(57)【要約】【課題】外部に平滑コンデンサを増設することなく運転継続が可能な小型、低コストのモータ制御装置を提供する。  【解決手段】交流電源を整流し直流電源を生成するダイオードブリッジ（１）と、一端をダイオードブリッジの正極と接続し他端を第１ダイオード（３）のアノードと接続したリアクトル（２）と、カソードを第１ダイオードのカソードと接続し他端をトランジスタ（６）のコレクタと接続した第２ダイオード（４）と、第２ダイオードと並列に接続した抵抗（５）と、正極を前記第２ダイオードのカソードと接続し負極をダイオードブリッジの負極とトランジスタのエミッタとを接続した平滑コンデンサ（７）と、平滑コンデンサと並列に接続したインバータ（８）と、を備えるモータ制御装置において、一端を第１ダイオードのアノードと接続し他端をトランジスタのコレクタと接続したスイッチ素子（９）を備えた。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流し直流電源を生成するダイオードブリッジと、一端を前記ダイオードブリッジの正極と接続し他端を第１ダイオードのアノードと接続したリアクトルと、カソードを前記第１ダイオードのカソードと接続し他端をトランジスタのコレクタと接続した第２ダイオードと、前記第２ダイオードと並列に接続した抵抗と、正極を前記第２ダイオードのカソードと接続し負極を前記ダイオードブリッジの負極と前記トランジスタのエミッタとを接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列に接続したインバータと、を備えるモータ制御装置において、
一端を前記第１ダイオードのアノードと接続し他端を前記トランジスタのコレクタと接続したスイッチ素子を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧信号を生成するコンデンサ電圧検出部と、前記ダイオードブリッジの電源電圧信号を生成する電源電圧検出部と、前記電源電圧信号が第１所定電圧以下の場合に前記スイッチ素子をオンさせ、前記コンデンサ電圧信号が第２所定電圧になるように前記トランジスタをオンオフさせる電圧制御部と、を備えることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記リアクトルの電流を検出しリアクトル電流信号を生成する電流検出部を備え、前記リアクトル電流信号が所定電流を超えないように前記トランジスタを制御する電流制限部とを備えることを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１所定電圧は、規格で決められた電源電圧以下に設定することを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第２所定電圧は、規格で決められた電源電圧近傍に設定することを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記電流制限部は前記リアクトル電流信号が所定電流に達すると前記トランジスタを第１所定時間オフさせ、前記電圧制御部は前記コンデンサ電圧信号が第２所定電圧に達すると第２所定時間オフさせることを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記スイッチ素子は、半導体スイッチング素子であることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項８】
交流電源を整流し直流電源を生成するダイオードブリッジと、一端を前記ダイオードブリッジの正極と接続し他端を第１ダイオードのアノードと接続したリアクトルと、カソードを前記第１ダイオードのカソードと接続し他端をトランジスタのコレクタと接続した第２ダイオードと、前記第２ダイオードと並列に接続した抵抗と、正極を前記第２ダイオードのカソードと接続し負極を前記ダイオードブリッジの負極と前記トランジスタのエミッタとを接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列に接続したインバータと、一端を前記第１ダイオードのアノードと接続し他端を前記トランジスタのコレクタと接続したスイッチ素子と、を備えるモータ制御装置の制御方法において、
電源電圧を第１所定電圧と比較するステップと、
電源電圧が第１所定値よりも大きい場合は、前記スイッチ素子をオフさせ、前記トランジスタを回生トランジスタとして動作させるステップと、
電源電圧が第１所定値よりも小さい場合は、前記スイッチ素子をオンさせ、前記トランジスタを昇圧チョッパとして動作させるステップと、
を備えることを特徴とするモータ制御装置の制御方法。
【請求項９】
電源電圧が第１所定電圧よりも小さい場合で、リアクトル電流が所定電流よりも小さい場合は前記トランジスタをオンするステップと、
前記リアクトル電流が所定電流よりも大きい場合は、前記トランジスタを第１所定時間オフさせるステップと、
平滑コンデンサ電圧が第２所定電圧よりも大きい場合は、前記トランジスタを第２所定時間オフさせるステップと、
を備えることを特徴とする請求項９記載のモータ制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源電圧が低下したときにも運転が継続できるモータ制御装置に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
図３に従来のモータ制御装置のブロック図を示す。図３において、１０１はダイオードブリッジ、１０２はリアクトル、１０３はダイオード、１０４はトランジスタ、１０５は抵抗、１０６は平滑コンデンサ、１０７はインバータ、１０８は外付け平滑コンデンサ、１０９は抵抗、１１０はダイオード、１１１は交流電源、１１２はモータである。は交流電源１１１をダイオードブリッジ１０１により直流に変換し、平滑コンデンサ１０６にエネルギーを蓄え、その平滑コンデンサ１０６の両端電圧をインバータ１０７で任意の電圧、周波数に変換してモータ１１２を制御している。なんらかの要因で交流電源の低下が発生した場合には、平滑コンデンサ１０６の両端電圧が低下する。一般的にモータ制御装置のシステム保護の面から平滑コンデンサ１０６の両端電圧が所定のレベル以下になるとモータ制御装置の運転の停止を行なっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のモータ制御装置で交流電源の低下に対して運転継続させる方法として装置の外部に外付け平滑コンデンサ１０８を増設して装置全体の平滑コンデンサ容量を大きくする事で実現できるが、交流電源が正常の場合には必要とされない平滑コンデンサ容量であるため、装置全体の小型化、低コスト化への阻害要因となっている。
また従来の方法では増設した平滑コンデンサ１０８への電源投入時の充電電流抑制抵抗１０９と充分に放電能力を確保するためにダイオード１１０で抵抗をバイパスさせる必要があり、これも装置全体の小型化、低コスト化への阻害要因となっている。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、通常のインバータ駆動によるモータ制御装置に内蔵しているリアクトルと回生トランジスタを活用することで、外部に平滑コンデンサを増設することなく運転継続が可能な小型、低コストの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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、交流電源を整流し直流電源を生成するダイオードブリッジと、一端を前記ダイオードブリッジの正極と接続し他端を第１ダイオードのアノードと接続したリアクトルと、カソードを前記第１ダイオードのカソードと接続し他端をトランジスタのコレクタと接続した第２ダイオードと、前記第２ダイオードと並列に接続した抵抗と、正極を前記第２ダイオードのカソードと接続し負極を前記ダイオードブリッジの負極と前記トランジスタのエミッタとを接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列に接続したインバータと、を備えるモータ制御装置において、一端を前記第１ダイオードのアノードと接続し他端を前記トランジスタのコレクタと接続したスイッチ素子を備えることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧信号を生成するコンデンサ電圧検出部と、前記ダイオードブリッジの電源電圧信号を生成する電源電圧検出部と、前記電源電圧信号が第１所定電圧以下の場合に前記スイッチ素子をオンさせ、前記コンデンサ電圧信号が第２所定電圧になるように前記トランジスタをオンオフさせる電圧制御部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、前記リアクトルの電流を検出しリアクトル電流信号を生成する電流検出部を備え、前記リアクトル電流信号が所定電流を超えないように前記トランジスタを制御する電流制限部とを備えることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、前記第１所定電圧は、規格で決められた電源電圧以下に設定することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、前記第２所定電圧は、規格で決められた電源電圧近傍に設定することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、前記電流制限部は前記リアクトル電流信号が所定電流に達すると前記トランジスタを第１所定時間オフさせ、前記電圧制御部は前記コンデンサ電圧信号が第２所定電圧に達すると第２所定時間オフさせることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記スイッチ素子は、半導体スイッチング素子であることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、交流電源を整流し直流電源を生成するダイオードブリッジと、一端を前記ダイオードブリッジの正極と接続し他端を第１ダイオードのアノードと接続したリアクトルと、カソードを前記第１ダイオードのカソードと接続し他端をトランジスタのコレクタと接続した第２ダイオードと、前記第２ダイオードと並列に接続した抵抗と、正極を前記第２ダイオードのカソードと接続し負極を前記ダイオードブリッジの負極と前記トランジスタのエミッタとを接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列に接続したインバータと、一端を前記第１ダイオードのアノードと接続し他端を前記トランジスタのコレクタと接続したスイッチ素子と、を備えるモータ制御装置の制御方法において、電源電圧を第１所定電圧と比較するステップと、電源電圧が第１所定値よりも大きい場合は、前記スイッチ素子をオフさせ、前記トランジスタを回生トランジスタとして動作させるステップと、電源電圧が第１所定値よりも小さい場合は、前記スイッチ素子をオンさせ、前記トランジスタを昇圧チョッパとして動作させるステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項８記載のモータ制御装置の制御方法において、電源電圧が第１所定電圧よりも小さい場合で、リアクトル電流が所定電流よりも小さい場合は前記トランジスタをオンするステップと、前記リアクトル電流が所定電流よりも大きい場合は、前記トランジスタを第１所定時間オフさせるステップと、平滑コンデンサ電圧が第２所定電圧よりも大きい場合は、前記トランジスタを第２所定時間オフさせるステップと、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によると、交流入力電源の低下が発生しても装置の外部に平滑コンデンサを増設することなく運転継続が可能な小型、低コストのモータ制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の実施例の構成を示す図である。図１において１はダイオードブリッジ、２はリアクトル、３は第１ダイオード、４は第２ダイオード、５は回生抵抗、６は回生トランジスタ、７は平滑コンデンサ、８はインバータ、９はスイッチ素子、１０は平滑コンデンサ電圧検出部、１１は電源電圧検出部、１２はリアクトル電流検出部、１３は制御部、１４は平滑コンデンサ電圧制御部、１５はリアクトル電流制限部、１６はスイッチ制御部、１７は交流電源、１８はモータである。
【０００８】
図２は動作を示すタイムチャートである。図２において、電源電圧が正常なときは、トランジスタは回生トランジスタとして動作し、電源電圧が第１所定電圧以下に低下したときは、トランジスタは昇圧チョッパトランジスタとして動作する。ここで第１所定電圧は設定可能であり定格電圧の変動範囲以下の電圧である。
図１を使用して、具体的な動作について説明する。
まず、回生トランジスタとしての動作を説明する。図１において、モータ１７が発電動作をした場合、インバータ８はモータ１８の発電電力を平滑コンデンサ７に回生する。平滑コンデンサ７の電圧は回生電力により充電されて上昇する。電圧検出部１０は平滑コンデンサ電圧信号を生成する。電圧制御部１４は平滑コンデンサ電圧信号が設定可能な第３所定電圧に達するとトランジスタ６に対してオン信号を生成する。オン信号はスイッチ制御部１６で絶縁増幅されトランジスタ６を駆動するゲート信号を生成する。トランジスタ６がオンになると平滑コンデンサ７の電荷は抵抗５で放電され平滑コンデンサ電圧は低下する。平滑コンデンサ電圧が第３所定電圧よりも低く第２所定電圧以上の第４所定電圧まで下がると電圧制御部１４はトランジスタ６のオン信号をオフにする。トランジスタ６がオフすると再び回生電力により平滑コンデンサ７は充電されて平滑コンデンサ電圧は上昇する。これらの動作を繰り返してモータの発電電力は抵抗５により消費される。
次にトランジスタが昇圧チョッパトランジスタとして動作するときの一例を説明する。図１において、電源電圧検出部１１は電源電圧を検出し電源電圧信号を生成する。電圧制御部１４は電源電圧信号が第１所定電圧以下になるとスイッチ素子９のオン信号を生成する。スイッチ素子９がオンされると、トランジスタ６は昇圧チョッパとしての動作を開始し、平滑コンデンサ７の電圧が第２所定電圧になるように動作する。スイッチ素子９がオンになると、電圧制御部１４はまずトランジスタ６をオンするオン信号を生成する。トランジスタ６がオンすると電源電圧はリアクトル２で短絡されリアクトルの電流は上昇する。電流制限部１５はリアクトル電流検出部１２が生成したリアクトル電流信号が設定可能な所定電流になるとトランジスタ６を第１所定時間オフさせる。トランジスタ６がオフされると、リアクトル電流は第２ダイオード３を経由して平滑コンデンサ７を充電しながら減衰する。第１所定時間が経過するとトランジスタ６は再びオンになりリアクトル電流は再び上昇する。これらの動作を繰り返し、リアクトル電流は所定電流に制限されかつ平滑コンデンサ７の電圧は上昇する。平滑コンデンサ電圧が第２所定電圧に達すると平滑コンデンサ電圧制御部はトランジスタ６を第２所定時間オフさせる信号を生成し、トランジスタ６はオフする。第２所定時間が経過すると再びトランジスタ６はオンしてリアクトル電流が増加する。トランジスタ６がオフした時間にリアクトル電流が平滑コンデンサを充電する。これらの動作を繰り返すことにより平滑コンデンサの電圧はほぼ第２所定電圧になるよう制御される。
【０００９】
図４は本発明の制御方法を示すフローチャートである。図４において、まずステップＳＴ１で電源電圧が第１所定電圧より大きいかどうか判断し大きい場合はステップＳＴ２へ小さい場合はステップＳＴ３へ移動する。ステップＳＴ２ではスイッチ素子をオフし、トランジスタを回生トランジスタとして動作させる。ステップＳＴ３ではスイッチ素子をオンし、トランジスタを昇圧チョッパトランジスタとして動作させる。ステップＳＴ４ではトランジスタをオンにする。次に、ステップＳＴ５でリアクトル電流が所定電流よりも小さいかどうか判断し、大きい場合はステップＳＴ５に移動し、小さい場合はステップＳＴ６に移動する。ステップＳＴ５ではトランジスタを第１所定時間オフする。ステップＳＴ６ではコンデンサ電圧が第２所定電圧よりも大きいかどうか判断する。大きい場合はステップＳＴ７に移動し、小さい場合はステップＳＴ１に移動する。ステップＳＴ７ではトランジスタを第２所定時間オフしてステップＳＴ１へ移動する。
このように、交流電源の低下時には昇圧チョッパ動作により、平滑コンデンサ電圧をインバータ動作に支障がない値に保つことができるため、平滑コンデンサの増設をせずに装置の運転継続ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図
【図２】本発明の動作を示すタイムチャート
【図３】従来例を示すブロック図
【図４】本発明のモータ制御装置の制御方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００１１】
１  ダイオードブリッジ
２  リアクトル
３  第１ダイオード
４  第２ダイオード
５  抵抗
６  トランジスタ
７  平滑コンデンサ
８  インバータ
９  スイッチ素子
１０  平滑コンデンサ電圧検出部
１１  電源電圧検出部
１２  リアクトル電流検出部
１３  制御部
１４  電圧制御部
１５  電流制限部
１６  スイッチ制御部
１７  交流電源
１８  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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