JP2611224B2 - 電動機駆動装置の暴走防止回路 - Google Patents

電動機駆動装置の暴走防止回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動機駆動装置における位置あるいは速度フ
ィードバック信号の欠損による電動機の暴走を防止する
回路に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
本発明は先に提案した暴走防止回路(特開昭61−9457
3)の改良に関するものである。
上記の先行技術は、電動機の電機子抵抗に基づくRIド
ロップ補償が固定バイアス方式であるため、電機子抵抗
の大きなモータの場合、暴走検出感度を低くしなければ
ならないという欠点があった。(暴走検出感度の低下と
は:モータが暴走してから保護回路が動作するまでのモ
ータ回転数が大となること。) また、速度フィードバック信号として、位置フィード
バックパルスのF/V信号を利用している場合は、位置検
出器の欠損は、同時に速度フィードバック信号の欠損と
なるので暴走防止回路としての機能を満足するが、速度
フィードバック信号として、別に設けた速度検出器、例
えばDCタコジェネ等を利用した場合、DCタコジェネの欠
損は検出出来ないという不具合いがあった。
そこで本発明は、モータ電機子巻線の電機子抵抗が大
きな電動機においても暴走検出感度を低下することな
く、かつ、速度フィードバック信号として、位置検出器
のF/V変換器出力を利用する場合以外、任意に取付けた
速度検出器の速度フィードバック信号の欠損を検出し、
電動機の暴走防止を行う暴走防止回路を提供しようとす
るものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、電流指令と電流フィードバック信号の偏差量を増幅
する電流アンプと、その出力信号を、PWM(パルス幅変
調)信号に変換するパルス幅変調回路と、前記PWM信号
をローパスフィルタを介して直流電圧に変換した電圧
と、電流フィードバック信号の大きさによって制御され
る基準電圧とを比較する比較器とを具備し、該比較器の
出力信号から「モータ誘起電圧発生」を検出すると共に
電動機回転軸の位置検出器又は速度検出器からのフィー
ドバックパルスをf/V(周波数/電圧)変換器によって
電圧に変換した信号をウインド・コンパレータを介して
「モータ回転中」信号を検出し、前記「モータ誘起電圧
発生」信号がオン状態にもかかわらず、「モータ回転
中」信号がオフの場合、異常と判断して、保護回路を動
作させ、ベースドライブ回路へのPWM信号の供給をしゃ
断するように構成したものである。
以下本発明の実施例について図面に基づき説明する。
〔実施例〕
第1図および第2図はそれぞれ本発明を実施した直流
電動器制御装置の構成例を示したブロック図で、第1図
の実施例は速度フィードバック信号として位置検出器3
のフィードバックパルスをF/V変換器6によって得る場
合、第2図の実施例は別に設けた速度検出器14によっ
て、速度フィードバック信号を得る場合の実施例であ
る。
第1図に示す実施例において、偏差カウンタ4、D/A
変換器5は位置検出器3と共に位置制御ループを形成
し、位置指令パルスから位置検出器3のフィードバック
パルスを減算した偏差分を速度指令値として、出力す
る。
フィードバックパルスはF/V変換器6を介して直流電
動機2の回転速度として検出され、前記速度指令に対す
る速度フィードバック信号を与える。
前記速度指令値と速度フィードバック信号との偏差量
は、速度アンプ7を経て、電流指令値として出力され
る。この電流指令値とパワーアンプ1の抵抗1Rまたは2R
および電流検出回路8により検出された直流電動機2の
電機子電流との偏差量は、電流アンプ9を経て、パルス
幅変調回路10にてパルス幅変調された後、ベースドライ
ブ回路13に入力され、パワーアンプ1のパワートランジ
スタ1Tr〜4Trをオン−オフ制御し、直流電動機2を駆動
する。
一方F/V変換器6により検出された直流電動機2の速
度フィードバック信号と電流検出回路8からの電流フィ
ードバック信号およびパルス幅変調回路10の信号は、暴
走検出回路11に導かれ、異常の有無が判別される。も
し、異常があった場合は、保護回路12によってパルス幅
変調回路10の出力信号をしゃ断し、ベースドライブ信号
をオフし、パワーアンプ1の動作を停止させる。
第2図に示した実施例は、上記第1の実施例におい
て、速度フィードバック信号が、別に設けた速度検出器
14によって導かれる以外は同様の動作を行う。また、暴
走検出回路11には、位置検出器3からのフィードバック
パルスのF/V変換信号、電流検出回路8の電流フィード
バック信号およびパルス幅変調回路10の信号の他、さら
に速度検出器14からの信号が導かれる。この場合、F/V
変換器6の信号は位置検出器の、また速度検出器14から
の信号は速度検出器14の異常判断を行うために用いられ
る。
次に、本発明に係る暴走検出回路11の動作を説明す
る。
第3図は第2図に示す暴走検出回路11の詳細を表わし
たもので、第4図に示す第3図における電流アンプ9の
出力Vaとパルス幅変調回路10の出力および比較器3IC、4
ICのマイナス(−)入力端子への入力信号の関係を示
す。
比較器1IC,2ICのパルス幅変調信号は、各々アンドゲ
ート6ic、7icを通して、ベースドライブ回路13に入力す
る。アンドゲート6icの出力は直流電動機2に正転方向
の回転力をを与える信号に対応し、アンドゲート7icの
出力は逆転方向の回転力を与える信号に対応する。これ
らの信号は抵抗器3R、コンデンサ1Cによって構成される
ローパスフィルタにより平滑され、比較器3ICのマイナ
ス(−)入力、ならびに、抵抗器4R、コンデンサ2cによ
って構成されるフィルタにより平滑され、比較器4ICの
マイナス(−)入力に印加される。各々のフィルタによ
って平滑された直流電圧は直流電動機2の端子電圧をシ
ミュレートするもので、比較器3ICは正極性の直流電動
機2の端子電圧を検出し、比較器4ICは負極性の直流電
動機の端子電圧の検出を行う。
一方、比較器3IC,4ICのプラス(+)入力端子には、
正の電圧源を抵抗器6R,7Rで分圧された比較基準電圧が
与えられていて、この基準電圧は電流フィードバック信
号(ifb)によって、補正され、電流が大のときは基準
電圧は大となる。すなわち、ifbは正の絶対値回路15お
よびゲイン調整器16を介して抵抗器6Rに接続され、ifb
が0のとき、基準電圧Erefは、 となる。
ここで比例定数Kはゲイン調整器16によって調整され
るもので、直流電動機2の電機子抵抗の大きさに比例す
る。またK|ia|は直流電動機2のRIドロップ補償を与え
るもので、比較器3IC,4ICの比較基準電圧をRIドロップ
補償することによって、電動機の誘起電圧(端子電圧で
はない)を検知することができる。すなわち、電動機の
誘起電圧に対応する電圧が を越えたとき、電動機が回転したと判別し、インバータ
10icの出力がHとなる。(「モータ誘起電圧発生」信
号)。
モータの誘起電圧の発生は回転子が回転したことを意
味するから、この時、直流電動機2の速度信号であるF/
V変換器信号および、速度検出器14の速度フィードバッ
ク信号が回転数に比例した大きさで発生しているはずで
ある。
従ってこの検出はウインド・コンパレータ17,18を用
いれば容易に実現できる。第5図にこの関係を示す。
今、モータが回転し、位置検出器3が正常であればウ
インド・コンパレータ18の出力がHとなる。かつ、速度
検出器14が正常であればウインド・コンパレータ18の出
力がHとなる。このとき、ナンドゲート9ic出力はLと
なり、アンドゲート8icの出力はLである。
上述の関係を分り易くタイムチャートで示すと第6図
のようになる。
(A)正常時の動作 先ず、モータが回転し始めると、ウインド・コンパレ
ータ17の出力b(「モータ回転中」信号)がHとなる。
次にウインド・コンパレータ18の出力C(第2の「モは
タ回転中」信号)がHとなる。(信号b,cの出力順序に
は特に制約はない→どちらが早く出てもよい。)続い
て、インバータ10icの出力a(「モータ誘起電圧発生」
信号)がHとなる。
正常時において、信号b,cがHとなる時点t1,t2は信号
aがHとなる時点t3よりも必ず早くなければならない。
このt3が発生すべき時点は、抵抗器6R,7Rの分圧比によ
って決定される。この時、アンドゲート8icの出力eは
常にLである。
(B)異常時の動作……位置検出器3の断線 位置検出器3の断線等によりフィードバックパルスが
欠損した場合、F/V変換器6の出力はOVのままであり、
信号bの出力もLのままとなる。このとき、ナンドゲー
ト9icの出力はHで信号aがL→Hに変化したとき、信
号eがL→Hと変化する。保護回路12の出力fはこの変
化をラッチして、Lとなり、パルス幅変調回路10のアン
ドゲート6ic,7icの出力をLとして、ベースドライブ回
路13への出力をしゃ断する。
(C)異常時の動作……速度検出器14の断線速度検出器
14の断線等により、速度フィードバック信号が欠損した
場合、上記(B)と同様の動作により、ベースドライブ
回路13への出力がしゃ断される。(第6図(C))のタ
イムチャート参照。) 〔発明の変形例、応用例〕 (1) 上記の実施例では、速度検出器3,位置検出器14
のフィードバック信号の欠損時の暴走防止回路について
述べている。しかし接続ミスによる信号極性反転時の暴
走検出回路については示してない。これらについては前
述の先行技術の回路との組合せとなるので省略する。
(2) また、第1図に対応する暴走検出回路へ第3図
を適用する場合はウインド・コンパレータ18の出力が常
にHとなるように構成すればよい。(またはタコジェネ
信号(TG)部分にもF/V信号を入力すればよい。) (3) 本適用例は直流電動機の駆動装置の場合を示し
たが、パルス幅変調回路10の回路構成を前述の先行技術
の回路と同様に変形すれば交流電動機の駆動装置にも適
用可能である。
〔発明の効果〕
従来例では、電動機の電機子抵抗の大のもの、あるい
は起動電流の大きなものではRIドロップ分によって暴走
状態の検出感度を相当低下する必要があった。
然るに本発明によればRIドロップ補償回路を追加する
ことによって、モータ機種によらず、暴走検出感度を大
きく向上できる。また、速度フィードバック信号とし
て、F/V変換器方式のみでなく、別に設けた任意の速度
検出器信号の欠損検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のブロック図、第2図は本発明
の異なる実施例のブロック図、第3図は第3図における
暴走検出回路の詳細を示すブロック図、第4図は第3図
における電流アンプの出力とパルス幅変調回路の出力お
よび比較器のマイナス入力端子への入力信号の関係を示
す図、第5図はモータ回転数及びF/V変換器またはタコ
ジェネ出力電圧とウインド・コンパレータ出力の関係を
示す図、第6図は正常時及び、異常時における第3図に
示した暴走検出回路の各部の信号のタイムチャートであ
る。 1……パワーアンプ 2……DCモータ 3……位置検出器 4……偏差カウンタ 5……D/A変換器 6……F/V変換器 7……速度アンプ 8……電流検出回路 9……電流アンプ 10……パルス幅変調回路 11……暴走検出回路 12……保護回路 13……ベースドライブ回路 1Tr〜4Tr……パワートランジスタ 1D〜4D……ダイオード 1R〜2R……電流検出抵抗 14……速度検出器

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電流指令と電流フィードバック信号の偏差
    量を増幅する電流アンプと、その出力信号を、PWM(パ
    ルス幅変調)信号に変換するパルス幅変調回路と、前記
    PWM信号をローパスフィルタを介して直流電圧に変換し
    た電圧と、電流フィードバック信号の大きさによって制
    御される基準電圧とを比較する比較器とを具備し、該比
    較器の出力信号から「モータ誘起電圧発生」を検出する
    と共に電動機回転軸の位置検出器からのフィードバック
    パルスをf/V(周波数/電圧)変換器によって電圧に変
    換した信号をウインド・コンパレータを介して「モータ
    回転中」信号を検出し、前記「モータ誘起電圧発生」信
    号がオン状態にもかかわらず、「モータ回転中」信号が
    オフの場合、異常と判断して、保護回路を動作させ、ベ
    ースドライブ回路へのPWM信号の供給をしゃ断するよう
    に構成したことを特徴とする電動機駆動装置の暴走防止
    回路。
  2. 【請求項2】電流指令と電流フィードバック信号の偏差
    量を増幅する電流アンプと、その出力信号を、PWM(パ
    ルス幅変調)信号に変換するパルス幅変調回路と、前記
    PWM信号をローパスフィルタを介して直流電圧に変換し
    た電圧と、電流フィードバック信号の大きさによって制
    御される基準電圧とを比較する比較器とを具備し、該比
    較器の出力信号から「モータ誘起電圧発生」を検出する
    と共に電動機回転軸の位置検出器からのフィードバック
    パルスをf/V(周波数/電圧)変換器によって電圧に変
    換した信号をウインド・コンパレータを介して第1の
    「モータ回転中」信号を検出し、且つ速度検出器からの
    速度フィードバック信号をウインド・コンパレータを介
    して第2の「モータ回転中」信号を検出し、前記「モー
    タ誘起電圧発生」信号がオン状態にもかかわらず、第1
    及び第2の「モータ回転中」信号のいずれか、あるいは
    両者がオフの場合は異常と判断して、保護回路を動作さ
    せ、ベースドライブ回路へのPWM信号の供給をしゃ断す
    るように構成したことを特徴とする電動機駆動装置の暴
    走防止回路。
  3. 【請求項3】電流指令と電流フィードバック信号の偏差
    量を増幅する電流アンプと、その出力信号を、PWM(パ
    ルス幅変調)信号に変換するパルス幅変調回路と、前記
    PWM信号をローパスフィルタを介して直流電圧に変換し
    た電圧と、電流フィードバック信号の大きさによって制
    御される基準電圧とを比較する比較器とを具備し、該比
    較器の出力信号から「モータ誘起電圧発生」を検出する
    と共に電動機回転軸の速度検出器からのフィードバック
    パルスをf/V(周波数/電圧)変換器によって電圧に変
    換した信号をウインド・コンパレータを介して「モータ
    回転中」を検出し、前記「モータ誘起電圧発生」信号が
    オン状態にもかかわらず、「モータ回転中」信号がオフ
    の場合、異状と判断して、保護回路を動作させ、ベース
    ドライブ回路へのPWM信号の供給をしゃ断するように構
    成したことを特徴とする電動機駆動装置の暴走防止回
    路。
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