JPH054786U - 電力回生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回生可能な状態のときのみ負荷側のインバー
タの運転を可にすることにより安全性、信頼性を高めた
電力回生装置を得る。 【構成】 電力回生装置において、その直流側に電解コ
ンデンサと直流側入出力端子間には正負極両方にコンタ
クタ接点を配設することで、コンタクタ接点が閉状態で
かつ異常がない場合に信号を出力する手段を設けた。 【効果】 回生可能な状態のときのみ負荷側のインバー
タの運転を可能にすることにより安全性、信頼性を高め
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、インバータ装置の負荷である交流電動機を回生制動すべく、上記 インバータ装置の直流回路部に接続される電力回生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３はインバータ装置に接続された従来の電力回生装置を示す構成図である。 図において、１は商用周波の交流電源、２は任意の電圧および周波数の交流を出 力する汎用のインバータ装置、３はインバータ装置２の負荷としての誘導電動機 、４は用動電動機３の制動時におけるその制動エネルギーを交流電源１に回生す る電力回生装置であり、通常は汎用のインバータ装置２とは独立したケースに収 納され、インバータ装置２の直流回路部に配線にて接続される。

【０００３】 インバータ装置２において、５は交流電源１から供給される商用周波数の交流 を直流に変換する変換器としてのダイオードブリッジ、６は電流制限用の抵抗器 、７は平滑用の電解コンデンサ、８はコンタクタ接点であり、コンデンサ７の初 期充電時には開状態であり、抵抗器６を通してコンデンサ７を充電し、充電完了 後に閉となり、抵抗器６を短絡するもの、９はインバータブリッジであり、直流 入力を交流に逆変換して誘導電動機３に所定の電圧および周波数の交流を供給し 、２５はインバータブリッジ９を駆動制御するためのインバータ制御回路であり 、２５ａ、２５ｂは、そのインターロック端子である。２６は、そのインターロ ック端子２５ａ、２５ｂをＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。

【０００４】 電力回生装置４において、１０は電流制限用の抵抗器、11は交流リアクトル、 １２はトリンジスタブリッジであり、スイッチング素子としてのトランジスタ１ ２ａと環流用ダイオード１２ｂを並列接続したアームを６組組合せて構成されて いる。１３は交流電源１の位相を検出する位相検出回路、１４はインバーター２ が回生状態にあるか否かを判別する回生状態判別手段、１５は回生状態判別手段 １４の出力に基づいてトランジスタブリッジ１２を制御する制御手段である。制 御手段１５はトランジスタブリッジ１２を変換器として動作させる場合には、交 流電源１と同期をとってトランジスタ１２ａをオンオフさせるので、力率はほぼ １になるような位相で回生運転を行なう。 １６は、後述の電解コンデンサ１７の充電電流を抑制するための制限抵抗器、 １７は回生制御装置の直流側に配設された平滑用の電解コンデンサ、１８ａはそ の制限抵抗１６を並列に接続されるコンタクタ接点、１８ｂ、１８ｃはそれぞれ 、電解コンデンサ１７の正極Ｐ、負極Ｎと直流側入力との間に挿入されたコンタ クタ接点であり、コンタクタ接点１８ａ〜１８ｃは同時に開閉されるように同一 のコンタクタにて構成される。また、１９はコンタクタ接点１８ａ〜１８ｃの投 入時期を判断するための開閉信号出力手段としてのコンタクタ投入判断回路であ り、３８はコンタクタ投入信号である。

【０００５】 次に動作について説明する。交流電源１から供給される交流は、ダイオードブ リツジ５にて直流に変換され、最初は、制御抵抗６を通してコンデンサ７で平滑 にし、インバータブリッジ９をインバータ制御回路２５で駆動制御することによ り所定の電圧及び周波数の交流に逆変換し負荷である誘導電動機へ供給する。な おインバータ制御回路２５は、インターロック端子２５ａ、２５ｂ開放時におい ては、インバータ制御回路２５は、インターロックが働き、トランジスタ制御回 路２５からインバータブリッジ９に駆動信号は送られず誘導電動機３は、駆動さ れない。それに対してインターロック端子２５ａ、２５ｂをスイッチ２６により ショートした場合には、インターロックが働らかず、誘導電動機３は、駆動可能 な状態にある。 また一方、電力回生装置４においては、交流電源１より抵抗器１０、交流リア クトル１１を介してトランジスタブリッジ１２における環流ダイオード１２ｂに より、直流に変換されコンデンサ１７を充電する。但しこの時コンタクタ接点１ ８ａ、１８ｂ、１８ｃは開状態にあり、インバータ装置２の直流回路部と回生制 御装置４は切離された状態にある。

【０００６】 次に、コンタクタ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの投入条件について説明する。図４ において、７はインバータ装置２側の電解コンデンサ、１７は回生制御装置の電 解コンデンサ、３０ａ〜３０ｃ及び３２ａ〜３２ｃは分圧抵抗、３１及び３３は 絶縁アンプ、３４はコンパレータ、３５は負入力に対する零クランプ回路、３６ は演算素子（ＣＰＵ）である。３７は逆接続警報ランプとしてのＬＥＤ、３９は ＬＥＤ３７の保護抵抗器である。また、３８はコンタクタ接点１８ａ〜１８ｃを 開閉するコンタクタ信号である。

【０００７】 基本的に同一の交流電源１によりコンデンサ７及び１７を充電しているため、 その直流電圧は同一となるはずであり、両方の電圧の一致をもって、コンタクタ 投入信号３８を出力すればいいがより安全を図るために、正負極逆接続を検出す るための下記３条件を満足するときのみコンタクタを投入する。

【０００８】 即ち、（１） 絶縁アンプ３１の出力が、入力規定電圧の最少値のピーク値以 上あること。（ たとえば、 ＡＣ１８０_VとするとＡＣ１８０× √２＝２５５_V 以上あること） （２） 絶縁アンプ３３の出力が同様に入力規定電圧の最少値のピーク 値以上あること。 （３） 絶縁アンプ３３の出力が負電圧を出力していないこと（コンパ レータ３４により判断） である。

【０００９】 上記３条件を満足したときに、ある一定時間（インバータ充電時定数以上）経 過後演算素子３６はコンタクタ投入信号３８を出力する。ちなみに、絶縁アンプ ３３は正負入力に対し、正負出力を行なうものであり、そのため、コンパレータ ３４のレファレンスは負値であると共に、負入力時に、演算素子３６に負入力が 入らぬよう零_Vにクランプするクランプ回路３５を必要とする。

【００１０】 以上のように、電力回生制御装置は、その直流側に電解コンデンサ１７を有し 、その電解コンデンサ１７を直流−交流変換器であるトランジスタブリッジ１２ との間にコンタクタ接点１８ａと抵抗器１６の並列回路からなる突入電流抑制回 路を介挿し、一方、電解コンデンサ１７との直流端子Ｐ₂、Ｎ₂間の正負極両方に コンタクタ接点１８ｂ、１８ｃを有することにより、直流側の逆接続の保護と検 出を可能としている。

【００１１】 コンタクタ接点１８ａ、１８ｂ、１８ｃが投入され回生可能な状態となったの ちに交流電動機３からのエネルギーを回生して制動をかける場合にはインバータ ブリッジ９が順変換器として動作し、回生電力はコンデンサ７を充電する。コン デンサ７の端子電圧が上昇したことを回生判別手段１４により検出してトランジ スタブリッジ１２を逆変換器として動作させ、交流電源１に電力を回生する。こ の場合交流リアクトル１１はトランジスタブリッジ１２を位相制御する場合の電 流変化率を制限するために用いられる。即ち、交流電源１の急変等による過電流 を防ぐ上で効果がある。また抵抗１０は電流のピーク値を制限するために用いら れる。

【００１２】 上記従来例は誘導電動機３の制動時にそのエネルギーを電源１に回生するもの であるか、そのほかの誘導電動機３の制動方法としては、例えば特開昭６３−４ ８１７６、実開平１−１４３２９６公報等に示された直流電力消費形の制動方法 、即ち、インバータ装置における直流回路のＰ．Ｎ端子間の電圧上昇を検出して 、この電圧が所定電圧以上に上昇したら、Ｐ．Ｎ端子間に接続した抵抗器に電流 を流して制動時のエネルギーをジュール熱として、消費することにより制動力を 得る方法がある。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の電力回生装置４は、以上のように構成されているので、汎用インバータ のオプションとして外部に外付けされる場合において、インバータ装置２と電力 回生装置４間または、電力回生装置４と交流電源１間が断線状態または、電力回 生装置４になんらかの異常があり、回生不可能な状態において、誘導電動機３が 制動した場合、その回生エネルギーはコンデンサ７に蓄積され、その端子間電圧 が上昇しインバータの保護機能動作により、インバータが停止してモータ及びそ の負荷がフリーラン停止してしまう問題点があった。即ち、上記のような回路構 成では、電力回生装置４の運転準備可否の信号を出力する手段を有しおらず、オ プション化にあたっては、本問題点の解決が大きな課題であった。

【００１４】 この考案は上記のような問題点を解決するためになされたもので、外付とした 電力回生装置の運転準備可否の信号を、インバータ装置に送ることにより運転準 備可のときのみインバータ装置の運転及び回生することで安全で信頼性の高い電 力回生制動装置付インバータ装置を得ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

交流からの入力を直流に変換して出力するとともに、上記直流出力側から逆に 入力される直流を交流に逆変換して上記交流電源に回生可能にスイッチング素子 とダイオードを並列接続したアームブリッジ構成した電力回生装置において、上 記電力回生装置の直流出力側に挿入され、初期に開状態にある開閉手段と、上記 開閉手段の上記電力回生装置側及び上記直流出力側それぞれの直流電圧を検出し 、それらの電圧値が所定値以上であると共に極性一致により、開状態にある上記 開閉手段を閉にし、またこのときに上記電力回生装置において異常がないことに より信号を出力する手段を備えたものである。

【００１６】

【作用】

この考案における変換回路は交流電源から入力される交流を直流に変換して出 力し、電力回生時には上記直流出力側から逆に入力される直流をブリッジ構成さ れたスイッチング素子を制御することにより交流に逆変換して上記交流電源に回 生するのに先立ち、回生可能状態において信号を出力する。

【００１７】

【実施例】

実施例１． 以下、この考案の一実施例を図１〜図２により説明する。図１は、インバータ 装置及び電力回生装置の回路図であり、上記電力回生装置は、その回路部を外付 けタイプのケースに収納され、インバータ装置に接続したものである。図２は、 図１に示した電力回生装置４Ａの回生準備可否の判別回路である。図中、従来例 と同じ符号で示したものは、従来例のそれと同一もしくは同等なものを示す。

【００１８】 図１において、４Ａは、電力回生装置であり、この電力回生装置４Ａにおいて 、４１は、回生準備可否を判断し、回生準備完了信号を出力する手段としての回 生準備完了信号出力回路である。５０は、リレーコイルで５１は、その接点であ る。６０は、リレーコイル５０の励磁用の直流電源である。

【００１９】 次に動作について説明する。回生制御方式は、図３に示した従来例と全く同一 のため、ここでは、その電源投入時、回生準備完了信号がインバータ装置２と回 生制御装置４との間で、どのような役目を果たすか接続シーケンスに着目して説 明する。交流電源１が投入されてからコンタクタ投入信号が出力されるところま では、従来とまったく同一である。

【００２０】 次にＲＤＹ信号の出力条件について図２において説明する。１９は、コンタク タ投入判断回路であり、７はインバータ装置２側の電解コンデンサ１７は回生制 御装置の電解コンデンサ、３０ａ〜３０ｃ及び３２ａ〜３２ｃは分圧抵抗、３１ 及び３３は絶縁アンプ、３４はコンパレータ、３５は負入力に対する零クランプ 回路、３６は演算素子（ＣＰＵ）である。３７は異常警報ランプとしてのＬＥＤ 、３９はＬＥＤ３７の保護抵抗器である。また、３８はコンタクタ接点１８ａ〜 １８ｃを開閉するコンタクタ信号である。４０は異常警報信号である。４１は、 コンタクタ投入信号３８と異常警報信号４０を入力する回生準備完了信号出力回 路である。４２は、ＡＮＤ回路であり、４２Ａはその出力で回生準備完了信号以 下、ＲＤＹ信号と略す）である。４３は、ＲＤＹ信号を入力とするトランジスタ であり、４３Ａ、４３Ｂはトランジスタ接点端子である。

【００２１】 回生準備完了信号出力回路４１内のＡＮＤ回路４２は、コンタクタ投入信号３ ８と異常警報信号４０を受けそれら入力信号に対して正負出力のＲＤＹ信号を出 力するものであり、それぞれの入力信号が共に正入力の場合、すなわちコンタク タ投入信号３８が出力されかつ電力回生装置４Ａに異常のない状態で正値のＲＤ Ｙ信号が出力され、ＲＤＹ信号を受けるトランジスタ４３は、ＯＮ状態となる。 それに対してＡＮＤ回路４２のそれぞれの入力信号のうちどちらか一方でも負入 力であった場合は、ＲＤＹ信号は、負値でありトランジスタ４３は、ＯＦＦ状態 である。

【００２２】 以上のように、回生準備完了によりＲＤＹ信号を出力しトランジスタ４３をＯ Ｎ状態にさせるその結果、図１に示すごとくリレーコイル５０が直流電源６０に より励磁されリレー接点５１が投入され、インバータ装置２は、インターロック が解除される。これで初めて正常な回生が可能な状態となる。それに対して、コ ンタクタ投入信号３８が出力される以前、または、電力回生装置になんらかの異 常がある場合は、ＲＤＹ信号は、出力されず（負値となり）トランジスタ４３は 、ＯＦＦ状態であり、リレーコイル５０は励磁されずリレー接点５１も投入され ない。したがってインバータ２もインターロックがかかった状態を保持し続ける 。すなわち電力回生装置４Ａが回生準備を完了しないかぎり回生が行なわれるこ とはない。

【００２３】 実施例２． 図２ではＲＤＹ信号を出力する手段として、トランジスタ４３を用いて、オー プンコレクタによる、トランジスタ接点４３Ａ、４３Ｂとしたが、この接点は、 ＲＤＹ信号に連動した機械的な接点でもよい。また正又は負値のＲＤＹ信号をそ のまま外部に出力させ、またインバータ装置２側も、その正又は負値に応答する 手段とすれば、ＲＤＹ信号を、そのまま、インバータ２に入力でき、ＲＤＹ信号 に連動させるリレーは不用となる。

【００２４】

【考案の効果】 以上のように、この考案によれば、回生可能状態になることにより信号を出力 する手段を備えたので、回生準備完了前に回生が行なわれることがなく、回生可 能状態にあるときのみに回生が行なわれることが可能となり、安全で信頼性の高 いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による電力回生装置及びイ
ンバータ装置の回路図である。

【図２】図１に示した電力回生装置におけるコンタクタ
投入回路及び回生準備完了信号を出力する手段としての
回生準備完了信号出力回路の回路図である。

【図３】従来の電力回生装置及びインバータ装置の回路
図である。

【図４】図３に示した電力回生装置における直流電圧検
出手段としてのコンタクタ投入判別回路の回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ インバータ装置 ３ 誘導電動機 ４Ａ 電力回生装置 ５ ダイオードブリッジ ６、１０、１６ 抵抗器 ７、１７ 電解コンデンサ ８ コンタクタ接点 ９、１２ トランジスタブリッジ １１ 交流リアクトル １３ 位相検出回路 １４ 回生判別回路 １５ トランジスタブリッジ制御回路 １８ コンタクタ接点 １９ コンタクタ投入判断回路 ２５ インバータ制御回路 ２６ スイッチ ４１ 回生準備完了信号出力回路 ５０ リレーコイル ５１ リレー接点 ６０ 直流電源

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 交流電源からの入力を直流に変換して出
   力すると共に、上記直流出力側から逆に入力される直流
   を交流に逆変換して上記交流電源に回生できるように、
   スイッチング素子とダイオードを並列接続したアームを
   ブリッジ構成した電力回生装置において、上記電力回生
   装置の直流出力側に挿入され、初期に開状態にある開閉
   手段と、上記開閉手段の上記電力回生装置側および上記
   直流出力側それそれの直流電圧を検出し、これらの電圧
   値が所定値以上であると共に極性一致により、開状態に
   ある上記開閉手段を閉にし、またこのときに上記電力回
   生装置において異常がないことにより信号を出力する手
   段を備えたことを特徴とする電力回生装置。