JPS61258685A - インバ−タの回生制動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はモータの減速時にこのモータに発生する電力
を交流電源側に回生ずる回生制動装置を備えたインバー
タの回生制動装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来のインバータの回生制動装置を示す回路図
である。

第２図において、Ｙ結線型の三相交流の相電圧Ｖｕ、Ｖ
ｖ、Ｖｗは電流制限用リアクトルＬｌ。

Ｌ２．Ｌ３を介してダイオードブリッジ１に入力されて
いて、このダイオードブリッジ１によって整流された直
流電圧はインバータ回路２Ｃ印加されている。このイン
バータ回路２はモータ３を作動するもので、回生制動装
置４が備えられている。

回生制動装置４は第１のスイッチＳＷＩと第４のスイッ
チＳＷ４を直列に接続した第１の直列回路と、第２スイ
ツチＳＷ２と第５のスイッチＳＷ５を直列に接続した第
２の直列回路と第３のスイッチＳＷ３と第６のスイッチ
ＳＷ６を直列に接続した第３の直列回路とを並列に接続
した並列回路から成立っていて、インバータ回路２に印
加されている前記直流電圧にコンデンサＣ１とともに並
列に接続されている。

この回生制動装置４の３組の直列回路の中で、直列接続
された２個の回生用スイッチの接続点はそれぞれ電流制
限用抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、前記電流制限用リアクト
ルＬ１．Ｌ２．Ｌ３とを介してＹ結線型の三相交流の相
電圧Ｖｕ、Ｖｖ。

Ｖｗに接続されている。

一方、この回生制動装置４の各スイッチをオンオフさせ
る制御装置９が設けられ３　Ｌ　ｌる。この制御装置９
は入力素子（フォトダイオード）が直列接続された第１
のフォトカプラＣｄｌと第４のフォトカプラＣｄ４から
なる直列回路と、第２のフォトカプラＣｄ２と第５のフ
ォトカプラＣｄ５とからなる直列回路と第３のフォトカ
プラＣｄ３と第６のフォトカプラＣｄ６からなる直列回
路とを並列接続した並列回路から成立っていて、このそ
れぞれの直列回路のフォトカプラの接続点に前記相電圧
Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが印加されている。

また、回生制動装置４の並列回路に流れる電流を検出す
る電流検出器５が設けられていて、この電流検出器５か
らの検出信号は基準値と比較して、検出信号の方が大き
い時Ｈのレベルの信号を出力する比較器６を介してそれ
ぞれのＡＮＤ回路７に入力されている。このＡＮＤ回路
７には、前記フォトカプラの出力素子（受光素子）から
の信号も入力されていて、フォトカプラの出力素子が導
通状態となったとき出力されるＨレベルの信号と前記Ｈ
レベルの検出信号が入力されたとき、前記各スイッチを
入れるためのＨレベルの信号を出力するよになっている
。

このような構成における従来の回生制動装置を備えたイ
ンバータ回路の作用を第３図ないし第５図にもとづいて
説明する。

まず、第３図（ａ）に示すようにＹ結線型の三相交流の
相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは互いに１２０度の位相差をも
つサイ３波となっていて、この相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ
が順次最大電圧となるとき、第１のフォトカプラＣｄｌ
、第２のフォトカプラＣｄ２、第３のフォトカプラＣｄ
３は順次オン状態になる。

この第１のフォトカプラＣｄｌがオン状態の時、第４の
フォトカプラＣｄ４はオフ状態となっていて、第１のフ
ォトカプラＣｄｌがオフ状態の時、第４のフォトカプラ
Ｃｄ４はオン状態となっている。

同様に第２のフォトカプラＣｄ２がオン状態の時、第５
のフォトカプラＣｄ５はオフ状態となっていて、第２の
フォトカプラＣｄ２がオフ状態の時、第５のフォトカプ
ラＣｄ５はオン状態となっている。また、同様に第３の
フォトカプラＣｄ３がオン状態の時、第６のフォトカプ
ラＣｄ６はオフ状態となっていて、第３のフォトカプラ
Ｃｄ３がオフ状態の時、第６のフォトカプラＣｄ６はオ
ン状態となっている。

ここに、回生制動装置４の並列回路に回生電流ｌが流れ
ると、電流検出器５がこの回生電流ｉを検知し、基準値
より電流検出器５の方の信号が高ければ回生状態になり
、各フォトカプラのオンオフにもとづいて回生制動装置
の各スイッチＳＷＩ。

ＳＷ２．ＳＷ３．ＳＷ４．ＳＷ５．ＳＷ６がオンオフす
る。この各スイッチのタイミングチャートと各フォトカ
プラのタイミングチャートは第２図世）に示されている
。

第２図（ｂ）に示すように各スイッチのタイミングは三
相交流の相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが最も高い相と最も低
い相へ電流を回生ずるようにオンオフさせる。

すなわち、モータの減速時モータ３から回生される電力
は直流母線電圧ＶＤＣを上昇させるが、この回生電力を
各スイッチのオンオフのタイミングを交流線間電圧が最
大になるところに回生ずるようにして回生電流が過大に
ならないようにしている。このとき、各相に流れる回生
電流Ｉｕ。

ｌｖ、１ｗは第３図（Ｃ）のようになるが、これを第１
のスイッチＳＷＩがオン状態で第４のスイ・ノチＳＷ４
がオフ状態のときの時間、すなわち時間ｔ＝ｔ１から時
間ｔ＝ｔ　２の間を例にとって説明する。

第４図はこの時の等価回路を示している。

まず、回生時直流母線電圧ＶＤＣが線間電圧の最大値、
この場合は線間電圧Ｖｕ−Ｖｖより大きくなって回生モ
ードにはいったときの直流母線電圧ＶＤＣ及び線間電圧
Ｖｕ−Ｖｖの波形が第４図（Ａ）である。この差の電圧
、すなわち第４図（Ｂ）に示す電圧が電流制限抵抗Ｒ１
，電流制限リアクトルＬ１の両端にかかるのでＵ相の回
生電流Ｉｕは第４図（Ｃ）のようになる。このとき、電
流１ｖ＝電流１ｕである。

すなわち、時間ｔ＝ｔ　１で第１のスイッチＳＷＩがオ
ンすると、電流制限抵抗Ｒ１，電流制限リアクトルＬ１
にかかる電圧は大きいが、インダクタンスＬ１の影響が
大きいため、電流の立ち上がりは大きくなり時間がたつ
につれインダクタンスＬ１の効果も小さくなってくるが
、電流制限抵抗Ｒ１，電流制限りアクドルＬｌの両端に
かかる電圧も小さくなるため、回生電流１ｕの増加も小
さい。時間ｔ＝ｔ２付近になると、電流制限抵抗Ｒ１，
電流制限リアクトルＬ１の両端にかかる電圧も大きくイ
ンダクタンスＬ１の効果も小さいため回生電流１ｕは急
激に増える。このとき、電流を抑制しているのは電流制
限抵抗Ｒ１だけになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の回生コンバータ装置は以上のように構成されてい
るので以下のような問題点があった。すなわち、第４図
（Ｃ）のような電流が各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の素子
に流れると、すなわち、電流が時間ｔ２付近になると急
激に増え、各スイッチＳＷＩ〜ＳＷ６の素子の絶対最大
定格よりこの電流が超えると比較器６の出力はＬレベル
になり、ＡＮＤ回路の片方の入力がＬレベルになり、ス
イッチ５ｗ１−５ｗ６はオフし、電流制限がかかる。

ところが電流制限がかかると回生電流が断続するので回
生能力が低下し、結果的に直流母線電圧ＶＤＣが過電圧
になってしまう。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので回生電流が、回生素子の電流制限レベルを越
えても回生能力を低下させることなしに回生ずる装置を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、この発明は回生電流と設定レベルとを比較す
る比較手段と、この比較手段の出力にもとづき作動し、
上記回生電流を分流するための分流抵抗を上記回生制動
装置に接続するスイッチとを備えたことを特徴としてい
る。

〔作用〕

回生電流が設定レベルを超えると比較手段はスイッチを
接続するように作動し、回生電流の一部を分流抵抗側に
分流する。

これに伴って回生制動装置に流れる回生電流は少なくな
り、回生制動装置に使用される各素子の定格を越えるこ
とはなくなる。

〔実施例〕

以下、第１図にもとづいて本発明の詳細な説明する。な
お、従来のインバータ装置と同様の構成部分には同一番
号もくしは相当する番号を付してその説明を省略する。

第１図において、回生制動装置４と並列に分流抵抗Ｒと
スイッチＳＷから成る直列回路が接続されている。

また、比較器６の出力からインバータ８を介して上記ス
イッチＳＷをオンオフするための信号がとり出されてい
る。

ここに、インバータ８の出力がＨレベルの信号出力であ
るとき上記スイッチＳＷはオン状態となり、分流抵抗Ｒ
を接続する。

次に、上記のように構成された本発明の詳細な説明する
。

回生電流があるレベルを超えて比較器６の出力がＬレベ
ルの出力になり、各スイッチｓｗ１〜ＳＷ６がオフして
電流制限がかかったとする。このときインバータ８の出
力はＨレベルの信号になりスイッチＳＷはオンする。す
ると分流抵抗Ｒを通して電流が流れ、回生エネルギーが
分流抵抗Ｒで消費され回生を助ける。よって、従来の回
路のように直流母線電圧ＶＤＣは上昇しない。電流制限
がかからなくなれば、再びスイッチＳＷはオフし、通常
の各スイッチＳＷＩ〜ＳＷ６の交流電源への回生となる
。

この実施例においては、スイッチｓＷはスイッチＳＷ１
〜ＳＷ６と同様にパワートランジスタ等を用いる場合が
あるが、その場合スイッチｓｗのベースアンプの電源は
エミッタが共通なのでＳＷ４〜ＳＷ６のベースアンプと
共用できる利点を有する。また、各スイッチＳＷＩ〜Ｓ
Ｗ６の素子の電流の絶対最大定格が従来はど必要でない
、つまり、容量の小さな素子でよい。

また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の電流制限がかかっても
、従来のように回生能力は低下せず、従って直流母線電
圧ＶＤＣの上昇も抑えられる。更に、通常電流制限がか
からない回生時にはスイッチＳＷはオフしているので分
流抵抗Ｒによる発熱がない。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、回生電流と設定レベルと
を比較する比較手段と、この比較手段の出力にもとづき
作動し、上記回生電流を分流するための分流抵抗を上記
回生制動装置に接続するスイッチとを備えたので電流制
限がかかったとき、回生能力が低下ぜす、直流母線電圧
が過電圧にならず、信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインバータの回生制動装置の回路図、
第２図は従来のインバータの回生制動装置の回路図、第
３（ａ）、　（ｂ）、　（（り図は第２図の動作波形の
説明図、第４図はある期間における第２図の等価回路図
、第５（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）図は第４図の波形の
説明図である。 ６・・・比較器、８・・・インバータ、Ｒ・・分流抵抗
、ＳＷ・・・スイッチ。 代理人　　大　　岩　　増　　雄（ばか２名）茅　１　
図 第　２　図 第３図（ＯＬ） 第４図 手続補正書（自発 昭和６１年３　庁２　日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータの減速時にこのモータに発生する電力を交流電源
   側に回生する回生制動装置を備えたインバータの回生制
   動装置において、回生電流と設定レベルとを比較する比
   較手段と、この比較手段の出力にもとづき作動し、上記
   回生電流を分流するための分流抵抗を上記回生制動装置
   に接続するスイッチとを備えたことを特徴とするインバ
   ータの回生制動装置。