米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 発電 -> 松下電器産業株式会社

発明の名称 モータ制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−97287(P2007−97287A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−281770(P2005−281770)
出願日 平成17年9月28日(2005.9.28)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 高橋 虎治
要約 課題
突入電流抑制処理、回生電力処理およびダイナミックブレーキ処理の各処理機能を備えた安全で安価なモータ制御装置を提供する。

解決手段
抵抗器7に並列接続したダイオード8は、リレー6のa端子にカソード、順変換部2の+側にアノードとなるように接続されており、交流電源1が投入された時、リレー6は励磁されていないため、抵抗器7で突入電流を抑制しながら平滑コンデンサ3を充電する。電圧検出回路10は、平滑コンデンサ3の端子電圧が所定値1を超えたのを検出するとスイッチ制御回路12は、リレー6を励磁してコモン端子とb端子を接続(抵抗器7を短絡)する。回生電力処理時には、回生電力処理回路9がONして抵抗器7を介して回生エネルギーが処理され、平滑コンデンサ3の端子電圧が所定値以下になると回生電力処理回路9がOFFし、抵抗器7に残った回生エネルギーをダイオード8を介して処理する。
特許請求の範囲
【請求項1】
交流電圧をダイオードブリッジ等で直流電圧に変換する順変換部と、前記順変換部の+側をb端子とし、平滑コンデンサの+側をコモン端子とした2接点型の第1スイッチと、前記順変換部の+側と第1スイッチのa端子との間に並列接続された抵抗器及びダイオードと、前記スイッチのコモン端子に接続した平滑コンデンサ及びインバータ回路と、第1スイッチのa端子と前記順変換部−側に接続した回生電力処理回路と、前記平滑コンデンサの端子電圧を監視する電圧検出回路と、第1スイッチおよび回生電力処理回路の動作を制御するスイッチ制御回路とを備え、前記スイッチ制御回路は、突入電流抑制時にはコモン端子とa端子を接続して前記抵抗器で突入電流を抑制し、平滑コンデンサの端子電圧が所定値を超えるとコモン端子とb端子を接続し、回生電力処理時には、前記回生電力処理回路がONして抵抗器を介して回生エネルギーが処理され、平滑コンデンサの端子電圧が所定値以下になると回生電力処理回路がOFFし、前記抵抗器とダイオードを介して回生エネルギーを処理することを特徴としたモータ制御装置。
【請求項2】
2回路2接点からなる第2スイッチを設け、前記第2スイッチのコモン端子とb端子を用いて第1スイッチのコモン端子とb端子間を開閉し、第2スイッチのa端子には3相巻線の2相を個別に接続し、スイッチ制御回路は、突入電流抑制後、第2スイッチのコモン端子とb端子を接続した後、第1スイッチのコモン端子とb端子を接続し、第2スイッチのコモン端子と2つのa端子を接続したときに前記2相巻線が短絡するように接続した請求項1に記載のモータ制御装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、突入電流抑制処理、回生電力処理およびダイナミックブレーキ処理の各処理機能を備えたモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
産業用途のモータ制御装置であるインバータ装置やサーボアンプの電源は、商用電源が一般的であり、小型軽量化、低コスト化が求められている。
【0003】
一方、搭載される機器の安全確保のため、緊急時にはモータ巻線を短絡させて急停止させ、平滑コンデンサの端子電圧が所定値を超えると回生電力処理を実行する。また、停電時に外力によってモータが回転するのを防止するため、モータに電磁ブレーキを設けている。
【0004】
小型低コスト化を実現するため、順変換部2の出力端に第1のスイッチング素子13と直列に接続した平滑用コンデンサ3、および抵抗器12と直列に接続した回生トランジスタ9をそれぞれ接続し、電動機制御機器の電源投入時に抵抗器12を介して平滑コンデンサ3を充電する第2のスイッチング素子14と、平滑コンデンサ3の両端の直流電圧を検出する電圧検出回路10と、電圧検出回路10で検出した電圧信号により第1のスイッチング素子13と第2のスイッチング素子14および回生トランジスタ9を個別にON/OFF制御するスイッチ制御回路11とを備え、抵抗器12で突入電流抑制抵抗器と回生ブレーキ抵抗器を兼ねることで大型抵抗器を一つ削減することができるモータ制御装置のパワー回路が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平10−136674号公報(図1参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
解決しようとする問題点は、上述したように突入電流抑制処理と回生電力処理を1つの抵抗器で兼用すると、スイッチング素子が多くなり、スイッチング動作が複雑になる。また、回生電力処理中に制御電源がオフした場合を想定すると、回生エネルギー処理ができなくなり、モータ制御装置を破壊する可能性があった。
【0006】
さらに、ダイナミックブレーキ機能が必要な場合には、別途ブレーキ回路を追加する必要があり、より複雑となり大型化して高価となる。
【0007】
本発明は上記の課題を解決するものであり、突入電流抑制処理、回生電力処理およびダイナミックブレーキ処理の各処理機能を備えた安全で安価なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために本発明は、交流電圧をダイオードブリッジ等で直流電圧に変換する順変換部と、前記順変換部の+側をb端子とし、平滑コンデンサの+側をコモン端子とした2接点型の第1スイッチと、前記順変換部の+側と第1スイッチのa端子との間に並列接続された抵抗器及びダイオードと、前記スイッチのコモン端子に接続した平滑コンデンサ及びインバータ回路と、第1スイッチのa端子と前記順変換部−側に接続した回生電力処理回路と、前記平滑コンデンサの端子電圧を監視する電圧検出回路と、第1スイッチおよび回生電力処理回路の動作を制御するスイッチ制御回路とを備え、前記スイッチ制御回路は、突入電流抑制時にはコモン端子とa端子を接続して前記抵抗器で突入電流を
抑制し、平滑コンデンサの端子電圧が所定値を超えるとコモン端子とb端子を接続し、回生電力処理時には、前記回生電力処理回路がONして抵抗器を介して回生エネルギーが処理され、平滑コンデンサの端子電圧が所定値以下になると回生電力処理回路がOFFし、前記抵抗器とダイオードを介して回生エネルギーを処理する。
【発明の効果】
【0009】
本発明のモータ制御装置によれば、電源投入時の突入電流抑制処理とモータから帰還される回生電力処理とを1つの抵抗器で兼用できる。また、電源がオフの場合にも回生エネルギーを処理することができる。
【0010】
また、第2スイッチの2つのa端子に2相巻線を接続することで、オフ時にダイナミックブレーキとして作動させることができる。
【0011】
したがって、突入電流抑制処理、回生電力処理およびダイナミックブレーキ処理の各処理機能を備えた安全で安価なモータ制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
交流電圧をダイオードブリッジ等で直流電圧に変換する順変換部と、前記順変換部の+側をb端子とし、平滑コンデンサの+側をコモン端子とした2接点型の第1スイッチと、前記順変換部の+側と第1スイッチのa端子との間に並列接続された抵抗器及びダイオードと、前記スイッチのコモン端子に接続した平滑コンデンサ及びインバータ回路と、第1スイッチのa端子と前記順変換部−側に接続した回生電力処理回路と、前記平滑コンデンサの端子電圧を監視する電圧検出回路と、第1スイッチおよび回生電力処理回路の動作を制御するスイッチ制御回路とを備え、前記スイッチ制御回路は、突入電流抑制時にはコモン端子とa端子を接続して前記抵抗器で突入電流を抑制し、平滑コンデンサの端子電圧が所定値を超えるとコモン端子とb端子を接続し、回生電力処理時には、前記回生電力処理回路がONして抵抗器を介して回生エネルギーが処理され、平滑コンデンサの端子電圧が所定値以下になると回生電力処理回路がOFFし、前記抵抗器とダイオードを介して回生エネルギーを処理する。さらに、2回路2接点からなる第2スイッチを設け、前記第2スイッチのコモン端子とb端子を用いて第1スイッチのコモン端子とb端子間を開閉し、第2スイッチのa端子には3相巻線の2相を個別に接続し、スイッチ制御回路は、突入電流抑制後、第2スイッチのコモン端子とb端子を接続した後、第1スイッチのコモン端子とb端子を接続し、第2スイッチのコモン端子と2つのa端子を接続したときに前記2相巻線が短絡するように接続する。
【実施例1】
【0013】
図1において、1は交流電源、2は順変換部、3は平滑コンデンサ、4はインバータ回路、5はモータで、エンコーダを備えている。6は第1のスイッチで、コモン端子とa端子およびb端子を備えた2接点型のリレーで、励磁コイルに通電することで、b端子がコモン端子に接続される。7は抵抗器、8はダイオード、9は回生電力処理回路、10は電圧検出回路、11は制御回路で、エンコーダからの信号に基づきインバータ回路4のスイッチング素子の駆動を制御する。12はスイッチ制御回路で、電圧検出回路10が検出した電圧によりスイッチ6および回生電力処理回路9のスイッチ動作を制御する。
【0014】
従来と異なるのは、リレー6、抵抗器7、ダイオード8、スイッチ制御回路12の接続および構成であり、その構成と動作を中心に説明する。
【0015】
リレー6のコモン端子は、平滑コンデンサ3およびインバータ回路4に接続され、リレー6のb端子は、順変換部2の+側に接続される。抵抗器7に並列接続したダイオード8は、リレー6のa端子にカソード、順変換部2の+側にアノードとなるように接続されて
おり、以下に動作の詳細を示す。
【0016】
まず、交流電源1が投入された時、リレー6は励磁されていないためa端子がコモン端子に接続されており、抵抗器7で突入電流を抑制しながら平滑コンデンサ3を充電する。電圧検出回路10は、平滑コンデンサ3の端子電圧を監視しており、スイッチ制御回路12は、平滑コンデンサ3の端子電圧が所定値1を超えると、リレー6を励磁してコモン端子とb端子を接続(抵抗器7を短絡)する。これにより通常動作において、抵抗器7の発熱および焼損を防ぐことができる。
【0017】
次に、通常動作中にモータ5が減速動作等により回生動作を示したとき、逆にモータ5からインバータ回路4を通して回生エネルギーが平滑コンデンサ3に蓄えられる。このため、平滑コンデンサ3の端子電圧が上昇し、端子電圧が所定値2を超えるとスイッチ制御回路12は、回生電力処理回路9のスイッチをONし、抵抗器7を介して平滑コンデンサ3の電荷を放電させ、所定値2以下になると、回生電力処理回路9のスイッチをOFFにする。
【0018】
抵抗器7は巻線で構成されており、回生電力処理回路9のスイッチがOFFしたとき、回生エネルギーが残っていると抵抗器7の巻線に電流が流れ続けようとする。この回生エネルギーを並列接続したダイオード8を介して還流させ、抵抗器7で安全に消費することができる。
【0019】
ここで、平滑コンデンサ3の端子電圧を検出する電圧検出回路10の所定値1、所定値2について補足する。例えば、所定値1には、平滑コンデンサ3がフル充電した後にリレーが動作するように定格電圧値を設定し、所定値2には、許容最大電圧値以下を設定して過充電を防止するように、所定値1<所定値2に設定する。
【0020】
このように、スイッチ制御回路12は、電圧検出回路10が検出する所定値1、所定値2に応じてスイッチ動作を制御し、1つの抵抗器7で突入電流抑制処理と回生電力処理の2つの機能を兼用させることが可能となり、小型軽量化および低コスト化が可能となる。また、抵抗器7に残った回生エネルギーは、電源がオフの状態でもダイオード8を介して還流させ処理できるため安全なモータ制御装置となる。
【0021】
なお、実施例1では、スイッチとして2接点型のリレーで述べたが、IGBTやMOSFETなどの半導体スイッチで構成しても実施でき、絶縁距離の確保とリレー接点の溶着という問題も解決可能となる。
【実施例2】
【0022】
実施例2は、実施例1の構成に加えて、ダイナミックブレーキ処理のために第2のスイッチを設けたもので、第2のスイッチを中心に図2を用いて説明する。
【0023】
図2において、第2のスイッチであるリレー13は、実施例1のリレー6を2回路備えた2回路2接点型のリレーで、実施例1のリレー6と同様に、励磁しないとき2つのa端子はコモン端子に接続されており、励磁コイルに通電することでb端子に接続される。
【0024】
次に、リレー13の配線について説明する。コモン端子同士を接続し、b端子同士も接続する。一方、3相巻線のうち2相巻線を2つのa端子にそれぞれ接続する。そして、リレー6のコモン端子とリレー13のコモン端子とを接続し、リレー13のb端子とリレー6のb端子を接続する。これにより、リレー6のコモン端子とb端子間に、リレー13のコモン端子とb端子が接続され、2つのa端子に2相巻線が接続される。
【0025】
電源投入時には、2つのa端子とコモン端子が接続されているため、2相巻線を短絡した形となり、リレー13を励磁しないときにダイナミックブレーキとして作用し、モータが外力で回転するのを防止できる。
【0026】
実施例2では、交流電源1の投入時にリレー6によって突入電流抑制処理を実行する際、平滑コンデンサ3の端子電圧が所定値1を超えたのを電圧検出回路10が検出すると、スイッチ制御回路12は、リレー6を励磁する前にリレー13の励磁コイルを通電する。このように、リレー13のb端子とコモン端子が接続された後にリレー6のb端子とコモン端子を接続するためリレー6の接点を保護でき、実施例1より安全なモータ制御装置となる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の実施例1におけるモータ制御装置の要部ブロック図
【図2】本発明の実施例2におけるモータ制御装置の要部ブロック図
【符号の説明】
【0028】
1 交流電源
2 順変換部
3 平滑コンデンンサ
4 インバータ回路
5 サーボモータ
6 リレー(第1のスイッチ)
7 抵抗器
8 ダイオード
9 回生電力処理回路
10 電圧検出回路
11 制御回路
12 スイッチ制御回路
13 リレー(第2のスイッチ)




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013