JP3487403B2 - 過電流検出装置 - Google Patents

過電流検出装置

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JP3487403B2
JP3487403B2 JP30115197A JP30115197A JP3487403B2 JP 3487403 B2 JP3487403 B2 JP 3487403B2 JP 30115197 A JP30115197 A JP 30115197A JP 30115197 A JP30115197 A JP 30115197A JP 3487403 B2 JP3487403 B2 JP 3487403B2
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裕次 夏目
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、交流電流を電源
として用いるモータ等の負荷を保護するための回路遮断
器等に組み込まれる過電流検出装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の交流電源の過電流検出装
置として、特開平3−265418号公報に示されてい
るものがある。この過電流検出装置は、電路に流れる電
流を変流器を含む電流検出器によって検出して検出電流
の振幅に比例した電圧信号を電流検出器より出力し、こ
の出力電圧と基準電圧発生回路が発生する過電流判定用
の基準電圧とを比較回路によって比較し、出力電圧が基
準電圧を超えれば、過電流検出信号を出力するよう構成
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の過電流検出装置
では、電流検出器によって検出された電流の振幅に比例
した電圧信号(出力電圧)が基準電圧を超えたことによ
って過電流検出を行っているため、電路電流が過大とな
り、変流器などの電流検出器の許容値を超えて電流検出
器の出力電圧が歪むと、過電流検出が正常に行うことが
できくなり、モータなどの負荷の保護を適正に行うこと
ができなくなる。
【0004】この発明は、上述のような問題点を解消す
るためになされたものであり、電路電流が過大となり、
それを検出する変流器などの電流検出器の許容値を超え
て電流検出器の出力電圧が歪んでも、過電流検出を正常
に行う過電流検出装置を得ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による過電流検出装置は、電路に流れる
交流電流を検出しその振幅に比例した電圧信号を出力す
る電流検出手段と、前記電流検出手段が出力する出力電
圧を所定周期ごとに平均化して前記電路の平均電流値を
算出する平均電流値算出手段と、前記平均電流値算出手
段が出力する平均電流値が前記電流検出手段の出力電圧
が歪み始める変極点値よりも大きくない場合には前記
平均電流値をそのまま過電流判定用の電路電流値とし、
前記平均電流値が前記変極点値よりも大きい場合には
前記平均電流値と前記変極点値との差に補正定数を掛け
た値を前記平均電流値に加算して前記平均電流値を補正
し、補正後の平均電流値を過電流判定用の電路電流値と
する平均電流値補正手段と、前記平均電流値補正手段が
出力する電路電流値と過電流判定基準値とを比較し、前
記電路電流値が過電流判定基準値を超えれば過電流検出
信号を出力する過電流判定手段とを有しているものであ
る。
【0006】つぎの発明による過電流検出装置は、上述
の発明による過電流検出装置において、前記平均電流値
算出手段は、前記電流検出手段が出力する出力電圧の2
乗値を所定周期ごとに平均化して前記電路の平均電流値
を算出するものである。
【0007】つぎの発明による過電流検出装置は、上述
の発明による過電流検出装置において、前記平均電流値
補正手段は、電流設定信号発生手段からの定格電流を示
す入力信号により前記電流検出手段の変極点値を可変設
定するものである。
【0008】
【0009】つぎの発明による過電流検出装置は、上述
の発明による過電流検出装置において、前記平均電流値
補正手段は、前記補正定数を複数個有し、前記平均電流
値に応じて補正定数を使い分けるものである。
【0010】 つぎの発明による過電流検出装置は、上
述の発明による過電流検出装置において、複数個の電流
検出手段を選択使用する場合、前記平均電流値補正手段
使用する電流検出手段に合わせて前記補正定数を切換
設定するものである。
【0011】つぎの発明による過電流検出装置は、上述
の発明による過電流検出装置において、前記平均電流値
補正手段は、前記平均電流値と前記変極点値との差に定
数を掛けた値を前記補正定数とするものである。
【0012】 つぎの発明による過電流検出装置は、
路に流れる交流電流を検出しその振幅に比例した電圧信
号を出力する電流検出手段と、前記電流検出手段が出力
する出力電圧をA/D変換するA/D変換手段と、所定
周期内に前記電流検出手段が出力する出力電圧がA/D
変換手段の最大値となるデータの個数が所定値以上ある
場合には、平均電流値を所定の大きい値に設定し、前記
所定周期に前記電流検出手段が出力する出力電圧がA/
D変換手段の最大値となるデータの個数が所定値より少
ない場合には、前記電流検出手段が出力する出力電圧を
前記所定周期ごとに平均化して前記電路の平均電流値を
算出する平均電流値算出手段と、前記平均電流値算出手
段が出力する平均電流値が前記電流検出手段の出力電圧
が歪み始める変極点値よりも大きくない場合には、前記
平均電流値をそのまま過電流判定用の電路電流値とし、
前記平均電流値が前記変極点値よりも大きい場合には、
前記平均電流値を補正して補正後の平均電流値を過電流
判定用の電路電流値とする平均電流値補正手段と、前記
平均電流値補正手段が出力する電路電流値と過電流判定
基準値とを比較し、前記電路電流値が過電流判定基準値
を超えれば過電流検出信号を出力する過電流判定手段と
を有しているものである。
【0013】 つぎの発明による過電流検出装置は、上
述の発明による過電流検出装置において、前記平均電流
値算出手段は、前記所定周期に前記電流検出手段が出力
する出力電圧がA/D変換手段の最大値となるデータの
個数が所定値より少ない場合には、前記電流検出手段が
出力する出力電圧の2乗値を所定周期ごとに平均化して
前記電路の平均電流値を算出するものである。
【0014】 つぎの発明による過電流検出装置は、上
述の発明による過電流検出装置において、前記平均電流
値補正手段は、電流設定信号発生手段からの定格電流を
示す入力信号により前記電流検出手段の変極点値を可変
設定するものである。
【0015】 つぎの発明による過電流検出装置は、上
述の発明による過電流検出装置において、前記平均電流
値補正手段は、前記平均電流値が前記変極点値よりも大
きい場合には、前記平均電流値と前記変極点値との差に
補正定数を掛けた値を前記平均電流値に加算して前記平
均電流値を補正するものである。つぎの発明による過電
流検出回路は、電路に流れる交流電流を検出しその振幅
に比例した電圧信号を出力する電流検出手段と、前記電
流検出手段が出力する出力電圧をA/D変換するA/D
変換手段と、前記電流検出手段が出力する出力電圧を所
定周期ごとに平均化して前記電路の平均電流値を算出す
る平均電流値算出手段と、前記所定周期内に前記電流検
出手段が出力する出力電圧がA/D変換手段の最大値と
なるデータの個数が所定値以上ある場合には、前記平均
電流値に補正係数を掛けた値を過電流判定用の電路電流
値とし、前記所定周期内に前記電流検出手段が出力する
出力電圧がA/D変換手段の最大値となるデータの個数
が所定値より少ない場合で、かつ前記平均電流値算出手
段が出力する平均電流値が前記電流検出手段の出力電圧
が歪み始める変極点値よりも大きくない場合には前記平
均電流値をそのまま過電流判定用の電路電流値とし、前
記所定周期内に前記電流検出手段が出力する出力電圧が
A/D変換手段の最大値となるデータの個数が所定値よ
り少ない場合で、かつ前記平均電流値が前記変極点値よ
りも大きい場合には前記平均電流値を補正して補正後の
平均電流値を過電流判定用の電路電流値とする平均電流
値補正手段と、前記平均電流値補正手段が出力する電路
電流値と過電流判定基準値とを比較し、前記電路電流値
が過電流判定基準値を超えれば過電流検出信号を出力す
る過電流判定手段とを有しているものである。つぎの発
明による過電流検出装置は、上述の発明による過電流検
出装置において、前記平均電流値算出手段は、前記電流
検出手段が出力する出力電圧の2乗値を所定周期ごとに
平均化して前記電路の平均電流値を算出するものであ
る。つぎの発明による過電流検出装置は、上述の発明に
よる過電流検出装置において、前記平均電流値補正手段
は、前記補正係数を前記所定周期内に前記電流検出手段
が出力する出力電圧がA/D変換手段の最大値となるデ
ータの個数に比例した値に設定するものである。つぎの
発明による過電流検出装置は、上述の発明による過電流
検出装置において、前記平均電流値補正手段は、前記補
正係数を前記所定周期内に前記電流検出手段が出力する
出力電圧がA/D変換手段の最大値となるデータの個数
に応じて予めメモリテーブルに格納されているデータの
読み出しによって設定するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して、この
発明に係る過電流検出装置の実施の形態を詳細に説明す
る。
【0017】実施の形態1.図1〜図3は、この発明に
係る過電流検出装置の実施の形態1を示している。図1
において、過電流検出装置は、符号100により総括的
に示されている。
【0018】過電流検出装置100は、変流器を含み、
交流電源1を電源とするモータ3の電路5を流れる電流
を検出してその電流の振幅に比例した電圧信号を検出電
流値データとして出力する電流検出器11と、電流検出
器11の出力電圧を半波整流する整流回路13と、A/
D変換手段15と、電圧変換手段17と、平均電流値算
出手段19と、平均電流値補正手段21と、過電流判定
手段23とを有している。
【0019】A/D変換手段15は、整流回路13から
の出力電圧と基準電圧発生回路28からの電圧とを比較
し、整流回路13の出力電圧を所定のサンプリング周期
(たとえば、交流電源1の周波数が50Hzの場合、
0.5msec)でA/D変換し、電圧変換手段17は
電流設定信号発生回路25から入力する信号によりA/
D変換後の出力電圧を定格電流に応じた比率の電圧(サ
ンプリング値)に変換する。
【0020】平均電流値算出手段19は電圧変換手段1
7が出力するディジタル信号によるサンプリング値を半
波整流の1周期間ごとに平均化して電路の平均電流値を
算出する。この平均電流値はサンプリング値の2乗値の
平均値(電流2乗平均値)で取り扱うことができ、この
場合には平均電流値算出手段19は2乗演算手段を有す
ることになる。
【0021】平均電流値補正手段21は、平均電流値算
出手段19が出力する平均電流値が、電流検出器11の
出力電圧が歪み始める変極点値よりも大きくない場合に
は、平均電流値をそのまま過電流判定用の電路電流値と
し、平均電流値が変極点値よりも大きい場合には、平均
電流値を補正して補正後の平均電流値を過電流判定用の
電路電流値とする。
【0022】電流検出器11の出力電圧が歪み始める変
極点値は、電流検出器11の変流器の仕様(鉄芯の断面
積、2次巻線の断面積、2次巻線の巻数等)により決ま
るものであり、これは、実験や計算により予め設定さ
れ、また電流設定信号発生回路25から入力する信号に
より定格電流に応じて可変設定される。平均電流値が変
極点値よりも大きい場合の平均電流値の補正は、平均電
流値と変極点値との差に補正定数を乗じた値を平均電流
値に加算することにより行われる。
【0023】過電流判定手段23は、平均電流値補正手
段21が出力する電路電流値と過電流判定値設定手段
(基準電圧発生回路)27が設定する過電流判定基準値
とを比較し、電路電流値が過電流判定基準値を超えれ
ば、過電流検出信号を出力する。
【0024】なお、A/D変換手段15、電圧変換手段
17、平均電流値算出手段19、平均電流値補正手段2
1、過電流判定手段23、過電流判定値設定手段27の
全て、あるいは一部は、マイクロコンピュータ50によ
り構成することができる。また、マイクロコンピュータ
50のデータ入力部には、クランプ用のダイオード2
が接続されており、マイクロコンピュータ50に入力す
る電圧は、所定値、たとえば5V以上には上がらない。
【0025】この実施の形態では、過電流判定手段23
が過電流検出信号を出力すると、電磁式の回路遮断器7
のコイル8に対する通電を制御し、回路遮断器7の接点
9を開き、電路5を開成してモータ3を保護する。
【0026】つぎに、図2、図3に示されているフロー
チャートを参照してマイクロコンピュータ50による過
電流検出装置100の過電流検出処理を詳細に説明す
る。
【0027】図2は、平均電流値検出処理ルーチンを示
している。このルーチンは、たとえば、0.5msec
毎に実行される時間割込ルーチンであり、まず、電流検
出器11の出力電圧(半波整流された瞬間値)をA/D
変換し(ステップS10)、A/D変換後の出力電圧X
を定格電流に応じた比率の電圧に変換する(ステップS
20)。
【0028】この電圧変換演算は、“X←X(Vcnt
/Vc)”による演算式により行われる。Vcntは一
定値(たとえば、4V)であり、Vcは、定格電流が2
Aであれば、Vc=2V、定格電流が4Aであれば、V
c=4Vと云うように、定格電流に応じて設定される。
これにより、定格電流を2A〜4Aの範囲で設定でき、
その範囲の定格電流のモータの過電流を検出することが
可能になる。
【0029】つぎに、カウンタのカウント値Cを“C←
C+1”とアップカウントし(ステップS30)、電路
電流値を示す出力電圧Xの2乗演算を行う(ステップS
40)。なお、出力電圧Xの2乗値を算出するのは、モ
ータ3の過電流耐量がI2 t(I:モータに流れる電
流、t:電流Iがモータに流れている時間)で規定され
ており、I2 t が所定値以上となったときに電断すべ
く、過電流判定を行うためである。
【0030】つぎに、出力電圧Xの2乗値X2 をそれの
一サイクル合計値X2 sumに加算する(ステップS5
0)。つぎに、カウンタのカウント値Cが20になれば
(ステップS60肯定)、“X2 m =X2 sum/2
0”による演算により、平均電流値X2 m (2乗平均
値)を算出し(ステップS70)、一サイクル合計値X
2sumとカウント値Cをそれぞれ0にリセットする
(ステップS80)。
【0031】ここで、一サイクルのサンプリング数が2
0であるのは、商用電源580Hzの場合、図15に示
されているように、半サイクルは、10msecであ
り、0.5msec間隔のサンプリングが20回で10
msecとなるからである。なお、これは交流電源の周
波数、電流検出の必要精度に応じて設定されるものであ
る。
【0032】図3は過電流検出処理ルーチンを示してい
る。このルーチンは、たとえば、0.1sec毎に実行
される時間割込ルーチンであり、まず、定格電流に応じ
て電流検出器11の変極点値X2 s (X2 s:歪みが始
まる電路電流の2乗値相当)を、“X2 s ←X2 s (V
cnt/Vc)2 " による演算により決定する(ステッ
プS100)。
【0033】つぎに、平均電流値(電流2乗平均値)X
2 m が変極点値X2 s を超えているか否かの判別を行う
(ステップS110)。平均電流値X2 m が変極点値X
2 sを超えていなれば(ステップS110否定)、平均
電流値X2 m をそのまま過電流判定用の電路電流値Yと
し(ステップS120)、平均電流値X2 m が変極点値
2 s よりも大きい場合には(ステップS110肯
定)、平均電流値X2 m を次式(1)により補正して補
正後の平均電流値を過電流判定用の電路電流値Yとする
(ステップS130)。
【0034】 Y←(X2 m −X2 s )k+X2 m ・・・(1)
【0035】ここで、kは補正定数であり、(1)式に
より、過電流判定用の電路電流値Yは、電流2乗平均値
2 m と歪みが始まる電路電流の2乗値X2 s との差に
補正定数kを乗じた値を電流2乗平均値X2 m に加算す
る。
【0036】これは、電路電流が過大となった場合、電
流検出器11の励磁電流が増加するため、電流検出器1
1の出力電圧が、図16に示されているように歪み、こ
の歪みによる電流2乗平均値X2 m の低減を補償するた
めの補正である。この補正により、電路電流が過大にな
っても、電路電流が高精度に検出されるようになる。
【0037】つぎに、電路電流値Yが規定値Yset以
上であるか否かの判別を行う(ステップS140)。規
定値Ysetはモータ3の定格電流の1.15倍時の電
路電流の2乗値相当に応じて設定され、電路電流値Yが
規定値Yset以上であれば(ステップS140肯
定)、過電流判定値(電流2乗平均値の累積値)OVR
に電路電流値Yを加算し(ステップS150)、そうで
なければ(ステップS140否定)、過電流判定値OV
Rより電路電流値Yを減算する(ステップS160)。
【0038】つぎに、過電流判定値OVRが過電流判定
基準値Tconst以上であるか否かの判別を行う(ス
テップS170)。過電流判定基準値Tconstは、
モータの過電流耐量I2 t に応じて設定され、過電流判
定値OVRが過電流判定比較値Tconst以上であれ
ば(ステップS170肯定)、リレー出力(過電流検出
信号・出力)を行う(ステップS180)。
【0039】すなわち、電路電流がモータ定格電流の
1.15倍以上において、I2 t 以上となると、過電流
検出装置100はリレー出力を行い、モータ3の過電流
を検出する。
【0040】実施の形態2.図4は、この発明に係る過
電流検出装置の実施の形態2を示している。なお、実施
の形態2のハードウェア構成は図1に示されている実施
の形態1におけるものと同等であり、また平均電流値検
出処理ルーチンは図2に示されている実施の形態1にお
けるものと同等であるから、重複するそれらの説明は省
略する。
【0041】この実施の形態では、平均電流値補正手段
21は、平均電流値算出手段19が出力する平均電流値
が、電流検出器11の出力電圧が歪み始める変極点値よ
りも大きい場合には、平均電流値と変極点値との差に補
正定数を乗じた値を平均電流値に加算して平均電流値を
補正することについては実施の形態1における場合と同
じことを行うが、補正定数の切換設定値を有し、平均電
流値が変極点値以上で、切換設定値未満であれば、第一
の補正定数を使用して平均電流値の補正演算を行い、平
均電流値が切換設定値以上であれば、第二の補正定数を
使用して平均電流値の補正演算を行う。
【0042】なお、変極点値と切換設定値とは、変極点
値<切換設定値の関係にあり、また第一の補正定数と第
二の補正定数は、第一の補正定数<第二の補正定数にな
るようそれぞれ設定される。
【0043】つぎに、図4に示されているフローチャー
トを参照して過電流検出処理ルーチンについて説明す
る。なお、図4において、図3に示されている実施の形
態1における場合と同等のステップについては、図3と
同一のステップ番号を付けて説明を省略する。
【0044】この過電流検出処理ルーチンでは、平均電
流値X2 m が変極点値X2 s よりも大きい場合には(ス
テップS110肯定)、平均電流値X2 m が切換設定値
2c 以下であるか否かの判別を行う(ステップS11
1)。なお、変極点値X2 s<切換設定値X2 c であ
る。
【0045】平均電流値X2 m が切換設定値X2 c 以下
であれば(ステップS111否定)、式(2)により補
正演算を行い(ステップS131)、平均電流値X2 m
が切換設定値X2 c 以下でない場合には(ステップS1
11肯定)、式(3)により補正演算を行う(ステップ
S132)。
【0046】 Y←(X2 m −X2 s )k1 + X2 m ・・・(2) Y←(X2 m −X2 s )k2 + X2 m ・・・(3)
【0047】ここで、k1 はX2 s 〜X2 c 領域の補正
定数であり、k2 はX2 c 以上の領域の補正定数であ
り、k1 < k2 である。
【0048】図5は、電路電流の補正特性を示してい
る。図5において、符号Aは電流検出器の出力特性(電
路電流検出値)を、符号BはX−X2 の正常特性をそれ
ぞれ示している。出力特性Aは、電路電流が大きくなる
と、電流検出器の出力が歪むため、電流検出器出力によ
る電路電流検出値の2乗値X2 がX2 s 以上で、正常値
より小さくなり、正常値よりの偏差は電流値が大きくな
るほど2乗値特性で拡大される。
【0049】このことに対して、平均電流値X2 m が切
換設定値X2 c 以下であるか否かにより、補正定数をk
1 とk2 とに切り換えることにより、すなわち、補正領
域X2 s ≦X2 m ≦X2 c では、補正定数k1 を使用
する式(2)により、補正領域X2 c ≦X2 m ≦X2
f では、補正定数k2 を使用する式(3)により平均電
流値X2 m の補正を行うことにより、平均電流値X2 m
の補正がより一層正確に行われ、過電流検出がより一層
正確に行われるようになる。
【0050】なお、この補正定数の切換は、要求精度に
応じて、2段階以上の多段階に切換設定されてもよい。
【0051】実施の形態3.図6は、この発明に係る過
電流検出装置の実施の形態3を示している。なお、実施
の形態3のハードウェア構成も図1に示されている実施
の形態1におけるものと同等であり、また平均電流値検
出処理ルーチンも図2に示されている実施の形態1にお
けるものと同等であるから、重複するそれらの説明は省
略する。
【0052】この実施の形態では、平均電流値補正手段
21は、平均電流値算出手段19が出力する平均電流値
が、電流検出器11の出力電圧が歪み始める変極点値よ
りも大きい場合には、平均電流値と変極点値との差に補
正定数を乗じた値を平均電流値に加算して平均電流値を
補正することについては実施の形態1における場合と同
じことを行うが、補正定数を平均電流値と変極点値との
差に比例した値に設定する。
【0053】つぎに、図6に示されているフローチャー
トを参照して過電流検出処理ルーチンについて説明す
る。なお、図6において、図3に示されている実施の形
態1における場合と同等のステップについては、図3と
同一のステップ番号を付けて説明を省略する。
【0054】この過電流検出処理ルーチンでは、平均電
流値X2 m が変極点値X2 s よりも大きい場合には(ス
テップS110肯定)、式(4)により補正定数kを算
出する(ステップS112)。
【0055】 k=(X2 m −X2 s )m ・・・(4) 但し、mは比例定数である。
【0056】式(1)による平均電流値X2 m の補正演
算において、補正定数kは、式(4)により、平均電流
値と変極点値との差に比例した値のものを使用する。
【0057】実施の形態2のものでは、補正領域におい
て、式(2)と式(3)とで補正定数を切り換えたとき
に、切換設定値X2 c 付近で、補正値の変化が大きく、
過電流検出特性に急な変化点ができるが、実施の形態3
では、補正定数kが電流2乗平均値X2 m に応じて連続
的に変化するから、補正領域において過電流検出特性に
急な変化点ができず、電流補正が正しく行われる。
【0058】実施の形態4.図7、図8は、この発明に
係る過電流検出装置の実施の形態4を示している。な
お、実施の形態4における平均電流値検出処理ルーチン
は図2に示されている実施の形態1におけるものと同等
であるから、重複する説明は省略する。
【0059】図7に示されているように、過電流検出を
行うマイクロコンピュータ50は、交流電源1aを電源
とするモータ3aの電路5aの過電流検出と、交流電源
1bを電源とするモータ3bの電路5bの過電流検出と
をフラグ設定により択一的に行う。
【0060】電流検出器11aは電路5aを流れる電流
を検出してその電流の振幅に比例した電圧信号を検出電
流値データとして出力し、整流回路13aは電流検出器
11aの出力電圧を半波整流する。電流検出器11bは
電路5bを流れる電流を検出して、その電流の振幅に比
例した電圧信号を検出電流値データとして出力し、整流
回路13bは電流検出器11bの出力電圧を半波整流す
る。
【0061】つぎに、図8に示されているフローチャー
トを参照して過電流検出処理ルーチンについて説明す
る。なお、図8においても、図3に示されている実施の
形態1における場合と同等のステップについては、図3
と同一のステップ番号を付けて説明を省略する。
【0062】この過電流検出処理ルーチンでは、フラグ
CTの判定を行い(ステップS113)。電路5aの過
電流検出時にはフラグCTは“0”、電路5bの過電流
検出時にはフラグCTは“1”に設定される。フラグC
Tが“0”の場合には、式(5)により補正演算を行い
(ステップS133)、フラグCTが“1”の場合に
は、式(6)により補正演算を行う(ステップS13
4)。
【0063】 Y←(X2 m −X2 s )ka +X2 m ・・・(5) Y←(X2 m −X2 s )kb +X2 m ・・・(6)
【0064】ここで、ka は電路5aの電流検出器11
aの特性に適合する補正定数であり、kb は電路5bの
電流検出器11bの特性に適合する補正定数である。
【0065】これは、N個の電路に対してそれぞれで使
用している電流検出器に合わせた補正定数を切り換えて
電流補正することにより、N個の電路電流をそれぞれ正
しく検出することができる。
【0066】(実施の形態5)図9は、この発明に係る
過電流検出装置の実施の形態5を示している。なお、実
施の形態5のハードウェア構成は図1に示されている実
施の形態1におけるものと同等であり、また過電流検出
ルーチンは図3、図4あるいは図5に示されている実施
の形態1、2あるいは3におけるものと同等であるか
ら、重複するそれらの説明は省略する。
【0067】この実施の形態では、電流検出処理におい
て、1周期のサンプリング値XにA/D変換手段15の
最大値(16進数で“FF”)となるデータがあると
き、電流2乗平均値X2 m をモータ定格電流の数倍(6
倍程度)の電路電流を通電したときの相当値Ibig に設
定する。
【0068】つぎに、図9に示されているフローチャー
トを参照して平均電流値検出処理ルーチンについて説明
する。なお、図9において、図2に示されている実施の
形態1における場合と同等のステップについては、図2
と同一のステップ番号を付けて説明を省略する。
【0069】この平均電流値検出処理ルーチンでは、サ
ンプリング値(瞬時値)XがA/D変換手段15の最大
値“FF”であるか否かの判別を行い(ステップS3
1)、瞬時値Xが最大値“FF”であれば(ステップS
31肯定)、最大値カウンタのカウント値Cfに1を加
算する(ステップS32)。
【0070】カウンタのカウント値Cが20になれば
(ステップS60肯定)、最大値カウンタのカウント値
Cfが所定値以上、たとえば“3”以上であるか否かの
判別を行う(ステップS61)。最大値カウンタのカウ
ント値Cfが3以上でない場合には(ステップS61否
定)、“X2 m =X2 sum/20”による演算によ
り、平均電流値X2 m (2乗平均値)を算出し(ステッ
プS70)、これに対し、最大値カウンタのカウント値
Cfが3以上である場合には(ステップS61肯定)、
平均電流値X2 m を、モータ定格電流の6倍の電路電流
を通電したときに検出する値相当の大きい値Ibig にす
る(ステップS71)。
【0071】電路電流が過大となったとき、電流検出器
11の励磁電流が大きくなり、電流波形は、図17に示
されているように歪み、さらに電路電流が大きくなる
と、マイクロコンピュータ50の入力部にクランプ用の
ダイオード2があるため、5V以上には上がらず、電
流波形のピーク値が5V以上となったときには、ピーク
がカットされてしまい、マイクロコンピュータ50が検
出する電流値が小さくなる。
【0072】すなわち、電路電流が、図10において、
2 以上となると、電流2乗平均値が小さくなっていく
ため、過電流の検出時間が遅れてしまう。このことに対
して、この実施の形態では、電路電流の瞬時値が一定時
間最大となったことを検出して電路電流が過大となって
いることを検出し、電流2乗平均値を強制的に“Ibig
”に設定することにより、過電流検出が迅速に行われ
るようになる。
【0073】実施の形態6.図11、図12は、この発
明に係る過電流検出装置の実施の形態6を示している。
なお、実施の形態6のハードウェア構成は図1に示され
ている実施の形態1におけるものと同等であるから、重
複する説明は省略する。
【0074】この実施の形態では、電流検出処理におい
て1周期のサンプリング値XにA/D変換手段15の最
大値(16進数で“FF”)となるデータが出現する
と、フラグfを立て、補正係数Kc を平均電流値X2 m
に掛けた値を電路電流値Yとする。
【0075】つぎに、図11に示されているフローチャ
ートを参照して平均電流値検出処理ルーチンについて説
明する。なお、図11においても、図2に示されている
実施の形態1における場合と同等のステップについて
は、図2と同一のステップ番号を付けて説明を省略す
る。
【0076】この平均電流値検出処理ルーチンでは、サ
ンプリング値(瞬時値)XがA/D変換手段15の最大
値“FF”であるか否かの判別を行い(ステップS3
1)、瞬時値Xが最大値“FF”であれば(ステップS
31肯定)、フラグfを“1”とする(ステップS3
3)。
【0077】つぎに、図12に示されているフローチャ
ートを参照して過電流検出処理ルーチンについて説明す
る。なお、図12において、図3に示されている実施の
形態1における場合と同等のステップについては、図3
と同一のステップ番号を付けて説明を省略する。
【0078】この過電流検出処理ルーチンでは、フラグ
チェックを行い(ステップS113)、f=1でなけれ
ば(ステップS113否定)、平均電流値X2 m をその
まま過電流判定用の電路電流値Yとする(ステップS1
20)。これに対し、f=1であれば(ステップS11
3肯定)、平均電流値X2 m を次式(7)により補正し
て補正後の平均電流値を過電流判定用の電路電流値Yと
する(ステップS135)。
【0079】Y←X2 m ・Kc ・・・(7)
【0080】この実施の形態でも、電路電流が過大にな
っても、電路電流値Yが適正値に設定され、過電流検出
が正確に、しかも迅速に行われるようになる。
【0081】実施の形態7.図13は、この発明に係る
過電流検出装置の実施の形態7を示している。なお、実
施の形態7のハードウェア構成は図1に示されている実
施の形態1におけるものと同等であり、また過電流検出
ルーチンは図12に示されている実施の形態6における
ものと同等であるから、重複するそれらの説明は省略す
る。
【0082】この実施の形態では、電流検出処理におい
て、1周期のサンプリング値XにA/D変換手段15の
最大値(16進数で“FF”)となるデータがあると、
そのデータ数(時間)に応じて補正係数Kc を比例設定
する。
【0083】つぎに、図13に示されているフローチャ
ートを参照して平均電流値検出処理ルーチンについて説
明する。なお、図13において、図9に示されている実
施の形態5における場合と同等のステップについては、
図9と同一のステップ番号を付けて説明を省略する。
【0084】この平均電流値検出処理ルーチンでは、サ
ンプリング値(瞬時値)XがA/D変換手段15の最大
値“FF”になった回数を示す最大値カウンタのカウン
ト値Cf に応じて下式(8)により補正係数Kc を設定
する。
【0085】Kc =Kd (Cf /20) ・・・(8)
但し、Kd は比例定数である。
【0086】これにより、この実施の形態では、電路電
流が過大になっても、補正係数Kcの比例設定のもと
に、電路電流値Yがより一層適正な値に設定され、過電
流検出が正確に、しかも迅速に行われるようになる。
【0087】実施の形態8.図14は、この発明に係る
過電流検出装置の実施の形態8を示している。なお、実
施の形態8のハードウェア構成は図1に示されている実
施の形態1におけるものと同等であり、また過電流検出
ルーチンは図12に示されている実施の形態6における
ものと同等であるから、重複するそれらの説明は省略す
る。
【0088】この実施の形態は、実施の形態7の変形例
であり、補正係数Kc は、サンプリング値(瞬時値)X
がA/D変換手段15の最大値“FF”になる各回数の
ものごとにデータとしてマイクロコンピュータ50が保
有しているメモリテーブルに格納されている。このデー
タ値はサンプリング値(瞬時値)XがA/D変換手段1
5の最大値“FF”になる各回数ごとに非線形特性をも
って設定することができる。従って、補正係数Kc は、
サンプリング値(瞬時値)XがA/D変換手段15の最
大値“FF”になる各回数のものごとにそれぞれ最適値
に設定することができる。
【0089】つぎに、図14に示されているフローチャ
ートを参照して平均電流値検出処理ルーチンについて説
明する。なお、図14において、図9に示されている実
施の形態5における場合と同等のステップについては、
図9と同一のステップ番号を付けて説明を省略する。
【0090】この平均電流値検出処理ルーチンでは、サ
ンプリング値(瞬時値)XがA/D変換手段15の最大
値“FF”になった回数を示す最大値カウンタのカウン
ト値Cf に応じてメモリテーブルより対応するデータM
cfを読み出してこれを補正係数Kc とする(ステップS
73)。
【0091】Kc =Kd (Cf /20) ・・・(8)
【0092】これにより、この実施の形態でも、電路電
流が過大になっても、補正係数Kcの最適設定のもと
に、電路電流値Yが適正値に設定され、過電流検出が正
確に、しかも迅速に行われるようになる。
【0093】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による過電流検出装置によれば、平均電流値算出手段
が出力する平均電流値が電流検出手段の出力電圧が歪み
始める変極点値よりも大きくない場合には平均電流値
をそのまま過電流判定用の電路電流値とし、平均電流値
が変極点値よりも大きい場合には、平均電流値と前記変
極点値との差に補正定数を掛けた値を平均電流値に加算
して平均電流値を補正して補正後の平均電流値を過電
流判定用の電路電流値とするから、電路電流が過大とな
り、それを検出する変流器などの電流検出手段の許容値
を超えて電流検出手段の出力電圧が歪んでも、平均電流
値の補正が正しく行われているため、電路電流を正しく
検出することができ、モータ等の負荷の過電流検出が正
常に行われる。また、電流検出手段の鉄心を大きくする
ことなく、電流検出手段を小型化することもできる。
【0094】つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値算出手段が電流検出手段が出力する出力
電圧の2乗値を所定周期ごとに平均化して電路の平均電
流値を算出するから、モータの熱特性に見合った電路平
均電流値データが得られ、モータ等の負荷の過電流検出
が適切に行われる。
【0095】つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値補正手段が電流設定信号発生手段からの
定格電流を示す入力信号により電流検出手段の変極点値
を可変設定するから、変極点値が定格電流に応じて適正
値に設定されるため、各種の定格電流のモータ等の負荷
の過電流検出が正常に行われる。
【0096】
【0097】つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値補正手段は、補正定数を複数個有し、平
均電流値に応じて補正定数を使い分けるから、平均電流
値の補正がより一層適切に行われ、変流器などの電流検
出手段の許容値を超えて電流検出手段の出力電圧が歪ん
でも、電路電流を正しく検出することができ、モータ等
の負荷の過電流検出が正常に行われる。
【0098】つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値補正手段は、複数個の電流検出手段を選
択使用する場合、使用する電流検出手段に合わせて補正
定数を切換設定するから、各電流検出手段毎に電路電流
を正しく検出することができ、モータ等の負荷の過電流
検出が正常に行われる。
【0099】つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値補正手段は平均電流値と前記変極点値と
の差に定数を掛けた値を補正定数とするから、平均電流
値の補正がより正確に行われ、変流器などの電流検出手
段の許容値を超えて電流検出手段の出力電圧が歪んで
も、電路電流を正しく検出することができ、モータ等の
負荷の過電流検出が正常に行われる。
【0100】 つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値算出手段が電流検出処理において所定
周期電流検出手段が出力する出力電圧が検出電流値
にA/D変換手段の最大値となるデータが所定の数以上
ある場合には平均電流値を所定の大きい値に設定し、所
定周期内に電流検出手段が出力する出力電圧が検出電流
値にA/D変換手段の最大値となるデータが所定の数よ
り少ない場合には電流検出手段の出力電圧を所定周期ご
とに平均した値を平均電流値とし、平均電流補正手段
が、平均電流値が電流検出手段の出力電圧が歪み始める
変極点値よりも大きくない場合には、平均電流値をその
まま過電流判定用の電路電流値とし、平均電流値が変極
点値よりも大きい場合には、平均電流値を補正して補正
後の平均電流値を過電流判定用の電路電流値とするか
ら、電路電流が過大となっても過電流検出が迅速に行わ
、電路電流の過大を検出する変流器などの電流検出手
段の許容値を超えて電流検出手段の出力電圧が歪んで
も、電路電流を正しく検出することができ、モータ等の
負荷の過電流検出が正常に行われる。また、電流検出手
段の鉄心を大きくすることなく、電流検出手段を小型化
することもできる。つぎの発明による過電流検出装置に
よれば、所定周期に電流検出手段が出力する出力電圧が
A/D年間手段の最大となるデータの個数が所定値より
すくない場合には、平均電流検出手段が、電流検出手段
が出力する出力電圧の2乗値を所定周期ごとに平均化し
て電路の平均電流値を算出するから、モータの熱特性に
見合った電路平均電流値データが得られ、モータ等の負
荷の過電流検出が適切に行われる。つぎの発明による過
電流検出装置によれば、平均電流値補正手段は、平均電
流値が変極点値よりも大きい場合には、平均電流値と前
記変極点値との差に補正定数を掛けた値を平均電流値に
加算して平均電流値を補正するから、この平均電流値の
補正が適切に行われ、変流器などの電流検出手段の許容
値を超えて電流検出手段の出力電圧が歪んでも、電路電
流を正しく検出することができ、モータ等の負荷の過電
流検出が正常に行われる。
【0101】 つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値補正手段は、電流検出処理において所定
周期の検出電流値にA/D変換手段の最大値となるデー
タがあるとき、平均電流値に補正係数を掛けた値を過電
流判定用の電路電流値とし、所定周期内に電流検出手段
が出力する出力電圧がA/D変換手段の最大値となるデ
ータの個数が所定値より少ない場合で、かつ平均電流値
算出手段が出力する平均電流値が電流検出手段の出力電
圧が歪み始める変極点値よりも大きくない場合には、平
均電流値をそのまま過電流判定用の電路電流値とし、所
定周期内に電流検出手段が出力する出力電圧がA/D変
換手段の最大値となるデータの個数が所定値より少ない
場合で、かつ平均電流値が前記変極点値よりも大きい場
合には平均電流値を補正して補正後の平均電流値を過電
流判定用の電路電流値とするから、電路電流が過大とな
っても過電流検出が迅速に行われ、電路電流の過大を検
出する変流器などの電流検出手段の許容値を超えて電流
検出手段の出力電圧が歪んでも、電路電流を正しく検出
することができ、モータ等の負荷の過電流検出が正常に
行われる。また、電流検出手段の鉄心を大きくすること
なく、電流検出手段を小型化することもできる。
【0102】つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値補正手段は補正係数を1周期の検出電流
でA/D変換手段の最大値となるデータの個数に比例し
た値に設定するから、電路電流が過大となっても過電流
検出が正確に、しかも迅速に行われる。
【0103】つぎの発明による過電流検出装置によれ
ば、平均電流値補正手段は補正係数を1周期の検出電流
でA/D変換手段の最大値となるデータの個数に応じて
予めメモリテーブルに格納されているデータの読み出し
によって設定するから、電路電流が過大となっても過電
流検出がより一層正確に、しかも迅速に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
1を示すブロック線図である。
【図2】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
1における平均電流値検出処理ルーチンを示すフローチ
ャートである。
【図3】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
1における過電流検出処理ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図4】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
2における過電流検出処理ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図5】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
2における平均電流値補正特性を示すグラフである。
【図6】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
3における過電流検出処理ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図7】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
4を示すブロック線図である。
【図8】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
4における過電流検出処理ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図9】 この発明による過電流検出装置の実施の形態
5における平均電流値検出処理ルーチンを示すフローチ
ャートである。
【図10】 この発明による過電流検出装置の実施の形
態5における平均電流値検出特性を示すグラフである。
【図11】 この発明による過電流検出装置の実施の形
態6における平均電流値検出処理ルーチンを示すフロー
チャートである。
【図12】 この発明による過電流検出装置の実施の形
態6における過電流検出処理ルーチンを示すフローチャ
ートである。
【図13】 この発明による過電流検出装置の実施の形
態7における平均電流値検出処理ルーチンを示すフロー
チャートである。
【図14】 この発明による過電流検出装置の実施の形
態8における平均電流値検出処理ルーチンを示すフロー
チャートである。
【図15】 電圧検出特性を示すグラフである。
【図16】 歪み発生時の電圧検出特性を示すグラフで
ある。
【図17】 過電流時の電圧検出特性を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 交流電源,3 モータ,5 電路,7 リレー,1
1 電流検出器,13整流回路,15 A/D変換手
段,17 電圧変換手段,19 平均電流値算出手段,
21 平均電流値補正手段,23 過電流判定手段,2
5 電流設定信号発生回路,50 マイクロコンピュー
タ,100 過電流検出装置。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 3/08 - 3/253 G01R 19/165 - 19/257

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電路に流れる交流電流を検出しその振幅
    に比例した電圧信号を出力する電流検出手段と、 前記電流検出手段が出力する出力電圧を所定周期ごとに
    平均化して前記電路の平均電流値を算出する平均電流値
    算出手段と、 前記平均電流値算出手段が出力する平均電流値が前記電
    流検出手段の出力電圧が歪み始める変極点値よりも大き
    くない場合には前記平均電流値をそのまま過電流判定
    用の電路電流値とし、前記平均電流値が前記変極点値よ
    りも大きい場合には、前記平均電流値と前記変極点値と
    の差に補正定数を掛けた値を前記平均電流値に加算して
    前記平均電流値を補正し、補正後の平均電流値を過電流
    判定用の電路電流値とする平均電流値補正手段と、 前記平均電流値補正手段が出力する電路電流値と過電流
    判定基準値とを比較し、前記電路電流値が過電流判定基
    準値を超えれば過電流検出信号を出力する過電流判定手
    段と、 を有していることを特徴とする過電流検出装置。
  2. 【請求項2】 前記平均電流値算出手段は、前記電流検
    出手段が出力する出力電圧の2乗値を所定周期ごとに平
    均化して前記電路の平均電流値を算出することを特徴と
    する請求項1に記載の過電流検出装置。
  3. 【請求項3】 前記平均電流値補正手段は、電流設定信
    号発生手段からの定格電流を示す入力信号により前記電
    流検出手段の変極点値を可変設定することを特徴とする
    請求項1または2に記載の過電流検出装置。
  4. 【請求項4】 前記平均電流値補正手段は、前記補正定
    数を複数個有し、前記平均電流値に応じて補正定数を使
    い分けることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つ
    に記載の過電流検出装置。
  5. 【請求項5】 複数個の電流検出手段を選択使用する場
    合、前記平均電流値補正手段は使用する電流検出手段に
    合わせて前記補正定数を切換設定することを特徴とする
    請求項1〜3のいずれか一つに記載の過電流検出装置。
  6. 【請求項6】 前記平均電流値補正手段は、前記平均電
    流値と前記変極点値との差に定数を掛けた値を前記補正
    定数とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一
    に記載の過電流検出装置。
  7. 【請求項7】 電路に流れる交流電流を検出しその振幅
    に比例した電圧信号を出力する電流検出手段と、 前記電流検出手段が出力する出力電圧をA/D変換する
    A/D変換手段と、 所定周期内に前記電流検出手段が出力する出力電圧がA
    /D変換手段の最大値となるデータの個数が所定値以上
    ある場合には、平均電流値を所定の大きい値に設定し、
    前記所定周期に前記電流検出手段が出力する出力電圧が
    A/D変換手段の最大値となるデータの個数が所定値よ
    り少ない場合には、前記電流検出手段が出力する出力電
    圧を前記所定周期ごとに平均化して前記電路の平均電流
    値を算出する平均電流値算出手段と、 前記平均電流値算出手段が出力する平均電流値が前記電
    流検出手段の出力電圧が歪み始める変極点値よりも大き
    くない場合には、前記平均電流値をそのまま過電流判定
    用の電路電流値とし、前記平均電流値が前記変極点値よ
    りも大きい場合には、前記平均電流値を補正して補正後
    の平均電流値を過電流判定用の電路電流値とする平均電
    流値補正手段と、 前記平均電流値補正手段が出力する電路電流値と過電流
    判定基準値とを比較し、前記電路電流値が過電流判定基
    準値を超えれば過電流検出信号を出力する過電流判定手
    段と、 を有している ことを特徴とする過電流検出装置。
  8. 【請求項8】 前記平均電流値算出手段は、前記所定周
    期に前記電流検出手段が出力する出力電圧がA/D変換
    手段の最大値となるデータの個数が所定値より少ない場
    合には、前記電流検出手段が出力する出力電圧の2乗値
    を所定周期ごとに平均化して前記電路の平均電流値を算
    することを特徴とする請求項に記載の過電流検出装
    置。
  9. 【請求項9】 前記平均電流値補正手段は、電流設定信
    号発生手段からの定格電流を示す入力信号により前記電
    流検出手段の変極点値を可変設定することを特徴とする
    請求項またはに記載の過電流検出装置。
  10. 【請求項10】 前記平均電流値補正手段は、前記平均
    電流値が前記変極点値よりも大きい場合には、前記平均
    電流値と前記変極点値との差に補正定数を掛けた値を前
    記平均電流値に加算して前記平均電流値を補正すること
    を特徴とする請求項7〜のいずれか一つに記載の過電
    流検出装置。
  11. 【請求項11】 電路に流れる交流電流を検出しその振
    幅に比例した電圧信号を出力する電流検出手段と、 前記電流検出手段が出力する出力電圧をA/D変換する
    A/D変換手段と、 前記電流検出手段が出力する出力電圧を所定周期ごとに
    平均化して前記電路の平均電流値を算出する平均電流値
    算出手段と、 前記所定周期内に前記電流検出手段が出力する出力電圧
    がA/D変換手段の最大値となるデータの個数が所定値
    以上ある場合には、前記平均電流値に補正係数を掛けた
    値を過電流判定用の電路電流値とし、前記所定周期内に
    前記電流検出手段が出力する出力電圧がA/D変換手段
    の最大値となるデータの個数が所定値より少ない場合
    で、かつ前記平均電流値算出手段が出力する平均電流値
    が前記電流検出手段の出力電圧が歪み始める変極点値よ
    りも大きくない場合には前記平均電流値をそのまま過電
    流判定用の電路電流値とし、前記所定周期内に前記電流
    検出手段が出力する出力電圧がA/D変換手段の最大値
    となるデータの個数が所定値より少ない場合で、かつ前
    記平均電流値が前記変極点値よりも大きい場合には前記
    平均電流値を補正して補正後の平均電流値を過電流判定
    用の電路電流値とする平均電流値補正手段と、 前記平均電流値補正手段が出力する電路電流値と過電流
    判定基準値とを比較し、前記電路電流値が過電流判定基
    準値を超えれば過電流検出信号を出力する過電流判定手
    段と、 を有している ことを特徴とする過電流検出装置。
  12. 【請求項12】 前記平均電流値算出手段は、前記電流
    検出手段が出力する出力電圧の2乗値を所定周期ごとに
    平均化して前記電路の平均電流値を算出することを特徴
    とする請求項11に記載の過電流検出装置。
  13. 【請求項13】 前記平均電流値補正手段は、前記補正
    係数を前記所定周期内に前記電流検出手段が出力する出
    力電圧がA/D変換手段の最大値となるデータの個数に
    比例した値に設定することを特徴とする請求項11また
    は12に記載の過電流検出装置。
  14. 【請求項14】 前記平均電流値補正手段は、前記補正
    係数を前記所定周期内に前記電流検出手段が出力する出
    力電圧がA/D変換手段の最大値となるデータの個数に
    応じて予めメモリテーブルに格納されているデータの読
    み出しによって設定することを特徴とする請求項11ま
    たは12に記載の過電流検出装置。
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