JPH11289794A - 電源回生コンバータ - Google Patents
電源回生コンバータInfo
- Publication number
- JPH11289794A JPH11289794A JP10086280A JP8628098A JPH11289794A JP H11289794 A JPH11289794 A JP H11289794A JP 10086280 A JP10086280 A JP 10086280A JP 8628098 A JP8628098 A JP 8628098A JP H11289794 A JPH11289794 A JP H11289794A
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- Japan
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- power supply
- power
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回生動作時に電源回生コンバータの直流出力
電圧変動を抑え、それに起因するモータのトルク変動を
抑制することのできる電源回生コンバータを提供するこ
と。 【解決手段】 インバータ部４０の入力側の直流電圧を
検出して直流電圧情報を出力する電圧検出器３９と、商
用電源側の電流を検出するための電流検出器３７と、商
用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検出部３
２と、前記各検出器からの検出結果に基づいて力行運転
か回生運転かの運転状態の判定を行うための力行・回生
判定部１１とを備えた。
電圧変動を抑え、それに起因するモータのトルク変動を
抑制することのできる電源回生コンバータを提供するこ
と。 【解決手段】 インバータ部４０の入力側の直流電圧を
検出して直流電圧情報を出力する電圧検出器３９と、商
用電源側の電流を検出するための電流検出器３７と、商
用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検出部３
２と、前記各検出器からの検出結果に基づいて力行運転
か回生運転かの運転状態の判定を行うための力行・回生
判定部１１とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動用イン
バータのオプションとして、インバータとは別置きにし
て使用される電源回生コンバータ（以下、別置き型電源
回生コンバータと呼ぶ）に関する。
バータのオプションとして、インバータとは別置きにし
て使用される電源回生コンバータ（以下、別置き型電源
回生コンバータと呼ぶ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の別置き型電源回生コンバータの構
成を図３を参照して説明する。この電源回生コンバータ
部３０は、３相の商用電源とインバータ部４０との間に
配置されている。電源回生コンバータ部３０は、モータ
の運転状態を判定するための力行・回生判定部３１、電
源電圧の位相を検出するための電源電圧位相検出部３
２、スイッチング制御部３３、瞬時過電流制限回路３
４、商用電源線路に配置されたＡＣリアクトル３５及び
電流検出器３６、ＩＧＢＴ等の素子によるスイッチング
素子３７、スイッチング素子３７の出力側及びインバー
タ部４０の入力側にそれぞれ接続された平滑コンデンサ
３８、スイッチング素子３７側の平滑コンデンサ３８の
電圧を検出するための電圧検出器３９から構成される。
なお、スイッチング素子３７やインバータ部４０は、便
宜上、１個の素子で示している。
成を図３を参照して説明する。この電源回生コンバータ
部３０は、３相の商用電源とインバータ部４０との間に
配置されている。電源回生コンバータ部３０は、モータ
の運転状態を判定するための力行・回生判定部３１、電
源電圧の位相を検出するための電源電圧位相検出部３
２、スイッチング制御部３３、瞬時過電流制限回路３
４、商用電源線路に配置されたＡＣリアクトル３５及び
電流検出器３６、ＩＧＢＴ等の素子によるスイッチング
素子３７、スイッチング素子３７の出力側及びインバー
タ部４０の入力側にそれぞれ接続された平滑コンデンサ
３８、スイッチング素子３７側の平滑コンデンサ３８の
電圧を検出するための電圧検出器３９から構成される。
なお、スイッチング素子３７やインバータ部４０は、便
宜上、１個の素子で示している。
【０００３】力行・回生判定部３１により負荷の運転状
態が監視され、回生運転状態と判定されると、スイッチ
ング制御部３３では電源電圧位相検出部３２からの検出
結果を用いて、３相のうち最も電圧の大きな相と最も電
圧の小さな相を判定する。スイッチング制御部３３で
は、この判定結果をもとに、電圧が最大の相の上アーム
側スイッチング素子３７と電圧が最小の相の下アーム側
スイッチング素子３７をオンさせるようなスイッチング
信号を出力する。一方、スイッチング制御部３３は、力
行状態と判定した場合には、すべてのスイッチング素子
３７をオフとする。このようなスイッチング信号に基づ
いて、スイッチング素子３７をスイッチングすることに
より、回生電力をＡＣリアクトル３５を介して商用電源
側に返す。
態が監視され、回生運転状態と判定されると、スイッチ
ング制御部３３では電源電圧位相検出部３２からの検出
結果を用いて、３相のうち最も電圧の大きな相と最も電
圧の小さな相を判定する。スイッチング制御部３３で
は、この判定結果をもとに、電圧が最大の相の上アーム
側スイッチング素子３７と電圧が最小の相の下アーム側
スイッチング素子３７をオンさせるようなスイッチング
信号を出力する。一方、スイッチング制御部３３は、力
行状態と判定した場合には、すべてのスイッチング素子
３７をオフとする。このようなスイッチング信号に基づ
いて、スイッチング素子３７をスイッチングすることに
より、回生電力をＡＣリアクトル３５を介して商用電源
側に返す。
【０００４】瞬時過電流制限回路３４では、電流検出器
３６で検出された電流値が、あらかじめ設定されたスレ
ッショルドレベルを越えた時に、スイッチング信号を断
とすることにより、電源電圧変動等の原因による過電流
を防止する。
３６で検出された電流値が、あらかじめ設定されたスレ
ッショルドレベルを越えた時に、スイッチング信号を断
とすることにより、電源電圧変動等の原因による過電流
を防止する。
【０００５】ところで、上記の別置型とは異なる電源回
生機能内蔵型インバータ、すなわちインバータと電源回
生コンバータとが一体構造となっているものの場合、負
荷側の運転状態に関する情報をインバータ制御部から直
接得ることができる。
生機能内蔵型インバータ、すなわちインバータと電源回
生コンバータとが一体構造となっているものの場合、負
荷側の運転状態に関する情報をインバータ制御部から直
接得ることができる。
【０００６】しかし、別置き型の電源回生コンバータの
場合、インバータと別置きに設置されるため、負荷側の
運転状態を、インバータ制御部から得ることが困難であ
る。このため、図３に示すように、力行・回生判定部３
１はヒステリシスコンパレータを内蔵している。ヒステ
リシスコンパレータは、直流電圧と商用電源の電圧ピー
ク値の差を監視し、その差があらかじめ設定されたスレ
ッショルドレベルを越えると回生状態と判定している。
また、前記スレッショルドレベルより低いレベルに復帰
レベルを設定し、前記の差電圧が復帰レベルより小さく
なると力行状態に復帰させる。
場合、インバータと別置きに設置されるため、負荷側の
運転状態を、インバータ制御部から得ることが困難であ
る。このため、図３に示すように、力行・回生判定部３
１はヒステリシスコンパレータを内蔵している。ヒステ
リシスコンパレータは、直流電圧と商用電源の電圧ピー
ク値の差を監視し、その差があらかじめ設定されたスレ
ッショルドレベルを越えると回生状態と判定している。
また、前記スレッショルドレベルより低いレベルに復帰
レベルを設定し、前記の差電圧が復帰レベルより小さく
なると力行状態に復帰させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の別置き型の電源
回生コンバータにおける運転状態判定方法には、以下の
ような問題点がある。
回生コンバータにおける運転状態判定方法には、以下の
ような問題点がある。
【０００８】１）回生時、運転状態判定に用いるヒステ
リシスコンパレータのヒステリシスの幅で直流電圧が変
動し、それに起因してモータＩＭのトルク変動が発生
し、装置の共振等の原因となる。
リシスコンパレータのヒステリシスの幅で直流電圧が変
動し、それに起因してモータＩＭのトルク変動が発生
し、装置の共振等の原因となる。
【０００９】２）回生時、直流電圧が上昇した状態で回
生動作を開始し、電圧が下がると回生動作を停止すると
いった動作を繰り返すため、商用電源入力部には、ピー
クの大きなパルス状の電流が流れ、高調波の含有量が多
く、電源力率も低い。
生動作を開始し、電圧が下がると回生動作を停止すると
いった動作を繰り返すため、商用電源入力部には、ピー
クの大きなパルス状の電流が流れ、高調波の含有量が多
く、電源力率も低い。
【００１０】以上のような問題点を考慮して、本発明の
課題は、力行運転か回生運転かの運転状態（以下、単に
運転状態と呼ぶ）を判定する方法を改良することによ
り、回生動作時に電源回生コンバータの直流出力電圧変
動を抑え、それに起因するモータのトルク変動を抑制す
ることのできる電源回生コンバータを提供することにあ
る。
課題は、力行運転か回生運転かの運転状態（以下、単に
運転状態と呼ぶ）を判定する方法を改良することによ
り、回生動作時に電源回生コンバータの直流出力電圧変
動を抑え、それに起因するモータのトルク変動を抑制す
ることのできる電源回生コンバータを提供することにあ
る。
【００１１】本発明の他の課題は、回生動作時の入力電
流ピーク値を抑え、電源高調波の発生量の抑制及び、電
源力率の改善を実現できる電源回生コンバータを提供す
ることにある。
流ピーク値を抑え、電源高調波の発生量の抑制及び、電
源力率の改善を実現できる電源回生コンバータを提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、商用電
源とインバータ部との間に接続された別置き型の電源回
生コンバータにおいて、前記インバータ部の入力側の直
流電圧を検出して直流電圧情報を出力する電圧検出手段
と、前記商用電源側の電流を検出するための電流検出手
段と、前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧
位相検出手段と、前記電流検出手段及び前記電源電圧位
相検出手段からの検出結果を入力電流情報とし、該入力
電流情報と前記直流電圧情報とに基づいて力行運転か回
生運転かの運転状態の判定を行うための力行・回生判定
手段とを備えた電源回生コンバータが提供される。
源とインバータ部との間に接続された別置き型の電源回
生コンバータにおいて、前記インバータ部の入力側の直
流電圧を検出して直流電圧情報を出力する電圧検出手段
と、前記商用電源側の電流を検出するための電流検出手
段と、前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧
位相検出手段と、前記電流検出手段及び前記電源電圧位
相検出手段からの検出結果を入力電流情報とし、該入力
電流情報と前記直流電圧情報とに基づいて力行運転か回
生運転かの運転状態の判定を行うための力行・回生判定
手段とを備えた電源回生コンバータが提供される。
【００１３】なお、前記力行・回生判定手段は、前記直
流電圧情報に基づいて前記運転状態の判定を行う電圧用
判定部と、前記入力電流情報に基づいて前記運転状態の
判定を行う電流用判定部と、前記電圧用判定部の判定結
果と前記電流用判定部の判定結果との論理和をとるゲー
ト手段とを含む。
流電圧情報に基づいて前記運転状態の判定を行う電圧用
判定部と、前記入力電流情報に基づいて前記運転状態の
判定を行う電流用判定部と、前記電圧用判定部の判定結
果と前記電流用判定部の判定結果との論理和をとるゲー
ト手段とを含む。
【００１４】また、前記電流用判定部は、前記入力電流
情報を受けて、検出された電流中の電源電圧と同相成分
を演算するための３相−２相座標変換部と、該３相−２
相座標変換部の出力から高調波成分を除去するためのロ
ーパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力から前記
運転状態を判定するための第１のヒステリシスコンパレ
ータとを含む。
情報を受けて、検出された電流中の電源電圧と同相成分
を演算するための３相−２相座標変換部と、該３相−２
相座標変換部の出力から高調波成分を除去するためのロ
ーパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力から前記
運転状態を判定するための第１のヒステリシスコンパレ
ータとを含む。
【００１５】更に、前記電圧用判定部は、前記直流電圧
情報から前記運転状態を判定するための第２のヒステリ
シスコンパレータと、前記入力電流情報を得るまでの時
間を確保するために、前記第２のヒステリシスコンパレ
ータによる判定状態を一定時間以上継続するワンショッ
トトリガ回路とを含む。
情報から前記運転状態を判定するための第２のヒステリ
シスコンパレータと、前記入力電流情報を得るまでの時
間を確保するために、前記第２のヒステリシスコンパレ
ータによる判定状態を一定時間以上継続するワンショッ
トトリガ回路とを含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の好まし
い実施の形態による別置き型電源回生コンバータの構成
を説明する。図３に示されている部分と同じ構成要素に
は同じ番号を付している。本形態による電源回生コンバ
ータ１０は、運転状態判定のための力行・回生判定部１
１に特徴を有する。すなわち、力行・回生判定部１１
は、従来型の直流電圧情報だけでなく、入力電流情報も
運転状態の判定条件に加えるようにしている。
い実施の形態による別置き型電源回生コンバータの構成
を説明する。図３に示されている部分と同じ構成要素に
は同じ番号を付している。本形態による電源回生コンバ
ータ１０は、運転状態判定のための力行・回生判定部１
１に特徴を有する。すなわち、力行・回生判定部１１
は、従来型の直流電圧情報だけでなく、入力電流情報も
運転状態の判定条件に加えるようにしている。
【００１７】力行・回生判定部１１は、電圧による判定
を行うためのヒステリシスコンパレータ１２（第２のヒ
ステリシスコンパレータ）とその出力側に接続されたワ
ンショットトリガ回路１３に加えて、入力電流による判
定を行うための手段として３相−２相座標変換部１４、
ローパスフィルタ１５、ヒステリシスコンパレータ１６
（第１のヒステリシスコンパレータ）とを有し、更にワ
ンショットトリガ回路１３の出力とヒステリシスコンパ
レータ１６の出力との和をとるオアゲート１７を有して
いる。
を行うためのヒステリシスコンパレータ１２（第２のヒ
ステリシスコンパレータ）とその出力側に接続されたワ
ンショットトリガ回路１３に加えて、入力電流による判
定を行うための手段として３相−２相座標変換部１４、
ローパスフィルタ１５、ヒステリシスコンパレータ１６
（第１のヒステリシスコンパレータ）とを有し、更にワ
ンショットトリガ回路１３の出力とヒステリシスコンパ
レータ１６の出力との和をとるオアゲート１７を有して
いる。
【００１８】以下に、力行・回生判定部１１における運
転状態判定動作を説明する。３相−２相座標変換部１４
は、電流検出器３６で検出された電流値を電源電圧位相
検出部３２で検出された電源位相に同期した２軸の回転
座標系に座標変換することにより、電源電圧位相と同相
成分の電流値Ｉｄを演算する。なお、電流値Ｉｄは、有
効電流に相当し、商用電源電圧をほぼ一定と仮定する
と、この値から有効電力を推定することができる。ただ
し、入力電流は、多分の高調波電流を含み、検出値が大
きく変動するため、ローパスフィルタ１５で、高調波電
流の影響を除去することにより安定化を図っている。ヒ
ステリシスコンパレータ１６では、電流値Ｉｄの極性を
監視し、電流値Ｉｄがマイナス側のスレッショルドレベ
ルより小さくなった時に、回生状態と判定する。以上の
点から理解できるように、この形態では、電流検出器３
６で検出された電流値と電源電圧位相検出部３２で検出
された電源位相とが入力電流情報として利用される。
転状態判定動作を説明する。３相−２相座標変換部１４
は、電流検出器３６で検出された電流値を電源電圧位相
検出部３２で検出された電源位相に同期した２軸の回転
座標系に座標変換することにより、電源電圧位相と同相
成分の電流値Ｉｄを演算する。なお、電流値Ｉｄは、有
効電流に相当し、商用電源電圧をほぼ一定と仮定する
と、この値から有効電力を推定することができる。ただ
し、入力電流は、多分の高調波電流を含み、検出値が大
きく変動するため、ローパスフィルタ１５で、高調波電
流の影響を除去することにより安定化を図っている。ヒ
ステリシスコンパレータ１６では、電流値Ｉｄの極性を
監視し、電流値Ｉｄがマイナス側のスレッショルドレベ
ルより小さくなった時に、回生状態と判定する。以上の
点から理解できるように、この形態では、電流検出器３
６で検出された電流値と電源電圧位相検出部３２で検出
された電源位相とが入力電流情報として利用される。
【００１９】一方、直流電圧情報からの判定は、従来型
と同様、直流電圧と商用電源の電圧ピーク値との差をヒ
ステリシスコンパレータ１２で監視することにより行っ
ている。ここで、ワンショットトリガ回路１３を追加し
て、一旦回生動作を開始すると、設定された時間以上回
生動作を継続させることにより、入力電流情報側におけ
る判定が安定するまでの時間を確保できるようにしてい
る。言い換えれば、ローパスフィルタ１５からの出力が
安定するまでの時間を確保できるようにしている。
と同様、直流電圧と商用電源の電圧ピーク値との差をヒ
ステリシスコンパレータ１２で監視することにより行っ
ている。ここで、ワンショットトリガ回路１３を追加し
て、一旦回生動作を開始すると、設定された時間以上回
生動作を継続させることにより、入力電流情報側におけ
る判定が安定するまでの時間を確保できるようにしてい
る。言い換えれば、ローパスフィルタ１５からの出力が
安定するまでの時間を確保できるようにしている。
【００２０】そして、入力電流情報から得られた判定結
果と直流電圧情報から得られた判定結果とをオアゲート
１７で論理的ＯＲをとることにより、最終判定とする。
この判定においては、どちらか一方でも回生状態と判定
されれば、最終判定も回生状態となる。
果と直流電圧情報から得られた判定結果とをオアゲート
１７で論理的ＯＲをとることにより、最終判定とする。
この判定においては、どちらか一方でも回生状態と判定
されれば、最終判定も回生状態となる。
【００２１】従来型と本形態における直流電圧及び電流
波形の比較を図２に示す。図２から明らかなように、回
生時の直流電圧変動が抑制され、それに起因するモータ
のトルク変動を抑えることができる。また、一旦回生動
作を開始すると、入力電流情報側からの判定により、直
流電圧が低い状態で回生動作を継続するため、従来型に
比べ、入力電流のピーク値が小さくなり、電源高調波の
発生量が抑制されると同時に、電源力率が改善される。
波形の比較を図２に示す。図２から明らかなように、回
生時の直流電圧変動が抑制され、それに起因するモータ
のトルク変動を抑えることができる。また、一旦回生動
作を開始すると、入力電流情報側からの判定により、直
流電圧が低い状態で回生動作を継続するため、従来型に
比べ、入力電流のピーク値が小さくなり、電源高調波の
発生量が抑制されると同時に、電源力率が改善される。
【００２２】
【発明の効果】本発明の電源回生コンバータによれば、
回生動作時に電源回生コンバータの直流出力電圧変動を
抑え、それに起因するモータのトルク変動を抑制するこ
とができる。また、回生動作時の入力電流ピーク値を抑
え、電源高調波の発生量の抑制及び、電源力率の改善を
実現できる。
回生動作時に電源回生コンバータの直流出力電圧変動を
抑え、それに起因するモータのトルク変動を抑制するこ
とができる。また、回生動作時の入力電流ピーク値を抑
え、電源高調波の発生量の抑制及び、電源力率の改善を
実現できる。
【図１】本発明の好ましい実施の形態による電源回生コ
ンバータの構成を示した図である。
ンバータの構成を示した図である。
【図２】従来型と本発明とを直流電圧及び電流波形につ
いて比較するための波形図である。
いて比較するための波形図である。
【図３】従来型の電源回生コンバータの構成を示した図
である。
である。
１０、３０ 電源回生コンバータ １１、３１ 力行・回生判定部 １２、１６ ヒステリシスコンパレータ ３２ 電源電圧位相検出部 ３３ スイッチング制御部 ３４ 瞬時過電流制限回路 ３５ ＡＣリアクトル ３６ 電流検出器 ３７ スイッチング素子 ３８ 平滑コンデンサ
Claims (4)
- 【請求項１】 商用電源とインバータ部との間に接続さ
れた別置き型の電源回生コンバータにおいて、 前記インバータ部の入力側の直流電圧を検出して直流電
圧情報を出力する電圧検出手段と、 前記商用電源側の電流を検出するための電流検出手段
と、 前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検
出手段と、 前記電流検出手段及び前記電源電圧位相検出手段からの
検出結果を入力電流情報とし、該入力電流情報と前記直
流電圧情報とに基づいて力行運転か回生運転かの運転状
態の判定を行うための力行・回生判定手段とを備えたこ
とを特徴とする電源回生コンバータ。 - 【請求項２】 請求項１記載の電源回生コンバータにお
いて、前記力行・回生判定手段は、前記直流電圧情報に
基づいて前記運転状態の判定を行う電圧用判定部と、前
記入力電流情報に基づいて前記運転状態の判定を行う電
流用判定部と、前記電圧用判定部の判定結果と前記電流
用判定部の判定結果との論理和をとるゲート手段とを含
むことを特徴とする電源回生コンバータ。 - 【請求項３】 請求項２記載の電源回生コンバータにお
いて、前記電流用判定部は、前記入力電流情報を受け
て、検出された電流中の電源電圧と同相成分を演算する
ための３相−２相座標変換部と、該３相−２相座標変換
部の出力から高調波成分を除去するためのローパスフィ
ルタと、該ローパスフィルタの出力から前記運転状態を
判定するための第１のヒステリシスコンパレータとを含
むことを特徴とする電源回生コンバータ。 - 【請求項４】 請求項２あるいは３記載の電源回生コン
バータにおいて、前記電圧用判定部は、前記直流電圧情
報から前記運転状態を判定するための第２のヒステリシ
スコンパレータと、前記入力電流情報を得るまでの時間
を確保するために、前記第２のヒステリシスコンパレー
タによる判定状態を一定時間以上継続するワンショット
トリガ回路とを含むことを特徴とする電源回生コンバー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086280A JPH11289794A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 電源回生コンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086280A JPH11289794A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 電源回生コンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11289794A true JPH11289794A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=13882427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10086280A Withdrawn JPH11289794A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 電源回生コンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11289794A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110175557A1 (en) * | 2010-01-20 | 2011-07-21 | Fanuc Corporation | Motor driving apparatus having power regeneration function |
| WO2011162246A1 (ja) | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機及び電源回生コンバータ |
| JP2013027987A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 射出成形機 |
| CN103001528A (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-27 | 株式会社安川电机 | 电源再生整流器、马达驱动系统及电源再生处理方法 |
| CN103684205A (zh) * | 2012-09-25 | 2014-03-26 | 山洋电气株式会社 | 电动机控制装置 |
| JP5826440B1 (ja) * | 2014-06-19 | 2015-12-02 | 三菱電機株式会社 | 交流モータ駆動システム |
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-
1998
- 1998-03-31 JP JP10086280A patent/JPH11289794A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
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