KR20220081294A - Circuitry for preventing in-rush current of power supply circuit for driving motor, and method for preventing in-rush current - Google Patents
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Abstract
정류 회로와 평활 콘덴서를 갖고 모터를 구동하기 위한 전원 회로에 있어서의 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한 회로에 있어서, 전원 회로의 시동 후, 보다 조기에 모터를 기동하는 것을 가능하게 한다.
돌입 전류 제한 회로는, 외부의 교류 전원(10)과 전원 회로(15)의 입력 사이에 삽입된 돌입 전류 제한용의 저항(13)과, 저항(13)의 양단을 단락할 수 있는 접점을 갖는 단락 릴레이(14)와, 저항(13)보다도 교류 전원(10)에 가까운 위치에 있어서 교류 전력의 전압을 검출하는 교류 전압 검출기(11)와, 전원 회로(15) 내의 평활 콘덴서(16)의 충전 전압을 검출하는 직류 전압 검출기(19)와, 교류 전압 검출기(11)와 직류 전압 검출기(19)의 양쪽에서의 검출 결과에 기초하여, 단락 릴레이(14)의 접점을 개방으로부터 폐쇄로 변화시키는 제어를 행하는 제어부(20)를 갖는다.In the inrush current limiting circuit which has a rectifier circuit and a smoothing capacitor and which limits the inrush current in a power supply circuit for driving a motor, it makes it possible to start a motor earlier after starting a power supply circuit.
The inrush current limiting circuit has a resistor 13 for limiting inrush current inserted between the input of the external AC power supply 10 and the power supply circuit 15, and a contact that can short-circuit both ends of the resistor 13 The short circuit relay 14, the AC voltage detector 11 which detects the voltage of the AC power in a position closer to the AC power supply 10 than the resistor 13, and the smoothing capacitor 16 in the power supply circuit 15 are charged Control for changing the contact point of the short circuit relay 14 from open to closed based on the DC voltage detector 19 for detecting a voltage, and the detection results from both the AC voltage detector 11 and the DC voltage detector 19 . It has a control unit 20 that performs
Description
본 발명은, 모터를 구동하기 위한 전원 회로에 있어서의 돌입 전류를 제한하는 회로 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit and method for limiting an inrush current in a power supply circuit for driving a motor.
산업용 로봇의 각 축을 구동하는 모터에는 동기 모터나 유도 모터 등의 교류 모터가 사용되지만, 이들 모터를 구동하고 서보 제어하는 서보 드라이버는, 인버터 기능을 구비하고 있고, 통상의 경우, 직류 전력이 공급된다. 그 직류 전력은, 교류인 외부 전원, 예를 들어 단상, 200/230V, 50/60Hz인 상용의 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 전파 정류 회로 등의 정류 회로에서 정류하고, 평활 콘덴서에 의해 평활함으로써 얻어진다. 여기에서는 정류 회로와 정류 회로의 출력측에 마련되는 평활 콘덴서(캐패시터)를 포함하는 회로를 전원 회로라 칭하기로 한다. 전원 회로의 시동은, 예를 들어 외부 전원과 전원 회로를 접속하는 도선에 삽입된 주 회로 릴레이의 접점을 폐쇄함으로써 이루어진다.AC motors such as synchronous motors and induction motors are used as motors for driving each axis of the industrial robot, but servo drivers that drive and servo control these motors have an inverter function, and DC power is usually supplied. . The DC power is obtained by rectifying AC power supplied from an AC external power supply, for example, a commercial AC power supply of single-phase, 200/230 V, 50/60 Hz, in a rectifier circuit such as a full-wave rectifier circuit, and smoothing it with a smoothing capacitor. is obtained Here, a circuit including a rectifier circuit and a smoothing capacitor (capacitor) provided on an output side of the rectifier circuit will be referred to as a power supply circuit. The start of the power circuit is made by closing the contact of the main circuit relay inserted into the conducting wire connecting the external power supply and the power circuit, for example.
평활 콘덴서에 충분히 전하가 축적되어 있지 않은 상태에서 전원 회로를 시동하면 큰 돌입 전류가 흐른다. 시동 시의 돌입 전류를 제한하는 방법으로서, 특허문헌 1 내지 3에는, 전원 회로에 있어서 정류 회로와 평활 회로 사이에 돌입 전류 제한용의 저항을 삽입함과 함께, 이 저항의 양단을 단락하도록 스위치 또는 릴레이를 마련하고, 스위치 또는 릴레이를 개방한 상태에서 전원 회로를 시동하고, 평활 콘덴서에 어느 정도의 전하가 축적된 후, 즉 평활 콘덴서가 어느 정도 충전된 후에 스위치 또는 릴레이에 의해 저항의 양단을 단락하는 것이 개시되어 있다. 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 단락하는 타이밍에 관해, 특허문헌 1은, 정류 회로의 출력과 돌입 전류 제한용 저항의 접속점에서의 전압을 검출하는 입력 전압 검출 회로와, 평활 콘덴서의 충전 전압을 검출하는 충전 전압 검출 회로를 마련하고, 양쪽의 검출 회로에서 검출된 전압의 차와 소정값의 비교에 기초하여 저항을 단락하는 것을 개시하고 있다. 특허문헌 3은, 평활 콘덴서의 충전 전압이 소정값에 도달하고 나서 소정의 지연 시간이 경과한 시점에서 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 단락하는 것을 개시하고 있다.A large inrush current flows when the power supply circuit is started in a state where the smoothing capacitor has not sufficiently accumulated charge. As a method of limiting the inrush current at startup,
특허문헌 1 내지 3에 개시된 기술에서는, 돌입 전류의 제한을 행할 필요가 없어져도 여전히 돌입 전류 제한용의 저항의 양단이 단락되지 않는 경우가 있다. 예를 들어 전원 회로에 입력하는 교류 전력의 전압이 저하되었을 때는, 돌입 전류 자체도 작기 때문에, 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 보다 조기에 단락하는 것이 가능하지만, 특허문헌 1 내지 3에 개시된 기술에서는 그와 같은 경우에 대응할 수 없다. 마찬가지로, 평활 콘덴서에 전압이 잔류하고 있는 상태에서 전원 회로를 시동하였을 때는 평활 콘덴서가 조기에 충전되게 되지만, 특허문헌 1 내지 3에 개시된 기술에서는 그와 같은 경우에 대응할 수 없다. 전원 회로의 부하로서 모터가 마련되어 있는 경우에는, 돌입 전류 제한용의 저항에 있어서의 전압 강하의 영향을 피하고, 또한, 이 저항의 과도한 발열을 피하기 위해, 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 단락한 후에 모터가 기동되는 것이 일반적이다. 따라서, 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 단락하는 타이밍이 불필요하게 지연되면, 그만큼, 모터를 기동하는 타이밍도 지연되게 된다.In the techniques disclosed in
본 발명의 목적은, 모터를 구동하기 위한 전원 회로에 있어서의 돌입 전류를 제한하면서, 전원 회로의 시동 후, 보다 조기에 모터를 기동하는 것을 가능하게 하는 돌입 전류 제한 회로 및 돌입 전류 제한 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide an inrush current limiting circuit and a method for limiting inrush current that enable the motor to be started earlier after the power supply circuit is started while limiting the inrush current in the power supply circuit for driving the motor. is in doing
본 발명의 돌입 전류 제한 회로는, 외부 전원으로부터 교류 전력이 공급되는 정류 회로와 정류 회로의 출력측에 마련된 평활 콘덴서를 갖고 모터의 구동을 위해 사용되는 전원 회로에 있어서의 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한 회로이며, 외부 전원과 전원 회로의 입력 사이에 삽입된 저항과, 저항의 양단을 단락할 수 있는 접점을 갖는 단락 릴레이와, 저항보다도 외부 전원에 가까운 위치에 있어서, 전원 회로에 공급되는 교류 전력의 전압을 검출하는 제1 전압 검출기와, 평활 콘덴서의 충전 전압을 검출하는 제2 전압 검출기와, 제1 전압 검출기에서의 검출 결과와 제2 전압 검출기에서의 검출 결과에 기초하여, 단락 릴레이의 접점을 개방으로부터 폐쇄로 변화시키는 제어를 행하는 제어 수단을 갖는다.The inrush current limiting circuit of the present invention has a rectifier circuit to which AC power is supplied from an external power source and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifier circuit, and limits the inrush current in a power supply circuit used for driving a motor. A circuit, comprising: a short circuit relay having a resistor inserted between the input of an external power supply and a power supply circuit, and a contact capable of shorting both ends of the resistor; A first voltage detector that detects a voltage, a second voltage detector that detects the charging voltage of the smoothing capacitor, and a contact of the short circuit relay based on the detection result of the first voltage detector and the detection result of the second voltage detector and control means for performing control to change from open to closed.
정류 회로의 출력측에 마련되는 평활 콘덴서가 충분히 충전되어 있는지 여부, 즉, 정류 회로의 입력측에 마련되어 있는 돌입 전류 제한용의 저항을 단락해도 되는지 여부는, 정류 회로에 공급되는 교류 전력에 있어서의 파고값에 평활 콘덴서의 충전 전압이 충분히 접근하였는지 여부로 판단할 수 있다. 본 발명의 돌입 전류 제한 회로에서는, 외부 전원으로부터 전원 회로에 공급되는 교류 전압의 전압을 제1 전압 검출기에 의해 측정하고, 평활 콘덴서의 충전 전압을 제2 전압 검출기에 의해 측정하고, 이들 측정 결과에 기초하여 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 단락하므로, 공급되는 교류 전력의 전압의 변동에 상관없이, 최단의 타이밍에 저항의 양단을 단락할 수 있고, 이것에 수반하여, 전원 회로의 부하인 모터의 기동 타이밍을 빠르게 할 수 있다.Whether the smoothing capacitor provided on the output side of the rectifier circuit is sufficiently charged, that is, whether the inrush current limiting resistor provided on the input side of the rectifier circuit may be short-circuited depends on the peak value in the AC power supplied to the rectifier circuit. It can be judged by whether the charging voltage of the smoothing capacitor is sufficiently close to the In the inrush current limiting circuit of the present invention, the voltage of the AC voltage supplied from the external power source to the power supply circuit is measured by the first voltage detector, the charging voltage of the smoothing capacitor is measured by the second voltage detector, and based on these measurement results Since both ends of the resistor for limiting inrush current are short-circuited based on the basis, both ends of the resistor can be short-circuited at the shortest timing regardless of the voltage fluctuation of the supplied AC power, and with this, the motor that is the load of the power circuit You can speed up the start timing of
본 발명의 돌입 전류 제한 회로에서는, 제1 전압 검출기에 교류 전력의 파형을 검출하는 기능을 갖게 하고, 또한, 단락 릴레이에 의해 돌입 전류 제한용의 저항을 단락시키는 제어를 행할 때, 제1 전압 검출기에서의 검출 결과에 기초하여, 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여 단락 릴레이의 접점을 폐쇄하도록 제어할 수 있다. 이 구성에서는, 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 단락 릴레이의 접점을 폐쇄하므로, 접점을 폐쇄하는 순간에 그 접점을 흐르는 전류가 작아져, 접점의 손모를 억제할 수 있다.In the inrush current limiting circuit of the present invention, when the first voltage detector has a function of detecting the waveform of AC power, and performs control to short-circuit the inrush current limiting resistor by means of a short circuit relay, the first voltage detector Based on the detection result in , it is possible to control to close the contact of the short circuit relay in synchronization with the zero cross point in the waveform of the AC power. In this configuration, since the contact point of the short-circuit relay is closed at the timing in the vicinity of the zero-crossing point, the current flowing through the contact point at the moment of closing the contact point becomes small, and wear and tear of the contact point can be suppressed.
본 발명의 돌입 전류 제한 회로에서는, 돌입 전류 제한용의 저항과 외부 전원 사이에 외부 전원으로부터의 전원 회로로의 교류 전력의 공급과 차단을 행하는 주 회로 릴레이가 마련되어 있을 때, 제1 전압 검출기가 주 회로 릴레이보다도 외부 전원의 측에 마련되어 있어도 된다. 제1 전압 검출기를 주 회로 릴레이보다도 외부 전원의 측에 마련함으로써, 제1 전압 검출기에서의 검출 결과에 따라서 주 회로 릴레이를 제어하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 주 회로 릴레이는 제어 수단에 의해 제어 가능하도록 하여, 제어 수단이 전원 회로로의 교류 전력의 공급을 개시하려고 할 때, 단락 릴레이의 접점을 개방으로 한 채로, 제1 전압 검출기의 검출 결과에 기초하여, 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여 주 회로 릴레이의 접점이 폐쇄되도록 주 회로 릴레이를 제어할 수 있다. 이와 같이 주 회로 릴레이를 제어하면, 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 주 회로 릴레이의 접점을 폐쇄하므로, 접점을 폐쇄하는 순간에 그 접점을 흐르는 전류가 작아져, 주 회로 릴레이의 접점 손모를 억제할 수 있다.In the inrush current limiting circuit of the present invention, when a main circuit relay for supplying and blocking AC power from an external power supply to the power supply circuit is provided between the inrush current limiting resistor and the external power supply, the first voltage detector is the main It may be provided on the side of an external power supply rather than a circuit relay. By providing the first voltage detector on the side of the external power supply rather than the main circuit relay, it becomes possible to control the main circuit relay according to the detection result by the first voltage detector. For example, the main circuit relay is made controllable by the control means, so that when the control means is about to start supplying AC power to the power supply circuit, the first voltage detector is detected with the contact of the short circuit relay open. Based on the result, it is possible to control the main circuit relay so that the contact of the main circuit relay is closed in synchronization with the zero cross point in the waveform of the AC power. When the main circuit relay is controlled in this way, the contact of the main circuit relay is closed at the timing near the zero-cross point, so the current flowing through the contact at the moment of closing the contact is reduced, and the contact wear of the main circuit relay is suppressed. can
본 발명의 돌입 전류 제한 회로에서는, 제어 수단은, 단락 릴레이의 접점을 폐쇄로 변화시키는 제어를 행한 후, 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 수단에 대해, 모터의 기동이 가능해진 것을 통지해도 된다. 모터 제어 수단은, 이 통지에 의해 돌입 전류 제한용의 저항이 단락된 것을 알게 되므로, 저항의 단락 후, 바로 모터의 기동을 행할 수 있어, 모터의 기동까지의 시간을 단축할 수 있다.In the inrush current limiting circuit of the present invention, after the control means performs control to change the contact of the short circuit relay to closed, the control means may notify the motor control means for controlling the drive of the motor that the motor can be started. Since the motor control means knows that the inrush current limiting resistor is short-circuited by this notification, the motor can be started immediately after the resistor is short-circuited, and the time until the motor starts can be shortened.
본 발명의 돌입 전류 제한 방법은, 외부 전원으로부터 교류 전력이 공급되는 정류 회로와 정류 회로의 출력측에 마련된 평활 콘덴서를 갖고 모터의 구동을 위해 사용되는 전원 회로에 있어서의 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한 방법이며, 외부 전원과 전원 회로의 입력 사이에 삽입된 저항보다도 외부 전원에 가까운 위치에 있어서 전원 회로에 공급되는 교류 전력의 전압을 검출하고, 평활 콘덴서의 충전 전압을 검출하고, 검출된 교류 전력의 전압과 충전 전압에 기초하여, 저항을 단락시키는 제어를 행한다.The inrush current limiting method of the present invention has a rectifier circuit to which AC power is supplied from an external power source and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifier circuit, and limits the inrush current in a power supply circuit used for driving a motor. A method, wherein the voltage of the AC power supplied to the power circuit is detected at a position closer to the external power source than the resistor inserted between the external power supply and the input of the power circuit, the charging voltage of the smoothing capacitor is detected, and the detected AC power is Based on the voltage and the charging voltage, control to short-circuit the resistor is performed.
본 발명의 돌입 전류 제한 방법에서는, 외부 전원으로부터 전원 회로에 공급되는 교류 전압의 전압과 평활 콘덴서의 충전 전압에 기초하여 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 단락하므로, 공급되는 교류 전력의 전압의 변동에 상관없이, 최단의 타이밍에 돌입 전류 제한용의 저항의 양단을 단락할 수 있고, 이것에 수반하여, 전원 회로의 부하인 모터의 기동 타이밍을 빠르게 할 수 있다.In the inrush current limiting method of the present invention, since both ends of the inrush current limiting resistor are short-circuited based on the voltage of the AC voltage supplied from the external power source to the power supply circuit and the charging voltage of the smoothing capacitor, the voltage of the supplied AC power varies Regardless, both ends of the inrush current limiting resistor can be short-circuited at the shortest timing, and with this, the start timing of the motor serving as the load of the power circuit can be accelerated.
본 발명의 돌입 전류 제한 방법에서는, 교류 전력의 전압을 검출할 때 교류 전력의 파형도 검출하고, 돌입 전류 제한용의 저항을 단락시키는 제어를 행할 때, 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여, 저항의 양단을 단락하는 단락 릴레이의 접점이 폐쇄되는 제어를 행할 수 있다. 이와 같이 제어를 행하면, 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 단락 릴레이의 접점을 폐쇄하므로, 접점을 폐쇄하는 순간에 그 접점을 흐르는 전류가 작아져, 접점의 손모를 억제할 수 있다.In the inrush current limiting method of the present invention, when the voltage of the AC power is detected, the waveform of the AC power is also detected, and when the control for short-circuiting the inrush current limiting resistor is performed, it is synchronized with the zero cross point in the waveform of the AC power. Thus, it is possible to control that the contact of the short circuit relay that shorts both ends of the resistor is closed. If the control is performed in this way, since the contact of the short-circuit relay is closed at the timing in the vicinity of the zero-crossing point, the current flowing through the contact at the moment of closing the contact is reduced, and wear and tear of the contact can be suppressed.
또한 본 발명의 돌입 전류 제한 방법에서는, 돌입 전류 제한용의 저항과 전압의 측정점 사이에 외부 전원으로부터의 전원 회로로의 교류 전력의 공급과 차단을 행하는 주 회로 릴레이가 마련되어 있는 경우에, 전원 회로로의 교류 전력의 공급을 개시하려고 할 때, 단락 릴레이의 접점을 개방으로 한 채로, 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여 주 회로 릴레이의 접점이 폐쇄되도록 제어를 행할 수 있다. 이와 같이 주 회로 릴레이를 제어하면, 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 주 회로 릴레이의 접점을 폐쇄하므로, 접점을 폐쇄하는 순간에 그 접점을 흐르는 전류가 작아져, 주 회로 릴레이의 접점의 손모를 억제할 수 있다.Further, in the inrush current limiting method of the present invention, when a main circuit relay for supplying and interrupting AC power from an external power source to the power circuit is provided between the measuring points of the inrush current limiting resistance and voltage, the power circuit Control can be performed so that the contact of the main circuit relay is closed in synchronization with the zero-crossing point in the waveform of the AC power while the contact of the short circuit relay is left open when starting the supply of AC power. When the main circuit relay is controlled in this way, the contact of the main circuit relay is closed at the timing in the vicinity of the zero-crossing point, so the current flowing through the contact at the moment of closing the contact is reduced, and wear and tear of the contact of the main circuit relay is suppressed. can do.
본 발명의 돌입 전류 제한 방법에서는, 돌입 전류 제한용의 저항을 단락시키는 제어를 행한 후, 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 수단에 대해, 모터의 기동이 가능해진 것을 통지하도록 해도 된다. 이와 같은 통지를 수취함으로써, 모터 제어 수단은, 저항의 단락 후, 바로 모터의 기동을 행할 수 있어, 모터의 기동까지의 시간을 단축할 수 있다.In the inrush current limiting method of the present invention, after controlling to short-circuit the inrush current limiting resistor, the motor control means for controlling the driving of the motor may be notified that the motor can be started. By receiving such a notification, the motor control means can start the motor immediately after the resistor is short-circuited, and can shorten the time until the start of the motor.
본 발명에 따르면, 모터를 구동하기 위한 전원 회로에 있어서의 돌입 전류를 제한하면서, 전원 회로의 시동 후, 보다 조기에 모터를 기동하는 것을 가능하게 하는 돌입 전류 제한 회로 및 돌입 전류 제한 방법을 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain an inrush current limiting circuit and an inrush current limiting method that enable the motor to be started earlier after the power supply circuit is started while limiting the inrush current in the power supply circuit for driving the motor. have.
도 1은 본 발명의 실시의 일 형태의 돌입 전류 제한 회로의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 돌입 전류 제한 회로의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.1 is a block diagram showing the configuration of an inrush current limiting circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the inrush current limiting circuit shown in FIG. 1. FIG.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시의 일 형태의 돌입 전류 제한 회로의 구성을 도시하고 있다. 도시되는 회로에서는, 외부 전원, 예를 들어 상용 전원인 교류 전원(10)으로부터 교류 전력이 공급되는 전원 회로(15)가 마련되고, 전원 회로(15)에는, 공급된 교류 전력을 정류하는 전파 정류 회로(16)와, 전파 정류 회로(16)가 출력하는 맥류를 평활 하는 평활 콘덴서(17)가 마련되어 있다. 전원 회로(15)는, 직류 전력을 출력하여 예를 들어 산업용 로봇의 각 축의 모터(32)를 구동하기 위해 마련되어 있고, 도시한 예에서는, 전원 회로(15)에서 얻어진 직류 전력은, 단락 보호 퓨즈(18)를 통해, 모터(32)를 구동하고 서보 제어하는 서보 드라이버(31)에 공급된다. 서보 드라이버(31)는, 외부 명령에 기초하여 모터(32)의 구동 제어를 행하는 모터 제어부(30)로부터의 명령에 의해, 공급된 직류 전력을 사용하여 모터(32)를 구동한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Next, embodiment of this invention is described with reference to drawings. 1 shows the configuration of an inrush current limiting circuit according to an embodiment of the present invention. In the illustrated circuit, a
교류 전원(10)과 전원 회로(15) 사이에는, 교류 전원으로부터의 전원 회로(15)로의 교류 전력의 공급과 차단을 행하는 주 회로 릴레이(12)가 마련되어 있다. 산업용 로봇에서는 안전을 위한 소정의 조건이 충족되지 않는 한 모터(32)가 구동되어서는 안되므로, 주 회로 릴레이(12)는, 안전을 위한 소정의 조건이 충족되었는지 여부를 판정하는 안전 판정 회로(도시하지 않음)로부터의 안전 출력 신호에 따라서 접점이 폐쇄되어 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력을 전원 회로(15)에 공급한다. 안전 출력 신호는, 소정의 지연 시간을 부여하는 지연 소자(21)를 통해 주 회로 릴레이(12)의 코일(12a)에 가해진다. 주 회로 릴레이(12)와 전원 회로(15) 사이에는, 전원 회로(15)의 기동 시에 평활 콘덴서(17)에 흐르게 되는 돌입 전류를 제한하기 위해 저항(13)이 마련되고, 또한, 저항(13)의 양단을 단락하기 위한 접점을 갖는 단락 릴레이(14)가 마련되어 있다. 또한, 주 회로 릴레이(12)보다도 교류 전원(10)에 가까운 위치에, 교류 전원(10)으로부터 전원 회로(15)에 공급되는 교류 전력의 전압을 측정하는 교류 전압 검출기(11)가 마련되어 있다. 단락 보호 퓨즈(18)보다도 부하측(도시한 예에서는 서보 드라이버(31)의 측)에는, 전원 회로(15)의 출력 전압 즉 평활 콘덴서(17)의 충전 전압을 측정하는 직류 전압 검출기(19)가 마련되어 있다. 교류 전압 검출기(11) 및 직류 전압 검출기(12)는, 각각, 제1 전압 검출기 및 제2 전압 검출기에 상당한다.Between the
일반적으로 전원 회로(15)를 기동할 때는, 단락 릴레이(14)의 접점이 개방되어 있는 상태에서, 주 회로 릴레이(12)의 접점을 폐쇄한다. 그렇게 하면, 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력은, 돌입 전류 제한용의 저항(13)을 통해 전원 회로(15)에 공급되어, 평활 콘덴서(17)의 충전 전압이 상승한다. 그 후, 평활 콘덴서(17)가 충분히 충전되면, 단락 릴레이(14)의 접점을 폐쇄하여, 교류 전원(10)으로부터 교류 전력이 돌입 전류 제한용의 저항(13)을 통하지 않고 단락 릴레이(14)의 접점을 통해 전원 회로(15)에 공급되도록 한다. 평활 콘덴서(17)가 충분히 충전된다라 함은, 전파 정류 회로(16)에 있어서의 순방향 전압 강하를 무시할 수 있는 것으로서, 전원 회로(15)에 공급되는 교류 전력의 파고값에 대하여 평활 콘덴서(17)의 충전 전압이 충분히 접근해 있는 것을 말한다. 교류 전력의 측에서 전압 변동이 있으면, 평활 콘덴서(17)에서의 충분히 충전된 상태에 있어서의 충전 전압도 변동되기 때문에, 평활 콘덴서(17)의 충전 전압만 주목하고 있는 것만으로는, 평활 콘덴서(17)가 충분히 충전된 상태로 되었는지 여부를 판단할 수는 없다.In general, when starting the
그래서 본 실시 형태의 돌입 전류 제한 회로는, 교류 전압 검출기(11)에서의 검출 결과와 직류 전압 검출기(19)에서의 검출 결과에 기초하여 단락 릴레이(14)의 접점을 개방으로부터 폐쇄로 변화시키는 제어를 행하는 제어부(20)를 구비하고 있다. 제어부(20)는, 예를 들어 CPU(중앙 처리 장치) 혹은 마이크로프로세서에 의해 구성되며, 제어 수단에 해당한다. 보다 구체적으로는 제어부(20)는, 교류 전압 검출기(11)가 검출한 전압값으로부터 교류 전력의 파고값을 구하고, 직류 전압 검출기(19)에 의해 검출된 평활 콘덴서(17)의 충전 전압과 파고값의 차가 소정의 역치 이하로 되었을 때, 단락 릴레이(14)의 접점을 폐쇄하도록, 단락 릴레이(14)의 코일(14a)을 구동한다. 단락 릴레이(14)의 접점을 폐쇄할 때는 이미 주 회로 릴레이(12)의 접점이 폐쇄되어 있어 전원 회로(15)에 교류 전력이 공급되고 있을 필요가 있다. 도 1에 도시한 구성에서는, 주 회로 릴레이(12)보다도 교류 전원(10)측에 교류 전압 검출기(11)가 마련되어 있어, 주 회로 릴레이(12)의 접점이 개방되어 있어도 교류 전압 검출기(11)는 전압을 검출하므로, 교류 전압 검출기(11)의 검출 결과에 기초해서는, 정말로 전원 회로(15)에 교류 전력이 공급되고 있는지 여부를 판단할 수 없다. 그래서 도 1에 도시한 회로에서는, 지연 소자(21)를 통해 안전 출력 신호를 제어부(20)에 공급하여, 주 회로 릴레이(12)를 통해 전원 회로(15)에 교류 전력이 공급되고 있는지 여부를 안전 출력 신호에 기초하여 제어부(20)가 판단할 수 있도록 하고 있다.Therefore, the inrush current limiting circuit of the present embodiment is controlled to change the contact point of the
도 2는 본 실시 형태의 돌입 전류 제한 회로의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 전원 회로(15)가 산업용 로봇의 각 축의 모터(32)를 구동하기 위한 것이며 로봇의 제어에 사용되는 로봇 컨트롤러(도시하지 않음) 내에 마련되어 있는 것으로 한다. 초기 상태에 있어서, 주 회로 릴레이(12) 및 단락 릴레이(14)의 접점은 개방되어 있다. 이 초기 상태에 있어서 교류 전원(10) 자체는 동작하고 있고, 도면에 있어서 교류 입력 전압은, 교류 전압 검출기(11)에 있어서 검출된, 교류 전원(10)으로부터 전원 회로(15)를 향하여 공급되는 교류 전력의 전압을 나타내고 있다. 또한, 평활 콘덴서(15)에 잔류 전압이 있을 때는, 초기 상태에 있어서의 평활 콘덴서(15)의 충전 전압은 0V로는 되지 않는다.Fig. 2 is a timing chart showing the operation of the inrush current limiting circuit according to the present embodiment. It is assumed that the
로봇을 동작시키기 위해, 먼저, 서보 ON 명령이 로봇 컨트롤러에 입력된다. 서보 ON 명령의 입력은, 도면에서는, 명령이 OFF로부터 ON으로 천이함으로써 나타내어져 있다. 서보 ON 명령이 입력되면, 로봇 컨트롤러 내의 안전 판정 회로(도시하지 않음)는, 안전을 위한 소정의 조건이 충족되었는지 여부를 판정하고, 조건이 충족되었으면, 안전 출력 신호를 OFF로부터 ON으로 하여 안전 출력 신호를 출력한다. 그 결과, 지연 소자(21)에 의한 지연 시간 후에 주 회로 릴레이(12)의 접점이 OFF(개방)로부터 ON(폐쇄)으로 변화된다. 이 시점에서는 단락 릴레이(14)의 접점은 개방된 상태 그대로이며, 교류 전원(10)으로부터의 교류 전력은 돌입 전류 제한용의 저항(13)을 통해 전원 회로(15)에 공급된다. 전원 회로(15)의 직류 출력 전압 즉 평활 콘덴서(17)의 충전 전압은 점차 상승한다. 그리고 파고값으로 표시되는 교류 전력의 전압에 이 충전 전압이 충분히 접근하면, 제어부(20)는, 단락 릴레이(14)의 접점을 개방으로부터 폐쇄로 제어한다.In order to operate the robot, first, a servo ON command is input to the robot controller. The input of the servo ON command is indicated in the figure by the command transitioning from OFF to ON. When a servo ON command is input, a safety judgment circuit (not shown) in the robot controller determines whether a predetermined condition for safety is satisfied, and if the condition is satisfied, turns the safety output signal from OFF to ON and outputs a safety output output a signal. As a result, the contact of the
본 실시 형태의 돌입 전류 제한 회로에서는, 교류 전원(10)으로부터 전원 회로(15)에 공급되는 교류 전력의 전압과 평활 콘덴서(17)의 충전 전압에 기초하여, 교류 전력의 전압의 파고값에 충전 전압이 충분히 접근하였을 때 저항(13)의 양단을 단락 릴레이(14)에 의해 단락한다. 그 결과, 교류 전원(10)측에서의 전압 변동에 상관없이 단시간에 돌입 전류 제한용의 저항(13)의 양단을 단락할 수 있어, 전원 회로(15)의 기동으로부터 모터(32)의 기동까지의 시간을 단축하는 것이 가능해진다.In the inrush current limiting circuit of this embodiment, based on the voltage of the AC power supplied from the
모터(32)가 서보 드라이버(31)를 통해 모터 제어부(30)에 의해 제어되고 있고, 모터 제어부(30)가 모터(32)의 기동의 제어를 행하고 있는 것으로 한다. 모터(32)의 기동까지의 시간을 단축하기 위한 보다 구체적인 구성으로서, 제어부(20)는, 단락 릴레이(14)를 폐쇄로 제어하였을 때, 모터(32)의 기동이 가능해진 것을 모터 제어부(30)에 대하여 통지할 수 있다. 모터 제어부(30)가 이 통지를 수취하여 모터(32)의 기동을 행하면, 전원 회로(10)의 기동으로부터 모터(32)의 기동까지 시간을 보다 짧게 할 수 있다. 또한, 외부 명령에 기초하여 모터(32)의 구동 제어를 행하는 모터 제어부(30)는, 예를 들어 CPU 혹은 마이크로프로세서에 의해 구성된다.It is assumed that the
교류 전압 검출기(11)로서 교류 전력의 파형도 검출할 수 있는 것을 사용하는 경우에는, 제어부(20)는, 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점을 검출하고, 셀 크로스점에 동기하여 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 단락 릴레이(14)의 접점을 폐쇄하도록 단락 릴레이(14)의 코일(14a)을 구동하는 것이 바람직하다. 교류 전력의 파형에 있어서의 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 단락 릴레이(14)의 접점을 폐쇄하도록 함으로써, 접점을 폐쇄하는 순간에 접점을 흐르는 전류가 작아지므로, 접점의 손모를 저감할 수 있다.In the case of using an
상술한 바와 같이 주 회로 릴레이(12)는, 안전 출력 신호에 의해 접점을 폐쇄하도록 제어된다. 안전 제어 신호는 제어부(20)에도 공급되고 있기 때문에, 교류 전압 검출기(11)로서 교류 전력의 파형도 검출할 수 있는 것을 사용하는 경우에는, 안전 출력 신호 그 자체에 의해 주 회로 릴레이(12)를 제어하는 것이 아니라, 안전 출력 신호가 출력되고 있고 또한 교류 전력의 파형의 제로 크로스점에 동기하는 타이밍에 제어부(20)가 주 회로 릴레이(12)의 접점을 폐쇄하는 제어를 행하도록 해도 된다. 교류 전력의 파형에 있어서의 제로 크로스점의 근방의 타이밍에 주 회로 릴레이(12)의 접점을 폐쇄하도록 함으로써, 접점을 폐쇄하는 순간에 접점을 흐르는 전류가 작아지므로, 주 회로 릴레이(12)의 접점 손모를 저감할 수 있다.As described above, the
10: 교류 전원
11: 교류 전압 검출기
12: 주 회로 릴레이
13: 저항
14: 단락 릴레이
15: 전원 회로
16: 전파 정류 회로
17: 평활 콘덴서
18: 단락 보호 퓨즈
19: 직류 전압 검출기
20: 제어부
21: 지연 소자
30: 모터 제어부
31: 서보 드라이버
32: 모터10: AC power
11: AC voltage detector
12: main circuit relay
13: resistance
14: short circuit relay
15: power circuit
16: full-wave rectification circuit
17: smoothing capacitor
18: short circuit protection fuse
19: DC voltage detector
20: control unit
21: delay element
30: motor control unit
31: servo driver
32: motor
Claims (9)
상기 외부 전원과 상기 전원 회로의 입력 사이에 삽입된 저항과,
상기 저항의 양단을 단락할 수 있는 접점을 갖는 단락 릴레이와,
상기 저항보다도 상기 외부 전원에 가까운 위치에 있어서, 상기 전원 회로에 공급되는 교류 전력의 전압을 검출하는 제1 전압 검출기와,
상기 평활 콘덴서의 충전 전압을 검출하는 제2 전압 검출기와,
상기 제1 전압 검출기에서의 검출 결과와 상기 제2 전압 검출기에서의 검출 결과에 기초하여, 상기 단락 릴레이의 상기 접점을 개방으로부터 폐쇄로 변화시키는 제어를 행하는 제어 수단을 갖는 돌입 전류 제한 회로.An inrush current limiting circuit having a rectifier circuit to which AC power is supplied from an external power source and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifier circuit and limiting the inrush current in a power supply circuit used for driving a motor,
a resistor inserted between the external power supply and an input of the power supply circuit;
a short circuit relay having a contact capable of shorting both ends of the resistor;
a first voltage detector that detects a voltage of AC power supplied to the power supply circuit at a position closer to the external power supply than the resistor;
a second voltage detector for detecting the charging voltage of the smoothing capacitor;
and control means for performing control to change the contact point of the short circuit relay from open to closed based on a detection result by the first voltage detector and a detection result by the second voltage detector.
상기 제1 전압 검출기는, 교류 전력의 파형을 검출하는 기능을 갖고,
상기 제어 수단은, 상기 단락 릴레이의 상기 접점을 개방으로부터 폐쇄로 변화시키는 제어를 행할 때, 상기 제1 전압 검출기의 검출 결과에 기초하여, 상기 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여 상기 단락 릴레이의 상기 접점이 폐쇄되도록 상기 단락 릴레이를 제어하는 돌입 전류 제한 회로.According to claim 1,
The first voltage detector has a function of detecting a waveform of AC power,
When the control means performs control to change the contact point of the short circuit relay from open to closed, based on a detection result of the first voltage detector, the short circuit is synchronized with a zero cross point in the waveform of the AC power. An inrush current limiting circuit that controls the short circuit relay so that the contact point of the relay is closed.
상기 저항과 상기 외부 전원 사이에, 상기 외부 전원으로부터의 상기 전원 회로로의 상기 교류 전력의 공급과 차단을 행하는 주 회로 릴레이가 마련되고,
상기 제1 전압 검출기는, 상기 주 회로 릴레이보다도 상기 외부 전원의 측에 마련되어 있는 돌입 전류 제한 회로.3. The method of claim 2,
A main circuit relay is provided between the resistor and the external power supply to supply and cut off the AC power from the external power supply to the power supply circuit,
The first voltage detector is an inrush current limiting circuit provided on a side of the external power supply rather than the main circuit relay.
상기 주 회로 릴레이는 상기 제어 수단에 의해 제어 가능하고,
상기 제어 수단은, 상기 전원 회로로의 상기 교류 전력의 공급을 개시하려고 할 때, 상기 단락 릴레이의 상기 접점을 개방으로 한 채로, 상기 제1 전압 검출기의 검출 결과에 기초하여, 상기 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여 상기 주 회로 릴레이의 접점이 폐쇄되도록 상기 주 회로 릴레이를 제어하는 돌입 전류 제한 회로.4. The method of claim 3,
the main circuit relay is controllable by the control means;
When the control means is about to start supplying the AC power to the power supply circuit, the waveform of the AC power is based on a detection result of the first voltage detector while the contact of the short circuit relay is left open. An inrush current limiting circuit for controlling the main circuit relay so that a contact of the main circuit relay is closed in synchronization with a zero cross point in
상기 제어 수단은, 상기 단락 릴레이의 상기 접점을 폐쇄로 변화시키는 상기 제어를 행한 후, 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 수단에 대해, 상기 모터의 기동이 가능해진 것을 통지하는 돌입 전류 제한 회로.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The inrush current limiting circuit in which the control means performs the control of changing the contact of the short circuit relay to closed, and then notifies the motor control means for controlling the driving of the motor that the motor can be started.
상기 외부 전원과 상기 전원 회로의 입력 사이에 삽입된 저항보다도 상기 외부 전원에 가까운 위치에 있어서 상기 전원 회로에 공급되는 상기 교류 전력의 전압을 검출하고,
상기 평활 콘덴서의 충전 전압을 검출하고,
상기 교류 전력의 전압과 상기 충전 전압에 기초하여, 상기 저항을 단락시키는 제어를 행하는 돌입 전류 제한 방법.An inrush current limiting method for limiting the inrush current in a power supply circuit used for driving a motor having a rectifier circuit to which AC power is supplied from an external power source and a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifier circuit,
detecting a voltage of the AC power supplied to the power supply circuit at a position closer to the external power supply than a resistor inserted between the external power supply and an input of the power supply circuit;
detecting the charging voltage of the smoothing capacitor,
The inrush current limiting method of performing control to short-circuit the resistor based on the voltage of the AC power and the charging voltage.
상기 교류 전력의 전압을 검출할 때 상기 교류 전력의 파형도 검출하고,
상기 저항을 단락시키는 제어를 행할 때, 상기 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여, 상기 저항의 양단을 단락하는 단락 릴레이의 접점이 폐쇄되는 제어를 행하는 돌입 전류 제한 방법.7. The method of claim 6,
When detecting the voltage of the AC power, the waveform of the AC power is also detected,
A method for limiting inrush current in which, when controlling to short-circuit the resistor, a contact of a short-circuit relay that shorts both ends of the resistor is closed in synchronization with a zero-crossing point in the waveform of the AC power.
상기 저항과 상기 교류 전력의 전압의 측정점 사이에 상기 외부 전원으로부터의 상기 전원 회로로의 교류 전력의 공급과 차단을 행하는 주 회로 릴레이가 마련되어 있고, 상기 전원 회로로의 교류 전력의 공급을 개시하려고 할 때, 상기 단락 릴레이의 상기 접점을 개방으로 한 채로, 상기 교류 전력의 파형에서의 제로 크로스점에 동기하여 상기 주 회로 릴레이의 접점이 폐쇄되도록 제어를 행하는 돌입 전류 제한 방법.8. The method of claim 7,
A main circuit relay for supplying and blocking AC power from the external power supply to the power supply circuit is provided between the resistance and the voltage measurement point of the AC power, and to start supplying AC power to the power supply circuit at this time, while leaving the contact point of the short circuit relay open, control is performed so that the contact point of the main circuit relay is closed in synchronization with a zero cross point in the waveform of the AC power.
상기 저항을 단락시키는 제어를 행한 후, 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 수단에 대해, 상기 모터의 기동이 가능해진 것을 통지하는 돌입 전류 제한 방법.9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The inrush current limiting method of notifying the motor control means for controlling the driving of the motor that the start of the motor is enabled after performing the control to short-circuit the resistor.
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Legal Events
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |