JP2600799B2 - 交流電動機の磁束検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータ等の可変周波数電源で駆動され
る交流電動機の磁束検出装置に関する。

この装置で検出される交流電動機の磁束信号は、交流
電動機のV/f制御やベクトル制御する場合の磁束制御に
適用される。

〔従来の技術〕

交流電動機の制御を行う場合、トルクを精度よく制御
するために、交流電動機の磁束を検出し、所定の値に制
御することが必要となる。ここで、磁束を直接検出する
ことは困難であるため、交流電動機の端子電圧値おくれ
回路を通して磁束に比例した電圧値に変換し、該電圧値
に周波数補正を行って磁束を演算することが従来より行
われている。

交流電動機の端子電圧を用いて磁束を演算する場合、
通常、主回路と制御回路とを絶縁するためにトランス等
のアイソレータが用いられている。

従来においては、交流電動機の端子電圧をアイソレー
タによって絶縁し、アイソレータの２次側の出力電圧を
積分回路等によって磁束信号に変換していた。

従来の磁束検出器の一例を第３図に示す。同図におい
て、電動機端子電圧υは分圧抵抗43を介してアイソレー
タ42′に与えられ、アイソレータ42′の出力電圧υ_ｓ′
をおくれ回路41′に加えて周波数に対して平坦な電圧υ
_φ′を得ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、電動機電圧に比例した電圧を分圧してア
イソレータ42′に与えると、電動機電圧が低下する低周
波領域ではアイソレータ42′のドリフト電圧の影響が大
きくなる。

このため、アイソレータ42′の出力電圧中のドリフト
電圧成分の有効な電動機電圧成分に対する割合が、低周
波領域では大きくなり、効果的に磁束を検出することが
困難であった。

また、通常、数ボルトのアイソレータ出力電圧を積分
器によって磁束信号に変換すると、積分時定数による交
流電圧信号レベルの低下を防ぐため、積分器のゲインを
高くする必要があり、これによってもドリフト電圧を生
じる不具合があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、低周波においてもS/Nのよい磁束検出を行
うことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明は、交流電動機の端
子電圧値をおくれ回路を通して磁束に比例した電圧値に
変換し、該電圧値に周波数補正を行って磁束を演算する
交流電動機の磁束検出装置において、前記交流電動機の
端子電圧検出部とアイソレータの一次側との間に前記お
くれ回路を接続し、前記アイソレータの２次側出力を前
記磁束に比例した電圧値として取り出すことを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明においては、交流機の電圧が低周波において低
下するために生じるアイソレータ出力電圧S/Nの低下を
防止するため、電動機電圧をアイソレータに入力する前
に、受動素子からなるおくれ回路によってアイソレータ
の許容入力電圧まで交流電動機電圧を低下させる。

すなわち、交流電動機の電圧をυ，周波数をｆとし
て、これらの定格値をそれぞれυ₀,f₀とする。また交流
電動機の電圧は周波数に比例するものとすると、交流電
動機の電圧は次のように表される。

υ＝υ_０（f/f₀） ……（１） ゲインK_f,時定数T_fの１次おくれ回路の伝達函数G
_fは、（２）式のように表される。

おくれ回路を介したυの出力電圧υ_ｓは、 すなわち、おくれ回路のカットオフ周波数f_c＝1/2πT
_fによって周波数に対する電圧の平坦領域を求め、K_f/T_f
によってゲインを定めることができる。

υ₀/2πf₀は、交流電動機の磁束に比例する量であ
る。また、υ_ｓを磁束に比例する量に変換するために
は、インバータ内部から得られる周波数信号ｆを用いて
周波数補正値 を演算してυ_ｓに乗算すればよく、その結果を磁束演算
信号 とすれば、次式のように磁束に比例した信号に変換でき
る。

このように、おくれ回路を用いることにより、その時
定数の選定によっては、周波数に比例して変化する交流
電動機の電圧を周波数に対して平坦なレベルの信号に変
換できるため、おくれ回路を介した電圧信号をアイソレ
ータに入力すれは、低周波においてもS/Nの低下しない
出力をアイソレータから得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図に本発明の磁束検出器を用いた交流電動機駆動
装置を示す。交流電動機1,インバータ2,電源3,磁束検出
器４及び磁束振幅の補正回路５から構成され、インバー
タ２の内部では、磁束演算値 を用いて磁束制御がなされる。

磁束演算回路４は、更におくれ回路41とアイソレータ
42からなっている。

第２図は、磁束検出器４の実施例である。電動機の端
子電圧υは、アイソレータ42の許容入力電圧より一般に
充分高いから、抵抗やコンデンサ等の受動素子からなる
おくれ回路によってアイソレータ42の許容電圧まで分圧
できる。

抵抗R_f′，コンデンサC_f′からなるおくれ回路41の伝
達函数G_fは、アイソレータ42の入力抵抗R_Iを考慮して次
のように表される。

ここに、R_T＝R_f′＋R_I/（R_f′＋R_I） K_f＝R_I/（R_f′＋R_I） T_f＝R_TC_f′ たとえば、交流電動機の通常の定格電圧 定格周波数f₀＝50Hzとし、アイソレータ42の許容入力電
圧を5V,おくれ回路のカットオフ周波数をf_c＝1/2πT_f＝
5Hzとおくと、おくれ回路の出力電圧υ_φは、 より、 となる。K_fは１より充分小さく、 において、R_f/R_I＝4.6にとることが可能で、R_I＝100KΩ
と仮定すると、R_f′＝460KΩで充分実現性がある。

すなわち、抵抗やコンデンサ等の受動素子からなるお
くれ回路によって、周波数に対する電圧の平坦化とアイ
ソレータへの適正な電圧レベルに分圧できる。

しかも、受動素子のために、ドリフト等の雑音信号を
含まない特徴がある。

本発明の磁束検出器と従来の磁束検出器の特性の比較
を具体例について次の仮定で行う。

・電動機定格周波数:f₀＝50Hz ・アイソレータの許容入力電圧:5Vゲイン１ ・定格点での磁束検出器出力電圧:5V（ピーク値） ・おくれ回路のカットオフ周波数:5Hz 以上の条件による本発明と従来の磁束検出器のブロッ
ク図の比較を第４図に示す。

第４図から示されるように、本発明ではアイソレータ
のドリフト電圧υ_ｄは増幅されない（第４図（ａ））
が、従来の方法では、後段のおくれ回路の直流ゲインに
よって10倍に拡大される（第４図（ｂ））。

しかも、従来の方法では、高いゲインのおくれ回路4
1′によって生じるドリフト電圧が最終出力電圧υ_φに
更に加わる。これを第１表に示す。

〔発明の効果〕 以上に述べたように、本発明による磁束検出器は、交
流電動機の端子電圧検出器とアイソレータの一次側との
間におくれ回路を接続し、アイソレータの２次側出力を
磁束に比例した電圧値として取り出す構成としている。
これにより、磁束検出信号にアイソレータの固有のドリ
フトレベルを含むのみで、電動機の電圧が周波数に関し
て大幅に変化しても、精度よく電動機の磁束に相当する
量を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁束検出装置を示すブロック図、
第２図は本発明に掛かる磁束検出器の実施例を示す回路
図、第３図は従来の磁束検出器の例を示す回路図、第４
図は本発明と従来のドリフト電圧を比較するためのブロ
ック図である。 1:交流電動機、2:インバータ 3:電源、4:磁束検出器 41,41′：おくれ回路、42,42′：アイソレータ 43:分圧抵抗:5:振幅補正器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電動機の端子電圧値をおくれ回路を通
   して磁束に比例した電圧値に変換し、該電圧値に周波数
   補正を行って磁束を演算する交流電動機の磁束検出装置
   において、前記交流電動機の端子電圧検出部とアイソレ
   ータの一次側との間に前記おくれ回路を接続し、前記ア
   イソレータの２次側出力を前記磁束に比例した電圧値と
   して取り出すことを特徴とする交流電動機の磁束検出装
   置。