JPH0746073Y2 - 電力変換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、バツテリと交直変換器を直流電源とする電力
変換器に係り、特に負荷からの回生エネルギー吸収に好
適な電力変換器に関する。

B.考案の概要 本考案は、バツテリと交直変換器を直流電源に持つ電力
変換器において、 負荷からの回生電流で直流電圧が上昇したときに回生電
流をバツテリ側に吸収することにより、 回生エネルギーによる過電圧防止を確実にしたものであ
る。

C.従来の技術 一般に、直流電力からチヨツパ、インバータ等の電力変
換部によつて制御した電流，電圧の直流又は交流電力を
得、この電力を直流機や誘導電動機等の誘導性負荷に供
給する電力変換器において、直流電力は商用電源等の交
流電源から整流器や順変換器の交直変換器によつて得る
ようにされ、また予備直流電源としてバツテリが交直変
換器に並列に設けられている。

そして、誘導性負荷に対する正逆回転切換時や電力変換
部のスイツチ素子のオフ制御時に発生する負荷からの回
生電流の処理には整流器による直流への変換と抵抗消費
又は交流電源への回生を行うようにしている。

D.考案が解決しようとする問題点 従来の回生エネルギー処理方法では電力効率を低下させ
たり、複雑高価な処理回路を必要とする問題があつた。

E.問題点を解決するための手段と作用 本考案は上記問題点に鑑みてなされたもので、バッテリ
と交直変換器を直流電源とした電力変換部から負荷に交
流電力を供給する電力変換器において、前記直流電源は
前記バッテリの直流出力端と交直変換器の直流出力端と
を互いに逆流防止用のダイオードを介して並列接続して
電力変換部に直流を供給する構成とし、前記交直変換器
の直流出力端の電圧を比較基準として前記負荷からの回
生電流で電気電力変換部の直流電圧が該比較基準の電圧
を越えたことを検出する電圧検出回路と、この電圧検出
回路の検出信号で前記バッテリの直流出力端と前記直流
電源との間に設けられる前記ダイオードを逆方向に導通
するスイッチ回路とを備え、負荷側からの回生電流で電
力変換部の直流電圧が上昇しようとするときに、交直変
換部の出力電圧を検出基準電圧としてバツテリへの充電
電流として回生電流を吸収する。

F.実施例 図は本考案の一実施例を示す回路図であり、トランジス
タ式電圧形インバータによつて誘導電動機を駆動する電
力変換器に適用した場合である。直流電源にはバツテリ
１と整流器２とがダイオード3,4を介した並列接続で構
成される。この直流電源は平滑コンデンサ５を有してイ
ンバータ部６に直流電力を供給する。インバータ部６は
ブリツジ接続のパワートランジスタU,V,W,X,Y,Zと、こ
れらトランジスタに逆並列に回生用ダイオードD_U，D_V，
D_W，D_X，D_Y，D_Zとを備え、トランジスタＵ〜ＺのP_WM制
御等によるオン・オフ制御によつて誘導電動機７に交流
電力を供給する。

こうした電力変換器において、電動機７の正逆切換や減
速時に電動機７の巻線に流れる電流エネルギーはダイオ
ードD_U〜D_Zを通して直流側に回生される。この回生電流
はコンデンサ５の充電電流となるが、コンデンサ５はイ
ンバータ部６における高速スイツチによつて生じる電動
機側からの電圧サージを吸収する程度にされるため、回
生電流によつてコンデンサ５の充電電圧がそのままでは
過電圧になつてしまう。また、電動機７に結合される機
械系が駆動能力を持つ場合で電動機速度が最高回転まで
上昇したときに、回生能力がないために過速度（オーバ
スピード）を招く。

そこで、本実施例では、回生エネルギーをバツテリ１に
吸収する回路手段を備える。ホトカプラ８はその入力側
発光ダイオードに電流制限用抵抗９と逆電圧阻止用ダイ
オード19が直列接続され、この直列接続回路がコンデン
サ５の電圧端から整流器２の出力端の間に設けられる。
ホトカプラ８の出力側ホトトランジスタは抵抗11と直列
に接続されてコンデンサ５の電圧端から出力電流を得る
ようにされる。このホトカプラとその周辺回路は電圧検
出回路を構成し、電動機７側からの回生電流でコンデン
サ５の充電電圧が整流器２の出力電圧を越えたことをホ
トカプラ８の出力側ホトトランジスタのオン出力として
検出する。

次に、ダイオード３にはダーリントン接続のパワートラ
ンジスタ12が逆並列に接続され、このパワートランジス
タ12はそのオン・オフ制御にホトカプラ８の出力信号が
ベース電流として与えられる。このパワートランジスタ
12はホトカプラ８の検出出力でオンドライブされて電動
機７側からの回生電流をバツテリ１への充電電流として
電流路を形成するスイツチ回路になる。

こうした回路を備えることにより、電動機７からの回生
電流がコンデンサ５を過充電しようとすると、ホトカプ
ラ８のオン出力でパワートランジスタ12をオンさせ、回
生電流をバツテリ充電電流として電力回生し、コンデン
サ５の電圧を整流器２の出力電圧に制限する。

この実施例において、コンデンサの過充電検出は整流器
２の直流出力電圧を基準として検出することで検出回路
を簡単化している。また、電圧検出にホトカプラによる
絶縁手段を備えることでトランジスタ12の制御電位の確
立を容易にしている。

以上の実施例ではトランジスタ式電圧形インバータに適
用した場合を示すが、これは他の形式のインバータに同
様にして適用できるし、さらにチヨツパによる直流電動
機制御装置など他の電力変換器に適用できるのは勿論で
ある。

G.考案の効果 以上のとおり、本考案によれば、バツテリと交直変換器
を直流電源とする電力変換器に負荷側からの回生電流に
よる直流電圧の上昇を検出して回生電流をバツテリへの
充電電流として吸収するようにしたため、比較的少ない
回路素子数の構成で電力変換部の直流過電圧を確実に防
止し、また電力効率を上げることができる。また、本願
考案では一対のダイオードを介して交直変換器とバッテ
リの並列接続を得ると共に、回生状態を検出するのに交
直変換器の端子電圧を比較基準電圧とするため、回生
（バッテリ充電）時には直流部の電圧が常に交直変換器
の電圧よりも高いことになり、ダイオード４が非導通状
態になった回生動作になり、交直変換器からバッテリへ
の電流流れ込みを防止できる。これにより、回生時にバ
ッテリ側の回生エネルギーの吸収余裕が少なくなること
がない。

また、本願考案は、一対のダイオード３、４によって交
直変換器とバッテリが完全に分離されるため、交直変換
器の短絡故障時にもコンデンサ５側と交直変換器とダイ
オード４で遮断され、しかもスイッチ回路が導通してバ
ッテリによる駆動と回生動作を継続できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示す回路図である。 １……バツテリ、２……整流器、５……平滑コンデン
サ、６……インバータ部、７……誘導電動機、８……ホ
トカプラ、12……パワートランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリと交直変換器を直流電源とした電
   力変換部から負荷に交流電力を供給する電力変換器にお
   いて、前記直流電源は前記バッテリの直流出力端と交直
   変換器の直流出力端とを互いに逆流防止用のダイオード
   を介して並列接続して電力変換部に直流を供給する構成
   にし、前記交直変換器の直流出力端の電圧を比較基準と
   し前記負荷からの回生電流で前記電力変換部の直流電圧
   が該比較基準の電圧を越えたことを検出する電圧検出回
   路と、この電圧検出回路の検出信号で前記バッテリの直
   流出力端と前記直流電源との間に設けられる前記ダイオ
   ードを逆方向に導通するスイッチ回路とを備え、前記負
   荷からの回生電流を前記バッテリへの充電電流として吸
   収することを特徴とする電力変換器。