤ）３７を点灯して異常を警報すると共に、コ
ンタクタ投入信号３８を出力しないようにして、コンタ
クタ接点１８ａ〜１８ｃの開状態を保持する。

【００２３】図２に示したコンタクタ投入判断回路１９
において、３１、３３共に絶縁アンプにて実現したが、
絶縁アンプ３１はフォトカプラであってもよい。一方、
絶縁アンプ３３の方をフォトカプラにするとコンタクタ
が投入されるまで、Ｎ側電位がインバータ側の負極電位
にて規定されてしまう回路構成となり具合が悪い。また
、投入条件としてコンパレータ３４により負入力を判断
しているが、この条件がなく、３１、３３の一致のみで
逆接続を判断しようとすると図３のようにインバータと
回生制御装置の交流電源投入順序が同時でない場合、つ
まり時間的遅れがある場合も逆接続と誤判断してしまう
可能性があり、好ましくない。

【００２４】以上のように、電力回生制御装置は、その
直流側に電解コンデンサ１７を有し、その電解コンデン
サ１７を直流一交流変換器であるトランジスタブリッジ
１２との間にコンタクタ接点１８ａと抵抗器１６の並列
回路からなる突入電流抑制回路を介挿し、一方、電解コ
ンデンサ１７との直流端子Ｐ２、Ｎ２間の正負極両方に
コンタクタ接点１８ｂ、１８ｃを有することにより、直
流側の逆接続の保護と検出を可能としている。

【００２５】更に、電解コンデンサ１７がインバータ装
置２のコンデンサ７と並列に追加された構成となるため
、直流側配線によるハネ上り電圧を低減し、インバータ
力行運転時のリップル電流の低減、さらには瞬停耐量の
向上も期待できる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、交
流電源から入力される交流を直流に変換して出力し、電
力回生時には直流電源側から逆に入力される直流を交流
に逆変換して交流電源に出力する変換回路の直流側に、
初期に開状態にある開閉手段を備えると共に、上記開閉
手段の両側の直流電圧を検出し、これらの電圧値が所定
値以上で、かつ極性一致により開状態にある上記開閉手
段を閉にする信号を出力する開閉信号出力手段を備えた
ので、上記直流側を直流電源に接続する場合において、
極性に対する誤結線から上記変換回路を保護できるもの
が得られる効果がある。

【００２７】また、第２の発明によれば、第１の発明の
電力回生装置において、平滑コンデンサを備えると共に
、インバータ装置におけるインバータ部の直流入力側と
接続可能に構成したので、上記インバータ装置に電力回
生機能を容易に付加できると共に、上記平滑コンデンサ
の存在により、上記インバータ装置のリップル電流を低
減できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１及び第２の発明の一実施例による電力回生
装置及びインバータ装置の回路図である。

【図２】図１に示した電力回生装置における直流電圧検
出比較手段としてのコンタクタ投入判断回路の回路図で
ある。

【図３】電力回生装置とインバータ装置の操作及び誤接
続の説明図である。

【図４】従来の電力回生装置及びインバータ装置の回路
図である。

【符号の説明】

１　　交流電源 ２　　インバータ装置 ３　　誘導電動機 ４　　電力回生装置 ６、１０、１６　　抵抗器 ７、１７　　電解コンデンサ ９、１２　　トランジスタブリッジ １３　　位相検出回路 １４　　回生判別回路 １５　　トランジスタブリッジ制御回路１９　　コンタ
クタ投入判断回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　交流電源からの入力を直流に変換して
   出力すると共に、上記直流出力側から逆に入力される直
   流を交流に逆変換して上記交流電源に回生可能にスイッ
   チング素子とダイオ−ドを並列接続したア−ムをブリッ
   ジ構成した変換回路と、上記変換回路の直流出力側に挿
   入され、初期に開状態にある開閉手段と、上記開閉手段
   の上記変換回路側及び上記直流出力側それぞれの直流電
   圧を検出し、これらの電圧値が所定値以上であると共に
   極性一致により、開状態にある上記開閉手段を閉にする
   信号を出力する開閉信号出力手段とを備えたことを特徴
   とする電力回生装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の電力回生装置におい
   て、変換回路の直流側と開閉手段間の正負極間に挿入さ
   れ、直流を平滑にするコンデンサを備え、交流電源から
   入力される交流を直流に変換するコンバータ部及び上記
   直流を交流に逆変換して交流電動機に出力するインバー
   タ部を備えたインバータ装置における上記インバータ部
   の直流入力側に接続可能に構成したことを特徴とする電
   力回生装置。