WO1994003966A1

WO1994003966A1 - Systeme de regeneration de courant

Info

Publication number: WO1994003966A1
Application number: PCT/JP1993/001084
Authority: WO
Inventors: Takashi Harada; Eiichi Sasuga
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 1995-02-06
Also published as: EP0606501A4; DE69315677D1; KR0139265B1; EP0606501A1; EP0606501B1; DE69315677T2; JP3049156B2; JPH0662584A; US5491392A

Abstract

A power regeneration system which suppresses distortion of a current regenerated to a power supply. An inverter (3) produces direct current in response to the induced electromotive force occurring during power regeneration, that is, at the time of deceleration of a motor (4). Timing adjustment means (5) outputs a regeneration signal ST at a predetermined timing before the potential of one of the three phases of a power supply voltage, which exhibits the highest potential, becomes equal to the potential of another phase. A convertor (2) converts the inverted direct current to an alternating current on the basis of this regeneration signal ST and regenerates it to the power supply.

Description

明細書電源回生方式技術分野

本発明は電源回生方式に関し、特にモータの減速時に発生する誘導起電力を電源に回生する電源回生方式に関する。背景技術

モータの減速時に、モータは発電機として動作し、回生制動が行われる。一般に、このような回生制動を制御する方式が電源回生方式として知られている。従来の電源回生方式では、ある相間の回生電流が零になつた後、次の相間に回生電流を流していた。

図 1 0は従来のコンバータのトランジスタのオンォフを示すタイムチャートであって、電源電圧の変化に対応するトランジスタ T r l 〜T r 6の時間的な変化を示したものである。（コンバ一タの回路は図 1 1 に示す。）図において、トランジスタ T r 1， T r 3， T r 5は三相（R相， S相， T相）の電源電圧のうち、最大の電位を示す相をォンにするトランジスタであり、逆にトランジスタ T r 2， Τ Γ 4， Τ Γ 6は三相の電源電圧のうち、最小の電位を示す相をォンにするトランジスタである。

すなわち、トランジスタ T r 1 は R相の電位が最大の場合にオンになり、他の場合ではオフになる。同様に、トランジスタ T r 3， T r 5 はそれぞれ S相及び T相の電位が最大の場合にオンになり、他の場合ではオフになる。また、トランジスタ T r 2は R相の電位が最小の場合にオンになり、他の場合ではォフになる。同様に、トランジスタ T r 4， T r 6 はそれぞれ S 相及び T相の電位が最小の場合にォンになり、他の場合ではォフになる。

例えば、時間 t 1 0 2から時間 t 1 0 3の間では R相が最大電位になり、 S相が最小電位になる。このため、トランジスタ T r 1， T r 4がオンになり、他のトランジスタはオフになる。同様に、時間 t 1 0 3から時間 t 1 0 4の間では R相が最大電位になり、 T相が最小電位になる。このため、トランジスタ T r 1， T r 6がオンになり、他のトランジスタはオフになる。ここで、時間 t 1 0 3では最小電圧が S相から T相に変わるので、トランジスタ T r 4がオフになるとともに、時間 t 1 0 3から微小時間△ tだけ遅れてトランジスタ T r 6がオンになる。このようなトランジス夕の切り換えが時間 t 1 0 1， t 1 0 2， · * · ， t 1 0 9の各時に行われる。

図 1 1〜図 1 3は従来の回生電流の流れを示す図であって、図 1 1が相切換前の回生電流の流れを、図 1 2が相切換時の回生電流の流れを、図 1 3が相切換後の回生電流の流れをそれぞれ示す。すなわち、図 1 1 は図 1 0における時間 t 1 0 2から時間 t 1 0 3の間の回生電流の流れを、図 1 2は図 1 0 における時間 t 1 0 3の回生電流の流れを、図 1 3は図 1 0における時間 t 1 0 3から時間 t 1 0 4の間の回生電流の流れをそれぞれ示す。

まず、図 1 1 〜図 1 3におけるコンバータの回路構成について説明する。トランジスタ T r 1 とトランジスタ T r 2 とは、直列に接続されている。すなわち、トランジスタ T r 1のエミッタ端子とトランジスタ T r 2のコレクタ端子が接続されており、この接続点はインダクタンスを介して電源 1 1の R相に接続されている。同様に、トランジスタ T r 3のェミッタ端子とトランジスタ T r 4のコレクタ端子が接続されており、この接続点はィンダクタンスを介して電源 1 1の S相に接続されている。トランジスタ T r 5のェミッタ端子とトランジスタ T r 6 のコレクタ端子が接続されており、この接続点はィンダクタンスを介して電源 1 1の T相に接続されている。

また、直列に接続されたトランジスタ T r 1 とトランジスタ T r 2、トランジスタ T r 3とトランジスタ T r 4及びトランジスタ T r 5とトランジスタ T r 6は並列に接続されている。すなわち、トランジスタ T r l， Τ Γ 3， Τ Γ 5のコレクタ端子が互いに接続され、この接続点には回生電流制限抵抗 Rとダィオード Dが並列に接続されている。同様に、トランジスタ Τ r , T r , T r 6のェミッタ端子が互いに接続され、この接続点にはコンデンサ Cの一端がトランジスタ T r 1 とトランジスタ T r 2の場合と同様に並列に接続され、かつ、コンデンサ Cの他端は上記回生電流制限抵抗 Rの他端とダイオード Dのァノ一ド端子との接続点に接続されている。

さらに、これらのトランジスタ T r l〜T r 6にはそれぞれ並列にダイォ一ドが接続されている。例えば、トランジスタ Τ r 1のコレクタ端子にはダイオード D 1のアノード端子が接続され、トランジスタ T r 1のェミッタ端子にはダイオード D 1 の力ソード端子が接続されている。同様に、トランジスタ T r 2にはダイオード D 2が、トランジスタ T r 3にはダイォ一ド D 3が、トランジスタ T r 4にはダイオード D 4が、トランジスタ T r 5 にはダイオード D 5力^ トランジスタ T r 6 にはダィオード D 6がそれぞれ並列に接続されている。

次に、各時点の回生電流の流れについて説明する。

まず、図示されていないモータが減速することによつて発生した誘導起電力による電流が上記コンデンサ Cの両端に流れ込むため、コンデンサ Cの両端の電位が上昇する。この際、電源 1 1から供給される三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位がコンデンサ Cの一端の電位よりも低くなり、三相の電源電圧のうち最小の電位を示す一相の電位がコンデンサ Cの他端の電位よりも高くなる。したがって、供給される三相の電源電圧とコンデンサ Cとの間に電位差が生ずるため、トランジスタを O Nすることによりコンデンサ Cから電源 1 1へ流れる回生電流が生ずる。以下、上記の事象によって生ずる回生電流を「減速時回生電流」と呼ぶ。図 1 1 において、減速時回生電流は、相電流 I Rとして回生電流制限抵抗 R及びトラソジスタ T r 1を介して電源 1 1 に流れる。なお、この際の T相の電位は V _T である。また、減速時回生電流は T相の電位 V _τ よりも S相の電位 V s のほうが低く、かつ、トランジスタ T r 4がオンしているので、相電流 I Sとしてトランジスタ T r 4を介してコンデンサ Cへ流れる。

図 1 2 において、減速時回生電流は、トンジスタ T r 4がォフすることにより、入力部インダクタンス Lに逆起電圧が発生しトランジスタ T. r 1、ダイオード D 3を介して流れる。

図 1 3において、減速時回生電流は、相電流 I Rとして回生電流制限抵抗 R及びトランジスタ T r 1を介して電源 1 1 に流れる。また、減速時回生電流は S相の電位 V s よりも T相の電位 V τ のほうが低く、かつ、トランジスタ T r 6がオンしているので、相電流 I Sとしてトランジスタ T r 6を介して図示されていないモータへ流れる。

次に、図 1 2に示す相切換時の回生電流の流れについて説明する。

図 1 4は、従来の相切換時の回生電流の流れを示す図である。図において、ィンダクタンス L 1は電源のィンダクタンスを示し、インダクタンス L 2はコンバータのインダクタンスを示す。また、電位 V R 1， V S 1 , V Τ 1は電源電圧の電位を示し、電位 V R 2， V S 2 , V Τ 2は電源電圧に接続される他の機器における電位を示す。なお、図 1 2と同一の要素には同一審号を付し、説明を省略する。

減速時回生電流はィンダクタンス L l _s ， L 2 _S の逆起電力によるフライホール電流 I R， I Sとしてダイオード D 3を介してトランジスタ T r 1に流れる。

このため、電位 V_R 及び電位 V_s は短絡状態となり、ほぼ同電位になるので、それぞれ電位 V R 1 と電位 V S 1 との中間電位になる。その結果、電位 VR 2は電位 V R 1 と電位 V _R に対してインダクタンス L 1 _R ， L 2 _R で分圧された電位になり電位 V S 2は電位 V S 1 と電位 V _s に対してインダクタンス L 1 s , L 2 _s で分圧された電位になるので、電位 V R 2及び電位 V S 2の相間電圧は本来の電位より低くなるので電源波形が歪む。

図 1 5は従来の回生電流のタィムチャートであって、電源電圧の変化に対応する相間電圧及び相電流 I T, I R, I Sの時間的な変化を示したものである。

図 1 4で示した相間電圧の歪みは、相電流 I T， I R , I S が減少するとき、すなわち時間 t 1 5 1 , t 1 5 2 , · · · ， t 1 5 9の各時に現れる。また、この相間電圧の歪みの大きさはィンダクタンス L 1及びィンダクタンス L 2 の比に応じて変動する。

したがって、従来の電源回生方式では、上記の回生により歪んだ電源に接続される三相のタィミングを利用した機器等に障害が生ずるという問題点があった。また、電源に高調波が発生するという問題点があった。発明の開示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、電源に回生する電流の歪みを抑える電源回生方式を、提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

モータの減速時に発生する誘導起電力を電源に回生する電源回生方式において、電源回生時に、モータに発生する誘導起電力を直流に変換するィンバ一タと、三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位が他の一相の電位と同電位となる前に所定のタィミングで回生信号を出力するタィミング調整手段と、前記回生信号に基づいて変換された直流を、交流に変換して前記電源に回生するコンバータと、を有することを特徴とする電源回生方式が提供される。

ィンバータが電源回生時に、すなわちモータの減速時に発生する誘導起電力を直流に変換する。また、タイミング調整手段が三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位が他の一相の電位と同電位となる前に所定のタイミングで回生信号を出力する。この回生信号に基づき、コンバータが電源回生時に変換された直流を交流に変換して電源に回生する。図面の簡単な説明

図 1 は本発明の電源回生方式を示す原理説明図、

図 2は電源回生方式の回路例、

図 3は電源回生方式の回路例であり、（A ) は発光回路部を ( B ) は受光回路部をそれぞれ示し、

図 4はトランジスタのオンオフを示すタイムチヤ一ト、図 5は回生電流の流れを示す図、

図 6 は回生電流の流れを示す図、

図 7は回生電流の流れを示す図、

図 8は相切換時の回生電流の流れを示す図、

図 9 は回生電流のタィムチヤ一ト、

図 1 0 は従来のコンバータのトランジスタのォンォフを示すタイ厶チャート、

図 1 1 は従来の回生電流の流れを示す図、

図 1 2は従来の回生電流の流れを示す図、

図 1 3は従来の回生電流の流れを示す図、

図 1 4 は従来の相切換時の回生電流の流れを示す図、図 1 5 は従来の!?¹生電流のタイムチャートである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図 1 は、本発明の電源回生方式を示す原理説明図である。本発明の電源回生方式は、コンバータ 2 、インバータ 3及びタイミング調整手段 5から構成される。コンバータ 2及びインバータ 3は電源 1 とモータ 4 との間に設置され、かつ直列に接続される。また、タイミング調整手段 5は電源 1から三相の電源電圧を入力し、所定のタイミングで回生信号 S Tをコンバータ 2 に出力する。

ィンバ一タ 3は電源回生時に、すなわちモータ 4の減速時に発生する誘導起電力を直流に変換する。また、タイミング調整手段 5が三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位が他の一相の電位と同電位となる前に、所定のタイミングで回生信号 S Tを出力する。この回生信号 S Tに基づいて、コンバータ 2が電源回生時に変換された直流を交流に変換して電源に回生する。

図 2及び図 3は電源回生方式の回路例であって、図 2はインバータとコンバー夕の回路例を、図 3はタイミング調整手段の回路例をそれぞれ示す。

まず、図 2の回路構成について説明する。図において、電源 1 1 とモータ 4 1 との間には、コンバータ 2 とインバ一タ 3とが直列に接続されている。なお、電源 1 1 としては三相の商用電源が使用され、モータ 4 1 としてはサ一ボモータが使用される。

コンバータ 2の回路構成について説明する。トランジスタ T r 1 とトランジスタ T r 2 とが直列に接続されている。すなわち、トランジスタ T r 1 のェミッタ端子とトランジスタ T r 2 のコレクタ端子が接続されており、この接続点はィンダクタンス Lを介して電源 1 1の R相に接続されている。同様に、トランジスタ T r 3のエミッタ端子とトランジスタ T r 4のコレク夕端子が接続されており、この接続点はインダクタンス Lを介して電源 1 1の S相に接続されている。トランジスタ T r 5のェミッタ端子とトランジスタ T r 6のコレクタ端子が接続されており、この接続点はィンダクタンス Lを介して電源 1 1の T 相に接続されている。

また、直列に接続されたトランジスタ T r 1 とトランジスタ T r 2、トランジスタ T r 3とトランジスタ T r 4及びトランジスタ T r 5とトランジスタ T r 6は並列に接続されている。すなわち、トランジスタ T r l , T r 3， T r 5のコレクタ端子が互いに接続され、この接続点には回生電流制限抵抗 Rの一端とダイォ一ド Dの力ソ一ド端子が接続されている。同様に、トランジスタ T r 2 , T r 4， T r 6のェミッタ端子が互いに接続され、この接続点にはコンデンサ Cの一端がトランジスタ T r 1 とトランジスタ T r 2の場合と同様に並列に接続され、かつ、コンデンサ Cの他端は上記回生電流制限抵抗 Rの他端とダイオード Dのァノード端子との接続点に接続されている。ここで、コンデンサ Cはダイォ一ドによつて直流に変換された電流の脈動を抑えるための平滑コンデンサである。

さらに、これらのトランジスタ T r l〜T r 6にはそれぞれ並列にダイォ一ドが接続されている。例えば、トランジスタ Τ r 1のコレクタ端子にはダイオード D 1のァノ一ド端子が接続され、トランジスタ T r 1のェミッタ端子にはダィオード D 1 の力ソード端子が接続されている。同様に、トランジスタ T r 2にはダイオード D 2が、トランジスタ T r 3にはダイオード D 3が、トランジスタ T r 4にはダイオード D 4が、トランジスタ T r 5にはダイオード D 5が、トランジスタ T r 6にはダィオード D 6がそれぞれ並列に接続されている。なお、これらのトランジスタ T r 1〜Τ Γ 6のベース端子は後述するタィミング制御回路に接続されている。

次に、インバ一タ 3の回路構成について説明する。トランジスタ T r 3 1 とトランジスタ T r 3 2とは、直列に接続されている。すなわち、トランジスタ T r 3 1のェミッタ端子とトランジスタ T r 3 2のコレクタ端子が接続されており、この接続点はモータ 4 1 に接続されている。同様に、トランジスタ T r 3 3のエミッタ端子とトランジスタ T r 3 4のコレクタ端子が接続されており、この接続点はモータ 4 1に接続されている。トランジスタ T r 3 5のエミッタ端子とトランジスタ T r 3 6 のコレクタ端子が接続されており、この接続点はモータ 4 1に接続されている。

また、直列に接続されたトランジスタ T r 3 1 とトランジスタ T r 3 2、トランジスタ T r 3 3とトランジスタ T r 3 4及びトランジスタ T r 3 5とトランジスタ T r 3 6は並列に接続されている。すなわち、トランジスタ T r 3 1 , Τ Γ 3 3， Τ Γ 3 5のコレクタ端子が互いに接続され、この接続点には上記コンデンサ Cの他端と接続されている。同様に、トランジスタ T r 3 2 , T r 3 4, Τ Γ 3 6のェミッタ端子が互いに接続され、この接続点には上記コンデンサ Cの一端と接続されている。

さらに、これらのトランジスタ T r 3 l〜T r 3 6にはそれぞれ並列にダイオードが接続されている。例えば、トランジスタ T r 3 1のコレクタ端子にはダイオード D 3 1の了ノード端子が接続され、トランジスタ T r 3 1のェミツタ端子にはダイオード D 3 1のカソ一ド端子が接続されている。同様に、トランジスタ T r 3 2にはダイオード D 3 2が、トランジスタ T r 3 3にはダイオード D 3 3が、トランジスタ T r 3 4にはダイオード D 3 4が、トランジスタ T r 3 5にはダイオード D 3 5 が、トランジスタ T r 3 6にはダイオード D 3 6がそれぞれ並列に接続されている。

次に、図 3の回路構成について説明する。図 3 ( A ) は発光回路部を、図 3 ( B ) は受光回路部を示す。図 3 ( A ) 及び図 3 ( B ) において、発光ダイオード D 5 1 とフォトトランジスタ T r 5 1 とは、一つのフォト力ブラを構成する。すなわち、発光ダイオード D 5 1 に順方向電流が流れると発光し、発光した光がフォトトランジスタ T r 5 1 に受光されるとフォトトランジスタ T r 5 1 がオンする。同様に、発光ダイオード D 5 2 〜D 5 6 とフォトトランジスタ T r 5 2〜T r 5 6 もそれぞれフォトカプラを構成する。

図 3 ( A ) において、ダイオード D 6 1 にはダイオード D ΰ 2が直列に接続されている。すなわち、ダイオード D 6 1の力ソ一ド端子にはダイオード D 6 2のァノード端子が接続されている。また、発光ダイオード D 5 1 と発光ダイオード D 5 2 とは逆方向に、かつ、並列に接続されている。すなわち、発光ダィオード D 5 1のアノード端子には発光ダィオード D 5 2の力ソ一ド端子が接続され、この接続点は上記ダイオード D 6 1 の力ソード端子とダイ.ォ一ド D 6 2 のァノ一ド端子との接続点に接続されている。

同様に、ダイオード D 6 3にはダイオード D 6 4が直列に接続され、ダイオード D 6 5 にはダィォード D 6 6が直列に接続されている。また、発光ダイオード D 5 3 と発光ダイオード D 5 4 とは逆方向に並列に接続され、発光ダイオード D 5 5 と発光ダイオード D 5 6 とは逆方向に並列に接続されている。そして、発光ダイオード D 5 3のァノ一ド端子と発光ダイオード D 5 4の力ソード端子との接続点にはダイオード D 6 3のカソード端子とダイオード D 6 4のァノ一ド端子との接続点に接続され、発光ダイオード D 5 4のァノ一ド端子と発光ダイオード D 5 5の力ソード端子との接続点にはダイオード D 6 4のカソード端子とダイオード D 6 5のァノード端子との接続点に接続されている。

さらに、ダイオード D 6 1， D 6 3 , D 6 5のアノード端子は負荷抵抗 R Xの一端に接続され、ダイオード D 6 2 , D 6 4 , D 6 5のカソ一ド端子は負荷抵抗 R の他端に接続されている。図 3 ( B ) において、フォトトランジスタ T r 5 l〜T r 5 5のコレクタ端子は、いずれも定電圧源 V _{c c}に接続されるとともに、タイミング制御回路 5 1 に接続されている。このタイミング制御回^ 5 1 は後述する回生電流を監視して回生信号 S T を出力する回路でタィミング制御回路 5 1から出力される回生信号 S Tは端子 T l , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6を介して図 2のそれぞれのトランジスタのベース端子に接続されている。

したがって、例えば図 3 ( A ) の発光ダイオード D 5 1 に順方向電流が流れて発光したとき、フォトトランジスタ T r 5 1 がオンになる。このため、フォトトランジスタ T r 5 1 のコレクタ端子がほぼ ϋ 〔V〕になり、この電位が信号としてタイミング制御回路 5 1 に通知される。こうして、タイミング制御回路 5 1 は電源 1 1から供給される電源電圧のタィミングを判別して後述する所定のタィミングで回生信号 S Tを出力する。次に、本発明の電源回生方式の動作について説明する。

図 4 は、トランジスタのォンオフを示すタイ厶チヤートであつて、電源電圧の変化に対応するトランジスタ T r 1〜T r 6 の時間的な変化を示したものである。

図において、トランジスタ T r l， Τ Γ 3 , T r 5 は三相 ( R相， S相， T相）の電源電圧のうち、最大の電位を示す相をオンにするトランジスタであり、逆にトランジスタ T r 2 , T r 4 , T r 6は三相の電源電圧のうち、最小の電位を示す相をオンにするトランジスタである。

すなわち、トランジスタ T r I は R相の電位が最大の場合にオンし、他の場合ではオフする。同様に、トランジスタ T r 3 , T r 5 はそれぞれ S相及び Τ相の電位が最大の場合にォンし、他の場合ではォフする。また、トランジスタ T r 2は R相の電位が最小の場合にオンになり、他の場合ではオフになる。同様に、トランジスタ T r 4 , T r 6はそれぞれ S相及び T相の電位が最小の場合にオンし、他の場合ではオフする。

例えば、時間 t 4 4から時間 t 4 6の間では R相が最大電位になり、 S相が最小電位になる。このため、トランジスタ T r 1， T r 4がオンし、他のトランジスタはオフする。同様に、時間 t 4 6から時間 t 4 8の間では R相が最大電位になり、 T 相が最小電位になる。このため、トランジスタ T r 1 , T r 6 がオンし、他のトランジスタはオフする。

ここで、時間 t 4 6では最小電圧が S相から T相に変わるので、時間 t 4 5 にトランジスタ T r 6がオンし、時間 t 4 6 にトランジスタ T r 6がオフする。同様に、時問 t 4 8では最大電位が R相から S相に変わるので、時間 t 4 7 にトランジスタ T r 3がォンし、時間 t 4 8にトランジスタ T r 1がオフする。このようなトランジスタのオン ' オフが時間 t 4 1， t 4 2， · · ♦ , t 5 8の各時に行われる。

なお、時間 t 1から時間 t 4 2の間隔、時間 t 4 3から時間 t 4 4の間隔、 · · ·、時間 t 5 7から時間 t 5 8の間隔はいずれも同一の時間間隔であって、電源のインダクタンス及びィンダクタンス Lに応じて変動する。

図 5〜図 7 は回生電流の流れを示す図であって、電源及びコンバータにおける回生電流の流れを示す。図 5は相切換前の回生電流の流れを、図 6は相切換時の回生電流の流れを、図 7 は相切換後の回生電流の流れをそれぞれ示す。すなわち、図 5は図 4における時間 t 4 4から時間 t 4 5の間の回生電流の流れを、図 6は図 4における時間 t 4 5から時間 t 4 6の間の回生電流の流れを、図 7 は図 4における時間 t 4 6から時間 t 4 7 の間の回生電流の流れをそれぞれ示す。

次に、各時点の回生電流の流れについて説明する。

まず、図示されていないモータが減速することによつて発生した誘導起電力による電流が上記コンデンサ Cの両端に流れ込むため、コンデンサ Cの両端の電位が上昇する。この際、電源 1 1から供給される三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位がコンデンサ Cの一端の電位よりも低くなり、三相の電源電圧のうち最小の電位を示す一相の電位がコンデンサ Cの他端の電位よりも高くなる。したがって、供給される三相の電源電圧とコンデンサ Cとの間に電位差が生ずるため、コンデンサ Cから電源 1 1へ流れる回生電流が生ずる。以下、上記の事象によって生ずる回生電流を「減速時回生電流」と呼ぶ。

図 5 において、減速時回生電流は、相電流 I Rとして回生電流制限抵抗 R及びトランジスタ T r 1を介して電源 1 1 に流れる。なお、この際の T相の電位は V _T である。また、減速時回生電流は T相の電位 V _T よりも Sの電位 V _s のほうが、低く、かつ、卜ランジスタ T r 4がオンしているので、相電流 ί S としてトランジスタ T r 4を介してコンデンサ Cへ流れる。

図 6において、減速時回生電流は、トランジスタ T r 4がォフすることにより、入力部インダクタンス Lに逆起電圧が発生し、トランジスタ T r 1、ダイオード D 3を介して流れる。図 7において、減速時回生電流は、相電流 I Rとして回生電流制限抵抗 R及びトランジスタ T r 1を介して電源 1 1 に流れる。また、減速時回生電流は S相の電位 V _s よりも T相の電位 V τ のほぅが低く、かつ、トランジスタ T r 6がオンしているので、相電流 I S としてトランジスタ T r 6を介して図示されていないモ一タへ流れる。

図 8は、相切換時の回生電流の流れを示す図である。図において、インダクタンス L 1 は電源のインダクタンスを示し、ィンダクタンス L 2 はコンバ一タ 2のィンダクタンスを示す。また、電位 V R 1， V S 1 , V T 1 は電源電圧の電位を示し、電位 V R 2， V S 2 , V T 2は電源電圧に接続される他の機器における電位を示す。なお、図 6 と同一の要素には同一番号を付し、説明を省略する。

減速時回生電流は、相電流 I Rとして回生電流制限抵抗 R及びトランジスタ T r 1を介して電源 1 1 に流れる。また、減速時回生電流は相電流 I Sとしてトランジスタ T r 4を介して図示されていないモータに流れ、相電流 I Tとしてトランジスタ T r 6を介して図示されていないモータに流れる。すなわち、インダクタンス L i s , L 2 s には電流方向に対して逆電圧がかかるので、相電流 I Sは減少する。したがって、相電流 I S が零になるときに、トランジスタ T r 4をオフするようにタイミング調整手段 5から回生信号 S Tを出力すれば、フライホイール電流は流れることはなく、電源に発生する電流の歪みを抑えることができる。

図 9は、回生電流のタイムチャートであって、電源電圧の変化に対応する相間電圧及び相電流 I T , I R , I Sの時間的な変化を示したものである。

タィミング調整手段 5から出力する回生信号 S Tのタイミングは次のようになる。すなわち、三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位が他の一相の電位と同電位となるときに、上記最大の電位を示した一相の相電流が零となるように回生信号 S Tを出力する。

具体的には、例えば時間 t 9 1から時間 t 9 3の！ ¾]において、三相のうち R相の電圧が最大値を示す。そして、時間 t 9 3では R相と S相の電位が同一電位になる。したがって、最大の電位を示した相と同相の電流である相電流 I Rが、時間 t 9 3で 0 〔A〕になるように回生信号 S Tを出力すればよい。

また、モータ 4 1 にサ一ボモータを使用したが、スピンドルモータ等の他の三相交流モータを使用することもできる。

以上説明したように本発明では、ィンバ一タが電源回生時に、すなわちモータ減速時に発生する誘導起電力を直流に変換し、タィミング調整手段が所定のタィミングで回生信号を出力し、コンバータが変換された直流をフライホイール電流を流さずに交流に変換して電源に回生するように構成したので、電源に回生する電圧の歪みを抑えることができる。このため、電源に高調波が発生することはない。

Claims

請求の範囲

1 . モータの減速時に発生する誘導起電力を電源に回生する電源回生方式において、

電源回生時に、モータに発生する誘導起電力を直流に変換するィンバータと、

三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位が他の一相の電位と同電位となる前に所定のタィミングで回生信号を出力するタイミング調整手段と、

前記回生信号に基づいて変換された直流を、交流に変換して前記電源に回生するコンバ一タと、

を有することを特徴とする電源回生方式。

2 . 前記タイミング調整手段は、三相の電源電圧のうち最大の電位を示す一相の電位が他の一相の電位と同電位となるときに、前記一相の相電流が零となるように調整して、前記回生信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項 1記載の電源回生方式。