(57)【要約】【課題】装置を小形化するとともに、発熱を減少させる。【解決手段】交流電動機７の一次巻線７ａの中性点とインバータ６のＮ極との間に回生制御スイッチ９を設けるとともに、インバータ６の直流側の電圧を図示しない電圧検出手段により検出し、インバータ６の直流側の電圧が基準値以上になった場合には、回生運転になったと判定し、回生制御スイッチ９をオンさせるとともに、インバータ６の上アームの各スイッチング素子をオンさせ、交流電動機７の一次巻線７ａの中性点とインバータ６との間に回生電流としての零相電流を流し、回生電力をこの零相電流と一次巻線７ａの抵抗７ｂとにより消費する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源にインバータを介して交流電動機を接続した交流電動機の制御装置において、インバータの直流側の電圧を検出する電圧検出手段と、交流電動機の一次巻線の中性点とインバータのＮ極との間に設けられ、インバータの直流側電圧が基準値以上になった場合にオンする回生制御スイッチと、インバータの直流側電圧が基準値以上になった場合に回生制御スイッチのオンと同時にインバータの上アームの各スイッチング素子をオンさせ、交流電動機の一次巻線の中性点とインバータとの間に回生電流としての出力零相電流を流させる手段とを備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項２】
インバータの交流側の各相に電流検出手段を設け、回生時にこの電流検出手段によりインバータに流れる零相電流を検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の交流電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電動機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機を電圧形インバータで運転する場合、回生負荷時にはその電力を消費するための装置が必要になる。このような消費装置としては、回生電力を電源に戻す装置や回生電力を回生抵抗（ＤＢＲ）で消費する装置が使用されている。特に、回生抵抗を使用する装置については、比較的簡単に制御することができ、かつ安価であるため、産業分野で広く普及している。この方式は、回生負荷時の直流電圧の上昇を検出し、直流部に設けたスイッチング素子（ＩＧＢＴ等）を制御して回生抵抗に流れる電流により回生電力を発熱消費するものである。
【０００３】
図３は従来の回生抵抗を有する交流電動機の制御装置の回路構成を示し、１は三相交流電源、２はダイオードブリッジからなる整流器、３は整流器２の直流側に接続され、中間直流電圧を平滑する平滑コンデンサであり、同じく整流器２の直流側には回生抵抗４とスイッチング素子５との直列回路が設けられている。６は直列回路の交流電動機（誘導電動機）７側に設けられたスイッチング素子のブリッジ回路からなるインバータであり、スイッチング素子と逆並列に環流ダイオードが接続されている。インバータ６の交流側には交流電動機７が接続されている。７ａは交流電動機７の一次巻線であり、７ｂはその抵抗である。
【０００４】
前記構成において、交流電動機７の駆動時には三相交流電源１が整流器２により整流されて直流に変換され、平滑コンデンサ３により平滑された後、インバータ６により三相交流に変換され、交流電動機７に供給され、交流電動機７は駆動される。又、交流電動機７の制動時にはインバータ６を介して中間直流回路に回生電力が供給される。この回生電力により中間直流電圧が所定値以上に上昇したことを電圧検出器（図示せず）により検出した場合には、スイッチング素子５をオンすることにより、回生電力を回生抵抗４により発熱消費する。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【特許文献１】特開２００５−１８４９７４号公報
【特許文献２】特開２００７−６０８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図３に示した従来の交流電動機の制御装置においては、回生電力量が大きい場合には、回生抵抗が大きくなり、装置小型化の障害となった。また、回生抵抗４は発熱するため、このような装置を電気室等に収納する場合、熱的に考慮する必要があり、面倒であった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、回生抵抗を無くして装置の小形化を可能とするとともに、発熱をあまり考慮する必要がない交流電動機の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の請求項１に係る交流電動機の制御装置は、直流電源にインバータを介して交流電動機を接続した交流電動機の制御装置において、インバータの直流側の電圧を検出する電圧検出手段と、交流電動機の一次巻線の中性点とインバータのＮ極との間に設けられ、インバータの直流側電圧が基準値以上になった場合にオンする回生制御スイッチと、インバータの直流側電圧が基準値以上になった場合に回生制御スイッチのオンと同時にインバータの上アームの各スイッチング素子をオンさせ、交流電動機の一次巻線の中性点とインバータの上アームの各スイッチング素子との間に回生電流としての出力零相電流を流させる手段とを備えたものである。
【０００９】
請求項２に係る交流電動機の制御装置は、インバータの交流側の各相に電流検出手段を設け、回生時にこの電流検出手段によりインバータに流れる零相電流を検出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、インバータの直流側の電圧を検出し、この電圧が基準値以上になったことにより回生電力が生じたことを検出し、回生制御スイッチ及びインバータの上アームの各スイッチング素子をオンし、交流電動機の一次巻線の中性点とインバータとの間に零相電流を流し、零相電流と交流電動機の一次巻線抵抗とにより回生電力を消費する。従って、回生抵抗を無くすことができ、装置を小形化することができるとともに、発熱を減少させることができる。
【００１１】
請求項２によれば、インバータの交流側の各相に電流検出手段を設けており、この電流検出手段により回生時の零相電流を検出することができ、過負荷、過電流保護を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１（ａ），（ｂ）はこの発明の実施最良形態による交流電動機の制御装置の回路図及び別の回生制御スイッチ（ＤＢ２）の記号を示し、図２（ａ）〜（ｃ）はその動作波形図を示し、（ａ）は検出された直流電圧を示し、（ｂ）はインバータ６の各相の電圧指令信号とＰＷＭ制御のためのキャリア信号を示し、（ｃ）は各相及び回生制御スイッチ（ＤＢ１）９のゲートオン指令信号を示す。インバータ６は上アーム側のU相、V相、W相と下アーム側のX相、Y相、Z相の各スイッチング素子とこれに逆並列に接続された環流ダイオードからなる。インバータ６の交流側には交流電動機（誘導電動機）７が接続され、各相の接続線にはそれぞれ電流検出素子８が設けられる。交流電動機７の一次巻線７ａの中性点とインバータ６のＮ極との間には回生制御スイッチ（ＤＢ１）９が設けられ、回生制御スイッチ９はスイッチング素子とこれに逆並列に接続された環流ダイオードとからなる。
【００１３】
次に、前記構成の動作について説明する。交流電動機７の駆動時においては、従来同様に駆動が行われる。交流電動機７の回生時においては、交流電動機７側から回生電力がインバータ６側に戻ってくる。これによって、インバータ６の直流側の電圧が上昇する。インバータ６の直流側には図示しない電圧検出手段が設けられており、インバータ６の直流側の電圧が基準値以上になったことを検出し、これを受けて図示しない制御手段は回生制御スイッチ９及びインバータ６の上アームのＵ，Ｖ，Ｗの各相のスイッチング素子をオンする。下アームのＸ，Ｙ，Ｚ相の各スイッチング素子は強制的にオフさせる。これによって、交流電動機７の一次巻線７ａの中性点とインバータ６のオンしたスイッチング素子との間に零相電流を流し、回生電力をこの零相電流と一次巻線７ａの抵抗７ｂとによって消費する。一次巻線抵抗７ｂは従来の回生抵抗と比べて非常に小さいので、瞬時回生電力を消費する時間は非常に短い。このため、基本波には殆ど影響がない。
【００１４】
インバータ６の直流側の電圧が基準値未満、即ち通常レベルに復帰した際には、回生制御スイッチ９をオフさせるとともに、インバータ６の各スイッチング素子は通常のゲート動作をさせる。
【００１５】
しかしながら、零相電流を流して回生電力を消費させる際には、過負荷、過電流保護装置が必要である。そこで、この実施最良形態においては、インバータ６の三相交流出力側の各相に設けられている各電流検出素子８をそのまま適用し、各電流検出素子８により零相電流を検出し、過負荷保護装置、過電流保護装置として利用しており、これらの装置を特別に設ける必要がない。
【００１６】
以上のように、前記した実施最良形態によれば、回生電力をインバータ６の零相電流と交流電動機７の一次巻線抵抗７ｂとにより消費しており、回生抵抗を設ける必要がないので、装置を小形化することができる。又、回生抵抗が必要でないので、発熱を減少させることができる。さらに、インバータ６の三相交流側に設けられた電流検出素子８によりインバータ６の零相電流を検出しており、この電流検出素子８を過負荷保護装置、過電流保護装置として利用することにより、これらの装置を特別に設ける必要がない。
【００１７】
なお、回生制御スイッチとしては、図１（ｂ）に示すように、双方向導通制御可能な回生制御スイッチ１０を用いても良く、このようなものを用いれば交流回路上より良いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施最良形態による交流電動機の制御装置の回路図及びその逆阻止スイッチの記号を示す図である。
【図２】この発明の実施最良形態による交流電動機の制御装置の動作波形図を示す。
【図３】従来の回生抵抗を有する交流電動機の制御装置の回路図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…三相交流電源
２…整流器
６…インバータ
７…交流電動機
７ａ…一次巻線
７ｂ…抵抗
８…電流検出素子
９，１０…回生制御スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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