(57)【要約】【課題】電源に並列に接続されたコンデンサへの突入電流を低減する。【解決手段】電源保護装置２０は、電源１０とこれに並列に接続されたコンデンサ４０との間に設けられ、電源１０に直列に接続された第１及び第２継電器２１，２２と、これらの継電器２１，２２の開閉動作を制御するコントローラ２６と、を備えている。電源保護装置２０はさらに、第１継電器２１と第２継電器２２との間に、これらに並列に接続され、コントローラ２６による第１及び第２継電器２１，２２の開閉動作に応じて、電源１０から供給された電流を充電し、充電された電流をコンデンサ４０に供給してコンデンサ４０を充電する充放電部２３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と該電源に並列に接続された第１コンデンサとの間に設けられた電源保護装置であって、
前記電源に直列に接続された第１及び第２継電器を含む複数の継電器と、
該複数の継電器の開閉動作を制御するコントローラと、
前記第１継電器と前記第２継電器との間に、かつ前記第１及び第２継電器に並列に接続され、前記コントローラによる前記第１及び第２継電器の開閉動作に応じて、前記電源から供給された電流を充電し、充電された電流を前記第１コンデンサに供給して前記第１コンデンサを充電する充放電部とを備えることを特徴とする電源保護装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源保護装置において、
前記充放電部は、一端が前記第１継電器と前記第２継電器との間に接続され、前記電源から前記充放電部に供給される電流量を制限する制限抵抗と、該制限抵抗の他端に接続され、前記電源から前記充放電部に供給される電流により充電される第２コンデンサとを少なくとも有することを特徴とする電源保護装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源保護装置において、
前記第１コンデンサの容量値が前記第２コンデンサの容量値よりも大きいことを特徴とする電源保護装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電源保護装置において、
前記第１コンデンサの容量値が前記第２コンデンサの容量値よりも小さいことを特徴とする電源保護装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の電源保護装置において、
前記制限抵抗は可変抵抗であり、前記コントローラは前記充放電部の充放電電流が一定となるように前記制限抵抗の抵抗値を制御することを特徴とする電源保護装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電源保護装置において、
前記コントローラは前記充放電部の充電電圧をモニターするとともに、該充電電圧が所定値以上になると前記第１及び第２継電器の開閉状態を切り替えることを特徴とする電源保護装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電源保護装置において、
前記コントローラは前記第１コンデンサの充電電圧をモニターするとともに、該充電電圧が所定値以上になると前記第１継電器の開閉状態を切り替えることを特徴とする電源保護装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電源保護装置の制御方法であって、
第１期間に前記コントローラにより前記第１継電器を閉状態、かつ前記第２継電器を開状態とし、前記充放電部に前記電源から電流を供給して前記充放電部を充電する第１ステップと、
前記第１期間の後の第２期間に前記コントローラにより前記第１継電器を開状態、かつ前記第２継電器を閉状態とし、前記充放電部から前記第１コンデンサに電流を供給して前記第１コンデンサを充電する第２ステップと、
前記第２期間の後の第３期間に前記コントローラにより前記第１及び第２継電器を閉状態とし、前記電源から前記第１コンデンサに電流を供給して前記第１コンデンサを充電する第３ステップと、を備えることを特徴とする電源保護装置の制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電源保護装置の制御方法において、
前記第１及び第２ステップを複数回繰り返した後、前記第３ステップを実行することを特徴とする電源保護装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電源保護装置の制御方法において、
前記コントローラにより前記充放電部の充電電圧をモニターし、前記第１期間を該充電電圧の上昇率の大きい期間に設定することを特徴とする電源保護装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の電源保護装置の制御方法において、
前記コントローラにより前記充放電部の充電電圧をモニターし、前記第１ステップにおいて該充電電圧が所定値以上となった後に前記第２ステップを実行することを特徴とする電源保護装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の電源保護装置の制御方法において、
前記コントローラにより前記第１コンデンサの充電電圧をモニターし、前記第２ステップにおいて該充電電圧が所定値以上となった後に前記第３ステップを実行することを特徴とする電源保護装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の電源保護装置の制御方法において、
前記第１ステップと前記第２ステップとの間に前記コントローラにより前記第１及び第２継電器を開状態とする第４ステップをさらに備えることを特徴とする電源保護装置の制御方法。
【請求項１４】
電源と、
該電源に並列に接続された第１コンデンサと、
前記電源と該第１コンデンサとの間に設けられた請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電源保護装置と、
前記第１コンデンサを電圧源とする負荷駆動部とを備えることを特徴とする電源システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電源システムにおいて、
前記負荷駆動部はサーボモータを駆動するサーボアンプであることを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源保護装置及びそれを備える電源システム、電源保護装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一次電源から供給される電力を変換して負荷に供給する電源システムが知られている。例えば、交流電源の電圧をフィルタコンデンサ（以下、平滑コンデンサともいう）で平滑化して直流電圧に変換し、さらにインバータを用いて交流電力に変換し負荷に供給する構成は、サーボモータを駆動するサーブアンプや車両のモータを駆動するモータ駆動装置等に広く適用されている。
【０００３】
このような構成において、電源の異常が発生した場合、平滑コンデンサや負荷を保護するため、電源と平滑コンデンサとの間に電流を遮断するための継電器が配置されている。また、継電器が開状態から閉状態になると、電源電圧が直接印加されて未充電の平滑コンデンサに突入電流が流れ、平滑コンデンサの焼損等を引き起こすおそれがある。そこで、電源からの電流経路に対し並列に制限抵抗を配置し、経路中の継電器とこれに並列に接続された継電器により、電流経路を切り替え可能とし、平滑コンデンサの初期充電時には、制限抵抗を経由して平滑コンデンサを充電することで突入電流を低減するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０４１８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、電源システムにおいて、安全対策強化のために、同じ安全部品を２つ以上有する２重化回路を電源保護装置として内部に備えることが多くなっている。例えば、同じ仕様の継電器を直列に接続し、一方が故障、短絡した場合にも他方で電源からの電流を遮断するようにしている。
【０００６】
しかし、上記従来の構成では、突入電流低減用の継電器を省略することはできない。よって、電源保護装置を２重化すると継電器の配置個数が増加し、また、電源保護装置が大型化してしまう。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的は、継電器の配置個数を増加させずに、電源に並列に接続されたコンデンサへの突入電流の低減が図れる電源保護装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明では、電源とコンデンサの間に直列に接続された２つの継電器の間に、当該継電器の開閉動作に応じて電源からの突入電流を一時充電し、また、充電された電流によってコンデンサを充電する充放電部を備えるようにした。
【０００９】
具体的には、本発明に係る電源保護装置は、電源と該電源に並列に接続された第１コンデンサとの間に設けられた電源保護装置であって、前記電源に直列に接続された第１及び第２継電器を含む複数の継電器と、該複数の継電器の開閉動作を制御するコントローラと、前記第１継電器と前記第２継電器との間に、かつ前記第１及び第２継電器に並列に接続され、前記コントローラによる前記第１及び第２継電器の開閉動作に応じて、前記電源から供給された電流を充電し、充電された電流を前記第１コンデンサに供給して前記第１コンデンサを充電する充放電部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１及び第２継電器の間にこれらと並列に充放電部を設け、第１及び第２継電器の開閉動作を制御することにより、第１コンデンサへの突入電流を低減することができる。また、第１コンデンサへの突入電流を低減するための専用の継電器を設ける必要が無く、電源システムの小型化及び低コスト化が図れる。
【００１１】
前記充放電部は、一端が前記第１継電器と前記第２継電器との間に接続され、前記電源から前記充放電部に供給される電流量を制限する制限抵抗と、該制限抵抗の他端に接続され、前記電源から前記充放電部に供給される電流により充電される第２コンデンサとを少なくとも有するのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第２コンデンサで電源から供給される電流を充電して第１コンデンサへの突入電流を低減するとともに、制限抵抗により第２コンデンサへの突入電流を低減できる。
【００１３】
前記第１コンデンサの容量値が前記第２コンデンサの容量値よりも大きくてもよい。
【００１４】
前記第１コンデンサの容量値が前記第２コンデンサの容量値よりも小さくてもよい。
【００１５】
前記制限抵抗は可変抵抗であり、前記コントローラは前記充放電部の充放電電流が一定となるように前記制限抵抗の抵抗値を制御するのが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、充放電部の充放電時に電流値が一定になるようにすることで第１コンデンサへの充電完了時間を低減できる。
【００１７】
前記コントローラは前記充放電部の充電電圧をモニターするとともに、該充電電圧が所定値以上になると前記第１及び第２継電器の開閉状態を切り替えてもよい。
【００１８】
前記コントローラは前記第１コンデンサの充電電圧をモニターするとともに、該充電電圧が所定値以上になると前記第１継電器の開閉状態を切り替えてもよい。
【００１９】
本発明に係る上記の電源保護装置の制御方法は、第１期間に前記コントローラにより前記第１継電器を閉状態、かつ前記第２継電器を開状態とし、前記充放電部に前記電源から電流を供給して前記充放電部を充電する第１ステップと、前記第１期間の後の第２期間に前記コントローラにより前記第１継電器を開状態、かつ前記第２継電器を閉状態とし、前記充放電部から前記第１コンデンサに電流を供給して前記第１コンデンサを充電する第２ステップと、前記第２期間の後の第３期間に前記コントローラにより前記第１及び第２継電器を閉状態とし、前記電源から前記第１コンデンサに電流を供給して前記第１コンデンサを充電する第３ステップと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、電源から充放電部に電流を供給した後、充放電部から第１コンデンサに電流を供給して充電することにより、第１コンデンサに流れる突入電流を低減できる。また、続けて第１及び第２継電器を経由して第１コンデンサを充電することにより、第１コンデンサの両端電圧を電源電圧にすることができる。
【００２１】
前記第１及び第２ステップを複数回繰り返した後、前記第３ステップを実行することが好ましい。
【００２２】
この方法によれば、第１コンデンサの充電完了時間を短縮することができる。
【００２３】
前記コントローラにより前記充放電部の充電電圧をモニターし、前記第１期間を該充電電圧の上昇率の大きい期間に設定することがより好ましい。
【００２４】
この方法によれば、第１コンデンサの充電完了時間をさらに短縮することができる。
【００２５】
前記コントローラにより前記充放電部の充電電圧をモニターし、前記第１ステップにおいて該充電電圧が所定値以上となった後に前記第２ステップを実行してもよい。
【００２６】
前記コントローラにより前記第１コンデンサの充電電圧をモニターし、前記第２ステップにおいて該充電電圧が所定値以上となった後に前記第３ステップを実行してもよい。
【００２７】
前記第１ステップと前記第２ステップとの間に前記コントローラにより前記第１及び第２継電器を開状態とする第４ステップをさらに備えるのが好ましい。
【００２８】
この方法によれば、第１及び第２継電器の開閉動作における過渡応答遅れの影響を低減できる。
【００２９】
本発明に係る電源システムは、電源と、該電源に並列に接続された第１コンデンサと、前記電源と該第１コンデンサとの間に設けられた上記の電源保護装置と、前記第１コンデンサを電圧源とする負荷駆動部とを備えることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、負荷駆動部の電圧源である第１コンデンサへの突入電流を低減し、高信頼性の電源システムを実現できる。
【００３１】
前記負荷駆動部はサーボモータを駆動するサーボアンプであってもよい。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、継電器の配置個数を増加させずに、電源に並列に接続されたコンデンサに流れる突入電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態１に係る電源システムのブロック図である。
【図２】電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートである。
【図３】実施形態２に係る電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートである。
【図４】実施形態３に係る電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートである。
【図５】実施形態３に係る別の電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートである。
【図６】実施形態４に係る電源システムのブロック図である。
【図７】電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートである。
【図８】実施形態５に係るモータ駆動システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００３５】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る電源システムのブロック図を示し、図２は、電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートを示す。
【００３６】
電源システム１は、電源１０と電源保護装置２０と負荷駆動部３０とを備えており、負荷５０が電源システム１の負荷駆動部３０に接続されている。電源１０は、正極（+）と負極（−）との間において、所定の電圧を発生する直流電源である。
【００３７】
電源保護装置２０は、電源電圧の異常等を検知し、異常が発生した場合は、電源１０から負荷駆動部３０へ電流が流れるのを遮断して電源システム１を故障等から保護する。電源保護装置２０は、第１及び第２継電器２１，２２と充放電部２３とコントローラ２６とを備えている。
【００３８】
第１継電器２１は、電源１０と直列に接続されており、コントローラ２６からの制御信号により開状態または閉状態に遷移する接点式リレーである。第２継電器２２は電源１０及び第１継電器２１に直列に接続されており、第１継電器２１と同じ仕様を有する接点式リレーであり、第１継電器２１と同様にコントローラ２６からの制御信号により開状態または閉状態に遷移する。第１及び第２継電器２１，２２は電源システム１を保護する安全回路としての２重化回路を構成している。
【００３９】
充放電部２３は第１及び第２継電器２１，２２の間にこれら継電器と並列に接続されており、内部に制限抵抗２４とコンデンサ２５（第２コンデンサ）とを有している。制限抵抗２４の一端は第１及び第２継電器２１，２２の間に接続され、他端にコンデンサ２５が接続されている。また、コンデンサ２５は制限抵抗２４と反対側の端部が電源１０の負極に接続されている。
【００４０】
後で詳述するように、充放電部２３は負荷駆動部３０に設けられたコンデンサ４０に流れる突入電流を低減する機能を有しており、第１及び第２継電器２１，２２の開閉動作により、電源１０から供給された電流が、制限抵抗２４を経由してコンデンサ２５に充電され、また、コンデンサ２５に充電された電流が負荷駆動部３０に供給される。制限抵抗２４はコンデンサ２５の充放電時に充放電部２３に流れる電流量を制限する役割を果たしている。
【００４１】
コントローラ２６は、第１及び第２継電器２１，２２に制御信号を送り、これらの開閉動作を制御する。負荷５０の通常動作時は、第１及び第２継電器２１，２２にＬｏｗ信号（以下、Ｌ信号という）を送り、これら継電器を閉状態にする。一方、図示しない電源監視部あるいは負荷監視部からの電圧検知信号により電源１０または負荷５０の異常を検知すると、コントローラ２６は、第１及び第２継電器２１，２２にＨｉｇｈ信号（以下、Ｈ信号という）を送り、これら継電器を開状態にして、電源１０と負荷駆動部３０との間を遮断する。特に、第１及び第２継電器２１，２２を両方とも開状態にするように制御することで、一方の継電器が接点不良等で開状態にならない場合でも、他方の継電器により電源１０と負荷駆動部３０との間を遮断して電源１０ないし負荷５０を保護することができる。また、電源システム１の立ち上げ時や負荷５０での電力消費が大きい場合には、第１及び第２継電器２１，２２の開閉動作を制御して、電源１０から充放電部２３に、また充放電部２３から負荷駆動部３０に電流が流れるように構成されている。また、後述するように、コントローラ２６は充放電部２３の動作を制御するようにしてもよい。
【００４２】
負荷駆動部３０は、電源１０と並列に接続されたコンデンサ４０を有しており、電源１０から供給された電流が第１及び第２継電器２１，２２を経由してコンデンサ４０に充電される。このことにより、コンデンサ４０は負荷５０を駆動する電圧源として機能する。また、コンデンサ４０の一端は電源１０の負極に接続されている。負荷駆動部３０は、駆動信号をモータ等の負荷５０に送り、負荷５０を駆動するように構成されている。
【００４３】
次に、電源保護装置の制御方法について図２を用いて説明する。ここでは、電源システム１の立ち上げ時を想定しており、充放電部２３のコンデンサ２５及び負荷駆動部３０のコンデンサ４０とも充電されていない状態が初期状態である。また、第１及び第２継電器２１，２２はいずれも開状態である。
【００４４】
期間Ｔ１で、コントローラ２６から第１継電器２１にＬ信号を送り、第１継電器２１を閉状態にする。第２継電器２２は開状態のままである。このとき、電源１０から流れる電流は第１継電器２１を経由して充放電部２３に供給される。充放電部２３に供給された電流は、制限抵抗２４を介してコンデンサ２５に供給され、コンデンサ２５の充電が開始する。コンデンサ２５への充電は、コンデンサ２５の充電電圧、つまり、コンデンサ２５の両端電圧が電源電圧に等しくなるまで続けられる（第１ステップ）。
【００４５】
その後、期間Ｔｉで、コントローラ２６から第１継電器２１にＨ信号を送り、第１継電器２１を閉状態から開状態に切り替える。期間Ｔｉについては、後で説明する。
【００４６】
次に、期間Ｔ２で、コントローラ２６から第２継電器２２にＬ信号を送り、第２継電器２２を閉状態にする。第１継電器２１は開状態のままである。このとき、コンデンサ２５に充電された電流は第２継電器２２を経由して負荷駆動部３０のコンデンサ４０に供給され、コンデンサ４０の充電が開始する。コンデンサ４０の充電電圧、つまり、コンデンサ４０の両端電圧が、充放電部２３のコンデンサ２５との容量比に応じて配分される電荷量で決まる電圧に等しくなるまで充電が続けられる（第２ステップ）。
【００４７】
次に、期間Ｔ３で、コントローラ２６から第１継電器２１にＬ信号を送り、第１継電器２１、第２継電器２２とも閉状態にする。この状態では、電源１０から第１及び第２継電器２１，２２を経由して負荷駆動部３０のコンデンサ４０に電流が充電されるとともに、電源１０から第１継電器２１を経由して充放電部２３のコンデンサ２５にも充電される。コンデンサ２５，４０への充電は、コンデンサ２５，４０の両端電圧が電源電圧に等しくなるまで続けられる（第３ステップ）。
【００４８】
なお、期間Ｔ１とＴ２との間の期間Ｔｉで、コントローラ２６から第１継電器２１にＨ信号を送り、第１継電器２１、第２継電器２２とも開状態にする。この期間は継電器の開閉動作の過渡応答遅れの影響を低減するために設けられる（第４ステップ）。
【００４９】
本実施形態によれば、第１及び第２継電器２１，２２の間にこれらと並列に充放電部２３を設け、第１及び第２継電器２１，２２の開閉動作を制御することにより、負荷駆動部３０のコンデンサ４０を充電する際の充電電流を制限でき、突入電流を低減してコンデンサ４０の寿命低下や焼損等の故障を抑制できる。特に、負荷駆動部３０のコンデンサ４０に対しては、充放電部２３のコンデンサ２５から放電された電流によって充電を行うため、所定の時定数をもって充電電流を制限できる。また、コンデンサ４０への突入電流を低減するための専用の継電器を設ける必要が無く、電源システム１の小型化及び低コスト化が図れる。
【００５０】
また、充放電部２３を直列に接続された制限抵抗２４とコンデンサ２５とで構成することにより、電源１０からコンデンサ２５に流れる突入電流を低減でき、充放電部２３のコンデンサ２５の寿命低下や焼損等の故障を抑制できる。
【００５１】
なお、これらの効果を奏するために、コンデンサ２５，４０の容量値Ｃ１，Ｃ２と制限抵抗２４の抵抗値Ｒとの関係を適切に調整する必要がある。
【００５２】
なお、期間Ｔ１やＴ２の長さは、コンデンサ２５，４０の容量値Ｃ１，Ｃ２や制限抵抗２４の抵抗値Ｒ及び電源システム１に許容される応答速度等に応じて適宜設定される。期間Ｔｉの長さも第１及び第２継電器２１，２２の応答速度等により適宜変更されうる。また、期間Ｔ２の長さはコンデンサ２５，４０の容量比によらず、所定の時間に固定してもよい。コントローラ２６によりコンデンサ４０の充電電圧、つまりコンデンサ４０の両端電圧をモニターして、当該電圧が所定値まで上昇したら、期間Ｔ２を終了し、第１継電器２１を閉状態に切り替えて、第１及び第２継電器２１，２２を経由してコンデンサ４０を充電するようにしてもよい。
【００５３】
（実施形態２）
図３は、本実施形態に係る電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートを示す。充放電部２３のコンデンサ２５に対して制限抵抗２４を経由して充電を行うため、充放電部２３のインピーダンスの時定数によってはコンデンサ２５の両端電圧が電源電圧に達するまで時間がかかりすぎる場合がある。しかるに、充放電部２３のコンデンサ２５は、負荷駆動部３０のコンデンサ４０への突入電流を低減するために設けられており、期間Ｔ１で電源電圧に達するまで充電する必要は必ずしも無い。
【００５４】
よって、図３に示すように、期間Ｔ１をコンデンサ２５の充電電圧の上昇率の高い期間に設定することで、期間Ｔ１を短縮できる。また、電源保護装置２０において、期間Ｔ１，Ｔｉ，Ｔ２での動作を複数回繰り返した後、期間Ｔ３での動作を行うことにより、負荷駆動部３０のコンデンサ４０の充電完了時間を短縮することができる。
【００５５】
（実施形態３）
図４は、本実施形態に係る電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートを示し、図５は、別の電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートを示す。
【００５６】
負荷駆動部３０のコンデンサ４０の容量値Ｃ１と充放電部２３のコンデンサ２５の容量値Ｃ２とは必ずしも同じである必要は無く、一方が他方に対して大きくても小さくてもよい。
【００５７】
図４は、容量値Ｃ２が容量値Ｃ１よりも小さい場合の電源保護装置の動作を説明するタイムチャートを示す。容量値Ｃ２が小さいため、コンデンサ２５への充電時間、つまり期間Ｔ１を短縮でき、コンデンサ４０への突入電流の低減量が小さくてよい場合に、この構成は有利である。
【００５８】
図４は、容量値Ｃ２が容量値Ｃ１よりも大きい場合の電源保護装置の動作を説明するタイムチャートを示す。容量値Ｃ２が大きいため、コンデンサ２５への充電時間、つまり期間Ｔ１は長くなるが、コンデンサ４０への突入電流を小さく絞る必要がある場合に、この構成は有利である。また、容量値Ｃ１，Ｃ２及び抵抗値Ｒ等の設定によっては、期間Ｔ２を短縮でき、負荷駆動部３０のコンデンサ４０の充電完了時間をあまり増加させずに済む。
【００５９】
（実施形態４）
図６は、本実施形態に係る電源システムのブロック図を示し、図７は、電源保護装置の制御方法を説明するタイムチャートを示す。
【００６０】
本実施形態に示す構成と実施形態１に示す形態との大きな違いは、充放電部２３の制限抵抗として可変抵抗２４ａを用い、コントローラ２６により可変抵抗２４ａの抵抗値Ｒを制御可能な点にある。図１に示す構成では、制限抵抗２４の抵抗値Ｒとコンデンサ２５の容量値Ｃ２とは一定であるため、コンデンサ２５への充電時定数は一義的に決定されている。このため、期間Ｔ１でのコンデンサ２５への充電において、充電初期に対して充電後期では充電電流量が小さくなり、その結果、充電時間が長くなってしまっていた。また、充電時間を短縮しようとすると、例えば、抵抗値Ｒを小さくする必要があるが、この場合は、コンデンサ２５への突入電流が大きくなり、コンデンサ２５の寿命低下や故障を引き起こすおそれがあった。
【００６１】
本実施形態によれば、期間Ｔ１でのコンデンサ２５への充電において、コントローラ２６により可変抵抗２４ａの抵抗値Ｒを期間Ｔ１での経過時間に応じて小さくすることにより、コンデンサ２５への充電電流を期間Ｔ１においてほぼ一定にすることができる。同様に、期間Ｔ３において、可変抵抗２４ａの抵抗値Ｒを経過時間に応じて小さくすることにより、コンデンサ２５からコンデンサ４０への放電電流をほぼ一定にすることができる。このことにより、負荷駆動部３０のコンデンサ４０の充電完了時間を短縮することができる。
【００６２】
なお、コントローラ２６により、コンデンサ２５の充電電圧、つまりコンデンサ２５の両端電圧を電圧モニター２７でモニターして、当該両端電圧が所定値に達したら、次の期間に進むようにしてもよい。
【００６３】
（実施形態５）
図８は、本実施形態に係るモータ駆動システムのブロック図を示し、図１に示す電源システム１の応用例を示している。なお、説明の便宜上、サーボモータ１７０の速度やトルク制御に用いるセンサ等は図示及び説明を省略している。
【００６４】
モータ駆動システム１００は、交流電源１１０とサーボアンプ１２０とを備えており、サーボアンプ１２０はサーボモータ１７０に接続されている。また、モータ駆動システム１００は、図１及び図６に示す電源システム１に対応している。交流電源１１０は、例えば商用電源である。
【００６５】
サーボアンプ１２０は、整流器１３０と電源保護装置１４０と平滑コンデンサ１５０とインバータ１６０とを有しており、整流器１３０は交流電源１１０から供給される交流電圧を整流して電力線１８０に供給する。交流電源１１０と整流器１３０とは、図１に示す電源１０に相当する。
【００６６】
電源保護装置１４０は、第１〜第３継電器２１，２２，２８と充放電部２３とコントローラ２６とを有している。本実施形態に示す電源保護装置１４０と図１に示す電源保護装置２０とは以下の点で異なるが、基本的な機能は実施形態１〜４に示す構成と同じである。
【００６７】
第１及び第２継電器２１，２２は、電力線１８０の高電位側に直列に接続されており、充放電部２３は電力線１８０の高電位側と電力線１８０の低電位側とに接続されている。また、電力線１８０の低電位側には第３継電器２８が直列に接続されており、交流電源１１０とサーボアンプ１２０との間の遮断機能を強化する役割を果たしている。第３継電器２８も第１及び第２継電器２１，２２と同じ仕様を有する接点式リレーである。
【００６８】
平滑コンデンサ１５０は、電力線１８０の高電位側と電力線１８０の低電位側とに接続されており、図１に示す構成のコンデンサ４０に相当する。また平滑コンデンサ１５０は、インバータ１６０の駆動直流電圧源として機能する。
【００６９】
インバータ１６０は、サーボアンプ１２０内の図示しない制御部からの駆動信号に応じて、整流器１３０と平滑コンデンサ１５０とで変換された直流電圧を所望の振幅と周波数とを有する交流電圧に変換し、サーボモータ１７０に供給してサーボモータ１７０を駆動する。
【００７０】
サーボモータ１７０は、インバータ１６０から供給された交流電圧に応じて回転し、図示しないエンドエフェクタ等、例えばロボットアーム等を駆動する。
【００７１】
本実施形態に示す構成によれば、平滑コンデンサ１５０を充電する際の充電電流を制限でき、突入電流を低減して平滑コンデンサ１５０の寿命低下や焼損等の故障を抑制できる。このことにより、高信頼性のモータ駆動システムを構築できる。また、平滑コンデンサ１５０への突入電流を低減するための専用の継電器を設ける必要が無く、システムの小型化及び低コスト化が図れる。
【００７２】
なお、交流電源１１０は３相交流電源であってもよい。
【００７３】
また、実施形態１〜５に示す電源システムは、上記のモータ駆動システムに限られず、一次電源と、一次電源によって充電される平滑コンデンサを電圧源とする二次電源とを有する電源システムに広く適用できることは言うまでもない。
【００７４】
なお、実施形態１〜５において、第１〜第３継電器２１，２２，２８として接点式リレーを用いる例を示したが、特にこれに限定されず、例えばコイルリレーであってもよい。また、安全対策強化のために、第１及び第２継電器２１，２２と直列に別の継電器を接続してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る電源保護装置は、継電器の配置個数を増加させずに電源からコンデンサに流れる突入電流を低減することができ、安全装置として２重化回路を有する電源システムに適用する上で有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１      電源システム
１０    電源
２０    電源保護装置
２１    第１継電器
２２    第２継電器
２３    充放電部
２４    制限抵抗
２４ａ  可変抵抗
２５    コンデンサ（第２コンデンサ）
２６    コントローラ
２７    電圧モニター
２８    第３継電器
３０    負荷駆動部
４０    コンデンサ（第１コンデンサ）
５０    負荷
１００  モータ駆動システム
１１０  交流電源
１２０  サーボアンプ
１３０  整流器
１４０  電源保護装置
１５０  平滑コンデンサ（第１コンデンサ）
１６０  インバータ
１７０  サーボモータ
１８０  電力線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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