JP3175417B2 - Acサ−ボモ−タの過負荷保護装置 - Google Patents

Acサ−ボモ−タの過負荷保護装置

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JP3175417B2 JP20127393A JP20127393A JP3175417B2 JP 3175417 B2 JP3175417 B2 JP 3175417B2 JP 20127393 A JP20127393 A JP 20127393A JP 20127393 A JP20127393 A JP 20127393A JP 3175417 B2 JP3175417 B2 JP 3175417B2
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弘充 川嶋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,ACサ−ボモ−タの過
負荷運転時において,上記ACサ−ボモ−タを制御する
パワ−トランジスタ,IGBT,MOSFET等のパワ
−素子を保護するACサ−ボモ−タの過負荷保護装置の
改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のACサ−ボモ−タの過負荷保護装
置は図4に示されるように構成されていた。図4におい
て,1は速度検出器で,ACサ−ボモ−タ6の実速度を
電気信号の形で検出して第3の比較器H3の一方の入力
端子に速度フィ−ドバック信号として与える。2は速度
設定器で,ACサ−ボモ−タ6の設定速度に対応する速
度指令信号を第3の比較器H3の他方の入力端子に与え
る。3は速度ゲイン信号発生器で,第3の比較器H3の
出力即ち,速度フィ−ドバック信号と速度指令信号の差
によりACサ−ボモ−タ6の速度ゲイン信号を発生す
る。4はトルク指令発生器で,速度ゲイン信号発生器3
からの速度ゲイン信号を受け,ACサ−ボモ−タ6が負
荷からの要求に基づき発生すべきトルク指令信号を制御
装置5に与える。制御装置5は,トルク指令信号に基づ
き同装置内に内蔵されているパワ−素子(図示せず)の
ON−OFF制御を行ってACサ−ボモ−タ6の速度を
制御し,所要のトルクを発生させる制御を行う。7はA
Cサ−ボモ−タ6に対する過負荷開始時点からの過負荷
レベルを設定する過負荷レベル設定器で,第1の比較器
H1の一方の入力端子にはトルク指令信号が,また,他
方の入力端子には過負荷レベル信号が供給される。8は
積分要素より成る過負荷量積算器,9はトリップレベル
設定器で,これら両者8.9からの信号が第2の比較器
H2で比較され,上記過負荷量の積算値がトリップレベ
ルに達したとき,トリップ信号を出すようになってい
る。以上の7乃至9及びH1,H2により,従来のAC
サ−ボモ−タの過負荷保護装置Kが構成されていた。上
記構成において,ACサ−ボモ−タ6は,速度検出器1
からの速度フィ−ドバック信号と速度設定器2から与え
られる速度指令信号との差である速度ゲイン信号が発生
器3から出され,トルク指令発生器4からのトルク指令
信号に基づく速度制御信号が制御装置5からACサ−ボ
モ−タ6に与えられ,同モ−タの速度を制御していた。
一方,トルク指令発生器4のトルク指令信号は第1の比
較器H1において過負荷レベル設定器7からの過負荷レ
ベル信号と比較されるから,負荷の要求するトルク指令
信号が過負荷レベル信号を越えてACサ−ボモ−タ6が
過負荷となったことが検出されたときは,以降の過負荷
レベル信号が積算器8内で積算されると共に,その積算
値は第2の比較器H2の一方の入力として供給される。
したがって,過負荷レベル量がトリップレベル設定器9
から与えられるトリップレベルに達するとトリップ信号
を出し,係員に報知すると共に別途設けられる保護機構
を作動してACサ−ボモ−タを停止するようにしてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上記した従
来のACサ−ボモ−タの過負荷保護装置は,次のような
問題点があった。まず,そのような問題点を生じるもと
となる現行のACサ−ボモ−タの制御装置5の構成につ
いて説明すると,次の通りである。即ち,制御装置5は
その構成要素として,U相,V相,W相の3相の電路と
なるア−ムを上下一組ずつ持つパワ−素子(パワ−トラ
ンジスタ,IGBT,MOSFET等を)有し,上下の
各ア−ムのON−OFFでACサ−ボモ−タを回転させ
るようにしていた。したがって,ACサ−ボモ−タを高
速回転させるときは,上記ア−ムのON−OFFが頻繁
に行われるため,上記ア−ム1素子当たりのON時間は
短くてすむが,モ−タの低速回転させるときは,高速回
転時に比べてON−OFFのタイミングを遅くしなけれ
ばならないため,ア−ム1素子当たりのON時間が長く
なり,それに伴ってア−ムに熱が発生していた。さら
に,事故等によりモ−タのサ−ボロック状態で,かつ過
負荷の状態(メカロック状態)の場合には,上記上下の
いずれかのア−ムがON状態のままになり,それに伴っ
て発生する高熱によるア−ム破損の可能性が高かった。
なお,上記従来の場合のトルク−時間特性は図5に示す
ようになっていた。同図において横軸はトルクを,縦軸
は時間を示す。ところで,従来のACサ−ボモ−タの過
負荷保護装置では,上述のように過負荷運転の上限を示
すトリップレベルを設定し,過負荷量の積算値がトリッ
プレベルに達するとトリップ信号を発し,危険を報知す
るというシステムを組んでおり,上記トリップレベルは
高速運転時に最適となるように固定して設定されていた
ため,ACサ−ボモ−タが低速運転時(サ−ボロック状
態を含む)に過負荷となった場合には,上記上下のア−
ムのON状態が長く続き,それに伴って発生する高熱か
らのア−ムの保護はほとんどなされていないという問題
点があった。本発明は従来のものの上記課題(問題点)
を解決するようにしたACサ−ボモ−タの過負荷保護装
置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は,上記課題を解
決するために,請求項1に記載の発明では,ACサ−ボ
モ−タのトルク指令と過負荷レベルとを比較する第1の
比較器,この第1の比較器により検出された過負荷量を
積算する過負荷量積算器,この過負荷量積算器で積算さ
れた過負荷量とトリップレベルとを比較し,トリップレ
ベルに達するとトリップ信号を発生するようにした第2
の比較器を備えたACサ−ボモ−タの過負荷保護装置に
おいて,上記第2の比較器におけるトリップレベルと過
負荷量との比較の際に,さらに,ACサ−ボモ−タの速
度フィ−ドバック信号も比較する量として入力すること
によりACサ−ボモ−タの実速度に応じて上記トリップ
レベルの設定値を修正するように構成した。この場合,
上記トリップレベルの設定値を修正するために,請求項
2に記載の発明のように,上記過負荷量の算出のため上
記第1の比較器のおけるトルク指令と過負荷レベルを比
較する際に,さらにACサ−ボモ−タの速度フィ−ドバ
ック信号を比較する量として入力して過負荷量の修正を
加えることにより,ACサ−ボモ−タの実速度に応じて
上記トリップレベルの設定値を修正するようにしても良
い。
【0005】
【作用】本発明は,ACサ−ボモ−タのトリップレベル
または過負荷量を算出する際,トルク指令信号に加え,
ACサ−ボモ−タの速度フィ−ドバック信号をも入力
し,ACサ−ボモ−タの実速度に対応してトリップ時間
が適正となるように修正するようにしたため,本発明の
ACサ−ボモ−タでは高速運転時及び低速運転時(メカ
ロック状態を含む)のそれぞれに適正なトリップ時間と
なるように設定できる。
【0006】
【実施例】以下図1及び図2に示す第1の実施例より本
発明を具体的に説明する。図1において,11は速度検
出器で,ACサ−ボモ−タ16の実速度を電気信号の形
で検出して第3の比較器H3の一方の入力端子に速度フ
ィ−ドバック信号として与える。12は速度設定器で,
ACサ−ボモ−タ16の設定速度に対応する速度指令信
号を比較器H1の他方の入力端子に与える。13は速度
ゲイン信号発生器で,第1の比較器H1の出力即ち,速
度フィ−ドバック信号と速度指令信号の差によりACサ
−ボモ−タ16の速度ゲイン信号を発生する。14はト
ルク指令発生器で,速度ゲイン信号発生器13からの速
度ゲイン信号を受け,ACサ−ボモ−タ16が負荷から
の要求に基づき発生すべきトルク指令信号を制御装置1
5に与える。制御装置15は,トルク指令信号に基づき
同装置内に内蔵されているパワ−素子(図示せず)のO
N−OFF制御を行ってACサ−ボモ−タ16の速度を
制御し,所要のトルクを発生させる制御を行う。17は
ACサ−ボモ−タ16に対する過負荷開始時点からの過
負荷レベルを検出する過負荷レベル設定器で,第1の比
較器H1の一方の入力端子にはトルク指令発生器14か
らのトルク指令信号が,また,他方の入力端子には過負
荷レベル設定器17からの過負荷レベル信号が供給され
る。18は積分要素より成る過負荷量積算器,19はト
リップレベル設定器であり,以上の構成は従来のものと
同等の構成である。本発明の第2の比較器H2では,そ
の入力として過負荷量積算器18,トリップレベル設定
器19からの信号に加えて速度検出器11からの速度フ
ィ−ドバック信号を供給して比較し,トリップ信号を出
すようになっており,このような構成とした点に本発明
の構成上の特徴がある。即ち,本発明の過負荷保護装置
20は上述の過負荷レベル設定器17,過負荷量積算器
18,トリップレベル設定器19,第1の比較器H1及
び第2の比較器H2により構成される。したがって,本
発明のものでは,ACサ−ボモ−タ16が運転される
と,トルク指令信号に加え,速度フィ−ドバックも過負
荷検出装置20の第2の比較器H2に入力され,速度検
出器11からの速度フィ−ドバック信号によりACサ−
ボモ−タ16の高速運転時には,たとえばトリップ時間
を大に,ACサ−ボモ−タ16の低速運転時にはトリッ
プ時間を小というように,高速,低速運転時のトリップ
時間が適正となるように調整している。このようにトリ
ップレベルを可変としたことにより,従来のもので発生
していたACサ−ボモ−タ低速運転時における上記AC
サ−ボモ−タ制御装置内のパワ−素子を熱的破損から保
護できるようになった。なお,本発明の場合のトルク−
時間特性を示すと図2のようになる。同図において横軸
はトルクを,縦軸は時間を示す。
【0007】上記第1の実施例では,上記トリップレベ
ルと過負荷量との比較の際に,さらに,ACサ−ボモ−
タの速度フィ−ドバック信号も比較する量として上記過
負荷検出装置の第2の比較器H2に入力して,ACサ−
ボモ−タの実速度に応じて上記トリップレベルの設定値
を修正するように構成した。しかし,これに代えて,第
1の比較器H1におけるトルク指令と過負荷レベルを比
較する際に,さらにACサ−ボモ−タの速度フィ−ドバ
ック信号をも比較する量として入力することにより過負
荷量の修正を加えることにより,ACサ−ボモ−タの実
速度に応じて上記トリップレベルの設定値を修正するよ
うにした過負荷保護装置20Aを構成しても良い。この
ように構成した本発明の第2の実施例を図3に示した。
なお,同図において,第1の実施例と同等の構成につい
ては同一の符号を付して示した。
【0008】
【発明の効果】本発明は,上記のように過負荷量または
トリップレベルの比較値としてACサ−ボモ−タの速度
フィ−ドバック信号をも加えることにより,ACサ−ボ
モ−タの実速度に応じてトリップレベルを修正するよう
にしたから,ACサ−ボモ−タは高速運転時及び低速運
転時(メカロック状態を含む)のそれぞれに適正なトリ
ップ時間とすることができ,従来のもので生じていたA
Cサ−ボモ−タの過負荷運転時におけるACサ−ボモ−
タ制御装置内のパワ−素子の熱的破損を事前に防止でき
るという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図2】本発明のトルク−時間特性を示す特性図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図4】従来例の構成を示すブロック図である。
【図5】従来例のトルク−時間特性を示す特性図であ
る。
【符号の説明】
11:速度検出器 14:トルク指令発生器 17:過負荷レベル設定器 18:過負荷量積算器 19:トリップレベル設定器 20,20A:過負荷保護装置 H1:第1の比較器 H2:第2の比較器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ACサ−ボモ−タのトルク指令と過負荷
    レベルとを比較する第1の比較器,この第1の比較器に
    より検出された過負荷量を積算する過負荷量積算器,こ
    の過負荷量積算器で積算された過負荷量とトリップレベ
    ルとを比較し,トリップレベルに達するとトリップ信号
    を発生するようにした第2の比較器を備えたACサ−ボ
    モ−タの過負荷保護装置において,上記第2の比較器に
    おけるトリップレベルと過負荷量との比較の際に,さら
    に,ACサ−ボモ−タの速度フィ−ドバック信号も比較
    する量として入力することによりACサ−ボモ−タの実
    速度に応じて上記トリップレベルの設定値を修正するよ
    うにしたことを特徴とするACサ−ボモ−タの過負荷保
    護装置。
  2. 【請求項2】 ACサ−ボモ−タのトルク指令と過負荷
    レベルとを比較する第1の比較器,この第1の比較器に
    より検出された過負荷量を積算する過負荷量積算器,こ
    の過負荷量積算器で積算された過負荷量とトリップレベ
    ルとを比較し,トリップレベルに達するとトリップ信号
    を発生するようにした第2の比較器を備えたACサ−ボ
    モ−タの過負荷保護装置において, 上記第1の比較器におけるトルク指令と過負荷レベル
    比較する際に,さらにACサ−ボモ−タの速度フィ−ド
    バック信号をも比較する量として入力することにより
    記過負荷量の修正を加えることにより,ACサ−ボモ−
    タの実速度に応じて上記トリップレベルの設定値を修正
    するようにしたことを特徴とするACサ−ボモ−タの過
    負荷保護装置。
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