JP3265053B2 - 欠相検出方法及びその装置 - Google Patents

欠相検出方法及びその装置

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JP3265053B2
JP3265053B2 JP12224493A JP12224493A JP3265053B2 JP 3265053 B2 JP3265053 B2 JP 3265053B2 JP 12224493 A JP12224493 A JP 12224493A JP 12224493 A JP12224493 A JP 12224493A JP 3265053 B2 JP3265053 B2 JP 3265053B2
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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、インバータ装置によっ
て交流電動機に交流電源を供給するようにした場合にお
ける欠相事故を検出する欠相検出方法及びその装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、インバータ装置によって例え
ば3相の交流電動機に交流電源を供給するようにした構
成において、インバータ装置と交流電動機との間の配線
或いはインバータ装置内部のドライブ回路若しくはトラ
ンジスタからなるインバータ主回路の異常による欠相事
故を検出する場合、インバータ装置と交流電動機との間
の配線部分に高価な零相交流器を設ける一般的な欠相検
出方法の代りに、次のような方法が考えられている。
【0003】即ち、交流電動機の始動時に、インバータ
装置を介してその交流電動機に1つのチェックパルス
(パルス電圧)を与えて、インバータ装置の直流部分に
流れる電流を検出し、その電流の状態に応じてチェック
パルスのパルス幅を調整制御して、最終的には電流の有
無に応じて正常,欠相の判断を行なう方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、交流
電動機に1つのチェックパルスを供給してその交流電動
機に流れ始めた電流を検出することになるのであるが、
交流電動機の負荷条件によって流れる電流の大きさが大
きく変化するので、過電流が流れないように高速度でチ
ェックパルスのパルス幅制御を行なう必要があり、実用
化するための障害になっている。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、高速度のパルス幅制御を行なうこと
なく過電流を防止し得、確実に交流電動機の欠相事故の
検出を行なうことができる欠相検出方法及びその装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の欠相検出方法
は、直流電源を交流電源に変換して交流電動機に供給す
るインバータ装置を備えたものにおいて、前記インバー
タ装置を介して交流電動機に一定パルス幅のチェックパ
ルスを供給し,そのチェックパルスの立下り近傍で前記
インバータ装置の直流部分に流れる電流を検出し、その
検出電流のピーク値データが上限設定値より小さい場合
には次のチェックパルスを供給するまでのオフ時間を減
算してチェックパルスを交流電動機に供給することを繰
り返して、前記検出電流が設定された時間以内に予め定
められた設定値若しくは設定変化量に達しなかったとき
に欠相と判断するようにしたことを特徴とする。
【0007】本発明の欠相検出装置は、直流電源を交流
電源に変換して交流電動機に供給するインバータ装置を
備えたものにおいて、前記インバータ装置の直流部分に
流れる電流を検出する電流検出手段を設け、前記インバ
ータ装置のスイッチング素子を制御することによって前
記交流電動機に一定パルス幅のチェックパルスを供給
し、そのチェックパルスの立下り近傍で前記電流検出手
段の検出電流をサンプリングし、そのサンプリングした
検出電流のピーク値データが上限設定値より小さい場合
には次のチェックパルスを供給するまでのオフ時間を減
算してチェックパルスを交流電動機に供給することを繰
り返して、前記検出電流が設定された時間以内に予め定
められた設定値若しくは設定変化量に達しなかったとき
に欠相と判断する検出手段を設ける構成に特徴を有す
る。
【0008】
【作用】本発明の欠相検出方法及びその装置によれば、
交流電動機にチェックパルスを供給して、そのときにイ
ンバータ装置の直流部分に流れる電流の大きさ若しくは
変化量に応じて次のチェックパルスを供給することを繰
返すので、即ち、従来のようなパルス幅が変化される1
つのチェックパルスを供給するのではなく、一定パルス
幅のチェックパルスを繰返して供給するので、交流電動
機に流れる電流は徐々に増加することになって、過電流
になることを防止することができる。
【0009】又、インバータ装置の直流部分に流れる電
流の検出タイミングは電流が最も流れるチェックパルス
の立下り近傍(チェックパルスがオフする近傍)に設定
されているので、確実に電流を検出することができる。
【0010】そして、検出電流が設定された時間以内に
予め設定された設定値若しくは変化量に達したときには
正常と判断し、達しなかったとき即ち電流を検出できな
かったときには欠相と判断するので、確実な欠相検出を
行なうことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例につき、図1乃
至図3を参照して説明する。先ず、図2に従って、全体
の構成について述べる。インバータ装置1は、6個のダ
イオード2a乃至2fをブリッジ接続してなる全波整流
回路2を備えており、その交流入力端子は3相交流電源
3に接続され、直流出力端子は直流母線4,5に接続さ
れ、そして、直流母線4,5間には平滑用コンデンサ6
が接続されている。
【0012】インバータ装置1のインバータ主回路7
は、スイッチング素子たる6個のNPN形のトランジス
タ8乃至13を3相ブリッジ接続して構成されており、
その入力端子は直流母線4,5に接続され、出力端子は
交流電動機20のU,V及びW相の3相の固定子巻線2
1乃至23の各一方の端子に交流配線24乃至26を介
して接続されている。そして、交流電動機20の固定子
巻線21乃至23の他方の端子は共通に接続され、以
て、固定子巻線21乃至23はスター結線されている。
尚、インバータ主回路7の各トランジスタ8乃至13の
コレクタ,エミッタ間にはフライホイールダイオード1
4乃至19が夫々接続されている。
【0013】検出手段及び制御手段を兼用するマイクロ
コンピュータ27は、交流電動機20を駆動すべくタイ
ミング信号を出力するものであり、その複数の出力ポー
トはドライブ回路28の複数の入力端子に接続されてい
る。そして、ドライブ回路28は、その複数の出力端子
がインバータ主回路7のトランジスタ8乃至13の各ベ
ース,エミッタ間に接続されていて、マイクロコンピュ
ータ27からのタイミング信号に基づいて各トランジス
タ8乃至13にベース信号を与えるようになっている。
【0014】さて、インバータ装置1の直流部分たる直
流母線4には電流検出手段たる変流器29が配設されて
おり、その出力端子は検出手段の一部をなすA/D(ア
ナログ−デジタル)コンバータ30の入力端子に接続さ
れており、そのA/Dコンバータ30の出力端子はマイ
クロコンピュータ27の入力ポートに接続され、マイク
ロコンピュータ27の出力ポートはA/Dコンバータ3
0の制御端子に接続されており、マイクロコンピュータ
27は後述するようにA/Dコンバータ30を制御する
ようになっている。この場合、A/Dコンバータ30
は、A/D変換機能を有するばかりでなく、デジタル信
号をサンプリングするサンプリング機能及びこれを記憶
する記憶機能をも有するようになっている。
【0015】次に、本実施例の作用につき、図1及び図
3をも参照しながら説明する。3相交流電源3の交流電
源電圧は、全波整流回路2によって全波整流され、且
つ、平滑用コンデンサ6によって平滑されて直流電源電
圧として直流母線4,5間に印加される。
【0016】マイクロコンピュータ27は、交流電動機
20の始動時には、ドライブ回路28を介して、先ず、
インバータ主回路7の例えばトランジスタ8に、図1
(a)で示すように、一定パルス幅Tのベース信号(オ
ン信号)B8を与えるとともに、トランジスタ12に、
図1(b)で示すように、連続的なベース信号(オン信
号)B12を与えるようになる。これにより、トランジ
スタ8及び12がオンして、交流電動機20のU及びV
相の固定子巻線21及び22の直列回路にベース信号B
8と同様の一定パルス幅Tのチェックパルス(パルス電
圧)を供給するようになり(時刻t1 )、図1(c)で
示すように、交流電動機20に巻線電流IMが流れると
ともに、インバータ装置1の直流部分たる直流母線4に
直流電流ICが流れる。
【0017】その後、マイクロコンピュータ27は、A
/Dコンバータ30の制御端子に、図1(d)で示すよ
うに、A/Dコントロール信号を与える。即ち、マイク
ロコンピュータ27は、ベース信号B8の供給(チェッ
クパルスの供給)時刻t1 から若干遅れてA/Dコンバ
ータ30の制御端子にセット信号を与えて、そのA/D
コンバータ30をセット状態にし、次いで、ベース信号
B8がオフに立下る近傍においてA/Dコンバータ30
の制御端子にサンプリング信号を与えて、変流器29で
検出した直流電流ICのピーク値をサンプリングしてデ
ジタル信号として記憶させ、その後、A/Dコンバータ
30の制御端子にデータ転送信号を与えて、A/Dコン
バータ30に記憶された電流のピーク値データをマイク
ロコンピュータ27に転送させる。
【0018】ところで、トランジスタ8のベース信号B
8がオフに立下ると(交流電動機20へのチェックパル
スがなくなると)(時刻t1 ′)、図1(c)で示すよ
うに、直流母線4に流れる直流電流ICは零になるが、
この時にはトランジスタ12がオンしているので、交流
電動機20には、固定子巻線21,22,交流配線2
5,トランジスタ12,フライホイールダイオード17
及び交流配線24の経路で環電流が流れるようになり
(環流モード)、巻線電流IMは徐々に減少するように
なる。
【0019】一方、マイクロコンピュータ27は、A/
Dコンバータ30から電流のピーク値データが転送され
てくると、そのピーク値データが上限設定値より小さい
場合には次のベース信号B8を供給するまでのオフ時間
T1を減算する。そして、マイクロコンピュータ27
は、時刻t1’からオフ時間T1だけ経過すると、次の
ベース信号B8をトランジスタ8に供給する(時刻t
2)。この場合、マイクロコンピュータ27は、時刻t
2でのベース信号B8の供給時には交流電動機20の環
電流即ち巻線電流IMが零とならないようなオフ時間T
1を短くするようになっており、従って、巻線電流IM
としては、前回分のチェックパルスによる環電流に今回
分のベース信号B8に基づくチェックパルスによる巻線
電流が重畳した状態で上昇するようになる。
【0020】以下、同様にして、マイクロコンピュータ
27は、トランジスタ8に対するベース信号B8の供給
(交流電動機20に対するチェックパルスの供給)毎に
(時刻t2、…tn、…tm−1、tm)、A/Dコン
バータ30に、図1(d)で示すように、A/Dコント
ロール信号たるセット信号、サンプリング信号及びデー
タ転送信号を与えて、直流電流ICのピーク値を検出
し、そのピーク値から次のベース信号B8を供給するま
でのオフ時間(T2、…Tn−1、Tn、…Tm−2、
Tm−1)を減算してチェックパルスを交流電動機20
に供給する。従って、直流電流ICは交流電動機20に
チェックパルスが供給される毎にその大きさが順次大に
なる。
【0021】尚、時刻tnにおいてトランジスタ8にベ
ース信号B8が与えられたことに基づいて検出された直
流電流ICのピーク値は、図1(c)に示すように、予
め定められた下限設定値ILに達するが、マイクロコン
ピュータ27は、この時点以降も、トランジスタ8に対
するベース信号B8の断続的供給を続行する。
【0022】その後、時刻tmにおいてトランジスタ8
にベース信号B8が与えられたことに基づいて検出され
た直流電流ICのピーク値は、図1(c)に示すよう
に、予め定められた上限設定値IHに達するようにな
り、マイクロコンピータ27は、トランジスタ8及び1
2に対するベース信号S8及びS12をともにオフにす
る(時刻tm´)。これにより、トランジスタ8及び1
2がともにオフするようになって、環流モードではなく
なり、交流電動機20の巻線電流IMに急激に減少す
る。
【0023】この結果、マイクロコンピュータ27は、
予め設定された設定時間TR以内にインバータ装置27
の直流部分たる直流母線4に流れる直流電流ICのピー
ク値が予め定められた上限設定値IHに達したことによ
り、交流配線24,25に関するチェックを完了して、
交流配線24,25,トランジスタ8,12及びこれら
のトランジスタ8,12にベース信号B8,B12を供
給するゲート回路部分が正常であると判断する。
【0024】このことは、逆に、直流母線4に流れる直
流電流ICのピーク値が設定時間TR以内に上限設定値
IHに達しなかった場合には、これは直流電流ICが流
れなかったことを意味することから、マイクロコンピュ
ータ27は欠相と判断する。従って、この場合には、交
流配線24,25の一方若しくは双方が断線している
か、或いは、トランジスタ8,12の一方若しくは双方
がオープン破損しているか、又は、トランジスタ8,1
2のゲート回路部分の一方若しくは双方が故障している
か、のいずれかであると判断し得るものである。
【0025】同様にして、マイクロコンピュータ27に
よって、図3に示すように、トランジスタ9にベース信
号B8と同様の断続的なベース信号B9を供給し且つト
ランジスタ13にベース信号B12と同様の連続的なベ
ース信号B13を供給するようにして、設定時間TR以
内に直流母線4に流れる直流電流ICのピーク値が上限
設定値IHに達したか否かを検出することによって配線
25,26に関係する正常,欠相のチェックを行なうこ
とができる。
【0026】又、マイクロコンピュータ27によって、
トランジスタ10にベース信号B8と同様の断続的なベ
ース信号S10を供給し且つトランジスタ11にベース
信号B12と同様の連続的なベース信号B11を供給す
るようにして、設定時間TR以内に直流電流ICのピー
ク値が上限設定値IHに達したか否かを検出することに
よって交流配線26,24に関する正常,欠相のチェッ
クを行なうことができる。
【0027】このように、本実施例によれば、マイクロ
コンピュータ27によって、ドライブ回路28を介して
インバータ主回路7のトランジスタ8乃至13のオンオ
フ制御を行なうことにより、交流電動機20に一定パル
ス幅Tのチェックパルス(パルス電圧)を供給し、その
ときの直流母線4に流れる直流電流ICの大きさを検出
して次のチェックパルスの供給までのオフ時間を減算
て実行することを繰返し、そして、設定時間TR以内に
直流電流ICの大きさが上限設定値IHに達したか否か
を検出することにより正常、欠相の判断を行なうように
した。
【0028】従って、直流母線4の直流電流ICは徐々
に上昇するようになって、従来とは異なり、高速度のパ
ルス幅制御を行なわなくても過電流になることを防止で
き、充分に実用化が可能である。
【0029】そして、マイクコンピュータ27によって
直流電流ICを検出するタイミングは、交流電動機20
に供給されるチェックパルスのオフへの立下り近傍(ト
ランジスタ8,9及び10に供給されるベース信号B
8,B9及びB10の立下り近傍)に設定されているの
で、直流電流ICのピーク値をノイズの影響を受けるこ
となくサンプリングすることができ、従って、確実に正
常,欠相の判断検出を行なうことができる。
【0030】図4は本発明の第2の実施例であり、図3
と同一部分には同一符号を付して示し、以下、異なる部
分について図2をも参照しながら説明する。即ち、先
ず、マイクロコンピュータ27は、図4(a)及び
(e)で示すように、第1の実施例と同様にトランジス
タ8及び12にベース信号B8及びB12を供給すると
ともに、図4(d)で示すように、トランジスタ11に
ベース信号B8とはオンオフが逆の(ベース信号B8を
反転した)ベース信号B11´を供給し、且つ、図4
(f)で示すように、トランジスタ13に連続的なベー
ス信号B13を供給する。
【0031】従って、図2において、トランジスタ8が
オンしたときには、交流電動機20の固定子巻線21,
22の直列回路及び固定子巻線21,23の直列回路に
チェックパルス(パルス電圧)が供給され、トランジス
タ8,交流配線24,固定子巻線21,22,交流配線
25及びトランジスタ12の経路で電流が流れるととも
に、トランジスタ8,交流配線24,固定子巻線21,
23,交流配線26及びトランジスタ13の経路で電流
が流れ、これらの合成の電流が巻線電流IMとなる。
【0032】その後、トランジスタ8がオフし、代り
に、トランジスタ11がオンすると、交流電動機20に
は、固定子巻線21,22,交流配線25,トランジス
タ12,トランジスタ11とフライホイールダイオード
17との並列回路及び交流配線24の経路で環電流が流
れるとともに、固定子巻線21,23,交流配線26,
トランジスタ13,トランジスタ11とフライホイール
ダイオード17との並列回路及び交流配線24の経路で
環電流が流れ、これらの合成の電流が巻線電流IMとな
る。
【0033】これにより、前記第1の実施例と同様に、
マイクロコンピュータ27によって、直流母線4に流れ
る直流電流ICのピーク値をサンプリングして、そのピ
ーク値データが所定時間TR以内に上限設定値IHに達
したか否かを検出することにより、正常,欠相の判断を
行なうことができる。そして、この場合には、交流電動
機20の固定子巻線21を主として固定子巻線22及び
23の双方に電流を流すようにしたので、交流配線24
に関するチェックを行なうことができるものであり、マ
イクロコンピュータ27によって欠相と判断されたとき
には、交流配線24の断線か、或いは、トランジスタ8
のオープン破損か、又は、トランジスタ8のゲート回路
部分の故障か、のいずれかであると判断できる。
【0034】同様にして、マイクロコンピュータ27に
よって、トランジスタ9にベース信号B9を供給し、ト
ランジスタ11にベース信号11を供給し、トランジス
タ12にベース信号B9とはオンオフが逆のベース信号
B12´を供給し、そして、トランジスタ13にベース
信号B13を供給した場合には、交流配線25に関する
チェックを行なうことができ、欠相と判断されたときに
は、交流配線25の断線か、或いは、トランジスタ9の
オープン破損か、又は、トランジスタ9のベース回路部
分の故障か、のいずれかであると判断できる。
【0035】同様にして、マイクロコンピュータ27に
よって、トランジスタ10にベース信号B10を供給
し、トランジスタ11にベース信号11を供給し、トラ
ンジスタ12にベース信号12を供給し、そして、トラ
ンジスタ13にベース信号B10とはオンオフが逆のベ
ース信号B13´を供給した場合には、交流配線26に
関するチェックを行なうことができ、欠相と判断された
ときには、交流配線26の断線か、或いは、トランジス
タ10のオープン破損か、又は、トランジスタ10のベ
ース回路部分の故障か、のいずれかであると判断でき
る。
【0036】尚、トランジスタ8のベース信号をベース
信号B11´のようにし且つトランジスタ11のベース
信号をベース信号B8のようにして前述同様の欠相検出
を行なえば、トランジスタ11のオープン破損、或い
は、トランジスタ11のゲート回路部分の故障を判断す
ることができ、又、トランジスタ9のベース信号をベー
ス信号B12´のようにし且つトランジスタ12のベー
ス信号をベース信号B9のようにして前述同様の欠相検
出を行なえば、トランジスタ12のオープン破損、或い
は、トランジスタ12のゲート回路部分の故障を判断す
ることができ、更に、トランジスタ10のベース信号を
ベース信号B13´のようにし且つトランジスタ13の
ベース信号B10のようにして前述同様の欠相検出を行
なえば、トランジスタ13のオープン破損、或いは、ト
ランジスタ13のゲート回路部分の故障を判断すること
ができる。
【0037】従って、この第2の実施例によっても前記
第1の実施例同様の作用効果が得られ、特に、欠相の原
因個所を更に細かく特定することができるという効果を
奏する。
【0038】尚、上記各実施例では、インバータ装置1
の直流部分たる直流母線4に流れる直流電流ICを検出
してそのピーク値(大きさ)が設定時間TR以内に上限
設定値IHに達したか否かを判断するようにしたが、例
えば、直流電流ICの変化量を検出してその変化量が設
定時間TR以内に予め定められた設定変化量に達したか
否かを判定するようにしてもよい。その他、本発明は上
記した各実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を
逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論
である。
【0039】
【発明の効果】本発明の欠相検出装置及びその装置は、
以上説明したように、交流電動機にインバータ装置を介
して断続的に一定パルス幅のチェックパルスを供給する
とともに,そのチェックパルスのオフ時間をインバータ
装置の直流部分に流れる電流のピーク値データが上限設
定値より小さい場合には次のチェックパルスを供給する
までのオフ時間を減算し、そして、上記検出電流が設定
された時間以内に予め定められた設定値若しくは設定変
化量になったか否かを検出して正常、欠相の判断を行な
うようにしたので、高速度のパルス幅制御を行なうこと
なく過電流を防止し得、確実に交流電動機の欠相事故を
検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す部分的なタイムチ
ャート
【図2】電気的構成図
【図3】全体のタイムチャート
【図4】本発明の第2の実施例を示す図3相当図
【符号の説明】
図面中、1はインバータ装置、2は全波整流回路、4は
直流母線(直流部分)、7はインバータ主回路、8乃至
13はトランジスタ(スイッチング素子)、14乃至1
9はフライホイールダイオード、20は交流電動機、2
1乃至23は固定子巻線、24乃至26は交流配線、2
7はマイクロコンピュータ(検出手段)、28はドライ
ブ回路、29は変流器(電流検出手段)、30はA/D
コンバータ(検出手段)を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02M 7/48 H02M 7/48 M H02P 7/63 302 H02P 7/63 302S (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 7/09 G01R 29/18 G01R 31/36 H02H 3/253 H02M 7/48 H02P 7/63

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源を交流電源に変換して交流電動
    機に供給するインバータ装置を備えたものにおいて、 前記インバータ装置を介して交流電動機に一定パルス幅
    のチェックパルスを供給し,そのチェックパルスの立下
    り近傍で前記インバータ装置の直流部分に流れる電流を
    検出し、その検出電流のピーク値データが上限設定値よ
    り小さい場合には次のチェックパルスを供給するまでの
    オフ時間を減算してチェックパルスを交流電動機に供給
    することを繰り返して、前記検出電流が設定された時間
    以内に予め定められた設定値若しくは設定変化量に達し
    なかったときに欠相と判断するようにしたことを特徴と
    する欠相検出方法。
  2. 【請求項2】 直流電源を交流電源に変換して交流電動
    機に供給するインバータ装置を備えたものにおいて、 前記インバータ装置の直流部分に流れる電流を検出する
    電流検出手段と、前記インバータ装置のスイッチング素
    子を制御することによって前記交流電動機に一定パルス
    幅のチェックパルスを供給し、そのチェックパルスの立
    下り近傍で前記電流検出手段の検出電流をサンプリング
    し、そのサンプリングした検出電流のピーク値データが
    上限設定値より小さい場合には次のチェックパルスを供
    給するまでのオフ時間を減算してチェックパルスを交流
    電動機に供給することを繰り返して、前記検出電流が設
    定された時間以内に予め定められた設定値若しくは設定
    変化量に達しなかったときに欠相と判断する検出手段と
    を具備してなる欠相検出装置。
JP12224493A 1993-05-25 1993-05-25 欠相検出方法及びその装置 Expired - Lifetime JP3265053B2 (ja)

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