JP4116112B2

JP4116112B2 - Method to protect circuit by detecting overvoltage of DC power supply

Info

Publication number: JP4116112B2
Application number: JP09711697A
Authority: JP
Inventors: 一男佐藤
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH10290522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来用いられていたこの種の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法は、一般に図３および図４にて示す構成のものが採用されていた。
即ち、図３に示すように直流電源の両端の電圧を測定する過電圧検出回路３５により過電圧を検出して負荷の遮断を行っていたが、この時、回生トランジスタ３４は過電圧より低い電圧で動作するので、過電圧の検出により入力電源を遮断することで保護されていた。
また、図４に示すように、コンパレータ４６により、主回路電源の電圧をある過電圧レベルの電圧と比較し、大きい時、過電圧検出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが図３にて示す構成の従来技術では、回生トランジスタ３４は過電圧より低い電圧で動作するので、過電圧になる前に回生トランジスタ３４を破損してしまう問題があった。また過電圧になっても入力電源を遮断するまでの間も回生トランジスタ３４は動作し、回生トランジスタ３４を破損してしまうという問題もあった。
一方、図４にて示す構成の従来技術では、過電圧になっても主回路のパワートランジスタモジュールを遮断しない限り電圧は上昇するので、主回路遮断が遅いと電圧が高くなりパワートランジスタモジュールを破損するという問題があった。
【０００４】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法は、
ダイオードブリッジと、直流電源を蓄えるメインコンデンサと、所定の電圧にて回生抵抗でエネルギーを消費させる回生トランジスタと、コンパレータと、フォトアイソレータと、オアゲートと、マイクロコンピュータとにより構成された回路の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法であって、
電源が投入され、メインコンデンサに充電され、入力電圧が高く、第１のコンパレータのレベルより高いと、第１のフォトアイソレータはオンし、回生トランジスタが動作する段階と、入力電圧が回生トランジスタの動作電圧を超えているか否かを、第２のコンパレータのレベルにより第２のフォトアイソレータのオンで確認することにより、入力電源の過電圧を確認する段階と、回生トランジスタの動作時に、オアゲートをハイレベルとすることにより、第３のフォトアイソレータはオフし、回生トランジスタを不動作として保護する段階とを、有する。
上記手段により、入力電源の過電圧を検出できるとともに回生抵抗と回生トランジスタとからなる回生回路の保護を行うことができる。
【０００６】
また、本発明の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法は、
直流電源を蓄えるメインコンデンサと、所定の電圧にて回生抵抗でエネルギーを消費させる回生トランジスタと、パワートランジスタモジュールと、直流電源により駆動されるモータと、Ａ／Ｄ変換器と、マイクロコンピュータとにより構成された回路の直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法であって、
回生抵抗と回生トランジスタとの回生動作により、モータから戻ってくる電流より回生抵抗により消費される電流を差し引いて得られる電流分より、所定時間後の直流電源の電圧の上昇分を算出し、所定時間後の直流電源の電圧が過電圧レベルになると予測される時、過電圧異常としてパワートランジスタモジュールを遮断する。
上記手段により、過電圧異常を検出して、主回路であるパワートランジスタモジュールを遮断するのに、電圧をあるレベル以下に抑えられるので、パワートランジスタモジュールを保護することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１に示して説明する。
図１において、１はダイオードブリッジ、２は直流電源を蓄えるメインコンデンサ、４はある電圧にて回生抵抗３でエネルギーを消費させる回生トランジスタ、５は第１のコンパレータ、１０は第２のコンパレータ、６は第１のフォトアイソレータ、８は第２のフォトアイソレータ、１１は第３のフォトアイソレータ、７はオアゲート、９はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）である。
【０００８】
以上のように構成された回路についてその動作を説明する。
まず、電源が投入されると、メインコンデンサ２に充電される。この時入力電圧が高く、第１のコンパレータ５のレベルより高いと第１のフォトアイソレータ６はオンし、回生トランジスタは動作する。入力電圧が回生トランジスタの動作電圧を超えているか否かは、第２のコンパレータ１０のレベルにより第２のフォトアイソレータ８のオンで確認できる。これにより入力電源の過電圧を確認し、回生トランジスタの動作時に、オアゲート７をハイレベルとし、第３のフォトアイソレータ１１はオフし、回生トランジスタを不動作として保護する。
【０００９】
次に、以下、本発明の第２の実施の形態を図２に示して説明する。
図２において、２１はパワートランジスタモジュール、２２は直流電源を蓄えるメインコンデンサ、２４はある電圧にて回生抵抗２３でエネルギーを消費させる回生トランジスタ、２５はモータ、２６はＡ／Ｄ変換器、２９はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）である。
【００１０】
以上のように構成された回路についてその動作について説明する。
まず回生抵抗２３と回生トランジスタ２４との回生動作により、モータ２５から戻ってくる電流から回生抵抗２３により消費される電流を差し引いて得られる電流分（メインコンデンサに蓄えられる電荷相当分）から、所定時間後の直流電源の電圧の上昇分を算出し、所定時間後の直流電源の電圧が過電圧レベルになると予測される時、過電圧異常としてパワートランジスタモジュール２１で構成される主回路を遮断する。電流と電圧の関係は次式のようになる。
【００１１】
ΔＶ＝（１／Ｃ）ｉΔｔ（１）
Ｖ：電圧
ΔＶ：所定時間後の直流電源の電圧の上昇分
Ｃ：コンデンサ容量
ｉ：モータから戻ってくる電流から回生抵抗により消費される電流を差し引いて得られる電流分
ｔ：時間
Δｔ：サンプル時間
ここで、Δｔをサンプル時間にとれば、次のサンプリングする時迄の電圧ΔＶが算出できる。モータ２５から戻ってくる電流から回生抵抗２３により消費される電流を差し引いて得られる電流分（メインコンデンサに蓄えられる電荷相当分）はそれ迄の電圧と時間より求めている。
【００１２】
Ｖ_S ≦Ｖ_O ＋ΔＶ（２）
Ｖ_S ：過電圧レベル
Ｖ_O ：ある電圧
ΔＶ：次の電圧差
（２）式のように過電圧レベルになった時に過電圧異常とする。
【００１３】
また本実施例ではΔＶを求めるのに今までの電圧差より得ているが、これを負荷トルクを電流にしてそれより消費される回生回路分を差し引き、それより式（１）で電圧を求めることにより、Ａ／Ｄ変換器２６の代りにある電圧レベルの比較信号を入力しても構わない。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、入力電源の過電圧を検出できるとともに回生トランジスタの動作を停止して回生抵抗と回生トランジスタとからなる回生回路を保護することができるので、動作による回生回路の破損等を防止することができるという効果がある。
また、本発明によれば、過電圧異常を検出して、主回路をベース遮断するのに、上昇分を考慮しているので電圧をあるレベル以下に抑えられるので、主回路であるパワートランジスタモジュールを破損することなく余裕をもって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】従来の実施例の構成図である。
【図４】従来の実施例の構成図である。
【符号の説明】
１、３１ダイオードブリッジ
２、２２、３２、４２メインコンデンサ
３、２３、３３、４３回生抵抗
４、２４、３４、４４回生トランジスタ
５第１のコンパレータ
６第１のフォトアイソレータ
７オアゲート
８第２のフォトアイソレータ
９、２９マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
１０第２のコンパレータ
１１第３のフォトアイソレータ
２１、４１パワートランジスタモジュール
２５、４５モータ
２６Ａ／Ｄ変換器
３５過電圧検出回路
４６コンパレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply.
[0002]
[Prior art]
As a method for protecting the circuit by detecting an overvoltage of this type of DC power supply, which has been conventionally used, one having a configuration shown in FIGS. 3 and 4 has been generally employed.
That is, as shown in FIG. 3, the overvoltage is detected by the overvoltage detection circuit 35 that measures the voltage across the DC power supply, and the load is shut off. At this time, the regenerative transistor 34 operates at a voltage lower than the overvoltage. Therefore, it was protected by shutting off the input power supply by detecting overvoltage.
Further, as shown in FIG. 4, the comparator 46 compares the voltage of the main circuit power supply with a voltage at a certain overvoltage level, and detects an overvoltage when it is larger.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art having the configuration shown in FIG. 3, the regenerative transistor 34 operates at a voltage lower than the overvoltage, and thus there is a problem that the regenerative transistor 34 is damaged before the overvoltage is reached. In addition, even if an overvoltage occurs, the regenerative transistor 34 operates until the input power is cut off, and the regenerative transistor 34 is damaged.
On the other hand, in the prior art having the configuration shown in FIG. 4, the voltage rises unless the main circuit power transistor module is cut off even if an overvoltage occurs. There was a problem.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power supply.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The method for protecting the circuit by detecting the overvoltage of the DC power supply of the present invention is as follows.
A DC power source of a circuit constituted by a diode bridge, a main capacitor for storing a DC power source, a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor at a predetermined voltage, a comparator, a photo isolator, an OR gate, and a microcomputer. A method for protecting a circuit by detecting an overvoltage,
When the power is turned on, the main capacitor is charged, and the input voltage is high and higher than the level of the first comparator, the first photoisolator is turned on and the regenerative transistor operates, and the input voltage is the operation of the regenerative transistor. Whether or not the voltage is exceeded is confirmed by turning on the second photoisolator by the level of the second comparator, thereby confirming the overvoltage of the input power supply, and at the time of operation of the regenerative transistor, the OR gate is set to the high level. Thus, the third photoisolator is turned off, and the regenerative transistor is protected from being inactivated.
By the above means, it is possible to detect the overvoltage of the input power supply and protect the regenerative circuit composed of the regenerative resistor and the regenerative transistor.
[0006]
Further, the method for protecting the circuit by detecting the overvoltage of the DC power supply of the present invention is as follows.
Consists of a main capacitor that stores DC power, a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor at a predetermined voltage, a power transistor module, a motor driven by the DC power, an A / D converter, and a microcomputer A method for protecting a circuit by detecting an overvoltage of a direct current power source of the circuit,
By the regenerative operation of the regenerative resistor and regenerative transistor, the amount of increase in the DC power supply voltage after a predetermined time is calculated from the current obtained by subtracting the current consumed by the regenerative resistor from the current returning from the motor. When it is predicted that the voltage of the DC power supply after the time becomes an overvoltage level, the power transistor module is shut off as an overvoltage abnormality.
By the above means, the voltage can be suppressed to a certain level or less in order to detect an overvoltage abnormality and shut off the power transistor module as the main circuit, so that the power transistor module can be protected.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is a diode bridge, 2 is a main capacitor for storing a DC power supply, 4 is a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor 3 at a certain voltage, 5 is a first comparator, 10 is a second comparator, 6 Is a first photo isolator, 8 is a second photo isolator, 11 is a third photo isolator, 7 is an OR gate, and 9 is a microcomputer (CPU).
[0008]
The operation of the circuit configured as described above will be described.
First, when the power is turned on, the main capacitor 2 is charged. At this time, if the input voltage is high and higher than the level of the first comparator 5, the first photoisolator 6 is turned on and the regenerative transistor operates. Whether or not the input voltage exceeds the operating voltage of the regenerative transistor can be confirmed by turning on the second photoisolator 8 based on the level of the second comparator 10. As a result, the overvoltage of the input power supply is confirmed, and the OR gate 7 is set to the high level during the operation of the regenerative transistor, the third photoisolator 11 is turned off, and the regenerative transistor is protected from being inactivated.
[0009]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, 21 is a power transistor module, 22 is a main capacitor for storing a DC power source, 24 is a regenerative transistor that consumes energy with a regenerative resistor 23 at a certain voltage, 25 is a motor, 26 is an A / D converter, and 29 is It is a microcomputer (CPU).
[0010]
The operation of the circuit configured as described above will be described.
First, by a regenerative operation of the regenerative resistor 23 and the regenerative transistor 24, a predetermined amount is obtained from a current obtained by subtracting the current consumed by the regenerative resistor 23 from the current returned from the motor 25 (corresponding to the charge stored in the main capacitor). The amount of increase in the voltage of the DC power supply after the time is calculated, and when it is predicted that the voltage of the DC power supply after the predetermined time will be at the overvoltage level, the main circuit constituted by the power transistor module 21 is shut off as an overvoltage abnormality. The relationship between current and voltage is as follows.
[0011]
ΔV = (1 / C) iΔt (1)
V: Voltage ΔV: Increase in voltage of the DC power supply after a predetermined time C: Capacitor capacity i: Current obtained by subtracting current consumed by the regenerative resistor from current returning from the motor t: Time Δt: Sample time Here, if Δt is taken as the sampling time, the voltage ΔV until the next sampling can be calculated. The current obtained by subtracting the current consumed by the regenerative resistor 23 from the current returning from the motor 25 (corresponding to the charge stored in the main capacitor) is obtained from the voltage and time thus far.
[0012]
V _S ≦ V _O + ΔV (2)
V _S : Overvoltage level V _O : A certain voltage ΔV: The following voltage difference (2) When an overvoltage level is reached as shown in the following equation (2), an overvoltage abnormality is determined.
[0013]
Further, in this embodiment, ΔV is obtained from the voltage difference so far. However, this is obtained by subtracting the regenerative circuit consumed from the load torque as a current, and the voltage is obtained from the equation (1). Accordingly, a comparison signal having a voltage level in place of the A / D converter 26 may be input.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can detect the overvoltage of the input power supply and can stop the operation of the regenerative transistor to protect the regenerative circuit composed of the regenerative resistor and the regenerative transistor. There is an effect that can be prevented.
In addition, according to the present invention, the voltage can be suppressed to a certain level or less because the rise is taken into account when detecting the overvoltage abnormality and shutting off the base of the main circuit, so that the power transistor module as the main circuit can be reduced. It can be carried out with a margin without being damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 31 Diode bridge 2, 22, 32, 42 Main capacitor 3, 23, 33, 43 Regenerative resistor 4, 24, 34, 44 Regenerative transistor 5 First comparator 6 First photo isolator 7 OR gate 8 Second photo Isolator 9, 29 Microcomputer (CPU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 2nd comparator 11 3rd photo isolator 21, 41 Power transistor module 25, 45 Motor 26 A / D converter 35 Overvoltage detection circuit 46 Comparator

Claims

入力電源を整流するダイオードブリッジ（１）と、
前記整流された直流電源の直流電圧を平滑するメインコンデンサ（２）と、
前記メインコンデンサ（２）と並列に接続され、前記直流電圧が予め定められた第１の電圧レベルになると直列接続した回生抵抗（３）でエネルギーを消費させるように動作する回生トランジスタ（４）とを備えた回路の、直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法であって、
前記入力電源投入時、前記回生トランジスタ（４）のエミッタ−コレクタ間電圧と予め定められた第２の電圧レベルとの比較結果に基づいて前記回生トランジスタ（４）の動作を検出し、前記入力電源投入時にもかかわらず前記検出したことに基づいて前記入力電源の過電圧を確認する段階と、
前記入力電源の過電圧異常として、前記回生トランジスタ（４）を不動作とすることにより前記回生トランジスタ（４）および前記回生抵抗（３）からなる回生回路を焼損から保護する段階とを、有することを特徴とする直流電源の過電圧を検出して回路を保護する方法。A diode bridge (1) for rectifying the input power supply;
A main capacitor (2) for smoothing the DC voltage of the rectified DC power supply;
A regenerative transistor (4) connected in parallel with the main capacitor (2) and operating to dissipate energy by a regenerative resistor (3) connected in series when the DC voltage reaches a predetermined first voltage level; A method of protecting a circuit by detecting an overvoltage of a DC power source of a circuit comprising:
When the input power is turned on, the operation of the regenerative transistor (4) is detected based on a comparison result between the emitter-collector voltage of the regenerative transistor (4) and a predetermined second voltage level, and the input power Checking overvoltage of the input power source based on the detection despite being turned on;
Protecting the regenerative circuit composed of the regenerative transistor (4) and the regenerative resistor (3) from burning by disabling the regenerative transistor (4) as an overvoltage abnormality of the input power supply. A method of protecting a circuit by detecting an overvoltage of a characteristic DC power supply.