(57)【要約】【課題】  温度を検出する手段を必要とせず、しかも、簡易な処理手順で抵抗器の過熱を防止する制御方法を提供する。【解決手段】  電力を消費させる抵抗器の制御方法は、積算電力量Ｐｓを最大許容電力量Ｐｍに初期化する。積算電力量Ｐｓが発熱電力量Ｐｈ以上の場合には、予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御し、積算電力量Ｐｓから予め定められた発熱電力量Ｐｈを減算する。さらに、予め定められた非導通単位時間Δｔ２で電力消費抵抗器２２を非導通制御し、積算電力量Ｐｓから予め定められた放熱電力量Ｐｃを加算する。【選択図】  図１
2007014159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を消費させる抵抗器の制御方法であって、
前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、
前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、
前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、
前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、
前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む
第二のステップと、
予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する
第三のステップと、
予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する
第四のステップと、
を備え、
前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、
前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、
前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、
前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する
抵抗器の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、
前記第二のステップは、更に、
前記抵抗器への入力電圧を検知し、
検知した前記入力電圧を閾値電圧と比較して、
前記入力電圧が前記閾値電圧以下の場合には、前記抵抗器を導通制御しないと判断するステップを含む
抵抗器の制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、
前記第三のステップは、
前記第四のステップへの移行に先立ち、
前記抵抗器に対し、連続して導通制御する回数である連続導通制御回数を判定するステップを含み、
前記第四のステップは、
前記第二のステップへの移行に先立ち、
前記抵抗器に対し、連続して非導通制御する回数である連続非導通制御回数を判定するステップを含み、
前記第三のステップにおいて、前記連続導通制御回数が前記第一所定回数以下の場合には、第二のステップに移行し、
前記第四のステップにおいて、前記連続非導通回数が第二所定回数になるまで、前記第四のステップを繰り返し実行する
抵抗器の制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、
前記第四のステップは、
前記積算電力量に対する前記放熱電力量の演算後において、前記積算電力量が前記初期電力量を超える場合には、前記積算電力量に前記初期電力量を設定するステップを含む
抵抗器の制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、
前記導通単位時間と前記非導通単位時間とはいずれも同一の単位時間である
抵抗器の制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の抵抗器の制御方法であって、
前記単位時間は、既存のクロックに基づき生成される
抵抗器の制御方法。
【請求項７】
電力を消費させる抵抗器の制御プログラムであって、
前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、
前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、
前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、
前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、
前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む
第二のステップと、
予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する
第三のステップと、
予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する
第四のステップと、
を備え、
前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、
前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、
前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、
前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する
抵抗器の制御プログラム。
【請求項８】
電力を消費させる抵抗器と、
前記抵抗器の制御を行う制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、
前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、
前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、
前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、
前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む
第二のステップと、
予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する
第三のステップと、
予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する
第四のステップと、
を備え、
前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、
前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、
前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、
前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する
手順で制御を行う、
電力消費制御装置。
【請求項９】
モータと、
前記モータの回生電力を消費させる抵抗器と、
前記抵抗器の制御を行う制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、
前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、
前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、
前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、
前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む
第二のステップと、
予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する
第三のステップと、
予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、
前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する
第四のステップと、
を備え、
前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、
前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、
前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、
前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する
手順で制御を行う、
モータ電力消費制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗器に対する制御の方法および制御プログラム、ならびに、抵抗器を利用した電力消費制御装置およびモータ電力消費制御装置であり、特に、抵抗器の過熱を防止する手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力を消費させる抵抗器（以後、単に抵抗器とも言う）は、例えば、誘導電動機などの誘導性負荷から半導体ブリッジ回路などを介して回生される電力を消費するため、インバータ装置に設けられている。このような抵抗器では、電力の消費による大量の熱が発生し、過熱による抵抗器の破損の虞が生じる。このような過熱による破損を防止するために、抵抗器にサーモスタットや温度センサを設け、温度を監視しつつ電力を消費させることが多い。
【０００３】
特許文献１には、スイッチング素子の許容温度と、スイッチング素子の温度検出器と、これらの出力差を入力とする比例調節器とを備え、比例調節器の出力に基づき、スイッチング素子のＯＮ時間を制御する過熱保護装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、温度検出器を使用しないで抵抗器の過熱保護を行う方法が開示されている。この抵抗器の過熱保護方法は、抵抗器で消費される回生電力から抵抗器の抵抗体温度と抵抗体周囲の被覆部表面温度とを演算する抵抗器温度演算手段を備え、推測される抵抗器温度に応じて、スイッチング素子の制御を行っている。また、この抵抗器の過熱保護方法は、スイッチング素子のＯＮ幅を演算するＯＮ幅演算手段を備え、検知されたスイッチング素子のＯＮ幅を用いて、回生電力を演算している。
【特許文献１】特開２００２−１８６１７１
【特許文献２】特開２００３−３３３８７３
【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、特許文献１の過熱保護装置は、温度検出器を必要とし、しかも、スイッチング素子への取り付けが必要となる。このため、温度検出器やその取り付けにかかるコストの分が、装置全体のコストアップにつながることとなり問題である。
【０００６】
また、特許文献２の抵抗器の過熱保護方法は、抵抗体温度と抵抗体周囲の被覆部表面温度と抵抗器温度演算手段を備える。この抵抗器温度演算手段では、抵抗体温度と被覆部表面温度とが熱回路に基づき演算されるため、かかる演算は複雑なものとなる。このような演算の複雑化は、演算処理のプログラムの複雑化や演算処理時間の増大を招くこととなる。このため、高性能な演算処理装置が必要になる場合も考えられ、コストアップに繋がることになり問題である。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、温度を検出する手段を必要とせず、しかも、簡易な処理手順で抵抗器の過熱を防止する制御方法および制御プログラム、ならびに、抵抗器を利用した電力消費制御装置およびモータ電力消費制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その解決手段は、電力を消費させる抵抗器の制御方法であって、前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む第二のステップと、予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する第三のステップと、予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する第四のステップと、を備え、前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する抵抗器の制御方法である。
【０００９】
本発明の抵抗器の制御方法では、積算電力量に対する発熱電力量又は放熱電力量の加減算で、導通制御又は非導通制御で変動する抵抗器の温度を推測し、抵抗器の過熱を防止している。従って、温度検知器などを省くことができ、しかも、抵抗器の温度の推測にかかる演算について、加減算といった簡単な演算を用いているため、ソフトウェアの作成や演算装置に対する負担を軽減することができる。すなわち、簡易なシステムにすることができ、ひいては、システムのローコスト化を図ることができる。
【００１０】
最大許容電力量は、抵抗器の許容温度、すなわち、抵抗器が過熱状態にならない温度に対応し、予め設定される電力量の換算値である。
抵抗器において消費が許容される電力量は、最大許容電力量を最大値とし、電力が消費されると減少し、電力が消費されないと放熱により増加する。積算電力量は、最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を示す値である。すなわち、積算電力量は、最大許容電力量に対し、抵抗器において消費が許容される残存の電力量への所定の関係を有する値であればよい。例えば、積算電力量について、最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量そのものとすることもできるし、電力が消費される場合に発熱電力量を加算し、電力が消費されない場合に放熱電力量を減算して得られる電力の累積量とすることもできる。
【００１１】
例えば、積算電力量について、最大許容電力量に対し、消費が許容される電力量とする場合には、第一乃至第四のステップにおける、具体的な手順は以下の通りとなる。
まず、初期状態の第一のステップにおいて、積算電力量に、初期電力量として最大許容電力量を設定することとなる。
次いで、第二のステップにおいて、初期電力量からの積算電力量の変化量の大きさは、最大許容電力量から積算電力量を差し引いた値となる。また、許容限界値は、最大許容電力量から、少なくとも第二のステップにおける演算一回分の発熱電力量を差し引いた値である。従って、初期電力量からの積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回るか否かの判断は、積算電力量が少なくとも第二のステップにおける演算一回分の発熱電力量を下回るか否かの判断をすればよいこととなる。このため、第二のステップにおいて、積算電力量が第二のステップにおける演算一回分の発熱電力量を下回る場合には、抵抗器を非導通制御と判断することとなる。
また、最大許容電力量に対し残存する電力量は、導通制御による発熱で減少し、非導通制御による放熱で増加するため、第三のステップにおいて、積算電力量から発熱電力量を減算し、第四のステップにおいて、積算電力量に放熱電力量を加算することとなる。
【００１２】
また、例えば、積算電力量について、電力の累積量とする場合には、第一乃至第四のステップにおける、具体的な手順は以下の通りとなる。
まず、初期状態の第一のステップにおいて、積算電力量に、初期電力量として０を設定することとなる。
次いで、第二のステップにおいて、初期電力量からの積算電力量の変化量の大きさは、積算電力量そのものの値となる。従って、初期電力量からの積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回るか否かの判断は、積算電力量が、最大許容電力量から少なくとも第二のステップにおける演算一回分の発熱電力量を差し引いた電力量を上回るか否かの判断をすればよいこととなる。
また、電力の蓄積量は、導通制御による発熱で増加し、非導通制御による放熱で減少するため、第三のステップにおいて、積算電力量に発熱電力量を加算し、第四のステップでは、積算電力量から放熱電力量を減算することとなる。
【００１３】
以上の手順によれば、いずれの場合であっても、導通制御又は非導通制御で変動する抵抗器の温度を推測し、抵抗器の過熱を防止することができる。
【００１４】
また請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、前記第二のステップは、更に、前記抵抗器への入力電圧を検知し、検知した前記入力電圧を閾値電圧と比較して、前記入力電圧が前記閾値電圧以下の場合には、前記抵抗器を導通制御しないと判断するステップを含む抵抗器の制御方法とするとよい。
【００１５】
本発明の抵抗器の制御方法では、抵抗器への入力電圧が閾値電圧以下であり、抵抗器での消費が不必要な場合には、抵抗器が導通に制御されることを抑止している。このため、抵抗器における過剰な電力の消費を抑制して、抵抗器の温度が必要以上に上昇することを防止している。
【００１６】
さらに、請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、前記第三のステップは、前記第四のステップへの移行に先立ち、前記抵抗器に対し、連続して導通制御する回数である連続導通制御回数を判定するステップを含み、前記第四のステップは、前記第二のステップへの移行に先立ち、前記抵抗器に対し、連続して非導通制御する回数である連続非導通制御回数を判定するステップを含み、前記第三のステップにおいて、前記連続導通制御回数が前記第一所定回数以下の場合には、第二のステップに移行し、前記第四のステップにおいて、前記連続非導通回数が第二所定回数になるまで、前記第四のステップを繰り返し実行する抵抗器の制御方法とするとよい。
【００１７】
本発明の抵抗器の制御方法では、連続して非導通制御が行われている場合には、連続非導通回数が第二所定回数に達するまで非導通制御処理を行う。一方、連続して導通処理が行われている場合には、連続導通回数が第一所定回数に達する際に、無条件で非導通制御処理を行う。従って、抵抗器が非導通に制御される時間が確実に確保されるため、発熱及び放熱を繰り返すこととなり、連続して発熱する場合に比して、温度上昇が緩やかになる。急激に温度上昇すると、抵抗器の過熱に至る時間が短くなり、放熱するための非導通制御が間に合わない虞が生じる。これに対して、本発明の制御方法では、このような虞が生じないため、確実に抵抗器の過熱を防止することができる。
【００１８】
また、請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、前記第四のステップは、前記積算電力量に対する前記放熱電力量の演算後において、前記積算電力量が前記初期電力量を超える場合には、前記積算電力量に前記初期電力量を設定するステップを含む抵抗器の制御方法とするとよい。
【００１９】
抵抗器について、非導通に制御し続けたとしても、実際の温度は、初期状態の温度以上には下がることはない。請求項１の方法では、抵抗器が非導通に制御されるたびに、放熱電力量が積算電力量に加減算で演算されることとなるため、積算電力量は初期電力量を超え、実際の温度に対する積算電力量の関係が乖離する虞が生じる。
【００２０】
これに対して、本発明の抵抗器の制御方法では、積算電力量が初期電力量を超える場合には、積算電力量は初期電力量の値に設定される。これにより、実際の温度に対する積算電力量の関係を正しく対応付けることができる。
【００２１】
さらに、請求項１に記載の抵抗器の制御方法であって、前記導通単位時間と前記非導通単位時間とはいずれも同一の単位時間である抵抗器の制御方法とするとよい。
【００２２】
本発明の抵抗器の制御方法では、導通単位時間及び非導通単位時間を同一の単位時間としているため、制御方法の簡易化を図ることができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の抵抗器の制御方法であって、前記単位時間は、既存のクロックに基づき生成される抵抗器の制御方法とするとよい。
【００２４】
本発明の抵抗器の制御方法では、単位時間を既存のクロックに基づき生成している。このため、単位時間を生成するためのクロック発生手段などを設ける必要がなく、制御方法の簡易化を図ることができる。
【００２５】
また、他の解決手段は、電力を消費させる抵抗器の制御プログラムであって、前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む第二のステップと、予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する第三のステップと、予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する第四のステップと、を備え、前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する抵抗器の制御プログラムである。
【００２６】
本発明の抵抗器の制御プログラムでは、積算電力量に対する発熱電力量又は放熱電力量の加減算で、導通制御又は非導通制御で変動する抵抗器の温度を推測し、抵抗器の過熱を防止している。従って、抵抗器の温度の推測にかかる演算について、簡単な演算で済ますことができるため、ソフトウェアの作成に対する負担を軽減することができる。
【００２７】
さらに、他の解決手段は、電力を消費させる抵抗器と、前記抵抗器の制御を行う制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む第二のステップと、予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する第三のステップと、予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する第四のステップと、を備え、前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する手順で制御を行う、電力消費制御装置である。
【００２８】
本発明の電力消費制御では、積算電力量に対する発熱電力量又は放熱電力量の加減算で、導通制御又は非導通制御で変動する抵抗器の温度を推測し、抵抗器の過熱を防止している。従って、温度検知器などを省くことができ、しかも、抵抗器の温度の推測にかかる演算について、簡単な演算で済ますことができるため、ソフトウェアの作成や演算装置に対する負担を軽減することができる。すなわち、簡易な電力消費制御装置にすることができ、ひいては、電力消費制御装置のローコスト化を図ることができる。
【００２９】
またさらに、他の解決手段は、モータと、前記モータの回生電力を消費させる抵抗器と、前記抵抗器の制御を行う制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記抵抗器において、消費が許容される最大の電力量を最大許容電力量とし、前記最大許容電力量に対し、消費が許容される残存の電力量の指標を積算電力量とするとき、前記積算電力量に所定の初期電力量を設定する第一のステップと、前記抵抗器に対する導通制御もしくは非導通制御の実行を判断し、前記初期電力量からの前記積算電力量の変化量の大きさが許容限界値を上回る場合には、前記抵抗器を非導通制御すると判断するステップを含む第二のステップと、予め定められた導通単位時間で前記抵抗器を導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた発熱電力量を加減算のうち一方で演算する第三のステップと、予め定められた非導通単位時間で抵抗器を非導通制御して、前記積算電力量に対して予め定められた放熱電力量を加減算のうち他方で演算する第四のステップと、を備え、前記許容限界値は、前記最大許容電力量から少なくとも前記演算一回分の前記発熱電力量を差し引いた電力量の大きさであり、前記第二のステップにおいて、前記抵抗器に対して、非導通制御すると判断する場合には、前記第四のステップに移行し、非導通制御すると判断しない場合には、前記第三のステップに移行し、前記第三のステップの実行後には、前記第四のステップに移行し、前記第四のステップの実行後には、前記第二のステップに移行する手順で制御を行う、モータ電力消費制御装置である。
【００３０】
本発明の抵抗器の制御方法では、積算電力量に対する発熱電力量又は放熱電力量の加減算で、導通制御又は非導通制御で変動する抵抗器の温度を推測し、抵抗器の過熱を防止している。従って、温度検知器などを省くことができ、しかも、抵抗器の温度の推測にかかる演算について、簡単な演算で済ますことができるため、ソフトウェアの作成や演算装置に対する負担を軽減することができる。すなわち、簡易なモータ電力消費制御装置にすることができ、ひいては、モータ電力消費制御装置のローコスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、温度を検出する手段を必要とせず、しかも、簡易な処理手順で抵抗器の過熱を防止する制御方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の原理及び具体化した実施形態を図１〜図４を参照しつつ詳細に説明する。
【００３３】
（本発明の原理）
図１は、本発明にかかる抵抗器の制御方法の原理を説明するための例を示すフロー図である。
【００３４】
（第一原理例）
本例では、積算電力量Ｐｓを、最大許容電力量Ｐｍに対し、消費が許容される残存の電力量とする。まず、初期状態のステップＳ１において、積算電力量Ｐｓに、初期電力量Ｐｉとして最大許容電力量Ｐｍを設定する。積算電力量Ｐｓは、抵抗器の導通制御に応じて加減算される変数値であり、抵抗器を導通制御するか否かの判定に使用される。また、最大許容電力量Ｐｍは、抵抗器の許容温度、すなわち、過熱状態にならない最大の温度に対応する電力量である。
【００３５】
次いで、ステップＳ２において、抵抗器に対して、導通制御もしくは非導通制御の実行を判断する。この判断については、初期電力量Ｐｉからの積算電力量Ｐｓの変化量の大きさが許容限界値Ｐｇを上回るか否かの判断を行うことになる。しかるに、初期電力量Ｐｉからの積算電力量Ｐｓの変化量の大きさは、最大許容電力量Ｐｍから積算電力量Ｐｓを差し引いた値となり、許容限界値Ｐｇは、最大許容電力量Ｐｍから、発熱電力量Ｐｈを差し引いた値となる。従って、初期電力量Ｐｉからの積算電力量Ｐｓの変化量の大きさが許容限界値Ｐｇを上回るか否かの判断として、積算電力量Ｐｓが発熱電力量Ｐｈを下回るか否かの判断を行えばよいこととなる。すなわち、本例では、積算電力量Ｐｓと、発熱電力量Ｐｈとを比較し、積算電力量Ｐｓが発熱電力量Ｐｈよりも下回る場合には、非導通制御すると判断してステップＳ４に移行し、下回らない場合には、非導通制御しないと判断してステップＳ３に移行する。
【００３６】
次いで、ステップＳ３において、導通制御処理を行う。本例では、予め定められた導通単位時間Δｔ１で抵抗器を導通制御すると共に、積算電力量Ｐｓから予め定められた発熱電力量Ｐｈを減算する。この発熱電力量Ｐｈは、導通単位時間Δｔ１当りに抵抗器が発熱する熱量に相当し、予め演算され設定される固定値である。
【００３７】
次いで、ステップＳ４において、非導通制御を行う。本例では、予め定められた非導通単位時間Δｔ２で抵抗器を非導通制御すると共に、積算電力量Ｐｓから予め定められた放熱電力量Ｐｃを加算する。この放熱電力量Ｐｃは、非導通単位時間Δｔ２当りに抵抗器が放熱する熱量に相当し、予め演算され設定される固定値である。ステップＳ４の実行後には、ステップＳ２に戻り、以降、上述した一連のステップＳ２〜Ｓ４を繰り返し実行する。
【００３８】
なお、本発明にかかる抵抗器の制御方法は、積算電力量Ｐｓが、抵抗器の導通制御に応じて発熱電力量Ｐｈが加算され、非導通制御に応じて放熱電力量Ｐｃが減算される電力の累積量とした場合にも適用することができる。この場合についても、全体の手順は、図１に示される手順と同様になる。
以下に、その手順について、上述の例と異なる部分のみ簡略に説明する。
【００３９】
（第二原理例）
まず、ステップＳ１において、積算電力量Ｐｓに、初期電力量Ｐｉとして０を設定する。
【００４０】
ステップＳ２において、初期電力量Ｐｉからの積算電力量Ｐｓの変化量の大きさは、積算電力量Ｐｓそのものの値となる。従って、初期電力量Ｐｉからの積算電力量Ｐｓの変化量の大きさが許容限界値Ｐｇを上回るか否かの判断として、積算電力量Ｐｓが、最大許容電力量Ｐｍから発熱電力量Ｐｈを差し引いた電力量を上回るか否かの判断を行う。すなわち、積算電力量Ｐｓと、（最大許容電力量Ｐｍ−発熱電力量Ｐｈ）とを比較し、積算電力量Ｐｓが（最大許容電力量Ｐｍ−発熱電力量Ｐｈ）よりも下回る場合には、非導通制御すると判断してステップＳ４に移行し、下回らない場合には、非導通制御しないと判断してステップＳ３に移行する。
【００４１】
また、電力の蓄積量は、導通制御による発熱で増加し、非導通制御による放熱で現象する。このため、ステップＳ３において、導通制御すると共に、積算電力量Ｐｓに発熱電力量Ｐｈを加算し、ステップＳ４において、非導通制御すると共に、積算電力量Ｐｓから放熱電力量Ｐｃを減算する。
【００４２】
本発明の抵抗器の制御方法では、積算電力量Ｐｓに対する発熱電力量Ｐｈ又は放熱電力量Ｐｃの加減算で、導通制御又は非導通制御で変動する抵抗器の温度を推測し、抵抗器の過熱を防止している。従って、温度を検知する手段を省くことができ、しかも、抵抗器の温度の推測にかかる演算について、加減算といった簡単な演算を用いているため、ソフトウェアの作成や演算装置に対する負担を軽減することができる。すなわち、簡易なシステムにすることができ、ひいては、システムのローコスト化を図ることができる。
【００４３】
なお、上述の説明では、ステップＳ１実行後に、ステップＳ２に移行する処理について説明したが、ステップＳ１は抵抗器の制御の開始時に実行されればよい。例えば、図１中、破線で示すようにステップＳ１実行後に、ステップＳ４に移行する制御を行ってもよい。
【００４４】
（第一実施形態）
次いで、図２及び図３を参照して第一実施形態について説明する。
図２は、第１の実施形態を示すブロック回路図であり、交流電源１と、交流電源１に接続されるインバータ装置２と、インバータ装置２に駆動される誘導電動機３とを示している。
【００４５】
インバータ装置２は、交流電源１より供給される交流から直流に変換する直流変換部２１と、直流から誘導電動機３を駆動するための交流に変換し、あるいは、誘導電動機３の回生で発生する交流を直流に変換する交直変換部２５とを備えている。また、直流変換部２１及び交直変換部２５の間には、直列接続された電力消費抵抗器２２及びスイッチング素子２３と、電圧検知部２４とが設けられている。このうちスイッチング素子２３は、電力消費抵抗器２２を導通制御し、電圧検知部２４は、電力消費抵抗器２２及びスイッチング素子２３の両端にかかる直流電圧ＶＩを検知する。なお、電力消費抵抗器２２は、請求項における抵抗器の一例である。
【００４６】
また、インバータ装置２は、スイッチング素子２３を制御するスイッチング素子制御部２６を備える。このスイッチング素子制御部２６は、電圧検知部２４で検知される直流電圧ＶＩ及びシステムクロックＣＬＫを入力とし、加減算などの演算処理及び比較演算処理が可能な公知のレジスタ演算機能を有している。スイッチング素子制御部２６は、後述する制御手順を有するプログラムで、スイッチング素子２３の導通を制御する。
【００４７】
インバータ装置２で駆動中の誘導電動機３を減速させる際、誘導電動機３が有する回転エネルギーがインバータ装置２により回生されて、直流電圧ＶＩが上昇する。すると、後述するように、スイッチング素子制御部２６により、スイッチング素子２３が導通制御され、電力消費抵抗器２２で回生電力が消費される。
【００４８】
次いで、スイッチング素子制御部２６によりなされるスイッチング素子２３の導通制御、すなわち、電力消費抵抗器２２の制御の手順について、図３を参照して説明する。なお、本実施形態では、積算電力量Ｐｓを、最大許容電力量Ｐｍに対し、消費が許容される残存の電力量としている。このため、基本的な手順は、本発明の原理において示した第一原理例の手順に従う。
【００４９】
まず、ステップＳ１１において、積算電力量Ｐｓが最大許容電力量Ｐｍの値に初期化する。ここで、最大許容電力量Ｐｍは、電力消費抵抗器２２の許容されうる最大の発熱量に相当する電力量であり、予め演算された固定値である。
【００５０】
次いで、ステップＳ１２において、電力消費抵抗器２２の導通の状態に応じて、ステップの移行を制御する。電力消費抵抗器２２が導通に制御されている場合には、ステップＳ１９に移行し、非導通に制御されている場合には、ステップＳ１３に移行する。
【００５１】
ステップＳ１３において、積算電力量Ｐｓに、予め設定される固定値の放熱電力量Ｐｃを加算する。この放熱電力量Ｐｃは、単位時間Δｔ当りに抵抗器が放熱する熱量に相当し、予め演算され設定される固定値である。次いで、ステップＳ１４において、演算後の積算電力量Ｐｓが最大許容電力量Ｐｍを上回るか否かを判定する。積算電力量Ｐｓが最大許容電力量Ｐｍを上回る場合には、ステップＳ１５において、積算電力量Ｐｓを最大許容電力量Ｐｍの値に初期化する。
【００５２】
ステップＳ１６において、直流電圧ＶＩが所定の閾値電圧Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。直流電圧ＶＩが閾値電圧Ｖｔｈ以上の場合には、ステップＳ１７に移行し、上回らない場合には、ステップＳ２０に移行する。
すなわち、直流電圧ＶＩが閾値電圧Ｖｔｈ以上でない場合には、電力消費抵抗器２２での電力消費が必要ないため、電力消費抵抗器２２を非導通に制御することとなる。
【００５３】
ステップＳ１７において、積算電力量Ｐｓが発熱電力量Ｐｈ以上であるか否かを判定する。積算電力量Ｐｓが発熱電力量Ｐｈ以上の場合には、ステップＳ１８に移行し、積算電力量Ｐｓが発熱電力量Ｐｈを下回る場合には、ステップＳ２０に移行する。
【００５４】
積算電力量Ｐｓが発熱電力量Ｐｈを下回る場合に、電力消費抵抗器２２を導通に制御すると、電力消費抵抗器２２において累積した電力量が最大許容電力量Ｐｍを上回ることになり、電力消費抵抗器２２が過熱する虞が生じる。本発明では、このような場合に、電力消費抵抗器２２を非導通に制御するため、電力消費抵抗器２２の過熱を確実に防止することができる。
【００５５】
ステップＳ１８において、システムクロックＣＬＫに基づき生成される単位時間Δｔの期間で、電力消費抵抗器２２を導通に制御する。この間、回生電力の消費により、電力消費抵抗器２２の温度が上昇することになる。単位時間Δｔ経過後に、ステップＳ１２に戻る。
【００５６】
一方、ステップＳ１９において、積算電力量Ｐｓから、予め設定される固定値の発熱電力量Ｐｈを減算する。この発熱電力量Ｐｈは、単位時間Δｔ当りに抵抗器が発熱する熱量に相当し、予め演算され設定される固定値である。なお、ステップＳ１８からステップＳ１２に移行する場合には、必然的にステップＳ１９に移行することになる。すなわち、ステップＳ１８及びステップＳ１９は、本発明の原理におけるステップＳ２（図１参照）を構成することとなる。
【００５７】
ステップＳ２０において、単位時間Δｔの期間で、電力消費抵抗器２２を非導通に制御する。この間、電力消費抵抗器２２では、電力が消費されないため、放熱により温度が下がることになる。単位時間Δｔ経過後に、ステップＳ１２に戻る。なお、ステップＳ２０からステップＳ１２に移行する場合には、必然的にステップＳ１３に移行することになる。すなわち、ステップＳ２０及びステップＳ１３は、本発明の原理におけるステップＳ５（図１参照）を構成することとなる。
【００５８】
第一実施形態にかかる抵抗器の制御方法では、ステップＳ１６において、電力消費抵抗器２２への入力電圧となる直流電圧ＶＩが閾値電圧Ｖｔｈ以下であり、電力消費抵抗器２２での消費が不必要な場合に、電力消費抵抗器２２を非導通に制御する。このため、電力消費抵抗器２２における過剰な電力の消費を抑制し、電力消費抵抗器２２の温度が必要以上に上昇することを防止することができる。
【００５９】
ところで、電力消費抵抗器２２は、非導通に制御し続けたとしても、実際の温度は、初期状態の温度以上には下がることはない。ステップＳ１３では電力消費抵抗器２２を非導通に制御するたびに、放熱電力量Ｐｃを積算電力量Ｐｓに積算することとなるため、積算電力量Ｐｓは最大許容電力量Ｐｍを超え、実際の温度に対する積算電力量の関係が乖離する虞が生じる。これに対して、第一実施形態にかかる抵抗器の制御方法では、ステップＳ１４及びステップＳ１５において、積算電力量Ｐｓが最大許容電力量Ｐｍを超える場合には、積算電力量Ｐｓを最大許容電力量Ｐｍの値に初期化する。これにより、実際の温度に対する積算電力量の関係を正しく対応付けることができる。
【００６０】
第一実施形態にかかる抵抗器の制御方法では、電力消費抵抗器２２を導通に制御する期間及び非導通に制御する期間はいずれも同一の単位時間Δｔにされている。このため、これらの期間が別々の期間に設定される場合に比して、スイッチング素子制御部２６を簡易な回路で構成することができ、ひいては、システム全体の簡易化を図ることができる。
【００６１】
また、単位時間ΔｔはシステムクロックＣＬＫに基づき生成されている。単位時間Δｔを発生するためのクロック発生器などを必要としないため、スイッチング素子制御部２６を簡易に構成することができ、ひいては、システム全体の簡易化を図ることができる。
【００６２】
（第二実施形態）
次いで、第二実施形態について説明する。
第二実施形態は、図２のスイッチング素子制御部２６によりなされるスイッチング素子２３の導通制御の手順についてのみ変更したものである。従って、その導通制御の手順のみを、図４を参照して説明する。
【００６３】
図４は、スイッチング素子制御部２６によりなされるスイッチング素子２３の導通制御、すなわち、電力消費抵抗器２２の制御の手順を示すフロー図である。なお、第二実施形態は、第一実施形態の図３で示されるフローに対して、ステップＳ２１〜Ｓ２４を追加した部分のみが異なり、他の部分は同様である。従って、異なる部分についてのみ詳細に説明し、同様の他の部分については、その説明を簡略化もしくは省略する。また、本実施形態でも、積算電力量Ｐｓを、最大許容電力量Ｐｍに対し、消費が許容される残存の電力量としている。このため、第一実施形態と同様、基本的な手順は、本発明の原理において示した第一原理例の手順に従う。
【００６４】
第一実施形態では、ステップＳ１４またはステップＳ１５実行後に、ステップＳ１６に移行していた（図１参照）。これに対して、第二実施形態では、ステップＳ１６への移行に先立ち、ステップＳ２１において、連続非導通回数ＣＭが、第二所定回数Ｍ以上であるか否かの判定を行う。連続非導通回数ＣＭは、非導通制御するステップＳ２０の後に実行されるステップＳ２４において、１が加えられ、導通制御するステップＳ１８の後に実行されるステップＳ２２において、０に初期化される。従って、連続非導通回数ＣＭは、連続して非導通制御を行った回数を指すこととなる。
【００６５】
ステップＳ２１における判定の結果、連続非導通回数ＣＭが第二所定回数Ｍ以上の場合には、ステップＳ１６に移行し、導通制御するか否かの判定がなされる。一方、連続非導通回数ＣＭが第二所定回数Ｍ未満の場合にはステップＳ２０に移行し、非導通制御処理がなされる。すなわち、連続して非導通制御が行われている場合には、連続非導通回数ＣＭが第二所定回数Ｍに達するまでは、連続して非導通制御処理がなされることになる。
【００６６】
また、第一実施形態では、ステップＳ１９実行後にステップＳ２０に移行していた。これに対して、第二実施形態では、ステップＳ２０への移行に先立ち、ステップＳ２３において、連続導通回数ＣＮが、第一所定回数Ｎ以上であるか否かの判定を行う。連続導通回数ＣＮは、導通制御するステップＳ１８の後に実行されるステップＳ２２において、１が加えられ、非導通制御するステップＳ２０の後に実行されるステップＳ２４において、０に初期化される。従って、連続導通回数ＣＮは、連続して導通制御を行った回数を指すこととなる。
【００６７】
ステップＳ２３における判定の結果、連続導通回数ＣＮが第一所定回数Ｎ以上の場合には、ステップＳ２０に移行し、非導通制御処理がなされる。一方、連続導通回数ＣＮが第一所定回数Ｎ未満の場合には、ステップＳ１６に移行し、導通制御するか否かの判定がなされる。すなわち、連続して導通処理が行われている場合には、連続導通回数ＣＮが第一所定回数Ｎに達すると、無条件で非導通制御処理がなされることになる。
【００６８】
第二実施形態にかかる電力消費抵抗器２２の制御方法では、非導通制御は、第二所定回数Ｍ以上必ず繰り返される。このため、電力消費抵抗器２２が非導通に制御される時間が確実に確保されることとなる。すると、発熱及び放熱を繰り返すことになり、連続して発熱する場合に比して、温度上昇が緩やかになる。急激に温度上昇すると、電力消費抵抗器２２の過熱に至る時間が短くなる。この場合には、放熱するための非導通制御が間に合わない虞が生じる。しかるに、本制御方法では、このような虞が生じないため、確実に抵抗器の過熱を防止することができる。
【００６９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、第一および第二実施形態では、基本的な手順に対して、本発明の原理で示した第一原理例が適用されている。しかるに、第一および第二実施形態における基本的な手順に対して、本発明の原理で示した第二原理例を適用することもできる。
また、第１本実施形態では、ステップＳ１６、ステップＳ１７の順で制御する手順の一例を示した。しかるに、本発明にかかる抵抗器の制御方法では、この手順に限定されない。例えば、ステップＳ１７、ステップＳ１６の順で制御する手順にすることもできる。
【００７０】
また、本実施形態では、スイッチング素子制御部のソフトウェアにより、演算処理や比較処理を行う方法を例示したが、それぞれの処理について具体的な実現方法を限定するものではない。すなわち、処理の一部をハードウェア化する場合にも、本発明を適用することができる。例えば、直流電圧ＶＩと閾値電圧Ｖｔｈとの値をコンパレータで比較させて比較結果の信号を取り出し、この比較結果を示す信号に基づき、導通制御を行うか否かを判定する方法が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の原理を示す抵抗器の制御フロー図である。
【図２】実施形態にかかるインバータ装置を示すブロック回路図である。
【図３】第一実施形態にかかる抵抗器の制御方法を示すフロー図である。
【図４】第二実施形態にかかる抵抗器の制御方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  交流電源
２  インバータ装置
３  誘導電動機
２１  直流変換部
２２  電力消費抵抗器
２３  スイッチング素子
２４  電圧検知部
２５  交直変換部
２６  スイッチング素子制御部
Δｔ  単位時間
Δｔ１  導通単位時間
Δｔ２  非導通単位時間
ＣＭ  連続非導通回数
ＣＮ  連続導通回数
Ｍ  第二所定回数
Ｎ  第一所定回数
Ｐｃ  放熱電力量
Ｐｇ  許容限界値
Ｐｈ  発熱電力量
Ｐｍ  最大許容電力量
Ｐｓ  積算電力量
ＶＩ  直流電圧
Ｖｔｈ  閾値電圧
【図１】
2007014159.tif 000003
【図２】
2007014159.tif 000004
【図３】
2007014159.tif 000005
【図４】
2007014159.tif 000006