JP2023112504A - 電源回路及びモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発生した逆起電力のエネルギを再利用し、エネルギ効率を向上させることができる電源回路及びモータ装置を提供すること。
【解決手段】インダクタンス成分を有する負荷に直流電力を供給する電源回路は、負荷に接続された直流バスと、直流バスに接続された充放電回路と、直流バス及び充放電回路に接続され、直流バスの電圧が閾値電圧を超えると、充放電回路に直流バスから供給される電力に基づいて電荷を充電させる、電圧変動検出回路と、直流バス及び充放電回路に接続され、充放電回路の電圧を昇圧して、充電された電荷を直流バスを介して負荷に供給する昇圧回路と、を備え、充放電回路は、負荷の停止時に生じる逆起電力に基づくエネルギを充電し、充電されたエネルギを負荷の動作時に放電する。
【選択図】図１

Description

本開示は、電源回路及びモータ装置に関する。

従来、負荷がモータなどのインダクタンス成分を有する装置である場合、動作中の負荷が停止することで発生した逆起電力がその前段の回路に流れて悪影響を与えることがあるため、逆起電力の影響を抑える技術が検討されてきた。例えば、特許文献１には、逆起電力を抵抗素子によって消費することで、逆起電力の影響を抑える装置が開示されている。また、特許文献２には、モータの逆起電圧により充電した電源を小信号回路の電源として利用する装置が開示されている。

特開２０１０－８１７３３号公報 特開２００６－１８７０５８号公報

特許文献１に開示されている技術を用いれば、装置は、逆起電力が発生したとしても抵抗素子によって消費し、逆起電力の影響を抑えることができる。しかし、特許文献１に開示されている技術は、逆起電力のエネルギを抵抗素子で消費することで熱に変換されるため発熱し、また、エネルギが損失される。

特許文献２に開示されている技術を用いれば、モータの逆起電圧を充電素子に充電し、充電素子の充電電圧を定電圧化して小信号回路に供給することができる。しかし、特許文献２に開示されている技術は、モータが発生させた逆起電圧を充電した電圧を、モータとは異なる回路である小信号回路に用いており、回路構成が複雑である。また、特許文献２に開示されている技術は、充電素子の電圧が動作電源の電源より高い場合にのみ充電素子を電源として使用できるように構成されており、充電素子の容量に対して、利用できる電力量が小さい。

本開示は、発生した逆起電力のエネルギを再利用し、エネルギ効率を向上させることができる電源回路及びモータ装置を提供することを目的とする。

本開示の実施形態の一つに係る電源回路は、インダクタンス成分を有する負荷に直流電力を供給する電源回路であって、負荷に接続された直流バスと、直流バスに接続された充放電回路と、直流バス及び充放電回路に接続され、直流バスの電圧が閾値電圧を超えると、充放電回路に直流バスから供給される電力に基づいて電荷を充電させる、電圧変動検出回路と、直流バス及び充放電回路に接続され、充放電回路の電圧を昇圧して、充電された電荷を直流バスを介して負荷に供給する昇圧回路と、を備え、充放電回路は、負荷の停止時に生じる逆起電力に基づくエネルギを充電し、充電されたエネルギを負荷の動作時に放電する。

これにより、電源回路は、直流バスの電圧が大きくなると、直流バスから供給される電力に基づくエネルギを充放電回路に充電し、また、充電されたエネルギを放出することができる。さらに、電源回路は、昇圧回路を備えるため、充放電回路の電圧が低い場合であっても、昇圧回路によって昇圧することでエネルギを放出することができる。したがって、電源回路は、発生した電力のエネルギを再利用することができ、エネルギ効率を向上させることができる。電源回路は、負荷が停止することで発生した逆起電力に基づくエネルギを充電し、また、当該エネルギを、逆起電力を発生された負荷の動作のために使用することができる。電源回路は、逆起電力を発生させる負荷と、逆起電力にエネルギを再利用させる負荷と、を同一の装置で行うことができるため、より簡易に回路を構成することができる。

さらに、上記実施形態の一つに係る電源回路において、電圧変動検出回路は、直流バスの電圧を調整電圧に調整する分圧回路と、基準電圧を生成する基準電源と、調整電圧と基準電圧との差に基づいてハイ信号又はロー信号を出力する演算増幅器又は調整電圧と基準電圧とを比較して比較結果に基づいてハイ信号又はロー信号を出力する比較器と、を含み、充放電回路は、コンデンサと、コンデンサに直列に接続され、演算増幅器又は比較器から出力されるハイ信号とロー信号とに基づいてオンとオフとを切り換えるスイッチと、を含み、スイッチがオンされると、コンデンサが直流バスの電圧に基づいて充電される。

これにより電源回路は、演算増幅器又は比較器によって、所定の電圧と、直流バスによって印加される電圧に基づく電圧との差を取得または比較することで、充放電回路に充電するか否かを切り換えることができる。したがって、電源回路は、充放電回路に充電するために制御信号を送るなどの複雑な制御をする必要がなく、より簡易な回路で構成され得る。

さらに、上記実施形態の一つに係る電源回路において、負荷はモータを含む。

これにより電源回路は、停止すると逆起電力を発生する負荷に電力を供給することができる。

本開示の実施形態の一つに係るモータ装置は、上記実施形態の一つに係る電源回路と、電源回路から電力を供給される負荷であるモータと、を含む。

これによりモータ装置は、電源回路とモータとが一体となり、より簡易な構成を有することができる。

本開示によれば、発生した逆起電力のエネルギを再利用し、エネルギ効率を向上させることができる電源回路及びモータ装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係る電力システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１の電源回路の構成の一例を示す回路図である。 第２の実施の形態に係る電力システムの構成の一例を示すブロック図である。 図２の電力システムの直流バスの電圧の一例を示すグラフである。 図２の電源回路の構成の一例を示す回路図である。 第２の実施の形態の第１の変形例に係る電源回路の構成の一例を示す回路図である。 第２の実施の形態の第２の変形例に係る電源回路の構成の一例を示す回路図である。 第３の実施の形態に係る電力システムの構成の一例を示すブロック図である。 図８の電源回路の構成の一例を示す回路図である。 第３の実施の形態の第２の変形例に係る電源回路の構成の一例を示す回路図である。

以下、図面を参照しつつ、本開示に係る実施の形態を説明する。各図面において、同じ符号は、同様の構成要素を示す。

［適用例］
図１は、本開示に係る電力システム１の構成の一例を示す概略的な回路図である。図１に示すように、電力システム１は、直流電源１０と、電源回路２０と、負荷４０と、制御装置５０と、を備える。電源回路２０は、直流バス２１ａ、２１ｂと、電圧変動検出回路２２と、充放電回路２３と、昇圧回路２４と、を備える。直流バス２１ａ、２１ｂは、直流電源１０及び負荷４０に接続されており、直流電源１０の電圧を負荷４０へと印加する。直流バス２１ａ、２１ｂはさらに、電圧変動検出回路２２、充放電回路２３、及び昇圧回路２４に接続されている。電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂによって印加されている電圧の変動を検出することができる回路である。充放電回路２３は、任意の充電素子を含んでおり、直流バス２１ａ、２１ｂによって印加されている電圧に基づいて電荷を充電し、また、当該電荷を放出することができる。昇圧回路２４は、充電回路２３の電圧を昇圧することができる。本開示に係る電力システム１の負荷４０は、インダクタンス成分を有しており、停止すると逆起電力を発生させる。電源回路２０は、電圧変動検出回路２２が当該逆起電力を検出すると、充放電回路２３が当該逆起電力に基づいて電荷を充電することができるように構成されている。そして、電源回路２０は、負荷の動作時、充放電回路２３の電圧を昇圧回路２４によって昇圧させて、充放電回路２３に充電された電荷を負荷の起動のために使用することができる。

このように構成することで、本開示に係る電源回路２０は、負荷の停止時に生じる逆起電力のエネルギを、負荷の動作に用いることができる。それによって、電源回路２０は、生じた逆起電力のエネルギを再利用することができ、エネルギの損失を低減し、エネルギ効率を向上させることができる。例えば、負荷がアクチュエータのサーボモータの場合、当該サーボモータは、頻繁に動作と停止とを繰り返し得ため、停止時に逆起電力が発生する機会が多くなり得る。本開示に係る電源回路２０は、アクチュエータのサーボモータのような、動作と停止とを繰り返す負荷を有する装置又はシステムに適用されると、より効果的にエネルギを再利用できる。

［第１の実施の形態］
以下、本開示の実施の形態に係る電力システム１をより詳細に説明する。

［第１の実施形態の構成例］
図１に示すように電力システム１は、直流電源１０からの直流電力を、電源回路２０を介して負荷４０に供給する。上記したように、電力システム１は、直流電源１０と、電源回路２０と、負荷４０と、制御装置５０と、を備える。電源回路２０は、直流バス２１ａ、２１ｂと、電圧変動検出回路２２と、充放電回路２３と、昇圧回路２４と、を備える。図２は、図１の電力システム１の構成の一例を示す回路図である。図２に示すように直流バス２１ａは、直流電源の正極側に接続され、直流バス２１ｂは、直流電源の負極側に接続されている。また、直流バス２１ａ、２１ｂは、負荷４０に接続されている。直流バス２１ａ、２１ｂの電圧は、直流バス２１ａと直流バス２１ｂとの間の電位差を示す。

直流電源１０は、電源回路２０を介して負荷４０に直流電力を供給する電源である。直流電源１０は、例えば、直流電圧を供給するバッテリである。直流電源１０は、交流電圧を直流電圧に変換して供給する、交流電源及びＡＣ－ＤＣコンバータを含む電源であってもよい。

電源回路２０は、直流電源１０から供給される直流電圧を、直流バス２１ａ、２１ｂを介して負荷４０へと供給するように構成されている。また、電源回路２０は、負荷４０にて逆起電力が生じた際、当該逆起電力のエネルギを蓄え、負荷４０が当該エネルギを再度使用することができるように構成されている。

電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂと、充放電回路２３と、に接続されている。電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂに印加されている電圧が直流電源１０の電圧から変動した際に、当該変動を検出できるように構成されている。例えば、本実施の形態において、電圧変動検出回路２２は、抵抗素子Ｒ２と、抵抗素子Ｒ３と、抵抗素子Ｒ４と、演算増幅器ＯＰ１と、基準電源ＶＤＤと、を含む。

抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３は、直列に接続されている。以下、抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３を分圧回路という。分圧回路は、両端に直流電圧が印加されており、抵抗素子Ｒ２の抵抗成分と抵抗素子Ｒ３の抵抗成分とに基づいて、直流電圧を分圧して調整電圧に調整することができる回路である。分圧回路は、直流電源から供給された直流電圧を分圧すると、第１基準電圧に調整する。調整電圧は、演算増幅器ＯＰ１の入力端子である非反転入力端子に入力される。

基準電源ＶＤＤは、所定の値の電圧を生成できる電源である。本実施の形態において、基準電源ＶＤＤは、第１基準電圧に対応する第２基準電圧を生成する。第２基準電圧は、演算増幅器ＯＰ１の入力端子である反転入力端子に入力される。

演算増幅器ＯＰ１は、２つの入力端子に入力された電圧の差を増幅し、出力端子からロー信号又はハイ信号を出力する。演算増幅器ＯＰ１は、２つの端子に入力された電圧を比較し、比較結果に基づいてロー信号又はハイ信号を出力する比較器であってもよい。演算増幅器ＯＰ１は、分圧回路によって調整された調整電圧と、基準電源ＶＤＤで生成された第２基準電圧とを入力端子に入力するように構成されている。演算増幅器ＯＰ１は、調整電圧と第２基準電圧との差が所定の閾値以下であるとロー信号を出力し、所定の閾値より大きいとハイ信号を出力する。所定の閾値は、ゼロであってもよい。この場合、演算増幅器ＯＰ１は、調整電圧が第２基準電圧より大きいときにハイ信号を出力する。以下、演算増幅器ＯＰ１がハイ信号を出力するかロー信号を出力するかの閾値となる、直流バス２１ａ、２１ｂによって印加される電圧を閾値電圧という。演算増幅器ＯＰ１は、第１基準電圧と第２基準電圧とが入力端子に入力されると、ロー信号を出力するように構成されている。出力されたロー信号及びハイ信号は、抵抗素子Ｒ４を介して、充放電回路２３の後述するスイッチＱ１に入力される。つまり、電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂによって印加される電圧が閾値電圧を超えると、ハイ信号を充放電回路２３に出力するように構成されている。

充放電回路２３は、電圧変動検出回路２２と、直流バス２１ａ、２１ｂと、昇圧回路２４と、接続されている。演算増幅器ＯＰ１からハイ信号を受けると直流バス２１ａ、２１ｂによって印加される電圧に基づいて電荷を充電し、充電した電荷を放電することができるように構成されている。充放電回路２３は、例えば、コンデンサＣ１と、スイッチＱ１と、抵抗素子Ｒ１と、ダイオードＤ１と、を含む。コンデンサＣ１と、スイッチＱ１と、抵抗素子Ｒ１とは、直列に接続されている。また、コンデンサＣ１の一端が直流バス２１ａと、抵抗素子Ｒ１の一端が直流バス２１ｂと接続するように構成されている。より詳細には、コンデンサＣ１の一端は、後述するインダクタンス素子Ｌ１を介して直流バス２１ａに接続されている。

スイッチＱ１は、例えば電界効果トランジスタであり、ゲート端子が抵抗素子Ｒ４を介して演算増幅器ＯＰ１の出力端子に接続されている。スイッチＱ１は、演算増幅器ＯＰ１から出力される信号によってオンとオフとを切り換えるスイッチである。スイッチＱ１は、演算増幅器ＯＰ１からロー信号を受けるとオフとなり、ハイ信号を受けるとオンとなる。スイッチＱ１は、コンデンサＣ１と抵抗素子Ｒ１との間に配置されている。

コンデンサＣ１は、一端が直流バス２１ａと、他端がスイッチＱ１と接続されている。より詳細には、コンデンサの一端は、後述するインダクタンス素子Ｌ１を介して直流バス２１ａと接続されている。コンデンサＣ１は、両端に印加された電圧に基づいて電荷を充電することができる。また、コンデンサＣ１は、充電された電荷に基づく自身の両端電圧と、両端に印加された電圧とに基づいて、充電されている電荷を放電することができる。

ダイオードＤ１は、カソード側の端子がコンデンサＣ１とスイッチＱ１との間の接続点に接続され、アノード側の端子が直流バス２１ｂに接続されている。上記するように、直流バス２１ａは、直流電源１０の正極側に接続され、直流バス２１ｂは、直流電源１０の負極側に接続されている。したがって、直流電源１０、直流バス２１ａ、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１及び直流バス２１ｂで構成される閉回路において、コンデンサＣ１は、直流電源１０の電圧が印加されないように構成されている。

昇圧回路２４は、充放電回路２３及び直流バス２１ａに接続されている。昇圧回路２４は、充放電回路２３の電圧を昇圧して、充電された電荷を負荷４０に供給することができるように構成されている。昇圧回路２４は、例えば、スイッチＱ２と、インダクタンス素子Ｌ１とを含む。

スイッチＱ２は、コンデンサが放電する電圧を昇圧するためのスイッチであり、コンデンサＣ１とインダクタンス素子Ｌ１とに並列に接続されている。昇圧回路２４は、例えば任意の演算回路から受信した信号に基づいて、スイッチＱ２のオンとオフとを繰り返すことで、コンデンサＣ１に充電された電荷に基づく電圧を昇圧して、負荷４０に電力を供給する。スイッチＱ２は、例えば電界効果トランジスタであり、ソース端子がスイッチＱ１とコンデンサＣ１との間に接続され、ドレイン端子がインダクタンス素子Ｌ１及び直流バス２１ａに接続されている。

インダクタンス素子Ｌ１は、例えばコイルである。インダクタンス素子Ｌ１は、一端がコンデンサＣ１に、他端が負荷４０及びスイッチＱ２に接続されている。

負荷４０は、インダクタンス成分を有する回路であり、例えばモータである。

制御装置５０は、例えば電力システム１の動作を制御するコンピュータである。制御装置５０は、演算回路５１及び記憶装置５２を備える。

演算回路５１は、プログラムを実行することで所定の機能を実現するＣＰＵまたはＭＰＵのような汎用プロセッサを含む。演算回路５１は、記憶装置５２と通信可能に構成され、当該記憶装置５２に格納された演算プログラム等を呼び出して実行することにより、制御装置５０における各種の処理を実現する。例えば、演算回路５１は、コンデンサＣ１の電圧を昇圧するためにスイッチＱ２を切り換えるスイッチング処理を実現し得る。演算回路５１は、ハードウェア資源とソフトウェアとが協働して所定の機能を実現する態様に限定されず、所定の機能を実現する専用に設計されたハードウェア回路でもよい。すなわち、演算回路５１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ以外にも、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等、種々のプロセッサで実現され得る。このような演算回路５１は、例えば、半導体集積回路である信号処理回路で構成され得る。

記憶装置５２は、種々の情報を記憶できる記憶媒体である。記憶装置５２は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等のメモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、その他の記憶デバイスまたはそれらを適宜組み合わせて実現される。記憶装置５２は、上述するように、制御装置５０が演算回路５１によって行う各種の処理を実現するためのプログラムを格納する。

［動作例］
本実施の形態に係る電力システム１の動作例について説明する。本実施の形態に係る電力システム１は、定常状態では、直流電源１０から直流バス２１ａ、２１ｂを介して負荷４０へと電力が供給されている。このとき、電圧変動検出回路２２の分圧回路によって調整される調整電圧は、第１基準電圧である。したがって、電圧変動検出回路２２の演算増幅器ＯＰ１は、ロー信号を充放電回路２３のスイッチＱ１へと出力する。この場合、スイッチＱ１はオフであるため、充放電回路２３のコンデンサＣ１は、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が印加されず充電されない。

次に、電力システム１がエネルギを再利用する際の各構成部品の動作について説明する。定常状態において、直流電源からの電力によって動作していた負荷４０（例えばモータ）が停止すると、逆起電力が発生する。それによって、逆起電圧（いわゆるサージ）が直流バス２１ａ、２１ｂを介して電圧変動検出回路２２及び充放電回路２３に印加される。

逆起電圧は、直流電源１０から負荷４０に供給されている電圧より大きな電圧が発生し得る。したがって、電圧変動検出回路２２の分圧回路によって調整される調整電圧は、第１基準電圧より大きな電圧となる。逆起電圧が閾値電圧より大きい場合、演算増幅器ＯＰ１は、ハイ信号を出力する。ハイ信号が出力されると、スイッチＱ１はオンされる。スイッチＱ１がオンになると、スイッチＱ１に電流が流れるようになり、コンデンサＣ１に直流バス２１ａ、２１ｂの電圧に基づいて電圧が印加される。すなわち、コンデンサＣ１に逆起電圧が印加されるようになり、逆起電圧に基づくエネルギがコンデンサＣ１に充電される。これにより、電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂに供給された逆起電力に基づくエネルギを充放電回路２３に充電させる。したがって、逆起電力のエネルギが充放電回路２３に蓄えられる。

その後、逆起電圧が直流電源の電圧より小さくなると、分圧回路によって調整され、演算増幅器ＯＰ１に入力される調整電圧は、第１基準電圧となる。したがって、演算増幅器ＯＰ１は、ロー信号をスイッチＱ１に出力する。

ロー信号を受けるとスイッチＱ１はオフとなり、コンデンサＣ１にはスイッチＱ１を介した回路からは電圧が印加されなくなる。上記するようにコンデンサＣ１と直流バス２１ｂとの間にはダイオードＤ１が接続されているため、コンデンサＣ１は、充電されている電荷を放出して、直流バス２１ａ、２１ｂを介して負荷４０に電力を供給することができる。

直流バス２１ａ、２１ｂは直流電源１０に接続されているため、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧は、直流電源の電圧と同等である。したがって、コンデンサＣ１の両端電圧が直流電源の電圧より小さい場合、コンデンサＣ１に充電された電荷は放出されず、コンデンサＣ１に蓄えられた電力は負荷４０に供給されない。

そのため、本実施の形態に係る電力システム１は、昇圧回路２４によって当該両端電圧を昇圧させる。昇圧回路２４が両端電圧を直流電源の電圧以上の電圧値となるように昇圧することで、充放電回路２３は、負荷４０にコンデンサＣ１に蓄えられた電力を供給することができる。例えば、直流電源１０の電圧が２４Ｖである場合、昇圧回路２４は、コンデンサＣ１の両端電圧を２４Ｖまで昇圧して負荷４０に供給できる。当該昇圧は、例えば、制御装置５０の演算回路５１がスイッチＱ２に対してスイッチング処理を行い、スイッチＱ２のオンとオフを繰り返し切り換えることで行われる。

例えば、本実施の形態に係る電力システム１は、負荷４０を再度動作させるときに、コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギを負荷４０に供給するように構成され得る。それによって、負荷４０を停止した際に生じる逆起電力のエネルギを、負荷４０がエネルギを消費する際に再利用することができる。

昇圧回路２４がコンデンサＣ１の両端電圧を昇圧して負荷４０に供給するため、コンデンサＣ１の両端電圧が小さい値であっても、コンデンサＣ１に溜められたエネルギは負荷４０へと供給され得る。本実施の形態に係る電力システム１は、直流電源１０の電圧の大きさに関係なくコンデンサＣ１に溜められたエネルギを使用できるため、コンデンサＣ１に溜められたエネルギがゼロになるまで、コンデンサＣ１から負荷４０へとエネルギを供給できる。したがって、再度、負荷４０が停止して逆起電力に基づくエネルギをコンデンサＣ１に充電する際、コンデンサＣ１に溜められているエネルギはゼロであるため、コンデンサＣ１は、逆起電力に基づいてより多くのエネルギを蓄えることができる。

［第１の実施の形態の効果］
本実施の形態に係る電源回路２０は、インダクタンス成分を有する負荷４０の停止時に発生する逆起電力に基づくエネルギを、抵抗素子等で熱に変換して消費するのではなく、コンデンサＣ１に溜めることができる。そして、電源回路２０は、当該負荷４０の動作時に当該エネルギを使用することができる。そのため、本実施の形態に係る電源回路２０によれば、電力システム１は、負荷４０が停止する際に生じるエネルギに基づく発熱及びエネルギの損失、並びに負荷４０を再び動作させるために入力される電力を抑えることができる。したがって、電力コストが削減され得る。

また、本実施の形態に係る電源回路２０は、定常状態時（つまり、負荷４０が動作しているとき）、コンデンサＣ１に溜められているエネルギを可能な限り小さくすることができる。したがって、コンデンサＣ１に溜めることができるエネルギ量を最大限利用することができ、負荷４０の停止によって発生する逆起電力に基づいてコンデンサＣ１に溜めるエネルギを大きくすることができる。それによって、電源回路２０は、容量がより小さなコンデンサを使用することができる。

また、本実施の形態に係る電源回路２０は、負荷の停止時に生じる逆起電力に基づくエネルギを充放電回路２３に充電し、充電されたエネルギを当該負荷の動作時に放電することができる。このように、電源回路２０は、逆起電力を発生させた負荷と同一の負荷にエネルギを放電することができる。したがって、本実施の形態にかかる電源回路２０を用いることで、回路規模が小さく構成され得る。

また、本実施の形態に係る電源回路２０は、充放電回路２３の電圧を昇圧し、充放電回路２３に蓄えられたエネルギを負荷４０に供給する。したがって、電源回路２０は、充放電回路２３の電圧が直流電源１０の電圧より低い場合であっても、充放電回路２３に蓄えられたエネルギを負荷４０へ供給することができる。また、電源回路２０は、充放電回路２３に蓄えられているエネルギを、負荷４０への供給後、可能な限り小さくすることができる。したがって、電源回路２０は、充放電回路２３の充電容量を最大限利用して、再び負荷４０が停止した際に発生した逆起電力に基づくエネルギを蓄えることができる。

また、本実施の形態に係る電源回路２０は、直流バス２１ａ、２１ｂに逆起電力が発生しているか否かは、演算増幅器ＯＰ１によって検出する。具体的には、電源回路２０は、演算増幅器ＯＰ１が調整電圧と基準電圧との差に基づいてハイ信号又はロー信号をスイッチＱ１に出力することで、直流バス２１ａ、２１ｂに供給されているエネルギ（逆起電力のエネルギ）を充電するか否かを切り換える。したがって、電源回路２０は、逆起電力のエネルギを蓄えるか否かを切り換えるために任意の制御装置によって制御信号を送信して制御する必要がないため、回路構成が簡易となり得る。

［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態に係る電源回路について説明する。

［第２の実施形態の構成例］
図３は、第１の実施形態に係る電力システムの構成の一例を示すブロック図である。図３の電力システムは、交流電源１０ａ、電源回路２０Ａ、モータコントローラ４１、モータ４２、及び制御装置５０を備える。

交流電源１０ａは、例えば、商用の単相又は三相交流電源であってもよい。

電源回路２０Ａは、交流電源１０ａから電力供給を受けて、負荷であるモータコントローラ４１及びモータ４２に直流電力を供給する。電源回路２０Ａは、例えば、直流バス２１ａ、２１ｂ、電圧変動検出回路２２、充放電回路２３、昇圧回路２４、整流回路２５、インバータ２６、電圧制御回路２７、トランスＴ１、整流回路２８、電圧フィードバック回路２９を備える。電圧制御回路２７は、過電圧保護回路２７ａを含む。

整流回路２５は、交流電源１０ａから供給された交流電力を直流電力に整流する。インバータ２６は、トランスＴ１の一次側に設けられ、整流回路２５から入力された直流電力を所定電圧の交流電力に変換してトランスＴ１に供給する電力変換回路である。電圧制御回路２７は、トランスＴ１の一次側に設けられ、インバータ２６の出力電圧（すなわち、トランスＴ１の一次巻線に印加される電圧）を制御する。図３の例では、過電圧保護回路２３ａは電圧制御回路２７に一体化されている。過電圧保護回路２７ａは、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が予め決められた過電圧閾値を超えたとき、電源回路２０Ａからモータコントローラ４１及びモータ４２への電力供給を停止する。整流回路２５は、トランスＴ１の二次巻線に発生した交流電力を整流して直流バス２１ａ、２１ｂに出力する。電圧フィードバック回路２９は、トランスＴ１の二次側に設けられ、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧をモニタリングする。電圧制御回路２７及び過電圧保護回路２７ａは、電圧フィードバック回路２９から直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を取得する。電圧制御回路２７は、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧に基づいて、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を目標電圧Ｖ０に一致させる又は近づけるように、インバータ２６の出力電圧を制御する。電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が、直流バス２１ａ、２１ｂの目標電圧よりも高くかつ過電圧閾値よりも低い充電閾値を超えたとき、スイッチＱ１をオンする。これにより、電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂに供給された逆起電力に基づいて電荷を充放電回路２３に充電し、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を低下させる。なお、目標電圧は、第１の実施の形態における、直流電源１０の電圧に対応する。その他の回路は、第１の実施の形態と同様である。

モータコントローラ４１は、電源回路２０Ａから電力供給を受けて、モータ４２の動作を制御する。モータ４２は回生電力を発生することがある。また、上記するようにモータ４２は、停止時に逆起電力を発生することがある。発生した回生電力及び逆起電力は、モータコントローラ４１を介して電源回路２０Ａの直流バス２１ａ、２１ｂに流れる。モータコントローラ４１は、例えば、回生電力に起因してその内部バス（図示せず）の電圧が予め決められた回生しきい値を超えたとき、回生電力を消費して内部バスの電圧を低下させる回生制御回路４１ａを備える。以下、第２の実施の形態及び後述する実施の形態において、電源回路２０Ａ～２０Ｅは、回生電力に基づいて動作しているが、逆起電力に基づいて同様に動作してもよい。

図４は、図３の電力システム１Ａの直流バス２１ａ、２１ｂの電圧の一例を示すグラフである。Ｖ０は、直流バス２１ａ、２１ｂの目標電圧を示し、電源回路２０Ａは、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を目標電圧Ｖ０に一致させる又は近づけるように動作する。Ｖｔｈ１は、過電圧保護回路２７ａの過電圧しきい値を示す。Ｖｔｈ２は、回生制御回路４１ａの回生閾値を示す。Ｖｔｈ３は、電圧変動検出回路２２の充電閾値を示す。充電閾値は、第１の実施の形態における閾値電圧に対応する。

直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が過電圧閾値Ｖｔｈ１を超えたとき（時刻ｔ３）、前述したように、過電圧保護回路２７ａは、電源回路２０Ａからモータコントローラ４１及びモータ４２への電力供給を停止し、これにより、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧はゼロになる。また、モータ４２の回生電力に起因してモータコントローラ４１の内部バスの電圧が回生閾値Ｖｔｈ２を超えたとき、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧もまた回生閾値Ｖｔｈ２を超える（時刻ｔ２）。このとき、前述したように、回生制御回路４１ａは、回生電力を消費して内部バスの電圧を低下させ、これにより、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧は目標電圧Ｖ０まで低下する。ただし、回生閾値Ｖｔｈ２はある程度の大きさを有し、モータコントローラ４１の内部バスの電圧が回生閾値Ｖｔｈ２を超えないうちは回生制御回路４１ａは動作せず、内部バス及び直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を低下させることができない。これに対して、図３の電源回路２０Ａによれば、回生閾値Ｖｔｈ２よりも小さい充電閾値Ｖｔｈ３を設定することにより、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧の増大に応じてすぐにスイッチＱ１をオンし、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧をすぐにコンデンサＣ１に充電させて低下させることができる。

図３の例では、電源回路２０Ａは、トランスＴ１を含む絶縁型の電力変換回路として構成される。

図５は、図３の電源回路２０Ａの構成の一例を示す回路図である。図５は、図示の簡単化のため、トランスＴ１の二次側回路のみを示す。電源回路２０Ａは、図３を参照して説明した電圧変動検出回路２２、充放電回路２３、昇圧回路２４、整流回路２８及び電圧フィードバック回路２９を備え、さらに、電解コンデンサＣ３を備える。

整流回路２８は、ダイオードＤ２及び電解コンデンサＣ２を備える。ダイオードＤ２は、トランスＴ１の二次巻線に接続される。電解コンデンサＣ２は、直流バス２１ａ、２１ｂにわたって接続され、ダイオードＤ２によって整流された電圧を平滑化する。

電圧フィードバック回路２９は、抵抗素子Ｒ５～Ｒ７、可変抵抗ＲＶ、シャントレギュレータＳＲ１、及び発光ダイオードＬＥＤを備える。抵抗素子Ｒ５、シャントレギュレータＳＲ１、及び発光ダイオードＬＥＤは、直流バス２１ａ、２１ｂにわたって直列に接続される。抵抗素子Ｒ６、Ｒ７もまた直流バス２１ａ、２１ｂにわたって直列に接続され、抵抗素子Ｒ７に並列に可変抵抗ＲＶが接続される。可変抵抗ＲＶの抵抗値に応じて、直流バス２１ａ、２１ｂの目標電圧が設定される。直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が抵抗素子Ｒ６、Ｒ７及び可変抵抗ＲＶによって分圧され、分圧された電圧がシャントレギュレータＳＲ１の基準端子に印加される。発光ダイオードＬＥＤは、トランスＴ１の一次側回路に設けられたフォトトランジスタ（図示せず）とともにフォトカプラを構成し、ノードＮ１における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を電圧制御回路２７及び過電圧保護回路２７ａに通知する。

電解コンデンサＣ３は、直流バス２１ａ、２１ｂにわたって接続され、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を平滑化する。

電圧変動検出回路２２は、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３、Ｒ８～Ｒ１０、スイッチＱ３、比較器ＣＭＰ１、及びダイオードＤ３を備える。抵抗素子Ｒ２、Ｒ３は、直流バス２１ａ、２１ｂにわたって直列に接続され、ノードＮ２における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を分圧して比較器ＣＭＰ１に送る。抵抗素子Ｒ８～Ｒ１０及びスイッチＱ３は、充電閾値Ｖｔｈ３に対応する基準電圧の電圧源である。スイッチＱ３は、例えば電界効果トランジスタである。比較器ＣＭＰ１の出力端子は、一例としてスイッチＱ１及びスイッチＱ３のゲート端子に接続されている。比較器ＣＭＰ１は、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３によって分圧された直流バス２１ａ、２１ｂの電圧と、充電閾値Ｖｔｈ３とを比較し、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が充電閾値Ｖｔｈ３を超えたとき、スイッチＱ１をオンする。図５の例では、充電閾値Ｖｔｈ３はヒステリシスを有する。スイッチＱ１をオンしたとき、同時に、スイッチＱ３もオンされるので、充電閾値Ｖｔｈ３が変化する。例えば、直流バス２１ａ、２１ｂの目標電圧Ｖ０が４８Ｖであるとき、スイッチＱ１をオンする充電閾値Ｖｔｈ３は５５Ｖに設定され、スイッチＱ１をオフする充電閾値Ｖｔｈ３は５０Ｖに設定される。

［第２の実施の形態の変形例］
図６は、第２の実施の形態の第１の変形例に係る電源回路２０Ｂの構成の一例を示す回路図である。電源回路２０Ｂは、図５の電源回路２０Ａから抵抗素子Ｒ２、Ｒ３を除去した構成を有する。さらに、図６の電源回路２０Ｂによれば、電圧変動検出回路２２は、電圧フィードバック回路２９から直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を取得する。詳しくは、電圧変動検出回路２２は、抵抗素子Ｒ６、Ｒ７及び可変抵抗ＲＶによって分圧されたノードＮ２における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧、すなわち可変抵抗ＲＶに印加される電圧を、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧として取得する。電圧変動検出回路２２は、抵抗素子Ｒ６、Ｒ７及び可変抵抗ＲＶまでを含む回路であってもよい。比較器ＣＭＰ１は、可変抵抗ＲＶに印加される電圧と、充電閾値Ｖｔｈ３とを比較する。前述したように、直流バス２１ａ、２１ｂの目標電圧Ｖ０は、可変抵抗ＲＶの抵抗値に応じて設定される。図６の電源回路２０Ｂによれば、可変抵抗ＲＶの抵抗値を変化させることにより直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が変化しても、電圧フィードバック回路２９から比較器ＣＭＰ１に入力される電圧は、可変抵抗ＲＶの抵抗値を変化させる前と同じである。従って、充電閾値Ｖｔｈ３は、等価的に、直流バス２１ａ、２１ｂの目標電圧Ｖ０の増減に応じて変化する。図６の電源回路２０Ｂによれば、電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂの目標電圧Ｖ０の大きさにかかわらず、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が目標電圧Ｖ０の予め決められた定数倍、例えば１．３倍になったとき、スイッチＱ１をオンするように動作可能である。例えば、目標電圧Ｖ０が５０Ｖである場合、電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が６５Ｖになったとき、スイッチＱ１をオンする。また、目標電圧Ｖ０が５５Ｖである場合、電圧変動検出回路２２は、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が７１．５Ｖになったとき、スイッチＱ１をオンする。それによって、充放電回路２３は、直流バス２１ａ、２１ｂから供給される電力を充電することができる。

図７は、第２の実施の形態の第２の変形例に係る電源回路２０Ｃの構成の一例を示す回路図である。電源回路２０Ｃは、図６の電源回路２０Ｂの各構成要素に加えて、ダイオードＤ４を備える。前述したように、過電圧保護回路２７ａは、ノードＮ１における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を電圧フィードバック回路２９から取得する。また、電圧変動検出回路２２は、抵抗素子Ｒ６、Ｒ７及び可変抵抗ＲＶによって分圧されたノードＮ２における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を、電圧フィードバック回路２９から取得する。ノードＮ２は、ノードＮ１よりもモータコントローラ４１に近接して設けられる。ダイオードＤ４は、ノードＮ２からノードＮ１に流れる電流を阻止するように直流バス２１ａに挿入される。図５の電源回路２０Ａ及び図６の電源回路２０Ｂの構成では、前述したように、電源回路２０Ａからモータコントローラ４１及びモータ４２への電力供給を停止することなく回生制御回路４１ａを動作させるために、電源回路２０Ａ及びモータコントローラ４１は、常にＶｔｈ１＞Ｖｔｈ２を満たすように構成される必要があった。一方、図７の電源回路２０Ｃによれば、ノードＮ１及びＮ２の間にダイオードＤ４を挿入したことにより、回生電力に起因してノードＮ２の電圧が上昇してもノードＮ１の電圧は上昇しないので、電源回路２０Ｃからモータコントローラ４１及びモータ４２への電力供給を過電圧保護回路２７ａが誤って停止することを防止することができる。従って、図７の電源回路２０Ｃによれば、Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２であっても、電源回路２０Ａからモータコントローラ４１及びモータ４２への電力供給を停止することなく、電圧変動検出回路２２及び充放電回路２３を用いて回生電力を充電することができ、また、回生制御回路４１ａを動作させることができる。また、モータ４２の動作時、電源回路２０Ｃは、充放電回路２３に充電したエネルギを昇圧回路２４を用いて使用することができる。

なお、図７の例では、電圧制御回路２７は、ノードＮ２における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を電圧フィードバック回路２９から取得する。前述したように、シャントレギュレータＳＲ１の基準端子には、抵抗素子Ｒ６、Ｒ７及び可変抵抗ＲＶによって分圧されたノードＮ２における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が印加され、この電圧は、発光ダイオードＬＥＤを含むフォトカプラを介して電圧制御回路２７に通知される。

［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態に係る電源回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによれば、回路規模を大幅に増大することなく、モータ４２の回生電力及び消費電力に起因する直流バス２１ａ、２１ｂの電圧の変動を低減し、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を安定的に維持することができる。また、第２の実施形態に係る電源回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによれば、モータ４２の回生電力を消費するのではなく充放電回路２３に充電し、モータ４２の動作時に再利用することができ、エネルギ効率を向上させることができる。

［第３の実施形態］
以下、第３の実施形態に係る電源回路について説明する。

［第３の実施形態の構成例］
図８は、第３の実施形態に係る電力システム１Ｂの構成の一例を示すブロック図である。図８の電力システム１Ｂは、図３の電力システム１Ａの電源回路２０Ａに代えて電源回路２０Ｄを備える。電源回路２０Ｄは、図３の電源回路２０Ａの各構成要素に加えて、異常判定回路３０及びスイッチＱ４を備える。

異常判定回路３０は、トランスＴ１の一次側回路、すなわち、インバータ２６又は電圧制御回路２７の異常を判定する。インバータ２６又は電圧制御回路２７の異常は、例えば、インバータ２６又は電圧制御回路２７の故障に起因して、又は、電圧のフィードバックの失敗に起因して、インバータ２６から過大な出力電圧が発生することを含む。スイッチＱ１のゲートは、スイッチＱ４を介して接地される。異常判定回路３０は、インバータ２６又は電圧制御回路２７に異常が生じたとき、スイッチＱ４をオンすることにより、直流バス２１ａ、２１ｂの電力の充電を停止するようにスイッチＱ１を制御する。

図９は、図８の電源回路２０Ｄの構成の一例を示す回路図である。図９は、図示の簡単化のため、トランスＴ１の二次側回路のみを示す。異常判定回路３０は、基準電圧源Ｅ１及び比較器ＣＭＰ２を備える。比較器ＣＭＰ２は、トランスＴ１の二次側回路のいずれかのノードにおける電圧と、基準電圧源Ｅ１の電圧とを比較し、電圧フィードバック回路２９の電圧が基準電圧源Ｅ１の電圧を超えたとき、インバータ２６又は電圧制御回路２７に異常が生じたと判断する。図９の例では、比較器ＣＭＰ２はノードＮ１の電圧をモニタリングする。インバータ２６又は電圧制御回路２７に異常が生じてトランスＴ１の一次側回路に過大な電圧が発生すると、トランスＴ１の二次側回路におけるノードＮ１の電圧が上昇する。前述したように、ダイオードＤ４は、ノードＮ２からノードＮ１に流れる電流を阻止するように直流バス２１ａに挿入されるので、ノードＮ１の電圧は、モータ４２の回生電力によっては上昇しない。電源回路２０Ｄの他の構成要素は、図７の電源回路２０Ｃの対応する構成要素と同様に構成される。直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が異常に上昇した場合、電圧変動検出回路２２がスイッチＱ１をオンすると、スイッチＱ１、コンデンサＣ１及び抵抗素子Ｒ１が過度に発熱して破損するおそれがある。これに対して、図９の電源回路２０Ｄは、インバータ２６又は電圧制御回路２７に異常が生じたと判断したとき、スイッチＱ４をオンすることによりスイッチＱ１を強制的にオフする。これにより、インバータ２６又は電圧制御回路２７に異常が生じても、スイッチＱ１、コンデンサＣ１及び抵抗素子Ｒ１の過度な発熱を防止することができる。

［第３の実施形態の変形例］
図１０は、第３の実施形態の変形例に係る電源回路２０Ｅの構成の一例を示す回路図である。電源回路２０Ｅは、図９の電圧フィードバック回路２９及び電圧変動検出回路２２に代えて、電圧フィードバック回路２９Ｅ及び電圧変動検出回路２２Ｅを備え、また、抵抗素子Ｒ１５、Ｒ１６をさらに備える。

電圧フィードバック回路２９Ｅは、図９の電圧フィードバック回路２９から可変抵抗ＲＶを除去した構成を有する。

電圧変動検出回路２２Ｅは、抵抗素子Ｒ１１～Ｒ１４、シャントレギュレータＳＲ２、スイッチＱ１１、及びダイオードＤ１１を備える。スイッチＱ１１は、例えばバイポーラトランジスタである。スイッチＱ１１のエミッタは直流バス２１ａに接続され、コレクタは互いに直列接続された抵抗素子Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１を介して接地される。抵抗素子Ｒ１５、Ｒ１６の間の接続点はスイッチＱ１のゲートに接続される。スイッチＱ１１のベースは、抵抗素子Ｒ１３を介して、シャントレギュレータＳＲ２のカソードに接続される。抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２は、ノードＮ２における直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を分圧し、分圧された電圧をシャントレギュレータＳＲ２の制御端子に印加し、また、分圧された電圧を、抵抗素子Ｒ１４を介してダイオードＤ１１のカソードに印加する。ダイオードＤ１１のアノードはスイッチＱ１１のコレクタに接続される。直流バス２１ａ、２１ｂの電圧が上昇すると、シャントレギュレータＳＲ２のカソードがローレベルになり、スイッチＱ１１がオンされる。これにより、スイッチＱ１のゲート電圧がハイレベルになり、スイッチＱ１がオンされる。ダイオードＤ１１及び抵抗素子Ｒ１４により、スイッチＱ１をオンする。充電閾値Ｖｔｈ３はヒステリシスを有する。

ダイオードＤ４は、ノードＮ２からノードＮ１に流れる電流を阻止するように直流バス２１ａに挿入される。

図１０の電源回路２０Ｅによれば、異常判定回路３０を備えたことにより、図９の電源回路２０Ｄと同様に、インバータ２６又は電圧制御回路２７に異常が生じても、スイッチＱ１、コンデンサＣ１及び抵抗素子Ｒ１の過度な発熱を防止することができる。

［第３の実施形態の効果］
第３の実施形態に係る電源回路２０Ｄ、２０Ｅによれば、第２の実施形態に係る電源回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと同様に、回路規模を大幅に増大することなく、モータ４２の回生電力及び消費電力に起因する直流バス２１ａ、２１ｂの電圧の変動を低減し、直流バス２１ａ、２１ｂの電圧を安定的に維持することができる。また、第３の実施形態に係る電源回路２０Ｄ、２０Ｅによれば、インバータ２６又は電圧制御回路２７に異常が生じても、スイッチＱ１、コンデンサＣ１及び抵抗素子Ｒ１の過度な発熱を防止することができる。また、第３の実施形態に係る電源回路２０Ｄ、２０Ｅによれば、モータ４２の回生電力を消費するのではなく充放電回路２３に充電し、モータ４２の動作時に再利用することができる。

［他の変形例］
以上、本開示の実施形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。

図５等の例では、整流回路２８が１つのダイオードＤ２を含む半波整流回路として構成される場合について説明したが、整流回路は全波整流回路として構成されてもよい。

また、電源回路は、交流電源ではなく直流電源から電力供給を受けるように構成されてもよい。

また、電源回路は、トランスを含まない非絶縁型の電力変換回路として構成されてもよい。

図３及び図８の例では、回生制御回路４１ａがモータコントローラ４１に一体化されるように示したが、回生制御回路４１ａはモータコントローラ４１とは別個に設けられてもよい。

また、電源回路は、モータコントローラ４１及びモータ４２に限らず、逆起電力又は回生電力を発生する任意の負荷装置に電力を供給するように構成されてもよい。

また、電源回路は、モータコントローラ及びモータを含むモータ装置として構成されてもよい。

［まとめ］
以上のように説明した各実施の形態に係る電源回路、モータ装置は、以下のように構成されてもよい。

（態様１）インダクタンス成分を有する負荷（４０）に直流電力を供給する電源回路（２０、２０Ａ～２０Ｅ）は、負荷（４０）に接続された直流バス（２１ａ、２１ｂ）と、直流バス（２１ａ、２１ｂ）に接続された充放電回路（２３）と、直流バス（２１ａ、２１ｂ）及び充放電回路（２３）に接続され、直流バス（２１ａ、２１ｂ）の電圧が閾値電圧を超えると、充放電回路（２３）に直流バスから供給される電力に基づいて電荷を充電させる、電圧変動検出回路（２２）と、直流バス（２１ａ、２１ｂ）及び充放電回路（２３）に接続され、充放電回路（２３）の電圧を昇圧して、充電された電荷を直流バスを介して負荷（４０）に供給する昇圧回路（２４）と、を備え、充放電回路（２３）は、負荷（４０）の停止時に生じる逆起電力に基づくエネルギを充電し、充電されたエネルギを負荷（４０）の動作時に放電する。

（態様２）態様１の電源回路（２０、２０Ａ～２０Ｅ）において、電圧変動検出回路（２２）は、直流バス（２１ａ、２１ｂ）の電圧を調整電圧に調整する分圧回路（Ｒ２、Ｒ３）と、基準電圧を生成する基準電源と、調整電圧と基準電圧との差に基づいてハイ信号又はロー信号を出力する演算増幅器又は調整電圧と基準電圧とを比較して比較結果に基づいてハイ信号又はロー信号を出力する比較器（ＯＰ１）と、を含み、充放電回路（２３）は、コンデンサ（Ｃ１）と、コンデンサ（Ｃ１）に直列に接続され、演算増幅器又は比較器（ＯＰ１）から出力されるハイ信号とロー信号とに基づいてオンとオフとを切り換えるスイッチ（Ｑ１）と、を含み、スイッチ（Ｑ１）がオンされると、コンデンサ（Ｃ１）が直流バス（２１ａ、２１ｂ）の電圧に基づいて充電される。

（態様３）態様１又は態様２の電源回路（２０、２０Ａ～２０Ｅ）において、負荷（４０）はモータ（４２）を含む。

（態様４）モータ装置は、態様１から態様３のいずれかの電源回路（２０、２０Ａ～２０Ｅ）と、電源回路（２０、２０Ａ～２０Ｅ）から電力を供給される負荷（４０）であるモータ（４２）と、を含む。

本開示に記載の電源回路及びモータ装置は、ハードウェア資源、例えば、プロセッサ、メモリ、と、ソフトウェア資源（コンピュータプログラム）との協働などによって実現される。

本開示によれば、発生した逆起電力のエネルギを再利用し、エネルギ効率を向上させることができる電源回路及びモータ装置を提供することができるため、この種の産業分野において好適に利用できる。

１、１Ａ、１Ｂ 電力システム
１０ 直流電源
１０ａ 交流電源
２０、２０Ａ～２０Ｅ 電源回路
２１ａ、２１ｂ 直流バス
２２ 電圧変動検出回路
２３ 充放電回路
２４ 昇圧回路
２５ 整流回路
２６ インバータ
２７ 電圧制御回路
２７ａ 過電圧保護回路
２８ 整流回路
２９ 電圧フィードバック回路
３０ 異常判定回路
Ｃ１～Ｃ３ 電解コンデンサ
ＣＭＰ１、ＣＭＰ２ 比較器
Ｄ１～Ｄ４、Ｄ１１ ダイオード
Ｑ１～Ｑ４ スイッチ
Ｒ１～Ｒ１６ 抵抗素子
Ｔ１ トランス
ＲＶ 可変抵抗

Claims (4)

1. インダクタンス成分を有する負荷に直流電力を供給する電源回路であって、
   前記負荷に接続された直流バスと、
   前記直流バスに接続された充放電回路と、
   前記直流バス及び前記充放電回路に接続され、前記直流バスの電圧が閾値電圧を超えると、前記充放電回路に前記直流バスから供給される電力に基づいて電荷を充電させる、電圧変動検出回路と、
   前記直流バス及び前記充放電回路に接続され、前記充放電回路の電圧を昇圧して、充電された電荷を前記直流バスを介して前記負荷に供給する昇圧回路と、
   を備え、
   前記充放電回路は、前記負荷の停止時に生じる逆起電力に基づくエネルギを充電し、充電されたエネルギを前記負荷の動作時に放電する、
   電源回路。
2. 前記電圧変動検出回路は、前記直流バスの電圧を調整電圧に調整する分圧回路と、基準電圧を生成する基準電源と、前記調整電圧と前記基準電圧との差に基づいてハイ信号又はロー信号を出力する演算増幅器又は前記調整電圧と前記基準電圧とを比較して比較結果に基づいて前記ハイ信号又は前記ロー信号を出力する比較器と、を含み、
   前記充放電回路は、コンデンサと、前記コンデンサに直列に接続され、前記演算増幅器又は前記比較器から出力される前記ハイ信号と前記ロー信号とに基づいてオンとオフとを切り換えるスイッチと、を含み、前記スイッチがオンされると、前記コンデンサが前記直流バスの電圧に基づいて充電される、
   請求項１に記載の電源回路。
3. 前記負荷はモータを含む、請求項１又は請求項２に記載の電源回路。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源回路と、前記電源回路から電力を供給される負荷であるモータと、を含むモータ装置。

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