JPH03139192A - 電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電動機制御装置、特にインバータ装置の保護に
関するものである。

［従来の技術］ 第３図は、例えば特開昭８１−１０９８３号公報に示さ
れた従来の電動機の制御装置であり、第３図中、Ｒ，Ｓ
、Ｔは三相交流電源、（２）は交流電源Ｒ１Ｓ、Ｔに接
続され直流出力電圧を発生するように制御されるコンバ
ータ、（３）はコンバータ（２）の出力を平滑にする平
滑コンデンサ、（４）は抵抗とスイッチ素子によりなる
回生制御回路、（５）は平滑コンデンサ（３）の両端に
接続されトランジスタとダイオードで構成されてパルス
幅変調（ＰＷＭ）方式によって可変電圧・可変周波数の
交流出力（５ａ）〜（５ｃ）を発生するＰＷＭインバー
タ、（６）ハインバータ（５）の出力によって駆動され
る三相誘導電動機、（７）は電動機（Ｂ）に直結され電
動機（６）の回転速度に比例する速度信号（７ａ）を発
する速度検出器、（８）は電動機（６）により駆動され
る負荷、（１２）〜（１４）は電動機（６）の各相の一
次電流に対応する電流帰還信号（１２ａ）〜（１４ａ）
を発する変流器、（１５）は後述する正弦波信号（２１
ａ）及び余弦波信号（２１ｂ）を入力して電流帰還信号
（１２ａ）〜（１４ａ）を電動機（６）の二次磁束ベク
トルの角速度ωに同期して回転する座標軸上の励磁電流
成分信号（１５ａ）とトルク電流成分信号（１５ｂ）に
変換する三相／二相変換回路からなる座標変換回路Ａ（
第４図）　、（１Ｂ）は除算器、（１７）は入力に係数
を乗じて滑り周波数信号（１７ａ）を発する係数乗算回
路、（１８）は速度信号（７ａ）に入力する利得ｐ（電
動機（６）の極対数に相当）の正転増幅器、（１９）は
滑り周波数信号（１７ａ）と正転増幅器（１８）の出力
を加算して同期角速度信号（１９ａ）を発する加算器、
（２０）は同期角速度信号（１９ａ）を積分して二次磁
束ベクトルの位相角信号（２０ａ）を発する積分器、（
２１）は位相角信号（２０ａ）を入力してそれに対応す
る正弦波信号（２１ａ）及び余弦波信号（２１ｂ）を発
する関数発生器、（２２）は励磁電流成分指令値（２３
）から励磁電流成分信号（１５ａ）を減算してその偏差
信号を発する減算器、（２４）は遅れ進み回路で構成さ
れ減算器（２２）の出力が零になるように制御する励磁
電流成分制御回路で、（２４ａ）は励磁電圧成分指令値
、り２５）は速度指令値（２６）から速度信号（γａ）
を減算しその偏差信号を発する減算器、（２７）は遅れ
進み回路で構成され減算器（２５）の出力が零になるよ
うに制御する速度制御回路で、（２７ａ）はトルク電流
成分指令値、（２８）はトルク電流成分指令値（２７ａ
）からトルク電流成分信号（１５ｂ）を減算してその偏
差信号を発する減算器、（２９）は遅れ進み回路で構成
され減算器（２８）の出力が零になるように制御するト
ルク電流成分制御回路で、（２９ａ）はトルク電圧成分
指令値、（３０）は正弦波信号（２１ａ）及び余弦波信
号（２１ｂ）を入力して励磁電圧成分指令値（２４ａ）
及びトルク電圧成分指令値（２９ａ）を三相各相の一次
電圧指令値（３０ａ）〜（３０ｃ）に変換する二相／三
相変換回路からなる座標変換回路Ｂである。

（３１）は座標変換回路Ａ　（１５）〜アンドゲート（
３９）を含むプリント板、（３２）は座標変換回路Ａ　
（１５）〜座標変換回路Ｂ　（３０）を構成するマイク
ロコンピュータ。（３３）は電流帰還信号（１２ａ）〜
（１４ａ）の電線をプリント板（３１）と接続するため
のコネクタ。

（３４）は電流帰還信号（１２ａ）〜（１４ａ）により
三相誘導電動機（６）の電流を検出し、過電流が流れた
時はＰＷＭインバータ（５）を遮断する過電流検出回路
である。（３５）は過電流トリップ信号、（３６）は運
転信号、（３７）はマイクロコンピュータ（３２）より
出力されるアラーム信号で、（３８）はＰＷＭインバー
タ（５）を駆動し、モータを回転させる場合にアクティ
ブとなるゲートオン信号である。（３９）は過電流トリ
ップ信号（３５）がＬＯレベル、運転信号（３Ｂ）がＨ
ｌレベルアラーム信号（３７）がＬＯレベルの時にのみ
、ゲートオン信号（３８）をＨｌレベルとするアンドゲ
ートである。

次に従来の電動機制御装置の動作について説明する。

第３図において、三相交流人力Ｒ，Ｓ、Ｔをコンバータ
（２）により整流し、平滑コンデンサ（３）によって平
滑された直流電圧が、ＰＷＭインバータ（５）に印加さ
れる。

ＰＷＭインバータ（５）では、−次電圧指令値（３０ａ
）〜（３０ｃ）に従ってスイッチングを行ない、可変電
圧、可変周波数の交流出力（５ａ）〜（５ｃ）が三相誘
導電動機（６）に印加され、三相誘導電動機（６）は回
転する。

第４図は、運転時の各部動作波形を示したものである。

第４図において、運転を開始する場合、時間ｔ１におい
て運転信号（３Ｂ）をＨＩｌレベルする。

このとき、速度指令値（２Ｂ）も印加され、三相誘導電
動機（６）には、交流出力（５ａ）〜（５ｃ）が印加さ
れ回転を始める。

この時、励磁電流成分信号（１５ａ）は励磁電流成分指
令値（２３）を一致する様に制御される。

また、トルク電流成分信号（１５ｂ）も、同様にトルク
電流成分指令値（２７ａ）と一致する様に制御される。

次に、時刻ｔ２において速度指令値（２６）と速度信号
（７ａ）が一致後は、トルク電流成分指令値（２７ａ）
は減少しトルク電流成分信号（１５ｂ）も減少する。

次に、時刻ｔ３において速度指令値（２６）が減少した
とき、三相誘導電動機（６）は減速し、時刻ｔ４におい
て速度指令値（２６）と速度信号（７ａ）が−致する。

次に、時刻ｔ５に運転信号３Ｂ）がＬＯレベルになると
、交流出力（５ａ）〜（５Ｃ）はＯＦＦとなり三相誘導
電動機（６）は停止する。

また、もう一つの従来例として実開昭８１−１２３９８
号公報に示されたエレベータの安全装置がある。

このエレベータの安全装置は逆変換器の出力電流を検出
する電流検出器の検出電流が予め設定値以下になった時
、逆変換器の作動を逆変換器制御装置の作動禁止手段に
よって停止するようにし、逆変換器であるインバータの
トランジスタ故障を早期に発見し、より安全なエレベー
タシステムが得られるようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の電動機制御装置は以上のように構成されているの
で、例えば第３図に示すコネクタ（３３）が外れたよう
な場合には電流帰還信号（１２ａ）〜（１４ａ）が座標
変換回路Ａ　（１５）には印加されないため、励磁電流
成分信号（１５ａ）及びトルク電流成分信号（１５ｂ）
は零となる。すると、励磁電流制御回路（２４）では励
磁電流成分指令値（２３）と励磁電流成分信号（１５ａ
）を一致するように制御するので、励磁電圧成分指令値
（２４ａ）は増加する。同様に電流制御回路（２９）で
はトルク電流成分指令値（２７ａ）とトルク電流成分信
号（１５ｂ）を一致するように制御するので、トルク電
圧成分指令値も増加する。

これによって、−次電圧指令値（３０ａ）〜（３０ｃ）
は増加し、ＰＷＭインバータ（５）即ち三相誘導電動機
（６）の電流は時定数に応じて増加し、遂にはＰＷＭイ
ンバータ（５）内のトランジスタ等の定格電流をオーバ
ーし、トランジスタの破損に至るという問題点があった
。

また、もう一つの従来例であるエレベータの安全装置で
は、逆変換器の出力電流を検出する電流検出器の検出電
流が予め定めた設定値以下になった時、逆変換器の作動
を逆変換器制御装置の作動禁止手段によって停止するよ
うにし、逆変換器であるインバータのトランジスタ故障
を早期に発見するようにしているが、運転信号入力後、
一定時間は電動機の時定数によって電流検出器の検出電
流値が設定値以下の区間があるため、運転信号が入って
すぐに作動禁止となって電動機が停止してしまうおそれ
があるという問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、例えば、コネクタ（８３）が外れた場合や電流
帰還信号（１２ａ）〜（１４ａ）を伝える電線が断線し
たり、変流器（１２）〜（１４）が故障した場合Ｅ　Ｐ
　Ｗ　Ｍインバータ（５）を破損することなく、しかも
運転信号が入ってもすぐに電動機を停止させず、安全で
信頼性の高い電動機制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電動機制御装置は、励磁電流成分信号又
はトルク電流成分信号の電流の大きさが所定値以下であ
るか否かを判断し、所定値以下のときで運転信号の入力
後、一定時間経過後にアラーム信号を出力するタイマを
備えた電流成分信号判断回路と、電流成分信号判断回路
から出力されたアラーム信号に基づいてインバータ装置
の動作を停止させる停止手段とを設けるようにしたもの
である。

［作用］ 本発明における電動機制御装置は運転信号をオンとした
場合でコネクタが外れたとき、励磁電流成分信号が零と
なり、一定時間経過後も所定値に到達しない。これを電
流成分信号判別回路が励磁電流成分信号の電流の大きさ
が所定値以下と判断し、運転信号の入力後、一定時間経
過していることによりタイマが働いてアラーム信号を出
力させ、そのアラーム信号を受けた停止手段がインバー
タ装置の動作を停止させる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。図
において従来例と同一の構成は同一符号を付して重複し
た構成の説明を省略する。（４ｏ）は電流成分信号判断
回路で、運転信号（３６）及び励磁電流成分信号（１５
ａ）が入力され、運転信号（３Ｂ）がハイレベルとなっ
てから一定時間が経過したか否かを監視するタイマを有
し、一定時間経過後に励磁電流成分信号（Ｌ５ａ）の電
流の大きさが、所定値以下のときにアラーム信号を出力
するものである。

（３９）は停止手段であるアンドゲートで、運転信号（
３Ｂ）と電流成分信号判断回路（４０）のアラーム信号
が入力されたときに、ローレベルのゲートオン信号をＰ
ＷＭインバータ（５）に出力してＰＷＭインバータ（５
）の動作を停止させるものである。

次に、上記実施例の動作を説明する。

運転信号をオンとした場合で、コネクタ（３３）が外れ
ると、座標変換回路Ａ　（１５）から出力される励磁電
流成分信号は零となり、運転信号入力後、−定時間が経
過しても所定値に到達しない。電流成分信号判断回路（
４０）では励磁電流成分信号が零となったことに対して
その電流の大きさが所定値以下であると判断する。また
、電流成分信号判断回路（４０）のタイマーは運転信号
の入力後一定時間経過しているか否かをカウントしてい
る。従って、電流成分信号判断回路（４０）は運転信号
入力後から一定時間経過してるときで、励磁電流成分信
号の電流の大きさが所定値以下と判断した場合にアラー
ム信号を停止手段であるアンドゲート（３９）に出力す
る。そのアラーム信号を受けたアンドゲート（３９）は
ＰＷＭインバータ（５）の動作を停止させる。

それ故、ＰＷＭインバータ（５）の電流出力（５ａ）〜
（５ｃ）は零となり、ＰＷＭインバータ（５）のトラン
ジスタに流れる電流は定格電流以上とならず、破損には
至らない。また、電流成分信号判断回路（４０）からの
アラーム信号の出力はタイマを備えていることにより、
運転信号入力後から一定時間経過しないと出力されない
から、運転信号入力後−定時間、電動機（８）の時定数
により、励磁電流成分信号が所定値に到達しない区間が
あっても運転信号が入ってすぐに電流成分信号判断回路
（４０）が励磁電流成分信号が所定値以下と判断してア
ラーム信号を出力してしまうことはない。

なお、上記実施例では電流成分信号判断回路（４０）は
励磁電流成分信号について判断しているが、トルク電流
成分信号について判断するようにしてもよいことは勿論
である。

以上はハードウェア構成における実施例の動作の説明で
あるが、かかるハード構成における実施例と等価なソフ
トウェア構成における実施例の動作について第２図のフ
ローチャートに基づいて説明する。

まず、スタートしくステップ８５Ｇ）、エラーフラグが
セットされているか否かを判断しくステップ５５１）、
エラーフラグがセットされているときはアラーム出力を
行う（ステップ８５Ｂ）。また、エラーフラグがセット
されていないときは運転信号（３Ｂ）がオンとなってい
るかどうかを判断しくステップ５５２）、運転信号（３
６）がオンとなっていない場合はカウンタをクリアにす
る（ステップ５５４）。また、運転信号（３６）がオン
の・場合には励磁電流成分信号（１５ａ）が所定値以下
か否かを判断する（ステップ８５３）。その励磁電流成
分信号（１５ａ）が所定値以上の場合にはカウンタをク
リアにするステップＳ５４にいく。また、励磁電流成分
信号（１５ａ）が所定値以下の場合にはカウンタをイン
クリメントする（ステップ５５５）。更に、インクリメ
ントされたカウンタの値が一定値以上の場合はエラーフ
ラグをセットしくステップ５５８）、運転を停止する（
ステップ５５９）。また、カウンタの値が一定値以下の
場合は異常なしとして運転を継続する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、運転信号の入力後、励
磁電流成分信号又はトルク電流成分信号が一定時間経過
後、所定値以下になると、インバータ装置を停止させる
ようにしたので、運転信号入力後一定時間、電動機の時
定数により励磁電流成分の信号又はトルク電流成分信号
が所定値以下であってもインバータ装置は停止させられ
ず、その一定時間後にコネクタが外れたり、変流器が故
障したり、電流帰還信号の電線が断線したり等して励磁
電流成分信号又はトルク電流成分信号が所定値以下とな
った場合にはインバータ装置を停止させるため、インバ
ータ装置のトランジスタの破損を防止することができ、
安全かつ信頼性の高い電動機制御装置を得ることができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
同実施例のソフトウェア構成のフローチャート、第３図
は従来の電動機制御装置のブロック図、第４図は同電動
機制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 図において、（５）はＰＷＭインバータ、（６）は三相
交流電動機、（１５ａ）は励磁電流成分信号、（１５ｂ
）はトルク電流成分信号、（３６）は運転信号、（３７
）はアラーム信号、（３９）はアンドゲート（停止手段
）　、（４０）は電流成分信号判断回路である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流を交流に変換し、電動機を駆動するインバータ装置
   と、電動機の電流を検出する電流検出器と、電流検出器
   の検出電流を励磁電流成分信号とトルク電流成分信号と
   に座標変換する座標変換回路とを有し、励磁電流成分信
   号と励磁電流成分指令値とにより励磁電圧指令値を求め
   、トルク電流成分信号とトルク電流成分指令値とにより
   トルク電圧指令値を求め、励磁電圧指令値とトルク電圧
   指令値とを一次電圧指令値に変換してインバータ装置を
   制御する電動機制御装置において、 励磁電流成分信号又はトルク電流成分信号の電流の大き
   さが所定値以下であるか否かを判断し、所定値以下のと
   きで運転信号の入力後一定時間経過後にアラーム信号を
   出力するタイマを備えた電流成分信号判断回路と、電流
   成分信号判断回路から出力されたアラーム信号に基づい
   てインバータ装置の動作を停止させる停止手段とを設け
   たことを特徴とする電動機制御装置。