JP2004112929A

JP2004112929A - Ac-dc converter

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Publication number: JP2004112929A
Application number: JP2002273167A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Masai; 正井　哲司; Yuji Tanaka; 田中　裕士; Hiroshi Miyazaki; 宮崎　拓
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To protect a regenerative power discharge element when a regenerative power occurs from a drive means, related to an AC-DC converter that supplies a DC output to the drive means after rectifying and smoothing the AC input from an AC power supply. <P>SOLUTION: An AC-DC converter comprises a regenerative power discharge circuit 10 which comprises a resistor 11 that is interposed on a bus line P and acts as an inrush current suppressing element and a switch contact 12 connected parallel to the resistor 11, as well as a resistor 15 that is interposed between the bus line P and bus line N and acts as a regenerative power discharge element having a larger nominal capacity than the resistor 11, and a switch element 17 that is connected serially to the resistor 15 and shorts when a regenerative power occurs from the drive means to make the resistor 15 consume the regenerative power. It also comprises a detecting means that detects a short failure of the switch element 17, and a control means that opens the switch contact 12 based on the detection result of the detecting means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動手段に対して、交流電源からの交流入力を整流、平滑して直流出力を供給する交流−直流変換装置に関し、詳しくは、該駆動手段からの回生電力に対して該交流−直流変換装置を保護する回路構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、交流電源からの交流入力を整流、平滑して直流出力に変換する交流−直流変換装置（ＡＣ−ＤＣコンバータ）の直流出力側端子をＤＣ−ＡＣ変換装置であるインバータを介してモータに接続したモータ駆動システムにおいて、停電が発生した場合、駆動しているモータをインバータにて急減速させたり、通常運転中に急停止させる等することによりモータが回生運転状態となり、この回生運転によって発生した回生エネルギーがインバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータの側に戻されるようになっている。そして、このエネルギーが回生電力となり、停電継続中であってもこの回生電力により引き続きモータ等が制御されるようになっている。また、ＡＣ−ＤＣコンバータには、回生電力放電回路が具備されており、特開平５−３３６７５８に記載の従来技術によれば、回生電力発生時に、以下のようにして、回路素子の保護が図られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３３６７５８号公報
【０００４】
図７に示すように、回生電力放電回路９０は、回生電力放電素子たる抵抗器９５と、電力用半導体９６と、断線用素子たるヒューズ９７と、サイリスタスイッチ９８と、電流検出器９９と、故障判定回路９１とを備え、母線Ｐ−母線Ｎ間には、ヒューズ９７と、抵抗器９５と、電流検出器９９と、電力用半導体９６とが直列に接続されている。この電力用半導体９６は抵抗器９５への通電開始をゲート信号によって制御する素子である。また、電流検出器９９と抵抗器９５と電力用半導体９６からなる直列回路と、並列にサイリスタスイッチ９８が接続され、該サイリスタスイッチ９８には、電力用半導体９６へのゲート信号と電流検出器９９による通電信号とを比較して、サイリスタスイッチ９８の通電開始を制御する故障判定回路９１が接続されている。
【０００５】
そして、停電によりモータ４が回生運転状態となり、この回生運転で発生した回生エネルギーがインバータ３、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の側に戻され、このとき、電力用半導体９６へのゲート信号がＯＦＦとなっているにもかかわらず、電流検出器９９で電流が流れていることを検出すれば、該電力用半導体９６が短絡故障していると判断して、抵抗器９５をバイパスする回路のサイリスタスイッチ９８をＯＮして、ヒューズ９７を溶断し、回生電力放電回路９０をしゃ断して、抵抗器９５の保護を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構成で、抵抗器９５の損壊を防止しているが、このヒューズ９７や電流検出器９９は抵抗器９５に比べても中々高価であり、そこで、本発明では、この点を鑑みて、回生電力放電回路を安価に構成することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段は、以下に示すとおりである。
まず、請求項１に記載のように、駆動手段に対して、交流電源からの交流入力を整流、平滑して直流出力を供給する交流−直流変換装置において、正負一組の母線のうち少なくとも一方の母線上に介設された突入電流抑制素子、該突入電流抑制素子に並列に接続されたスイッチ接点と、前記一組の母線間に介設された、前記突入電流抑制素子よりも定格容量の大きな回生電力放電素子、及び該回生電力放電素子に直列に接続され、前記駆動手段からの回生電力発生時に短絡動作して該回生電力を該回生電力放電素子にて消費させるスイッチ素子を具備した回生電力放電回路と、前記スイッチ素子の短絡故障を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチ接点を開放する制御手段とを備えた。
【０００８】
または、請求項２に記載のように、駆動手段に対して、交流電源からの交流入力を整流、平滑して直流出力を供給する交流−直流変換装置において、正負一組の母線上にそれぞれ介設された第１の突入電流抑制素子と、第２の突入電流抑制素子、各突入電流抑制素子にそれぞれ並列に接続された第１のスイッチ接点及び第２のスイッチ接点と、前記一組の母線間に介設された、前記２つの突入電流抑制素子の定格容量の和よりも大きな定格容量の回生電力放電素子、並びに該回生電力放電素子に直列に接続され、前記駆動手段からの回生電力発生時に短絡動作して該回生電力を該回生電力放電素子にて消費させるスイッチ素子を具備した回生電力放電回路と、前記スイッチ素子の短絡故障を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づき、前記第１スイッチ接点、又は第２のスイッチ接点の何れか一方を開放する制御手段とを備えた。
【０００９】
そして、請求項３に記載のように、前記スイッチ素子と、前記突入電力消費素子とを同一の実装ユニットに配置する。
【００１０】
あるいは、請求項４に記載のように、駆動手段に対して、交流電源からの交流入力を整流、平滑して直流出力を供給する交流−直流変換装置において、正負一組の母線のうち少なくとも一方の母線上に介設された突入電流抑制素子、該突入電流抑制素子に並列に接続された第１のスイッチ接点と、該一組の母線間に介設された回生電力放電素子、該回生電力放電素子に直列に接続され、前記駆動手段からの回生電力発生時に短絡動作して該回生電力を該回生電力放電素子にて消費させるスイッチ素子、及び該スイッチ素子と直列に接続された第２のスイッチ接点を具備した回生電力放電回路と、前記スイッチ素子の短絡故障を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて、前記第２のスイッチ接点を開放するとともに、前記駆動手段をフリーランさせる制御手段とを備えた。
【００１１】
そして、請求項５に記載のように、前記第１のスイッチ接点と、前記第２のスイッチ接点とを共通の制御手段により制御する。
【００１２】
また、請求項６に記載のように、前記検出手段は前記回生電力放電素子の温度を検出する温度検出手段であり、前記制御手段は該温度検出手段による温度検出と予め設定された温度とを比較し、該比較の結果に基づいて前記スイッチ接点を開放する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明の交流−直流変換装置の一実施の形態を説明する。
図１に示すように、交流−直流変換装置（以下、「ＡＣ−ＤＣコンバータ」）２は、三相交流電源１に端子Ｒ、Ｓ、Ｔで接続されており、該ＡＣ−ＤＣコンバータ２は、該三相交流電源１からの交流入力を整流する整流部６と、整流された出力を平滑する平滑用素子である電解コンデンサ７とを備え、該電解コンデンサ７には前記整流部６により整流された波形が出力される直流ラインの母線Ｐ−母線Ｎ間に接続されている。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ２は、直流出力側で、ＤＣ−ＡＣ変換装置であるインバータ３を介して駆動手段たるモータ４に接続されている。
また、ＡＣ−ＤＣコンバータ２には、直流出力側からの回生電力を放電するための回生電力放電回路１０（２０又は３０）が設けられている。以下に、この回生電力放電回路１０・２０・３０について、３つの実施例を説明する。
【００１４】
まず、回生電力放電回路１０の第１実施例について、該回生電力放電回路１０を備えたＡＣ−ＤＣコンバータ２を参照しながら説明する。
図１に示すように、前記母線Ｐ上には、突入電流抑制素子たる抵抗器１１が介設され、該抵抗器１１と並列に、ａ接点のスイッチ接点１２が接続されている。この抵抗器１１（スイッチ接点１２）の下流側（モータ４側）に回生電力放電回路１０が設けられ、該回生電力放電回路１０は、母線Ｐ−母線Ｎ間に直列に介設された、回生電力放電素子たる抵抗器１５と、スイッチ素子１７とで構成されている。スイッチ素子１７は、モータ４からの回生電力発生時に短絡動作して該回生電力を抵抗器１５にて消費させるように作動し、例えば、ＩＧＢＴやＦＥＴやバイポーラトランジスタなどの素子で構成されている。
ここで、抵抗器１５には、抵抗器１１の定格容量よりも大きな定格容量のものを選定しおき、また、抵抗器１１とスイッチ素子１７については、他の素子とは別にして、同一基盤上、または別の基盤であって、同一の実装回路収納ボックス等の同一の実装ユニットに実装しておいてもよい。
【００１５】
ＡＣ−ＤＣコンバータ２は、この回生電力放電回路１０と、前記スイッチ素子１７の短絡故障を検出する検出手段と、該該検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチ接点１２を開放する制御手段とを備えている。
【００１６】
前記検出手段は、例えば、温度検出センサたるサーモスタット１６で構成され、抵抗器１５に取り付けられている。前記制御手段は該サーモスタット１６と連動する制御リレーで構成されて、通常は、スイッチ素子４１がＯＮ状態で、該サーモスタット１６から該スイッチ素子４１を介し前記スイッチ接点１２に対応するリレーコイル４２にＯＮ信号が出力されていて（リレーコイル４２が通電していて）、該サーモスタット１６による抵抗器１５の検出温度が閾値以上の温度になると、該サーモスタット１６から該リレーコイル４２にＯＦＦ信号が出力され（該サーモスタット１６と連動する制御リレーの接点が開くようになっている。これによりリレーコイル４２への通電が遮断されるため）、スイッチ接点１２が開くように制御されている。
【００１７】
また、スイッチ接点１２は、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差を検出するＰ−Ｎ間電圧検出回路４５と連動させて開閉制御されている。母線Ｐ−母線Ｎ間には２つの抵抗器８・９が直列に接続されて、該抵抗器８・９間にＰ−Ｎ間電圧検出回路４５が接続されている。このＰ−Ｎ間電圧検出回路４５による母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差の検出結果に基づき、該Ｐ−Ｎ間電圧検出回路４５からリレーＯＮ回路４６に制御信号が出力される。この制御信号は母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が所定の値以上であればＯＮ信号として、所定の値未満であればＯＦＦ信号として出力され、そして、該リレーＯＮ回路４６から前記スイッチ素子４１を介して前記リレーコイル４２にＯＮ信号又はＯＦＦ信号が出力されて、スイッチ接点１２が開閉されるように制御されている。
【００１８】
以上のようにＡＣ−ＤＣコンバータ２が構成され、三相交流電源１からの電力供給開始直後は、リレーＯＮ回路４６からリレーコイル４２にＯＦＦ信号が出力されていて、スイッチ接点１２が開放された状態にあり、該三相交流電源１からの交流電流が該スイッチ接点１２と並列に接続された突入電流抑制素子たる抵抗器１１を流れるようになっている。これは、電力供給開始直後、コンデンサ７に電荷が充電されていないことにより、ＡＣ−ＤＣコンバータ２に発生する瞬時の突入電流（大電流）を抵抗器１１によって抑制し、突入電流による回路素子の破壊を防止するためである。
【００１９】
電力供給開始時、コンデンサ７への充電により、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が上昇していき、前記所定の値以上となると、Ｐ−Ｎ間電圧検出回路４５からリレーＯＮ回路４６にＯＮ信号が出力されて、該リレーＯＮ回路４６から前記リレーコイル４２にＯＮ信号が出力されて、スイッチ接点１２を閉じるように制御されている。そうして、三相交流電源１からの交流電力はＡＣ−ＤＣコンバータ２で整流・平滑されて、一旦、直流に変換され、この直流出力は母線Ｐ、Ｎを介してインバータ３にて直流−交流変換が行われて、モータ４を駆動させ、このとき、インバータ３の出力周波数を徐々に上昇させていき、該出力周波数の増加に従ってモータ４の回転速度を上昇させ、該インバータ３の出力周波数を指定周波数まで上昇させて、モータ４を定常運転させる。
【００２０】
そうして、駆動しているモータ４をインバータ３にて急減速させることによりモータ４が回生運転状態となった場合、この回生運転によって発生した回生エネルギーがインバータ３、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の側に戻されるようになっている。そして、このエネルギーが回生電力となり、停電継続中であってもこの回生電力により引き続きモータ４等が制御されるようになっている。
【００２１】
このＡＣ−ＤＣコンバータ２には、回生電力放電回路１０が具備されており、回生電力によりＰ−Ｎ間電圧が上昇すると、スイッチ素子１７がターンオンし、該回生電力に伴う電流が抵抗器１５に流れるようになる。この回生電力の発生は、上記Ｐ−Ｎ間電圧検出回路４５とは別の図示しないスイッチ素子１７用のＰ−Ｎ間電圧検出回路によって検出されるようになっている。但し、１つの中央処理装置を備え、それに上記２つの電圧検出回路に相当する各々の機能を持たせるようにしてもよい。このＰ−Ｎ間電圧検出回路により検出された母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が、所定の値以上で検出されると、回生電力が発生していると判断されて、スイッチ素子１７がターンオンされるように制御されている。これにより回生電力に伴う電流が抵抗器１５で消費されるようになり、すなわち、該回生電力は抵抗器１５で放電されて、その結果、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位の上昇を抑制する。そして、前記図示しないＰ−Ｎ間電圧検出回路により母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が、所定の値未満で検出されるようになると、回生電力がなくなったと判断されて、スイッチ素子１７がターンオフされ、回生電力消費動作が停止される。
【００２２】
ところで、図２に示すように、スイッチ素子１７の短絡破壊時に（ステップＳ１）、抵抗器１５に連続的に電流が流れ始め、この結果、該抵抗器１５が発熱し始める（ステップＳ２）。そして、サーモスタット１６の検出温度と、予め設定された温度閾値と比較し、検出温度が該閾値を超えると（ステップＳ３）、該サーモスタット１６からリレーコイル４２へＯＦＦ信号が出力され（制御リレーの接点が開かれて、該リレーコイル４２の通電が遮断され）、これにより投入されていたスイッチ接点１２が開放される（ステップＳ４）。
【００２３】
このスイッチ接点１２の開放により、連続的に流れる電流は抵抗器１１と抵抗器１５とにそれぞれ流れるようになり、この結果、抵抗器１５の両端間に掛かる電圧が下がって、該抵抗器１５の損壊が防止されるのである（ステップＳ５）。
【００２４】
さらに言うと、抵抗器１１よりも、サーモスタット１６を取り付けた抵抗器１５の方が高価であることから、スイッチ素子１７が短絡破壊したときに、上記連続的に流れる電流により、先に、抵抗器１５よりも定格容量が小さな抵抗器１１が断線し、三相交流電源１からの電力供給を停止するように構成されている。
これは定格容量が小さくなれば、それだけ許容し得る最大許容電流も小さくなるためであり、この結果、先に抵抗器１１が損壊して断線するのである。
【００２５】
このようにして廉価な抵抗器１１の方が断線し、これにより回生電力放電回路１０が開放されて、高価な抵抗器１５が保護されるのである。このように、抵抗器１１には、▲１▼三相交流電源１からの電力供給開始直後に、ＡＣ−ＤＣコンバータ２への突入電流を抑制し、▲２▼スイッチ素子１７の短絡破壊時に抵抗器１５に連続的に電流が流れた後は、該抵抗器１１を断線させて、高価な抵抗器１５を保護するという、２つの役割を果している。
【００２６】
この第１実施例では、従来の構成のように、回生電力放電回路１０にヒューズなどの断線用素子を別途介設しておく必要もなく、この第１実施例の回生電力放電回路１０を備えたＡＣ−ＤＣコンバータ２はコストが低減され、安価に製作することができる。
【００２７】
また、上記連続的に流れる電流により破損した抵抗器１１とスイッチ素子１７とを取り換える必要があり、これら抵抗器１１とスイッチ素子１７とは同一の基盤上等に実装されていれば、該基盤を取り換えるだけで、一度に２つの部品を容易に取り換えることができる。このように抵抗器１１とスイッチ素子１７とを同一のユニット上に配置することで、メンテナンス性が向上する。
【００２８】
次に、回生電力放電回路２０の第２実施例を、該回生電力放電回路２０を備えたＡＣ−ＤＣコンバータ２を参照しながら説明する。
図３に示すように、前記母線Ｐ上には、突入電流抑制素子たる抵抗器２１が介設され、該抵抗器２１と並列に、ａ接点のスイッチ接点２２が接続されている。また、前記母線Ｎ上には、突入電流抑制素子たる抵抗器２３が介設され、該抵抗器２３と並列に、ａ接点のスイッチ接点２４が接続されている。
この抵抗器２１・２３（スイッチ接点２２・２４）の下流側（モータ４側）に回生電力放電回路２０が設けられ、該回生電力放電回路２０は、母線Ｐ−母線Ｎ間に直列に介設された、回生電力放電素子たる抵抗器２５と、スイッチ素子２７とで構成されている。スイッチ素子２７は、モータ４からの回生電力発生時に短絡動作して該回生電力を抵抗器２５にて消費させるように作動し、例えば、ＩＧＢＴやＦＥＴやバイポーラトランジスタなどの素子で構成されている。
ここで、抵抗器２５には、抵抗器２１と抵抗器２３との定格容量の和よりも大きな定格容量のものを選定しおき、また、抵抗器２１と、スイッチ素子２７については、他の素子とは別にして、同一基盤上、または別の基盤であって、同一の実装回路収納ボックス等の同一の実装ユニットに実装しておいてもよい。
【００２９】
ＡＣ−ＤＣコンバータ２はこの回生電力放電回路２０と、前記スイッチ素子２７の短絡故障を検出する検出手段と、該該検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチ接点２２を開放する制御手段とを備えている。
【００３０】
前記検出手段は、例えば、温度検出センサたるサーモスタット２６で構成されて抵抗器２５に取り付けられ、前記制御手段は該サーモスタット２６と連動する制御リレーで構成されて、通常は、スイッチ素子５１がＯＮ状態で、該サーモスタット２６から該スイッチ素子５１を介し前記スイッチ接点２２に対応するリレーコイル５２にＯＮ信号が出力されていて（リレーコイル５２が通電していて）、該サーモスタット２６による抵抗器２５の検出温度が閾値以上の温度になると、該サーモスタット２６から該リレーコイル５２にＯＦＦ信号が出力され（該サーモスタット２６と連動する制御リレーの接点が開くようになっている。これによりリレーコイル５２への通電が遮断されるため）、スイッチ接点２２が開くように制御されている。
【００３１】
また、スイッチ接点２２・２４は、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差を検出するＰ−Ｎ間電圧検出回路５５と連動させて開閉制御されている。母線Ｐ−母線Ｎ間には２つの抵抗器８・９が直列に接続されて、該抵抗器８・９間にＰ−Ｎ間電圧検出回路５５が接続されている。このＰ−Ｎ間電圧検出回路５５による母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差の検出結果に基づき、該Ｐ−Ｎ間電圧検出回路５５からリレーＯＮ回路５６に制御信号が出力される。この制御信号は母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が所定の値以上であればＯＮ信号として、所定の値未満であればＯＦＦ信号として出力され、そして、該リレーＯＮ回路５６から前記スイッチ素子５１を介して前記リレーコイル５２に、スイッチ素子５３を介してスイッチ接点２４に対応するリレーコイル５４にＯＮ信号又はＯＦＦ信号の同一の信号が出力されて、スイッチ接点２２・２４が開閉されるように制御されている。
【００３２】
以上のようにＡＣ−ＤＣコンバータ２が構成され、三相交流電源１からの電力供給開始直後は、リレーＯＮ回路５６からリレーコイルに５２・５４にＯＦＦ信号が出力されていて、スイッチ接点２２・２４がともに開放された状態にあり、該三相交流電源１からの交流電流は突入電流抑制素子たる抵抗器２１・２３を流れるようになっている。これは、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の電力供給開始直後に発生する瞬時の突入電流（大電流）を抵抗器２１・２３によって抑制し、突入電流による回路素子の破壊を防止するためである。
【００３３】
電力供給開始時、コンデンサ７への充電により、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が上昇していき、前記所定の値以上となると、Ｐ−Ｎ間電圧検出回路５５からリレーＯＮ回路５６にＯＮ信号が出力されて、該リレーＯＮ回路５６から前記リレーコイル５２・５４にＯＮ信号が出力されて、スイッチ接点２２・２４がともに閉じるように制御されている。そうして、三相交流電源１からの交流電力はＡＣ−ＤＣコンバータ２で整流・平滑されて、一旦、直流に変換され、この直流出力は母線Ｐ、Ｎを介してインバータ３にて直流−交流変換が行われて、モータ４を駆動させ、このとき、インバータ３の出力周波数を徐々に上昇させていき、該出力周波数の増加に従ってモータ４の回転速度を上昇させ、該インバータ３の出力周波数を指定周波数まで上昇させて、モータ４を定常運転させる。
【００３４】
そうして、駆動しているモータ４をインバータ３にて急減速させることによりモータ４が回生運転状態となった場合、この回生運転によって発生した回生エネルギーがインバータ３、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の側に戻されるようになっている。そして、このエネルギーが回生電力となり、停電継続中であってもこの回生電力により引き続きモータ４等が制御されるようになっている。
【００３５】
このＡＣ−ＤＣコンバータ２には、回生電力放電回路２０が具備されており、回生電力によりＰ−Ｎ間電圧が上昇すると、スイッチ素子２７がターンオンし、該回生電力に伴う電流が抵抗器２５に流れるようになる。この回生電力の発生は、上記Ｐ−Ｎ間電圧検出回路５５とは別の図示しないスイッチ素子２７用のＰ−Ｎ間電圧検出回路によって検出されるようになっている。但し、１つの中央処理装置を備え、それに上記２つの電圧検出回路に相当する各々の機能を持たせるようにしてもよい。このＰ−Ｎ間電圧検出回路により検出された母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が、所定の値以上で検出されると、回生電力が発生していると判断されて、スイッチ素子２７がターンオンされるように制御されている。これにより回生電力に伴う電流が抵抗器２５で消費されるようになり、すなわち、該回生電力は抵抗器２５で放電されて、その結果、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位の上昇を抑制する。そして、前記図示しないＰ−Ｎ間電圧検出回路により母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が、所定の値未満で検出されるようになると、回生電力がなくなったと判断されて、スイッチ素子２７がターンオフされ、回生電力消費動作が停止される。
【００３６】
ところで、図２に示すように、スイッチ素子２７の短絡破壊時に（ステップＳ１）、抵抗器２５に連続的に電流が流れ始め、この結果、該抵抗器２５が発熱し始める（ステップＳ２）。そして、サーモスタット２６の検出温度と、予め設定された温度閾値と比較し、検出温度が該閾値を超えると（ステップＳ３）、該サーモスタット２６からリレーコイル５２へＯＦＦ信号が出力され（制御リレーの接点が開かれて、該リレーコイル５２の通電が遮断され）、これにより投入されていたスイッチ接点２２が開放される（ステップＳ４）。
【００３７】
このスイッチ接点２２の開放により、連続的に流れる電流は抵抗器２１と抵抗器２５とにそれぞれ流れるようになり、この結果、抵抗器２５の両端間に掛かる電圧が下がって、該抵抗器２５への負荷が減り、該抵抗器２５の損壊が確実に防止されるのである（ステップＳ５）。
【００３８】
さらに言うと、抵抗器２１・２３よりも、サーモスタット２６を取り付けた抵抗器２５の方が高価であることから、スイッチ素子２７が短絡破壊したときに、上記連続的に流れる電流により、先に、抵抗器２５よりも定格容量がかなり小さな抵抗器２１が断線し、三相交流電源１からの電力供給を停止するように構成されている。この第２実施例では、抵抗器２１・２３の定格容量の和が、前記第１実施例の抵抗器１１の定格容量と略等しく構成されて、抵抗器２１・２３の定格容量が同じとすれば、該抵抗器２１の定格容量は、抵抗器１１の定格容量の約半分となり、該抵抗器２１で許容し得る最大許容電流も、該抵抗器１１の最大許容電流の約半分となって、この結果、モータ４から回生電力が発生したときに、第２実施例の抵抗器２１は、第１実施例の抵抗器１１よりも短時間で損壊し、より確実に断線するのである。
このようにして抵抗器２１をより短時間で断線させることで、回生電力放電回路２０の他の素子への負担が軽減されるのである。
【００３９】
また、抵抗器２１の定格容量が、抵抗器１１の定格容量の約半分となることから、該抵抗器２１では該抵抗器１１に比べて突入電流を抑制する効果も約半分となるが、三相交流電源１からの電力供給開始直後には、スイッチ接点２２・２４がともに開いて、抵抗器２１は抵抗器２３とともに突入電流を抑制し、この抵抗器２１・２３の定格容量の和は抵抗器１１の定格容量と略等しくなることから、この第２実施例でも、第１実施例と同程度の性能で突入電流を抑制することができるのである。
【００４０】
以上のように、抵抗器２１には、▲１▼三相交流電源１からの電力供給開始直後に、抵抗器２３とともに、ＡＣ−ＤＣコンバータ２への突入電流を抑制し、▲２▼スイッチ素子２７の短絡破壊時に抵抗器２５に連続的に電流が流れた後は、該抵抗器２１を断線させて、高価な抵抗器２５を保護するという、２つの役割を果している。
【００４１】
この第２実施例でも、従来の構成のように、回生電力放電回路２０にヒューズなどの断線用素子を別途介設しておく必要もなく、この第２実施例の回生電力放電回路２０を備えたＡＣ−ＤＣコンバータ２もコストが低減され、安価に製作することができる。
【００４２】
また、上記連続的に流れる電流により破損した抵抗器２１とスイッチ素子２７とを取り換える必要があり、これら抵抗器２１とスイッチ素子２７とは同一の基盤上等に実装されていれば、該基盤を取り換えるだけで、一度に２つの部品を容易に取り換えることができる。このように抵抗器２１とスイッチ素子２７とを同一のユニット上に配置することで、メンテナンス性が向上する。
なお、本実施例では、リレーコイル５２とサーモスタット２６とを接続して、抵抗器２５の温度上昇に伴い、スイッチ接点２２を開放するようにしているが、リレーコイル５４とサーモスタット２６とを接続して、スイッチ接点２４を開放するようにしてもよい。
【００４３】
次に、回生電力放電回路３０の第３実施例を、該回生電力放電回路３０を備えたＡＣ−ＤＣコンバータ２を参照しながら説明する。
図４に示すように、前記母線Ｐ上には、突入電流抑制素子たる抵抗器３１が介設され、該抵抗器３１と並列に、ａ接点のスイッチ接点３２が接続されている。この抵抗器３１（スイッチ接点３２）の下流側（モータ４側）に回生電力放電回路３０が設けられ、該回生電力放電回路３０は、母線Ｐ−母線Ｎ間に直列に介設された、ａ接点のスイッチ接点３８と、回生電力放電素子たる抵抗器３５と、スイッチ素子３７とで構成されている。スイッチ素子３７は、モータ４からの回生電力発生時に短絡動作して該回生電力を抵抗器３５にて消費させるように作動し、例えば、ＩＧＢＴやＦＥＴやバイポーラトランジスタなどの素子で構成されている。
【００４４】
ＡＣ−ＤＣコンバータ２はこの回生電力放電回路３０と、前記スイッチ素子３７の短絡故障を検出する検出手段と、該該検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチ接点３８を開放するとともに、前記駆動手段たるモータ４をフリーランさせる制御手段７０とを備えている。
【００４５】
前記検出手段は、例えば、温度検出センサたるサーモスタット３６で構成されて抵抗器３５に取り付けられ、前記制御手段７０は抵抗温度検出回路７３と、リレーＯＮ回路７４と、フリーラン指令部７５とを具備して、該抵抗温度検出回路７３と該サーモスタット３６、該リレーＯＮ回路７４と後述のＰ−Ｎ間電圧検出回路６５、該フリーラン指令部７５と前記インバータ３とがそれぞれ通信接続されている。
【００４６】
このような構成で、制御手段７０では、抵抗温度検出回路７３により、サーモスタット３６による抵抗器３５の検出温度が閾値以上となって検出されると、前記リレーＯＮ回路７４からスイッチ素子７１を介して前記スイッチ接点３８に対応するリレーコイル７２にＯＦＦ信号が出力されて（該サーモスタット３６と連動する制御リレーの接点が開くようになっている。これによりリレーコイル７２への通電が遮断されるため）、スイッチ接点３８が開放されるとともに、前記フリーラン指令部７５からインバータ３にモータ４のフリーラン指令が出力されるように制御されている。
【００４７】
また、前記スイッチ接点３２は、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差を検出するＰ−Ｎ間電圧検出回路６５と連動させて開閉制御されている。母線Ｐ−母線Ｎ間には２つの抵抗器８・９が直列に接続されて、該抵抗器８・９間にＰ−Ｎ間電圧検出回路６５が接続されている。このＰ−Ｎ間電圧検出回路６５による母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差の検出結果に基づき、該Ｐ−Ｎ間電圧検出回路６５からリレーＯＮ回路６６に制御信号が出力される。この制御信号は母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が所定の値以上であればＯＮ信号として、所定の値未満であればＯＦＦ信号として出力される。
そして、該リレーＯＮ回路６６からスイッチ素子６１を介してリレーコイル６２にＯＮ信号又はＯＦＦ信号が出力されて、スイッチ接点３２が開閉されるように制御されている。
【００４８】
以上のようにＡＣ−ＤＣコンバータ２が構成され、三相交流電源１からの電力供給開始直後は、リレーＯＮ回路６６からリレーコイル６２にＯＦＦ信号が出力されていて、スイッチ接点３２が開放された状態にあり、該三相交流電源１からの交流電流が該スイッチ接点３２と並列に接続された突入電流抑制素子たる抵抗器３１を流れるようになっている。これは、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の電力供給開始直後に発生する瞬時の突入電流（大電流）を抵抗器３１によって抑制し、突入電流による回路素子の破壊を防止するためである。
また、この三相交流電源１からの電力供給開始直後は、制御手段７０のリレーＯＮ回路７４からリレーコイル７２にＯＦＦ信号が出力されていて、スイッチ接点３８も開放された状態にあり、抵抗器３５が介設された母線Ｐ−母線Ｎ間の動力線には電流が流れないようにしている。
【００４９】
電力供給開始時、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が上昇していき、前記所定の値以上となると、Ｐ−Ｎ間電圧検出回路６５からリレーＯＮ回路６６にＯＮ信号が出力されて、該リレーＯＮ回路６６から前記リレーコイル６２にＯＮ信号が出力されて、スイッチ接点３２を閉じるとともに、該Ｐ−Ｎ間電圧検出回路６５から、もう一方の制御手段７０のリレーＯＮ回路７４にＯＮ信号が出力されて、該リレーＯＮ回路７４からリレーコイル７２にＯＮ信号が出力されて、スイッチ接点３８を閉じるように制御されている。そうして、三相交流電源１からの交流電力はＡＣ−ＤＣコンバータ２で整流・平滑されて、一旦、直流に変換され、この直流出力は母線Ｐ、Ｎを介してインバータ３にて直流−交流変換が行われて、モータ４を駆動させ、このとき、インバータ３の出力周波数を徐々に上昇させていき、該出力周波数の増加に従ってモータ４の回転速度を上昇させ、該インバータ３の出力周波数を指定周波数まで上昇させて、モータ４を定常運転させる。
【００５０】
そうして、駆動しているモータ４をインバータ３にて急減速させることによりモータ４が回生運転状態となった場合、この回生運転によって発生した回生エネルギーがインバータ３、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の側に戻されるようになっている。そして、このエネルギーが回生電力となり、停電継続中であってもこの回生電力により引き続きモータ４等が制御されるようになっている。
【００５１】
このＡＣ−ＤＣコンバータ２には、回生電力放電回路３０が具備されており、回生電力によりＰ−Ｎ間電圧が上昇すると、スイッチ素子３７がターンオンし、該回生電力に伴う電流が抵抗器３５に流れるようになる。この回生電力の発生は、上記Ｐ−Ｎ間電圧検出回路６５とは別の図示しないスイッチ素子３７用のＰ−Ｎ間電圧検出回路によって検出されるようになっている。但し、１つの中央処理装置を備え、それに上記２つの電圧検出回路に相当する各々の機能を持たせるようにしてもよい。このＰ−Ｎ間電圧検出回路により検出された母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が、所定の値以上で検出されると、回生電力が発生していると判断されて、スイッチ素子３７がターンオンされるように制御されている。これにより回生電力に伴う電流が抵抗器３５で消費されるようになり、すなわち、該回生電力は抵抗器３５で放電されて、その結果、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位の上昇を抑制する。そして、前記図示しないＰ−Ｎ間電圧検出回路により母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が、所定の値未満で検出されるようになると、回生電力がなくなったと判断されて、スイッチ素子３７がターンオフされ、回生電力消費動作が停止される。
【００５２】
ところで、図５に示すように、スイッチ素子３７の短絡破壊時に（ステップＴ１）、抵抗器３５に連続的に電流が流れ始め、この結果、該抵抗器３５が発熱し始める（ステップＴ２）。そして、制御手段７０の抵抗温度検出回路７３でサーモスタット３６の検出温度と、予め設定された温度閾値と比較し、検出温度が該閾値を超えると（ステップＴ３）、該制御手段７０のリレーＯＮ回路７４からスイッチ素子７１を介してリレーコイル７２にＯＦＦ信号が出力され（制御リレーの接点が開かれて、該リレーコイル７２の通電が遮断され）、スイッチ接点３８が開放されるとともに（ステップＴ４）、該制御手段７０のフリーラン指令部７５からインバータ３にフリーラン指令が出力されて、該インバータ３とモータ４との間を電気的に切断し、該モータ４をフリーランさせて回生電力の発生を抑制する（ステップＴ５）。ここで上記ステップＴ４により連続的に電流が抵抗器３５に流れることを防止し、抵抗器３５の損壊を防止している（ステップＴ６）。
【００５３】
この第３実施例では、上記ステップＴ５により、モータ４からＡＣ−ＤＣコンバータ２への回生電力の発生を抑制すれば、回生電力の発生に伴うＰ−Ｎ間電圧の上昇を防ぎつつ、抵抗器３５の保護を図ることができる。
【００５４】
この第３実施例の回生電力放電回路３０を備えたＡＣ−ＤＣコンバータ２でも、従来の構成のように、回生電力放電回路３０にヒューズなどの断線用素子を別途介設しておく必要もなく、コストが低減されて、安価に回路を製作することができる。且つ、第１、第２実施例と異なり、突入電流抑制抵抗等を損壊させることなく抵抗器３５を保護することができるため、交換部品数の低減を実現できる。
【００５５】
また、この第３実施例では、スイッチ接点３２の開閉に係る制御手段、スイッチ素子６１、リレーコイル６２と、スイッチ接点３８の開閉に係る制御手段７０、スイッチ素子７１、リレーコイル７２とを共通の制御手段８０で構成して、スイッチ接点３２・３８の開閉制御を簡素化するともに、コストの削減を図ることができる。
【００５６】
以下、この共通の制御手段８０について説明すると、該制御手段８０は、前記検出手段たるサーモスタット３６による検出結果に基づき、前記スイッチ接点３２・３８を開放するとともに、モータ４をフリーランさせ、また、三相交流電源１からの電力供給開始直後に、該スイッチ接点３２・３８を開閉するようように構成されている。
図６に示すように、前記制御手段８０は、抵抗温度検出回路８３と、リレーＯＮ回路８４と、フリーラン指令部８５とを具備して、該抵抗温度検出回路８３と該サーモスタット３６、該リレーＯＮ回路８４と後述するＰ−Ｎ間電圧検出回路８６、該フリーラン指令部８５と前記インバータ３とがそれぞれ通信接続されている。
【００５７】
このような構成で、制御手段８０では、抵抗温度検出回路８３により、サーモスタット３６による抵抗器３５の検出温度が閾値以上となって検出されると、前記リレーＯＮ回路８４からスイッチ素子８１を介して前記スイッチ接点３２・３８に対応するリレーコイル８２にＯＦＦ信号が出力されて、スイッチ接点３２、及びスイッチ接点３８が開放されるとともに、前記フリーラン指令部８５からインバータ３にモータ４のフリーラン指令が出力されるように制御されている。
【００５８】
また、前記スイッチ接点３２は、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差を検出するＰ−Ｎ間電圧検出回路８５と連動させて開閉制御されている。母線Ｐ−母線Ｎ間には２つの抵抗器８・９が直列に接続されて、該抵抗器８・９間にＰ−Ｎ間電圧検出回路８６が接続されている。このＰ−Ｎ間電圧検出回路８６による母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差の検出結果に基づき、該Ｐ−Ｎ間電圧検出回路８６からリレーＯＮ回路８４に制御信号が出力される。この制御信号は母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が所定の値以上であればＯＮ信号として、所定の値未満であればＯＦＦ信号として出力され、そして、該リレーＯＮ回路８４から前記スイッチ素子８１を介して前記スイッチ接点３２・３８に対応するリレーコイル８２にＯＮ信号又はＯＦＦ信号が出力されて、スイッチ接点３２、及びスイッチ接点３８が開閉されるように制御されている。
このように構成で、スイッチ接点３２と、スイッチ接点３８とを共通の制御装置８０により制御する構成とする。
【００５９】
以上のようにＡＣ−ＤＣコンバータ２が構成され、三相交流電源１からの電力供給開始直後は、制御手段８０のリレーＯＮ回路８４からリレーコイル８２にＯＦＦ信号が出力されていて、スイッチ接点３２、及びスイッチ接点３８がともに開放された状態にあり、該三相交流電源１からの交流電流が該スイッチ接点３２と並列に接続された突入電流抑制素子たる抵抗器３１を流れるようになっている。これは、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の電力供給開始直後に発生する瞬時の突入電流（大電流）を抵抗器３１によって抑制し、突入電流による回路素子の破壊を防止するためである。また、この三相交流電源１からの電力供給開始直後は、スイッチ接点３８を開放して、抵抗器３５が介設された母線Ｐ−母線Ｎ間の動力線には電流が流れないようにしている。
【００６０】
電力供給開始時、母線Ｐ−母線Ｎ間の電位差が上昇していき、前記所定の値以上となると、Ｐ−Ｎ間電圧検出回路８６からリレーＯＮ回路８４にＯＮ信号が出力されて、該リレーＯＮ回路８４から前記リレーコイル８２にＯＮ信号が出力されて、スイッチ接点３２、及びスイッチ接点３８をともに閉じるように制御されている。そうして、三相交流電源１からの交流電力はＡＣ−ＤＣコンバータ２で整流・平滑されて、一旦、直流に変換され、この直流出力は母線Ｐ、Ｎを介してインバータ３にて直流−交流変換が行われて、モータ４を駆動させ、このとき、インバータ３の出力周波数を徐々に上昇させていき、該出力周波数の増加に従ってモータ４の回転速度を上昇させ、該インバータ３の出力周波数を指定周波数まで上昇させて、モータ４を定常運転させる。
【００６１】
そうして、駆動しているモータ４をインバータ３にて急減速させることによりモータ４が回生運転状態となった場合、この回生運転によって発生した回生エネルギーがインバータ３、ＡＣ−ＤＣコンバータ２の側に戻されるようになっている。そして、このエネルギーが回生電力となり、停電継続中であってもこの回生電力により引き続きモータ４等が制御されるようになっている。
【００６２】
このＡＣ−ＤＣコンバータ２には、回生電力放電回路３０が具備されて、図５に示すように、スイッチ素子３７の短絡破壊時に（ステップＴ１）、抵抗器３５に連続的に電流が流れ始め、この結果、該抵抗器３５が発熱し始める（ステップＴ２）。そして、制御手段８０の抵抗温度検出回路８３でサーモスタット３６の検出温度と、予め設定された温度閾値と比較し、検出温度が該閾値を超えると（ステップＴ３）、該制御手段８０のリレーＯＮ回路８４からスイッチ素子８１を介してリレーコイル８２にＯＦＦ信号が出力され（制御リレーの接点が開かれて、該リレーコイル８２の通電が遮断され）、スイッチ接点３２、及びスイッチ接点３８が開放されるとともに（ステップＴ４）、該制御手段８０のフリーラン指令部８５からインバータ３にフリーラン指令が出力されて、該インバータ３とモータ４との間を電気的に切断し、該モータ４をフリーランさせて回生電力の発生を抑制する（ステップＴ５）。ここで上記ステップＴ４により連続的に電流が抵抗器３５に流れることを防止し、抵抗器３５の損壊を防止している（ステップＴ６）。
【００６３】
なお、ステップＴ４での動作時に、スイッチ素子３２も開放されるが特に問題はない。なぜならば、モータ４をフリーランさせなければ、抵抗器３１を介してモータ４へ電力が供給され続けるため、いずれは、該スイッチ接点３２と並列に接続された突入電流抑制素子たる抵抗器３１を損壊に至らしめることになるが、この場合、このスイッチ素子３２の開閉と略同時に、モータ４をフリーランさせるので、抵抗器３１は大電流が流れることはなく、該抵抗器３１が破壊されるには至らないからである。
以上、３つの実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【００６４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されるので、以下のような効果を奏する。
まず、請求項１に記載の発明によれば、ヒューズ等、新たな断線用素子を設けることなく、突入電力抑制素子を断線させることにより、スイッチ素子が短絡破壊しても、該突入電力抑制素子よりも高価な回生電力放電素子を保護することができる。この突入電力抑制素子はヒューズ等の断線用素子よりもかなり廉価であるため、従来のヒューズ等の断線用素子を断線させて回生電力放電素子を保護する構成に比べて、コスト的に有利である。
【００６５】
また、請求項２に記載の発明によっても、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、請求項２に記載の発明の２つの突入電流抑制素子は、１つ当たりの定格容量を、請求項１に記載の発明の突入電流抑制素子の定格容量よりも小さくすることができ、スイッチ素子が短絡破壊したときに、第１の突入電流抑制素子又は第２の突入電流抑制素子の何れか一方の突入電流抑制素子を、確実、且つ短時間に断線させることができる。
【００６６】
そして、請求項３に記載の発明によれば、スイッチ素子、及び突入電力消費素子が破壊されたときに、該スイッチ素子と、該突入電力消費素子とが配置されたユニットを取り換えるだけで、一度に２つの断線、破壊した部品を容易に取り換えることができ、メンテナンス性が向上する。
【００６７】
そうして、請求項４に記載の発明によれば、ヒューズ等、新たな断線用素子を設けることなく、駆動手段をフリーランさせることで、突入電力抑制素子を断線させることなく、比較的高価な回生電力放電素子を保護することができる。このため、従来のヒューズ等の断線用素子を断線させて回生電力放電素子を保護する構成に比べて、コスト的にも有利である。さらに、突入電流抑制素子等の既存の回路構成の一部を損壊させる必要がなく、交換部品数を低減できる。
【００６８】
さらに、請求項５に記載の発明によれば、第１のスイッチ接点と、第２のスイッチ接点との開閉制御が簡素化され、コストの削減を図ることができる。
【００６９】
そうして、請求項６に記載の発明によれば、簡単な制御構成で、スイッチ素子の短絡破壊を検出することができ、比較的高価な回生電力放電素子を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る回生電力放電回路１０の回路図。
【図２】回生電力放電回路１０（２０）の動作を説明するフローチャート。
【図３】本発明の第２実施例に係る回生電力放電回路２０の回路図。
【図４】本発明の第３実施例に係る回生電力放電回路３０の回路図。
【図５】回生電力放電回路３０の動作を説明するフローチャート。
【図６】本発明の第３実施例に係る回生電力放電回路３０の別の制御構成を説明する回路図。
【図７】従来における回生電力放電回路９０の回路図。
【符号の説明】
２　　ＡＣ−ＤＣコンバータ
３　　インバータ
４　　モータ
１０・２０・３０　　回生電力放電回路
１１・２１・３１　　抵抗
１２・２２・３２　　スイッチ接点
１５・２５・３５　　抵抗
１６・２６・３６　　サーモスタット
１７・２７・３７　　スイッチ素子
２３　　抵抗
２４　　スイッチ接点
３８　　スイッチ接点
４２・５２・６２　　リレーコイル
４５・５５・６５・８６　　Ｐ−Ｎ間電圧検出回路
４６・５６・６６　　リレーＯＮ回路
７２・８２　　リレーコイル
７３・８３　　抵抗温度検出回路
７４・８４　　リレーＯＮ回路
７５・８５　　フリーラン指令部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an AC-DC converter that supplies a DC output by rectifying and smoothing an AC input from an AC power supply to a driving unit, and more particularly, relates to an AC-DC converter that supplies regenerative power from the driving unit to the AC-DC converter. The present invention relates to a circuit configuration for protecting a DC converter.
[0002]
[Prior art]
For example, a DC output terminal of an AC-DC converter (AC-DC converter) that rectifies and smoothes an AC input from an AC power supply and converts it into a DC output is connected to a motor via an inverter that is a DC-AC converter. In the case of a power failure in a motor drive system, the motor is regenerated by suddenly decelerating the driven motor by an inverter or by suddenly stopping during normal operation. The regenerative energy is returned to the inverter and the AC-DC converter. This energy becomes regenerative power, and the motor and the like are continuously controlled by the regenerative power even during a power failure. Further, the AC-DC converter is provided with a regenerative power discharging circuit. According to the conventional technique described in JP-A-5-336758, when regenerative power is generated, protection of circuit elements is performed as follows. Have been.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-336758
[0004]
As shown in FIG. 7, the regenerative power discharge circuit 90 includes a resistor 95 as a regenerative power discharge element, a power semiconductor 96, a fuse 97 as a disconnection element, a thyristor switch 98, a current detector 99, A determination circuit 91 is provided, and a fuse 97, a resistor 95, a current detector 99, and a power semiconductor 96 are connected in series between the bus P and the bus N. The power semiconductor 96 is an element that controls the start of energization of the resistor 95 by a gate signal. A thyristor switch 98 is connected in parallel with a series circuit including a current detector 99, a resistor 95, and a power semiconductor 96. The thyristor switch 98 includes a gate signal to the power semiconductor 96 and a current detector 99. A failure determination circuit 91 that controls the start of energization of the thyristor switch 98 by comparing the current with the energization signal of the thyristor switch 98 is connected.
[0005]
Then, the power failure causes the motor 4 to be in a regenerative operation state, and the regenerative energy generated in this regenerative operation is returned to the inverter 3 and the AC-DC converter 2 side, and at this time, the gate signal to the power semiconductor 96 is turned off. However, if the current detector 99 detects that a current is flowing, it is determined that the power semiconductor 96 has a short-circuit fault, and the thyristor switch 98 of the circuit that bypasses the resistor 95. Is turned on, the fuse 97 is blown, the regenerative power discharge circuit 90 is cut off, and the resistor 95 is protected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
With the above configuration, the damage of the resistor 95 is prevented. However, the fuse 97 and the current detector 99 are more expensive than the resistor 95, and therefore, the present invention takes this point into consideration. Therefore, it is an object to configure a regenerative power discharge circuit at low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem are as follows.
First, in an AC-DC converter that rectifies and smoothes an AC input from an AC power supply and supplies a DC output to a driving unit, at least one of a pair of positive and negative buses according to claim 1. An inrush current suppressing element provided on the bus, a switch contact connected in parallel to the inrush current suppressing element, and a rated capacity greater than the inrush current suppressing element provided between the set of buses. A regenerative power discharge device comprising: a large regenerative power discharge element; and a switch element connected in series to the regenerative power discharge element and short-circuiting when the regenerative power is generated from the driving means to cause the regenerative power discharge element to consume the regenerative power. A power discharging circuit; a detecting means for detecting a short-circuit failure of the switch element; and a control means for opening the switch contact based on a detection result by the detecting means.
[0008]
Alternatively, in an AC-DC converter that rectifies and smoothes an AC input from an AC power supply and supplies a DC output to the driving means, the driving means may be provided on a pair of positive and negative buses. A first inrush current suppressing element provided, a second inrush current suppressing element, a first switch contact and a second switch contact respectively connected in parallel to each of the inrush current suppressing elements, and the set of buses. A regenerative power discharging element having a rated capacity larger than the sum of the rated capacities of the two inrush current suppressing elements interposed therebetween, and a regenerative power generating element connected in series with the regenerative power discharging element and generating regenerative power from the driving means. A regenerative power discharging circuit including a switch element for causing a short-circuit operation when the regenerative power is consumed by the regenerative power discharging element, a detecting means for detecting a short-circuit failure of the switching element, and a detection result obtained by the detecting means. Hazuki, and a control means for opening one of said first switch contact, or the second switch contact.
[0009]
Then, the switch element and the inrush power consuming element are arranged in the same mounting unit.
[0010]
Alternatively, in an AC-DC converter that rectifies and smoothes an AC input from an AC power supply and supplies a DC output to the driving unit, at least one of a pair of positive and negative buses according to claim 4. Rush current suppressing element interposed on the bus, a first switch contact connected in parallel to the rush current suppressing element, a regenerative power discharging element interposed between the set of buses, and the regenerative power A switching element connected in series with the discharging element, performing a short-circuit operation when the regenerative power is generated from the driving means, and causing the regenerative power to be consumed by the regenerative power discharging element, and a second element connected in series with the switching element. A regenerative power discharging circuit having a switch contact, detecting means for detecting a short-circuit failure of the switch element, and opening the second switch contact based on a detection result by the detecting means; And control means for free-running means.
[0011]
Then, the first switch contact and the second switch contact are controlled by common control means.
[0012]
Further, as set forth in claim 6, the detecting means is a temperature detecting means for detecting a temperature of the regenerative power discharging element, and the control means detects the temperature by the temperature detecting means and a preset temperature. And comparing the switch contacts based on the result of the comparison.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an AC-DC converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an AC-DC converter (hereinafter, “AC-DC converter”) 2 is connected to a three-phase AC power supply 1 at terminals R, S, and T, and the AC-DC converter 2 A rectifying unit 6 for rectifying an AC input from the three-phase AC power supply 1, and an electrolytic capacitor 7 serving as a smoothing element for smoothing the rectified output. Is connected between the bus P and the bus N of the DC line from which the output waveform is output. The AC-DC converter 2 is connected on the DC output side to a motor 4 as driving means via an inverter 3 which is a DC-AC converter.
Further, the AC-DC converter 2 is provided with a regenerative power discharge circuit 10 (20 or 30) for discharging regenerative power from the DC output side. Hereinafter, three embodiments of the regenerative power discharge circuits 10, 20, and 30 will be described.
[0014]
First, a first embodiment of the regenerative power discharge circuit 10 will be described with reference to the AC-DC converter 2 including the regenerative power discharge circuit 10.
As shown in FIG. 1, a resistor 11 serving as an inrush current suppressing element is provided on the bus P, and a switch contact 12 having an a contact is connected in parallel with the resistor 11. A regenerative power discharge circuit 10 is provided on the downstream side (motor 4 side) of the resistor 11 (switch contact 12), and the regenerative power discharge circuit 10 is connected between a bus P and a bus N in series. It comprises a resistor 15 as a power discharge element and a switch element 17. The switch element 17 operates to short-circuit when the regenerative power is generated from the motor 4 and operates so that the regenerative power is consumed by the resistor 15, and is configured by, for example, an element such as an IGBT, an FET, or a bipolar transistor.
Here, a resistor having a rated capacity larger than the rated capacity of the resistor 11 is selected as the resistor 15, and the resistor 11 and the switch element 17 are separated from other elements by the same base. It may be mounted on the same mounting unit such as the same mounting circuit storage box or the like on the upper or another base.
[0015]
The AC-DC converter 2 includes the regenerative power discharge circuit 10, detection means for detecting a short-circuit failure of the switch element 17, and control means for opening the switch contact 12 based on a detection result by the detection means. Have.
[0016]
The detection means is composed of, for example, a thermostat 16 which is a temperature detection sensor, and is attached to the resistor 15. The control means is constituted by a control relay interlocked with the thermostat 16. Normally, when the switch element 41 is turned on, the relay coil 42 corresponding to the switch contact 12 is turned on from the thermostat 16 via the switch element 41. When a signal is output (when the relay coil 42 is energized) and the temperature detected by the thermostat 16 at the resistor 15 is equal to or higher than a threshold, an OFF signal is output from the thermostat 16 to the relay coil 42 ( The contact of the control relay that is linked to the thermostat 16 is opened, so that the power supply to the relay coil 42 is cut off), so that the switch contact 12 is controlled to be opened.
[0017]
The switch contact 12 is controlled to open and close in conjunction with a PN voltage detection circuit 45 that detects a potential difference between the bus P and the bus N. Two resistors 8.9 are connected in series between the bus P and the bus N, and a PN voltage detection circuit 45 is connected between the resistors 8.9. Based on the detection result of the potential difference between the bus P and the bus N by the PN voltage detection circuit 45, a control signal is output from the PN voltage detection circuit 45 to the relay ON circuit 46. This control signal is output as an ON signal when the potential difference between the bus P and the bus N is equal to or more than a predetermined value, and is output as an OFF signal when the potential difference is less than the predetermined value. An ON signal or an OFF signal is output to the relay coil 42 via the relay coil 42 so that the switch contact 12 is controlled to be opened and closed.
[0018]
The AC-DC converter 2 is configured as described above. Immediately after the start of the power supply from the three-phase AC power supply 1, the OFF signal is output from the relay ON circuit 46 to the relay coil 42, and the switch contact 12 is opened. In this state, the AC current from the three-phase AC power supply 1 flows through the resistor 11 serving as an inrush current suppressing element connected in parallel with the switch contact 12. This is because, immediately after the start of power supply, the capacitor 7 is not charged, so that the instantaneous inrush current (large current) generated in the AC-DC converter 2 is suppressed by the resistor 11, and the circuit element caused by the inrush current This is to prevent destruction.
[0019]
At the start of power supply, the charging of the capacitor 7 causes the potential difference between the bus P and the bus N to rise. When the potential difference exceeds the predetermined value, the ON signal is sent from the PN voltage detection circuit 45 to the relay ON circuit 46. Is output, and an ON signal is output from the relay ON circuit 46 to the relay coil 42 to control the switch contact 12 to be closed. Then, the AC power from the three-phase AC power supply 1 is rectified and smoothed by the AC-DC converter 2 and is once converted to DC, and this DC output is converted by the inverter 3 through the buses P and N to DC-DC. The AC conversion is performed to drive the motor 4. At this time, the output frequency of the inverter 3 is gradually increased, and the rotation speed of the motor 4 is increased according to the increase of the output frequency. Is raised to the designated frequency, and the motor 4 is operated in a steady state.
[0020]
When the motor 4 is brought into a regenerative operation state by rapidly decelerating the motor 4 being driven by the inverter 3, the regenerative energy generated by the regenerative operation is supplied to the inverter 3 and the AC-DC converter 2. Is to be returned to. This energy becomes regenerative power, and the motor 4 and the like are continuously controlled by the regenerative power even during a power failure.
[0021]
The AC-DC converter 2 includes a regenerative power discharge circuit 10. When the PN voltage rises due to the regenerative power, the switch element 17 turns on, and a current accompanying the regenerative power is supplied to the resistor 15. It will flow. The generation of the regenerative power is detected by a PN voltage detection circuit for the switch element 17 (not shown) which is separate from the PN voltage detection circuit 45. However, one central processing unit may be provided, and each of them may have a function corresponding to the two voltage detection circuits. When the potential difference between the bus P and the bus N detected by the PN voltage detection circuit is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that regenerative power is generated, and the switch element 17 is turned on. It is controlled as follows. As a result, the current accompanying the regenerative power is consumed by the resistor 15, that is, the regenerative power is discharged by the resistor 15, and as a result, the rise in the potential between the bus P and the bus N is suppressed. When the potential difference between the bus P and the bus N is detected by a voltage detection circuit (not shown) between the bus P and the bus N to be less than a predetermined value, it is determined that the regenerative power has disappeared, and the switch element 17 is turned off. Then, the regenerative power consumption operation is stopped.
[0022]
By the way, as shown in FIG. 2, when the short-circuit of the switch element 17 is broken (step S1), a current starts to flow continuously through the resistor 15, and as a result, the resistor 15 starts to generate heat (step S2). Then, the detected temperature of the thermostat 16 is compared with a preset temperature threshold, and when the detected temperature exceeds the threshold (step S3), an OFF signal is output from the thermostat 16 to the relay coil 42 (contact of the control relay). Is opened and the energization of the relay coil 42 is cut off), whereby the switch contact 12 that has been turned on is opened (step S4).
[0023]
When the switch contact 12 is opened, a continuous current flows through the resistor 11 and the resistor 15, respectively. As a result, the voltage applied across the resistor 15 decreases, and the resistor 15 Damage is prevented (step S5).
[0024]
Furthermore, since the resistor 15 to which the thermostat 16 is attached is more expensive than the resistor 11, when the switch element 17 is short-circuited and broken down, the resistor 15 is first connected to the resistor 15 by the continuous current. The resistor 11 having a rated capacity smaller than 15 is disconnected, and the power supply from the three-phase AC power supply 1 is stopped.
This is because the smaller the rated capacity, the smaller the maximum allowable current that can be tolerated. As a result, the resistor 11 is damaged and disconnected first.
[0025]
In this way, the inexpensive resistor 11 is disconnected, thereby opening the regenerative power discharge circuit 10 and protecting the expensive resistor 15. As described above, the rush current to the AC-DC converter 2 is suppressed immediately after the power supply from the three-phase AC power supply 1 is started. After the current continuously flows through the resistor 15, the resistor 11 has a double role by disconnecting the resistor 11 to protect the expensive resistor 15.
[0026]
In the first embodiment, unlike the conventional configuration, there is no need to separately provide a disconnection element such as a fuse in the regenerative power discharge circuit 10, and the regenerative power discharge circuit 10 of the first embodiment is provided. The AC-DC converter 2 can be manufactured at low cost and at low cost.
[0027]
In addition, it is necessary to replace the resistor 11 and the switch element 17 which are damaged by the continuous current, and if the resistor 11 and the switch element 17 are mounted on the same board or the like, the board may be replaced. Simply by replacing, two parts can be easily replaced at a time. By arranging the resistor 11 and the switch element 17 on the same unit in this manner, the maintainability is improved.
[0028]
Next, a second embodiment of the regenerative power discharging circuit 20 will be described with reference to the AC-DC converter 2 including the regenerative power discharging circuit 20.
As shown in FIG. 3, a resistor 21 serving as an inrush current suppressing element is provided on the bus P, and a switch contact 22 having an a contact is connected in parallel with the resistor 21. A resistor 23 serving as an inrush current suppressing element is provided on the bus N, and a switch contact 24 having an a contact is connected in parallel with the resistor 23.
A regenerative power discharge circuit 20 is provided downstream (on the motor 4 side) of the resistors 21 and 23 (switch contacts 22 and 24), and the regenerative power discharge circuit 20 is interposed in series between the bus P and the bus N. , A resistor 25 serving as a regenerative power discharging element, and a switching element 27. The switch element 27 operates so as to short-circuit when the regenerative power is generated from the motor 4 and to consume the regenerative power in the resistor 25, and is composed of, for example, an element such as an IGBT, an FET, or a bipolar transistor.
Here, as the resistor 25, one having a rated capacity larger than the sum of the rated capacities of the resistor 21 and the resistor 23 is selected, and the resistor 21 and the switch element 27 are other elements. Apart from this, it may be mounted on the same board or on a different board and in the same mounting unit such as the same mounting circuit storage box.
[0029]
The AC-DC converter 2 includes the regenerative power discharge circuit 20, detection means for detecting a short-circuit failure of the switch element 27, and control means for opening the switch contact 22 based on the detection result by the detection means. ing.
[0030]
The detection means is constituted by, for example, a thermostat 26 which is a temperature detection sensor and attached to the resistor 25, and the control means is constituted by a control relay interlocked with the thermostat 26. Usually, the switch element 51 is in an ON state. Then, an ON signal is output from the thermostat 26 to the relay coil 52 corresponding to the switch contact 22 via the switch element 51 (the relay coil 52 is energized), and the detection of the resistor 25 by the thermostat 26 is performed. When the temperature becomes equal to or higher than the threshold value, an OFF signal is output from the thermostat 26 to the relay coil 52 (a contact of a control relay interlocked with the thermostat 26 is opened. Is cut off), so that the switch contact 22 is controlled to open.
[0031]
The switch contacts 22 and 24 are controlled to open and close in conjunction with a PN voltage detection circuit 55 that detects a potential difference between the bus P and the bus N. Two resistors 8.9 are connected in series between the bus P and the bus N, and a PN voltage detection circuit 55 is connected between the resistors 8.9. Based on the detection result of the potential difference between the bus P and the bus N by the PN voltage detection circuit 55, a control signal is output from the PN voltage detection circuit 55 to the relay ON circuit 56. This control signal is output as an ON signal when the potential difference between the bus P and the bus N is equal to or more than a predetermined value, and is output as an OFF signal when the potential difference is less than the predetermined value. The same signal of the ON signal or the OFF signal is output to the relay coil 52 via the switch element 53 to the relay coil 54 corresponding to the switch contact 24 via the switch element 53, so that the switch contacts 22 and 24 are opened and closed. Have been.
[0032]
The AC-DC converter 2 is configured as described above. Immediately after the start of the power supply from the three-phase AC power supply 1, the OFF signal is output from the relay ON circuit 56 to the relay coils 52 and 54, and the switch contacts 22 and 54 are output. 24 are open, and the alternating current from the three-phase AC power supply 1 flows through the resistors 21 and 23 which are the inrush current suppressing elements. This is to suppress the instantaneous inrush current (large current) generated immediately after the power supply of the AC-DC converter 2 is started by the resistors 21 and 23, and to prevent the destruction of circuit elements due to the inrush current.
[0033]
At the start of power supply, the potential difference between the bus P and the bus N increases due to charging of the capacitor 7, and when the potential difference exceeds the predetermined value, an ON signal is sent from the PN voltage detection circuit 55 to the relay ON circuit 56. Is output from the relay ON circuit 56 to the relay coils 52 and 54 so that the switch contacts 22 and 24 are both closed. Then, the AC power from the three-phase AC power supply 1 is rectified and smoothed by the AC-DC converter 2 and is once converted to DC, and this DC output is converted by the inverter 3 through the buses P and N to DC-DC. The AC conversion is performed to drive the motor 4. At this time, the output frequency of the inverter 3 is gradually increased, and the rotation speed of the motor 4 is increased according to the increase of the output frequency. Is raised to the designated frequency, and the motor 4 is operated in a steady state.
[0034]
When the motor 4 is brought into a regenerative operation state by rapidly decelerating the motor 4 being driven by the inverter 3, the regenerative energy generated by the regenerative operation is supplied to the inverter 3 and the AC-DC converter 2. Is to be returned to. This energy becomes regenerative power, and the motor 4 and the like are continuously controlled by the regenerative power even during a power failure.
[0035]
The AC-DC converter 2 is provided with a regenerative power discharge circuit 20. When the PN voltage rises due to the regenerative power, the switch element 27 turns on, and the current accompanying the regenerative power is supplied to the resistor 25. It will flow. The generation of the regenerative power is detected by a PN voltage detection circuit for the switch element 27 (not shown) which is separate from the PN voltage detection circuit 55. However, one central processing unit may be provided, and each of them may have a function corresponding to the two voltage detection circuits. When the potential difference between the bus P and the bus N detected by the PN voltage detection circuit is detected to be a predetermined value or more, it is determined that regenerative power is generated, and the switch element 27 is turned on. It is controlled as follows. As a result, the current accompanying the regenerative power is consumed by the resistor 25, that is, the regenerative power is discharged by the resistor 25, and as a result, the rise in the potential between the bus P and the bus N is suppressed. Then, when the potential difference between the bus P and the bus N is detected by the not-shown PN voltage detection circuit to be less than a predetermined value, it is determined that the regenerative power has disappeared, and the switch element 27 is turned off. Then, the regenerative power consumption operation is stopped.
[0036]
By the way, as shown in FIG. 2, when the short-circuit of the switch element 27 is broken (step S1), a current continuously starts flowing through the resistor 25, and as a result, the resistor 25 starts to generate heat (step S2). Then, the detected temperature of the thermostat 26 is compared with a preset temperature threshold, and when the detected temperature exceeds the threshold (step S3), an OFF signal is output from the thermostat 26 to the relay coil 52 (contact of the control relay). Is opened and the energization of the relay coil 52 is cut off), whereby the switch contact 22 that has been turned on is opened (step S4).
[0037]
When the switch contact 22 is opened, a continuous current flows through the resistor 21 and the resistor 25, respectively. As a result, the voltage applied across the resistor 25 decreases, and the current flows to the resistor 25. Is reduced, and damage to the resistor 25 is reliably prevented (step S5).
[0038]
Furthermore, since the resistor 25 to which the thermostat 26 is attached is more expensive than the resistors 21 and 23, when the switch element 27 is short-circuited and broken down, The resistor 21 having a considerably smaller rated capacity than the resistor 25 is disconnected, and the power supply from the three-phase AC power supply 1 is stopped. In the second embodiment, the sum of the rated capacities of the resistors 21 and 23 is configured to be substantially equal to the rated capacity of the resistor 11 of the first embodiment, and if the rated capacities of the resistors 21 and 23 are the same. For example, the rated capacity of the resistor 21 is about half of the rated capacity of the resistor 11, and the maximum allowable current of the resistor 21 is also about half of the maximum allowable current of the resistor 11, As a result, when regenerative electric power is generated from the motor 4, the resistor 21 of the second embodiment breaks down in a shorter time than the resistor 11 of the first embodiment, and is more reliably disconnected.
By thus disconnecting the resistor 21 in a shorter time, the load on other elements of the regenerative power discharge circuit 20 is reduced.
[0039]
In addition, since the rated capacity of the resistor 21 is about half of the rated capacity of the resistor 11, the effect of suppressing the inrush current of the resistor 21 is about half that of the resistor 11; Immediately after the start of power supply from the phase AC power supply 1, the switch contacts 22 and 24 are both opened, and the resistor 21 suppresses the rush current together with the resistor 23. The sum of the rated capacities of the resistors 21 and 23 is equal to the resistance. Since the rated capacity is substantially equal to that of the case 11, the inrush current can be suppressed in the second embodiment with the same performance as that of the first embodiment.
[0040]
As described above, the rush current to the AC-DC converter 2 is suppressed together with the resistor 23 immediately after the power supply from the three-phase AC power supply 1 is started. After a current continuously flows through the resistor 25 at the time of the short-circuit failure of the resistor 27, the resistor 21 is disconnected and the expensive resistor 25 is protected.
[0041]
Also in the second embodiment, unlike the conventional configuration, there is no need to separately provide a disconnection element such as a fuse in the regenerative power discharge circuit 20, and the regenerative power discharge circuit 20 of the second embodiment is provided. Also, the cost of the AC-DC converter 2 can be reduced and the AC-DC converter 2 can be manufactured at low cost.
[0042]
In addition, it is necessary to replace the resistor 21 and the switch element 27 that have been damaged by the above-mentioned continuous current, and if the resistor 21 and the switch element 27 are mounted on the same board or the like, the board may be replaced. Simply by replacing, two parts can be easily replaced at a time. By arranging the resistor 21 and the switch element 27 on the same unit in this manner, the maintainability is improved.
In this embodiment, the relay coil 52 and the thermostat 26 are connected to open the switch contact 22 in accordance with the temperature rise of the resistor 25. However, the relay coil 54 and the thermostat 26 are connected. Thus, the switch contact 24 may be opened.
[0043]
Next, a third embodiment of the regenerative power discharge circuit 30 will be described with reference to the AC-DC converter 2 including the regenerative power discharge circuit 30.
As shown in FIG. 4, a resistor 31 serving as an inrush current suppressing element is provided on the bus P, and a switch contact 32 having an a contact is connected in parallel with the resistor 31. A regenerative power discharge circuit 30 is provided on the downstream side (motor 4 side) of the resistor 31 (switch contact 32), and the regenerative power discharge circuit 30 is provided between the bus P and the bus N in series. It is composed of a switch contact 38 as a contact, a resistor 35 as a regenerative power discharging element, and a switching element 37. The switch element 37 operates so as to short-circuit when the regenerative power is generated from the motor 4 so that the regenerative power is consumed by the resistor 35, and is composed of, for example, an element such as an IGBT, an FET or a bipolar transistor.
[0044]
The AC-DC converter 2 detects the regenerative power discharge circuit 30, a short-circuit failure of the switch element 37, and opens the switch contact 38 based on the detection result by the detection means. And control means 70 for causing the barrel motor 4 to free-run.
[0045]
The detection means is constituted by, for example, a thermostat 36 as a temperature detection sensor and attached to the resistor 35. The control means 70 includes a resistance temperature detection circuit 73, a relay ON circuit 74, and a free-run command section 75. The resistance temperature detecting circuit 73 and the thermostat 36, the relay ON circuit 74, a PN voltage detecting circuit 65 described later, the free-run command section 75, and the inverter 3 are connected to each other.
[0046]
With such a configuration, in the control means 70, when the temperature detected by the thermostat 36 at the resistor 35 is detected to be equal to or higher than the threshold by the resistance temperature detection circuit 73, the relay ON circuit 74 outputs the signal through the switch element 71. An OFF signal is output to the relay coil 72 corresponding to the switch contact 38 (the contact of the control relay interlocked with the thermostat 36 is opened, so that the power to the relay coil 72 is cut off). The switch contact 38 is opened, and the free-run command section 75 is controlled to output a free-run command to the inverter 3 to the inverter 3.
[0047]
The switch contact 32 is controlled to open and close in conjunction with a PN voltage detection circuit 65 that detects a potential difference between the bus P and the bus N. Two resistors 8.9 are connected in series between the bus P and the bus N, and a PN voltage detection circuit 65 is connected between the resistors 8.9. Based on the detection result of the potential difference between the bus P and the bus N by the PN voltage detection circuit 65, a control signal is output from the PN voltage detection circuit 65 to the relay ON circuit 66. This control signal is output as an ON signal when the potential difference between the bus P and the bus N is equal to or more than a predetermined value, and is output as an OFF signal when the potential difference is less than the predetermined value.
Then, an ON signal or an OFF signal is output from the relay ON circuit 66 to the relay coil 62 via the switch element 61, so that the switch contact 32 is controlled to be opened and closed.
[0048]
The AC-DC converter 2 is configured as described above. Immediately after the start of the power supply from the three-phase AC power supply 1, the OFF signal is output from the relay ON circuit 66 to the relay coil 62, and the switch contact 32 is opened. In this state, the AC current from the three-phase AC power supply 1 flows through the resistor 31 serving as an inrush current suppressing element connected in parallel with the switch contact 32. This is to suppress the instantaneous inrush current (large current) generated immediately after the start of the power supply of the AC-DC converter 2 by the resistor 31 and to prevent the destruction of the circuit element due to the inrush current.
Immediately after the start of the power supply from the three-phase AC power supply 1, an OFF signal is output from the relay ON circuit 74 of the control means 70 to the relay coil 72, and the switch contact 38 is also open. Current is prevented from flowing through the power line between the bus P and the bus N in which 35 is provided.
[0049]
At the start of power supply, the potential difference between the bus P and the bus N increases, and when the potential difference exceeds the predetermined value, an ON signal is output from the PN voltage detection circuit 65 to the relay ON circuit 66, and the An ON signal is output from the ON circuit 66 to the relay coil 62 to close the switch contact 32, and an ON signal is output from the PN voltage detection circuit 65 to the relay ON circuit 74 of the other control means 70. Then, an ON signal is output from the relay ON circuit 74 to the relay coil 72 to control the switch contact 38 to be closed. Then, the AC power from the three-phase AC power supply 1 is rectified and smoothed by the AC-DC converter 2 and temporarily converted to DC, and this DC output is converted by the inverter 3 through the buses P and N into DC- The AC conversion is performed to drive the motor 4. At this time, the output frequency of the inverter 3 is gradually increased, and the rotation speed of the motor 4 is increased according to the increase of the output frequency. Is raised to the designated frequency, and the motor 4 is operated in a steady state.
[0050]
When the motor 4 is brought into a regenerative operation state by rapidly decelerating the driving motor 4 by the inverter 3, the regenerative energy generated by the regenerative operation is supplied to the inverter 3 and the AC-DC converter 2. Is to be returned to. This energy becomes regenerative power, and the motor 4 and the like are continuously controlled by the regenerative power even during a power failure.
[0051]
The AC-DC converter 2 includes a regenerative power discharging circuit 30. When the PN voltage rises due to the regenerative power, the switch element 37 is turned on, and the current accompanying the regenerative power is supplied to the resistor 35. It will flow. The generation of the regenerative power is detected by a PN voltage detection circuit for the switch element 37 (not shown) separate from the PN voltage detection circuit 65. However, one central processing unit may be provided, and each of them may have a function corresponding to the two voltage detection circuits. When the potential difference between the bus P and the bus N detected by the PN voltage detection circuit is detected to be a predetermined value or more, it is determined that regenerative power is generated, and the switch element 37 is turned on. It is controlled as follows. As a result, the current accompanying the regenerative power is consumed by the resistor 35, that is, the regenerative power is discharged by the resistor 35, and as a result, the rise in the potential between the bus P and the bus N is suppressed. When the potential difference between the bus P and the bus N is detected by the PN voltage detection circuit (not shown) to be less than a predetermined value, it is determined that the regenerative power has disappeared, and the switch element 37 is turned off. Then, the regenerative power consumption operation is stopped.
[0052]
By the way, as shown in FIG. 5, when the short-circuit of the switch element 37 is broken (step T1), a current continuously starts flowing through the resistor 35, and as a result, the resistor 35 starts to generate heat (step T2). Then, the resistance temperature detection circuit 73 of the control means 70 compares the temperature detected by the thermostat 36 with a preset temperature threshold value, and when the detected temperature exceeds the threshold value (step T3), the relay ON circuit of the control means 70 An OFF signal is output from 74 to the relay coil 72 via the switch element 71 (the contact of the control relay is opened, and the energization of the relay coil 72 is cut off), and the switch contact 38 is opened (step T4). A free-run command is output from the free-run command section 75 of the control means 70 to the inverter 3 to electrically disconnect the inverter 3 and the motor 4 and cause the motor 4 to free-run to generate regenerative electric power. The occurrence is suppressed (step T5). Here, the current is prevented from flowing continuously to the resistor 35 by the above-described step T4, and the damage of the resistor 35 is prevented (step T6).
[0053]
In the third embodiment, if the generation of the regenerative power from the motor 4 to the AC-DC converter 2 is suppressed in the step T5, it is possible to prevent the increase in the PN voltage due to the generation of the regenerative power, 35 can be protected.
[0054]
Also in the AC-DC converter 2 including the regenerative power discharge circuit 30 of the third embodiment, it is not necessary to separately provide a disconnection element such as a fuse in the regenerative power discharge circuit 30 unlike the conventional configuration. The cost can be reduced, and the circuit can be manufactured at low cost. In addition, unlike the first and second embodiments, the resistor 35 can be protected without damaging the inrush current suppressing resistor and the like, so that the number of replacement parts can be reduced.
[0055]
Further, in the third embodiment, the control means for opening and closing the switch contact 32, the switch element 61 and the relay coil 62, and the control means 70 for opening and closing the switch contact 38, the switch element 71 and the relay coil 72 are common. With the control means 80, the control of opening and closing the switch contacts 32 and 38 can be simplified and the cost can be reduced.
[0056]
Hereinafter, the common control means 80 will be described. The control means 80 opens the switch contacts 32 and 38 and makes the motor 4 coast free based on the detection result by the thermostat 36 as the detection means. The switch contacts 32 and 38 are opened and closed immediately after the start of power supply from the three-phase AC power supply 1.
As shown in FIG. 6, the control means 80 includes a resistance temperature detection circuit 83, a relay ON circuit 84, and a free-run command section 85. The resistance temperature detection circuit 83, the thermostat 36, the relay An ON circuit 84, a PN voltage detection circuit 86 to be described later, the free-run command unit 85, and the inverter 3 are connected for communication.
[0057]
With such a configuration, in the control means 80, when the temperature detected by the thermostat 36 at the resistor 35 is detected to be equal to or higher than the threshold value by the resistance temperature detection circuit 83, the relay ON circuit 84 outputs the signal through the switch element 81. An OFF signal is output to the relay coil 82 corresponding to the switch contacts 32 and 38, the switch contacts 32 and the switch contacts 38 are opened, and the free run command unit 85 sends a free run command to the inverter 3 to the inverter 3. Is output.
[0058]
The switch contact 32 is controlled to open and close in conjunction with a PN voltage detection circuit 85 that detects a potential difference between the bus P and the bus N. Two resistors 8.9 are connected in series between the bus P and the bus N, and a PN voltage detection circuit 86 is connected between the resistors 8.9. Based on the detection result of the potential difference between the bus P and the bus N by the PN voltage detection circuit 86, a control signal is output from the PN voltage detection circuit 86 to the relay ON circuit 84. The control signal is output as an ON signal when the potential difference between the bus P and the bus N is equal to or more than a predetermined value, and is output as an OFF signal when the potential difference is less than the predetermined value. An ON signal or an OFF signal is output to the relay coil 82 corresponding to the switch contacts 32 and 38 via the switch contacts 32 and 38 so that the switch contacts 32 and 38 are controlled to be opened and closed.
With such a configuration, the switch contact 32 and the switch contact 38 are controlled by the common control device 80.
[0059]
The AC-DC converter 2 is configured as described above. Immediately after the start of power supply from the three-phase AC power supply 1, the OFF signal is output from the relay ON circuit 84 of the control means 80 to the relay coil 82, and the switch contact 32 , And the switch contact 38 are both in an open state, and the alternating current from the three-phase AC power supply 1 flows through the resistor 31, which is an inrush current suppressing element connected in parallel with the switch contact 32. . This is to suppress the instantaneous inrush current (large current) generated immediately after the start of the power supply of the AC-DC converter 2 by the resistor 31 and to prevent the destruction of the circuit element due to the inrush current. Immediately after the start of power supply from the three-phase AC power supply 1, the switch contact 38 is opened to prevent current from flowing through the power line between the bus P and the bus N in which the resistor 35 is provided. I have.
[0060]
At the start of power supply, the potential difference between the bus P and the bus N increases and when the potential difference exceeds the predetermined value, an ON signal is output from the PN voltage detection circuit 86 to the relay ON circuit 84, and the relay An ON signal is output from the ON circuit 84 to the relay coil 82 so that both the switch contact 32 and the switch contact 38 are controlled to be closed. Then, the AC power from the three-phase AC power supply 1 is rectified and smoothed by the AC-DC converter 2 and temporarily converted to DC, and this DC output is converted by the inverter 3 through the buses P and N into DC- The AC conversion is performed to drive the motor 4. At this time, the output frequency of the inverter 3 is gradually increased, and the rotation speed of the motor 4 is increased according to the increase of the output frequency. Is raised to the designated frequency, and the motor 4 is operated in a steady state.
[0061]
When the motor 4 is brought into a regenerative operation state by rapidly decelerating the motor 4 being driven by the inverter 3, the regenerative energy generated by the regenerative operation is supplied to the inverter 3 and the AC-DC converter 2. Is to be returned to. This energy becomes regenerative power, and the motor 4 and the like are continuously controlled by the regenerative power even during a power failure.
[0062]
The AC-DC converter 2 is provided with a regenerative power discharge circuit 30. As shown in FIG. 5, when the short-circuit of the switch element 37 is broken (step T1), a current continuously starts flowing through the resistor 35, As a result, the resistor 35 starts to generate heat (step T2). Then, the resistance temperature detection circuit 83 of the control means 80 compares the detected temperature of the thermostat 36 with a preset temperature threshold value, and when the detected temperature exceeds the threshold value (step T3), the relay ON circuit of the control means 80 An OFF signal is output from 84 to the relay coil 82 via the switch element 81 (the contact of the control relay is opened and the energization of the relay coil 82 is cut off), and the switch contact 32 and the switch contact 38 are opened. At the same time (step T4), a free-run command is output from the free-run command unit 85 of the control means 80 to the inverter 3, and the inverter 3 and the motor 4 are electrically disconnected, and the motor 4 is free-run. Thus, generation of regenerative power is suppressed (step T5). Here, the current is prevented from flowing continuously to the resistor 35 by the above-described step T4, and the damage of the resistor 35 is prevented (step T6).
[0063]
During the operation in step T4, the switch element 32 is also opened, but there is no particular problem. This is because unless the motor 4 is free-running, power is continuously supplied to the motor 4 via the resistor 31, and eventually, the resistor 31, which is an inrush current suppressing element connected in parallel with the switch contact 32, is connected. In this case, the motor 4 coasts almost simultaneously with the opening and closing of the switch element 32. In this case, a large current does not flow through the resistor 31, and the resistor 31 is destroyed. Because it does not reach.
The three embodiments have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments.
[0064]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
First, according to the first aspect of the present invention, the inrush power suppression element is disconnected without providing a new disconnection element such as a fuse, so that even if the switch element is short-circuited and destroyed, the inrush power suppression element can be used. A more expensive regenerative power discharge element can be protected. Since this inrush power suppressing element is considerably cheaper than a disconnecting element such as a fuse, it is more cost effective than a conventional configuration in which a disconnecting element such as a fuse is disconnected to protect a regenerative power discharging element. .
[0065]
According to the second aspect of the present invention, the same effect as the first aspect of the invention can be obtained, and the two inrush current suppressing elements of the second aspect of the invention have a rated capacity per one. Can be made smaller than the rated capacity of the inrush current suppressing element according to the first aspect of the invention, and when the switching element is short-circuited and broken, the first inrush current suppressing element or the second inrush current suppressing element can be used. Either one of the rush current suppressing elements can be reliably and quickly disconnected.
[0066]
According to the third aspect of the present invention, when the switch element and the rush power consuming element are destroyed, the unit in which the switch element and the rush power consuming element are arranged is replaced only once. In addition, the two broken or broken parts can be easily replaced, and the maintainability is improved.
[0067]
Thus, according to the fourth aspect of the present invention, the drive means is free-run without providing a new disconnection element such as a fuse, so that the inrush power suppression element is not disconnected, and thus the cost is relatively high. A regenerative power discharge element can be protected. For this reason, it is advantageous in cost as compared with a conventional configuration in which a disconnection element such as a fuse is disconnected to protect a regenerative power discharge element. Furthermore, there is no need to break a part of the existing circuit configuration such as the rush current suppressing element, and the number of replacement parts can be reduced.
[0068]
Furthermore, according to the invention described in claim 5, the opening and closing control of the first switch contact and the second switch contact is simplified, and the cost can be reduced.
[0069]
Thus, according to the invention described in claim 6, short circuit destruction of the switch element can be detected with a simple control configuration, and a relatively expensive regenerative power discharge element can be protected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a regenerative power discharge circuit 10 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of a regenerative power discharge circuit 10 (20).
FIG. 3 is a circuit diagram of a regenerative power discharge circuit 20 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a regenerative power discharge circuit 30 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of the regenerative power discharge circuit 30.
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating another control configuration of the regenerative power discharge circuit 30 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional regenerative power discharge circuit 90.
[Explanation of symbols]
2 AC-DC converter
3 Inverter
4 Motor
10.20 / 30 Regenerative power discharge circuit
11.21.31 resistance
12.22.32 switch contact
15.25.35 resistance
16.26.36 Thermostat
17.27.37 switch element
23 Resistance
24 switch contacts
38 switch contact
42 ・ 52 ・ 62 Relay coil
45/55/65/86 PN voltage detection circuit
46 ・ 56 ・ 66 Relay ON circuit
72 ・ 82 Relay coil
73 ・ 83 Resistance temperature detection circuit
74 ・ 84 Relay ON circuit
75 ・ 85 Free-run command section

Claims

In an AC-DC converter that supplies a DC output by rectifying and smoothing an AC input from an AC power supply to a driving unit,
An inrush current suppressing element interposed on at least one of the positive and negative buses;
A switch contact connected in parallel to the inrush current suppressing element;
A regenerative power discharging element having a larger rated capacity than the inrush current suppressing element, interposed between the pair of buses,
A regenerative power discharge circuit including a switch element connected in series to the regenerative power discharge element and short-circuiting when the regenerative power is generated from the driving means to cause the regenerative power discharge element to consume the regenerative power;
Detecting means for detecting a short-circuit failure of the switch element;
Control means for opening the switch contact based on a detection result by the detection means;
An AC-DC converter, comprising:

In an AC-DC converter that supplies a DC output by rectifying and smoothing an AC input from an AC power supply to a driving unit,
A first inrush current suppressing element and a second inrush current suppressing element interposed on a pair of positive and negative buses, respectively;
A first switch contact and a second switch contact respectively connected in parallel to each inrush current suppressing element;
A regenerative power discharging element having a rated capacity larger than the sum of the rated capacities of the two inrush current suppressing elements, interposed between the pair of buses;
A regenerative power discharging circuit including a switching element connected in series to the regenerative power discharging element and short-circuiting when the regenerative power is generated from the driving unit to cause the regenerative power discharging element to consume the regenerative power;
Detecting means for detecting a short-circuit failure of the switch element;
Control means for opening one of the first switch contact and the second switch contact based on a detection result by the detection means;
An AC-DC converter, comprising:

The AC-DC converter according to claim 1, wherein the switch element and the rush power consumption element are arranged in a same mounting unit.

In an AC-DC converter that supplies a DC output by rectifying and smoothing an AC input from an AC power supply to a driving unit,
An inrush current suppressing element interposed on at least one of the positive and negative buses;
A first switch contact connected in parallel with the inrush current suppressing element;
A regenerative power discharge element interposed between the set of buses;
A switch element that is connected in series to the regenerative power discharging element and short-circuits when the regenerative power is generated from the driving means to cause the regenerative power discharging element to consume the regenerative power;
And a regenerative power discharge circuit including a second switch contact connected in series with the switch element;
Detecting means for detecting a short-circuit failure of the switch element;
Control means for opening the second switch contact and free-running the driving means based on a detection result by the detection means;
An AC-DC converter, comprising:

The AC-DC converter according to claim 4, wherein the first switch contact and the second switch contact are controlled by common control means.

The detecting means is a temperature detecting means for detecting the temperature of the regenerative power discharge element, the control means compares the temperature detection by the temperature detecting means with a preset temperature, and based on the result of the comparison, The AC-DC converter according to any one of claims 1 to 5, wherein a switch contact is opened.