(57)【要約】【課題】  従来の回路構成で突入電流抑制抵抗の焼損を防止するとともにリレーの動作状態を判別することができる突入電流防止回路の保護方法とそれを備えたインバータ装置を提供する。【解決手段】  交流電源１よりコンバータ部２を介して電力を供給するアンサーバック機能を有するリレー４１と、リレー４１に並列接続された突入電流抑制抵抗３と、突入電流抑制抵抗３に接続された平滑コンデンサ５と、平滑コンデンサ５の端子間電圧を検出する直流母線電圧検出部８と、トルクリミット機能を有する制御回路部９を備えたインバータ装置において、リレー４１のアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を小さくして、リレー動作不良時の突入電流防止回路１０における突入電流抑制抵抗３の焼損を防止する。【選択図】図１
2009011042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源よりコンバータ部を介して電力を供給するアンサーバック機能を有するリレーと、該リレーに並列接続された突入電流抑制抵抗と、該突入電流抑制抵抗に接続された平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの端子間電圧を検出する直流母線電圧検出部と、トルクリミット機能を有する制御回路部を備えたインバータ装置において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を、前記突入電流抑制抵抗に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げることを特徴とする突入電流防止回路の保護機能を備えたインバータ装置。
【請求項２】
前記インバータ装置の突入電流防止回路の保護機能は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下しない場合には、前記突入電流防止回路の動作状態を不良と判断する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記インバータ装置の突入電流防止回路の保護機能は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下した場合には、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作へ移行する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、インバータ装置の表示部に前記突入電流防止回路が動作不良である旨の警報表示をする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、インバータ装置の主回路スイッチング素子をベースブロックし電力の供給を停止する請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記リレーに代わり、オン、オフ状態を判別することができる出力機能を有するコンタクタ、またはサイリスタなどの半導体スイッチング素子を、前記突入電流防止回路に用いた請求項１乃至３のいずれかに記載のインバータ装置。
【請求項７】
交流電源よりコンバータ部を介して電力を供給するアンサーバック機能を有するリレーと、該リレーに並列接続された突入電流抑制抵抗と、該突入電流抑制抵抗に接続された平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの端子間電圧を検出する直流母線電圧検出部と、前記コンバータ部の電流リミット機能を有する制御回路部を備えた装置の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を、前記突入電流抑制抵抗に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げることを特徴とする突入電流防止回路の保護方法。
【請求項８】
前記突入電流防止回路の保護方法は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下しない場合には、前記突入電流防止回路の動作状態を不良と判断する手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の突入電流防止回路の保護方法。
【請求項９】
前記突入電流防止回路の保護方法は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下した場合には、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作へ移行する機能を備えたことを特徴とする請求項７に記載の突入電流防止回路の保護方法。
【請求項１０】
前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、前記突入電流防止回路が動作不良である旨の警報表示をする請求項８に記載の突入電流防止回路の保護方法。
【請求項１１】
前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作に移行した場合には、停電中である旨の警報表示をする請求項９に記載の突入電流防止回路の保護方法。
【請求項１２】
前記リレーに代わり、オン、オフ状態を判別することができる出力機能を有するコンタクタ、またはサイリスタなどの半導体スイッチング素子を、前記突入電流防止回路に用いた請求項７乃至９のいずれかに記載の突入電流防止回路の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置の突入電流防止回路に関し、突入電流防止回路内のリレーが動作不良となった場合、突入電流抑制抵抗の焼損を防止する突入電流防止回路の保護方法とそれを備えたインバータ装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置の電源には、電圧安定化のために平滑コンデンサが接続されており、電源投入時には平滑コンデンサを充電するために、定常時の数倍の突入電流が流れ、抵抗とリレーで構成された突入電流防止回路で、突入電流を抑制している。
図３は、従来から用いられている突入電流防止回路の一例である。
図３において、１は交流電源であり、２は交流を直流に変換するコンバータ部である。３は突入電流抑制抵抗、４はリレー、５は直流電圧を安定化する平滑コンデンサ、６は直流電圧を可変周波数の可変電圧に変換するインバータ部、７は負荷となるモータである。
突入電流防止回路の動作は、交流電源１を投入すると、コンバータ部２を介して、突入電流抑制抵抗３により突入電流を抑制して平滑コンデンサ５を充電する。平滑コンデンサ５の充電が開始され直流母線電圧が上昇すると、リレー４を動作させてリレー４の接点部を短絡する。リレー接点短絡後はリレー４の接点に負荷電流が流れる。
このように、突入電流防止回路は、電源投入時の平滑コンデンサ５の充電電流を突入電流抑制抵抗３にて抑制し、充電が完了するとリレー４にて突入電流抑制抵抗３を短絡してリレー４の接点部を介して負荷電流を流すのである。
【０００３】
突入電流防止回路の保護のためにリレー４の動作状態を判別する手段として、従来はアンサーバック信号出力機能を有するリレーを使用している。
また図４のような直流母線電圧検出部８の出力信号と負荷電流検出部１１の出力信号より演算した直流母線電圧値と、直流母線電圧検出部８の出力信号値との比較よりリレー４の動作不良を検出するものもある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３４０５３２号公報（第３−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
突入電流防止回路で、リレーまたはリレー駆動回路に何らかの異常が発生し、リレーが正常動作しなかった場合、図３の回路では、突入電流抑制抵抗３に負荷となるモータ７の負荷電流が常時流れ、突入電流抑制抵抗３が焼損する問題がある。
この問題解決策として、アンサーバック機能を有するリレーを使用し、リレーの動作状態を確認する方法がある。このリレーを使用した従来の方法では、リレー駆動指令信号とアンサーバック信号の整合をチェックするという手順をとっており、電源を遮断した時にリレー駆動電源が切れ、リレー駆動指令信号とアンサーバック信号が不整合となる場合もあるため、ある程度の監視時間が必要であり、不整合で即時にリレー動作不良と判断できないという問題があった。リレー動作不良であった場合、この監視時間で突入電流抑制抵抗を焼損する可能性がある。
また、図４のような従来技術では、複雑な演算処理を必要とし、またリレーの動作不良を検出するまで、定常時の負荷電流を突入電流抑制抵抗に流す必要がある。
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、従来の回路構成で突入電流抑制抵抗の焼損を防止するとともにリレーの動作状態を判別することができる突入電流防止回路の保護方法とそれを備えたインバータ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】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のような方法および構成としたものである。
請求項１に記載の発明は、交流電源よりコンバータ部を介して電力を供給するアンサーバック機能を有するリレーと、該リレーに並列接続された突入電流抑制抵抗と、該突入電流抑制抵抗に接続された平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの端子間電圧を検出する直流母線電圧検出部と、トルクリミット機能を有する制御回路部を備えたインバータ装置において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を、前記突入電流抑制抵抗に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げて、リレー動作不良時の突入電流防止回路における前記突入電流抑制抵抗の焼損を防止するようにしたものである。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載のインバータ装置において、前記インバータ装置の突入電流防止回路の保護機能は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下しない場合には、前記突入電流防止回路の動作状態を不良と判断する手段を備えたものである。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１記載のインバータ装置において、前記インバータ装置の突入電流防止回路の保護機能は、前記リレーのアンサーバック信号に応じて電動側トルクリミッタの設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下した場合には、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作へ移行する機能を備えたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項２記載のインバータ装置において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、インバータ装置の表示部に前記突入電流防止回路が動作不良である旨の警報表示をするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項２記載のインバータ装置において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、インバータ装置の主回路スイッチング素子をベースブロックし電力の供給を停止するものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のインバータ装置において、前記リレーに代わり、オン、オフ状態を判別することができる出力機能を有するコンタクタ、またはサイリスタなどの半導体スイッチング素子を、前記突入電流防止回路に用いたものである。
【０００６】
請求項７に記載の発明は、交流電源よりコンバータ部を介して電力を供給するアンサーバック機能を有するリレーと、該リレーに並列接続された突入電流抑制抵抗と、該突入電流抑制抵抗に接続された平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの端子間電圧を検出する直流母線電圧検出部と、前記コンバータ部の電流リミット機能を有する制御回路部を備えた装置の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を、前記突入電流抑制抵抗に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げるようにした突入電流防止回路の保護方法である。
本発明によれば、請求項１乃至６に記載したインバータ装置のみに限定されず、リレー、コンタクタあるいはサイリスタなどの半導体スイッチング素子と、突入電流抑制抵抗を用いて電源投入時のコンバータ部の突入電流を抑制する突入電流防止回路は、交流を直流に変換して直流電源を得る直流電源装置等にも広く適用できるものである。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下しない場合には、前記突入電流防止回路の動作状態を不良と判断する手段を備えたものである。
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーのアンサーバック信号に応じて前記電流リミット機能の設定値を前記値まで下げた時、予め設定した直流母線電圧設定値よりも直流母線電圧検出値が低下した場合には、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作へ移行する機能を備えたものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、前記突入電流防止回路を動作不良と判断した場合には、前記突入電流防止回路が動作不良である旨の警報表示をするものである。
請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記突入電流防止回路の動作状態を判断する手段が、電源が遮断状態であると認識し、停電処理動作に移行した場合には、停電中である旨の警報表示をするものである。
請求項１２に記載の発明は、請求項７乃至９のいずれかに記載の突入電流防止回路の保護方法において、前記リレーに代わり、オン、オフ状態を判別することができる出力機能を有するコンタクタ、またはサイリスタなどの半導体スイッチング素子を、前記突入電流防止回路に用いたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、従来回路構成でリレー動作不良時に突入電流抑制抵抗を介して流れる電流を抑制して突入電流抑制抵抗の焼損を防止することができる。また、突入電流防止回路の異常を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図１、図２に基づいて説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明の突入電流防止回路の保護方法を実施するインバータ装置の構成図である。同図において、１は交流電源、２はコンバータ部、３は突入電流抑制抵抗、４１は接点がＯＮしたことを示すアンサーバック機能を有したリレー、５は平滑コンデンサ、６はインバータ部、７は負荷となるモータ、８は直流母線電圧検出部、９は制御回路部である。制御回路部９は、トルクリミット機能を有したインバータ制御部、直流母線電圧検出部８による直流電圧の監視、リレー４の駆動指令およびアンサーバック信号の監視機能を有している。
突入電流防止回路１０は突入電流抑制抵抗３、リレー４１、直流母線電圧検出部８および制御回路部９により構成されたものである。その基本動作は図３で示す従来例と同様であるが、図３の回路構成と異なるのは、リレー４をアンサーバック機能を有したリレー４１とし、直流母線電圧検出部８を追加した点である。
【００１０】
図２は実施例における突入電流防止回路１０の保護方法、さらに詳細に言えば突入電流抑制抵抗の焼損を防止するための処理手順を示すフローチャートである。以下、図２に基づいて本発明の突入電流防止回路１０の保護方法について説明する。
はじめにステップ1（図２ではＳ１と記載。以下、同じ。）でリレー４のアンサーバック信号を監視しておきアンサーバック信号がＯＦＦすると、ステップ２で電動側トルクリミッタの設定値を下げて、すなわち、突入電流抑制抵抗３に連続通電可能な電流値以下となる値まで下げて、負荷となるモータ７への負荷電流を抑制する。これにより突入電流防止回路１０が異常であった場合の突入電流抑制抵抗３の焼損を防止している。アンサーバック信号がＯＦＦでなければステップ１に戻る。
【００１１】
なお、上述の連続通電可能な電流値は、突入電流抑制抵抗３の許容温度上昇、冷却条件、設置環境などに依存するので、インバータ装置の設計条件に適合するように決定する。また、負荷であるモータによって駆動される機械側の用途によっては、異常発生時に、瞬時に停止しても問題ない場合もあるが、一般的には、機械にとって急停止は好ましくないので、トルクリミッタの設定値は徐々に低下するよう処理する。急停止が許容できる機械であれば、アンサーバック信号のＯＦＦと同時に、トルクリミッタの設定値を零としてモータ電流を略零としてもよい。さらに、機械の用途によっては異常発生時でも、できるだけ駆動状態を維持しなければならない場合もある。このような用途の場合は、アンサーバック信号のＯＦＦを報知した後、機械側の退避処理が完了するまでの所定の期間は、トルクリミッタの設定値をそのまま維持し、その後、設定値を徐々に低下するなどの処置をとる。
【００１２】
次にステップ３で直流電圧検出部８により直流母線電圧を監視しておき、予め設定された電圧値よりも低下するかどうかを判断する。すなわち入力電源が遮断された場合、リレー４１のアンサーバック信号がＯＦＦし直流母線電圧が低下すれば、供給電源が遮断されたために直流母線電圧が低下したと判断し、逆にアンサーバック信号がＯＦＦしたにも関わらず直流母線電圧が低下しない場合は、リレー４１の接点部あるいはリレー４１の駆動回路に何らかの動作不良が発生したと判断できる。
【００１３】
なお、突入電流防止回路１０における異常内容としては次のような場合が考えられる。例えば、インバータ運転中に負荷電流がリレー４１の接点を介して流れているときに、リレー４１の駆動電源が遮断されてしまったような場合、リレー４１の接点がＯＦＦし、リレー４１に並列接続されている突入電流抑制抵抗３に負荷電流が流れる。この負荷電流が流れ続けると、突入電流抑制抵抗３の焼損事故につながる。
また、リレー４１のアンサーバック信号がＯＦＦしたにもかかわらず直流母線電圧が低下しない場合は、アンサーバック信号の異常、リレー４１の接点溶着、リレー４１がＯＦＦ状態で突入電流抑制抵抗３を介して負荷電流が流れ続けている、などの異常状態が考えられる。
【００１４】
本発明は、リレー４１のアンサーバック信号のＯＦＦを検出した時点で、負荷電流の抑制を実施するので、たとえ突入電流防止回路１０が異常である場合でも、突入電流抑制抵抗３の焼損を防止することができ、突入電流防止回路１０の異常判断ができる。
【００１５】
さらに、突入電流防止回路１０が異常と判断すると、ステップ４でインバータ装置の表示部に突入電流防止回路１０が動作不良である旨の警報表示をするとともに、ステップ５でインバータ装置の主回路スイッチング素子をベースブロックしインバータ装置の運転を非常停止する。
また、突入電流防止回路１０が正常であると判断すると、ステップ６で通常の停電処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
リレー、コンタクタあるいはサイリスタなどの半導体スイッチング素子と、突入電流抑制抵抗を用いて電源投入時のコンバータ部の突入電流を抑制する突入電流防止回路は、交流を直流に変換して直流電源を得る直流電源装置、モータを制御するインバータ装置などに広く用いられており、本発明は従来技術の回路構成とソフトウェア処理で実行でき、これらの装置へ容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の突入電流防止回路の保護方法を適用するインバータ装置の構成図
【図２】本発明の突入電流防止回路の保護方法の処理手順を示すフローチャート
【図３】従来の突入電流防止回路を有したインバータ装置の構成図
【図４】従来の突入電流防止回路の保護方法を適用したインバータ装置の構成図
【符号の説明】
【００１８】
１  交流電源
２  コンバータ部
３  突入電流抑制抵抗
４  リレー
５  平滑コンデンサ
６  インバータ部
７  モータ
８  直流母線電圧検出部
９  制御回路部
１０  突入電流防止回路
４１  アンサーバック機能を有したリレー
【図１】
2009011042.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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