JP2006238515A - Load driving unit - Google Patents

Load driving unit Download PDF

Info

Publication number
JP2006238515A
JP2006238515A JP2005045541A JP2005045541A JP2006238515A JP 2006238515 A JP2006238515 A JP 2006238515A JP 2005045541 A JP2005045541 A JP 2005045541A JP 2005045541 A JP2005045541 A JP 2005045541A JP 2006238515 A JP2006238515 A JP 2006238515A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
capacitor
converter
voltage
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005045541A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Shiga
裕二 志賀
Masanori Imazeki
正典 今関
Susumu Shimoda
進 下田
Kei Akune
圭 阿久根
Takaaki Nishikawa
貴章 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
IHI Transport Machinery Co Ltd
Original Assignee
IHI Corp
Ishikawajima Transport Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp, Ishikawajima Transport Machinery Co Ltd filed Critical IHI Corp
Priority to JP2005045541A priority Critical patent/JP2006238515A/en
Publication of JP2006238515A publication Critical patent/JP2006238515A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple constitution of a load driving unit which can surely get large power required for drive of a load from a capacitor and surely recover regenerative power yielded from the load into the capacitor. <P>SOLUTION: The load driving unit possesses an AC/DC converter 2 which converts AC power given from an external power source into DC power, an inverter 5 which converts DC power output from this AC/DC converter into AC power whose voltage and frequency are controlled so as to drive the load, and a capacitor 3 which accumulates DC power output from the AC/DC converter and regenerative power recovered from the load via the inverter. Especially, a booster, which boosts voltage of AC power given from the external power source and supplies it to the AC/DC converter, is provided on the previous stage of the AC/DC converter thereby widening the range of DC voltage added to the capacitor and increasing the quantity of its input/output energy. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、クレーン等の運搬機械を駆動するに好適な負荷駆動装置に関する。   The present invention relates to a load driving device suitable for driving a transporting machine such as a crane.

クレーン等の運搬機械を駆動する負荷駆動装置は、一般に交流電源を直流電力に変換する直流・交流コンバータと、この直流・交流コンバータから出力される直流電力を、電圧および周波数が制御された交流に変換して電動機を駆動するインバータとを備えて構成される。また上記直流・交流コンバータから出力される直流電力をコンデンサ(蓄電器)に蓄え、このコンデンサに蓄積された電力を用いて前記インバータを力行駆動すると共に、前記電動機を介して得られる回生電力を上記コンデンサに蓄積して前記インバータの駆動に再利用することも提唱されている(例えば特許文献1を参照)。
特開平10−267076号公報
Load driving devices that drive cranes and other transporting machines generally use a DC / AC converter that converts AC power into DC power, and the DC power output from this DC / AC converter into AC with controlled voltage and frequency. And an inverter that converts and drives the electric motor. Further, the DC power output from the DC / AC converter is stored in a capacitor (capacitor), and the inverter is power-driven using the power stored in the capacitor, and the regenerative power obtained via the motor is supplied to the capacitor. It is also proposed to accumulate the data in the inverter and reuse it for driving the inverter (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-267076

ところで最近、小型で大容量の電気二重層コンデンサが注目されており、上述した負荷駆動装置における電力蓄積用のコンデンサとして電気二重層コンデンサを用いることが考えられる。しかし電気二重層コンデンサを用いるといえども、上述したクレーン等の運搬機械における電動機の駆動には多大な電力を要するので、その電力(電力エネルギ)を如何にして効率的に電気二重層コンデンサに入出力するかが問題となる。換言すればクレーン等における電動機の駆動には大きな力行エネルギを必要とし、また電動機から得られる回生エネルギも大きい。これ故、これらの大きなエネルギ(力行電力/回生電力)を電気二重層コンデンサに確実に入出力(充放電)することが必要となる。   Recently, attention has been paid to a small-sized and large-capacity electric double layer capacitor, and it is conceivable to use an electric double layer capacitor as a power storage capacitor in the load driving device described above. However, even if an electric double layer capacitor is used, a large amount of electric power is required to drive the electric motor in the above-described transporting machine such as a crane, so how to efficiently input the electric power (electric energy) into the electric double layer capacitor. The problem is whether to output. In other words, driving the electric motor in a crane or the like requires a large powering energy, and the regenerative energy obtained from the electric motor is also large. Therefore, it is necessary to reliably input / output (charge / discharge) these large energies (powering power / regenerative power) to the electric double layer capacitor.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、電力蓄積用の電気二重層コンデンサから電動機の駆動に要する大電力を確実に得、また電動機から得られる回生電力を上記電気二重層コンデンサに確実に回収し得るようにした簡易な構成の負荷駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to reliably obtain a large amount of electric power required for driving the electric motor from the electric double layer capacitor for storing electric power, and to obtain the regenerative electric power obtained from the electric motor as described above. An object of the present invention is to provide a load driving device having a simple configuration that can be reliably recovered in an electric double layer capacitor.

上述した目的を達成するべく本発明に係る負荷駆動装置は、外部電源から与えられる交流電力を直流電力に変換する交流・直流コンバータと、この交流・直流コンバータから出力された直流電力を、電圧および周波数が制御された交流電力に変換して負荷、例えば電動機を駆動するインバータと、前記交流・直流コンバータから出力された直流電力および前記インバータを介して前記負荷から回収された回生電力を蓄積するコンデンサ(例えば電気二重層コンデンサ)とを具備したものであって、
特に前記交流・直流コンバータの前段に、前記外部電源から与えられる交流電力の電圧を昇圧して前記交流・直流コンバータに供給する昇圧器(リアクトル)を設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the load driving device according to the present invention includes an AC / DC converter that converts AC power supplied from an external power source into DC power, and DC power output from the AC / DC converter with voltage and An inverter that drives a load, for example, an electric motor, by converting the AC power to a frequency controlled, and a capacitor that stores the DC power output from the AC / DC converter and the regenerative power recovered from the load via the inverter (For example, an electric double layer capacitor)
In particular, a booster (reactor) that boosts the voltage of the AC power supplied from the external power source and supplies the AC power to the AC / DC converter is provided in the preceding stage of the AC / DC converter.

好ましくは請求項2に記載するように前記交流・直流コンバータおよびインバータは、前記外部電源の電圧仕様よりも高電圧仕様の高電圧系回路として実現し、前記昇圧器においては前記外部電源の電圧を上記高電圧系の電圧に変換して前記交流・直流コンバータに供給するように構成すれば良い。   Preferably, the AC / DC converter and the inverter are realized as a high voltage system circuit having a higher voltage specification than the voltage specification of the external power supply, and the voltage of the external power supply is supplied to the booster. What is necessary is just to comprise so that it may convert into the voltage of the said high voltage system, and may supply to the said AC / DC converter.

上述した構成の負荷駆動装置によれば、昇圧器を介して外部電源から与えられる交流電力の電圧を昇圧して交流・直流コンバータに供給するので、該交流・直流コンバータにて取り扱う電力の電圧を高く設定することが可能となる。そしてこれに伴って電気二重層コンデンサに加える電圧を高くし、ひいては使用可能な直流電圧電圧範囲を拡大することができるので、該電気二重層コンデンサに入出力(充放電)する電力量、つまり蓄積可能な電力量を増大させることができる。この結果、限られた容量の電気二重層コンデンサが有する性能を十分に活用して大電力エネルギを蓄積することが可能となるので、電気二重層コンデンサに蓄積された電気エネルギを用いてインバータを介して負荷を大電力駆動したり、逆に負荷から得られる大きな回生電力を電気二重層コンデンサに確実に回収することが可能となる。   According to the load driving device having the above-described configuration, the voltage of the AC power supplied from the external power source via the booster is boosted and supplied to the AC / DC converter. It can be set high. Along with this, the voltage applied to the electric double layer capacitor can be increased, and as a result, the usable DC voltage range can be expanded. Therefore, the amount of electric power input / output (charge / discharge) to the electric double layer capacitor, that is, accumulation. The amount of possible power can be increased. As a result, it is possible to accumulate large power energy by fully utilizing the performance of the electric double layer capacitor having a limited capacity. Therefore, the electric energy accumulated in the electric double layer capacitor is used to pass through the inverter. Thus, it is possible to drive the load with a large amount of power, or conversely collect a large amount of regenerative power obtained from the load in the electric double layer capacitor.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る負荷駆動装置について説明する。
この負荷駆動装置は、例えば物品(荷物)を吊り上げて昇降させるクレーンや、物品を載置する可動ステージを上下動させるリフタ等における駆動用の誘導電動機(モータ)を負荷とし、外部電源から与えられる交流電力(例えば200Vの動力系三相交流電力)を用いて上記電動機を駆動するものである。特に負荷駆動装置は、基本的には交流・直流コンバータを用いて交流電力から直流電力を生成し、更にこの直流電力からインバータを用いて電圧および周波数が制御された交流電力を生成して電動機(負荷)を駆動するように構成される。
Hereinafter, a load driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
This load driving device is supplied from an external power source using, for example, a driving induction motor (motor) in a crane that lifts and lowers an article (luggage) and a lifter that moves a movable stage on which the article is placed up and down. The electric motor is driven using AC power (for example, 200V power system three-phase AC power). In particular, the load driving device basically generates DC power from AC power using an AC / DC converter, and further generates AC power whose voltage and frequency are controlled from this DC power using an inverter. Load).

即ち、本発明に係る負荷駆動装置は、図1にその概略的なブロック構成を示すように外部電源1から与えられる交流電力を直流電力に変換する交流・直流コンバータ2と、この交流・直流コンバータ2から出力される直流電力を蓄積するコンデンサ3を備える。このコンデンサ3は、例えば小型で充電容量の大きい電気二重層コンデンサからなる。更に負荷駆動装置は、上記コンデンサ3に蓄積された直流電力および/または前記交流・直流コンバータ1から出力される直流電力から電圧および周波数を制御した交流電力を生成して負荷(電動機)4を駆動するインバータ5を備える。またこのインバータ5は、前記負荷(電動機)4から回生電力が得られるとき、その回生電力を直流電力に変換して回収して前記コンデンサ3に蓄積する機能を備えたものである。   That is, the load driving device according to the present invention includes an AC / DC converter 2 that converts AC power supplied from an external power source 1 into DC power, as shown in FIG. 2 includes a capacitor 3 for accumulating the DC power output from 2. The capacitor 3 is composed of, for example, an electric double layer capacitor that is small and has a large charge capacity. Further, the load driving device generates the AC power whose voltage and frequency are controlled from the DC power stored in the capacitor 3 and / or the DC power output from the AC / DC converter 1 to drive the load (motor) 4. An inverter 5 is provided. The inverter 5 has a function of converting the regenerative power into DC power, collecting it and storing it in the capacitor 3 when regenerative power is obtained from the load (electric motor) 4.

尚、前記交流・直流コンバータ2およびインバータ5は、負荷4の駆動状態に応じて制御器6によりその動作がそれぞれ制御されるようになっている。特に制御器6は、負荷4の運転状態に応じてインバータ5の作動を制御するもので、負荷4の駆動に要する電力が正(+)である場合には、コンデンサ3に蓄積された電力および/または交流・直流コンバータ2から得られる電力を用いて負荷4を力行駆動し、また負荷4の駆動に要する電力が負(−)であり、負荷4を介して電力が回生される場合には、その回生電力を回収して前記コンデンサ3を充電するものとなっている。   The operations of the AC / DC converter 2 and the inverter 5 are controlled by the controller 6 in accordance with the driving state of the load 4. In particular, the controller 6 controls the operation of the inverter 5 in accordance with the operating state of the load 4. When the power required for driving the load 4 is positive (+), the power stored in the capacitor 3 and When the load 4 is driven by power using the power obtained from the AC / DC converter 2 and the power required for driving the load 4 is negative (−), and the power is regenerated through the load 4 The regenerative power is recovered and the capacitor 3 is charged.

特にこの発明が特徴とするところは、外部電源1と交流・直流コンバータ2との間に昇圧器(リアクトル)7を設け、外部電源1から供給される交流電力の電圧を昇圧して交流・直流コンバータ2に供給するように構成している点にある。具体的には前記外部電源1が200Vの動力系三相交流電源である場合、通常、負荷4としての電動機は上記記電源系に合わせて200V仕様のものが用いられる。このような200V系の交流電力に対して前記昇圧器7は、その電圧を昇圧して、例えば400V系の交流電力に変換して交流・直流コンバータ2に供給するように構成されている。そしてこの400V系に昇圧された交流電力に合わせて前記交流・直流コンバータ2および前記インバータ5は、それぞれ400V系の電子回路として実現されている。   In particular, the present invention is characterized in that a booster (reactor) 7 is provided between the external power source 1 and the AC / DC converter 2, and the voltage of the AC power supplied from the external power source 1 is boosted. The configuration is such that it is supplied to the converter 2. Specifically, when the external power source 1 is a 200V power system three-phase AC power source, a motor having a 200V specification is usually used as the load 4 in accordance with the power source system. The booster 7 is configured to boost the voltage with respect to such 200V AC power, convert it to, for example, 400V AC power, and supply it to the AC / DC converter 2. The AC / DC converter 2 and the inverter 5 are each realized as a 400V system electronic circuit in accordance with the AC power boosted to the 400V system.

具体的には前記交流・直流コンバータ2は400Vの交流電力を入力して、例えば320V〜720Vの直流電力を出力するように構成される。そしてこの交流・直流コンバータ2が出力する320V〜720Vの直流電圧により前記コンデンサ3への充放電が制御され、コンバータ2の出力電圧がコンデンサ3の充電電圧よりも高い場合には、前記交流・直流コンバータ2から出力される直流電力がコンデンサ3に蓄えられるようになっている。また前記インバータ5は、交流・直流コンバータ2から出力された、および/またはコンデンサ3に蓄えられた320V〜720Vの直流電力を入力し、これをスイッチングすることで負荷(電動機)4の駆動に必要な200V系の周波数制御された交流電力を生成するように構成される。またこのインバータ5は、前記負荷(電動機)4に機械的運動エネルギが加えられて該負荷(電動機)4から回生電力が得られるとき、この回生電力を320V〜720Vの直流電力に変換して回収するように構成される。   Specifically, the AC / DC converter 2 is configured to input AC power of 400V and output DC power of 320V to 720V, for example. Then, charging / discharging of the capacitor 3 is controlled by a DC voltage of 320V to 720V output from the AC / DC converter 2, and when the output voltage of the converter 2 is higher than the charging voltage of the capacitor 3, the AC / DC DC power output from the converter 2 is stored in the capacitor 3. The inverter 5 receives 320 V to 720 V DC power output from the AC / DC converter 2 and / or stored in the capacitor 3, and is necessary for driving the load (motor) 4 by switching the DC power. 200V system frequency-controlled AC power is generated. Further, when mechanical kinetic energy is applied to the load (electric motor) 4 and regenerative power is obtained from the load (motor) 4, the inverter 5 converts the regenerative power into DC power of 320V to 720V and collects it. Configured to do.

このように昇圧器7を備えて構成される負荷駆動装置によれば、図2にコンデンサ3の充電電圧Vとその充電エネルギ量(充電量)Uとの関係を示すように、交流・直流コンバータ2の出力電圧範囲を高くした分、コンデンサ3に貯蔵し得る電力量を増大させることができ、コンデンサ3を介して利用し得るエネルギ量(電力量)を増大させることができる。   Thus, according to the load driving device configured to include the booster 7, the AC / DC converter is shown in FIG. 2 so as to show the relationship between the charging voltage V of the capacitor 3 and its charging energy amount (charging amount) U. The amount of power that can be stored in the capacitor 3 can be increased by increasing the output voltage range 2, and the amount of energy (power amount) that can be used via the capacitor 3 can be increased.

即ち、コンデンサ3に貯蔵し得る電力量Uはコンデンサ3の静電容量をCとしたとき、[U=(1/2)CV2]として示されるようにその電圧Vの2乗に比例して変化する。従ってコンデンサ3に印加する直流電圧Vを可変することによって、該コンデンサ3への充電と放電とを制御することができるので、その電圧変化幅(制御幅)が広い程、より多くの電力量を入出力(充放電)させてインバータ5の駆動に、またインバータ5を介して回収される回生電力の蓄積に利用することが可能となる。 That is, the amount of power U that can be stored in the capacitor 3 is proportional to the square of the voltage V, as shown as [U = (1/2) CV 2 ], where C is the capacitance of the capacitor 3. Change. Accordingly, by varying the DC voltage V applied to the capacitor 3, charging and discharging of the capacitor 3 can be controlled. Therefore, the wider the voltage change width (control width), the more electric power is consumed. Input / output (charging / discharging) can be used for driving the inverter 5 and for accumulating regenerative power collected via the inverter 5.

ちなみに200V系の外部電源1に合わせて交流・直流コンバータ2を構築した場合、通常、その直流出力電圧を320〜360Vの範囲でしか変化させることができない。但し、上記直流電圧の下限値[320V]は、200V系における交流最大電圧220Vを21/2倍(√2倍)した値であり、その上限値[360V]は200V系の直流最大電圧である400Vの1割減を見込んだ電圧値である。従ってこの場合には、コンデンサ3に加え得る直流電圧の可変幅が約40Vなので、直流電力の入出力量(充放電量)に限界がある。 Incidentally, when the AC / DC converter 2 is constructed in accordance with the 200V external power source 1, the DC output voltage can usually be changed only in the range of 320 to 360V. However, the lower limit value [320V] of the DC voltage is a value obtained by multiplying the AC maximum voltage 220V in the 200V system by 21/2 times (√2 times), and the upper limit value [360V] is the DC maximum voltage in the 200V system. It is a voltage value that expects a certain 10% reduction of 400V. Therefore, in this case, since the variable width of the DC voltage that can be applied to the capacitor 3 is about 40 V, the input / output amount (charge / discharge amount) of DC power is limited.

また400V系の外部電源1に合わせて交流・直流コンバータ2を構築した場合、一般的にその直流出力電圧の可変制御範囲は625〜720Vである。但し、上記直流電圧の下限値[625V]は、400V系における交流最大電圧440Vを21/2倍(√2倍)した値であり、その上限値[720V]は400V系の直流最大電圧である800Vの1割減を見込んだ電圧値である。従ってこの場合には、コンデンサ3に加える直流電圧の範囲が約95Vとなるだけであり、直流電力の入出力量(充放電量)を前述した200V系の約4倍に増大させ得るに過ぎない。 When the AC / DC converter 2 is constructed in accordance with the 400V external power source 1, the variable control range of the DC output voltage is generally 625 to 720V. However, the lower limit value [625V] of the DC voltage is a value obtained by multiplying the AC maximum voltage 440V in the 400V system by 21/2 times (√2 times), and the upper limit value [720V] is the DC maximum voltage in the 400V system. It is a voltage value that expects a certain 10% reduction of 800V. Therefore, in this case, the range of the DC voltage applied to the capacitor 3 is only about 95V, and the input / output amount (charge / discharge amount) of DC power can only be increased to about four times that of the 200V system described above.

この点、昇圧器(リアクトル)7を用いて200V系の交流電力を昇圧して交流・直流コンバータ2に供給するように構成すれば、交流・直流コンバータ2での出力電圧を、例えば320〜720Vの範囲で制御することが可能となり、コンデンサ3に加える直流電圧の範囲を約400Vと拡大することができる。この結果、コンデンサ3に蓄積可能な電力量を大きく変化させて直流電力の入出力量(充放電量)を大幅に増大させることが可能となる。つまりコンデンサ3を介して入出力可能な電力量(利用可能なエネルギ量)を大幅に増大させ、コンデンサ3が有する機能を十分に活用することが可能となる。   In this regard, if the booster (reactor) 7 is used to boost the 200V AC power and supply it to the AC / DC converter 2, the output voltage at the AC / DC converter 2 is, for example, 320 to 720V. The range of the DC voltage applied to the capacitor 3 can be expanded to about 400V. As a result, the amount of power that can be stored in the capacitor 3 can be greatly changed to greatly increase the input / output amount (charge / discharge amount) of DC power. That is, the amount of power that can be input / output via the capacitor 3 (the amount of energy that can be used) can be greatly increased, and the functions of the capacitor 3 can be fully utilized.

特に外部電源1から供給される交流電力を昇圧器(リアクトル)7を用いて昇圧して交流・直流コンバータ2に供給し、これによってコンデンサ3に供給する直流電圧の変化幅を拡げると言う簡単な構成だけで、コンデンサ3を介して入出力(充放電)される電力量を増大させることが可能となる。従って負荷4の駆動に要する電力が大きく、また負荷4から回収される回生電力が大きい場合であっても、コンデンサ3を用いてその電力の供給と回収とを効率的に制御することが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。   In particular, the AC power supplied from the external power source 1 is boosted by using a booster (reactor) 7 and supplied to the AC / DC converter 2, thereby expanding the variation range of the DC voltage supplied to the capacitor 3. With only the configuration, it is possible to increase the amount of power input / output (charge / discharge) via the capacitor 3. Therefore, even when the electric power required for driving the load 4 is large and the regenerative electric power recovered from the load 4 is large, the supply and recovery of the electric power can be efficiently controlled using the capacitor 3. In practice, a great effect can be obtained.

図3は本発明の一実施形態に係る負荷駆動装置の具体的な構成例を示すもので、図1に示す構成と同一部分には同一符号を付して示している。
尚、この例では物品(荷物)を3次元的(昇降・走行・横行)に移動させる為の3つの負荷(電動機)4a,4b,4cが設けられている。そしてこれらの各負荷(電動機)4a,4b,4cのそれぞれに対応させて、その駆動機である3つのインバータ5a,5b,5cが並列に設けられている。また交流・直流コンバータ2の前段には電流抑制器(抵抗器)11が直列に介挿されており、更にこの電流抑制器11には第1のスイッチ素子12が並列に設けられている。
FIG. 3 shows a specific configuration example of the load driving apparatus according to the embodiment of the present invention, and the same components as those shown in FIG.
In this example, three loads (motors) 4a, 4b, and 4c are provided for moving an article (luggage) in a three-dimensional manner (elevating, traveling, and traversing). Three inverters 5a, 5b, and 5c, which are the drive units, are provided in parallel so as to correspond to the respective loads (electric motors) 4a, 4b, and 4c. Further, a current suppressor (resistor) 11 is inserted in series before the AC / DC converter 2, and a first switch element 12 is provided in parallel with the current suppressor 11.

上記電流抑制器11は前記コンデンサ3の充電電圧(端子電圧)が交流・直流コンバータ2の最小出力電圧よりも低いとき、コンデンサ3に対する充電を上記交流・直流コンバータ2によって制御することができないことから、その初期充電時に前記コンデンサ3に対する初期充電電流を抑制する役割を担っている。この電流抑制器11によってコンデンサ3の初期充電電流が抑制され、過大電流に起因するコンデンサ3の発熱、ひいては発熱に伴うコンデンサ3の熱破壊が防止されている。そして前記第1のスイッチ素子12は、コンデンサ3の初期充電が完了したとき、この状態をコンデンサ3の端子電圧から検出する等して導通されて前記電流抑制器11をバイパスする役割を担う。この第1のスイッチ素子12による電流抑制器11のバイパスにより、その後は前記交流・直流コンバータ2によりコンデンサ3の充放電が制御される。   The current suppressor 11 cannot control charging of the capacitor 3 by the AC / DC converter 2 when the charging voltage (terminal voltage) of the capacitor 3 is lower than the minimum output voltage of the AC / DC converter 2. The initial charging current for the capacitor 3 is suppressed during the initial charging. The current suppressor 11 suppresses the initial charging current of the capacitor 3 to prevent heat generation of the capacitor 3 due to an excessive current, and thus thermal destruction of the capacitor 3 due to heat generation. And when the initial charge of the capacitor | condenser 3 is completed, the said 1st switch element 12 bears the role which conducts by detecting this state from the terminal voltage of the capacitor | condenser 3, and bypasses the said current suppressor 11. FIG. By the bypass of the current suppressor 11 by the first switch element 12, the charging / discharging of the capacitor 3 is controlled by the AC / DC converter 2 thereafter.

また前記コンデンサ3は、第2のスイッチ素子13を直列に介して前記交流・直流コンバータ2の直流回路側に接続されており、例えばコンデンサ3の異常が検出された場合等に第2のスイッチ素子13を遮断することで上記コンデンサ3が上述した直流回路側から切り離されるようになっている。更にコンデンサ3には第3のスイッチ素子14を介して放電器(抵抗器)15が並列に接続されている。この放電器15は第3のスイッチ素子14の導通によりコンデンサ3に接続されて該コンデンサ3に蓄積された電力エネルギを放電させ、熱エネルギとして消費する役割を担っている。即ち、第3のスイッチ素子14は、コンデンサ3の保守・点検時等に前述した第2のスイッチ素子13によるコンデンサ3の直流回路からの切り離しに関連して導通駆動される。そしてコンデンサ3の充電エネルギを放電器15を介して放電させることで、その保守・点検時におけるコンデンサ3の取り扱いの安全性を確保する役割を担っている。   The capacitor 3 is connected to the DC circuit side of the AC / DC converter 2 via a second switch element 13 in series. For example, when an abnormality of the capacitor 3 is detected, the second switch element is used. By disconnecting 13, the capacitor 3 is disconnected from the DC circuit side described above. Further, a discharger (resistor) 15 is connected in parallel to the capacitor 3 via a third switch element 14. The discharger 15 is connected to the capacitor 3 by the conduction of the third switch element 14 to discharge the power energy stored in the capacitor 3 and consume it as heat energy. That is, the third switch element 14 is conductively driven in connection with the disconnection of the capacitor 3 from the DC circuit by the second switch element 13 described above during maintenance and inspection of the capacitor 3. Then, the charging energy of the capacitor 3 is discharged through the discharger 15 to ensure the safety of handling of the capacitor 3 during maintenance and inspection.

即ち、負荷駆動装置を実現するに際しては、前述したコンバータ2やインバータ5等の基本的な構成要素に加えて、上述した電流抑制器11やスイッチ素子12,13,14および放電器15を装備してコンデンサ3を組み込むことで、過大電流に起因するコンデンサ3の熱破壊を防止し、またその保守時の取り扱い等の安全性を考慮した構成とすることが望ましい。その上で前述した昇圧器7を設けてコンデンサ3の充放電を制御する直流電圧の変化幅を広くし、これによってコンデンサ3を介して入出力(充放電)される電力エネルギ量を増大させた構成とすれば、これによってコンデンサ3の持つ機能を十分に活用した負荷駆動装置を実現することができる。従ってその実用的利点が多大である。   That is, when realizing the load driving device, in addition to the basic components such as the converter 2 and the inverter 5 described above, the current suppressor 11, the switch elements 12, 13, 14 and the discharger 15 are provided. By incorporating the capacitor 3, it is desirable to prevent the capacitor 3 from being thermally damaged due to an excessive current and to take into account safety such as handling during maintenance. In addition, the booster 7 described above is provided to widen the change range of the DC voltage for controlling the charging / discharging of the capacitor 3, thereby increasing the amount of power energy input / output (charge / discharge) via the capacitor 3. If it is set as a structure, the load drive device which fully utilized the function which the capacitor | condenser 3 has by this can be implement | achieved. Therefore, its practical advantage is great.

そしてこのように構成された負荷駆動装置によれば、例えば図4に負荷4に対する入出力エネルギ(電力)とコンデンサ3の電圧(充電量)との関係を示すように、負荷4から回生電力が得られるときには、その回生電力によるコンデンサ3の充電によってその充電量が高められ、これに伴ってコンデンサ3の電圧が高くなる。その後、負荷4を力行駆動する場合には、コンデンサ3に蓄積された電力がインバータ5を介して供給される、この電力供給に伴ってコンデンサ3の電圧が低下する。そして低下したコンデンサ3の充電量は、その後の交流・直流コンバータ3を介する電力補充により補われることになる。従ってコンデンサ3を介して負荷4に対する駆動と、負荷4からの回生電力の回収とが前述した幅の広い直流電圧可変範囲の下で効率的に行われることになる。   According to the load drive device configured as described above, for example, as shown in FIG. 4, the relationship between the input / output energy (power) with respect to the load 4 and the voltage (charge amount) of the capacitor 3 generates regenerative power from the load 4. When it is obtained, the amount of charge is increased by charging the capacitor 3 with the regenerative power, and the voltage of the capacitor 3 is increased accordingly. Thereafter, when the load 4 is driven by power running, the electric power stored in the capacitor 3 is supplied via the inverter 5, and the voltage of the capacitor 3 decreases with this electric power supply. Then, the reduced charge amount of the capacitor 3 is compensated by the subsequent power supplement via the AC / DC converter 3. Therefore, the driving of the load 4 via the capacitor 3 and the recovery of the regenerative power from the load 4 are efficiently performed under the wide DC voltage variable range described above.

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここではクレーンやリフタ等の昇降機の駆動を例に説明したが、負荷4から回生電力が得られるものであれば同様に適用することができる。具体的には負荷4を加減速し、加速時に力行エネルギを消費し、減速時に回生エネルギを回収し得るような負荷の駆動に同様に用いることができる。また上述した例においては200V系の外部電源1を用いた負荷駆動装置について説明したが、一般的には低電圧系の電力を昇圧器7を介して高電圧系に変換して用いるようにすれば十分である。   The present invention is not limited to the embodiment described above. Here, driving of an elevator such as a crane or a lifter has been described as an example, but the present invention can be similarly applied as long as regenerative power can be obtained from the load 4. Specifically, the load 4 can be accelerated and decelerated, powering energy can be consumed during acceleration, and the drive can be similarly used for driving a load that can recover regenerative energy during deceleration. In the above-described example, the load driving device using the 200 V external power supply 1 has been described. However, generally, the low voltage power is converted into the high voltage system via the booster 7 and used. It is enough.

また昇降機の具体例としては、港湾設備におけるコンテナ移送(搬送)用のクレーン、ビル建設に用いられるジブクライミングクレーン、工場設備等における天井クレーン、自動倉庫におけるスタッカクレーン、更には機械式立体駐車場におけるリフタ等に適用可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Specific examples of elevators include cranes for transporting (conveying) containers at port facilities, jib climbing cranes used for building construction, overhead cranes in factory facilities, stacker cranes in automatic warehouses, and mechanical multilevel parking lots. Applicable to lifters and the like. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

本発明に係る負荷駆動装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the load drive device which concerns on this invention. コンデンサの電圧とその充電量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the voltage of a capacitor | condenser, and its charge amount. 本発明の一実施形態に係る負荷駆動装置の概略的な構成例を示す図。The figure which shows the schematic structural example of the load drive device which concerns on one Embodiment of this invention. 図3に示す負荷駆動装置における負荷に対する入出力エネルギ(電力)とコンデンサの電圧(充電量)との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input-output energy (electric power) with respect to the load in the load drive device shown in FIG. 3, and the voltage (charge amount) of a capacitor | condenser.

符号の説明Explanation of symbols

1 外部電源(交流電力;200V系)
2 交流・直流コンバータ(400V系)
3 コンデンサ(電気二重層コンデンサ)
4 負荷(電動機;200V系)
5 インバータ(400V系)
6 制御器
7 昇圧器(リアクトル)
11 電流抑制器
12 第1のスイッチ素子(バイパス回路)
13 第2のスイッチ素子(切り離し回路)
14 第3のスイッチ素子(放電回路)
15 放電器
1 External power supply (AC power: 200V system)
2 AC / DC converter (400V system)
3 Capacitor (electric double layer capacitor)
4 Load (electric motor; 200V system)
5 Inverter (400V system)
6 Controller 7 Booster (Reactor)
11 Current Suppressor 12 First Switch Element (Bypass Circuit)
13 Second switch element (separation circuit)
14 Third switch element (discharge circuit)
15 Discharger

Claims (3)

外部電源から与えられる交流電力を直流電力に変換する交流・直流コンバータと、
この交流・直流コンバータから出力された直流電力を、電圧および周波数が制御された交流電力に変換して負荷を駆動するインバータと、
前記交流・直流コンバータから出力された直流電力および前記インバータを介して前記負荷から回収された回生電力を蓄積するコンデンサと
を具備し、
前記交流・直流コンバータの前段に、前記外部電源から与えられる交流電力の電圧を昇圧して前記交流・直流コンバータに供給する昇圧器を設けたことを特徴とする負荷駆動装置。
An AC / DC converter that converts AC power supplied from an external power source into DC power;
An inverter that drives the load by converting the DC power output from the AC / DC converter into AC power whose voltage and frequency are controlled; and
A capacitor for accumulating DC power output from the AC / DC converter and regenerative power recovered from the load via the inverter;
A load driving device comprising: a booster that boosts a voltage of AC power supplied from the external power source and supplies the boosted voltage to the AC / DC converter before the AC / DC converter.
前記交流・直流コンバータおよびインバータは、前記外部電源の電圧仕様よりも高電圧仕様の高電圧系回路からなり、
前記昇圧器は、前記外部電源の電圧を上記高電圧系の電圧に変換して前記交流・直流コンバータに供給するものである請求項1に記載の負荷駆動装置。
The AC / DC converter and inverter consist of a high voltage system circuit with a higher voltage specification than the voltage specification of the external power supply,
2. The load driving device according to claim 1, wherein the booster converts the voltage of the external power supply into a voltage of the high voltage system and supplies the converted voltage to the AC / DC converter.
前記コンデンサは電気二重層コンデンサであって、前記負荷は昇降機を駆動する電動機である請求項1または2に記載の負荷駆動装置。   The load driving device according to claim 1, wherein the capacitor is an electric double layer capacitor, and the load is an electric motor that drives an elevator.
JP2005045541A 2005-02-22 2005-02-22 Load driving unit Pending JP2006238515A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005045541A JP2006238515A (en) 2005-02-22 2005-02-22 Load driving unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005045541A JP2006238515A (en) 2005-02-22 2005-02-22 Load driving unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006238515A true JP2006238515A (en) 2006-09-07

Family

ID=37045580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005045541A Pending JP2006238515A (en) 2005-02-22 2005-02-22 Load driving unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006238515A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010100384A (en) * 2008-10-22 2010-05-06 Kito Corp Power source device for electric hoisting/lowering device
JP2010202399A (en) * 2009-03-05 2010-09-16 Kito Corp Power supply device for motor driven hoisting device
WO2011000492A1 (en) 2009-06-30 2011-01-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Inverter and method for operating a system having inverters
JP2011019395A (en) * 2008-07-29 2011-01-27 Hitachi Automotive Systems Ltd Power conversion device and electric vehicle
CN102403958A (en) * 2010-09-16 2012-04-04 发那科株式会社 Motor driving apparatus
JP2013520147A (en) * 2010-02-11 2013-05-30 ゴットヴァルト ポート テクノロジー ゲーエムベーハー Crane with hybrid drive system, especially mobile wharf crane
WO2020202073A1 (en) 2019-04-02 2020-10-08 G.D Societa' Per Azioni Automatic machine and related method to control the production or the packaging of smoking, hygiene, food or pharmaceutical products

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61135392A (en) * 1984-12-03 1986-06-23 Hitachi Ltd Elevator drive system
JP2000236679A (en) * 1999-02-16 2000-08-29 Fuji Electric Co Ltd Control method of power converter for motor control
JP2003333891A (en) * 2002-05-10 2003-11-21 Hitachi Ltd Motor driver and power source used therefor and method for reducing capacity of power source facility of motor driver
JP2004289950A (en) * 2003-03-24 2004-10-14 Toshiba Elevator Co Ltd Power supply system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61135392A (en) * 1984-12-03 1986-06-23 Hitachi Ltd Elevator drive system
JP2000236679A (en) * 1999-02-16 2000-08-29 Fuji Electric Co Ltd Control method of power converter for motor control
JP2003333891A (en) * 2002-05-10 2003-11-21 Hitachi Ltd Motor driver and power source used therefor and method for reducing capacity of power source facility of motor driver
JP2004289950A (en) * 2003-03-24 2004-10-14 Toshiba Elevator Co Ltd Power supply system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019395A (en) * 2008-07-29 2011-01-27 Hitachi Automotive Systems Ltd Power conversion device and electric vehicle
JP2010100384A (en) * 2008-10-22 2010-05-06 Kito Corp Power source device for electric hoisting/lowering device
JP2010202399A (en) * 2009-03-05 2010-09-16 Kito Corp Power supply device for motor driven hoisting device
WO2011000492A1 (en) 2009-06-30 2011-01-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Inverter and method for operating a system having inverters
JP2013520147A (en) * 2010-02-11 2013-05-30 ゴットヴァルト ポート テクノロジー ゲーエムベーハー Crane with hybrid drive system, especially mobile wharf crane
CN102403958A (en) * 2010-09-16 2012-04-04 发那科株式会社 Motor driving apparatus
JP2012085512A (en) * 2010-09-16 2012-04-26 Fanuc Ltd Motor drive apparatus using capacitor
US8415906B2 (en) 2010-09-16 2013-04-09 Fanuc Corporation Motor driving apparatus
WO2020202073A1 (en) 2019-04-02 2020-10-08 G.D Societa' Per Azioni Automatic machine and related method to control the production or the packaging of smoking, hygiene, food or pharmaceutical products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5291763B2 (en) Motor drive device having energy storage unit
RU2509001C2 (en) Power converter with motor for automotive engine
EP2413452B1 (en) Bidirectional polyphase multimode converter including boost and buck-boost modes
JP2006321640A (en) Load driving device
JP2006238515A (en) Load driving unit
WO2014042004A1 (en) Drive control device for drive system including vertical carrier machine
US20140210389A1 (en) Motor control device including electric storage device and resistance discharge device
JP2006238518A (en) Load drive unit
JP4634817B2 (en) Load drive device
JP5902534B2 (en) Railway vehicle drive system
JP2009062178A (en) Elevator
EP1586527A1 (en) A rubber tyred gantry container crane with a supercapacitor
EP2816717A2 (en) Electric power conversion system equipped with electric storage device
JP2006238516A (en) Load driving unit
JP2006238519A (en) Load driving unit
WO2009157485A1 (en) Hybrid working machine
JP2000201492A (en) Method and device for driving motor
JP3960555B1 (en) Control method of harbor handling crane system
JP2006014489A (en) Power converting device for electric vehicle
JP4750432B2 (en) Load drive device
JP2004289950A (en) Power supply system
JP3909715B1 (en) Elevator control device
JP5332214B2 (en) Motor drive device
KR20110050375A (en) Elevator control device, and control method
JP6259778B2 (en) Railway vehicle drive system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100811

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110105