安全控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種對電動機進行驅(qū)動的逆變器的安全控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]提供如下一種逆變器:通過開關(guān)元件(半導(dǎo)體開關(guān))來切換被施加直流電壓的正電壓端子和負(fù)電壓端子各自與交流電壓輸出端子之間的連接，將直流電壓變換為交流電壓并將該交流電壓從交流電壓輸出端子輸出。逆變器作為電動機驅(qū)動系統(tǒng)的一部分而與電動機連接來被利用。
[0003]近年來，在電氣設(shè)備等中，為了避免故障所引起的伴有人身損害的事故，制定了為了使風(fēng)險收斂在容許范圍內(nèi)而決定的各種國際標(biāo)準(zhǔn)。例如，在IEC61800-5-2中，要求搭載用于在電動機緊急停止時可靠地使電動機停止的ST0(Safety Torque Off，安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷)功能。在此，電動機的轉(zhuǎn)矩與流過電動機的電流成正比。因而，為了實現(xiàn)使電動機完全停止的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷(torque off )，只要切斷流向電動機的電流即可。
[0004]因此，針對二電平逆變器，例如專利文獻I提出了一種具有強制地使與正電壓端子連接的全部上臂開關(guān)元件關(guān)斷的電路以及強制地使與負(fù)電壓端子連接的全部下臂開關(guān)元件關(guān)斷的電路的安全控制裝置。根據(jù)該安全控制裝置，由于對用于使逆變器的輸出停止的單元進行了冗余化設(shè)置，因此能夠安全地實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。
[0005]專利文獻1:日本特開2010-284051號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]另外，在高電壓大容量的逆變器等中，裝置大型化，逆變器內(nèi)的開關(guān)元件的驅(qū)動電路的布線變得龐大。因此，若如以往那樣設(shè)置例如強制地使3相的全部開關(guān)元件關(guān)斷的安全控制裝置，則用于進行使各開關(guān)元件關(guān)斷的控制的布線的布線數(shù)量增加，從而產(chǎn)生制造成本增加、制造作業(yè)繁雜這樣的問題。
[0008]本發(fā)明是鑒于以上說明的情況而完成的，其目的在于提供一種簡化了結(jié)構(gòu)而不降低對于電動機的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷的可靠性的安全控制裝置。
[0009]用于解決問題的方案
[0010]本發(fā)明提供一種逆變器的安全控制裝置，該逆變器具有:主電路，其具有與正電壓端子連接的3相的上臂開關(guān)元件以及與負(fù)電壓端子連接的3相的下臂開關(guān)元件，將所述3相的上臂開關(guān)元件與所述3相的下臂開關(guān)元件的各相的連接點作為各相的輸出端子；以及控制裝置，其通過輸出使所述3相的上臂開關(guān)元件和所述3相的下臂開關(guān)元件導(dǎo)通/關(guān)斷(on/off)的脈沖，來從所述主電路的各相的輸出端子向電動機分別輸出交流電壓，該安全控制裝置的特征在于，具備:第一轉(zhuǎn)矩關(guān)斷電路，其根據(jù)第一轉(zhuǎn)矩關(guān)斷指令，無論來自所述控制裝置的脈沖的產(chǎn)生狀態(tài)如何，都使所述3相的上臂開關(guān)元件中的2相的上臂開關(guān)元件關(guān)斷；以及第二轉(zhuǎn)矩關(guān)斷電路，其根據(jù)第二轉(zhuǎn)矩關(guān)斷指令，無論來自所述控制裝置的脈沖的產(chǎn)生狀態(tài)如何，都使與所述2相的上臂開關(guān)元件同相的2相的下臂開關(guān)元件關(guān)斷。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，第一轉(zhuǎn)矩關(guān)斷電路根據(jù)第一轉(zhuǎn)矩關(guān)斷指令來使2相的上臂開關(guān)元件關(guān)斷，第二轉(zhuǎn)矩關(guān)斷電路根據(jù)第二轉(zhuǎn)矩關(guān)斷指令來使同相的2相的下臂開關(guān)元件關(guān)斷。由此，從主電路向電動機的電流的供給被切斷，因此能夠使電動機的轉(zhuǎn)矩為O。根據(jù)本發(fā)明，用于進行為了使電動機的轉(zhuǎn)矩為O而使開關(guān)元件關(guān)斷的控制的布線只需2相份就足夠。因而，能夠使安全控制裝置為簡單的結(jié)構(gòu)。另外，即使在第一轉(zhuǎn)矩關(guān)斷電路和第二轉(zhuǎn)矩關(guān)斷電路中的一方由于某些情況而不進行動作的情況下，只要至少一方的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷電路使2相的上臂開關(guān)元件或下臂開關(guān)元件關(guān)斷，就不會在電動機中產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場。這樣，根據(jù)本發(fā)明，對用于阻止產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場的單元進行了雙重設(shè)置，因此能夠安全地實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示作為本發(fā)明的第一實施方式的二電平逆變器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0014]圖2是例示該實施方式中的通常時的開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷的切換的方式的圖。
[0015]圖3是表示該實施方式中的通常時的各模式下的輸出端子間的電位差的圖。
[0016]圖4是例示該實施方式中的僅產(chǎn)生單方的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷指令時的開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷的切換的方式的圖。
[0017]圖5是例示該實施方式中的產(chǎn)生切斷信號時的開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷的切換的方式的圖。
[0018]圖6是表示作為本發(fā)明的第二實施方式的三電平逆變器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0019]圖7是例示該實施方式中的通常時的開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷的切換的方式的圖。
[0020]圖8是表示該實施方式中的通常時的各模式下的輸出端子間的電位差的圖。
[0021]圖9是例示該實施方式中的產(chǎn)生切斷信號時的開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷的切換的方式的圖。
【具體實施方式】
[0022]下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
[0023]〈第一實施方式〉
[0024]圖1是表示作為本發(fā)明的第一實施方式的二電平逆變器的結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖1所示，該二電平逆變器包括主電路1、控制裝置2以及安全控制裝置3。
[0025]主電路I具有U相、V相及W相的上臂開關(guān)元件11?13以及U相、V相及W相的下臂開關(guān)元件14?16。各開關(guān)元件包括IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絕緣柵雙極型晶體管)、M0SFET等半導(dǎo)體開關(guān)元件以及與該半導(dǎo)體開關(guān)元件反并聯(lián)連接的續(xù)流二極管。上臂開關(guān)元件11?13的各IGBT的集電極與正電壓端子P連接，下臂開關(guān)元件14?16的各IGBT的發(fā)射極與負(fù)電壓端子N連接。而且，上臂開關(guān)元件11?13的各IGBT的發(fā)射極與下臂開關(guān)元件14?16的各IGBT的集電極分別連接，這些發(fā)射極與集電極相互連接的節(jié)點N1、N2及N3成為U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W。
[0026]在二電平逆變器的前級具有轉(zhuǎn)換器(省略圖示)，該轉(zhuǎn)換器向正電壓端子P與負(fù)電壓端子N之間輸出直流電壓。二電平逆變器將該正電壓端子P與負(fù)電壓端子N之間的直流電壓變換為3相的交流電壓，并將該3相的交流電壓從U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W分別輸出到電動機(省略圖示)的U相繞組、V相繞組以及W相繞組。電動機例如是同步電動機。
[0027]控制裝置2具有控制信號產(chǎn)生電路21和光電耦合器(photo coupler)PCl?PC6?？刂菩盘柈a(chǎn)生電路21是產(chǎn)生用于進行主電路I的上臂開關(guān)元件11?13的導(dǎo)通/關(guān)斷切換的控制信號Cl?C3以及用于進行下臂開關(guān)元件14?16的導(dǎo)通/關(guān)斷切換的控制信號C4?C6的電路。控制信號產(chǎn)生電路21所產(chǎn)生的控制信號Cl?C6分別通過光電耦合器PCl?PC6后成為柵極信號GI?G6，被分別供給到開關(guān)元件11?16的各IGBT的各柵極。
[0028]光電親合器PCl?PC6各自包括光電二極管和光電晶體管?？刂菩盘朇l?C6被分別供給到光電耦合器PCl?PC6的各光電二極管的陰極。光電耦合器PC3和PC6的各光電二極管的陽極分別與光電耦合器電源P5連接。而且，在該逆變器中，基于光電耦合器PCl?PC6的各光電晶體管的集電極-發(fā)射極間電壓，來產(chǎn)生針對開關(guān)元件11?16的各IGBT的柵極信號Gl?G60
[0029]安全控制裝置3具有轉(zhuǎn)矩關(guān)斷處理電路311和312、延遲電路321和322以及晶體管331和332。晶體管331的集電極與光電耦合器電源P5s連接，晶體管331的發(fā)射極經(jīng)由供電線361而與光電耦合器PCI和PC2的各光電二極管的陽極分別連接。另外，晶體管3 3 2的集電極與光電耦合器電源P5s連接，晶體管332的發(fā)射極經(jīng)由供電線362而與光電耦合器PC4和PC5的各光電二極管的陽極分別連接。
[0030]轉(zhuǎn)矩關(guān)斷處理電路311在通常時經(jīng)由延遲電路321向晶體管331的基極供給H電平的信號。另外，轉(zhuǎn)矩關(guān)斷處理電路312在通常時經(jīng)由延遲電路322向晶體管332的基極供給H電平的信號。因而，在通常時，晶體管331和332導(dǎo)通，來自光電耦合器電源P5s的電力分別經(jīng)由晶體管331和332而被分別供給到光電親合器PCl和PC2的各光電二極管以及光電親合器PC4和PC5的各光電二極管。
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