JPS5835608A - 故障検出回路 - Google Patents

故障検出回路

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JPS5835608A
JPS5835608A JP56132628A JP13262881A JPS5835608A JP S5835608 A JPS5835608 A JP S5835608A JP 56132628 A JP56132628 A JP 56132628A JP 13262881 A JP13262881 A JP 13262881A JP S5835608 A JPS5835608 A JP S5835608A
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節男 有田
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隆雄 佐藤
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold

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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】 本発明はデータ制御回路の故障検出回路に係シ、特にパ
ルス幅制御インバータを用い九モータ制御回路のパルス
幅制御回路もしくはインバータのスイッチング素子の故
障検出に好適な故障検出回路に関する。
沸騰水数原子炉の再循環流量を調節する再循環ポンプ等
には通常誘導電動機が用いられておシ、この誘導電動機
の速度制御には、パルス幅制御インバータが利用されて
いる。
一般に%誘導電動機を可変周波数のインバータで駆動す
るとき、インバータ周波数を増加させると、これに伴っ
て発生トルクが低下する。これは誘導電動機が誘導負荷
であるため、回転速度の増加、すなわちインバータの周
波数の増加に伴いインピーダンスが増加し、巻線電流が
減少するためである。
パルス幅制御インバータは上述の問題を解決する一回路
であシ、誘導電動機の巻線に流れる電流の実効値が概略
一定となるよう、デユーティ可変の周波数で印加電圧を
スイッチングして実効的な平均電圧と周波数との比V/
Fをtiぼ一定に制御する可変電圧可変周波数の電源で
ある。
このようなパルス幅制御インバータ回路において、例え
ばその中のパルス幅制御回路が、低周波数で動作してい
るときに故障すると、負荷が誘導電動機である場合など
には、パワ一段のスイッチング素子に過電流が流れて該
素子が故障することがある。このため、前記の再循環流
量制御のように尚信頼度を要求される制御装置では、パ
ルス幅制御回路の健全性を常時チェックするなどの対策
が必要である。
パルス幅制御回路の故障を検出する手段を有する従来の
パルス幅制御インバータは例えば第1図に示す如き構成
の回路である。
第1図において、励磁パルス発生回路9は、パルス幅制
御回路8.パルス発生回路15.及びパルス分配回路1
6で構成され、この内のパルス幅制御回路8は、発振回
路11.鋸歯状波発生回路12、フリップフロップ13
.及び比較器14で構成されている。この回路9は、誘
導電動機5の回転速度指令10を受信すると所定パター
ンの励磁洒号を次のように発生する。
まず発振回路11からのパルスによりフリップフロップ
がセットされ、同時に鋸歯状波発生回路12からの鋸歯
状波が立上シ始める。この鋸歯状波と速度指令10の電
圧とは比較器14で比較されるが、速度指令10は電動
機回転速度の大きいほど高い電圧になるとすると(逆の
場合の構成も可能であるが、本質的に変シはないので以
下ではこのように仮定する)、速い速度に対する指令の
時#1ど比較器lOの出力は遅くなって、その出力によ
って7リツプフロツプ13がリセットされる。
従って、このフリップフロップ13の出力、すなわちパ
ルス幅制御回路8の出力は、速い速度指令に対しては広
い幅のパルスを出力し、遅い速度指令ではよシ狭い幅の
パルスを出力し、これがリングカウンタ式のパルス分配
回路16に入力される。
一方、パルス発生回路15は、速度指令10に応じた周
波数のパルス(高速になるほど高い周波数)を出力して
、これでリングカウンタ15を作動させ、上記のフリッ
プ70ツブ13からのパルスすなわち励磁信号をドライ
ブ回路17〜22を介してスイッチング素子27〜32
のゲートに順次与える。従って直流電源26がインバー
トされて誘導電動機5に加えられる交流は、その周波数
が速度指令10によシ定められるから、速度制御が速度
指令10によ郵行われ、かつ高速回転時にはスイッチン
グ素子の流通角が大きくなるよう制御されているから、
インピーダンス増加による巻線′#jL流の減少は防が
れ、必要な発生トルクが維持される。。
このように動作するインバータ回路において、例えば、
パルス幅制御(ロ)路の出力が論ffi”l”に縮退故
障すると、インバータが低周波数で動作している場合に
は、誘導電動機のインピーダンスが定格時に比べて低い
ため、スイッチング素子に過電流が流れる。これを電流
検出抵抗25で検出し、この検出信号が基準電圧23以
上になった時何らかの異常が発生したとみなし、比較器
24はドライブ回路17〜22に励磁信号の出力を禁止
する信号を出力する。
なお、一般にスイッチング素子27〜32は、例えばゲ
ートターンオフサイリスタを負荷容量に応じて複数個直
韮列接続するストリング結線で構成されている。
このように1従来方式では、一旦過電流が流れないと故
障を判定することが不可能であり、一時的ではあるにせ
よスイッチング素子に過電流を流さねばならない。しか
し、半導体は過電流に対して弱く、ノイズ等の影響を考
慮すると高信頼度が要求される制御系ではスイッチング
素子の電流の裕度を極めて大きく設計する必要があり、
全体のコストが高くなるという問題がおる。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点をなくシ、
パルス幅制御回路の故障を、スイッチング素子に過電流
を流すことなく検出できる故障検出回路を提供すること
にある。
本発明の故障検出回路は、パルス幅制御回路で変調して
出力される励磁パルスの1パルス幅毎に、速度指令に対
応して正常時に出力されるパルス幅を動作中のノ(ワー
スイツチング素子の実パルス幅を比較し、これの相°異
が許容勅題をこえた時に故障と判定することKより、過
電流を流すこと危く回路の故障を検出するところに特徴
がある。
以下、本発明を実施例によシ詳細に説明する。
第2図は本発明の一実施例を示すもので、電圧検出器3
3,34、パルス数出力回路35.可逆カウンタ369
発振回路37.アンドゲート38゜オアゲート39.及
びディジタル比較器40から成る本発明の回路が第1図
と同じパルス幅制御インバータに組込まれている。
このうち電圧検出器33.34は、スイッチング素子2
8.31の実際の流通角、すなわちオン時間を′−圧で
検出するもので、その構成例は第3図のようなフォトア
イソレータである。すなわち、端子42.45に印加さ
れた高電圧による交流を高抵抗値の抵抗器43で限流し
て発光素子44に流し、その発光を受光素子49で受け
て電源46からの電流を制御し、抵抗器47での電圧降
下をとり出して出力端子48へ出力するものである。
そこで第2図の実施例の動作を第4図の動作タイムチャ
ートを用いて次に説明する。た蛇し同図で高速時、低速
時とあるのはモータ5の状態を示している。
まず、第2図の発振回路37は、第1図で説明した励磁
パルス発生回路9からの励磁便号の周期よシも十分小さ
い周期を持った一定周波数の第4図1のようなパルスを
連続して出力する。一方上述した電圧検出器33.34
は、正常時には励磁パルス発生回路9からの励磁16号
に従ってオンオフするスイッチング素子28.31の互
いに逆相関係にある電圧す、c(第4図)を出力してオ
ア回路39で合成され、アンド回路38に印加される。
従ってアンド回路38の出力dには、励磁パルス発生回
路9の1個ずつについてその幅に比例し九個数の発振回
路37のパルスがゲートされて出力される。すなわち、
実際の励磁信号幅がパルス数に変換されて可逆カウンタ
36に人力される。
一方、パルス数出力回路35は、指令信号10が入力さ
れると、励磁パルス発生回路9内のパルス幅制御回路8
(伺、励磁パルス発生回路9内の構成は第1図の構成と
同じ)が正常に動作している場合に、咳制御回路8から
出力されるパルス幅内で発振回路37から出力される連
続パルス―を何個針数すべきかを判定し、この正常パル
ス数を可逆カウンタ36に出力し、パルス幅制御回路8
で作成するパルスの周期と同一周期で第4図に示すよう
なタインングのロードパルスCを作成し、これによって
上記の正常パルス数を可逆カウンタ36にセットする。
これは図示のように励磁信号1個ぐとにくり返される。
そこで、可逆カウンタ36では、セットされた正常パル
ス数からアンドゲート38によって作成されたパルス数
を減算する。従ってパルス幅制御回路8及びスイッチン
グ素子28.31が正常である場合には、励磁信号1個
の終了時点毎に可逆カウンタ36の出力は零または零に
近い値になる。
ところが、パルス幅制御回路が異常である場合には、正
常時と比較して、入力パルスの個数が増加または減少す
るため、減算の後でも可逆カウンタ36にはある値のパ
ルスが残るようになる。
従って可逆カウンタ36の出力はデイジタルコンパレー
タ40に導かれ、その出力が基準値(例えば、量子化誤
差)以上であるか否かによシ(正常あるいは異常を判定
できる。
すなわち、可逆カウンタ36の出力値が励磁信号1個の
終了時点で基準値以上であるということは、パワースイ
ッチング素子が所定のデユーティでオン・オフしていな
いことを意味しており、これからパルス幅制御回路8ま
たはそのスイッチング素子が故障であると判定でき、こ
の異゛にと判定した時はディジタルコンパレータ40の
出力によシトライブ回路17〜22に励磁信号の出力を
禁止する禁止信号を瞬時に出力して、パワースイッチン
グ素子に過電流が流れるのを防止する。
以上のように、本実施例によると、速り指令にもとづく
励磁信号のパルス幅とパワ一段のスイッチング素子の実
パルス幅とを1励4a@号毎に比較して異常検出するか
らスイッチング素子28゜31に過電流を流すことなく
、パルス幅制御回路8又は電圧検出器33.34を並設
したスイッチング素子28.31の故障を検出すること
がOT NUである。
なお、第2図においては、スイッチング素子28.31
のみの両端に電圧検出器33.34を取付けているが、
これを他相のスイッチング素子すべてに取付ければ、同
様な故障検出が可能なことは明らかである。
以上述べたように、本発明によれば、パルス幅制御回路
又はスイッチング素子の故障を、スイッチング素子に過
′4滝を流すことなく検出できるから、パワースイッチ
ング素子の電流容量の裕度を従来のものよシも−小さく
することができるという効果を有し1パルス幅制御イン
バータの信頼度を向上させることによって、例えば誘導
電動機の回転速度を直接制御して再循環流量を制御する
沸騰水型原子炉の再循環流量制御装置に適用すると極め
て大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の故障検出回路の構成例を示す図、第2図
は本発明の一実施例を示す図、第3図は電圧検出器の構
成例を示す図、第4図は第2図の実施例の動作波形を示
す図である。 5・・・誘導電動機、8・・・)くルス幅制御回路、9
・・・励磁パルス発生回路、10・・・指令信号、27
〜32・・・スイッチング素子、33.34・・・電圧
検出器、35・−パルス数出力回路、36・・・可逆カ
ウンタ、37・・・発振回路、38・・・アンドゲート
、39・・・オアゲート、40・・・ディジタル比軟器
、44・・・発光素子、49・・・受光素子、a・・・
連続ノくルス、b、c・・・電圧検出器出力信号、d・
・・アンドゲート出力、e −−−o−ドバルス。 代理人 弁理士 秋本正実

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 指令信号に応じた周波数と該周波数が高い程広いパ
    ルス幅を有する励磁信号を出力する励磁パルス発生回路
    と、上記励磁信号によシ各々のスイッチング素子がオン
    されるととKより直流を交流に変換して出力するインバ
    ータ回路とから構成されたパルスi制御インバータの故
    障検出回路において、上記指令信号に応じた上記励磁信
    号1個の正規のパルス幅を算出して設定するための上記
    励磁パルス発生回路とは別に設けられた設定手段と、上
    記スイッチング素子の各々のオンオフ時間を検出する電
    圧検出手段と、該電圧検出手段の出力のオン時間と上記
    設定手段に設定されたパルス幅とを上記励磁信号1個と
    とに比較し、その差があらかじめ定められた範囲をこえ
    た時に上記励磁パルス発生回路内のパルス幅制御機構も
    しくは上記スイッチング素子に故障があると判定する比
    較判定手段とを備え九ことを特徴とする故障検出回路。 2 前記比較判定手段に前記励磁信号の最小パルス幅の
    周期よ、シも短い一定周期の連続パルスを発生する発振
    回路と可逆カウンタとを有せしめ、かつ前記設定手段は
    前記指令値に応じた前記正規パルス幅内に入る上記連続
    パルスの個数を出力して上記励磁信号の始点毎に上記可
    逆カウンタにセットするように構成するとともに%該セ
    ット時点以後前記電圧検出手段出力のオン時間内の上記
    連続パル鍼を上記可逆カウンタから減算し、上記励磁信
    号の終了時点における上記可逆カウンタの値から前記故
    障の有無を判定するように上記比較判定手段を構成した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の故障検出
    回路。 3、前記電圧検出手段を発光素子及び受光素子から成る
    フォトアイソレータによシ構成し九ことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の故障検出回路。
JP56132628A 1981-08-26 1981-08-26 故障検出回路 Granted JPS5835608A (ja)

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JPH0410313B2 JPH0410313B2 (ja) 1992-02-24

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006526381A (ja) * 2003-05-23 2006-11-16 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 電力出力段の監視方法および監視装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5347949A (en) * 1976-10-13 1978-04-28 Fuji Electric Co Ltd Arc extinguishing detection circuit

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US7514891B2 (en) 2003-05-23 2009-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for monitoring a power output stage

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JPH0410313B2 (ja) 1992-02-24

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