JPH0588197U - インバータ制御装置の保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な部品構造及び外部配線により、インバ
ータ制御装置の保護、特に、回生モード時に作動するＤ
ＢＲ回路１０の抵抗器Ｒの温度保護を図る。 【構成】 回生モードになるとトランジスタＴｒがオン
し、抵抗器Ｒが通電する。これによりアップ用クロック
CLK1がアップダウンカウンタ６に入力され、クロック加
算がなされる。また、回生モード復帰時にトランジスタ
Ｔｒがオフし、抵抗器Ｒへの通電が停止すると、ダウン
用クロックCLK2がアップダウンカウンタ６に入力され、
累積値の減算がなされる。アップダウンカウンタ６で
は、加算累積値が上限値に達したときは故障信号を出力
するとともに、減算後の累積値が下限値に達したのとき
はダウン用クロックCLK2の入力を停止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、インバータ制御装置の保護回路に係り、より詳細には、インバータ に接続されるモータからの回生電力を吸収するダイナミックブレーキ抵抗回路（ 以下、ＤＢＲ回路と称する）の保護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

インバータ制御装置において、モータ側より回生される電力を吸収するために 、ＤＢＲ回路を設ける場合がある。図３はこの種のインバータ制御装置の要部構 成図であり、スイッチング素子たるトランジスタＴｒと抵抗器Ｒとの直列回路か らなるＤＢＲ回路１０をインバータ１１に並列接続し、モータＭ側からの回生電 力検出時にトランジスタＴｒをオンすることで該回生電力を抵抗器Ｒで消費させ 、インバータ入力電圧、即ち、電解コンデンサＣにかかる電圧（Ｅ）の上昇を防 止している。なお、図中、１２はスイッチ回路、１３はコンバータを表す。

【０００３】 ところで、ＤＢＲ回路１０で使用する抵抗器Ｒの容量は、価格、収納場所等の 関係で短時間定格で使用する場合が多い。したがって、トランジスタＴｒが短絡 したり、回生量が多い場合には抵抗器Ｒの温度上昇を保護する必要がある。

【０００４】 そこで従来は、ＤＢＲ回路１０の外部に抵抗器Ｒの温度測定用サーマルを取り 付けて温度保護を行ったり、抵抗器Ｒの温度上昇時に断線する部材を導通部位に 挿入接続する等の保護手段が採られていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の保護手段のうち、温度保護を行う場合に用いられるサー マルは、大型且つ配線が複雑であるため、その取付が困難であり、しかも取付ス ペースをとる問題があった。

【０００６】 また、温度上昇時に断線する部材を使用する場合は、断線による装置保護が可 能になるが、その都度抵抗器を交換しなければならない問題があった。

【０００７】 本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、 簡単な部品構造及び外部配線によりＤＢＲ回路における抵抗器の温度上昇を検知 する保護回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案では、抵抗器とスイッチング素子とから成る 直列回路をインバータに並列接続し、スイッチング素子のオン時に回生電力を前 記抵抗器で消費させるインバータ制御装置の保護回路において、前記スイッチン グ素子のオン若しくはオフ状態を検出する状態検出手段と、スイッチング素子の オン状態検出時に第一のクロック、オフ状態検出時に第二のクロックを夫々発生 するクロック発生手段と、第一又は第二のクロックの入力を契機にクロック加算 又は減算を行うとともに、加算累積値が予め定めた上限値に達したときは故障信 号を出力し、他方、減算後の累積値が予め定めた下限値に達したときは第二のク ロックの入力を拒否する可逆計数回路とを具備し、可逆計数回路の累積値を前記 抵抗器の発熱温度に対応させたことを特徴とする。

【０００９】 なお、前記クロック発生手段は、前記第一及び第二のクロックの周期調整手段 を有することを特徴とする。

【００１０】

【作用】

電力が回生されるとスイッチング素子がオンし、抵抗器に電流が流れ込む。こ れにより抵抗器が発熱し、その温度が上昇する。このとき状態検出手段でスイッ チング素子のオン状態が検出され、これを受けてクロック発生手段から第一のク ロックが出力される。可逆計数回路では、この第一のクロックの入力を契機にク ロック加算を開始し、スイッチング素子のオン状態が継続される限り加算値を累 積する。したがって、抵抗器の温度上昇に伴って可逆計数回路の出力も増加する ことになる。

【００１１】 また、回生モード復帰時にはスイッチング素子がオフし、抵抗器への通電が停 止する。これにより抵抗器の温度が下降する。このとき、状態検出手段でスイッ チング素子のオフ状態が検出され、クロック発生手段から第二のクロックが出力 される。可逆計数回路では、この第二のクロックを契機に累積値を減算する。し たがって抵抗器の温度下降に伴って可逆計数回路の出力も減少する。

【００１２】 ここで、加算累積値が上限値に達したときは、抵抗器の温度が高くなっている ことを示すので、可逆計数回路は故障信号を出力する。他方、抵抗器の温度は外 気より低くはなり得ないので、減算後の累積値が下限値に達したのときは第二の クロック入力を停止し、次の第一のクロックの入力を待つ。これにより、抵抗器 の温度が可逆計数回路の累積値に対応したものになる。

【００１３】 なお、第一及び第二のクロックの周期を抵抗器の定数に合わせて調整すること で、累積値と抵抗器の実際の発熱温度との対応関係がより近似する。

【００１４】

【実施例】

次に、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１５】 図１は本考案の一実施例に係る保護回路の構成図であり、インバータ制御装置 については、図３に示したものと同様の部品から成る。また、１はトランジスタ Ｔｒを駆動するベースドライブ、２はトランジスタＴｒの状態を検出するフォト カプラ、３は基本クロックを発振する発振回路、４は基本クロックを分周する分 周器、５は分周器出力の接続切換スイッチ、６は可逆計数回路たるアップダウン カウンタ、CLK1,CLK2は第一及び第二のクロックを表す。

【００１６】 第一及び第二のクロックCLK1,CLK2は、発振回路３と分周器４と接続切換スイ ッチ５とで構成されるクロック発生手段及びクロック周期調整手段にて生成され 、夫々アップ用クロック、ダウン用クロックとなる。また、アップダウンカウン タ６は第一のクロックCLK1入力時にクロック加算を行い、第二のクロックCLK2入 力時に累積値の減算を行う。

【００１７】 本実施例では、ＤＢＲ回路１０における抵抗器Ｒの温度が直線的に変化するも のと仮定し、トランジスタＴｒがオンのときの温度上昇率及びオフのときの温度 下降率を、夫々第一及び第二のクロックCLK1,CLK2の周期で近似させ、抵抗器Ｒ の温度変化をアップダウンカウンタ６の累積値の変化で表す。

【００１８】 まず、回生モードの場合について具体的に説明する。図示を省略した電力検出 手段がモータＭ側からの回生電力を検出すると、ＯＲ回路（論理和回路、以下同 じ）７にＤＢＲ−ＯＮ信号（High信号)を入力する。このＤＢＲ−ＯＮ信号はベ ースドライブ１にも入力され、トランジスタＴｒをオンさせる。

【００１９】 トランジスタＴｒがオンすると、ＤＢＲ回路１０が通電し、抵抗器Ｒが発熱す る。このときフォトカプラ２もオンし、その二次側からオン信号（High信号）が 外部監視回路（図示省略）に出力されるとともに、前記第一のＯＲ回路７に分岐 入力される。

【００２０】 第一のＯＲ回路７の出力は、図示するように、第一及び第二のＡＮＤ回路（論 理積回路、以下同じ）８，９に夫々直接及び反転して入力されており、また、第 一及び第二のＡＮＤ回路８，９には夫々第一及び第二のクロックCLK1,CLK2が入 力されているので、このときは第一のクロックCLK1がアップダウンカウンタ６の アップ入力端子に入力される。これによりアップダウンカウンタ６は、第一のク ロックCLK1の加算を開始し、トランジスタＴｒがオンを継続する限り累積加算を 行う。したがって、抵抗器Ｒの温度上昇に伴ってアップダウンカウンタ６の累積 値も増加することになる。

【００２１】 ここで、加算累積値が予め定めた上限値に達したときは、抵抗器Ｒの温度が高 くなっていることを示すので、アップダウンカウンタ６は故障信号を出力する。 この故障信号には、例えばアップダウンカウンタ６のキャリービット（Low状態) を割り当てる。このキャリービットを検知することで電源断等の故障処理を行い 、抵抗器Ｒの焼損を防止する。

【００２２】 次に、回生モードが復帰した場合について説明する。このときは、前述のＤＢ Ｒ−ＯＮ信号がインアクティブ、トランジスタＴｒがオフ、フォトカプラ２もオ フとなるので、第二のＡＮＤ回路９から第二のクロックCLK2がアップダウンカウ ンタ６のダウン入力端子に入力される。これを契機にアップダウンカウンタ６は 累積値の減算を開始する。

【００２３】 そしてトランジスタＴｒがオフ状態を継続する限り減算が続けられるが、抵抗 器Ｒの温度は外気より低くなり得ないので、累積減算値に一定の下限値を定め、 この下限値に達したときは、アップダウンカウンタ６からボロービット（Low状 態）を第二のＡＮＤ回路９の入力側と外部回路に出力する。これにより第二のク ロックCLK2の入力が遮断され、アップダウンカウンタ６は第一のクロックCLK1の 入力待の状態となる。

【００２４】 以上の動作を図示したのが図２の状態変化図であり、抵抗器Ｒの温度、アップ ダウンカウンタ６の累積値、ＤＢＲ−ＯＮ信号、キャリービットの夫々の変化を 表している。この図から明らかなように、本実施例によれば、アップダウンカウ ンタ６の累積値が抵抗器Ｒの実際の発熱温度に対応し、両者の変化が近似したも のとなる。したがって、アップダウンカウンタ６の累積値を監視することでＤＢ Ｒ回路１０を含むインバータ制御装置の動作モニタが可能となる。

【００２５】 また、加算累積値が上限値に達したときはキャリービットが立ち（Low状態)、 抵抗器Ｒの異常温度状態を事前に検出できるので、抵抗器Ｒの焼損防止とインバ ータ制御装置の保全が可能となる。

【００２６】 なお、本実施例では、第一のクロックCLK1の周期に比べて第二のクロックCLK2 の周期を長くしている。これは一般に温度上昇率に比べて温度下降率の勾配が小 さいからであり、回路的には図１のスイッチの接続切換で実現している。即ち、 分周器４からの出力信号を分周比の異なる信号に切り換えることで、夫々周期の 異なるクロックを得ている。この接続切換の組み合わせは任意に設定することが できるので、抵抗器Ｒの定数に応じて第一及び第二のクロックCLK1,CLK2の周期 を調整することができる。

【００２７】 また、本実施例では、ＤＢＲ回路１０の通電状態を検知することで、抵抗器Ｒ の発熱温度をアップダウンカウンタ６の累積値に対応させたが、トランジスタＴ ｒの出力電圧（Ｖ_CE）を検出することによっても同様の効果を得ることができる 。この場合は、トランジスタＴｒの破損又は短絡時にも保護回路を動作させるこ とができ、より有効な保護手段となる。

【００２８】

【考案の効果】

このように、本考案では、インバータ制御装置のＤＢＲ回路において、スイッ チング素子がオンのときの温度上昇率及びオフのときの温度下降率を、夫々第一 及び第二のクロックCLK1,CLK2の周期で近似させ、抵抗器の実際の発熱温度を可 逆計数回路の累積値に対応させたので、以下のような優れた効果を奏する。

【００２９】 (1)汎用のデジタル回路とその簡単な配線のみでＤＢＲ回路を含むインバータ 制御装置の動作モニタが可能となる。また、可逆計数回路は加算累積値の上限値 及び下限値の設定が容易なので、これら臨界値に達したときに夫々異なる信号を 出力させて回路や電源等を制御することにより、ＤＢＲ回路の抵抗器の焼損を未 然に防止することができる。

【００３０】 (2)スイッチング素子の破損又は短絡時、あるいは回生量が多いときであって も抵抗器の温度保護が可能となる。したがって、汎用性、信頼性の高い保護回路 を実現することができる。

【００３１】 (3)ＤＢＲ回路に故障が発生した後、再運転までの待時間についても可逆計数 回路の出力を監視し、抵抗器の温度状態を確認することができるので、インバー タ制御装置の動作信頼性を高めることができる。

【００３２】 なお、本考案は抵抗器のみならず、スイッチング素子の温度保護にも適用する ことができるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るインバータ制御装置の
保護回路の構成図である。

【図２】本実施例の保護回路の動作説明図である。

【図３】一般的なインバータ制御装置の要部構成図であ
る。

【符号の説明】

１…ベースドライブ ２…フォトカプラ（状態監視手段） ３…発振回路（クロック発生手段） ４…分周器（クロック周期調整手段） ５…分周器出力の接続切換スイッチ（同上） ６…アップダウンカウンタ（可逆計数回路） １０…ＤＢＲ回路 １１…インバータ Ｒ…抵抗器 Ｔｒ…トランジスタ（スイッチング素子） CLK1…第一のクロック CLK2…第二のクロック

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗器とスイッチング素子とから成る直
   列回路をインバータに並列接続し、スイッチング素子の
   オン時に回生電力を前記抵抗器で消費させるインバータ
   制御装置の保護回路において、 前記スイッチング素子のオン若しくはオフ状態を検出す
   る状態検出手段と、 スイッチング素子のオン状態検出時に第一のクロック、
   オフ状態検出時に第二のクロックを夫々発生するクロッ
   ク発生手段と、 第一又は第二のクロックの入力を契機にクロック加算又
   は減算を行うとともに、加算累積値が予め定めた上限値
   に達したときは故障信号を出力し、他方、減算後の累積
   値が予め定めた下限値に達したときは第二のクロックの
   入力を拒否する可逆計数回路とを具備し、可逆計数回路
   の累積値を前記抵抗器の発熱温度に対応させたことを特
   徴とするインバータ制御装置の保護回路。
2. 【請求項２】 前記クロック発生手段は、前記第一及び
   第二のクロックの周期調整手段を有することを特徴とす
   る請求項１記載のインバータ制御装置の保護回路。