JP2002233160A - インバータ制御装置 - Google Patents

インバータ制御装置

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JP2002233160A
JP2002233160A JP2001024448A JP2001024448A JP2002233160A JP 2002233160 A JP2002233160 A JP 2002233160A JP 2001024448 A JP2001024448 A JP 2001024448A JP 2001024448 A JP2001024448 A JP 2001024448A JP 2002233160 A JP2002233160 A JP 2002233160A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流検出器5が異常になった相を特定し、異
常になった電流検出器の電流検出値の代わりに他の相の
電流検出値を用いて該当相の電流推定値を得、これを用
いることで、電流検出器の1台に異常が発生してもイン
バータを運転継続できるようにする。 【解決手段】 異常検出した時点のインバータ3の出力
の各相の電流実効値を実効値検出器14によって求め、実
効値比較器15が各相の電流実効値の大きさを比較し、他
の相との偏差が最も大きい相の電流検出器に異常が発生
したと判断する。そして、切替器16が電流検出器5が異
常になった相の電流検出値の代わりに、該当相の電流検
出器を他相の電流検出器に切り替える。これにより、あ
る相の電流検出器に異常が発生しても、他相からの電流
検出値から求めた推定値を用いて運転する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータの出力
電流の検出値を用いてモータを制御するインバータ制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のインバータ制御装置を図7,図8
に示す。図7に示すように、従来のインバータ制御装置
は、モータ9を駆動するために、平滑コンデンサ2と、
直流電圧をスイッチングするスイッチング素子3と、イ
ンバータの直流側の電圧(平滑コンデンサ2の両端電
圧)を検出する直流電圧検出器4と、インバータ交流部
の各相の電流を検出する電流検出器5と、インバータ交
流部の各相の電圧を検出する電圧検出器6と、電流検出
器5の電流検出値が電流指令値に追従するようにスイッ
チング素子3をゲート制御する制御装置7と、直流電圧
検出器4、電流検出器5及び電圧検出器6の検出値が保
護レベル以上になった場合にスイッチング素子3のゲー
ト出力を停止させ、スイッチング素子3の保護を行う保
護装置8と、インバータの交流部の電流検出器5の出力
する各相の電流検出値を監視し、過電流判定基準値を超
える電流検出値を示す相が1相でもあれば過電流検出信
号を保護装置8に出力する過電流検出器11を備えてい
る。
【0003】また図8のインバータ制御装置は、U,
V,W3相のうち例えばU,Wの2相のみに電流検出器
5を設け、過電流検出器11Bでは残りのV相1相につ
いては他の2相U,W相の電流検出値から推定し、これ
ら各相の電流検出値を監視し、過電流判定基準値を超え
る電流検出値を示す相が1相でもあれば過電流検出信号
を保護装置8に出力するようにしたものである。これは
電流検出器の使用台数を削減することにより小形軽量化
とコストダウンを図るためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来のインバータ制御装置では、3台又は2台の電流検
出器5のうちのいずれか1台が異常になれば保護判定を
正しく行えなくなり、スイッチング素子3の保護が行え
ずにスイッチング素子3を破壊に至らしめてしまう問題
点があった。
【0005】本発明は、電流検出器からの各相の電流検
出値による過電流検出に加え、他の相から求めた電流推
定値によって最大値に対する過電流推定を行うことで、
電流検出器の1台に異常が発生しても、スイッチング素
子の保護を正しく行うことができるインバータ制御装置
を提供することを目的とする。
【0006】本発明はまた、電流検出器が異常になった
相を特定し、異常になった電流検出器の電流検出値の代
わりに他の相の電流検出値を用いて該当相の電流推定値
を得、これを用いることで運転を電流検出器の1台に異
常が発生しても運転継続することができるインバータ制
御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明のインバ
ータ制御装置は、インバータ出力の各相の電流を検出す
る電流検出器と、前記電流検出器の電流検出値により過
電流検出を行う過電流検出器と、他相の電流検出値から
過電流推定を行う推定過電流検出器と、前記過電流検出
器及び推定過電流検出器の過電流検出結果からスイッチ
ング素子の保護動作を行う保護装置とを備えたものであ
る。
【0008】請求項1の発明のインバータ制御装置で
は、電流検出器によってインバータ出力の各相の電流を
検出し、過電流検出器がこの電流検出値により過電流検
出を行う。また推定過電流検出器が他相の電流検出値か
ら過電流推定を行う。そして保護装置が、これらの過電
流検出器及び推定過電流検出器の過電流検出結果からス
イッチング素子の保護動作を行う。
【0009】請求項2の発明のインバータ制御装置は、
インバータ出力の各相の電流を検出する電流検出器と、
インバータ出力の各相の電流検出値より各相の電流実効
値を求める実効値検出器と、各相の電流実効値の大きさ
を比較することで異常個所がどの相で発生したかを検出
する実効値比較器と、異常になった相の電流検出値の代
わりに他相の電流検出値から電流推定を行った電流推定
値に切り替える切替器とを備えたものである。
【0010】請求項2の発明のインバータ制御装置で
は、異常検出した時点のインバータの出力の各相の電流
実効値を実効値検出器によって求め、実効値比較器が各
相の電流実効値の大きさを比較し、他の相との偏差が最
も大きい相の電流検出器に異常が発生したと判断する。
そして、切替器が電流検出器が異常になった相の電流検
出値の代わりに、該当相の電流検出値を他相の電流検出
値から電流推定を行った電流推定値に切り替える。これ
により、ある相の電流検出器に異常が発生しても、健全
な相の電流検出器から求めた異常が発生した相の電流推
定値と正常な相の電流検出値とを用いて運転する。
【0011】請求項3の発明のインバータ制御装置は、
インバータ出力の各相の電流を検出する電流検出器と、
インバータ出力の各相の電流検出値から各相の周波数を
求める周波数検出器と、この各相の周波数と外部からの
インバータ周波数指令とを比較することで異常個所がど
の相で発生したかを検出する周波数比較器と、異常にな
った相の電流検出値の代わりに他相の電流検出値から電
流推定を行った電流推定値に切り替える切替器とを備え
たものである。
【0012】請求項3の発明のインバータ制御装置で
は、異常検出した時点のインバータの出力の各相の周波
数を周波数検出器によって電流検出値から求め、周波数
比較器によってインバータの各相の周波数と周波数指令
とを比較することでどの相の電流検出器に異常が発生し
たかを判断し、異常になった相の電流検出値の代わりに
他相からの電流検出値から電流推定を行うように、切替
器によって該当相の電流検出値を他相の電流検出値から
電流推定を行った電流推定値に切り替える。これによ
り、ある相の電流検出器に異常が発生しても、健全な相
の電流検出器から求めた異常が発生した相の電流推定値
と正常な相の電流検出値とを用いて運転する。
【0013】請求項4の発明のインバータ制御装置は、
インバータ出力の各相の電流を検出する電流検出器と、
インバータの直流電流を検出する直流電流検出器と、イ
ンバータの直流電圧を検出する直流電圧検出器と、イン
バータ直流電圧とインバータ直流電流とを乗算すること
で直流電力を求める直流電力推定器と、インバータの出
力の各相の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、前記
交流電圧検出器の電圧検出値に前記電流検出値を乗算し
て瞬時電力値を求める交流電力検出器と、各相の前記電
圧検出値と他相の電流検出値とから交流電力値を求める
交流各相電力推定器と、インバータ出力の各相の電圧検
出値とインバータ出力の各相の電流推定値との積から求
めた交流各相電力推定器と、インバータ出力の各相の電
力のうちの1相を推定値に代えた組合せを作成し、各相
の交流電力を推定する交流電力推定器と、この組合せの
交流推定電力のうちで前記直流電力推定器の求めた直流
電力と一致する組合せを求める電力比較器と、この一致
した組合せに電流推定値を用いた相の電流検出器を他相
の電流検出値から電流推定を行った電流推定値に切り替
える切替器とを備えたものである。
【0014】請求項4の発明のインバータ制御装置で
は、インバータ直流電圧とインバータ直流電流を乗算す
ることでインバータ直流電力を求め、このインバータ直
流電力値と、インバータ交流電圧値に電流検出値を乗算
した各相瞬時電力検出値と、インバータ交流電圧値と他
相の電流検出値から求めたインバータ電流推定値との積
から求めた各相瞬時電力推定値とから、各相瞬時電力値
に1つの相を瞬時電力推定値に代えた全相の和により瞬
時電力の組合せを作成する。そして異常検出した時に
は、このインバータ出力側から求めた瞬時電力の組合せ
のうち、インバータ直流電力と一致する組合せがあれば
それを求め、この組合せに電流推定値を用いた相の電流
検出値を他相の電流検出値から電流推定を行った電流推
定値に切り替えて運転を継続する。これにより、ある相
の電流検出器に異常が発生しても、健全な相の電流検出
器から求めた異常が発生した相の電流推定値と正常な相
の電流検出値とを用いて運転する。
【0015】請求項5の発明のインバータ制御装置は、
インバータ出力の各相の電流を検出する電流検出器と、
インバータからの各相のモータ電流のうちの1相を他相
のモータ電流により推定したモータ電流推定値に代えた
モータ電流の組合せを作成する交流電流推定器と、この
モータ電流の組合せとモータの回転数と負荷定数とから
モータのトルク電流を求めるベクトル変換器と、インバ
ータの直流電流を検出する直流電流検出器と、前記直流
電流検出器が検出した直流電流検出値と前記モータのト
ルク電流とを比較し、一致するトルク電流に対応するモ
ータ電流の組合せを求めるトルク電流比較器と、この一
致した組合せに電流推定値を用いた相の電流検出器を他
相の電流検出値から電流推定を行った電流推定値に切り
替える切替器とを備えたものである。
【0016】請求項5の発明のインバータ制御装置で
は、交流電流推定器により、インバータの各相のモータ
電流のうちの1相を他相のモータ電流により推定したモ
ータ電流推定値に代えたモータ電流の組合せ作成し、ベ
クトル変換器により、このモータ電流の組合せとモータ
の回転数と負荷定数とからモータのトルク電流を求め、
トルク電流比較器により、インバータの直流電流検出値
とモータトルク電流とを比較し、一致するモータ電流の
組合せを求める。そして切替器により、一致した組合せ
に電流推定値を用いた相の電流検出器を他相の電流検出
値から電流推定を行った電流推定値に切り替える。これ
により、ある相の電流検出器に異常が発生しても、健全
な相の電流検出器から求めた異常が発生した相の電流推
定値と正常な相の電流検出値とを用いて運転する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図1は本発明の第1の実施の形態の
構成図である。なお、図1において、従来例で示した図
7,図8の回路構成要素と共通する要素については同一
の符号を用いて示してある。
【0018】第1の実施の形態は、モータ9として3相
モータを制御するインバータ制御装置である。このイン
バータ制御装置は、スイッチング素子3の出力各相の電
流IU,IV,IWを検出する電流検出器5と、各相の
電流検出値IU,IV,IWにより過電流検出を行う過
電流検出器11と、他相の電流検出値から過電流推定を
行う推定過電流検出器12と、過電流検出器11及び推
定過電流検出器12の過電流検出結果からスイッチング
素子の保護動作を行う保護装置8から構成されている。
【0019】次に、上記構成のインバータ制御装置の動
作について説明する。電流検出器5は各相の電流IU,
IV,IWを検出する。本実施の形態の特徴をなす推定
過電流検出器12は、電流検出値の2相の負和IU*=
−(IV+IW),IV*=−(IU+IW),IW*=
−(IU+IV)を整流器にて整流した値を出力する。
過電流検出器11は、電流検出値IU,IV,IWを整
流し、これら電流検出値IU,IV,IWと推定過電流
検出器12からの電流推定値IU*,IV*,IW*とを
合算した値を過電流基準値と比較し、過電流基準値を超
える出力がある場合に過電流検出信号OCを出力する。
保護装置8は、過電流検出器11から過電流検出信号O
Cを受けると、スイッチング素子3のゲート出力を停止
させスイッチング素子3の保護を行う。
【0020】本実施の形態によれば、ある相の電流検出
器に異常が発生して、例えば出力がなくなる断線モード
で故障した場合でも、他の健全な電流検出器による電流
検出値を用いて異常が発生した相の電流値を推定し、健
全な相の電流検出値と異常が発生した相の電流推定値を
用いて過電流を判定し、スイッチング素子3の保護を行
うことができる。
【0021】次に、本発明の第2の実施の形態のインバ
ータ制御装置について、図2及び図3を用いて説明す
る。図2に示すように、第2の実施の形態のインバータ
制御装置は、図1に示した第1の実施形態のインバータ
制御装置に対し、波形保存器13、実効値検出器14、
実効値比較器15、センサ切替器16を追加的に備えた
ことを特徴とする。
【0022】波形保存器13は、インバータ基本周波数
1周期分の電流検出値IU,IV,IWの値を保存す
る。実効値検出器14は、波形保存器13の値を用いて
推定過電流検出器12及び過電流検出器11が異常を検
出した時点から前の1周期間の電流実効値IU,IV,
IWを求める。実効値比較器15は、U,V,W各相の
電流実効値IU,IV,IWと各他相の電流実効値と比
較して偏差を求め、この偏差の絶対値が他の2相におけ
る偏差よりも大きい相を検出し、その相の電流検出器を
異常と判断し、センサ切替器16に切替信号30を出力
する。
【0023】センサ切替器16は図3に示す構成であ
り、実効値比較器15からの信号30を受けて、電流検
出器3が異常になった相(例えば、U相とする)の電流
検出値IUの代わりに、他相V,Wの電流検出値IV,
IWから求めた電流推定値IU*と正常と判断した残り
の2相の電流検出値IV,IWとを用いて運転するよう
に切り替える。
【0024】本実施の形態によれば電流センサの1相が
異常になった場合でも、他相から求めた電流推定値を使
うことで運転を再開することができる。
【0025】次に、本発明の第3の実施の形態のインバ
ータ制御装置を、図4に基づいて説明する。本実施の形
態のインバータ制御装置は、図1に示した第1の実施の
形態のインバータ制御装置に対し、第2の実施の形態と
同様のセンサ切替器16と共に、周波数検出器17及び
周波数比較器18を備えたことを特徴とする。
【0026】周波数検出器17は、電流検出器5の出力
する電流検出信号IU,IV,IWの電流波形を各相の
PLLに入力し、周波数FU,FV,FWを求める。周
波数比較器18は、制御装置7から出力された周波数の
指令値Fと周波数検出器17が求めた周波数FU,F
V,FWとを比較し、偏差の絶対値が設定値を超えた相
を異常と判断し、センサ切替器16に対して切替信号3
0を出力する。
【0027】センサ切替器16は第2の実施の形態と同
様に図3の構成であり、周波数比較器18から切替信号
30を受けると、電流検出器3が異常になった相の電流
検出値の代わりに、他相の電流検出値から求めた電流推
定値と正常と判断した残りの2相の電流検出値とを用い
て運転を継続するように切り替える。
【0028】本実施の形態によれば、電流センサの1相
が異常になった場合でも、他相から求めた電流推定値を
使うことで運転を継続することができる。
【0029】次に、本発明の第4の実施の形態のインバ
ータ制御装置について、図5を用いて説明する。本実施
の形態のインバータ制御装置は、図1に示した第1の実
施の形態のインバータ制御装置に対し、第2の実施の形
態と同様のセンサ切替器16と共に、直流電力推定器1
9、交流各相電力検出器20、交流各相電力推定器2
1、交流電力推定器22、電力比較器23、直流電流検
出器24を備えたことを特徴とする。
【0030】直流電流検出器24は、インバータ3の直
流電流Idcを検出する。直流電圧検出器4は、インバー
タ3の直流部の電圧Vdcを検出する。直流電力推定器1
9は、インバータ直流電流Idcとインバータ直流電圧V
dcとを乗算することでインバータ瞬時電力Pdcを求め
る。
【0031】交流電圧検出器6は、インバータ電圧V
U,VV,VWを検出する。交流各相電力検出器20
は、インバータ電圧検出値VU,VV,VWに電流検出
値IU,IV,IWをそれぞれ乗算し各相の瞬時電力値
PU,PV,PWを求める。交流各相電力推定器21
は、インバータ電圧検出値と他相の電流検出値から求め
たインバータ電流推定値との積から求めた各相瞬時電力
推定器PU*,PV*,PW*を求める。
【0032】交流電力推定器22は、2相の瞬時電力値
に残りの1相の電力推定値を加えた値を3相の組合せ毎
に、つまり、合計で3個の組合せPac1=[PU*+PV
+PW],Pac2=[PU+PV*+PW],Pac3=
[PU+PV+PW*]を求める。電力比較器23は、
このインバータ3の交流出力側から求めた瞬時電力の合
計値Pac1,Pac2,Pac3それぞれとインバータ3の直
流部から求めた瞬時電力Pdcとを比較して一致する組合
せを求め、一致する組合せがあればその推定値相の電流
検出器5を異常と判断し、切替信号30をセンサ切替器
16に出力する。
【0033】センサ切替器16は第2の実施の形態と同
様に図3の構成であり、電力比較器22から切替信号3
0を受けると、一致した組合せに用いた相の電流検出値
を電流推定値に切り替えることで運転を継続する。
【0034】本実施の形態によれば、上述の第3の実施
の形態と同様に、1相の電流検出器5に異常が発生して
も、他相から求めた電流推定値を使うことで運転を継続
することができる。
【0035】次に、本発明の第5の実施の形態のインバ
ータ制御装置について、図6を用いて説明する。本実施
の形態のインバータ制御装置は、図1に示した第1の実
施の形態のインバータ制御装置に対し、第2の実施の形
態と同様のセンサ切替器16、第3の実施の形態と同様
の直流電流検出器24と共に、モータ9に対する速度セ
ンサ25、交流電流推定器26、ベクトル変換器27及
びトルク電流比較器28を備えたことを特徴とする。
【0036】交流電流推定器26は、モータ電流IU,
IV,IWに対して、他相のモータ電流から求めたモー
タ電流推定値IU*,IV*,IW*の1個を置き換えた
組合せ、Io1=[IU*,IV,IW],Io2=[I
U,IV*,IW],Io3=[IU,IV,IW*]を作
成する。
【0037】ベクトル変換器27は、Io1,Io2,Io3
各々に速度センサ25から出力されるモータの回転数と
モータ定数とを用いてトルク電流Iq1,Iq2,Iq3を求
める。トルク電流比較器28は、このトルク電流Iq1,
Iq2,Iq3と直流電流検出器24の直流電流検出値Idc
とを比較して一致する組合せを求めることで、電流推定
値を用いた相をセンサ異常とする。
【0038】センサ切替器16は第2の実施の形態と同
様に図3に示す構成であり、トルク電流比較器28から
の切替信号30を受けると、一致した組合せに用いた相
の電流検出値を電流推定値に切り替えることで運転を継
続する。
【0039】本実施の形態によれば、上述の第3及び第
4の実施の形態と同様に、1相の電流検出器5に異常が
発生しても、他相から求めた電流推定値を使うことで運
転を継続することができる。
【0040】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、電流検出器が
異常になった場合においてもスイッチング素子の保護を
行うことができる。
【0041】請求項2〜5の発明によれば、電流検出器
の1相が異常になった場合でも、他相から求めた電流推
定値を使うことで運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の回路ブロック図。
【図2】本発明の第2の実施の形態の回路ブロック図。
【図3】第2の実施の形態におけるセンサ切替器の構成
を示すブロック図。
【図4】本発明の第3の実施の形態の回路ブロック図。
【図5】本発明の第4の実施の形態の回路ブロック図。
【図6】本発明の第5の実施の形態の回路ブロック図。
【図7】従来例の回路ブロック図。
【図8】他の従来例の回路ブロック図。
【符号の説明】
2 平滑コンデンサ 3 インバータ(スイッチング素子) 4 直流電圧検出器 5 電流検出器 6 電圧検出器 7 制御装置 8 保護装置 9 モータ 11 過電流検出器 12 推定過電流検出器 13 波形保存器 14 実効値検出器 15 実効値比較器 16 センサ切替器 17 周波数検出器 18 周波数比較器 19 直流電力推定器 20 交流各相電力検出器 21 交流各相電力推定器 22 交流電力推定器 23 電力比較器 24 直流電流検出器 25 速度センサ 26 交流電流推定器 27 ベクトル変換器 28 トルク電流比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA05 AA06 BB06 CA01 CB04 CB05 CC23 DA05 DC02 DC04 DC05 EA02 FA03 FA13 5H570 BB09 CC01 DD03 EE08 HA07 HB07 HB16 JJ04 LL02 LL03 LL07 MM02 MM04 5H576 BB03 CC01 DD02 DD04 EE04 EE11 HB02 JJ04 LL22 LL24 LL28 MM02 MM04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータ出力の各相の電流を検出する
    電流検出器と、 前記電流検出器の電流検出値により過電流検出を行う過
    電流検出器と、 他相の電流検出値から過電流推定を行う推定過電流検出
    器と、 前記過電流検出器及び推定過電流検出器の過電流検出結
    果からスイッチング素子の保護動作を行う保護装置とを
    備えて成るインバータ制御装置。
  2. 【請求項2】 インバータ出力の各相の電流を検出する
    電流検出器と、 インバータ出力の各相の電流検出値より各相の電流実効
    値を求める実効値検出器と、 各相の電流実効値の大きさを比較することで異常個所が
    どの相で発生したかを検出する実効値比較器と、 異常になった相の電流検出値の代わりに他相の電流検出
    値から電流推定を行った電流推定値に切り替える切替器
    とを備えて成るインバータ制御装置。
  3. 【請求項3】 インバータ出力の各相の電流を検出する
    電流検出器と、 インバータ出力の各相の電流検出値から各相の周波数を
    求める周波数検出器と、 この各相の周波数と外部からのインバータ周波数指令と
    を比較することで異常個所がどの相で発生したかを検出
    する周波数比較器と、 異常になった相の電流検出値の代わりに他相の電流検出
    値から電流推定を行った電流推定値に切り替える切替器
    とを備えて成るインバータ制御装置。
  4. 【請求項4】 インバータ出力の各相の電流を検出する
    電流検出器と、 インバータの直流電流を検出する直流電流検出器と、 インバータの直流電圧を検出する直流電圧検出器と、 インバータ直流電圧とインバータ直流電流とを乗算する
    ことで直流電力を求める直流電力推定器と、 インバータの出力の各相の交流電圧を検出する交流電圧
    検出器と、 前記交流電圧検出器の電圧検出値に前記電流検出値を乗
    算して瞬時電力値を求める交流電力検出器と、 各相の前記電圧検出値と他相の電流検出値とから交流電
    力値を求める交流各相電力推定器と、 インバータ出力の各相の電圧検出値とインバータ出力の
    各相の電流推定値との積から求めた交流各相電力推定器
    と、 インバータ出力の各相の電力のうちの1相を推定値に代
    えた組合せを作成し、各相の交流電力を推定する交流電
    力推定器と、 この組合せの交流推定電力のうちで前記直流電力推定器
    の求めた直流電力と一致する組合せを求める電力比較器
    と、 この一致した組合せに電流推定値を用いた相の電流検出
    器を他相の電流検出値から電流推定を行った電流推定値
    に切り替える切替器とを備えて成るインバータ制御装
    置。
  5. 【請求項5】 インバータ出力の各相の電流を検出する
    電流検出器と、 インバータからの各相のモータ電流のうちの1相を他相
    のモータ電流により推定したモータ電流推定値に代えた
    モータ電流の組合せを作成する交流電流推定器と、 このモータ電流の組合せとモータの回転数と負荷定数と
    からモータのトルク電流を求めるベクトル変換器と、 インバータの直流電流を検出する直流電流検出器と、 前記直流電流検出器が検出した直流電流検出値と前記モ
    ータのトルク電流とを比較し、一致するトルク電流に対
    応するモータ電流の組合せを求めるトルク電流比較器
    と、 この一致した組合せに電流推定値を用いた相の電流検出
    器を他相の電流検出値から電流推定を行った電流推定値
    に切り替える切替器とを備えて成るインバータ制御装
    置。
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