JP5043915B2 - Motor drive power supply - Google Patents
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Description
本発明は、モータが発電する回生電力を電源に戻す回生機能を備えたモータ駆動用電源装置に関するものである。 The present invention relates to a motor drive power supply device having a regeneration function for returning regenerative power generated by a motor to a power source.
図５は、従来の回生機能を備えたモータ駆動用電源装置の構成の一例を示しており、図６は図５に示す従来のモータ駆動装置用電源装置における各部の動作波形のタイムチャートを示している。従来の電源装置では、三相交流電源の電圧位相の１２０°区間毎にコンバータを構成するブリッジ接続されたトランジスタをスイッチングしてモータの回生電力を電源に戻す。三相交流電源とモータ制御装置の間にモータ駆動用電源装置は配置され、ＡＣリアクトルＡＣＬと６個のトランジスタ、６個のダイオード、そして、三相交流電源の位相を検出する位相検出回路と６個のトランジスタをドライブするゲート信号作成回路から電源装置は構成されている。モータが力行運転を行う場合は、６個のトランジスタのゲートはオフ状態になっている。このとき、三相交流電源から入力される三相交流電流は６個のトランジスタに並列接続された６個のダイオードを通して三相全波整流が行われて、モータ制御装置に直流電流が供給される。モータ制御装置は、力行時には直流電流を交流電流に変換し、回生時にはモータＭで発電される交流電流を直流電流に逆変換するインバータ回路を含んでいる。回生時に、モータＭから電力が戻ってきて、モータ制御装置の直流部の電圧が上昇すると、位相検出回路で検出した三相交流電源の位相を元に、図６に示すように６個のトランジスタのゲートを順次オンにし、三相交流電源の各相に電流を流して直流部の電力を三相交流電源に戻す。６個のトランジスタをそれぞれオンにする区間は、上側の相（回生電圧が正となる相）に関しては、各相の電源電圧が他の相の電源電圧より高い１２０°の区間であり、下側の相（回生電圧が負となる相）に関しては、各相の電源電圧が他の相の電源電圧より低い１２０°の区間である。この従来の電源装置では、モータＭからの瞬時回生電力が大きく、駆動用電源装置の容量が小さい場合に、十分に回生することができない。そこで特開昭６２−２６１９２号公報（特許文献１）には、図７に示すように抵抗回生を併用した回生電力制御装置２０が提案されている。図７に示す装置２０では、電源回生回路（９）に対して並列に抵抗回生回路（１３，１４）が設けられている。そして、モータ減速時に、インバータ４の直流電圧が所定値以下のときは電源回生回路を動作させて交流電源への電源回生を行わせる。インバータ４の直流電圧が所定値以上の時は電源回生回路と抵抗回生回路の両方を動作させて、電源回生と抵抗回生の両方で回生電力を吸収する。 FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional motor drive power supply device having a regeneration function, and FIG. 6 shows a time chart of operation waveforms of respective parts in the conventional motor drive power supply device shown in FIG. ing. In the conventional power supply device, the regenerative power of the motor is returned to the power supply by switching the bridge-connected transistors constituting the converter every 120 ° section of the voltage phase of the three-phase AC power supply. A motor drive power supply device is disposed between the three-phase AC power supply and the motor control device, and includes an AC reactor ACL, six transistors, six diodes, and a phase detection circuit for detecting the phase of the three-phase AC power supply, and 6 The power supply device is composed of a gate signal generation circuit that drives one transistor. When the motor performs the power running operation, the gates of the six transistors are in the off state. At this time, the three-phase alternating current input from the three-phase alternating current power supply is subjected to three-phase full-wave rectification through six diodes connected in parallel to six transistors, and a direct current is supplied to the motor control device. . The motor control device includes an inverter circuit that converts a direct current into an alternating current during power running and reversely converts the alternating current generated by the motor M into a direct current during regeneration. When power is returned from the motor M at the time of regeneration and the voltage of the DC part of the motor control device increases, six transistors as shown in FIG. 6 based on the phase of the three-phase AC power source detected by the phase detection circuit. Are sequentially turned on, and a current is supplied to each phase of the three-phase AC power source to return the DC power to the three-phase AC power source. The section in which each of the six transistors is turned on is a section of 120 ° in which the power supply voltage of each phase is higher than the power supply voltage of the other phase with respect to the upper phase (the phase in which the regenerative voltage is positive). The phase (the phase in which the regenerative voltage is negative) is a 120 ° interval in which the power supply voltage of each phase is lower than the power supply voltages of the other phases. In this conventional power supply device, when the instantaneous regenerative power from the motor M is large and the capacity of the drive power supply device is small, it cannot be sufficiently regenerated. In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-26192 (Patent Document 1) proposes a regenerative power control device 20 using resistance regeneration together as shown in FIG. In the apparatus 20 shown in FIG. 7, resistance regeneration circuits (13, 14) are provided in parallel to the power regeneration circuit (9). When the motor is decelerated, when the DC voltage of the inverter 4 is less than or equal to a predetermined value, the power regeneration circuit is operated to perform power regeneration to the AC power source. When the DC voltage of the inverter 4 is equal to or higher than a predetermined value, both the power regeneration circuit and the resistance regeneration circuit are operated, and the regenerative power is absorbed by both the power regeneration and the resistance regeneration.
また特開平６−６２５８４号公報（特許文献２）には、電源に回生する電流のひずみの抑制を目的として、タイミング調整手段を備えた電源装置が示されている。図８に示すこの公知の電源装置の動作波形のタイムチャートを示す。この公知の電源装置では、トランジスタをオンにする区間（ゲート信号参照）を変更する。図８に示すように、この公知の電源装置では、タイミング調整手段が、三相の電源電圧のうち他の相と比較して、最大の電位及び最小の電位となる相に回生電流を流すトランジスタに対するドライブ信号については、当該相の電位が前記最大の電位となる前の時間から当該相に回生電流を流すトランジスタへのドライブ信号の出力を開始する。そしてタイミング調整手段は、当該相の電位が、他の二相に対して最大の電位を示す期間を経て他の一相の電位と同電位となり、その後最大を示さなくなる時間までドライブ信号を出力する。またタイミング調整手段は、当該相の電位が前記最小の電位となる前の時間から当該相への回生信号の出力を開始して、当該相の電位が他の二相に対して最小の電位を示す期間を経て他の一相の電位と同電位となり最小を示さなくなる時間までドライブ信号を出力する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-62584 (Patent Document 2) discloses a power supply device provided with timing adjusting means for the purpose of suppressing distortion of current regenerated in the power supply. The time chart of the operation | movement waveform of this well-known power supply device shown in FIG. 8 is shown. In this known power supply device, the period during which the transistor is turned on (see gate signal) is changed. As shown in FIG. 8, in this known power supply device, the timing adjustment means causes the regenerative current to flow in the phase having the maximum potential and the minimum potential compared to the other phases of the three-phase power supply voltages. As for the drive signal for, the output of the drive signal to the transistor for supplying a regenerative current to the phase is started from the time before the potential of the phase reaches the maximum potential. Then, the timing adjustment means outputs the drive signal until a time when the potential of the phase becomes the same potential as the potential of the other one phase through a period in which the potential of the phase is the maximum with respect to the other two phases, and thereafter does not show the maximum . In addition, the timing adjustment unit starts outputting the regenerative signal to the phase from the time before the potential of the phase becomes the minimum potential, so that the potential of the phase becomes the minimum potential with respect to the other two phases. The drive signal is output until a time when the potential becomes the same as the potential of the other one phase through the period shown and does not show the minimum.
従来の電源回生と抵抗回生を併用したモータ駆動用電源装置では、電源回生の許容電力を超えていない場合も抵抗回生を併用する。そのため、省エネルギーのために設けられている電源回生を有効に利用できていなかった。これは、電源回生時に電源に流れる電流が電源インピーダンスの影響を受けるため、インバータの直流電圧が所定値になった時に必ずしも電源回生の許容電力に達していないことが多いためである。また、モータを急減速した場合には、急峻な回生電力が戻ってくる。このような場合には、早めに抵抗回生を動作させて回生電力を吸収することが望ましい。このような場合に、回生電力の吸収が遅れると、インバータ直流電圧が上昇し、電源に回生する電流が必要以上に増大し、状況によっては過電流アラームになることも想定される。しかし、図８に示すように、従来の電源回生における電流のひずみの抑制制御では、１２０°通電区間に２つある電流の山形の波形は、ほぼ同じ最大値になっている。そのために、１２０°通電区間に２つある電流の山形の波形が閾値を越えた場合に抵抗回生を実施する場合には、高速な抵抗回生動作を電源装置に行わせることができなかった。 In a motor drive power supply device using both conventional power regeneration and resistance regeneration, resistance regeneration is also used when the allowable power for power regeneration is not exceeded. Therefore, the power regeneration provided for energy saving cannot be used effectively. This is because the current flowing through the power supply during power regeneration is affected by the power supply impedance, and therefore the allowable power for power regeneration is not always reached when the DC voltage of the inverter reaches a predetermined value. In addition, when the motor is decelerated rapidly, steep regenerative power returns. In such a case, it is desirable to operate the resistance regeneration early to absorb the regenerative power. In such a case, if the absorption of regenerative power is delayed, the inverter DC voltage increases, the current regenerated in the power supply increases more than necessary, and an overcurrent alarm may be assumed depending on the situation. However, as shown in FIG. 8, in the current distortion suppression control in the conventional power regeneration, the two current-crested waveforms in the 120 ° energization section have almost the same maximum value. For this reason, when the resistance regeneration is performed when the two mountain-shaped waveforms of the current in the 120 ° energization section exceed the threshold value, the power supply device cannot perform a high-speed resistance regeneration operation.
本発明の目的は、このような点に鑑みてなされたものであり、電源回生の許容電力を最大限使用すると共に、電源に回生する電流のひずみをある程度抑制し、しかも抵抗回生が早く動作して過電流になりづらいモータ駆動用電源装置を提供することにある。 The object of the present invention has been made in view of the above points, and while using the maximum allowable power for power regeneration, suppressing the distortion of the current regenerated to the power source to some extent, and the resistance regeneration operates faster. Another object of the present invention is to provide a motor drive power supply device that is less likely to overcurrent.
本発明のモータ駆動用電源装置は、電源回生回路と、回生抵抗回路と、導通信号発生回路と、電源回生回路に入力される多相交流電圧の位相を検出する位相検出器と、多相交流電流を検出する電流検出器とを備えている。電源回生回路は、多相交流電源からの多相交流電流を直流電流に変換するコンバータ機能と、モータ制御装置に直流電力を供給する整流機能と、モータ制御装置側から回生される回生電力を、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を備えたコンバータ回路を動作させて多相交流電源に回生する回生機能とを備えている。回生抵抗回路は、回生抵抗とスイッチング回路の直列回路からなり、電源回生回路の直流出力端子間に設けられて、スイッチング回路を導通状態にすることにより回生電力を回生抵抗で消費するように構成されている。導通信号発生回路は、回生時に、複数のスイッチング素子を導通させるための第１導通信号と、スイッチング回路を導通状態にするための第２導通信号とを発生する。 The motor drive power supply device of the present invention includes a power regeneration circuit, a regeneration resistor circuit, a conduction signal generation circuit, a phase detector for detecting the phase of a multiphase AC voltage input to the power regeneration circuit, and a polyphase AC A current detector for detecting current. Power regeneration circuit includes a converter function for converting a polyphase alternating current from the polyphase AC power source into a direct current, a rectifying function of supplying DC power to the motor controller, the regenerative electric power regenerated from the motor control apparatus, And a regenerative function for operating a converter circuit including a plurality of bridge-connected switching elements to regenerate a polyphase AC power source. The regenerative resistor circuit is composed of a series circuit of a regenerative resistor and a switching circuit. The regenerative resistor circuit is provided between the DC output terminals of the power supply regenerative circuit, and is configured to consume regenerative power with the regenerative resistor by bringing the switching circuit into a conductive state. ing. Conduction signal generation circuit, at the time of regeneration, to generate a second conduction signal to a first conduction signal to turn on the switching elements, the switching circuit in a conductive state.
本発明では、回生時に、位相検出器の出力に基づいて、多相交流電源の多相交流電圧のうち一つの相の電圧が他の相の電圧よりも大きくなる期間及び該一つの相の電圧が他の相の電圧よりも小さくなる期間を、該一つの相に回生電力を回生する際に導通状態になるスイッチング素子の基本期間と定義する。そして特に、導通信号発生回路は、基本期間に対応して発生する一つの相の電流の最初の電流波形のピークが後から発生する電流波形のピークよりも高くなるように、半導体スイッチング素子の導通期間を基本期間が始まる前から基本期間が終了する前までとする第１導通信号を発生する。また導通信号発生回路は、多相交流電流のうち最大となる相の交流電流が、スイッチング素子の許容電流値以上の予め定めた基準電流以上になっている期間、回生抵抗回路のスイッチング回路を導通状態にする第２導通信号を発生する。 In the present invention, during regeneration, based on the output of the phase detector, a period during which the voltage of one phase of the multiphase AC voltage of the multiphase AC power supply is larger than the voltage of the other phase and the voltage of the one phase There decrease composed than the voltage of the other phases, is defined as a basic period of the switching element becomes conductive when regenerating the regenerative power to the one phase. And in particular, conductive signal generating circuit, so as to be higher than the peak of the current waveform generated after the peak of the first current waveform of one phase of the current generated in response to the basic period, the semiconductor switching element A first conduction signal is generated that sets the conduction period from before the basic period starts to before the basic period ends. The conduction signal generation circuit conducts the switching circuit of the regenerative resistor circuit during the period when the maximum phase AC current among the multiphase AC currents is greater than or equal to a predetermined reference current greater than the allowable current value of the switching element. A second continuity signal is generated to enter a state.
本発明によれば、導通信号発生回路が半導体スイッチング素子の導通期間を基本期間が始まる前から基本期間が終了する前までとする第１導通信号を電源回生のために発生すると、基本期間に対応して発生する一つの相の電流の最初の電流波形のピークが後から発生する電流波形のピークよりも高くなる。このようにすると電源に回生する電流のひずみは若干増加するが、通常の１２０°通電制御と比較すると電源に回生する電流のひずみは抑制される。その上で、最大となる相の交流電流が、スイッチング素子の許容電流値以上の予め定めた基準電流以上になっている期間、回生抵抗回路のスイッチング回路を導通状態にする第２導通信号を発生すると、早期に抵抗回生を動作させることができて、電源回生を越える回生電力を抵抗回生で吸収することができる。これにより、電源回生の許容電力を最大限利用することができるようになる。その結果、本発明によれば、主回路の直流電圧が高くなり、電源電流が増大してしまうことがなくなる。 According to the present invention, when generating the first conduction signal to until the conduction signal generation circuit basic period ends before the base time period the conduction period of the semiconductor switching element is started for power regeneration, the base time period The peak of the first current waveform of the current of one phase generated correspondingly becomes higher than the peak of the current waveform generated later. If this is done, the distortion of the current regenerated in the power supply slightly increases, but the distortion of the current regenerated in the power supply is suppressed as compared with the normal 120 ° energization control. In addition, a second conduction signal is generated to turn on the switching circuit of the regenerative resistor circuit during a period in which the maximum phase AC current is equal to or greater than a predetermined reference current greater than the allowable current value of the switching element. Then, resistance regeneration can be operated at an early stage, and regenerative power exceeding the power regeneration can be absorbed by resistance regeneration. As a result, the allowable power for power regeneration can be utilized to the maximum extent. As a result, according to the present invention, the DC voltage of the main circuit becomes high and the power supply current does not increase.
なお多相交流電源は、一般的には三相交流電源である。この場合、電源回生回路は、ブリッジ接続された６個の半導体スイッチング素子からなるコンバータ回路とブリッジ接続された半導体整流素子とを備えている。また導通信号発生回路は、回生時に、位相検出器の出力に基づいて、三相交流電源の三相交流電圧のうち一つの相の電圧が他の２つの相の電圧よりも大きくなる期間及び該一つの相の電圧が他の２つの相の電圧よりも小さくなる期間を、該一つの相に回生電力を回生する際に導通状態になる２つの前記スイッチング素子の基本期間と定義したときに、基本期間に対応して発生する一つの相の電流の最初の電流波形のピークが後から発生する電流波形のピークよりも高くなるように、２つの半導体スイッチング素子の導通期間を基本期間が始まる前から基本期間が終了する前までとする前記第１導通信号を発生する。 The multi-phase AC power supply is generally a three-phase AC power supply. In this case, the power regeneration circuit includes a converter circuit composed of six semiconductor switching elements connected in a bridge and a semiconductor rectifying element connected in a bridge. In addition, the conduction signal generating circuit is configured so that, during regeneration, the voltage of one phase of the three-phase AC voltage of the three-phase AC power supply is larger than the voltages of the other two phases, based on the output of the phase detector. the period in which the voltage of one phase is smaller than the voltage of the other two phases, when defining the basic period of two of the switching element becomes conductive when regenerating the regenerative power to the one phase , to be higher than the peak of the current waveform generated after the peak of the first current waveform of one phase of the current generated in response to the basic period, the conduction period of the two semiconductor switching elements is fundamental period The first conduction signal is generated from the start to the end of the basic period.
なお前述の基本期間は、電気角で１２０°よりも大きいことが好ましい。このようにすると、通常の１２０°通電制御と比較すると電源に回生する電流のひずみは抑制される。 The basic period is preferably greater than 120 ° in electrical angle. If it does in this way, distortion of the current regenerated to a power supply will be controlled compared with usual 120 ° energization control.
また基準電流は、回生電流によって半導体スイッチング素子が壊れるのを防止する値に定めるのが好ましい。このようにすれば半導体スイッチング素子を確実に保護することができる。 The reference current is preferably determined to a value that prevents the semiconductor switching element is destroyed by the regenerative current. Thus it is possible to reliably protect the semiconductor switching element.
以下図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明のモータ駆動用電源装置の実施の形態の一例の概略構成を示す図である。三相交流電源ＡＣにＡＣリアクトルＡＣＬが接続され、その出力に６個の半導体スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がブリッジ接続されてコンバータ回路ＣＶを構成している。そして６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６には、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ並列接続されている。６個のダイオードＤ１〜Ｄ６は、ブリッジ接続された三相整流回路を構成している。ブリッジ接続されたトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６とダイオードＤ１〜Ｄ６とにより、電源回生回路ＰＲが構成されている。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of an embodiment of a motor driving power supply device of the present invention. An AC reactor ACL is connected to the three-phase AC power supply AC, and transistors Tr1 to Tr6 as six semiconductor switching elements are bridge-connected to the output to constitute a converter circuit CV. Six diodes D1 to D6 are connected in parallel to the six transistors Tr1 to Tr6, respectively. The six diodes D1 to D6 form a bridge-connected three-phase rectifier circuit. A power regeneration circuit PR is configured by the bridged transistors Tr1 to Tr6 and the diodes D1 to D6.
コンバータ回路ＣＶの直流出力端子間には、回生抵抗Ｒとスイッチング回路を構成するトランジスタＴｒ７とダイオードＤ７の並列回路との直列回路が並列接続されている。この直列回路が抵抗回生回路ＲＲを構成している。抵抗回生回路ＲＲは、トランジスタＴｒ７（スイッチング回路）を導通状態にすることにより回生電力を回生抵抗Ｒで消費するように構成されている。 Between the DC output terminals of the converter circuit CV, a series circuit of a parallel circuit of a regenerative resistor R and a transistor Tr7 constituting a switching circuit and a diode D7 is connected in parallel. This series circuit constitutes a resistance regeneration circuit RR. The resistance regenerative circuit RR is configured to consume regenerative power by the regenerative resistor R by turning on the transistor Tr7 (switching circuit).
またコンバータ回路ＣＶの直流出力端子間には、平滑コンデンサＣが並列接続されている。平滑コンデンサＣの両端には、インバータ回路を含むモータ制御装置ＭＣが接続されている。このインバータ回路は、直流を交流に変換して三相交流モータＭに所定の周波数の三相交流電流をモータ電流として提供する。インバータ回路は、モータＭが減速して回生状態になると、モータＭが発電する交流電流を直流電流に変換するコンバータとして動作する。 A smoothing capacitor C is connected in parallel between the DC output terminals of the converter circuit CV. A motor controller MC including an inverter circuit is connected to both ends of the smoothing capacitor C. This inverter circuit converts direct current into alternating current and provides a three-phase alternating current motor M with a three-phase alternating current having a predetermined frequency as a motor current. The inverter circuit operates as a converter that converts an alternating current generated by the motor M into a direct current when the motor M decelerates to a regenerative state.
Ｒ相，Ｓ相及びＴ相に接続されたＡＣリアクタＡＣＬの出力側には、位相検出器ＰＤが接続されている。またＲ相及びＳ相に接続されたＡＣリアクタＡＣＬの出力側には、電流検出器ＣＤが接続されている。電流検出器ＣＤは、Ｒ相及びＳ相の交流電流を検出して、これらの交流電流からＴ相の交流電流を演算により求めて出力する。 A phase detector PD is connected to the output side of the AC reactor ACL connected to the R phase, the S phase, and the T phase. A current detector CD is connected to the output side of the AC reactor ACL connected to the R phase and the S phase. The current detector CD detects the R-phase and S-phase AC currents, calculates the T-phase AC current from these AC currents, and outputs it.
電流検出器ＣＤと位相検出器ＰＤの出力は導通信号発生回路ＳＧに入力される。導通信号発生回路ＳＧは、モータＭの力行時及び回生時に、電源回生回路ＰＲ中のコンバータを構成する６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を導通させるための複数の第１導通信号Ｓ［図３（Ｂ）のＳ１〜Ｓ６］と、回生時に、抵抗回生回路ＲＲ中のトランジスタＴｒ７を導通状態にするための第２導通信号Ｓ′とを発生する。本実施の形態では、回生時に、位相検出器ＰＤの出力に基づいて、三相交流電源ＡＣから出力される三相交流電圧のうち一つの相の電圧が他の相の電圧よりも大きくなる期間及び該一つの相の電圧が他の相の電圧よりも小さくなる期間を、該一つの相に回生電力を回生する際に導通状態になるスイッチング素子の基本期間Ｔと定義する。そして特に、導通信号発生回路ＳＧは、回生時におけるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の導通期間ＣＴ（導通信号Ｓ１〜Ｓ６の信号幅）を基本期間Ｔが始まる前から基本期間Ｔが終了する前までとする第１導通信号Ｓ１〜Ｓ６を発生する。図３には、Ｒ相について基本期間Ｔと導通期間ＣＴを明示している。Ｒ相の電圧がＳ相及びＴ相の電圧よりも大きくなる期間及びＲ相の電圧がＳ相及びＴ相の電圧よりも小さくなる期間を、Ｒ相に回生電力を回生する際に導通状態になる２つのトランジスタＴｒ１及びＴｒ４の基本期間Ｔと定義する。そしてこれら２つのトランジスタＴｒ１及びＴｒ４の導通期間ＣＴを定める導通信号Ｓ１及びＳ２の立ち上がりｒｐを基本期間Ｔが始まる前とし、導通信号Ｓ１及びＳ２の立ち下がりｆｐを基本期間Ｔが終了する前までとしている。他の相に対応するトランジスタの導通期間についても同様に定められている。図３（Ｂ）において、導通信号Ｓ３及びＳ４が、Ｓ相のための２つのトランジスタＴｒ２及びＴｒ５のゲート信号となる。また導通信号Ｓ５及びＳ６が、Ｔ相のための２つのトランジスタＴｒ３及びＴｒ６のゲート信号となる。導通期間ＣＴは、基本期間Ｔに対応して発生する一つの相（例えばＲ相）の電流の最初の電流波形［例えば図３（Ｃ）のＷ１］のピークＰ１が、後から発生する電流波形［例えば図３（Ｃ）のＷ２］のピークＰ２よりも高くなるように定められている。 Outputs of the current detector CD and the phase detector PD are input to the conduction signal generation circuit SG. The conduction signal generation circuit SG includes a plurality of first conduction signals S for conducting the six transistors Tr1 to Tr6 constituting the converter in the power regeneration circuit PR during the power running and regeneration of the motor M [FIG. ) S1 to S6] and a second conduction signal S ′ for making the transistor Tr7 in the resistance regeneration circuit RR conductive when regenerating. In the present embodiment, during regeneration, based on the output of the phase detector PD, a period in which the voltage of one phase of the three-phase AC voltage output from the three-phase AC power supply AC is larger than the voltage of the other phase. and the voltage of said one phase a becomes smaller than the voltage of the other phases, is defined as a basic period T of the switching element becomes conductive when regenerating the regenerative power to the one phase. In particular, the conduction signal generation circuit SG sets the conduction period CT (signal width of the conduction signals S1 to S6) of the transistors Tr1 to Tr6 at the time of regeneration from before the basic period T to before the basic period T ends. 1 conduction signals S1 to S6 are generated. FIG. 3 clearly shows the basic period T and the conduction period CT for the R phase. The period in which the R-phase voltage is larger than the S-phase and T-phase voltages and the period in which the R-phase voltage is smaller than the S-phase and T-phase voltages are set to the conductive state when regenerating regenerative power in the R-phase. Is defined as a basic period T of the two transistors Tr1 and Tr4. The rise rp of the conduction signals S1 and S2 defining the conduction period CT of these two transistors Tr1 and Tr4 is set before the basic period T starts, and the fall fp of the conduction signals S1 and S2 is set before the basic period T ends. Yes. The conduction periods of the transistors corresponding to other phases are similarly determined. In FIG. 3B, the conduction signals S3 and S4 are the gate signals of the two transistors Tr2 and Tr5 for the S phase. The conduction signals S5 and S6 are gate signals for the two transistors Tr3 and Tr6 for the T phase. The conduction period CT is a current waveform in which a peak P1 of the first current waveform [for example, W1 in FIG. 3C] of one phase (for example, R phase) generated corresponding to the basic period T is generated later. [For example, W2 in FIG. 3C] is determined to be higher than the peak P2.
導通信号発生回路ＳＧが前述の第１導通信号Ｓ１〜Ｓ６を電源回生のために発生すると、基本期間Ｔに対応して発生する一つの相の電流の最初の電流波形Ｗ１のピークＰ１が、後から発生する電流波形Ｗ２のピークＰ２よりも高くなる。このようにすると電源ＡＣに回生する電流のひずみは若干増加するが、通常の１２０°通電制御と比較すると電源ＡＣに回生する電流のひずみは抑制される。 When the conduction signal generation circuit SG generates the first conduction signals S1 to S6 for power supply regeneration, the peak P1 of the first current waveform W1 of the current of one phase generated corresponding to the basic period T is Becomes higher than the peak P2 of the current waveform W2 generated from. In this way, the distortion of the current regenerated in the power supply AC slightly increases, but the distortion of the current regenerated in the power supply AC is suppressed as compared with the normal 120 ° energization control.
また導通信号発生回路ＳＧは、図３（Ｃ）に示すように、三相交流電流のうち最大となる相の交流電流が、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６（スイッチング素子）の許容電流値以上の予め定めた基準電流（ri,-ri)以上になっている期間、回生抵抗回路ＲＲのトランジスタＴｒ７を導通状態にする第２導通信号Ｓ′［図３（Ｄ）参照］を発生する。第２導通信号Ｓ′を発生するために、導通信号発生回路ＳＧは、図２に示すように、三相交流電流のうち最大となる相の交流電流を検出する最大値検出器ＭＤと、最大となる相の交流電流が予め定めた基準電流（ri,-ri)以上になっている期間を判定する比較器ＣＰを備えている。このように最大となる相の交流電流が、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の許容電流値以上の予め定めた基準電流（ri,-ri)以上になっている期間、回生抵抗回路ＲＲのトランジスタＴｒ７を導通状態にする第２導通信号Ｓ′を発生すると、従来よりも早期に抵抗回生を動作させることができて、電源回生を越える回生電力を抵抗回生で吸収することができる。その結果、電源回生の許容電力を最大限利用することができるようになる。 In addition, as shown in FIG. 3C, the conduction signal generation circuit SG has a predetermined phase AC current that is the maximum among the three-phase AC currents that is greater than or equal to the allowable current value of the transistors Tr1 to Tr6 (switching elements). During the period when the reference current (ri, -ri) is exceeded, the second conduction signal S ′ [see FIG. 3D] for generating the transistor Tr7 of the regenerative resistance circuit RR is generated. In order to generate the second conduction signal S ′, as shown in FIG. 2, the conduction signal generating circuit SG includes a maximum value detector MD that detects the AC current of the maximum phase among the three-phase AC currents, The comparator CP is provided for determining a period during which the alternating current of the phase to be equal to or greater than a predetermined reference current (ri, -ri). The transistor Tr7 of the regenerative resistor circuit RR is in a conductive state during the period in which the AC current of the maximum phase is equal to or greater than a predetermined reference current (ri, -ri) that is greater than or equal to the allowable current value of the transistors Tr1 to Tr6. When the second conduction signal S ′ is generated, the resistance regeneration can be operated earlier than in the prior art, and the regenerative power exceeding the power regeneration can be absorbed by the resistance regeneration. As a result, the allowable power for power regeneration can be utilized to the maximum extent.
以下図１の実施の形態の動作を、図４を用いて簡単に説明する。図４はモータを急減速させた場合の動作波形図である。モータＭが力行運転を行う場合は、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートはオフになっている。そして三相交流電源ＡＣからトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に並列接続されたダイオードＤ１〜Ｄ６を通して三相全波整流が行われ、モータ制御装置ＭＣに電力が供給される。モータＭが減速状態になると、回生状態となり、モータＭから回生電力が電源側に戻り、モータ制御装置ＭＣの直流部の電圧が上昇する［図４（Ｃ）参照］。そして位相検出器ＰＤで検出した三相交流電圧の位相に基づいて、図３（Ｂ）のようにトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、導通信号Ｓ１〜Ｓ６により指定される導通期間、導通状態になる。その結果、回生電流が、各相に流れて直流部の電圧を上昇させている回生電力を電源ＡＣに戻す。前述のように、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を導通状態にする導通期間ＣＴを定めると、一相のトランジスタが導通している区間が従来より長くなり、電源回生電流の１２０°通電区間に２つある電流の山形の波形Ｗ１及びＷ２のうち最初の波形Ｗ１のピークＰ１が後の波形Ｗ２のピークＰ２より高い値になる。また、図３（Ｃ）及び図４（Ｂ）のように、３相の電源電流の内の最大の電流がしきい値すなわち基準電流（ri,-ri）（トランジスタの許容する電流）以上になる期間、第２導通信号Ｓ′が出力される。この導通信号Ｓ′がトランジスタＴｒ７を導通状態にすると、回生抵抗Ｒに回生電流が流れ、電源回生を越える回生電力を抵抗回生で吸収する。これにより、電源回生の許容電力を最大限利用することができるようになる。図４（Ｄ）に示すように、複数の第２導通信号Ｓ′が発生している期間、周期的に抵抗回生が実行され、抵抗回生電流が流れる。３相の電源電流の内の最大の電流が基準電流（ri,-ri）より小さくなると、第２導通信号Ｓ′は発生しない。その結果、以後は、第１導通信号Ｓ１〜Ｓ６だけが発生し、電源回生だけが実施されてモータ速度は低下する。 The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be briefly described below with reference to FIG. FIG. 4 is an operation waveform diagram when the motor is suddenly decelerated. When the motor M performs a power running operation, the gates of the transistors Tr1 to Tr6 are off. Then, three-phase full-wave rectification is performed from the three-phase AC power supply AC through the diodes D1 to D6 connected in parallel to the transistors Tr1 to Tr6, and power is supplied to the motor control device MC. When the motor M is in a decelerating state, the motor M is in a regenerative state, and regenerative power is returned from the motor M to the power supply side, and the voltage of the DC unit of the motor control device MC increases [see FIG. 4 (C)]. Based on the phase of the three-phase AC voltage detected by the phase detector PD, as shown in FIG. 3B, the transistors Tr1 to Tr6 are in a conduction state during the conduction period specified by the conduction signals S1 to S6. As a result, the regenerative current flows through each phase and returns the regenerative power that is increasing the voltage of the DC section to the power supply AC. As described above, when the conduction period CT in which the transistors Tr1 to Tr6 are turned on is determined, the section in which the one-phase transistor is conducting becomes longer than in the past, and there are two currents in the 120 ° conduction section of the power regeneration current. The peak P1 of the first waveform W1 is higher than the peak P2 of the later waveform W2. Further, as shown in FIGS. 3C and 4B, the maximum current among the three-phase power supply currents exceeds the threshold value, that is, the reference current (ri, -ri) (current allowed by the transistor). During this period, the second conduction signal S ′ is output. When the conduction signal S ′ makes the transistor Tr7 conductive, a regenerative current flows through the regenerative resistor R, and the regenerative power exceeding the power regeneration is absorbed by the regenerative resistor. As a result, the allowable power for power regeneration can be utilized to the maximum extent. As shown in FIG. 4 (D), a plurality of second conduction signal period S 'are generated, periodically resistance regeneration is performed, the resistance regenerative current Ru flows. When the maximum current among the three-phase power supply currents becomes smaller than the reference current (ri, -ri), the second conduction signal S 'is not generated. As a result, thereafter, only the first conduction signals S1 to S6 are generated, only the power regeneration is performed, and the motor speed is reduced.
なお、ＡＣリアクトルＡＣＬは電流検出回路の接続点の後方に配置してもよい。また、位相検出回路ＰＤをＡＣＬの前に配置してもよい。 The AC reactor ACL may be disposed behind the connection point of the current detection circuit. Further, the phase detection circuit PD may be arranged before the ACL.
以上のように、本実施の形態によれば、抵抗回生と電源回生とを併用したモータ駆動用電源装置において、電源回生の際に各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオン、オフするタイミングを通常の１２０°通電制御と比較して早めたので、特許文献２に記載の従来技術と比較すると電源に回生する電流のひずみは若干増加する。しかし、通常の１２０°通電制御と比較すると電源に回生する電流のひずみは抑制される。また、１２０°通電区間に２つ現れる電源回生電流の波形の最初の波形のピークを大きくすることができ、より早く抵抗回生を動作させることができる。これにより、主回路における直流電圧が上昇して電源回生電流が増加してしまうことがなくなる。また、電源回生時の電源電流の大きさにより、抵抗回生を制御するようにしたため、電源回生の許容能力をすべて使用した上で抵抗回生が動作するようになり、回生抵抗容量を小さくでき、しかも、省エネルギー効果が増大する。
As described above, according to the present embodiment, in the motor drive power supply device using both resistance regeneration and power regeneration, the timing at which each of the transistors Tr1 to Tr6 is turned on and off at the time of power regeneration is set to the normal 120 °. since early compared with energization control, when compared to the prior art described in
本発明によれば、電源回生時の電源電流の大きさにより、抵抗回生を制御するようにしたため、電源回生の許容能力をすべて使用した上で抵抗回生が行われるようになる。その結果、回生抵抗の容量を小さくすることができ、省エネルギー効果が増大する。 According to the present invention, the resistance regeneration is controlled according to the magnitude of the power supply current during the power regeneration, so that the resistance regeneration is performed after using all the allowable power regeneration capabilities. As a result, the capacity of the regenerative resistor can be reduced, and the energy saving effect is increased.
Ｔｒ１〜Ｔｒ７ トランジスタ
Ｄ１〜Ｄ７ ダイオード
ＣＶ コンバータ回路
ＭＣ モータ制御装置
Ｍ モータ
ＡＣ 三相交流電源
ＣＤ 電流検出器
ＰＤ 位相検出器
ＳＧ 導通信号発生回路
ＰＲ 電源回生回路
ＲＲ 抵抗回生回路
Tr1 to Tr7 Transistors D1 to D7 Diode CV Converter circuit MC Motor controller M Motor AC Three-phase AC power source CD Current detector PD Phase detector SG Conduction signal generator circuit PR Power source regeneration circuit RR Resistance regeneration circuit
Claims (4)
回生抵抗とスイッチング回路の直列回路からなり、前記電源回生回路の直流出力端子間に設けられて、前記スイッチング回路を導通状態にすることにより回生電力を前記回生抵抗で消費する回生抵抗回路と、
力行時及び回生時に、前記複数のスイッチング素子を導通させるための第１導通信号と、前記回生時に、前記スイッチング回路を導通状態にするための第２導通信号とを発生する導通信号発生回路と、
前記電源回生回路に入力される多相交流電圧の位相を検出する位相検出器と、
前記多相交流電流を検出する電流検出器とを備え、
前記導通信号発生回路は、前記回生時に、前記位相検出器の出力に基づいて、前記多相交流電源の多相交流電圧のうち一つの相の電圧が他の相の電圧よりも大きくなる期間及び該一つの相の電圧が他の相の電圧よりも小さくなる期間を、該一つの相に回生電力を回生する際に導通状態になる前記スイッチング素子の基本期間と定義したときに、前記基本期間に対応して発生する前記一つの相の電流の最初の電流波形のピークが後から発生する電流波形のピークよりも高くなるように、前記半導体スイッチング素子の導通期間を前記基本期間が始まる前から前記基本期間が終了する前までとする前記第１導通信号を発生し、且つ前記多相交流電流のうち最大となる相の交流電流が、前記スイッチング素子の許容電流値以上の予め定めた基準電流以上になっている期間、前記回生抵抗回路の前記スイッチング回路を導通状態にする前記第２導通信号を発生することを特徴とするモータ駆動用電源装置。 A converter function for converting a polyphase alternating current from the polyphase AC power source into a direct current, a rectifying function of supplying DC power to the motor controller, the regenerative electric power regenerated from the motor controller side, are bridge-connected A power regeneration circuit having a regeneration function of operating a converter circuit including a plurality of switching elements to regenerate the polyphase AC power;
A regenerative resistor circuit comprising a series circuit of a regenerative resistor and a switching circuit, provided between the DC output terminals of the power supply regenerative circuit, and consuming regenerative power by the regenerative resistor by making the switching circuit conductive.
During power running and during regeneration, a first conduction signal for conducting a plurality of switching elements, wherein during regeneration, and conductive signal generating circuit for generating a second conduction signal to said switching circuit in a conductive state ,
A phase detector for detecting the phase of the polyphase AC voltage input to the power regeneration circuit;
A current detector for detecting the polyphase alternating current;
The conduction signal generation circuit is configured so that, during the regeneration, based on the output of the phase detector, the voltage of one phase of the multiphase AC voltage of the multiphase AC power supply is larger than the voltage of the other phase and the period in which the voltage of said one phase is smaller than the voltage of the other phase, when defining the basic period of the switching element becomes conductive when regenerating the regenerative power to the one phase, the basic period so that the peak of the first current waveform of the current of the one phase that occurs in response is higher than the peak of the current waveform generated later, the conduction period of the semiconductor switching element is the basic period begins The first conduction signal is generated from before to before the end of the basic period, and the AC current of the maximum phase among the multiphase AC currents is determined in advance not less than an allowable current value of the switching element. Reference current Period which is above the regenerative resistor circuit of the switching circuit power supply for driving a motor apparatus characterized by a generating a second conduction signal to the conductive state.
前記電源回生回路は、ブリッジ接続された６個の半導体スイッチング素子からなる前記コンバータ回路とブリッジ接続された半導体整流素子とを備えており、
前記導通信号発生回路は、前記回生時に、前記位相検出器の出力に基づいて、前記三相交流電源の三相交流電圧のうち一つの相の電圧が他の２つの相の電圧よりも大きくなる期間及び該一つの相の電圧が他の２つの相の電圧よりも小さくなる期間を、該一つの相に回生電力を回生する際に導通状態になる２つの前記スイッチング素子の基本期間と定義したときに、前記基本期間に対応して発生する前記一つの相の電流の最初の電流波形のピークが後から発生する電流波形のピークよりも高くなるように、前記２つの半導体スイッチング素子の導通期間を前記基本期間が始まる前から前記基本期間が終了する前までとする前記第１導通信号を発生し、且つ前記三相交流電流のうち最大となる一相の交流電流が、前記スイッチング素子の許容電流値以上の予め定めた基準電流以上になっている期間、前記回生抵抗回路の前記スイッチング回路を導通状態にする前記第２導通信号を発生することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動用電源装置。 The multi-phase AC power source is a three-phase AC power source,
The power regeneration circuit includes the converter circuit including six semiconductor switching elements connected in a bridge and a semiconductor rectifying element connected in a bridge.
The conduction signal generation circuit is configured such that, during the regeneration, the voltage of one phase of the three-phase AC voltage of the three-phase AC power supply is larger than the voltages of the other two phases based on the output of the phase detector. definition voltage period and said one phase and becomes smaller than the voltage of the other two phases, the basic period of two of the switching element becomes conductive when regenerating the regenerative power to the one phase when the as the peak of the first current waveform of said one phase of the current generated in response to the basic period is higher than the peak of the current waveform generated later, of the two semiconductor switching elements The switching element generates the first conduction signal having a conduction period from before the basic period starts to before the basic period ends, and the one-phase alternating current that is the maximum among the three-phase alternating currents is the switching element. Allowable current Period is equal to or higher than above a predetermined reference current, the power source for driving a motor according to claim 1, characterized in that to generate the second conduction signal to the switching circuit in a conductive state of said regenerative resistor circuit apparatus.
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