JPH04359687A - モータ駆動制御回路 - 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】この発明は、モータを駆動制御す
るモータ駆動制御回路に関し、特に停電時等において、
回生制動を行うモータ駆動制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源の停電時になどにおいてモータを急
停止させる場合に、従来より動作中のモータを発電機と
して用い、モータの機械的エネルギーを電気的エネルギ
ーに変換し、モータの内部抵抗または発電抵抗によって
発熱させて消費する手法が用いられている。たとえば図
４に示すように、ＤＣモータ４１にモータ制御装置４２
から電力を供給する電源回路中にスイッチ４３を接続し
、このスイッチ４３を矢印方向に動作させてモータ制御
装置４２からの電力供給を切断するとともに、回転中の
モータ４１において発生した電気をＤＣモータ４１の内
部抵抗または電流制限抵抗４４によって消費するように
したものがあった。また、図５に示すように、ＡＣモー
タ５１とモータ制御装置５２とを接続する電源回路中に
スイッチ５３を備えるとともに、このスイッチ５３に反
転して連動するスイッチ５４を設け、スイッチ５３およ
び５４を矢印方向に動作させることによってスイッチ５
３を開成してモータ制御装置５２からの電力供給を絶つ
とともに、ＡＣモータ５１において発生した電気エネル
ギーをＡＣモータ５１の内部抵抗または電流制限抵抗５
５において消費する。

【０００３】ところが、上記図４および図５に示すダイ
ナミックブレーキでは、制御装置を必要とすることなく
動作中のモータを制動することができるが、制動トルク
が急激に立ち上がるため制動開始時の衝撃が大きくなり
、一方、モータの回転速度が低下するにしたがって発電
電圧も低下し、制動トルクも低下して完全に停止するま
でに長時間を必要とする問題があった。また、籠型誘導
モータなどの永久磁石を用いないモータでは、制御状態
でモータを発電機として動作させることができず、上記
ダイナミックブレーキを適用することができない。

【０００４】そこで、図６に示すように、制動時にモー
タ６１に対して必要な制動トルクを生じさせるための電
流が供給されるようにインバータ回路６２を制御回路６
３およびベース駆動回路６４を用いて制御することによ
りモータ６１の制動時における過大な初期トルクの発生
および低速回転時における制動トルクの低下を防止し、
円滑かつ素早くモータ６１の回転を停止させるようにし
た回生制動を行うようにしたものがある。この回生制動
を行う場合には、モータ６１が停止するまでインバータ
回路６２の出力電圧を制御しなければならず、電源６５
から整流回路６６および平滑コンデンサ６７を介してイ
ンバータ回路６２に至るモータ駆動経路６８のほかに、
電源６５から整流回路６９および平滑コンデンサ７０を
介して制御用電源回路７１に至る制御用経路７２を設け
、この制御用電源回路７１から制御回路６３およびベー
ス駆動回路６４に対してインバータ回路６２を制御する
ための電源を供給するようにしている。このような構成
により、制動時にモータに生じた電流をインバータ回路
６２から整流回路６６を介して電源６５側に放出するか
、または整流回路６６がダイオードブリッジなどの逆変
換不可能な回路である場合には、回生放電回路７２にお
いて熱エネルギーとして放出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回生制御を行うモータ駆動制御回路では、モータ６１が
完全に停止するまで制御回路６３およびベース駆動回路
６４によるインバータ回路６２の制御を継続しなければ
ならず、電源６５が停電した場合におけるモータ６１の
急制動時には、電源６５からこれら制動回路６３および
ベース駆動回路６４に電力を供給することができず、モ
ータ６１が完全に停止するまでの時間に対応して平滑コ
ンデンサ７０の容量を充分に大きくするか、または制御
用電源回路７１にバックアップ用バッテリを備える必要
が生じる。また、平滑コンデンサの容量を大きくした場
合にも、モータの許容発生トルクに比べて機械系の慣性
質量が大きい場合には減速時間が長時間化し、モータが
停止する以前に制御用電源を維持できなくなる可能性が
高く、さらにインバータ回路のパワー半導体素子を駆動
するためにＭＯＳＦＥＴで数Ｗ程度、バイポーラトラン
ジスタでは１０〜１００Ｗ、サイリスタなどではそれ以
上の電量が必要となることを考慮すると、如何に短時間
といえども充分に大型のバッテリを準備しないと対応で
きなくなる。いずれにしても、停電という不測の事態の
ためのみに大容量のコンデンサや大型のバッテリを装備
することになりコストの上昇を招く問題があった。

【０００６】この発明の目的は、モータの回生制動によ
ってモータにおいて生じた電流をモータ駆動回路を制御
する制御部に供給することにより、大容量のコンデンサ
やバッテリを必要とすることなく、モータが完全に停止
するまでモータ駆動部の出力電圧の制御を確実に行うこ
とができるようにし、装置のコストダウンを実現するこ
とができるモータ駆動制御回路を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のモータ駆動制
御回路は、電源から第１の整流回路および第１の平滑コ
ンデンサを経てモータ駆動回路に至るモータ駆動経路と
、電源から第２の整流回路および第２の平滑コンデンサ
を経て駆動制御部用電源回路に至る制御用経路と、を備
えたモータ駆動制御回路において、前記第１の平滑コン
デンサから第２の平滑コンデンサに充電電流が流れるよ
うに第１および第２の平滑コンデンサをダイオード接続
したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】この発明においては、電源から第１の整流回路
および第１の平滑コンデンサを経てモータ駆動回路に至
るモータ駆動経路と、第２の電流回路および第２の平滑
コンデンサを経て駆動制御部用電源回路に至る制御用経
路とが第１および第２の平滑コンデンサにおいてダイオ
ード接続される。したがって、電源が停電した直後にお
いて駆動制御部用電源回路に第２の平滑コンデンサから
電流が流れ、この第２の平滑コンデンサの蓄電容量が第
１のコンデンサの容量を下回ると、第２の平滑コンデン
サに対して第１の平滑コンデンサから充電電流が流れる
。第１の平滑コンデンサには回転中のモータから電流が
流れ、モータが回転を継続している限りにおいて第１の
平滑コンデンサは充電され続ける。このため、モータの
回生電流は第１の平滑コンデンサおよび第２の平滑コン
デンサを介して駆動制御部用電源回路に供給され、モー
タが回転を継続している限り駆動制御部によるモータ駆
動回路の出力電圧の制御が継続される。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明の実施例に係るモータ駆動
制御回路の回路図である。交流電源１には、ダイオード
ブリッジにより補正された第１の整流回路２および第１
の平滑コンデンサ３を介してインバータ回路４が接続さ
れており、モータ駆動経路６が構成されている。インバ
ータ回路４は図外の交流モータに対して所定の電圧を印
加する。このモータ駆動経路６において、第１の平滑コ
ンデンサ３とインバータ回路４との間に回生放電回路５
が接続されている。この回生放電回路５は、たとえば電
流制限抵抗である。また、交流電源１には、第２の整流
回路７および第２の平滑コンデンサ８を介して制御用電
源回路９が接続されており、制御用経路１２が構成され
ている。制御用電源回路９は、インバータ回路４の出力
電圧を制御するベース駆動回路１０および制御回路１１
に電力を供給する。第２の整流回路７は第１の整流回路
２と同様にダイオードブリッジによって構成されている
。第１の平滑コンデンサ３および第２の平滑コンデンサ
８は第１の平滑コンデンサ３から第２の平滑コンデンサ
８に対して充電電流が流れるようにダイオード１３，１
４を介して接続されている。

【００１０】図２は、上記モータ駆動制御回路の停電時
における等価回路である。図１における交流電源１が停
電すると、第２の整流回路７の作用により制御用電源回
路９は電源１から電気的に切り離されたものと等価にな
る。この時、制御用電源回路９には第２の平滑コンデン
サ８から電力が供給され、第２の平滑コンデンサ８の充
電電圧は低下していく。これと同時に、モータの回生制
動が開始され、モータ２１側から逆流してくる回生電流
により第１の平滑コンデンサ３の充電電位が上昇する。 この第１の平滑コンデンサ３の電位Ｖｃ１が、第２の平
滑コンデンサ８の電位Ｖｃ２にダイオード１３，１４の
順方向の電圧降下を加えた値より大きくなると、ダイオ
ード１３，１４が導通し、モータ２１からの回生電力が
制御用電源回路９側に注入され、モータ２１が停止する
までの間は制御用電源回路９はモータ２１の回生電流に
より電源の供給を受ける。

【００１１】なお、図１に示す回生放電回路５の動作電
圧を、第１の平滑コンデンサ３の充電電位Ｖｃ１の標準
値より高く設定しておくことにより、制御用電源回路９
に対する停電時のバックアップの効果に支障をきたすこ
とがない。

【００１２】図３は、上記モータ駆動制御回路における
非停電時の等価回路である。モータ２１の回転力が供給
される被駆動側装置に故障を発生した場合などにおいて
、モータ２１を緊急停止する際にモータ２１の回生制動
を実行するためには、制御回路１１においてモータ２１
の電圧Ｖｍが第１の平滑コンデンサ３の充電電位Ｖｃ１
を上回るように制御される。これにより、モータ２１に
おいて生じた回生電流が逆流し、第１の平滑コンデンサ
３の電圧Ｖｃ１が上昇する。この時、第１の整流回路２
により交流電源１側へは回生電流の逆流は生じない。 このため、第１の平滑コンデンサ３の充電電位Ｖｃ１が
、第２の平滑コンデンサ８の充電電位Ｖｃ２にダイオー
ド１３，１４の順方向の電圧降下を加えた値を上回った
際にダイオード１３，１４が導通し、回生電力が制御用
電源回路９に流入する。この回生電流の流入により第２
の平滑コンデンサ８の充電電位Ｖｃ２が上昇し、交流電
源１の電圧Ｖｉを上回ると第２の整流回路７が導通しな
くなり、制御用電源回路９の電力はモータ２１からの回
生電力のみで賄われることになる。

【００１３】なお、モータ２１の回生電力の余剰分は回
生放電回路５により熱エネルギーとして消費されるため
、第１および第２の平滑コンデンサ３，８の充電電位が
安全限界を越えることはない。

【００１４】以上のようにしてこの実施例によれば、商
用電源の停電時においてモータ２１から発生する回生電
流を制御用電源回路９に導き、モータ２１の回生制動に
係るインバータ回路４の制御をモータ２１が停止するま
で確実に継続できる。また、非停電時において被駆動装
置側からの要請によりモータ２１を回生制動させる場合
にも、モータ２１の電圧が充分に高い状態では商用電源
１は消費されず、被駆動装置として加減速が頻繁に繰り
返される電動ロボットなどの装置である場合にはモータ
を減速する度ごとに商用電源１から制御用電源回路９に
対する電力供給が不要になるため、モータ駆動制御装置
全体としての電力効率が著しく向上する。

【００１５】

【発明の効果】この発明によれば、モータの回生制動時
においてモータの駆動制御を行う制御部に対してモータ
の回生電流を供給することができ、商用電源の停電時に
おいてもモータが完全に停止するまで制御部における制
御動作を正確かつ確実に継続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例であるモータ駆動制御回路の
回路図である。

【図２】同モータ駆動制御回路の電源停電時における等
価回路である。

【図３】同モータ駆動制御回路の非停電時における等価
回路である。

【図４】従来のモータ駆動制御回路の構成を示す図であ
る。

【図５】従来のモータ駆動制御回路の別の例を示す回路
図である。

【図６】従来の回生制動を行うモータ駆動制御回路の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１−電源 ２−第１の整流回路 ３−第１の平滑コンデンサ ４−インバータ回路（モータ駆動回路）６−モータ駆動
経路 ７−第２の整流回路 ８−第２の平滑コンデンサ ９−制御用電源回路 １２−制御用経路 １３，１４−ダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源から第１の整流回路および第１の平滑
   コンデンサを経てモータ駆動回路に至るモータ駆動経路
   と、電源から第２の整流回路および第２の平滑コンデン
   サを経て駆動制御部用電源回路に至る制御用経路と、を
   備えたモータ駆動制御回路において、前記第１の平滑コ
   ンデンサから第２の平滑コンデンサに充電電流が流れる
   ように第１および第２の平滑コンデンサをダイオード接
   続したことを特徴とするモータ駆動制御回路。