(57)【要約】【課題】コンバータ部に過電圧が印加された場合の平滑コンデンサの発火・焼損を防止し、モータ電源回路の安全性を確保するモータ制御装置を提供する。【解決手段】コンバータ部１１の出力端に設けた過電圧保護回路１５は、コンバータ部１に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、平滑コンデンサ１３と並列接続したスイッチ１６を開から閉に切替えて（短絡させ）過電圧破壊を防止し、突入電流抑制抵抗器１２が過負荷断線するによりコンバータ部１１と平滑コンデンサ１３とを遮断するため、過電圧印加時の安全性を確保することができる。【選択図】図１
2008017626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を直流電力に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部の出力電力を平滑する平滑コンデンサと、前記コンバータ部と平滑コンデンサの正極間に設けた突入電流抑制抵抗器と、前記平滑コンデンサに並列接続されスイッチングによりモータ駆動するインバータ部とを備えたモータ電源回路において、前記コンバータ部の出力端に過電圧保護回路を設け、前記過電圧保護回路は、前記コンバータ部に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、前記平滑コンデンサに並列接続したスイッチを開から閉に切替えて（短絡させ）前記平滑コンデンサの過電圧破壊を防止し、突入電流抑制抵抗器の過負荷断線によってコンバータ部と平滑コンデンサとを遮断して過電圧印加時の安全性を確保することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
交流電源を直流電力に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部の出力電力を平滑する平滑コンデンサと、前記コンバータ部と平滑コンデンサの正極間に設けた突入電流抑制抵抗器と、前記平滑コンデンサに並列接続されスイッチングによりモータ駆動するインバータ部と、駆動モータによる回生電力を処理する回生回路を平滑コンデンサに並列接続したモータ電源回路において、前記コンバータ部の出力端に過電圧保護回路を設け、前記過電圧保護回路は、前記コンバータ部に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、前記回生回路の回生トランジスタを強制的にオンし、回生抵抗器に通電することによって前記平滑コンデンサの端子電圧を低下させるとともに、前記突入電流抑制抵抗器の過負荷断線によりコンバータ部と平滑コンデンサとを遮断して過電圧印加時の安全性を確保することを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバータ部に過電圧が印加された際に、突入電流抑制抵抗器を用いて、パワー回路の発火・焼損を防止し、モータ電源回路の安全性を確保するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ制御装置の電源回路には、一般に平滑コンデンサとして電解コンデンサが使用されている。産業用途のモータ制御装置は、電源誤接続（電圧間違い）などにより誤って過大な電源電圧が電源回路に印加されることがある。
【０００３】
電解コンデンサに過電圧が印加されると、電解液が沸騰して内圧が上昇し、最悪の場合には電解液が噴出し、破壊に至る。
【０００４】
さらに、電解コンデンサの電解液は一般的に可燃性であるため、発煙・発火を引き起こす危険性があるため、電解コンデンサの発火に対する安全性確保として、電解コンデンサの防爆弁にキャップをかぶせて窒息効果により自己消火をはかる方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００２−３４５２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電解コンデンサの容量が大きくなりコンデンサ外形が大きくなると防爆弁にキャップをかぶせることは容易ではない。また、防爆弁にキャップをかぶせても電解液の液漏れを完全に防止することはできず、他の部品の過電圧破壊を火種として、電解液に着火する危険性がある。
【０００６】
過電圧印加時の安全性を確保するためには、外部より過電圧が印加されても電解コンデンサに過電圧が印加されないようにしなければならない。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、コンバータ部に過電圧が印加された場合の平滑コンデンサの発火・焼損を防止し、モータ電源回路の安全性を確保するモータ制御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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明のモータ制御装置は、交流電源を直流電力に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部の出力電力を平滑する平滑コンデンサと、前記コンバータ部と平滑コンデンサの正極間に設けた突入電流抑制抵抗器と、前記平滑コンデンサに並列接続されスイッチングによりモータ駆動するインバータ部とを備えたモータ電源回路において、前記コンバータ部の出力端に過電圧保護回路を設け、前記過電圧保護回路は、前記コンバータ部に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、前記平滑コンデンサに並列接続したスイッチを開から閉に切替えて（短絡させ）前記平滑コンデンサの過電圧破壊を防止し、突入電流抑制抵抗器の過負荷断線によってコンバータ部と平滑コンデンサとを遮断して過電圧印加時の安全性を確保する。
【０００９】
また、交流電源を直流電力に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部の出力電力を平滑する平滑コンデンサと、前記コンバータ部と平滑コンデンサの正極間に設けた突入電流抑制抵抗器と、前記平滑コンデンサに並列接続されスイッチングによりモータ駆動する
インバータ部と、駆動モータによる回生電力を処理する回生回路を平滑コンデンサに並列接続したモータ電源回路において、前記コンバータ部の出力端に過電圧保護回路を設け、前記過電圧保護回路は、前記コンバータ部に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、前記回生回路の回生トランジスタを強制的にオンし、回生抵抗器に通電することによって前記平滑コンデンサの端子電圧を低下させるとともに、前記突入電流抑制抵抗器の過負荷断線によりコンバータ部と平滑コンデンサとを遮断して過電圧印加時の安全性を確保する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ制御装置によれば、コンバータ部に過電圧が印加されても、平滑コンデンサの発煙・発火を防止し安全に電源供給を遮断することができる。また、コンバータ部の出力電力を用いて過電圧保護回路を動作させるため、モータ制御装置の制御の状態、動作に関わらず保護を行うことができる。
【００１１】
さらに、モータ制御装置が一般的に備えている突入電流抑制抵抗器（および回生抵抗器）を利用するため、安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のモータ制御装置は、交流電源を直流電力に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部の出力電力を平滑する平滑コンデンサと、前記コンバータ部と平滑コンデンサの正極間に設けた突入電流抑制抵抗器と、前記平滑コンデンサに並列接続されスイッチングによりモータ駆動するインバータ部とを備えたモータ電源回路において、前記コンバータ部の出力端に過電圧保護回路を設け、前記過電圧保護回路は、前記コンバータ部に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、前記平滑コンデンサに並列接続したスイッチを開から閉に切替えて（短絡させ）前記平滑コンデンサの過電圧破壊を防止し、突入電流抑制抵抗器の過負荷断線によってコンバータ部と平滑コンデンサとを遮断して過電圧印加時の安全性を確保する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の主要部はモータ制御装置における電源回路部の構成にあり、制御回路部の説明については省略する。以下、図を参照しながら説明する。
【００１４】
実施例１のモータ制御装置は、交流電源を直流電力に変換するコンバータ部１１と、コンバータ部１１の出力電力を平滑する平滑コンデンサ１３と、コンバータ部１１と平滑コンデンサ１３の正極間に設けた突入電流抑制抵抗器１２と、平滑コンデンサ１３に並列接続されスイッチングによりモータ駆動するインバータ部１４とを備えた従来の電源回路部（主回路）に、コンバータ部１１の出力端に過電圧保護回路１５を設け、さらに平滑コンデンサ１３に並列接続したスイッチ１６を備えている。
【００１５】
過電圧保護回路１５は、コンバータ部２１の電源を用いて動作する構成となっており、他の制御回路が動作していない状態においても動作させることが可能である。
【００１６】
コンバータ部１１に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、スイッチ１６を開から閉に切替えて（短絡させ）、平滑コンデンサ１３の過電圧破壊を防止し、突入電流抑制抵抗器１２の過負荷断線によってコンバータ部１１と平滑コンデンサ１３とを遮断して過電圧印加時の安全性を確保する。
【００１７】
ここで、主要部の動作について説明する。まず、交流電源を投入しコンバータ部１１の出力である直流電力は突入電流抑制抵抗器１２を通じて平滑コンデンサ１３に充電される。平滑コンデンサ１３の充電が完了したときは印加電圧がすべて平滑コンデンサ１３に印
加される。
【００１８】
コンバータ部１１の出力端に設けた過電圧保護回路１５は、抵抗器Ｒ５，Ｒ６の分圧により検出されたコンバータ部１１の出力電圧が一定レベルを超えると、すなわち電源への過大な電圧印加が検出されると、スイッチ２を閉じてスイッチ１６を動作させるものである。このスイッチ１６を動作させるための電源は、抵抗器Ｒ３、Ｒ４、コンデンサＣ２、ツェナーダイオードＺＤ１により生成する。この電源の生成はコンバータ部１１の出力より生成するものであれば、他の手段によるものでもよい。
【００１９】
なお、平滑コンデンサ１３の充電完了後にサーボオン信号を待って突入電流抑制抵抗器１２に並列接続したリレーを閉じてからモータ駆動を実行するように設定している。
【００２０】
ＡＣ２００Ｖ入力のモータ制御装置に対して間違えてＡＣ４００Ｖを接続した場合について考えると、コンバータ部１１に過電圧が印加されると出力も過電圧の状態となり、過電圧保護回路１５は上述した動作で過電圧を検出してスイッチ１６を開から閉に動作させる。
【００２１】
スイッチ１６を閉じることで平滑コンデンサ１３への印加電圧は０となる。このとき、突入電流抑制抵抗器１２に並列接続したリレーは開状態なので、過電圧は突入抑制抵抗器１２に印加され過負荷断線する。これにより、安全にコンバータ部１１と平滑コンデンサ１３を遮断することができる。
【実施例２】
【００２２】
実施例２について図２を参照にしながら説明する。実施例１との違いは、スイッチ１６に換えて従来の回生回路を平滑コンデンサに並列に接続する点と、過電圧検出した際に回生回路の回生トランジスタをオンさせるため過電圧保護回路の構成が異なる点である。なお、回生回路は一般的な従来の回路であり、詳細な説明を省略する。
【００２３】
実施例２のモータ制御装置は、交流電源を直流電力に変換するコンバータ部２１と、コンバータ部２１の出力電力を平滑する平滑コンデンサ２３と、コンバータ部２１と平滑コンデンサ２３の正極間に設けた突入電流抑制抵抗器２２と、平滑コンデンサ２３に並列接続されスイッチングによりモータ駆動するインバータ部２４と、駆動モータによる回生電力を処理する回生回路２７とを備え、さらにコンバータ部２１の出力端に設けた過電圧保護回路２５は、コンバータ部２１に過電圧が印加されたときの出力電力を用いて、回生回路２７の回生トランジスタＴＲ１を強制的にオンし、回生抵抗器Ｒ２に通電することによって平滑コンデンサ２３の端子電圧を低下させるとともに、突入電流抑制抵抗器２２の過負荷断線によりコンバータ部２１と平滑コンデンサ２３とを遮断して過電圧印加時の安全性を確保する。
【００２４】
過電圧を検出するまでは実施例１と同様であるが、過電圧を検出したときに動作させるのは平滑コンデンサと並列に接続されたスイッチではなく、回生回路の回生トランジスタをオンにすることにより、平滑コンデンサ２３への電圧印加を防止する。
【００２５】
回生トランジスタＴＲ１を強制的にオンすると、平滑コンデンサ２３に印加される電圧Ｖｃは、突入電流抑制抵抗器２２をＲ１とすると回生抵抗器Ｒ２との分圧となり、Ｖｃ＝Ｖｉｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で求めることができる。
【００２６】
過電圧保護回路２５は、実施例１と同様にコンバータ部２１の電源を用いて動作する構成となっており、他の制御回路が動作していない状態においても動作させることが可能である。
【００２７】
突入電流抑制抵抗器２２と回生回路２７の回生抵抗器Ｒ２の抵抗値は、Ｒ１＞（Ｖｉｎｍａｘ−Ｖｃｍａｘ）／Ｖｃｍａｘ×Ｒ２を満足するように設定する。
【００２８】
ここで、Ｖｉｎｍａｘは、想定される過電圧の最大値［Ｖｏ‐ｐ］、Ｖｃｍａｘはコンデンサの耐電圧［Ｖ］とする。
【００２９】
突入電流抑制抵抗器２２は、連続通電された場合、過負荷断線するように、回生抵抗器Ｒ２よりも過負荷耐量が小さいものを選定する。
【００３０】
このように各抵抗値を選定することで、過電圧保護回路２５が過電圧を検出した場合においても、平滑コンデンサ２３は耐電圧をこえることなく、突入電流抑制抵抗器２２が過負荷断線するため、安全にコンバータ部２１と平滑コンデンサ２３を遮断することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のモータ制御装置は、コンバータ部に過電圧が印加される可能性が高い産業用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ制御装置の要部回路図
【図２】本発明の実施例２におけるモータ制御装置の要部回路図
【符号の説明】
【００３３】
１１，２１  コンバータ部
１２，２２  突入電流抑制抵抗器
１３，２３  平滑コンデンサ
１４，２４  インバータ部
１５，２５  過電圧保護回路
１６  スイッチ
２７  回生回路
Ｒ２  回生抵抗器
Ｒ３〜Ｒ８  抵抗器
Ｃ２〜Ｃ３  コンデンサ
ＴＲ１  回生トランジスタ
ＴＲ８  トランジスタ
ＳＷ１〜ＳＷ３  スイッチ
Ｄ１〜Ｄ１４  ダイオード
ＺＤ１〜ＺＤ４  ツェナーダイオード
【図１】
2008017626.tif 000003
【図２】
2008017626.tif 000004