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公開番号2025033154
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023138680
出願日2023-08-29
発明の名称回生電力消費装置、インバータ装置
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250306BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回生抵抗の大型化を防止しながら効率的に回生電力を消費できる回生電力消費装置等を提供する。
【解決手段】回生電力消費装置14は、モータ20で発生する回生電力で充電可能な平滑コンデンサ12と、平滑コンデンサ12と並列に接続され、回生電力の少なくとも一部を消費可能な回生抵抗142と、回生抵抗142と直列に接続され、回生電力消費経路を導通させるオン状態と、回生電力消費経路を遮断するオフ状態の間で遷移可能なトランジスタ141と、トランジスタ141の状態を制御するためのドライバ143であって、トランジスタ141のオン信号およびトランジスタ141のオフ信号に加えて、回生電力の少なくとも一部を回生抵抗142と分担して消費させる中間状態にトランジスタ141を制御するために、オン信号とオフ信号の間の中間信号を制御信号としてトランジスタ141に印加可能なドライバ143と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
モータで発生する回生電力で充電可能なコンデンサと、
前記コンデンサと並列に接続され、前記回生電力の少なくとも一部を消費可能な回生抵抗と、
前記回生抵抗と直列に接続され、前記モータおよび前記コンデンサの少なくともいずれかと前記回生抵抗の間の回生電力消費経路を導通させるオン状態と、前記回生電力消費経路を遮断するオフ状態の間で遷移可能なトランジスタと、
前記トランジスタの状態を制御するためのドライバであって、前記トランジスタを前記オン状態に制御するためのオン信号および前記トランジスタを前記オフ状態に制御するためのオフ信号に加えて、前記回生電力の少なくとも一部を前記回生抵抗と分担して消費させる中間状態に前記トランジスタを制御するために、前記オン信号と前記オフ信号の間の中間信号を制御信号として前記トランジスタに印加可能なドライバと、
を備える回生電力消費装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記オン信号は、前記トランジスタの閾値電圧より大きいオン電圧であり、
前記オフ信号は、前記閾値電圧より小さいオフ電圧であり、
前記中間信号は、前記オン電圧より小さく前記オフ電圧より大きい中間電圧である、
請求項１に記載の回生電力消費装置。
【請求項３】
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記ドライバは、前記トランジスタが前記オフ状態にある時に、前記電圧検出部によって検出された前記電圧が第１電圧閾値まで増加すると、前記制御信号を前記オフ信号から前記オン信号に遷移させる、
請求項２に記載の回生電力消費装置。
【請求項４】
前記ドライバは、前記トランジスタが前記中間状態にある時に、前記電圧検出部によって検出された前記電圧が、前記第１電圧閾値より小さい第２電圧閾値まで減少すると、前記制御信号を前記中間信号から前記オフ信号に遷移させる、請求項３に記載の回生電力消費装置。
【請求項５】
前記トランジスタが前記オン状態にある時に前記回生電力消費経路を流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記ドライバは、前記電流検出部によって検出された前記電流が電流閾値に達すると、前記制御信号を前記オン信号から前記中間信号に遷移させる、
請求項２に記載の回生電力消費装置。
【請求項６】
前記ドライバは、前記中間状態における前記トランジスタと前記回生抵抗の、前記回生電力の少なくとも一部の消費における分担割合を、前記中間信号によって制御する、請求項１から５のいずれかに記載の回生電力消費装置。
【請求項７】
前記コンデンサは、直流を平滑する平滑コンデンサであり、
前記平滑コンデンサによって平滑された前記直流を交流に変換して前記モータに印加する直流交流変換部を備える、
請求項１から５のいずれかに記載の回生電力消費装置。
【請求項８】
直流を平滑する平滑コンデンサであって、モータで発生する回生電力で充電可能な平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサによって平滑された前記直流を交流に変換して前記モータに印加する直流交流変換部と、
前記平滑コンデンサと並列に接続され、前記回生電力の少なくとも一部を消費可能な回生抵抗と、
前記回生抵抗と直列に接続され、前記モータおよび前記平滑コンデンサの少なくともいずれかと前記回生抵抗の間の回生電力消費経路を導通させるオン状態と、前記回生電力消費経路を遮断するオフ状態の間で遷移可能なトランジスタと、
前記トランジスタの状態を制御するためのドライバであって、前記トランジスタを前記オン状態に制御するためのオン信号および前記トランジスタを前記オフ状態に制御するためのオフ信号に加えて、前記回生電力の少なくとも一部を前記回生抵抗と分担して消費させる中間状態に前記トランジスタを制御するために、前記オン信号と前記オフ信号の間の中間信号を制御信号として前記トランジスタに印加可能なドライバと、
を備えるインバータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回生電力消費装置等に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータで発生する過剰な回生電力を、回生抵抗で消費させるインバータ装置が開示されている。回生抵抗には、オンオフ制御可能なスイッチング素子が直列に接続されている。回生電力で充電された平滑コンデンサの電圧が過大になると、スイッチング素子がオン状態に切り替えられ、過剰な回生電力が回生抵抗によって消費される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１６６９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、過剰な回生電力の消費が、実質的に回生抵抗のみで行われる。このため、消費されるべき回生電力が大きい用途では、回生抵抗を大型化する必要があり、インバータ装置全体の大型化を招いていた。
【０００５】
本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、回生抵抗の大型化を防止しながら効率的に回生電力を消費できる回生電力消費装置等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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の回生電力消費装置は、モータで発生する回生電力で充電可能なコンデンサと、コンデンサと並列に接続され、回生電力の少なくとも一部を消費可能な回生抵抗と、回生抵抗と直列に接続され、モータおよびコンデンサの少なくともいずれかと回生抵抗の間の回生電力消費経路を導通させるオン状態と、回生電力消費経路を遮断するオフ状態の間で遷移可能なトランジスタと、トランジスタの状態を制御するためのドライバであって、トランジスタをオン状態に制御するためのオン信号およびトランジスタをオフ状態に制御するためのオフ信号に加えて、回生電力の少なくとも一部を回生抵抗と分担して消費させる中間状態にトランジスタを制御するために、オン信号とオフ信号の間の中間信号を制御信号としてトランジスタに印加可能なドライバと、を備える。
【０００７】
本態様では、トランジスタが、従来（例えば、特許文献１におけるスイッチング素子）のオン状態とオフ状態に加えて、その間の中間状態に制御されうる。この中間状態では、トランジスタが、オン状態のような略完全な導通状態ではなく、部分的な導通状態にあるため、抵抗のように機能する。この時、消費されるべき回生電力は、抵抗のように機能するトランジスタによっても消費されるため、それと直列に接続されている回生抵抗によって消費される回生電力を低減できる。このように、消費されるべき回生電力が大きい用途でも、抵抗のように機能するトランジスタに回生電力の消費を積極的に分担させることで、回生抵抗の分担消費量を抑制できるため、回生抵抗の大型化を防止できる。
【０００８】
本開示の別の態様は、インバータ装置である。この装置は、直流を平滑する平滑コンデンサであって、モータで発生する回生電力で充電可能な平滑コンデンサと、平滑コンデンサによって平滑された直流を交流に変換してモータに印加する直流交流変換部と、平滑コンデンサと並列に接続され、回生電力の少なくとも一部を消費可能な回生抵抗と、回生抵抗と直列に接続され、モータおよび平滑コンデンサの少なくともいずれかと回生抵抗の間の回生電力消費経路を導通させるオン状態と、回生電力消費経路を遮断するオフ状態の間で遷移可能なトランジスタと、トランジスタの状態を制御するためのドライバであって、トランジスタをオン状態に制御するためのオン信号およびトランジスタをオフ状態に制御するためのオフ信号に加えて、回生電力の少なくとも一部を回生抵抗と分担して消費させる中間状態にトランジスタを制御するために、オン信号とオフ信号の間の中間信号を制御信号としてトランジスタに印加可能なドライバと、を備える。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、これらの表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラム等に変換したものも、本開示に包含される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、回生抵抗の大型化を防止しながら効率的に回生電力を消費できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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