JPH06311750A

JPH06311750A - 電源回路

Info

Publication number: JPH06311750A
Application number: JP8988693A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Watanabe; 勉渡辺; Chihiro Yamada; 千尋山田
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd; Toei Electric Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd; Toei Electric Co Ltd
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】誘導性負荷に供給する出力電圧の急激な電圧
上昇を制限することが可能であり、電圧上昇分の電力を
消費する抵抗器等の電力容量が少なくて済む電源回路を
提供することを目的とする。【構成】制御回路１０は電源回路１の出力電圧、およ
び、所定の値に設定された規準電圧を比較し、この出力
電圧が規準値を超えた場合にトランジスタ（Ｔｒ１）１
５をオン状態とし、吸収電圧を吸収させる。ブリッジ回
路１１をフィードバック制御する。ブリッジ回路１１は
サイリスタ１１０ａ〜１１０ｌから構成され、三相交流
電力を整流する。直流リアクトル（ＣＨ）１２、および
コンデンサー（Ｃ１）１３は、ブリッジ回路１１の脈流
状態の出力電力を平滑化し、直流電力とする。抵抗性負
荷１４、および、抵抗性負荷１４に直列に接続されたト
ランジスタ１５は、制御回路１０の制御により吸収電圧
の発生時に電源回路１の負荷と並列に接続され、吸収電
圧による電力を消費して電源回路１の出力電圧の上昇を
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモーター等の誘導性の負
荷に供給する電力の制御を行うインバーター回路の直流
電源の電圧制御を行うとともに、負荷変動等に伴う電源
電圧の上昇を防止する電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣモーター等を制御するインバーター
への電力の供給は、以下のような方法で行われるのが一
般的である。まず、ＤＣモーターを一定回転数で動作さ
せるインバーターに用いられる電源回路としては、ダイ
オードブリッジ回路により交流電力を整流し、さらに直
流リアクトル、およびコンデンサーにより構成される平
滑化回路で平滑化して直流電力に変換し、この直流電力
をインバーターに供給するものがある。

【０００３】この電源回路においては、ＤＣモーターの
減速時等に、ＤＣモーターがその負荷の慣性より回転す
ることにより発生する電圧（吸収電圧）は、平滑化回路
にＤＣモーターと並列に接続された抵抗およびスイッチ
による吸収回路で電力消費し、平滑化回路の出力端子に
かかる電圧の上昇を防止する。

【０００４】また、トランジスタとダイオートを並列に
接続した素子により構成されたブリッジ回路により整流
を行い、さらに上述の平滑化回路により平滑化してＤＣ
モーターに電力を供給するものがある。この電源回路に
おいては、ＤＣモーターの駆動時にはダイオードが交流
電力の整流を行い、駆動を行わない場合の吸収電圧はト
ランジスタを制御し、このトランジスタに電力を消費さ
せることにより平滑化回路の出力端子にかかる電圧の上
昇を防止する。

【０００５】また、サイリスタレオナード回路を使用
し、その出力電圧に基づくフィードバック制御を行って
インバーターに直流電力を供給してＤＣモーター等の回
転数制御を行い、また、吸収電圧を吸収させるものもあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したダイオードブ
リッジ回路による交流電力の直流電力への変換、およ
び、抵抗器とスイッチによる吸収電圧の吸収を行う方法
によってインバーターを使用してＤＣモーターへの電力
供給を行った場合、ＤＣモーターの減速時に発生する連
続的な吸収電圧により、電力容量の大きな抵抗器、およ
び、スイッチが必要となり、また、これらから発生する
熱も大きなものとなるという問題点がある。

【０００７】また、上述したトランジスタとダイオード
を並列に接続した素子を用いた方法では、交流電力の電
圧の変化がそのまま平滑化回路の出力端子に現れること
になるという問題点がある。また、電源投入時のコンデ
ンサへの突入電流を防止する抵抗器が必要となる。

【０００８】また、サイリスタレオナードを用いた方法
では、出力電圧制御のタイミングが交流電力の半周期に
一度しかなく、急激な吸収電圧の発生には対応できない
という問題点がある。具体的には、駆動（電源供給）状
態より吸収状態に急激に変化したときは、コンバート側
サイリスタを点弧し、インバータ側のサイリスタを点弧
刺せるための休止時間があるため、急な出力電圧の変化
には対応ができない。この吸収電圧による出力電圧の上
昇によって、電源回路が故障する等の不具合が起こる可
能性があり、また、出力電圧の変化はＤＣモーターの電
流の変化となって現れてしまうという問題点がある。

【０００９】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、ＤＣモーター等の誘導性の負荷
にインバーターの直流電力を供給する際に発生する、直
流電力の急激な電圧上昇を制限することが可能であり、
さらに、この電圧上昇分の電力を消費する抵抗器等の電
力容量が少なくて済み、発生する熱を抑えることが可能
であり、さらにこのような電圧変化に起因するＤＣモー
ターの電流変化等を防止することができる電源回路を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために本発明の電源回路は、負荷に駆動電力を供給する
静止レオナード回路と、前記静止レオナード回路の正電
圧出力端子と負電圧出力端子との間に設けられた電力吸
収手段と、該電力吸収手段を前記静止レオナード回路の
両端子への接断を行うスイッチ手段と、静止レオナード
回路の出力電圧の値が所定のレベルを超えた場合、前記
スイッチ手段を付勢して前記電力吸収手段において該所
定のレベルを超えた電圧分の電力を吸収させて前記静止
レオナード回路の出力端子間の定電圧化を行う電圧制御
手段とを有する。

【００１１】

【作用】サイリスタレオナード回路を用いて、その出力
電圧に基づくフィードバック制御を行い、負荷に設定さ
れた電圧の直流電力を供給する。所定の規準電圧と平滑
化回路の出力電圧を比較し、この出力電圧が規準電圧を
超えた場合に、負荷に抵抗性負荷を並列に接続して急激
な出力電圧の上昇を防止する。

【００１２】吸収電圧が連続的に発生した場合には、発
生が始まった直後の吸収電圧を抵抗性負荷に吸収させ、
その後の部分についてはサイリスタレオナード回路を制
御してその出力電圧を一定に保つことにより、前記抵抗
性負荷、および、前記抵抗性負荷を接続するスイッチの
電力容量を小さくする。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の電源回路の実施例を説明す
る。図１は、本発明の電源回路１の構成を示す図であ
る。電源回路１は、例えばインバーター（図示せず）を
介してＤＣモーター等の吸収電圧を発生する誘導性負荷
に対して電力を供給する回路である。このインバーター
はＤＣモーター負荷としてその回転数の制御を行う。

【００１４】図１において、制御回路１０は、電源回路
１の出力電圧、および、所定の値に設定された規準電圧
を比較し、この出力電圧が規準値を超えた場合にトラン
ジスタ（Ｔｒ１）１５をオン状態とし、吸収電圧を吸収
させる。また、出力電圧値に基づいてブリッジ回路１１
をフィードバック制御し、電源回路１の出力電圧を前記
規準電圧より低い値の設定電圧とする。制御回路１０の
構成については後述する。

【００１５】ブリッジ回路１１は、サイリスタ１１０ａ
〜１１０ｌから構成され、三相交流電力を位相制御す
る。直流リアクトル（ＣＨ）１２、および、コンデンサ
ー（Ｃ１）１３は、ブリッジ回路１１の脈流状態の出力
電力を平滑化し、直流電力とする。ブリッジ回路１１に
ついてその導通角を適切に制御することにより、電源回
路１の出力電力の電圧を設定することが可能である。こ
れらの部分がサイリスタレオナード回路を構成してい
る。この直流電力は、正電圧出力端子（Ｐ）、および負
電圧出力端子（Ｎ）から負荷（インバーター回路）に供
給される。

【００１６】電力吸収用抵抗器１４、および、電力吸収
用抵抗器１４に直列に接続されたトランジスタ１５は、
制御回路１０の制御により吸収電圧の発生時に電源回路
１の負荷と並列に接続され、吸収電圧による電力を消費
して電源回路１の出力電圧の上昇を防止する。なお、ト
ランジスタ１５を電力吸収用抵抗器１４の正電圧出力側
に設ける、あるいは両側に設けることも可能である。

【００１７】図２は、制御回路１０の構成を示す図であ
る。図２において、抵抗器１０１、１０２は、電源回路
１の出力電圧を分圧して、電圧比較器１０３、１０４の
正入力に入力する。電圧比較器１０３は、規準電圧（Ｖ
_PL）と、抵抗器１０１、１０２で分圧された電源回路１
の出力電圧（Ｖ_o）とを比較し、電圧Ｖ_oが電圧Ｖ_PLよ
りも高い場合に論理値１を出力し、この場合以外には論
理値０を出力する。

【００１８】電圧比較器１０４は、電源回路１の設定電
圧（Ｖ_PN）と、電圧Ｖ_oとを比較し、電圧Ｖ_oが電圧Ｖ
_PNよりも高い場合に論理値１を出力し、この場合以外に
は論理値０を出力する。ここで、電圧Ｖ_PN、および、電
圧Ｖ_PLは、電源回路１の出力電圧値を規定する。

【００１９】つまり、制御回路１０により電源回路１の
ＤＣモーター（図示せず）を駆動している間の出力電圧
は電圧値Ｖ_PN×（Ｒ₂＋Ｒ₃）／Ｒ₃（＝Ａ×Ｖ_PN：設
定値）となり、吸収電圧が発生した直後の出力電圧は電
圧値Ｖ_PL×（Ｒ₂＋Ｒ₃）／Ｒ₃（＝Ａ×Ｖ_PL：規準
値）以下に制限される。つまり、電圧Ｖ_PNを変更するこ
とにより電源回路１の出力電圧を変更することが可能で
ある。また、電圧Ｖ_PL＞電圧Ｖ_PNであることを条件に、
電圧Ｖ_PLをも変更できるように構成してもよい。

【００２０】トランジスタ駆動回路（ＢＳＣ）１０５
は、電圧比較器１０３の出力信号が論理値１の場合にト
ランジスタ１５をオン（導通）させる電圧を出力し、こ
の場合以外にはトランジスタ１５をオフ（高抵抗状態
に）させる電圧を出力する。サイリスタゲート回路（Ｔ
ＨＧ）１０６は、電圧比較器１０４の出力信号に基づい
てブリッジ回路１１の各サイリスタ１１０ａ〜１１０ｌ
の動作タイミングを規定し、電源回路１の出力電圧が設
定値となるように制御する。

【００２１】以上述べたように、電源回路１は、ブリッ
ジ回路１１、直流リアクトル１２、およびコンデンサー
１３等によるサイリスタレオナードと、電力吸収用抵抗
器１４、およびトランジスタ１５等による出力電圧制限
回路から構成されている。電源回路１は、入力される交
流電力が三相交流である場合の構成を示してあるが、入
力される交流電力はこれに限らず、例えば単相交流であ
ってもよい。

【００２２】また、接続される負荷はインバーターおよ
びＤＣモーターに限らず、電源回路１の電力供給可能な
範囲のものであれば何でもよい。ただし、電源回路１は
上述のように誘導性負荷について使用するのが特に好適
なように構成されている。

【００２３】以下、図３等を参照して電源回路１の動作
を説明する。ブリッジ回路１１には、図１に示すように
三相交流電力が入力される。この三相交流電力はブリッ
ジ回路１１のサイリスタ１１０ａ〜１１０ｌにより位相
制御され、整流される。

【００２４】さらにブリッジ回路１１の出力電力は直流
リアクトル１２、およびコンデンサー１３により平滑化
され、直流の出力電力となりインバータ回路を介してＤ
Ｃモーターに供給される。ＤＣモーターに電力を供給し
ている間、あるいは、ＤＣモーターに負荷が与えられて
いる間（駆動している間）は吸収電圧がなく、電源回路
１の出力電圧はほぼ設定値となっている。

【００２５】この電源回路１の出力回路は、制御回路１
０の抵抗器１０１、１０２により１／Ａに分圧され、電
圧比較器１０４により電圧Ｖ_PNと比較される。サイリス
タゲート回路１０６は、この比較結果に基づいてフィー
ドバック制御、つまり、サイリスタ１１０ａ〜１１０ｌ
の導通角を制御する信号を発生してこれらを制御するこ
とにより電源回路１の出力電圧を設定値（電圧Ａ×
Ｖ_PN）に保っている。

【００２６】ここで、ＤＣモーターの減速等の原因によ
り吸収動作になった場合、ＤＣモーターは発電機として
動作し、吸収電圧が発生する。吸収電圧はこのような場
合の他、ＤＣモーターにかかる負荷によって発生する。
この吸収電圧は上述のように、これについて何らの手当
てが行われない場合には電源回路の故障、および、ＤＣ
モーターの電流の増加、回転数の変化等の種々の不具合
の原因となる。

【００２７】この吸収電力はＤＣモーターの駆動を止
め、吸収状態になった直後に現れるため、サイリスタ１
１０ａ〜１１０ｌへのフィードバック制御のみによって
は出力電圧の上昇をおさえることができない。よって、
ブリッジ回路１１へのフィードバック制御が有効に動作
するまでの間、トランジスタ１５をオン状態とし、電力
吸収用抵抗器１４に吸収電圧による電力を吸収させて電
源回路１の出力電圧の上昇を防止する。

【００２８】図３は、制御回路１０、電力吸収用抵抗器
１４、およびトランジスタ１５による、電源回路１の出
力電圧の制限の動作を説明する図である。図３におい
て、（ａ）に示す区間以外では、ＤＣモーターが駆動さ
れ、電源回路１の出力電圧は、ブリッジ回路１１へのフ
ィードバック制御によりほぼ電圧Ａ×Ｖ_PNに保たれてい
る。

【００２９】（ａ）に示す区間では電源回路１によるＤ
Ｃモーターの駆動が止められ吸収状態となり、ブリッジ
回路１１へのフィードバック制御以外に何らの手当ても
行わないと仮定した場合には（ｂ）の区間に点線で示す
ような吸収電圧が発生する。

【００３０】ＤＣモーターの駆動が止まると、電源回路
１の出力電圧が上昇する。出力電圧は抵抗器１０１、１
０２で１／Ａに分圧され、電圧比較器１０３に入力され
る。電圧比較器１０３は、これらの電圧を比較する。吸
収電圧が電圧Ａ×Ｖ_PL（規準値）を超えている間、電圧
比較器１０３の出力は論理値１となる。

【００３１】電圧比較器１０３の出力信号が論理値１で
ある間、トランジスタ駆動回路１０５はトランジスタ１
５のベースに対して、これををオン状態にする電圧を発
生する。この電圧が発生している間、トランジスタ１５
は導通状態となり、インバーターおよびＤＣモーターと
並列に電力吸収用抵抗器１４が接続された状態となる。
吸収電圧の内、規準電圧を超える部分の電力のほとんど
は電力吸収用抵抗器１４で消費され、電源回路１の出力
電圧は（ｂ）に示す範囲の実線で示すように規準値以上
にならない。このため、極端なＤＣモーターの電流の変
化（回転が高速になる）、あるいは、過電圧による電源
回路１の故障を防止することができる。

【００３２】（ｂ）の期間の終わりにブリッジ回路１１
の制御タイミングが来て、フィードバック制御が開始さ
れると、電源回路１の出力電圧は設定値（Ａ×Ｖ_PN）と
なる。ここで、電力吸収用抵抗器１４、およびトランジ
スタ１５等による電圧制限のみを行って、ブリッジ回路
１１に対するフィードバック制御を行わない場合、電力
吸収用抵抗器１４、およびトランジスタ１５では、図中
に（ａ）で示す期間吸収電圧による電力が消費されるこ
とになる。

【００３３】よって、電力吸収用抵抗器１４、およびト
ランジスタ１５で消費される電力が大きくなり、これら
について電力容量の大きいものを使用する必要がある。
因みに、ブリッジ回路１１へのフィードバック制御を行
わない場合には、行った場合に比べて約１０倍程度の電
力容量が必要となる。

【００３４】逆に、ブリッジ回路１１に対するフィード
バック制御のみで、電力吸収用抵抗器１４、およびトラ
ンジスタ１５による電圧制限を行わない場合には、
（ｂ）に示す区間で電源回路１の出力電圧は点線で示す
ような値となり、不具合を引き起こす原因となる可能性
がある。なお、電圧Ｖ_PNと電圧Ｖ_PLとの差は、雑音等に
より制御回路１０が誤動作を生ず、かつ、不具合が発生
しない程度とすればよい。

【００３５】以上述べた実施例の他、例えば電圧比較器
等の論理構成を変更する等、本発明の電源回路は種々の
構成をとることが可能である。以上述べた実施例は例示
である。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明の電源回路１に
よれば、吸収電力に起因する急激な出力電圧の上昇、お
よびこれに伴う不具合、例えばＤＣモーターの回転数の
極端な変化、および、インバーター制御の外乱を防止す
ることができる。また、この急激な電圧上昇による電力
を吸収する電力吸収用抵抗器、およびトランジスタで発
生する熱を減らすことが可能となり、これらに短時定格
を適用可能である。よって、これらに電力容量の小さ
く、また形状の小さなものを使用することが可能となっ
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源回路の構成を示す図である。

【図２】制御回路の構成を示す図である。

【図３】制御回路、抵抗性負荷、およびトランジスタに
よる、電源回路の出力電圧の制限の動作を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１・・・電源回路１０・・・制御回路１０１、１０２・・・抵抗器１０３、１０４・・・電圧比較器１０５・・・トランジスタ駆動回路１０６・・・サイリスタゲート回路１１・・・ブリッジ回路１２・・・直流リアクトル１３・・・コンデンサー１４・・・電力吸収用抵抗器１５・・・トランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷に駆動電力を供給する静止レオナード
回路と、前記静止レオナード回路の正電圧出力端子と負電圧出力
端子との間に設けられた電力吸収手段と、該電力吸収手段を前記静止レオナード回路の両端子への
接断を行うスイッチ手段と、静止レオナード回路の出力電圧の値が所定のレベルを超
えた場合、前記スイッチ手段を付勢して前記電力吸収手
段において該所定のレベルを超えた電圧分の電力を吸収
させて前記静止レオナード回路の出力端子間の定電圧化
を行う電圧制御手段とを有する電源回路。