(57)【要約】【課題】ユニット別の制御にしたダイナミックブレーキ装置において、各ユニットの確実な負荷バランス運転ができ、しかもノイズ等による誤動作を防止できる。【解決手段】ブレーキユニット別に設けた制御部８Ａ、８Ｂは、直流電圧検出回路１１Ａ，１１Ｂの検出値がＯＮレベル設定値を越えたときにＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂがスイッチ５Ａ、５Ｂをオン制御し、この時点からＯＮ時間カウンタ１３Ａ、１３Ｂとオンレベル調整器１４Ａ、１４ＢによりＯＮレベル設定値を漸次増大させ、直流電圧検出値が該ＯＮレベル設定値以下になったときにスイッチをオフ制御する。これにより、両ユニットによる電力吸収動作の交互の切り替えで負荷バランス運転する。  両制御部は、ＯＮレベル設定値を漸次増大させる時間は、ブレーキユニット台数分の１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路に並列接続され、抵抗器とスイッチの直列接続構成にした複数のブレーキユニットの並列運転制御によって電動機の回生電力を吸収し、前記直流回路の直流電圧検出と前記スイッチのオン制御を各ブレーキユニット別に行うダイナミックブレーキ装置であって、
前記各ブレーキユニット別に設けた各制御部は、前記直流電圧検出値がＯＮレベル設定値を越えたときに前記スイッチをオン制御すると共に該ＯＮレベル設定値を漸次増大させ、該直流電圧検出値が該ＯＮレベル設定値以下になったときに前記スイッチをオフ制御する制御回路を備えたことを特徴とするダイナミックブレーキ装置。
【請求項２】
前記各制御部は、前記ＯＮレベル設定値を漸次増大させる時間は、ブレーキユニット台数分の１とすることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の回生電力を抵抗器で吸収するダイナミックブレーキ装置に係り、特に複数のブレーキユニットの並列運転制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機を電圧形インバータで駆動する装置において、電動機からの回生電力を吸収する方式として、ダイナミックブレーキ（ＤＢＲ）方式がある。このダイナミックブレーキ装置は、設備の小型化や電力吸収容量の増大を図るため、複数台（複数ユニット）を並列に設備し、その並列運転を行う方式が多く採用される。
【０００３】
図３は２台のダイナミックブレーキ装置付きインバータ装置の回路構成を示す。インバータ装置の主回路は、交流電力を整流器１と平滑コンデンサ２によって直流電力に変換し、これを直流電源として電圧形インバータ３によって電圧・周波数を制御した交流電力を得、負荷としての電動機（ＩＭ）を駆動する。
【０００４】
ダイナミックブレーキ装置の主回路は、２台の抵抗器４Ａ、４Ｂにそれぞれ半導体スイッチ５Ａ、５Ｂを直列接続した構成とし、これらをインバータ装置の直流回路に並列接続する。ダイナミックブレーキ装置の制御回路は、インバータ装置の直流電圧が設定電圧Ｖを超えたか否かを検出する直流電圧検出部６と、この検出信号でスイッチ５Ａ、５Ｂをオン／オフ制御するゲート制御部７を設け、電動機の回生運転等によって直流電圧が設定電圧Ｖを超えたときにスイッチ５Ａ、５Ｂをオン制御し、抵抗器４Ａ、４Ｂによって回生電力を熱として吸収すると共にインバータ装置の過電圧トリップを防止する。
【０００５】
このようなダイナミックブレーキ装置の制御方式として、直流電圧検出部７における設定電圧Ｖは高い値に設定すると回生電力の吸収が遅れ、低い値に設定すると無駄な電力消費を起こしてしまうため、通常時は高く設定しておき、電動機の停止や減速指令の検出で所定時間だけ下げる方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、抵抗器４Ａ、４Ｂの保護方式として、抵抗器の温度をセンサで検出または吸収電力から推定し、抵抗器の過熱を防止するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０５−０１５１８０号公報
【特許文献２】特開２００３−３３３８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイナミックブレーキ装置において、直流電圧検出部６の設定電圧Ｖを可変とする特許文献１の制御方式を適用することでインバータ装置の過電圧トリップを防止できる。また、特許文献２の保護方式を適用して抵抗器の過熱保護ができる。
【０００８】
複数ユニット構成にしたダイナミックブレーキ装置に、上記の制御方式および保護方式を適用する場合、ユニット別に直流電圧検出部６とゲート制御部７を設けると、ユニット間の直流電圧検出の誤差や半導体スイッチの制御タイミングのずれにより、各抵抗器での通電期間にアンバランスが生じ、通電期間の長い抵抗器を過熱、焼損させるおそれがある。
【０００９】
この対策として、直流電圧検出部６とゲート制御部７の単一構成によって直流電圧検出および両半導体スイッチのゲート制御を並行的に行う構成とする場合、ゲート制御部７と半導体スイッチ５Ａ、５Ｂ間を接続する信号ケーブルが長くなり、インバータ装置の主回路電流などから誘導されるノイズ等によって半導体スイッチ５Ａ、５Ｂを誤ってＯＮ動作させるおそれがある。この場合、抵抗器の過熱や無駄な電力消費を起こしたり、インバータ装置の運転停止を起こしてしまう。
【００１０】
本発明の目的は、ユニット別に直流電圧検出とゲート制御を行うダイナミックブレーキ装置において、各ユニットの確実な負荷バランス運転ができ、しかもノイズ等による誤動作を防止できるダイナミックブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記の課題を解決するため、あるユニットが電力吸収動作を開始したときにそのＯＮレベル設定値を漸次増大させることで他のユニットのＯＮレベル設定値よりも高くし、これによりＯＮレベル設定値が低い他のユニットが電力吸収動作を開始してそのＯＮレベル設定値を漸次増大させるという、各ユニットによる電力吸収動作の順次切り替えで負荷バランス運転するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１２】
（１）直流回路に並列接続され、抵抗器とスイッチの直列接続構成にした複数のブレーキユニットの並列運転制御によって電動機の回生電力を吸収し、前記直流回路の直流電圧検出と前記スイッチのオン制御を各ブレーキユニット別に行うダイナミックブレーキ装置であって、
前記各ブレーキユニット別に設けた各制御部は、前記直流電圧検出値がＯＮレベル設定値を越えたときに前記スイッチをオン制御すると共に該ＯＮレベル設定値を漸次増大させ、該直流電圧検出値が該ＯＮレベル設定値以下になったときに前記スイッチをオフ制御する制御回路を備えたことを特徴とする。
【００１３】
（２）前記各制御部は、前記ＯＮレベル設定値を漸次増大させる時間は、ブレーキユニット台数分の１とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、ユニット別に直流電圧検出とゲート制御を行うダイナミックブレーキ装置において、あるユニットが電力吸収動作を開始したときにそのＯＮレベル設定値を漸次増大させることで他のユニットのＯＮレベル設定値よりも高くし、これによりＯＮレベル設定値が低い他のユニットが電力吸収動作を開始してそのＯＮレベル設定値を漸次増大させるという、各ユニットによる電力吸収動作の順次切り替え制御を行うため、各ユニットの確実な負荷バランス運転ができ、しかもノイズ等による誤動作を防止できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態を示すダイナミックブレーキ装置の構成図であり、図３と異なる部分は、ダイナミックブレーキ装置の制御回路にある。
【００１６】
この制御回路は、２台のユニット別にした制御部８Ａ、８Ｂを設け、半導体スイッチ５Ａ、５Ｂを個別に制御する。制御部８Ａおよび８Ｂは、直流電圧検出回路１１Ａ、１１Ｂと、ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂと、ＯＮ時間カウンタ１３Ａ、１３Ｂと、ＯＮレベル調整器１４Ａ、１４Ｂと、ゲート出力回路１５Ａ、１５Ｂで構成する。
【００１７】
直流電圧検出回路１１Ａ、１１Ｂはインバータ装置の直流電圧を検出する。ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂは、直流電圧の検出値がＯＮレベル設定値を超えているか否かに応じたＯＮ／ＯＦＦゲート信号を発生する。ＯＮ時間カウンタ１３Ａ、１３Ｂは、ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２ＢがＯＮゲート信号を発生した時点で初期リセットした後に時間カウントを行う。
【００１８】
ＯＮレベル調整器１４Ａ、１４Ｂは、ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２ＢのＯＮレベル設定値を調整するものであり、ＯＮ時間カウンタ１３Ａ、１３Ｂが時間カウントを開始した時点では予め設定した下限電圧とし、この電圧から所定の関数特性（例えば、時間に対して一定の傾斜で増大する一次関数）を有して上限電圧まで漸次増大させる。また、ＯＮレベル調整器１４Ａ、１４Ｂは、ＯＮ時間カウンタ１３Ａ、１３Ｂが時間カウントを停止したときは、この時間カウントの２倍の時間だけＯＮレベル設定値を漸次増大させ、他方のユニットのＯＮレベル設定値よりも高い値を確保すると共にＯＮレベル検出動作の安定化を図る。
【００１９】
ゲート出力回路１５Ａ、１５Ｂは、ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂに得るオン・オフ検出信号に応じて、半導体スイッチ５Ａ、５Ｂをそれぞれオン・オフ制御する。
【００２０】
以上の構成になるダイナミックブレーキ装置の制御動作を説明する。まず、インバータ装置の運転中において、負荷側からの回生電力により直流電圧が上昇した場合も含めて、この直流電圧を直流電圧検出回路１１Ａ、１１Ｂが検出する。この検出電圧がＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂに設定される基準値（初期ＯＮレベル設定値）以上になった場合、ゲート出力回路１５Ａ、１５Ｂから半導体スイッチ５Ａ、５Ｂにオンゲート信号を出力し、抵抗器４Ａ、４Ｂによる回生電力の吸収を開始する。
【００２１】
この制御において、ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂがオンゲート信号を発生した時点から、ＯＮ時間カウンタ１３Ａ、１３Ｂが時間カウントを開始し、ＯＮレベル調整器１４Ａ、１４ＢがＯＮレベル検出器１２Ａ、１２ＢのＯＮレベル設定値を時間と共に増大させ、ＯＮレベル設定値が直流電圧検出値以上になったときに、ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂがオフゲート信号を発生し、ゲート出力回路１５Ａ、１５Ｂが半導体スイッチ５Ａ、５Ｂをオフ制御し、抵抗器４Ａ、４Ｂによる回生電力吸収を停止する。
【００２２】
したがって、直流電圧がＯＮレベル設定値を超えたときの制御動作は、図２に示すように、両ユニットが交互に半導体スイッチ５Ａ、５Ｂのオン・オフ制御を繰り返し、回生電力が大きい場合には両ユニットがオン制御を連続させて直流電圧の上昇を抑制する。
【００２３】
図２は、直流電圧上昇を制御部８Ａが先に検出して抵抗器４Ａによる電力吸収を開始した場合を示し、制御部８Ｂでは抵抗器４Ａによる電力吸収の停止で直流電圧が上昇し始めると抵抗器４Ｂにより電力吸収を開始する。この抵抗器４Ｂによる電力吸収の停止では抵抗器４Ａによる電力吸収を開始するという交互の電力吸収と停止が繰り返される。
【００２４】
したがって、ＯＮレベル検出器１２Ａ、１２Ｂでは、そのＯＮレベル設定値にずれがある場合においても、直流電圧上昇を先に検出したＯＮレベル検出器では電力吸収動作を開始すると共にそのＯＮレベル設定値が増大するＯＮレベル調整がなされ、他方のＯＮレベル検出器により直流電圧上昇を検出して電力吸収制御ができ、両ユニットの負荷をバランスさせた運転制御を得ることができる。また、直流電圧検出回路１１Ａ、１１Ｂの検出信号にノイズ等が重畳している場合にも、両ユニットが交互に動作して負荷をバランスさせた運転制御を得ることができる。また、ＯＮレベルの初期値（基準値）を高く設定した場合にも両ユニットの協働で回生電力を速やかに吸収でき、ノイズ等によって各ユニットが誤動作するのを防止して無駄な電力消費も無くすことができる。
【００２５】
なお、実施形態では、２台のダイナミックブレーキユニット構成とする場合を示すが、３台以上のユニット構成に適用して同等の作用効果を得ることができる。この場合、例えば３台のユニット構成では、それぞれのユニットによる電力吸収時間と停止時間の比は３倍にし、ＯＮレベル設定値を漸次増大させる時間をブレーキユニット台数分の１とすることで、各ユニットによる電力吸収動作を順次切り替えた負荷バランス動作を得ることができる。
【００２６】
また、実施形態ではインバータ装置の直流回路にダイナミックブレーキ装置を設けた場合を示すが、インバータ装置とは分離した別置き構成や交流電動機の専用のダイナミックブレーキ装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態を示すダイナミックブレーキ装置の構成図。
【図２】実施形態における制御波形図。
【図３】２台のダイナミックブレーキ装置付きインバータ装置の回路構成図。
【符号の説明】
【００２８】
４Ａ、４Ｂ  抵抗器
５Ａ、５Ｂ  半導体スイッチ
８Ａ、８Ｂ  制御部
１１Ａ、１１Ｂ  直流電圧検出器
１２Ａ、１２Ｂ  ＯＮレベル検出器
１３Ａ、１３Ｂ  ＯＮ時間カウンタ
１４Ａ、１４Ｂ  ＯＮレベル調整器
１５Ａ、１５Ｂ  ゲート出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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