JP3569183B2 - 永久磁石式モータコントローラ、及びその地絡検出方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の誘動電動機における地絡検出方法を、図2に示す一般的なモータコントローラの回路図で説明する。
【0003】
図2において、1はモータコントローラであり、三相交流電源2からの交流電力を、モータである誘動電動機3に供給して、誘動電動機3を駆動するモータコントローラである。
【0004】
ここで、モータコントローラ1は、三相交流電源2からの交流電力を、六個のダイオード構成の電源側コンバータ11で、直流電力に変換し、その直流出力を、平滑コンデンサ12で平滑した後、負荷側コンバータ13に供給する。
【0005】
負荷側コンバータ13は、上アームを構成する並列接続の三つのスイッチングトランジスタ14と下アームを構成する並列接続の三つのスイッチングトランジスタ15および上記合計六つのスイッチングトランジスタ14、15の各々に並列に接続された六つの還流ダイオード16とを有し、上アーム14と下アーム15は直列接続されている。
【0006】
この負荷側コンバータ13は、上アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ14の中から一つのスイッチングトランジスタを選択してオンすると同時に、下アーム15を構成する三つのスイッチングトランジスタ15の中から一つのスイッチングトランジスタを、駆動制御回路17で発生の駆動信号を各スイッチングトランジスタのゲートに接続のゲート駆動回路18、19により、選択してオンする動作を順次繰り返して、誘動電動機3の図示していない三つの駆動コイルに対する六つの通電パターンを順次繰り返し切り換えることにより、誘動電動機3の図示していないロータを回転させる。
【0007】
ここで、地絡の検出は、誘動電動機3のロータを回転される前に、即ち、電源投入時に、平滑コンデンサ12と負荷側コンバータ13の下アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ15の接続間に配置されたシャント抵抗20に流れる電流が電流検出回路21により検出される。図2では、さらに、三相交流電源2と誘動電動機3のいわゆる接地に該当する部分に抵抗22が接続されている。
【0008】
地絡の検出時に、下アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ15をオンすると、三相交流電源2から抵抗21、誘動電動機3の端子、三つのスイッチングトランジスタ15を通り、シャント抵抗20に電流が流れ、シャント抵抗20に電流が流れ、電流検出回路21により、地絡が検出される。なお、三つのスイッチングトランジスタ15のオン時間は通常40msである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このモータコントローラ1で、モータ3として永久磁石式のモータに適用して、地絡を検出しようとすると、モータ3が回転しているとき永久磁石式のモータの場合においては、端子a、b,cで誘起電圧が発生し、例えば端子bからスイッチングトランジスタ15、還流ダイオード16を通り、端子cに至り、モータ3の相間で短絡電流が流れてしまうため、この短絡電流はシャント抵抗20を通らず、したがって地絡を検出することが難しい。モータ3が高速回転になればなるほど誘起電圧も高くなり、短絡電流も大きくなってしまう。この作用によりモータの強制励磁によるモータの減磁あるいは負荷側コンバータ13の素子破壊が発生するおそれがある。
【0010】
本発明の目的は、モータ回転時に発生する誘起電圧による短絡電流を抑制して、地絡検出を行うことが可能な永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上アームを構成する複数のスイッチングトランジスタと下アームを構成する複数のスイッチングトランジスタとを有し、前記上アームおよび前記下アームより各一つのスイッチングトランジスタを選択してオンする動作を順次繰り返して、永久磁石式モータを駆動する永久磁石式モータコントローラにおいて、前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【0012】
また、本発明は、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【0013】
また、本発明は、前記永久磁石式モータコントローラは、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせる前に、前記スイッチングトランジスタを通して電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有し、前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【0014】
また、本発明は、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図1および図2により説明する。
【0016】
図2は、前述の一般的なモータコントローラの回路図である。ただし、本発明において、3は永久磁石式モータである。
【0017】
図1は、本発明の一実施の形態の永久磁石式のモータを駆動する下ームを構成する三つのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを示す、モータの回転周波数とデューティの関係図と式である。ここで、図1の定数kは、電源電圧位相とモータ誘起電圧位相が重なり合う時の電圧レベルを最大として定める。また、定数fFB0は電源電圧最大でモータが停止している状態である。
【0018】
即ち、本発明においては、前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態においては、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする。
【0019】
ここで、永久磁石式モータ3が高速で回転しているか低速で回転しているか即ち回転速度は、永久磁石式モータ3に付設された位置センサ、具体的には、互いに120度の間隔で配置された三つのホール素子からなり、それぞれのホール素子からの磁気位置検出信号が駆動制御回路17に供給され、駆動制御回路17にて、磁気位置検出信号の変化により、モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくする。
【0020】
このように、高速回転時には下アーム15を構成するのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、スイッチングトランジスタを流れる電流を抑制するためにオン時間を短くして、デューティを小さくし、低速回転時にはデューティを大きくして地絡検出を行う。このようにモータがいかなる回転状態にあっても地絡検出を安全に行うことができる。
【0021】
図1のモータコントローラ1は、さらに、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせた際に電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有する回路図である。
【0022】
ここにおいて、ブートストラップ機能は、下アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ15の各ゲートを駆動するゲート駆動回路19に直流電圧を供給する直流電源24と、直流電源24より抵抗25とダイオード26の直列接続を通して、上アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ14の各エミッタに接続のコンデンサ27から構成させている。
【0023】
そして、モータの回転開始時、下アームのスイッチングトランジスタ15をオンさせる際にコンデンサ26に電流が流れ充電電圧が充電され、したがって、スイッチングトランジスタ15がオンしても、スイッチングトランジスタ15のコレクタ電圧がコンデンサ27で保持される。
【0024】
ここで、地絡の検出時に、下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形は、モータの回転開始時にも、スイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形として共用して供給される。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、高速回転時には下アームを構成するスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、スイッチングトランジスタを流れる電流を抑制するためにオン時間を短くして、デューティを小さくし、低速回転時にはデューティを大きくして地絡検出を行うので、モータがいかなる回転状態にあっても地絡検出を安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の永久磁石式のモータを駆動する下ームを構成する三つのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを示す、モータの回転周波数とデューティの関係図と式である。
【図2】一般的なモータコントローラの回路図である。
【符号の説明】
1…モータコントローラ、2…三相交流電源、3…モータ、11…電源側コンバータ、12…平滑コンデンサ、13…負荷側コンバータ、14…上アームを構成するスイッチングトランジスタ、15…下アームを構成するスイッチングトランジスタ、16…還流コンデンサ、17…駆動制御回路、18、19…ゲート駆動回路、20…シャント抵抗、21…電流検出回路、22…抵抗、23…位置センサ、24…コンデンサ25…抵抗、26…ダイオード、27…コンデンサ。
Claims (8)
- 上アームを構成する複数のスイッチングトランジスタと下アームを構成する複数のスイッチングトランジスタとを有し、前記上アームおよび前記下アームより各一つのスイッチングトランジスタを選択してオンする動作を順次繰り返して、永久磁石式モータを駆動する永久磁石式モータコントローラにおいて、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行う機能を有することを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。 - 請求項1記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。
- 請求項1記載において、前記永久磁石式モータコントローラは、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせた際に電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有し、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行う機能を有することを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。 - 請求項3記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。
- 上アームを構成する複数のスイッチングトランジスタと下アームを構成する複数のスイッチングトランジスタとを有し、前記上アームおよび前記下アームより各一つのスイッチングトランジスタを選択してオンする動作を順次繰り返して、永久磁石式モータを駆動する永久磁石式モータコントローラにおいて、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。 - 請求項5記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。
- 請求項5記載において、前記永久磁石式モータコントローラは、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせた際に電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有し、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトラ ンジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。 - 請求項7記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。
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JP35708499A JP3569183B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 永久磁石式モータコントローラ、及びその地絡検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35708499A JP3569183B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 永久磁石式モータコントローラ、及びその地絡検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001178180A JP2001178180A (ja) | 2001-06-29 |
JP3569183B2 true JP3569183B2 (ja) | 2004-09-22 |
Family
ID=18452311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP35708499A Expired - Lifetime JP3569183B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 永久磁石式モータコントローラ、及びその地絡検出方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3569183B2 (ja) |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35708499A patent/JP3569183B2/ja not_active Expired - Lifetime
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