(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置の交流負荷側に接続された電動機からの回生電力を吸収する制動抵抗と、
前記制動抵抗と電力変換装置の直流中間回路の間に設けられ、制動抵抗に流れる電流を制御する制動抵抗制御回路と、
前記制動抵抗の温度を検出し、当該検出温度が第１の設定温度よりも低下したときに、前記制動抵抗制御回路をオン制御して制動抵抗に電流を流す機能を有し、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度以上に維持する温度検出・制御手段と、
を備えたことを特徴とする制動抵抗制御装置。
【請求項２】
前記温度検出・制御手段は、前記制動抵抗の検出温度が、第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えたときに前記制動抵抗制御回路をオフ制御する機能を有し、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度と第２の設定温度の間に維持することを特徴とする請求項１に記載の制動抵抗制御装置。
【請求項３】
電力変換装置の交流負荷側に接続された電動機からの回生電力を吸収する制動抵抗と、前記制動抵抗と電力変換装置の直流中間回路の間に設けられ、制動抵抗に流れる電流を制御する制動抵抗制御回路と、を備えた装置における制動抵抗制御方法であって、
前記制動抵抗の温度を検出するステップと、
前記検出された温度が第１の設定温度よりも低下したときに、前記制動抵抗制御回路をオン制御して制動抵抗に電流を流し、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度以上に維持するステップと、
を備えたことを特徴とする制動抵抗制御方法。
【請求項４】
前記制動抵抗の検出温度が、第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えたときに前記制動抵抗制御回路をオフ制御するステップをさらに備え、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度と第２の設定温度の間に維持することを特徴とする請求項３に記載の制動抵抗制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置（インバータ）に接続された電動機からの回生電力を吸収する制動抵抗に流れる電流を制御する制動抵抗制御回路に係り、その制動抵抗制御回路の小形・低コスト化を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機駆動用の電力変換装置（インバータ）は、一般的に、電動機からの回生エネルギーを吸収するための制動抵抗（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｂｒａｋｉｎｇ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ：ＤＢＲ）を実装している。
【０００３】
この制動抵抗を備えたインバータシステムの一例を図４に示す。図４において、３相交流電源１は各相分の遮断器２を介してインバータ３の順変換部４の交流側に接続されている。
【０００４】
インバータ３は、ダイオードを３相ブリッジ接続した順変換部４（ダイオード整流器）と、直流中間回路（順変換部４の正、負極端間）に接続されたコンデンサ５と、直流側がコンデンサ５の両端間に接続され、半導体スイッチング素子を３相ブリッジ接続した逆変換部６とを備え、逆変換部６の３相交流側は電動機７に接続されている。
【０００５】
順変換部４の正、負極端間（コンデンサ５の両端間）には、制動抵抗制御回路（以下、図面ではＤＢＲ制御回路と表記する）８を介して制動抵抗９が接続されている。
【０００６】
前記制動抵抗制御回路８には通常ＩＧＢＴなどの半導体スイッチが用いられ、その半導体スイッチのオン、オフ制御がなされる。例えば、インバータ３の直流中間電圧、すなわちコンデンサ５の端子電圧が設定値を超えたときに、制動抵抗制御回路８の半導体スイッチをオン制御すると制動抵抗９に電流が流れ、コンデンサ５に蓄積された電気エネルギーが放電されて制動抵抗９によって熱エネルギーとして消費される。
【０００７】
これによって、電動機７からの回生電力でインバータ３の直流電圧が上昇するような状況下においても、直流電圧の上昇を抑えることができる。
【０００８】
尚、従来、制動抵抗器を備えた電動機の制御装置は例えば特許文献１に記載のものが提案され、電動機の回生電力を消費する抵抗器を備えたエレベータは例えば特許文献２に記載のものが提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２２５１５８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４４３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４のインバータシステムにおいて、制動抵抗９の抵抗値Ｒ、インバータ３の直流電圧Ｖ、制動抵抗９に流れる電流Ｉの関係は下式のとおりである。
【００１１】
Ｖ＝ＩＲ
制動抵抗９を周囲温度−４０°Ｃ〜＋６０°Ｃなどといった厳しい周囲環境の下で使用すると、安価なステンレス抵抗器などの場合は抵抗値の範囲が大きくなる。通常、室温（＋２０°Ｃ）を基準に抵抗値範囲は±８％程度と大きい。
【００１２】
制動抵抗９は、通常の抵抗素子体では、低温になるほど抵抗値が小さくなり、高温になるほど抵抗値が大きくなる。つまり、制動抵抗制御回路８に流れる電流は、前記抵抗素子体が低温である場合ほど大きくなり、高温である場合ほど小さくなる。
【００１３】
制動抵抗制御回路８の定格電流は、コストと寸法低減のために極力小さくしたいが、通常は抵抗値の範囲を考慮して、最大電流に合わせて設計する。したがって、抵抗値の範囲が大きいほど、制動抵抗制御回路８の定格電流を高めにしなければならないという問題がある。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、制動抵抗制御回路の通電電流を小さく設定することができ、小形・低コスト化を図ることができる制動抵抗制御装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するための請求項１に記載の制動抵抗制御装置は、電力変換装置の交流負荷側に接続された電動機からの回生電力を吸収する制動抵抗と、
前記制動抵抗と電力変換装置の直流中間回路の間に設けられ、制動抵抗に流れる電流を制御する制動抵抗制御回路と、
前記制動抵抗の温度を検出し、当該検出温度が第１の設定温度よりも低下したときに、前記制動抵抗制御回路をオン制御して制動抵抗に電流を流す機能を有し、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度以上に維持する温度検出・制御手段と、
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項３に記載の制動抵抗制御方法は、電力変換装置の交流負荷側に接続された電動機からの回生電力を吸収する制動抵抗と、前記制動抵抗と電力変換装置の直流中間回路の間に設けられ、制動抵抗に流れる電流を制御する制動抵抗制御回路と、を備えた装置における制動抵抗制御方法であって、
前記制動抵抗の温度を検出するステップと、
前記検出された温度が第１の設定温度よりも低下したときに、前記制動抵抗制御回路をオン制御して制動抵抗に電流を流し、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度以上に維持するステップと、
を備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、温度検出・制御手段による制動抵抗制御回路のオン制御によって制動抵抗に電流が通電されるため、制動抵抗の温度は第１の設定温度以上に維持され、その分だけ制動抵抗の抵抗値の範囲が小さくなる。このため制動抵抗の抵抗値が大きくなって、制動抵抗制御回路に流れる電流を小さくすることができる。これによって、制動抵抗制御回路の通電電流を小さく設定することができ、冷却部品などの小形化を達成でき、コストを下げることができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の制動抵抗制御装置は、請求項１において、前記温度検出・制御手段は、前記制動抵抗の検出温度が、第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えたときに前記制動抵抗制御回路をオフ制御する機能を有し、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度と第２の設定温度の間に維持することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項４に記載の制動抵抗制御方法は、請求項３において、前記制動抵抗の検出温度が、第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えたときに前記制動抵抗制御回路をオフ制御するステップをさらに備え、前記制動抵抗の温度を第１の設定温度と第２の設定温度の間に維持することを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、制動抵抗の温度を第１の設定温度と第２の設定温度の間に維持することができ、制動抵抗の抵抗値の範囲が、第１の設定温度に対応した抵抗値と第２の設定温度に対応した抵抗値の間に制限される。このため、制動抵抗の抵抗値の範囲が小さくなるように前記第１の設定温度および第２の設定温度を設定することにより、制動抵抗制御回路の通電時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
(１)請求項１〜４に記載の発明によれば、制動抵抗制御回路の通電電流を小さく設定することができ、これによって制動抵抗制御回路の小形化を図り、コストを下げることができる。
（２）請求項２、４に記載の発明によれば、制動抵抗の抵抗値の範囲が小さくなるように前記第１の設定温度および第２の設定温度を設定することにより、制動抵抗制御回路の通電時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態例による、制動抵抗を備えたインバータシステムの構成図。
【図２】本発明の一実施形態例における制動抵抗制御処理の一例を示すフローチャート。
【図３】本発明の一実施形態例における制動抵抗制御回路の制御タイミングと抵抗温度の推移を示すフローチャート。
【図４】従来の制動抵抗を備えたインバータシステムの一例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本実施形態例では、安価で、温度に対する抵抗値の依存性が大きい抵抗を制動抵抗として適用した、例えば図４のインバータシステムにおいて、制動抵抗に電流を流すことによって加熱させて、抵抗体の温度を一定範囲に保ち、システム運用中の制動抵抗の抵抗値範囲を小さくするように構成した。
【００２４】
図１において、図４と同一部分は同一符号をもって示している。  
【００２５】
１０は、制動抵抗９の温度を検出し、当該検出温度がある温度（第１の設定温度）より下回ったときに、制動抵抗制御回路８（の半導体スイッチ）をオン制御して制動抵抗９に電流を流す温度検出・制御手段である。
【００２６】
この温度検出・制御手段１０は、一例として、制動抵抗９の素子あるいはその近傍に設けたサーミスタのような温度センサと、そのサーミスタの検出温度に応じて変化するサーミスタの抵抗値に基づいて、制動抵抗制御回路８のオン、オフ制御信号を作成する回路とで構成される。
【００２７】
また、温度検出・制御手段１０の他の例としては、制動抵抗９の素子あるいはその近傍にサーモスタットのような温度スイッチを設け、その温度スイッチの入・切出力信号によって制動抵抗制御回路８の半導体スイッチをオン、オフ制御するように構成される。
【００２８】
制動抵抗９の温度がある温度（第１の設定温度）より下回ったら、温度検出・制御手段１０は、制動抵抗制御回路８をオン制御することによって、順変換部４から制動抵抗９に電流を流し、制動抵抗９の温度を上げる。
【００２９】
このような動作を定期的に行うことによって制動抵抗９の温度を常に一定値以上に維持し、制動抵抗９の抵抗値の範囲を小さく、且つ抵抗値を高めの状態にすることができる。
【００３０】
したがって、制動抵抗制御回路８の通電電流を従来よりも小さく設定できるため、冷却部品などを小形化することが可能となり、コストを下げることができる。
【００３１】
次に温度検出・制御手段１０が行う制動抵抗制御処理の一例を、図２のフローチャートおよび図３のタイムチャートとともに説明する。
【００３２】
図３の、下段は制動抵抗制御回路８の制御タイミングを示し、上段は制動抵抗９の抵抗温度の推移を示し、「温度Ｌレベル」は予め設定した第１の設定温度、「温度Ｈレベル」は第１の設定温度よりも高く設定した第２の設定温度を各々表している。
【００３３】
まず図２のステップＳ１において、制動抵抗９の抵抗温度がＬレベルよりも低下したか否かを判定し、低下した場合はステップＳ２において制動抵抗制御回路８（の半導体スイッチ）をオン制御する。この制動抵抗制御回路８のオン期間中、制動抵抗９に電流が通電されるため、図３のように抵抗温度は上昇する。
【００３４】
次にステップＳ３において、制動抵抗９の抵抗温度がＨレベルを超過したか否かを判定し、超過した場合はステップＳ４において制動抵抗制御回路８（の半導体スイッチ）をオフ制御する。この制動抵抗制御回路８のオフ期間中、抵抗温度は図３のように周囲温度によって低下する。
【００３５】
そしてステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返し行われることによって、制動抵抗９の温度はＬレベル（第１の設定温度）とＨレベル（第２の設定温度）との間に維持することができ、制動抵抗９の抵抗値の範囲を、温度Ｌレベルに対応した抵抗値と温度Ｈレベルに対応した抵抗値の間に制限することができる。
【００３６】
このように、制動抵抗９の温度を高めに維持して抵抗値を高めに保ち、且つ抵抗値の範囲を小さくすることができるため、制動抵抗制御回路８の通電電流を従来よりも小さく設定することができ、これによって制動抵抗制御回路８の小形・低コスト化を図ることができる。
【００３７】
また、図３の制動抵抗９の温度推移からわかるように、通常は周囲温度による制動抵抗９の温度低下よりも、電流通電（制動抵抗制御回路８のオン期間）による温度上昇の方が、温度変化は急峻である。したがって、制動抵抗制御回路８の通電時間は短い。
【００３８】
また、制動抵抗９の抵抗値の範囲が小さくなるように温度Ｌレベルと温度Ｈレベルの差を小さく設定すれば、制動抵抗制御回路８の通電時間をさらに短くすることができる。
【００３９】
また、前記実施例に限らず、温度検出制御手段１０は制動抵抗制御回路８内に設けるように構成してもよい。例えば、温度検出・制御手段１０の温度センサのみを制動抵抗９の素子あるいは近傍に設け、制動抵抗制御回路８のオン、オフ制御信号を作成する回路を制動抵抗制御回路８内に設けてもよい。
【００４０】
尚、本発明は、特に冬季で且つ低温地域で使用されるような場合に効果が大である。
【符号の説明】
【００４１】
１…３相交流電源
２…遮断器
３…インバータ
４…順変換部
５…コンデンサ
６…逆変換部
７…電動機
８…制動抵抗制御回路
９…制動抵抗
１０…温度検出・制御手段
【図１】
0006497081.tif 000002
【図２】
0006497081.tif 000003
【図３】
0006497081.tif 000004
【図４】
0006497081.tif 000005