(57)【要約】【課題】  直流切換部に過電圧がかかった場合、入力電源側に過電圧を伝達してエネルギー効率を増大させることができる。【解決手段】  ＡＣ電源供給部と、前記ＡＣ電源供給部と常用交流電源を直流電源に切換える直流切換部と、前記ＡＣ電源供給部と前記直流切換部との間い介される突入電流防止抵抗と、を有するモーター電源供給装置は、前記突入電流防止抵抗と前記直流切換部との間に介される過電圧保護スイッチング部と、前記直流切換部の両端電圧を感知する感知部と、前記直流切換部の両端電圧が所定の値以上である時に前記直流切換部の電圧が前記突入電流防止抵抗を通じて前記ＡＣ電源供給部に回生されるように前記過電圧保護スイッチング部をオンオフ制御する制御部と、を含むことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源供給部と、前記ＡＣ電源供給部と常用交流電源を直流電源に切換える直流切換部と、前記ＡＣ電源供給部と前記直流切換部との間に介される突入電流防止抵抗と、を有するモーター電源供給装置において、
前記突入電流防止抵抗と前記直流切換部との間に介される過電圧保護スイッチング部と、
前記直流切換部の両端電圧を感知する感知部と、
前記直流切換部の両端電圧が所定の値以上である時に前記直流切換部の電圧が前記突入電流防止抵抗を通じて前記ＡＣ電源供給部に回生されるように前記過電圧保護スイッチング部をオンオフ制御する制御部と、
を含むことを特徴とするモーター電源供給装置。
【請求項２】
前記直流切換部は、前記ＡＣ電源の（＋）電圧と（−）電圧をそれぞれ充電する一対の直流切換コンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載のモーター電源供給装置。
【請求項３】
前記過電圧保護スイッチング部は、一対の電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項２に記載のモーター電源供給装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記直流切換コンデンサの全体電圧が所定の過電圧領域に至ると、前記直流切換コンデンサの中でいずれか一つの電圧が放電されるように前記過電圧保護スイッチング部をターンオン／ターンオフさせることを特徴とする請求項３に記載のモーター電源供給装置。
【請求項５】
前記感知部は、前記直流切換コンデンサの過電圧を感知するための比較器を含むことを特徴とする請求項４に記載のモーター電源供給装置。
【請求項６】
前記ＡＣ電源供給部と、前記直流切換部との間に介される突入電流防止回路部を含み、
前記突入電流防止回路部は、突入電流防止抵抗と前記突入電流防止抵抗に並列に介されるリレーを有することを特徴とする請求項５に記載のモーター電源供給装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記直流切換コンデンサの両端電圧が所定の充電停止電圧領域に至ると、前記リレーをオンさせ、前記両端電圧が所定の過電圧領域に至ると、前記リレーをオフさせることを特徴とする請求項５に記載のモーター電源供給装置。
【請求項８】
ＡＣ電源供給部と、前記ＡＣ電源供給部の常用交流電源を直流電源に切換える直流切換コンデンサと、前記ＡＣ電源供給部と前記直流切換コンデンサとの間い介される突入電流防止抵抗と、前記直流切換コンデンサに並列に介される少なくとも二つ以上の過電圧保護スイッチング部と、を有するモーター電源供給方法において、
初期電源印加時に、前記突入電流防止抵抗を通じて前記直流切換コンデンサを充電させる段階と；
前記直流切換コンデンサの充電電圧を感知する段階と；
前記感知された充電電圧が所定の値以上である時に、前記過電圧保護スイッチング部を交代にオンオフさせて前記直流切換コンデンサの過電圧を放電させて前記ＡＣ電源供給部側に回収する段階と；
を含むことを特徴とするモーター電源供給方法。
【請求項９】
前記突入電流防止抵抗の両端子に並列に接続されるリレーをさらに有し、前記直流切換コンデンサの充電電圧が所定の充電停止電圧領域に至る場合、前記ＡＣ電源供給部と前記直流切換コンデンサとが直接に連結されるように前記リレーをオンさせる段階を含むことを特徴とする請求項８に記載のモーター電源供給方法。
【請求項１０】
前記直流切換コンデンサの放電時に前記リレーをオフさせる段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のモーター電源供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター電源供給装置に係り、より詳細には、エネルギー効率の高いモーター電源供給装置及びモーター電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相モーターは、三角形状に結線されたコイルを有するモーターである。図６に示すように、３相モーターの電源供給装置は、モーター１１７の駆動のために必要な３相電圧を得るため、常用交流電源（ＡＣ１１０／２２０Ｖ）を供給する電源供給部１０１と、初期電源の印加時に突入電流を防止する突入電流防止回路１０３と、交流電源を直流電源に切換える直流切換コンデンサ１０７と、直流切換コンデンサ１０７を過電圧から保護するための過電圧保護回路１１２と、直流電源を多様な周波数を有する交流電圧に切換えて３相電圧を出力するインバーター部１１６と、から構成される。インバーター部１１６の内には、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を発生させるＰＷＭ部（図示せず）とＰＷＭ部の球形波信号に従ってオンオフスイッチングされる多くのトランジスタが設けられる。また、モーター電源供給装置は、ＰＷＭ制御信号によりトランジスタをオンオフさせてインバーター部１１６の出力を開閉し、モーターの回転速度の調節のために、その出力周波数を調節する機能をするマイコン（図示せず）を有する。
【０００３】
モーター電源供給装置は、入力電圧（１００〜１１０Ｖrms）が低く、常用電圧（２２０Ｖrms）を制御する場合、電圧ダブラ機能を有する整流回路１０５を利用する。この時、モーター１１７を円滑に制御するためには、十分な大容量の直流切換コンデンサ１０７が必要である。従って、システムに初期電源の印加時に直流切換コンデンサの充電のためにとても大きな突入電流を誘起させる。この大きな突入電流は、電源側に電流スパイクを発生させて、無理（遮断機の電源遮断動作）を与えるだけでなく、このような電流スパイクにより同一の電源端に連結された他のシステムに影響を与えることができ、直流切換コンデンサの受命を短縮させる原因になる。
【０００４】
突入電流防止回路は、このような突入電流を防止するため、図６を参照すると、初期電源が印加される時、リレー１０２はオフ状態になり、（＋）電圧は突入電圧を制限するための突入電流防止抵抗１０４とダイオードＤ１を通じて直流切換コンデンサ（Ｃｄｃ１）に充電され、（−）の電圧は突入電流を制限するための突入電流防止抵抗１０４とダイオードＤ２を通じて直流切換コンデンサ（Ｃｄｃ２）に充電される。ここで、一対の直流切換コンデンサ１０７の全体電圧は、Ｖｐｎである。Ｖｐｎ＝Ｖ１（充電停止電圧）になると、リレー１０２にオン信号を印加して電源供給部１０１と整流ダイオード１０５とを直接に連結する。
【０００５】
一方、モーター１１７の正逆駆動時にインバーター１１６を通じて回生されたエネルギーが直流切換コンデンサ１０７に伝達されて過電圧が充電された時、過電圧保護回路１１２の動作原理は、直流切換全体電圧（Ｖｐｎ）を感知して、一定電圧（過電圧の基準電圧）より大きければ、過電圧保護トランジスタ１０９をターンオンさせて抵抗１１０を通じて熱エネルギーに消耗させることになる。
【０００６】
ところが、従来のモーター電源供給装置は、モーター制御時に回生されるエネルギーを過電圧保護回路１１２を利用して抵抗１１０の熱エネルギーに全部消耗されることにより、エネルギーの効率が悪くなり、突入電流を制限するための抵抗１０４と過電圧保護のための抵抗１１０等の電力用抵抗が必要になり、回路の設計時に製品のサイズが大きくなるという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前述した問題点を解決するため、直流切換部に過電圧がかかる場合、入力電源側に過電圧を伝達してエネルギー効率を増大させることができるモーター電源供給装置及びモーター電源供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、ＡＣ電源供給部と、前記ＡＣ電源供給部と常用交流電源を直流電源に切換える直流切換部と、前記ＡＣ電源供給部と前記直流切換部との間に介される突入電流防止抵抗と、を有するモーター電源供給装置において、前記突入電流防止抵抗と前記直流切換部との間に介される過電圧保護スイッチング部と、前記直流切換部の両端電圧を感知する感知部と、前記直流切換部の両端電圧が所定の値以上である時に前記直流切換部の電圧が前記突入電流防止抵抗を通じて前記ＡＣ電源供給部に回生されるように前記過電圧保護スイッチング部をオンオフ制御する制御部と、を含む。
【０００９】
ここで、前記直流切換部は、前記ＡＣ電源の（＋）電圧と（−）電圧をそれぞれ充電する一対の直流切換コンデンサを含み、前記過電圧保護スイッチング部は、一対の電界効果トランジスタであることが好ましい。
前記制御部は、前記直流切換コンデンサの全体電圧が所定の過電圧領域に至ると、前記直流切換コンデンサの中でいずれか一つの電圧が放電されるように前記過電圧保護スイッチング部をターンオン／ターンオフさせることができる。
前記感知部は、前記直流切換コンデンサの過電圧を感知するための比較器を含み、前記直流切換コンデンサの両端電圧を感知することができる。
【００１０】
また、前記ＡＣ電源供給部と、前記直流切換部との間に介される突入電流防止回路部を含み、前記突入電流防止回路部は、突入電流防止抵抗と前記突入電流防止抵抗に並列に介されるリレーを有することが好ましい。
前記制御部は、前記直流切換コンデンサの両端電圧が所定の充電停止電圧領域に至ると、前記リレーをオンさせ、前記両端電圧が所定の過電圧領域に至ると、前記リレーをオフさせることにより、前記直流切換コンデンサの過電圧が前記突入電流防止抵抗を通じて前記入力電源側に伝達されるようにすることができる。
【００１１】
一方、前記目的を達成するために、本発明は、ＡＣ電源供給部と、前記ＡＣ電源供給部の常用交流電源を直流電源に切換える直流切換コンデンサと、前記ＡＣ電源供給部と前記直流切換コンデンサとの間に介される突入電流防止抵抗と、前記直流切換コンデンサに並列に介される少なくとも二つ以上の過電圧保護スイッチング部と、を有するモーター電源供給方法において、初期電源印加時に、前記突入電流防止抵抗を通じて前記直流切換コンデンサを充電させる段階と；前記直流切換コンデンサの充電電圧を感知する段階と；前記感知された充電電圧が所定の値以上である時に、前記過電圧保護スイッチング部を交代にオンオフさせて前記直流切換コンデンサの過電圧を放電させて前記ＡＣ電源供給部側に回収する段階と；を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記突入電流防止抵抗の両端子に並列に接続されるリレーをさらに有し、前記直流切換コンデンサの充電電圧が所定の充電停止電圧領域に至る場合、前記ＡＣ電源供給部と前記直流切換コンデンサとが直接に連結されるように前記リレーをオンさせる段階を含むことが好ましい。
前記直流切換コンデンサの放電時に前記リレーをオフさせる段階をさらに含み、前記突入電流防止抵抗を通じて過電圧が前記入力電源側に伝達されるようにすることが効果的である。
【発明の効果】
【００１３】
前述したように、本発明によると、直流切換部に過電圧がかかった場合、入力電源側に過電圧を伝達してエネルギー効率を増大させることができるモーター電源供給装置及びモーター電源供給方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本発明に対して詳細に説明する。図１は本発明によるモーター電源供給装置の回路図である。図面に示すように、ＡＣ電源供給部１と、前記ＡＣ電源供給部１の一側端（Ｌ１）に直列接続される突入電流防止回路３と、突入電流防止回路３に接続される一対の過電圧保護スイッチング部５と、過電圧保護スイッチング部５に並列接続される直流切換コンデンサ７と、直流切換コンデンサ７に接続されて直流電源を可変周波数の交流電源に切換えて３相モーター１７に供給するインバーター部１６と、直流切換コンデンサ７にかかった電圧が所定の値以上である時、直流切換コンデンサ７の量端電圧がＡＣ電源供給部１に回生されるように過電圧防止スイッチング部５を制御する制御部２０と、から構成される。ここで、モーター電源供給装置は、直流切換コンデンサ７の両端電圧を感知して制御部２０に提供される感知部（図示せず）をさらに含み、感知部として比較器を利用することができる。
【００１５】
突入電流防止回路３は、ＡＣ電源供給部１から初期電源の印加時に突入電流を制限するためので、突入電流を制限する突入電流防止抵抗４と、突入電流防止抵抗４に並列に介されるリレー２と、から構成される。
突入電流防止回路３の動作原理は、初期電源が印加される時、リレー２はオフ状態になる。これにより、（＋）の入力電圧は突入電流を制限するための突入電流防止抵抗４とダイオードＤ１を通じて直流切換コンデンサ（Ｃｄｃ１）に充電され、（−）の電圧は突入電流防止抵抗４とダイオードＤ２を通じて直流切換コンデンサ（Ｃｄｃ２）に充電される。ここで、一対の直流切換コンデンサ７の全体電圧はＶｐｎである。Ｖｐｎ＝Ｖ１（充電停止電圧）になると、リレー２にオン信号を印加して電源供給部１と直流切換コンデンサ７を直接に連結する。
【００１６】
本発明により過電圧保護スイッチング部５は、コレクター端とエミッターと端にそれぞれカソードとアノードが接続されたダイオードを有する一対の電界効果トランジスタである。ここで、ダイオードＤ１、Ｄ２は、直流切換コンデンサ７の充電電圧による電流がＡＣ電源入力部に逆流しないようにする。
一方、過電圧保護スイッチング部５の動作は、直流切換全体電圧（Ｖｐｎ）を感知して一致の電圧（過電圧保護電圧）より大きければ、直流切換コンデンサ７の電圧がＡＣ入力側に回生されるように電界効果トランジスタを交代にターンオン／ターンオフさせることにより行われる。
【００１７】
ここで、制御部２０は、リレー２と過電圧保護スイッチング部５を制御して、全体電圧（Ｖｐｎ）が後述する図３に示すグラフのように過電圧保護領域（Ｖｈ１〜Ｖｈ２、ヒステリシス領域）で動作するようにする。制御部２０は、過電圧保護スイッチング部５がオンオフスイッチングされるように０／１を出力する論理回路を含み、電界効果トランジスタのオン／オフ動作によりモーター１７側で伝達された回生エネルギーを電源側に回生できるようにする。即ち、制御部２０は、入力電源が（＋）である場合には、第１電界効果トランジスタ５ａをターンオンさせ、入力電源が（−）である場合には第２電界効果トランジスタ５ｂをターンオンさせることにより、直流切換コンデンサ７に充電されるエネルギーを入力電源１側に伝達する。
【００１８】
図１の回路構成を有するモーター電源供給装置を動作させるための制御部の制御順番は次の通りである。初期電源が印加されると、制御部２０はリレー２を制御して、電源供給部１と突入電流防止抵抗４とを連結して、直流切換コンデンサ７を充電する。直流切換コンデンサ７の両端電圧を感知して充電電圧が充電電圧の下限値（Ｖ１）に至ると、入力電源と直流切換コンデンサ７が直接に連結されるようにリレー２をオンさせる。直流切換コンデンサ７が続いて充電されて、充電電圧が充電電圧の上限値（Ｖ２）に至ると、リレー２をオフさせる。この後、モーター側に伝達されたエネルギーにより直流切換コンデンサ７の電圧が上昇して過電圧保護区間に至ると、直流切換コンデンサ７に並列に接続された一対の過電圧保護スイッチング部５ａ、５ｂを交代にオンオフして、突入電流防止抵抗４を通じて入力電流側にエネルギーを回生させる。
【００１９】
図２は、初期電源の印加時に、モーター電源供給装置の各接点の電圧及び電流波形図、図３は図１の直流切換コンデンサに過電圧がかかった場合、モーター電源供給装置の各接点の電圧及び電流波形図である。図２に示すように、ＡＣ入力電源は、（＋）と（−）の電圧が交代に繰り返されるサイン波形である。ＡＣ電源供給部１の初期電源の印加時、リレー２はオフ状態であるので突入電流防止抵抗４を通じてＡＣ電流が入力される。ＡＣ電流が流すことにより、直流切換コンデンサ（Ｃｄｃ１及びＣｄｃ２）の両端にかかった電圧波形は次第に増加する形態である。直流切換コンデンサ（Ｃｄｃ１及びＣｄｃ２）が完全に充電されると、両端にかかった全体電圧は入力電圧の２倍になる。
【００２０】
制御部２０は、直流切換コンデンサ７にかかった電圧が充電停止基準電圧（Ｖ１）に至ると、リレー２をオンさせる。リレー２がオンされると、ＡＣ電源入力部１と直流切換コンデンサ７の連結がソートされて瞬間的に電荷が充電される。この時、直流切換コンデンサ（Ｃｄｃ１及びＣｄｃ２）にかかった全体電圧は瞬間的に電荷が充電された後、若干放電するオバーシュット形状の波形を有する。
【００２１】
この後、図３に示すように、インバーター部１６による回生エネルギーにより直流切換コンデンサ７にかかった全体電圧（Ｖｐｎ）が上昇して、充電停止上限値（Ｖ２）に至ると、リレー２をオフさせる（図３のｃ参照）。リレー２をオフさせた後に入力電源が（＋）である間全体電圧（Ｖｐｎ）が過電圧の上限値（Ｖｈ２）に至ると過電圧保護スイッチング部５の第１電界効果トランジスタ５ａをターンオンさせる（図３のｆ参照）。第１電界効果トランジスタ５ａがターンオンされると、直流切換コンデンサ７にかかった過電圧がゆっくり放電されて放電電荷により電流が入力電源１側に流れる。即ち、入力電源側にエネルギーが回収されて直流切換コンデンサ７にかかった過電圧は放電される。直流切換コンデンサ７にかかった過電圧が放電されて全体電圧（Ｖｐｎ）が過電圧の下限値（Ｖｈ１）に至ると、第１電界効果トランジスタ５ａをターンオフさせる（図３のｆ参照）。一方、制御部２０は、入力電源が（−）である間、全体電圧（Ｖｐｎ）が過電圧の上限値（Ｖｈ２）に至ると、過電圧保護スイッチング部５の第２電界効果トランジスタ５ｂをターンオンさせる（図３のｇ参照）。第２電界効果トランジスタ５ｂがターンオンされると、直流切換コンデンサ７にかかった過電圧がゆっくり放電されて放電電荷により電流が入力電源側に流れる。即ち、過電圧が入力電源側に供給されてエネルギーが回収される。直流切換コンデンサ７にかかった過電圧が放電されることにより、全体電圧（Ｖｐｎ）が過電圧の下限界値（Ｖｈ１）に至ると、第２電界効果トランジスタ５ｂをターンオフさせる（図３のｇ参照）。
【００２２】
この後、インバーター部１６の回生エネルギーにより全体電圧（Ｖｐｎ）が上昇して、さらにリレーオフ電源（Ｖ２）に至ると、上述した過程によりエネルギーを入力電源側に回生させる過程を繰り返して、直流切換コンデンサにかかった全体電圧を減少させる（図３のｂ参照）。直流切換コンデンサの全体電圧が減少されることにより、リレーオン電源（Ｖ１）に至る。制御部は、リレーオン電源（Ｖ１）に至ると、リレー２をオン動作させ、リレー２によるショット電流により直流切換コンデンサ７の電圧が補充されて、全体電圧（Ｖｐｎ）の電圧波形はオバーシュットされる形態を有する。
【００２３】
電流波形図（Ｉｓ）で、突入電流防止抵抗４を通じて流れる電流波形と入力電源の波形で電流波形と入力電源が同一符号であれば、電力（Ｐ＝ＩＶ）は、エネルギー消費（Ｌｏｓｓ）状態になり、反対符号であれば、エネルギー回生（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）状態を意味する。
図３に示すように、全体電圧（Ｖｐｎ）が、入力電圧が（＋）である場合と、（−）である場合、半波整流してプラスした電圧よりさらに大きければ、入力電流（Ｉｓ）が‘０’になることにより、一定電圧（Ｖ２）を超過した場合、リレーをオン接点でオフ接点に連結しても電圧スパイクが発生しない。従って、別途のスナバー回路や電流通路を追加する必要がない。
【００２４】
図４はリレーがオンされる電圧領域と、過電圧保護スイッチング部がターンオンされる電圧領域を示すグラフである。制御部は、直流切換コンデンサの電圧が増加して、リレー駆動領域（Ｖ１〜Ｖ２）でリレーをオンさせ、モーターから伝達されたエネルギーによる過電圧領域（Ｖｈ１〜Ｖｈ２）で過電圧保護スイッチング部をターンオンさせる。
【００２５】
図５は、本発明によるモーター電源供給装置と従来のモーター電源供給装置の部品数の比較表である。図面に示すように、本発明によると、従来に比べて全体部品数が九個から六個に減少される。
このような構成により、モーター電源供給装置でモーターの正逆回転駆動時乃至波モーターに連結された錘が墜落する時、インバーターのエネルギーが直流切換コンデンサに伝達されて直流切換コンデンサに過電圧がかかる時、過電圧保護スイッチング部を交代にオンオフさせて直流切換コンデンサにかかった過電圧が入力電源側に伝達させ、一部は突入電流防止抵抗による熱エネルギーに消耗させることによりエネルギー効率を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるモーター電源供給装置の回路図である。
【図２】図２は初期電源の印加時に、モーター電源供給装置の各接点の電圧及び電流波形図である。
【図３】図１の直流切換コンデンサに過電圧がかかった場合、モーター電源供給装置の各接点の電圧及び電流波形図である。
【図４】リレーがオンされる電圧領域及び過電圧保護スイッチング部がターンオンされる電圧領域を示すグラフである。
【図５】本発明によるモーター電源供給装置と従来のモーター電源供給装置の部品数の比較表である。
【図６】従来のモーター電源供給装置の回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＡＣ電源供給部
２  リレー
３  突入電流防止回路
４  突入電流防止抵抗
５  過電圧保護スイッチング部
７  直流切換コンデンサ
１６         インバーター
１７         モーター
【図１】
2004166489.tif 000003
【図２】
2004166489.tif 000004
【図３】
2004166489.tif 000005
【図４】
2004166489.tif 000006
【図５】
2004166489.tif 000007
【図６】
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