(57)【要約】【課題】充放電回路の能力とコンデンサの容量とが相互に制限されないようにする。【解決手段】外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部とコンバータ部から出力される直流電力を受けモータを駆動するモータ駆動部とを備え、コンバータ部からの直流電力およびモータからの回生電力を受け、これらの電力を充放電回路２１０に直列接続されたコンデンサバンク２２０に蓄電するモータ駆動装置において、充放電回路２１０に直列接続されたコンデンサバンク２２０は、コンデンサバンク２２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮの総容量に最適な充放電回路２１０と一体化されてモジュール２００を形成し、モジュールはモータ駆動装置に要求される容量に応じて１つもしくは複数個設けられる。【選択図】図３
2008035588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と該コンバータ部から出力される直流電力を受けモータを駆動するモータ駆動部とを備え、前記コンバータ部からの直流電力および前記モータからの回生電力を受け、これらの電力を充放電回路に直列接続されたコンデンサバンクに蓄電するモータ駆動装置において、
前記充放電回路に直列接続されたコンデンサバンクは、該コンデンサバンクのコンデンサ容量に最適な充放電回路と一体化されてモジュールを形成し、該モジュールは前記モータ駆動装置に要求される容量に応じて１つもしくは複数個設けられることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記モジュールの複数個は、前記コンバータ部から出力される電圧に応じて直列接続される請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記充放電回路は、前記コンデンサバンクから前記モータ駆動部に放電電流を流すためのダイオードもしくはスイッチと、前記コンデンサバンク内のコンデンサへの充電電流を制限する抵抗とを並列接続した回路である請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記充放電回路は、前記コンデンサバンクから前記モータ駆動部に放電電流を流すためのダイオードもしくはスイッチと、前記コンデンサバンク内のコンデンサへの充電電流を制限するため直列接続された半導体素子およびリアクトルとを並列接続した回路である請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記モジュールは、前記充放電回路と前記コンデンサバンクとの間に、該コンデンサバンク内のコンデンサへの印加電圧を制御する回路を備えた請求項１乃至４の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動を目的とした駆動装置において、モータ回生時に発生する電気エネルギをコンデンサに蓄電しモータ加速時に再利用するコンデンサバンクを備えたモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来技術によるモータ駆動装置の概略ブロック構成図である。図１全体に示すモータ駆動装置１００は、外部電源１０１から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部１０２とコンバータ部１０２から出力される直流電力を受けモータ１０６を駆動するモータ駆動部１０３とを有する。コンバータ部１０２からの直流電力とモータ１０６からの回生電力を受け、これらの電力を充放電回路１０４に直列接続されたコンデンサバンク１０５に蓄電する。
【０００３】
以下の説明において、図１に示すようにモータ駆動装置１００におけるコンバータ部１０２とモータ駆動部１０３との間の接続点＋、−をＤＣリンク＋、−と称する。ＤＣリンク＋、−間に、コンデンサバンク１０５が直接接続されると、電源投入時にコンデンサバンク１０５内のコンデンサＣ１〜ＣＮに過大な突入電流が流れるため、電源投入時の突入電流を制限し、コンデンサバンク１０５内のコンデンサＣ１〜ＣＮを充電するための充放電回路１０４をコンデンサバンク１０５に直列接続する必要がある。
【０００４】
特許文献１においては、図１に示すようなＤＣリンク＋、−間に接続されたコンデンサの最大容量に応じた能力を有する充放電回路が設けられ該充放電回路を介してコンデンサを充電するため、コンデンサの容量が小さい場合、充放電回路は過剰な能力を有したものとなる。具体的には、充放電回路を構成する抵抗器の定格電力が必要以上に高いものを選択したことになる。一方、コンデンサの容量を大きくしたい場合、コンデンサの最大容量は充放電回路の最大能力で決まるため、コンデンサの容量は制限され充放電回路の最大能力を超えた大きさにすることはできない。具体的には、充放電回路を構成する抵抗器の定格電力に応じてコンデンサの最大容量は決定され、コンデンサの容量を充放電回路の最大能力に応じた最大容量を超えた大きさに選択することはできない。このため、コンデンサの容量を大きくしたい場合、抵抗器を定格電力が大きいものに交換しなければならない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３３８９１号公報（特許請求の範囲の［請求項１］、［請求項７］、［請求項８］および明細書の段落番号［０００９］、［００１０］および図面の図１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１に記載のモータ駆動装置では、充放電回路の能力とコンデンサの容量とは相互に制限を受けるという問題がある。
それゆえ、本発明は、充放電回路の能力とコンデンサの容量とが相互に制限されないように構成されたモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明によるモータ駆動装置は、外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と該コンバータ部から出力される直流電力を受けモータを駆動するモータ駆動部とを備え、前記コンバータ部からの直流電力および前記モータからの回生電力を受け、これらの電力を充放電回路に直列接続されたコンデンサバンクに蓄電するモータ駆動装置において、前記充放電回路に直列接続されたコンデンサバンクは、該コンデンサバンクのコンデンサ容量に最適な充放電回路と一体化されてモジュールを形成し、該モジュールは前記モータ駆動装置に要求される容量に応じて１つもしくは複数個設けられることを特徴とする。
【０００８】
上記モータ駆動装置において、前記モジュールの複数個は、前記コンバータ部から出力される電圧に応じて直列接続される。
【０００９】
上記モータ駆動装置において、前記充放電回路は、前記コンデンサバンクから前記モータ駆動部に放電電流を流すためのダイオードもしくはスイッチと、前記コンデンサバンク内のコンデンサへの充電電流を制限する抵抗とを並列接続した回路である。
【００１０】
上記モータ駆動装置において、前記充放電回路は、前記コンデンサバンクから前記モータ駆動部に放電電流を流すためのダイオードもしくはスイッチと、前記コンデンサバンク内のコンデンサへの充電電流を制限するため直列接続された半導体素子およびリアクトルとを並列接続した回路である。
【００１１】
上記モータ駆動装置において、前記モジュールは、前記充放電回路と前記コンデンサバンクとの間に、該コンデンサバンク内のコンデンサへの印加電圧を制御する回路を内蔵する。
【発明の効果】
【００１２】
上記モータ駆動装置によれば、コンデンサバンク内のコンデンサとそのコンデンサの容量に最適な能力を有する充放電回路とを一体化したモジュールをモジュール単位で必要な数だけ駆動装置に接続するので、充放電回路の能力とコンデンサの容量とは相互に制限を受けないようになる。
【００１３】
また、上記モータ駆動装置において、モジュールがコンデンサの電圧を制御する回路を備えた構成によれば、コンデンサに充電されたエネルギを有効に利用できる。例えば、コンデンサの電圧を制御する回路でその電圧を昇圧することにより、コンデンサに充電されるエネルギを増大させてモータ駆動部に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は本発明によるモジュールの回路図であり、図３は図２に示すモジュールの複数個を並列接続した回路図である。図２に示すモジュール２００は、図１に示すモータ駆動装置１００における充放電回路１０４（図２の２１０）とコンデンサバンク１０５（図２の２２０）とを一体にしたものである。
【００１５】
コンデンサバンク２２０は図２に示す充放電回路２１０に直列接続される。モジュール２００は、コンデンサバンク２２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮの総容量Ｃに最適な充放電回路２１０とコンデンサバンク２２０とを一体化したものである。モジュール２００はモータ駆動装置１００に要求される容量（電気エネルギ）Ｅに応じて図２では１つ、図３では複数Ｎ個を並列接続される。このとき、コンデンサＣ１〜ＣＮの総容量Ｃはコンデンサ両端の電圧をＶとしてＥ＝ＣＶ2／２から算出する。Ｅ＝ＣＶ2／２から、コンデンサＣ１〜ＣＮの総容量Ｃが決定したならば、充放電回路２１０内の抵抗器の定格電力はこの電気エネルギＥに適合するよう選択される。
【００１６】
図４は図２に示すモジュール２００を２個直列接続した回路図である。図４に示す例ではモジュール２００を２個直列接続した例を示すが、モジュール２００を３個以上直列接続してもよい。
【００１７】
図５は図２に示すモジュール２００（図５の３００）を構成するコンデンサバンク３２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに蓄電し、蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路３１０の第１実施例を示す図である。コンデンサＣ１〜ＣＮへの充電時には抵抗Ｒを経由して充電し、コンデンサＣ１〜ＣＮからの放電時にはダイオードＤを経由して電流を流す。
【００１８】
図６は図２に示すモジュール２００（図６の４００）を構成するコンデンサバンク４２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに蓄電し、蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路４１０の第２実施例を示す図である。コンデンサＣ１〜ＣＮへの充電時には抵抗Ｒを経由して充電し、コンデンサＣ１〜ＣＮからの放電時にはトランジスタなどのスイッチＳＷを経由して電流を流す。
【００１９】
図７は図２に示すモジュール２００（図７の５００）を構成するコンデンサバンク５２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに充電し、コンデンサバンク５２０内のコンデンサに蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路５１０の第３実施例を示す図である。コンデンサＣ１〜ＣＮへの充電時にはリアクトルＬおよびトランジスタなどの半導体ＳＣを経由して充電し、コンデンサＣ１〜ＣＮからの放電時にはダイオードＤを経由して電流を流す。
【００２０】
図８は図２に示すモジュール２００（図８の６００）を構成するコンデンサバンク６２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに充電し、コンデンサバンク６２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路６１０の第４実施例を示す図である。コンデンサＣ１〜ＣＮへの充電時にはリアクトルＬおよびトランジスタ等の半導体ＳＣを経由して充電し、コンデンサＣ１〜ＣＮからの放電時にはトランジスタなどのスイッチＳＷを経由して電流を流す。
【００２１】
図９は図２に示すモジュール２００の充放電回路２１０とコンデンサバンク２２０との間に設けられる電圧制御回路７５０と放電回路７７０の実施例を示す図である。電圧制御回路７５０は、リアクトルＬと、第１半導体（例えば、トランジスタ）ＳＣ１とダイオードＤとを有する。放電回路７７０は第２半導体（例えば、トランジスタ）ＳＣ２を有する。
【００２２】
電圧制御回路７５０は、所謂ブースト回路であり、第１半導体ＳＣ１をオンにしたときにリアクトルＬ１に蓄電した電気エネルギを第１半導体ＳＣ１をオフにしたときにダイオードＤを経由してコンデンサバンク２２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに充電することでコンデンサＣ１〜ＣＮの両端電圧を昇圧する。コンデンサバンク２２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに充電された電気エネルギはダイオードＤにより充電電圧制御回路７５０への逆流は阻止される。放電回路７７０はコンデンサバンク２２０内のコンデンサＣ１〜ＣＮに充電された電気エネルギを第２半導体ＳＣ２を経由して図１に示すようなモータ駆動部に放電する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術によるモータ駆動装置の概略ブロック構成図である。
【図２】本発明によるモジュールの回路図である。
【図３】図２に示すモジュールの複数個を並列接続した回路図である。
【図４】図２に示すモジュールの複数個を直列接続した回路図である。
【図５】図２に示すモジュールを構成するコンデンサバンク内のコンデンサに蓄電し、蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路の第１実施例を示す図である。
【図６】図２に示すモジュールを構成するコンデンサバンク内のコンデンサに蓄電し、蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路の第２実施例を示す図である。
【図７】図２に示すモジュールを構成するコンデンサバンク内のコンデンサに充電し、コンデンサバンク内のコンデンサに蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路の第３実施例を示す図である。
【図８】図２に示すモジュールを構成するコンデンサバンク内のコンデンサに充電し、コンデンサバンク内のコンデンサに蓄電された電気エネルギをモータ駆動部に放電させる充放電回路の第４実施例を示す図である。
【図９】図２に示すモジュールの充放電回路とコンデンサバンクとの間に設けられる充電電圧制御回路と放電回路の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００    モータ駆動装置
１０１    電源
１０２    コンバータ部
１０３    モータ駆動部（インバータ）
１０４、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０    充放電回路
１０５、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０    コンデンサバンク
１０６    モータ
Ｃ１〜ＣＮ    コンデンサ
Ｒ    抵抗器
Ｄ    ダイオード
ＳＷ    スイッチ
Ｌ    リアクタンス
ＳＣ    半導体
【図１】
2008035588.tif 000003
【図２】
2008035588.tif 000004
【図３】
2008035588.tif 000005
【図４】
2008035588.tif 000006
【図５】
2008035588.tif 000007
【図６】
2008035588.tif 000008
【図７】
2008035588.tif 000009
【図８】
2008035588.tif 000010
【図９】
2008035588.tif 000011