JP2934497B2 - 電動機駆動制御装置 - Google Patents

電動機駆動制御装置

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JP2934497B2
JP2934497B2 JP2317754A JP31775490A JP2934497B2 JP 2934497 B2 JP2934497 B2 JP 2934497B2 JP 2317754 A JP2317754 A JP 2317754A JP 31775490 A JP31775490 A JP 31775490A JP 2934497 B2 JP2934497 B2 JP 2934497B2
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【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、サーボモータ等の制御装置に
おける過負荷保護に関する。
[従来の技術] 特公昭62−55379号に見られるように、インバータあ
るいはサーボモータ制御装置等の過負荷保護について、
電子制御により行う方法(電子サーマルリレー)があ
る。電子サーマルリレーによる保護は、電子回路の演算
において、保護対象物の熱履歴を模擬するために積分演
算を行っているが、停電や電源投入時のシステムリセッ
ト等の積分演算をリセットするようなことがあると、保
護対象物の温度と演算結果に食い違いを生ずる。従来こ
の点に関する配慮が為されていなかったために、このよ
うな場合正しい保護ができず電動機が焼損したりパワー
トランジスタが破損したりすることがあった。
[発明が解決しようとする問題] 本発明の目的は、制御電源を電動機駆動装置の主回路
とは別電源として供給することができないものにおいて
停電や電源投入時のシステムリセット等が起こった場合
でも、電動機や制御装置などの保護対象物を確実に保護
し、焼損や破損を防止することにある。
[課題を解決するための手段] 本願発明は上記目的を達成するために、入力電源を電
力変換し電動機に電力を供給する主回路部と、該主回路
の出力に接続される電動機の負荷電流を検出する電流検
出手段と、前記電流検出手段の検出信号に基づいて前記
電動機の負荷量に応じた計測をする負荷量計測手段と、
前記負荷量計測手段の計測結果が所定の値に達したら異
常信号を出力し前記電動機の運転を停止するトリップ制
御手段を備えた電動機駆動制御装置において、前記負荷
量計測手段とトリップ制御手段は前記入力電源から制御
電源を得るように構成され且つ前記入力電源が停電の際
または遮断された際は該制御電源が供給されないように
構成されており、前記電動機駆動制御装置の前記入力電
源が停電しあるいは遮断された後に該入力電源が復電ま
たは再投入された際、少なくとも前記トリップ制御手段
が動作した後の所定時間は前記異常信号をリセットでき
ないように構成することにより達成される。
[作用] 負荷量計測手段が電流検出手段の検出信号に基づいて
電動機の負荷量を計測し、この計測値が所定値に達した
らトリップ制御手段が動作して異常信号を出力し、電動
機は停止される。入力電源が停電しあるいは遮断された
後に該入力電源が復電または再投入されたときは、少な
くともトリップ後の所定時間は上記異常信号がリセット
できないので上記電動機駆動制御装置がすぐに再スター
トすることが防止される。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を説明する。
第1図はマイクロコンピュータを使用したサーボモー
タ制御装置をしめす。2点鎖線内は制御回路の制御ブロ
ック図を示す。これらの回路の電子サーマルリレー機能
の動作を説明する。
まず電流検出器19、20、21によって電動機22の電流を
検出する。検出された電流検出信号は、アラーム検出・
保護回路11(第2図に詳細ブロック図を示す)に入る。
11において、入力された電流検出信号は、三相全波整流
され、サンプルホールドされ、A/D変換器によりディジ
タル値に変換されて、マイクロコンピュータにデータと
してインプットされる。このデータをIとする。
一例として電動機定格電流Inの115%から電子サーマ
ルリレーが動作するように設定した場合について説明す
る。
まず定格電流の300%の過負荷電流が8秒間続いたと
きの電子サーマルが動作する条件を基準として他の条件
の動作時間を割り出す(もちろん他の条件を基準に選定
してもよい)。これを次に説明する。
電子サーマルリレーは熱の蓄積を模擬するため積分演
算を行うが、これは内部クロックパルスをカウントする
等して行う(このカウンタを負荷量カウンタ、カウント
された値を負荷量計測値とよぶことにする)。上記基準
となる条件のときのこのカウントアップ値は下記式によ
り46となる。
この場合の数値115は、電子サーマルリレーが115%以
上となったとき動作するように設定されていることを示
す。
上式の値46を基準にして、電動機電流がIの条件のと
きの式を表すと下式のようになる。
ただしI/Inは電流の定格比、tは動作時間である。
上記式を用いた電子サーマル特性を第3図に示す。す
なわち115%電流で動作時間∽、300%電流で8秒であ
る。
参考までに200%電流では である。
また、アラーム発生によって電流遮断、あるいはアラ
ーム直前で電流が0になると、カウントアップ値はmax
までになっているので、カウントアップ値が0に戻るま
でに すなわち46秒を要する(−はカウントダウンを示す) 一旦、電子サーマルが働くと46秒間はリセットされな
い。すなわちリセット信号を送っても解除されないよう
になされている。
カウント値が零になったら、そこから差し引きは行わ
ない。
この関係を図にしたのが第4図である。
負荷率300%で1秒運転の時は であるから1秒間当たり5.8の割合でカウントアップす
る。
次に負荷率0になれば となり1秒間当たり1の割合でカウントダウンする。
このように、各負荷率と、その時の時間により、以上
の関係でカウントを続け、カウント値が46に達したら電
子サーマルを動作させる。
上記の電子サーマル方式は、制御電源が正常時正しく
カウントされ保護機能を果たすが、電源が切られると、
バックアップ電源がなり限り、そこで終わってしまう。
この状態を第5図に示す。
例えば、外力によって電動機がロックして負荷電流が
max300%流れたとする。ロックと同時に電子サーマルは
カウントアップを初め8秒後カウント値が46に達するの
で、サーマルトリップする。この時ロックの原因を除去
して次の作業に入ればよいが、操作者によっては原因を
除去せず、即電源リセット(電源を遮断したあと、電源
を再投入して行うシステムリセット)をして再スタート
させる場合がある。従来はこの電子サーマルのカウント
値がリセットされて、0からスタータしロックが解除さ
れない限りまた8秒後に再度サーマルトリップするよう
に動作する。この間、電流は定格の300%が流れるか
ら、第5図に示すようにトランジスタのジャクション温
度はどんどん上昇していく。ついには限界に達し、破損
あるいは焼損することになる。これは、カウント値がリ
セットされるべきでないのにリセットされるためであ
る。
本発明の具体的一実施例では、電源が切られた時、カ
ウント値をE2ROM25に退避させ、電源再投入された時、
前のカウント値をE2ROM25から呼び戻し、そこから再カ
ウントする方法、あるいは電源バックアップにより対処
するようにしたものである。
まずE2ROM25を使用して再カウントする方法について
のべる。
電源が入ってからサーボオンするまで時間が充分あれ
ば(46秒以上)カウント値は0に戻るので、何の支障も
なくスタートする。ところが、電子サーマルトリップ後
に電源が遮断され、再度電源が投入された後、46秒間経
過しないでサーボオン信号が入った場合、再びサーマル
トリップするように動作させる。そして46秒間経過した
後にリセット可能とする。
第6図に本方式におけるチャートを示す。電動機がロ
ックされて8秒後にサーマルトリップするが、すぐに電
源リセットを行ってもアラームが出て動かせない。この
アマームは電源投入後46秒後にリセット可能となる(カ
ウント値が零になったときにリセット可能とする。ただ
しカウント値が零になったときではなく、多少余裕を持
たせた時間としてもよい)。この時、トランジスタのジ
ャンクション温度はすでに、元に戻っているので、例え
ロック状態が続いてもジャンクション温度がどんどん高
くなることはない。
またサーマルトリップする前に電源が遮断された場合
には、電源遮断時のカウント値をE2ROMに退避させ電源
再投入後に負荷電流に応じて再カウントすればよい。
以上の説明ではトランジスタの保護についてカウント
値、動作時間を定めたが上記値に限らない。たとえば熱
容量の異なるトランジスタ、あるいは保護対象が電動機
の等の場合は熱容量の異なるので、各設定値は変更して
もよいことはいうまでもない。
次にバックアップ電源がある場合の具体的一実施例を
以下に示す。
第7図は本発明によるバックアップ電源を用いた実施
例の回路構成の一例を示す。ここの回路は制御電源部26
に入力した電源が遮断されると、制御電源遮断信号を制
御回路部27へ伝送する。この制御電源遮断信号を受け取
った制御回路部27は電源切替信号を出力し、制御電源供
給を元の制御電源部26からバックアップ電源部28に切替
える。バックアップ電源部28より供給される電源が制御
回路全体又はその一部で必要とする電力を維持できる限
り、制御回路全体又は、その一部は動作し続けることが
可能である。
なお充電可能なバックアップ電源を元の制御電源(ダ
イオード等で整流する方式のもの)で常に充電しておく
方法等も考えられる。この場合はダイオードが切り替え
回路として働く。
制御回路の動作として次の2つを考える。
まず、一つは負荷量のカウントをし続ける場合であ
る。
電源投入中の電子サーマルの負荷量カウントデータ
は、負荷電流に応じてカウントアップ、又はダウンして
いるが、電源が遮断されると主回路29に電流が流れない
ので負荷電流が0となる。
制御回路は電源が遮断されてもバックアップ電源28に
より動作できるので、遮断前と同様に電子サーマルの負
荷量カウントを続ける。(遮断時には負荷電流が0なの
で放熱時定数に添ったデータをカウントダウンし続け
る。)その後、電源を投入すると、主回路29にも電源が
供給され、遮断時の電子サーマルの負荷量カウントデー
タに引き続き、負荷電流に応じてカウントアップ又はダ
ウンする。(第8図参照)これにより、電源の投入、遮
断に関係なく、モートルにながれる負荷電流を常時監視
し、電子サーマルの演算を行えるのでモートルの焼損を
防止できる。
もう一つの方法は、電源遮断から再投入までの時間を
計測し、その時間中の放熱量を電源投入時に計算して、
電子サーマル負荷カウントデータに反映する方法であ
る。電源が遮断されると電源供給は制御電源部26からバ
ックアップ電源部28に切替わると同時に、電子サーマル
の負荷カウンタ値と、遮断時の時間の時間データはバッ
クアップRAM30(電源が遮断されても、バックアップ電
源により動作可能とされるRAM)に転送される。
一方、制御回路内に備わった時間計測部31は、電源が
遮断されてもバックアップ電源28により計時を続ける。
電源再投入時に、投入時の時間データとバックアップ
RAM30に格納してある遮断時の時間データより経過時間
を求め、その経過時間データより放熱量を計算して遮断
時の電子サーマル負荷量カウント値より減ずる。これに
より電源投入時に電源遮断中の放熱量を電子サーマル演
算に反映できるので電動機の焼損、トランジスタの破損
を防止できる(第9図参照) 以上の様に、バックアップ電源を備えていればモート
ル、トランジスタの焼損防止に好適な電子サーマルを構
成出来る。
[発明の効果] 本発明によれば、制御電源を電動機駆動装置の主回路
とは別電源として供給することができないものにおいて
停電や電源投入時のシステムリセット等が起こった場合
でも、電動機や制御装置などの保護対象物を確実に保護
し、焼損や破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の制御ブロック図である。 第2図は、第1図のアラーム検出・保護回路の詳細図で
ある。 第3図は、本発明における電子サーマル特性図である。 第4図は、本発明における電子サーマルの負荷率に応じ
たカウントアップ状況を示す図である。 第5図は、従来技術における、カウントアップ値とトラ
ンジスタジャンクション温度の関係を示す図である。 第6図は、本発明におけるカウント値をリセットしない
ようにした実施例の、トランジスタジャンクション温度
とカウントアップ状況を示す図である。 第7図は、本発明におけるバックアップ電源付の回路構
成図である。 第8図は、本発明におけるバックアップ電源付の実施例
におけるトランジスタジャンクション温度とカウントア
ップ状況を示す図である。 第9図は、本発明におけるバックアップ電源付の他の実
施例におけるトランジスタジャンクション温度とカウン
トアップ状況を示す図である。 符号の説明 1……マイクロコンピュータ、2……A/D変換器、3…
…RAM、4……ROM、5……カウンタ、6……割込コント
ローラ、7……サンプルホールドIC、8……電極位置信
号U、V、Wのエッジ検出器、9……方向判別回路、10
……ベース回路、11……アラーム検出保護回路、12……
PWM波形の合成回路、13……制御電源、14……コンバー
タモジュール、15……電流制限抵抗、16……電流検出抵
抗、17……平滑コンデンサ、18……インバータモジュー
ル、19〜21……電流検出器(CT)、22……モートル、23
……エンコーダ、24……温度センサ、25……E2ROM、26
……制御電源部、27……制御回路部、28……バックアッ
プ電源部、29……主回路、30……バックアップRAM、31
……時計計測部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−30913(JP,A) 実開 平2−33546(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02H 3/08 - 3/52 H02H 7/085

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力電源を電力変換し電動機に電力を供給
    する主回路部と、該主回路の出力に接続される電動機の
    負荷電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段
    の検出信号に基づいて前記電動機の負荷量に応じた計測
    をする負荷量計測手段と、前記負荷量計測手段の計測結
    果が所定の値に達したら異常信号を出力し前記電動機の
    運転を停止するトリップ制御手段を備えた電動機駆動制
    御装置において、前記負荷量計測手段とトリップ制御手
    段は前記入力電源から制御電源を得るように構成され且
    つ前記入力電源が停電の際または遮断された際は該制御
    電源が供給されないように構成されており、前記電動機
    駆動制御装置の前記入力電源が停電しあるいは遮断され
    た後に該入力電源が復電または再投入された際、少なく
    とも前記トリップ制御手段が動作した後の所定時間は前
    記異常信号をリセットできないように構成した電動機駆
    動制御装置。
  2. 【請求項2】入力電源を電力変換し電動機に電力を供給
    する主回路部と、該主回路の出力に接続される電動機の
    負荷電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段
    の検出信号に基づいて前記電動機の負荷量に応じた値を
    カウントアップする負荷量カウンタと、前記負荷量カウ
    ンタのカウント値が所定の値に達したら異常信号を出力
    し前記電動機の運転を停止するトリップ制御手段を備え
    た電動機駆動制御装置において、前記トリップ制御手段
    が動作して前記電動機を停止したとき前記負荷量カウン
    タを放熱時定数に対応した時間割合でカウントダウンす
    る手段と、前記カウントダウンにより前記負荷量カウン
    タのカウント値が予め定めた値以下に達したら前記異常
    信号をリセット可能にする手段を備え、前記カウントダ
    ウンする手段は前記入力電源から制御電源を得るように
    構成され且つ前記入力電源が停電の際または遮断された
    際は該制御電源も切られると共に前記負荷量カウンタの
    カウント値を記憶手段に退避させるように構成されてお
    り、前記電動機駆動制御装置の前記入力電源が停電しあ
    るいは遮断された後に入力電源が復電または再投入され
    た際前記記憶手段から前記記憶された負荷量カウンタの
    カウント値を呼び出してカウントダウンを行うように構
    成した電動機駆動制御装置。
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JP5857350B2 (ja) * 2011-11-08 2016-02-10 株式会社Lixil 生ごみ破砕装置

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