特開 2023-135296 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135296

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20230921BHJP

   H01H 9/54 20060101ALI20230921BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

H02M7/12 N

H01H9/54 F

H02M7/48 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022040434

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】汪 盛沛

【テーマコード（参考）】

5G034

5H006

5H770

【Ｆターム（参考）】

5G034AB01

5G034AC20

5H006BB05

5H006CC08

5H006DB01

5H006DC05

5H006FA02

5H770BA01

5H770CA02

5H770DA10

5H770HA03W

5H770JA11W

5H770JA14W

5H770JA17W

5H770LA02W

5H770LA08W

(57)【要約】

【課題】コンバータから直流電力が出力される直流バスにおける二次的な突入電流を好適に抑制する。
【解決手段】コンバータから直流電力が出力される直流バスの電流を制御する制御装置であって、コンバータから直流バスへの直流電力の出力が開始されたときの突入電流を抑制するための防止回路であって、該直流バスの正極側又は負極側に接続された抵抗と、該抵抗に対して並列に配置されたリレーとを含む防止回路と、リレーがオフにされた状態でコンバータからの直流電力の出力が開始された以降における、直流バスにおける正極側と負極側との間のＰＮ電圧を検出する第１検出部と、コンバータに入力される交流電圧を検出する第２検出部と、第１検出部により検出されるＰＮ電圧と第２検出部により検出される交流電圧とに基づいて、リレーをオフ状態からオン状態に切り替える制御部と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンバータから直流電力が出力される直流バスの電流を制御する制御装置であって、
前記コンバータから前記直流バスへの直流電力の出力が開始されたときの突入電流を抑制するための防止回路であって、該直流バスの正極側又は負極側に接続された抵抗と、該抵抗に対して並列に配置されたリレーとを含む防止回路と、
前記リレーがオフにされた状態で前記コンバータからの直流電力の出力が開始された以降における、前記直流バスにおける正極側と負極側との間のＰＮ電圧を検出する第１検出部と、
前記コンバータに入力される交流電圧を検出する第２検出部と、
前記第１検出部により検出される前記ＰＮ電圧と前記第２検出部により検出される前記交流電圧とに基づいて、前記リレーをオフ状態からオン状態に切り替える制御部と、
を備える、制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第２検出部により検出される前記交流電圧と前記第１検出部により検出される前記ＰＮ電圧との差分が所定の閾値より低くなったタイミングで、前記リレーをオフ状態からオン状態に切り替える、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記差分が前記所定の閾値より低くなる前に、前記ＰＮ電圧の時間微分値が所定値より小さくなった場合には、前記リレーをオフ状態からオン状態に切り替える、
請求項１又は請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記直流バスから直流電力の供給を受けて電動機を駆動するための駆動電流を生成するインバータを備えるドライバユニットである、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記コンバータと前記直流バスを含む、
請求項４に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンバータから直流電力が出力される直流バスの電流を制御する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ等の電動機を駆動する電源システムとして、直流バスを有するシステムは広く利用されている。この直流バスに対して、直流電力を利用する様々な装置が接続されることで、安定した電力の供給が実現するために、直流バスに対してコンデンサが備えられる場合がある。このような直流バスに供給される直流電力は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータによって生成される場合がある。そして、コンバータにより直流電力の供給が開始された直後等においては、直流バスに直流電圧が急に印加されることになるため、急峻なパルス状の突入電流が直流バスを流れる場合がある。突入電流は局所的な昇温等を引き起こし、好ましいものではない。そこで、従来技術では、直流バスに突入電流のピーク値を抑制するための防止回路が設けられる場合がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、直流バスに設けられた突入電流によって電源リレーの接点が溶着するのを防止するために、突入電流防止回路のバス電圧に基づいてリレーのオン、オフ制御を行う構成が開示されている。また、特許文献２や特許文献３にも、直流バスに接続されるコンデンサの端子間電圧に基づいてリレーのオン、オフ制御を行う構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７－１０１３４５号公報

【特許文献2】特開平６－２４５４８５号公報

【特許文献3】特開２０１１－１８２５６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的に、直流バスにおける突入電流のピーク値を抑制するために、抵抗とリレーを組み合わせた防止回路が使用されることが多い。防止回路では、突入電流が発生する期間においては直流バスに防止回路中の抵抗が接続されることで、突入電流のピーク抑制が図られる。一方で、直流バスに当該抵抗が接続されたままとなると、直流バスの電力が無駄に消費されることになるため、突入電流のピーク値がある程度低下したタイミングでリレーを切り替えて、実質的に抵抗を直流バスから切り離す。

【0006】

上記のように防止回路を使用することで突入電流のピーク値をある程度抑制することは可能である。しかし、リレーを切り替え得るタイミングで、直流バスにおける電流の流れが急に切り替わることになり、二次的な突入電流が生じる可能性がある。特に、直流バスは、そこに直流電力を出力するコンバータ動作の影響も受けることから、二次的な突入電流を好適に抑制するためには、直流バスのみの電気的な状態を考慮するだけでは不十分なおそれがある。

【0007】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コンバータから直流電力が出力される直流バスにおける二次的な突入電流を好適に抑制する技術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】

【0008】

本願開示の一側面に係る制御装置は、コンバータから直流電力が出力される直流バスの電流を制御する制御装置であって、前記コンバータから前記直流バスへの直流電力の出力が開始されたときの突入電流を抑制するための防止回路であって、該直流バスの正極側又は負極側に接続された抵抗と、該抵抗に対して並列に配置されたリレーとを含む防止回路と、前記リレーがオフにされた状態で前記コンバータからの直流電力の出力が開始された以降における、前記直流バスにおける正極側と負極側との間のＰＮ電圧を検出する第１検出部と、前記コンバータに入力される交流電圧を検出する第２検出部と、前記第１検出部により検出される前記ＰＮ電圧と前記第２検出部により検出される前記交流電圧とに基づいて、前記リレーをオフ状態からオン状態に切り替える制御部と、を備える。

【0009】

本願開示の制御装置は、コンバータから直流電力が出力される直流バスにおける電流を制御する制御装置である。一般的に、直流バスでは、コンバータから直流電力の供給が開始された直後において、突入電流が流れる場合がある。突入電流は、パルス状の電流であり、そのピーク値が比較的大きいため直流バスに接続される電気機器に対して好ましくない影響を及ぼす可能性がある。そこで、本願開示の制御装置は、抵抗とリレーとを含む防止回路を備える。コンバータからの直流電力の出力開始時においては、リレーがオフ状態とされることで、当該出力開始に起因する突入電流は、防止回路の抵抗に流れ込むことになり、突入電流のピーク値をより低く抑制することができる。したがって、防止回路は、コンバータの出力部が直流バスに接続される部位の近傍（コンデンサの前）に設けられることで、直流バスの下流側（コンバータから遠位側）において突入電流の影響を可及的に軽減することができる。

【0010】

防止回路の抵抗により突入電流のピーク値は低下していくが、その後の当該抵抗によるエネルギーの消費を避けるために、防止回路においてはリレーをオフ状態からオン状態に切り替える必要がある。これにより直流バスを流れる電流が当該抵抗を回避でき、以て、直流バスにおけるエネルギーロスを回避できる。ここで、防止回路におけるリレーのオフ状態からオン状態への切替（以下、単に「リレー切替」ともいう）に起因して、二次的な突入電流が発生する可能性がある。この二次的な突入電流のピーク値も比較的高いため、リレーの接点寿命及び周辺機器への影響があるため、そのピーク値をより低く抑制するのが好ましい。

【0011】

そこで、本願開示の制御装置は、第１検出部と第２検出部とを備え、それぞれによりＰＮ電圧とコンバータに入力される交流電圧が検出される。ＰＮ電圧は、直流バスに直接関連する要素である。また、上記交流電圧は、直流バスに直流電力を出力するコンバータの動作に強い関連性を有する要素である。したがって、防止回路のリレーのオン動作に起因する二次的な突入電流については、そのオン動作を実行するタイミングを、抵抗でのエネルギー消費がいたずらに長くならず且つ二次的な突入電流のピークが低くなるタイミング、すなわち、オン動作の実行開始時点において、リレーの端子間の電位差を可及的に小さくすることが重要である。そして、本出願人は、当該電位差には、上記のＰＮ電圧と交流電圧の２つの要素が強い関連性を有していることを見出した。そこで、制御部によって、第１検出部と第２検出によって検出された当該ＰＮ電圧及び当該交流電圧に基づいて、防止回路におけるリレー切替が実行される。

【0012】

このような構成により、防止回路のリレー切替に起因する二次的な突入電流を好適に抑制することが可能となる。なお、制御装置の一例として、前記直流バスから直流電力の供給を受けて電動機を駆動するための駆動電流を生成するインバータを備えるドライバユニットであってもよい。制御装置であるドライバユニットは、一台又は複数台の電動機を駆動可能なインバータを備えていてもよい。なお、ドライバユニットである前記制御装置は、前記コンバータと前記直流バスを含んで構成されてもよい。更に別法として、制御装置
として、コンデンサにより直流バスの電圧変動を調整するためのコンデンサユニットを例示することもできる。制御装置は、これらの装置以外の構成を有するものであっても構わない。

【0013】

また、上記の制御装置において、前記制御部は、前記第２検出部により検出される前記交流電圧と前記第１検出部により検出される前記ＰＮ電圧との差分が所定の閾値より低くなったタイミングで、前記リレーをオフ状態からオン状態に切り替えてもよい。本出願人は、当該差分が、二次的な突入電流のピーク値に強い関連性を有することを見出した。そこで、当該差分が所定の閾値より低くなるタイミングをリレー切替タイミングとすることで、コンバータによる直流電力の出力開始に起因する突入電流だけではなく、二次的な突入電流のピーク値も好適に抑制することができる。なお、コンバータに入力されるのは交流電圧のため時間変動するが、ＰＮ電圧との差分を算出する際には、所定位相の交流電圧値（例えば、ピーク電圧値）をその代表値として利用すればよい。

【0014】

また、上記所定の閾値は、直流バスに接続されるコンバータや防止回路の電気的特性を考慮して決定することができる。別法として、上記所定の閾値は、可変調整されてもよい。例えば、直流バスにおける二次的な突入電流のピーク値に関連するパラメータが存在する場合、当該パラメータに応じて所定の閾値を可変調整することができる。当該パラメータとしては、直流バスの温度等が例示できる。

【0015】

上述までの制御装置において、前記制御部は、前記差分が前記所定の閾値より低くなる前に、前記ＰＮ電圧の時間微分値が所定値より小さくなった場合には、前記リレーをオフ状態からオン状態に切り替えてもよい。ＰＮ電圧の時間微分値、すなわち変化速度が小さくなっていくと、上記差分が所定の閾値より低い状態に至るまでに要する時間が長くなり、結果として、防止回路の抵抗で消費されるエネルギー量が増加してしまうおそれがある。そこで、このような無駄なエネルギー消費を回避するために、ＰＮ電圧の時間微分値が所定値より小さくなった場合には、差分が所定の閾値より低くなっていない場合でもリレーをオフ状態からオン状態に切り替えるのが好ましい。当該所定値は、抵抗によるエネルギー消費と二次的な突入電流による悪影響とのバランスを考慮して決定するのが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

コンバータから直流電力が出力される直流バスにおける二次的な突入電流を好適に抑制する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】電力供給システムの概略構成を示す図である。

【図2】図１に示す電力供給システムに含まれるドライバユニット及びコンデンサユニットの回路構成を概略的に示す図である。

【図3】図２に示す電力供給システムにおいて、突入電流を抑制するための処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】図３に示す処理が行われた際の、突入電流の挙動を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本願開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細を説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。本願開示では、制御装置の一つの例示的形態として、モータを駆動するための駆動電力の供給を行うためのドライバユニットとコンデンサユニットを示すが、これら以外の装置にも本願開示の制御装置に関する技術思想を適用することができる。

【0019】

図１は、モータに駆動電力を供給する電力供給システムの概略構成を示す図である。当該電力供給システムは、コンバータ１０、コンデンサユニット１５、ドライバユニット２０で構成される。コンバータ１０は、交流電源７からケーブル７ａを経て交流電力の供給を受けて直流電力を出力する。出力された直流電力は、コンバータ１０に隣接するように配置されたコンデンサユニット１５とドライバユニット２０に直流バス１１（後述の図２を参照）を通して供給される。この直流バス１１は、直流電力の通電経路であり、コンバータ１０、コンデンサユニット１５、ドライバユニット２０の間に形成される。コンデンサユニット１５とドライバユニット２０のそれぞれが、本願開示の制御装置に相当する。

【0020】

ドライバユニット２０は、図示しないＰＬＣ(Programmable Logic Controller)等）か
らの指令に基づいて、モータ２のサーボ制御を司る。ドライバユニット２０の制御部２１０（後述の図２を参照）は、演算処理を司るＣＰＵやメモリを有するコンピュータであり、そこで所定の制御プログラム等を実行することで様々な機能を発揮することができる。例えば、制御部２１０は、ネットワークを介して上位装置からモータ２の動作（モーション）に関する動作指令信号と、モータ２に搭載されたエンコーダから検出信号とを受けとって、モータ２の駆動に関するサーボ制御に関する指令値を算出する。そして、ドライバユニット２０は、その算出された指令値に応じて、対応するモータを駆動するための駆動電力を、動力線２ａを介してモータ２に供給する。なお、制御部２１０は、直流バス１１、２１を流れる突入電流を抑制するための処理に関する制御も実行するように構成されるが、その詳細については後述する。更に、制御部２１０は、モータ２に関し、これらの制御以外の制御も司るように構成されてもよい。

【0021】

また、コンデンサユニット１５は、内部にモータ２からの回生電力を蓄電可能なコンデンサ１５５を有するユニットである。当該コンデンサ１５５に回生電力を蓄電することで、モータ２の回生時に直流バス１１、１５１の電圧が過度に上昇することを抑制でき、また、蓄電した電力をモータ２の駆動に利用することができる。電力供給システムの構築に当たって、コンデンサユニット１５は必須の構成ではなく、モータ２の動作条件や負荷条件等を考慮してコンデンサユニット１５の利用の有無やコンデンサユニット１５に内蔵されるコンデンサ１５５の容量等を決定すればよい。

【0022】

モータ２は、所定の設備装置を駆動するために、ドライバユニット２０によって駆動制御される。ドライバユニット２０にはインバータ２６が内蔵され、インバータ２６によりモータ２の駆動電流が生成される。一例として、設備装置としては、各種の機械装置（例えば、産業用ロボットのアームや搬送装置）が例示でき、モータ２はその設備装置を駆動するアクチュエータとして装置内に組み込まれている。また、モータ２は、ＡＣサーボモータである。別法として、モータ２は誘導モータやＤＣモータであってもよい。モータ２は、それぞれのロータの回転に連動して回転する検出円盤を有し、ロータの回転状態を検出可能なエンコーダを備える。更には、モータ２はリニアモータでもよく、その場合、可動子の位置検出はリニアエンコーダが用いられる。

【0023】

ここで、図１に示す電力供給システムにおいて、電力供給装置に相当するドライバユニット２０及びコンデンサユニット１５の構成について、図２に基づいて説明する。当該電力供給システムにおいて、交流電源７から供給された交流電力がコンバータ１０により直流電力に変換され、直流バス１１に出力される。そして、直流バス１１に対してドライバユニット２０やコンデンサユニット１５が脱着可能に構成されている。したがって、ユーザはメンテナンス等の目的で必要に応じて、直流バス１１に接続される装置を取り外したり取り付けたりすることが可能である。

【0024】

ドライバユニット２０の内部回路、特に、直流バス１１から供給される直流電力が入力
される入力部２００の構成について説明する。入力部２００は、外部からの直流電力がドライバユニット２０内において入力される部位であり、入力部２００に入力された直流電力は、下流側に位置するインバータ２６に供される。インバータ２６そのものは公知の技術によるものであるから、その詳細については説明を割愛する。

【0025】

入力部２００において、直流バス２１のプラス側経路には、ドライバユニット２０が接続される直流バス１１にコンバータ１０から直流電力が供給され始めたときに、直流バス１１から入力部２００に突入電流が流れ込むのを防止するための防止回路を構成する、抵抗２２とリレー２３が設けられている。当該防止回路において、抵抗２２とリレー２３は並列に接続されており、リレー２３がオフの状態ではプラス側経路を流れる電流が抵抗２２を通過し、リレー２３がオンの状態では電流が抵抗２２をバイパスするように流れる。より具体的には、コンバータ１０から直流電力が供給され始めた時点ではリレー２３はオフ状態となっており、プラス側経路において抵抗２２を経て電流が流れることで、突入電流のピーク値が抑制される。そして、その突入電流が検出された後にリレー２３がオン状態とされることで、直流バス１１からの供給電力が抵抗２２によって消費されることを回避できる。なお、当該防止回路による突入電流の抑制処理の詳細については、後述する。別法として、抵抗２２に代えてＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）を利用でき、また、リレー２３に代えて半導体スイッチ素子を利用できる。この点については、後述の抵抗１５２、リレー１５３についても同様である。

【0026】

この他に、入力部２００には、プラス経路とマイナス経路との間にコンデンサ２５が配置されている。コンデンサ２５は、直流バス２１の電圧変動を許容範囲内に抑えるべく配置され、ドライバユニット２０に駆動されるモータ２からの回生電力の蓄電も可能である。また、コンデンサ２５に蓄電された電力を放電させるための放電回路２４が、プラス経路とマイナス経路との間に接続されている。放電回路２４は電力消費のための抵抗と、その抵抗への電圧印加を制御するためのスイッチ回路を有しており、当該スイッチ回路の駆動は、制御部２１０によって適宜制御される。更に、入力部２００において、プラス経路とマイナス経路との間のＰＮ電圧を検出する検出部２７が設けられている。検出部２７によって検出されたＰＮ電圧は、制御部２１０に引き渡される。

【0027】

また、電力供給システムでは、コンバータ１０に入力される交流電圧（ケーブル７ａにおける交流電圧）を検出する検出部８が設けられている。そして、ドライバユニット２０の制御部２１０に対して、検出部８によって検出された交流電圧が送信される。

【0028】

次に、コンデンサユニット１５について説明する。コンデンサユニット１５は、モータを駆動するためのユニットではないため、ドライバユニット２０のようにインバータ２６を内蔵はしないが、その入力部１５０については、ドライバユニット２０の入力部２００と電気的に概ね同等の構成を有する。すなわち、入力部１５０は、直流バス１５１のプラス側経路に設けられた、突入電流の防止回路を構成する抵抗１５２とリレー１５３、直流バス１５１のプラス経路とマイナス経路との間に設けられた、コンデンサ１５５、放電回路１５４を有する。

【0029】

このようにドライバユニット２０とコンデンサユニット１５によって構成される電力供給システムによって、モータ２の駆動制御のための駆動電力の供給や、モータ２からの回生電力の回収等が実現されることになる。ここで、電力供給システムが稼働を開始するタイミング、すなわち、コンバータ１０から直流バス１１に対して直流電力の供給が開始されるタイミングを想定する。この時点では、ドライバユニット２０やコンデンサユニット１５が有するコンデンサ２５、１５５には電荷が蓄えられていない。そこで、コンバータ１０からの直流電力の出力が開始されると、ドライバユニット２０やコンデンサユニット１５内の直流バス２１、１５１において、パルス状の突入電流が発生する。このとき、防
止回路のリレー２３はオフ状態となっており、したがって突入電流は抵抗２２を通ってコンデンサ２５が配置されている直流バス２１の下流側へと流れていく。

【0030】

突入電流は、そのピーク値が過度に高くなると直流バス２１に接続される電気機器等に好ましくない影響を及ぼすため、上記の通りピーク値を抑制すべく抵抗２２を通るように防止回路のリレー２３が制御されている。しかし、突入電流のピーク値が低くなった状態で抵抗２２を通過する状態を維持すると、抵抗２２による電力消費の影響が無視できなくなり好ましくない。そこで、突入電流のピーク値がある程度低くなったタイミングで、防止回路のリレー２３をオフ状態からオン状態に切り替えて、直流バス２１を流れる電流が抵抗２２をバイパスできるようにする。しかしながら、防止回路におけるリレー２３のオン状態への切替は、電流が流れる経路が瞬間的に変化することになるため、当該切替タイミングで、比較的ピーク値の高いパルス状の電流、すなわち二次的な突入電流が発生する恐れがある。この二次的な突入電流についても、その高いピーク値に起因して直流バス２１に接続される電気機器等に好ましくない影響を及ぼすおそれがある。そこで、ドライバユニット２０は、二次的な突入電流の抑制を図るための構成を有している。

【0031】

詳細には、制御部２１０は、図３に示す突入電流の抑制処理を実行するように構成されている。図３は、ドライバユニット２０の直流バス２１における突入電流の抑制処理の流れを示すフローチャートである。当該抑制処理は、所定間隔のタイミングで制御部２１０によって繰返し実行される。図４は、図３に示す抑制処理が行われる際の、突入電流に関連する各パラメータの推移を示す図である。図４に示す各パラメータは、（ａ）及び（Ａ）が、検出部８によって検出される交流電圧ピーク値（線Ｌ１、Ｌ１０で示されるものは3相整流後の電圧値例）と検出部２７によって検出されるＰＮ電圧（線Ｌ２、Ｌ４で示さ
れるもの）を表し、（ｂ）及び（Ｂ）が、直流バス２１を流れる突入電流を表し、（ｃ）及び（Ｃ）が、防止回路におけるリレー２３のオン（ＯＮ）状態、オフ（ＯＦＦ）状態の推移を表している。（ｂ）及び（Ｂ）に関連し、Ｐ１～Ｐ４は、突入電流のピークを示している。また、図４において、図面左側に並ぶ（ａ）～（ｃ）はコンバータ１０に印加される直流電圧Ｌ１のピーク値が相対的に低いケースの各パラメータの推移を示し、図面右側に並ぶ（Ａ）～（Ｃ）はコンバータ１０に印加される直流電圧Ｌ１０のピーク値が相対的に高いケースの各パラメータの推移を示している。両ケースの直流電圧の差はΔＶ＿ＡＣ＿ｐｅａｋで表されており、例えば、当該電圧差は交流電源７の電圧変動等に起因すると考えられる。

【0032】

ここで、図３に示す突入電流の抑制処理について、図４を参照しながら説明する。なお、電力供給システムにおいてコンバータ１０が稼働開始するタイミングでは、防止回路のリレー２３はオフ状態とされている。先ず、Ｓ１０１では、コンバータ１０が稼働開始し、直流バス１１を介してドライバユニット２０の直流バス２１に電源が投入されたか否かが判定される。電力供給システムにおいて、例えば、コンバータ１０、コンデンサユニット１５、ドライバユニット２０は図示しない上位装置（ＰＬＣ等）と制御信号線で接続されているので、当該制御信号線を介してドライバユニット２０はコンバータ１０の稼働状態を把握可能である。Ｓ１０１で肯定判定されると処理はＳ１０２へ進み、否定判定されると図３の抑制処理は一度終了される。

【0033】

次にＳ１０２では検出部２７によってドライバユニット２０におけるＰＮ電圧が検出され、Ｓ１０３で検出部８によってコンバータ１０に印加される交流電圧が検出される。そして、Ｓ１０４で、Ｓ１０２で検出されたＰＮ電圧とＳ１０３で検出された交流電圧とに基づいて、防止回路におけるリレー２３をオフ状態からオン状態に切り替える切替タイミングが到来したか否かが判定される。具体的には、交流電圧とＰＮ電圧との差分が、所定の閾値より低くなったときに、当該切替タイミングが到来したと判定することができる。なお、交流電圧は時間変動するため、所定位相時点での電圧値（例えば、振幅値（ピーク
値）の最大値）をその代表値として、交流電圧とＰＮ電圧との差分を算出すればよい。別法として、交流電圧振幅の中心値をその代表値として、交流電圧とＰＮ電圧との差分を算出してもよい。

【0034】

なお、Ｓ１０４における判定条件は、以下の式１で表すことができる。
Ｖ＿ＡＣ＿ｐｅａｋ－Ｖ＿ＰＮ ＜ ＶＦ＿Ｄ＋Ｖ＿Ｒ＋Ｖａ ・・・（式１）
Ｖ＿ＡＣ＿ｐｅａｋ：交流電圧のピーク値
Ｖ＿ＰＮ ：ＰＮ電圧
ＶＦ＿Ｄ ：コンバータ１０の電気特性に基づく電圧要素
Ｖ＿Ｒ ：抵抗２２の電気特性に基づく電圧要素
Ｖａ ：その他の調整要素
式１の右辺の「ＶＦ＿Ｄ＋Ｖ＿Ｒ＋Ｖａ」が上記所定の閾値に相当する。すなわち、Ｓ１０４においては、交流電圧とＰＮ電圧との差分が、直流バス１１、２１に関連する電気機器の電気特性に基づく閾値より低くなるときに、防止回路のリレー２３のオン状態への切替が許可される（肯定判定される）ことになる。そして、Ｓ１０４で肯定判定されると処理はＳ１０５へ進み、否定判定されるとＳ１０２以降の処理が繰り返される。

【0035】

そして、Ｓ１０５では、Ｓ１０４で肯定判定されたことを踏まえて、リレー２３をオフ状態からオン状態に切り替える。このように交流電圧とＰＮ電圧との相関に基づいてリレー２３の切替処理を行うことで、コンバータ１０に印加される交流電圧の変動の影響をキャンセルさせて、定常的に安定した電圧環境下でリレー２３の切替処理が実行されることになる。その結果、リレー２３の切替処理に起因する二次的な突入電流のピーク値を、定常的に低い値に抑制することができ、直流バス１１、２１に接続される電気機器を突入電流から好適に保護することができる。

【0036】

ここで、図４に基づいて、図３の抑制処理の作用効果について説明する。上述したように、図４の左側（ａ）～（ｃ）は、交流電圧が比較的低いケースに対応し、右側（Ａ）～（Ｃ）は、交流電圧が比較的高いケースに対応するものであり、両者の交流電圧の相違は、ピーク電圧でΔＶ＿ＡＣ＿ｐｅａｋである。ここで、図４におけるタイミングｔ１は、コンバータ１０が稼働開始したタイミングである。したがって、タイミングｔ１以降に、線Ｌ２や線Ｌ４で示すように、ＰＮ電圧が時間経過とともに立ち上がっていく。また、ＰＮ電圧の立ち上がり直後においては、直流バスに急激に電流が流れ始めることになるため、（ｂ）及び（Ｂ）に示すように、突入電流のピークＰ１、Ｐ１’が出現することになる。なお、このピークＰ１、Ｐ１’は、防止回路の抵抗２２により軽減されたものであるが、図４の右側のケースでは交流電圧が高くなっている分、ピークＰ１’はピークＰ１よりも高い値となる。

【0037】

ここで、交流電圧が比較的低いケースにおいて、突入電流が流れ始めて、式１に従った上記Ｓ１０４の判定処理の結果肯定判定されるタイミングが、タイミングｔ２となり、また、（ｃ）に線Ｌ１１で示すように防止回路のリレー２３が、タイミングｔ２でオフ状態からオン状態に切り替えられる。このとき、交流電圧とＰＮ電圧の差分は、図４においてＶ＿ＡＣ＿ｐｅａｋ－Ｖ＿ＰＮ（ｔ２）で表されている。この差分は、上記の式１の条件を満たすものである。そして、タイミングｔ２における二次的な突入電流のピークはＰ２で表されている。式１に示す所定の閾値を調整することで、防止回路のリレー２３の切替タイミングｔ２と、そのときの二次的な突入電流のピークＰ２を想定のものに調整することができ、以て、二次的な突入電流による悪影響を好適に回避できる。

【0038】

また、図４において、参考として、防止回路のリレー２３の切替タイミングをタイミングｔ２よりも早いタイミングｔ３で、（ｃ）に線Ｌ１２で示すように防止回路のリレー２３が、オフ状態からオン状態に切り替えられると、そのタイミングｔ３で、二次的な突入
電流のピークＰ３が出現することになる。このとき、交流電圧とＰＮ電圧の差分は、図４においてＶ＿ＡＣ＿ｐｅａｋ－Ｖ＿ＰＮ（ｔ３）で表されており、この差分は、上記の式１の条件を満たしていない。そのため、ピークＰ３は上記のピークＰ２よりも大きくなり、二次的な突入電流による悪影響が懸念される。

【0039】

次に、交流電圧が比較的高いケースについて説明する（図４の右側（Ａ）～（Ｃ）を参照）。この場合、交流電圧が比較的低いケースと比べて高いため、式１に従った上記Ｓ１０４の判定処理の結果肯定判定されるタイミングが、上記のタイミングｔ２よりも遅いタイミングｔ４となる。そして、（Ｃ）に線Ｌ１４で示すように防止回路のリレー２３が、タイミングｔ４でオフ状態からオン状態に切り替えられる。そして、この結果、タイミングｔ４で、二次的な突入電流のピークＰ４が出現することになる。このとき、交流電圧とＰＮ電圧の差分は、図４においてＶ＿ＡＣ＿ｐｅａｋ－Ｖ＿ＰＮ（ｔ４）で表されている。この差分は、上記の式１の条件を満たすものであるから、交流電圧が比較的低いケースにおける差分Ｖ＿ＡＣ＿ｐｅａｋ－Ｖ＿ＰＮ（ｔ２）と概ね同程度となる。その結果、交流電圧が比較的高くなった場合でも、二次的な突入電流のピークＰ４のピーク値を、交流電圧が比較的低いケースにおける二次的な突入電流のピークＰ２のピーク値と同程度とすることができる。

【0040】

なお、仮に交流電圧が比較的低いケースにおけるタイミングｔ２の際のＰＮ電圧と同じＰＮ電圧になるタイミングｔ５で、（Ｃ）に線Ｌ１５で示すように防止回路のリレー２３が、オフ状態からオン状態に切り替えられるとする。タイミングｔ５は、タイミングｔ４よりも早いタイミングである。この場合、そのタイミングｔ５で、二次的な突入電流のピークＰ５が出現することになる。タイミングｔ５では交流電圧が比較的高く、そのためコンデンサ２５の端子間電圧が高くなり、ピークＰ５のピーク値は、上記のピークＰ２、Ｐ４のピーク値を超えるものとなる。

【0041】

このように図３に示す抑制処理によれば、コンバータ１０に印加される交流電圧の変動の影響を受けることなく、安定して二次的な突入電流のピークＰ２を想定の状態に制御することができ、以て、二次的な突入電流による悪影響を好適に回避できる。

【0042】

＜変形例１＞
図３に示す抑制処理では、Ｓ１０４で肯定判定されて防止回路のリレー２３の切替処理が実行される。ここで、何らかの要因で直流バス２１におけるＰＮ電圧の時間微分値（変化速度）が過度に小さくなってしまうと、突入電流が流れ始めてＳ１０４の処理で肯定判定されるまでに過度に長い時間を要してしまうおそれがある。この場合、直流バスの電流が抵抗２２を通り続けることになるため、無駄なエネルギー消費が生じてしまうので好ましくない。そこで、抑制処理において、リレー２３の切替タイミングが到来する前に（すなわち、Ｓ１０４で肯定判定される前に）、ＰＮ電圧の時間微分値が所定値よりも小さくなった場合にはリレー２３をオフ状態からオン状態に切り替えてもよい。当該所定値は、抵抗２２によるエネルギー消費と二次的な突入電流のピーク値とのバランスを踏まえて適宜設定すればよい。

【0043】

また、図３に示す抑制処理のＳ１０４において、式１の右辺の所定の閾値を、直流バス２１の温度等のパラメータに基づいて可変調整してもよい。これは直流バスの温度によって、出現する二次的な突入電流のピーク値が変動し得ることを考慮したものである。所定の閾値は、更に他の要因に基づいて可変調整しても構わない。

【0044】

＜変形例２＞
上述までの実施形態では、ドライバユニット２０における抑制処理について言及したが、当該抑制処理は、コンデンサユニット１５にも適用することができる。その場合、コン
デンサユニット１５における直流バス１５１のＰＮ電圧を検出する検出部を設けるとともに、当該ＰＮ電圧と検出部８により検出される交流電圧とをコンデンサユニット１５の制御部に引き渡し、上記の抑制処理を実行すればよい。

【0045】

＜変形例３＞
更に、上述までの実施形態におけるドライバユニット２０は、コンバータ１０及び直流バス１１を含むユニットとして構成されてもよい。すなわち、この場合、ドライバユニット２０には交流電力が入力され、その内部のコンバータ１０によって直流電力に変化され、それが直流バス１１に出力される構成となる。そして、直流バス１１における直流電力が、インバータ２６へ供給される。

【0046】

＜付記１＞
コンバータ（１０）から直流電力が出力される直流バス（１１，２１）の電流を制御する制御装置（２０）であって、
前記コンバータ（１０）から前記直流バス（１１，２１）への直流電力の出力が開始されたときの突入電流を抑制するための防止回路であって、該直流バス（２１）の正極側又は負極側に接続された抵抗（２２）と、該抵抗（２２）に対して並列に配置されたリレー（２３）とを含む防止回路と、
前記リレー（２３）がオフにされた状態で前記コンバータ（１０）からの直流電力の出力が開始された以降における、前記直流バス（２１）における正極側と負極側との間のＰＮ電圧を検出する第１検出部（２７）と、
前記コンバータ（１０）に入力される交流電圧を検出する第２検出部（８）と、
前記第１検出部（２７）により検出される前記ＰＮ電圧と前記第２検出部（８）により検出される前記交流電圧とに基づいて、前記リレー（２３）をオフ状態からオン状態に切り替える制御部（２１０）と、
を備える、制御装置。

【符号の説明】

【0047】

２ モータ
７ 交流電源
８ 検出部
１０ コンバータ
１１、２１ 直流バス
１５ コンデンサユニット
２０ ドライバユニット
２４ 放電回路
２５ コンデンサ
２６ インバータ
２７ 検出部
２１０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】