JPH069594Y2 - 電動機駆動装置における温度保護回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は電動機駆動装置における電力用半導体の温度保
護回路に関し、特に小型化及び精度誤差の改良に関す
る。

（従来の技術） 第３図は電動機駆動装置に利用される電力用半導体の一
般的な温度保護回路の構成を示すものであり、電動機制
御回路１の指令値NVに従って電力用半導体ブリッジ回路
（サイリスタ，トランジスタ又はMOS FETブリッジ回路
等）２の指定された素子がオンオフ的にスイッチング
し、電動機３に流れる電流を制御するようになってい
る。電動機３に流れる電流（第２図(A)参照）を変流器
等の電流検出装置４によって電圧値VVで検出し、この電
圧値VVを絶対値回路５で第２図(B)の如く直流変換して
電力用半導体の温度上昇曲線に近似された１次遅れ回路
10に入力し、第２図(C)のように得られる１次遅れ信号D
Sを比較回路20に入力している。そして、比較回路20は
１次遅れ信号DSを基準電圧RVと比較し、基準電圧RVより
大きくなった時（時点t₂）に、同図(E)に示すようなア
ラーム信号ASを出力し、電動機の制御回路１に帰還して
保護処理するようになっている。なお、１次遅れ回路10
は高抵抗の抵抗11と大容量のコンデンサ12によるRC時定
数回路となっており、比較回路20は基準電圧RVを出力す
る基準電圧源21と、１次遅れ回路10からの出力DSを基準
電圧RVと比較するコンパレータ22とで構成されている。

このようにして構成された温度保護回路において、１次
遅れ回路10が高抵抗の抵抗11と大容量コンデンサ12を組
合せたRC時定数回路によって電力用半導体の温度上昇曲
線に近似させており、一般に熱時定数は数十秒〜数百秒
必要であるため、コンデンサ12はアルミ電解コンデンサ
の数十μＦ〜数百μＦを使用することになる。

（考案が解決しようとする問題点） コンデンサ12の漏れ電流が周囲温度，コンデンサ印加電
圧／コンデンサ定格電圧の比，コンデンサ容量により異
なるが、通常数μＡ〜数十μＡ発生するため、１次遅れ
回路10の電気時定数が大幅にバラツクことにより、上記
従来回路では電力用半導体の温度保護回路の回路精度が
悪く、大幅なバラツキを考慮して回路設計を行なわなけ
ればならない欠点があった。又、上記回路精度を向上さ
せるため、大容量高耐圧コンデンサを使用する事により
漏れ電流は小さくなり、１次遅れ回路10の電気時定数の
バラツキも小さくなるが、回路規模が大きくなる欠点が
あった。

本考案は上述のような事情からなされたものであり、本
考案の目的は、数十秒〜数百秒の熱時定数を必要とする
温度保護回路で漏れ電流の大きい大容量コンデンサを使
用せずに、しかも安価で小型な高精度回路で電力用半導
体を保護する保護回路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は電動機駆動装置に使用される電力用半導体の過
負荷状態を検出する温度保護回路に関するもので、本考
案の上記目的は、電動機に流れる電流を検出し、この検
出信号を所定の周期でオンオフするスイッチ手段を介し
て（導通時間）／（導通時間＋非導通時間）＝１／ｎに
断続的処理を行なうと共に、短時間時定数τの１次遅れ
回路に入力することにより、長時間時定数ｎ×τの信号
として前記電力用半導体の温度上昇曲線と近似させ、前
記長時間時定数ｎ×τの信号を基準電圧と比較して前記
電力用半導体を保護するように構成することによって達
成される。

（作用） 本考案では、電動機に流れる電流の検出信号をデューテ
ィ比1/nに断続処理し、その断続信号を時定数τの１次
遅れ回路に入力して電力用半導体の温度上昇曲線を近似
しているので、小型で高精度の温度保護回路を実現でき
る。すなわち、本考案は電動機に流れる電流を電流検出
装置で電圧的に検出し、所定デューティ比で断続される
スイッチを介して電気時定数が数百分の１秒〜数十分の
１秒のRC1次遅れ回路に入力することにより、数十秒〜
数百秒の長時間１次遅れ回路を実現し、間接的に電力用
半導体の温度上昇曲線に近似させることを可能としてい
る。

（実施例） 第１図に示す本考案による電動機駆動装置における電力
用半導体の温度保護回路は、１次遅れ回路10Aを除いて
は第３図の従来回路と同一のものである。すなわち、本
考案装置は、電動機３に流れる電流を電流検出装置４で
電圧検出し、絶対値回路５で直流変換し、その絶対値信
号ABSを１次遅れ回路10Aに入力している。１次遅れ回路
10Aは矩形波発振器13からの矩形波でドライバ14を介し
てアナログスイッチ15をオンオフし、設定されたオン時
間の間だけ抵抗11を介してコンデンサ12を充放電するよ
うになっている。１次遅れ回路10Aで得られる１次遅れ
信号DSAは基準電圧RVとコンパレータ22で比較され、オ
ーバーした時にアラーム信号ASとして電動機制御回路１
に帰還されて処理される。

このように、本考案ではアナログスイッチ15を所定のデ
ューティ比でオンオフし、設定されたオン時間のみ抵抗
11を介してコンデンサ12を充放電する１次遅れ回路10A
を有している。アナログスイッチ15のオンオフにおける
デューティ比で電気時定数が可変されることにより、抵
抗11及びコンデンサ12を組み合せたRC回路の電気時定数
は数百分の１秒〜数十分の１秒でよく、コンデンサ12の
容量も数百分の１μＦ〜数十分の１μＦ程度のフィルム
コンデンサを使用する事になる。コンデンサ12の漏れ電
流はほとんど無視できるため、電動機駆動装置における
電力用半導体の温度保護回路として、小型で精度誤差を
少なくすることが可能となる。

このような構成において、本考案の動作例を第２図(A)
〜(F)のタイミングチャートを参照して説明する。

電動機（交流電動機を例にする）３が時点t₁に重負荷等
による過負荷状態になると、第２図(A)に示すように電
動機電流は増大し、同図(B)に示す絶対値回路５の出力
電圧ABSも増大する。この時、従来は同図(C)に示す１次
遅れ回路10の出力電圧DSは指数関数状に増大し、コンパ
レータ22で基準電圧RVと大小比較し、時点t₂に過負荷ア
ラームASを出力して電動機制御回路１にフィードバック
処理し、すみやかに駆動電流をオフする。１次遅れ10の
１次遅れ時定数は電力用半導体の温度上昇時定数と近似
されており、基準電圧RVは同図(D)の最大使用温度MTの
範囲内で過負荷アラームASが出力できる値に設定する。
このような動作において、電力用半導体の温度上昇時定
数は通常数十秒〜数百秒であり、同図(C)に示す１次遅
れ時定数τはＲ×Ｃにより決定され、長時間時定数を達
成するためにコンデンサ容量は数十μＦ〜数百μＦ必要
とされ、一般にアルミ電解コンデンサが使用される。こ
の為大きな漏れ電流が発生し、第２図(C)に示すように
１次遅れ時定数τがバラツキ、しかも回路が大型化にな
ってしまう。

本考案の１次遅れ回路10Aは、第２図(F)に示すように同
図(C)と１次遅れ時定数τは変りないが、アナログスイ
ッチ15のデューティ比、つまり（導通時間）／（導通時
間＋非導通時間）を1/nとした場合、τ＝ｎ×Ｒ×Ｃと
なるのでコンデンサ12の容量が数百分の１μＦ〜数十分
の１μＦのフィルムコンデンサが可能となり、漏れ電流
による１次遅れ時定数のバラツキが少ないため精度誤差
が少なくなると共に、回路が小型化となる。

なお、１次遅れ時定数を変える場合は、（導通時間）／
（導通時間＋非導通時間）のデューティ比を変えれば良
い。

（考案の効果） 以上のように本考案の保護回路によれば、容易に大きな
電気時定数の設定を可能としているので、小スペースで
精度誤差の少ない温度保護回路を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す温度保護回路、第２図
(A)〜(F)は本考案の動作例を従来例と比較しながら説明
するタイムチャート、第３図は一般的な電力用半導体ブ
リッジ回路を有する電動機駆動装置の温度保護回路であ
る。 １……電動機制御回路、２……電力用半導体ブリッジ回
路、３……電動機、４……電流検出装置、５……絶対値
回路、10,10A……１次遅れ回路、13……矩形波発振器、
15……アナログスイッチ、20……比較回路、22……コン
パレータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機駆動装置に使用される電力用半導体
   の過負荷状態を検出する温度保護回路において、電動機
   に流れる電流を検出し、この検出信号を所定の周期でオ
   ンオフするスイッチ手段を介して（導通時間）／（導通
   時間＋非導通時間）＝１／ｎに断続的処理を行なうと共
   に、短時間時定数τの１次遅れ回路に入力することによ
   り、長時間時定数ｎ×τの信号として前記電力用半導体
   の温度上昇曲線と近似させ、前記長時間時定数ｎ×τの
   信号を基準電圧と比較して前記電力用半導体を保護する
   ようにしたことを特徴とする電動機駆動装置における温
   度保護回路。