JP5370397B2 - Motor speed monitoring device - Google Patents

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Abstract

The present invention generates, by shaping the waveform of a pseudo AC voltage that is made by pulse modulation and that is to be supplied to an AC motor, a shaped signal that has the ON/OFF thereof switched with the same cycle as the switching of the pseudo AC voltage between plus and minus, and derives the rotational speed of the AC motor on the basis of the shaped signal. Abnormality is evaluated on the basis of the derived rotational speed, and when abnormality is evaluated as having occurred, a control signal for stopping or decelerating the AC motor is outputted.

Description

本発明は、交流モータにおける、モータ回転速度測定装置およびモータ回転速度監視装置に関する。   The present invention relates to a motor rotation speed measuring device and a motor rotation speed monitoring device in an AC motor.

工業機械に使用される交流モータは、三相交流による電力を期待して設計されており、入力周波数に比例した回転数を得られるという性質がある。そのため、交流モータを加減速し、もしくは速度制御を行うため、インバータ等の周波数変更装置により、任意のモータ速度をスムーズに制御する方法が多くの装置で採用されている。   AC motors used in industrial machines are designed with the expectation of power from three-phase AC, and have the property of obtaining a rotational speed proportional to the input frequency. Therefore, in order to accelerate / decelerate an AC motor or perform speed control, a method of smoothly controlling an arbitrary motor speed by a frequency changing device such as an inverter is employed in many devices.

一方、工業機械においては、故障などによりモータが予期しない速度で回転する異常動作を監視し、速やかにモータを停止することができる装置あるいは機能が重要とされている。   On the other hand, in an industrial machine, an apparatus or a function capable of monitoring an abnormal operation in which a motor rotates at an unexpected speed due to a failure or the like and quickly stopping the motor is important.

モータについては、人為的ミス、もしくは制御装置の故障などにより、想定を超えた速度で運転されることを防止するための装置として、モータシャフトにエンコーダやセンサ等の速度検出器を設け、想定する回転数と、実際の回転数の差異を物理的に取得するという方法が一般的である。下記特許文献1では、電動機に備えられた回転速度センサから、停止状態を含む電動機の回転状態を、異常検出手段に出力する技術が公開されている。   Assuming that the motor is equipped with a speed detector such as an encoder or sensor on the motor shaft as a device to prevent it from operating at a speed exceeding the expected speed due to human error or failure of the control device. A general method is to physically obtain the difference between the rotational speed and the actual rotational speed. In the following Patent Document 1, a technique for outputting a rotation state of a motor including a stopped state to an abnormality detection means from a rotation speed sensor provided in the motor is disclosed.

特開2010−288390号公報JP 2010-288390 A

前述したように、速度検出器を備えるモータであれば、その検出結果をモータ制御部にフィードバックすることにより、故障により異常な回転が発生した際も、これを検知することができるが、速度検出器を備えていないモータに対してこれを付加しようとした場合、従来は改造によって物理的に取り付けなければならない。しかし、環境によっては、場所等の制約により速度検出器を設置できない場合があり、また、設置できた場合であっても、装置が大型化するといったデメリットが存在する。 As described above, if a motor is equipped with a speed detector, the detection result can be fed back to the motor control unit to detect abnormal rotation due to a failure. If this is to be added to a motor that is not equipped with a motor, it must conventionally be physically attached by modification. However, depending on the environment, the speed detector may not be installed due to location restrictions, and even if it can be installed, there is a demerit that the apparatus becomes larger.

一方で、モータに供給される電力の波形からモータの回転速度を推定する技術は、インバータのセンサレスベクトル制御等の技術で採用されているが、電流検出器による方法では小型化する目的にあわないことや、システムの簡素化のために使われているPWM変調による電圧制御によりノイズを高速信号として誤検出してしまうため、速度の検出には向いていなかった。   On the other hand, the technology for estimating the rotational speed of the motor from the waveform of the electric power supplied to the motor is adopted in technology such as sensorless vector control of the inverter, but the method using the current detector does not meet the purpose of downsizing. In addition, noise is erroneously detected as a high-speed signal by voltage control based on PWM modulation used for simplification of the system, which is not suitable for speed detection.

本発明は、モータ回転軸にセンサ等を物理的に追加することなく、交流モータの回転速度を測定および監視することができるモータ速度測定装置およびモータ速度監視装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a motor speed measuring device and a motor speed monitoring device that can measure and monitor the rotational speed of an AC motor without physically adding a sensor or the like to the motor rotation shaft.

上記目的を達成するために、本発明に係るモータ速度測定装置およびモータ速度監視装置では、以下の手段または処理によってモータ回転数の導出、およびモータの停止または減速を行う。   In order to achieve the above object, in the motor speed measuring device and motor speed monitoring device according to the present invention, the motor speed is derived and the motor is stopped or decelerated by the following means or processing.

本発明に係るモータ速度測定装置は、交流モータの電源線に並列に接続されて用いられるモータ速度測定装置であって、前記電源線を通じて前記交流モータへ供給される交流電圧から、前記交流モータの回転速度を導出する速度導出手段を有し、前記速度導出手段は、前記交流電圧の波形からゼロクロス位置間の所要時間を測定することにより、前記交流モータの回転速度を導出することを特徴とする。   A motor speed measuring device according to the present invention is a motor speed measuring device used in parallel connected to a power line of an AC motor, and from the AC voltage supplied to the AC motor through the power line, the motor speed measuring device It has speed deriving means for deriving the rotation speed, and the speed deriving means derives the rotation speed of the AC motor by measuring a required time between zero cross positions from the waveform of the AC voltage. .

このような構成を取ることにより、モータの回転軸に速度検出器を設置しなくとも、交流モータへ供給される交流電圧を取得するだけで、モータの回転速度を得ることができる。   By adopting such a configuration, the rotational speed of the motor can be obtained only by acquiring the AC voltage supplied to the AC motor without installing a speed detector on the rotating shaft of the motor.

また、前記交流電圧は、パルス変調による擬似交流電圧であってもよい。   The AC voltage may be a pseudo AC voltage by pulse modulation.

交流モータの制御には、パルス変調による擬似交流電圧を用いることが多く、前記パルス変調を用いた電圧制御を行うモータであっても、本発明を適用することができる。   The control of the AC motor often uses a pseudo AC voltage by pulse modulation, and the present invention can be applied even to a motor that performs voltage control using the pulse modulation.

本発明に係るモータ速度監視装置は、交流モータの電源線に並列に接続されて用いられるモータ速度監視装置であって、前記電源線を通じて前記交流モータへ供給される交流電圧から、前記交流モータの回転速度を導出する速度導出手段と、前記速度導出手段により導出された回転速度が異常であるか否かを判断し、異常と判断した場合に前記交流モータの回転を停止もしくは減速するための制御信号を出力するモータ制御手段とを有し、前記交流電圧はパルス変調による擬似交流電圧であり、前記速度導出手段は、前記擬似交流電圧の波形を整形することにより前記擬似交流電圧のプラス/マイナスの切り替わりと同じ周期でオン/オフが切り替わる整形信号を生成する波形整形手段を有し、前記波形整形手段から出力される整形信号に基づいて前記交流モータの回転速度を導出することを特徴としている。   A motor speed monitoring apparatus according to the present invention is a motor speed monitoring apparatus that is used in parallel connected to a power line of an AC motor, and from the AC voltage supplied to the AC motor through the power line, A speed deriving means for deriving the rotational speed, and a control for determining whether or not the rotational speed derived by the speed deriving means is abnormal, and for stopping or decelerating the rotation of the AC motor when it is determined as abnormal Motor control means for outputting a signal, the alternating voltage is a pseudo alternating voltage by pulse modulation, and the speed deriving means adds / minus the pseudo alternating voltage by shaping the waveform of the pseudo alternating voltage. Waveform shaping means for generating a shaped signal that switches on / off at the same cycle as the switching of the waveform, and based on the shaped signal output from the waveform shaping means. Is characterized by deriving the rotational speed of the AC motor are.

このような構成を取ることにより、モータの回転軸に速度検出器を設置しなくとも、交流モータへ供給される交流電圧を取得するだけで、モータの回転速度を検出し、速度に異常を検知した場合、停止または減速のための指示を外部に出力することができる。   By adopting such a configuration, it is possible to detect the rotational speed of the motor and detect an abnormality in the speed simply by acquiring the alternating voltage supplied to the alternating current motor without installing a speed detector on the rotational shaft of the motor. In this case, an instruction for stopping or decelerating can be output to the outside.

本発明における波形整形手段は、前記擬似交流電圧の波形からプラス成分の信号のみを抽出する第一の抽出手段と、前記擬似交流電圧の波形からマイナス成分の信号のみを抽出する第二の抽出手段と、前記第一の抽出手段の出力信号と前記第二の抽出手段の出力信号とから、前記整形信号を生成し出力する整形信号生成手段とを有することができる。   The waveform shaping means in the present invention includes first extraction means for extracting only a positive component signal from the waveform of the pseudo AC voltage, and second extraction means for extracting only a negative component signal from the waveform of the pseudo AC voltage. And a shaping signal generating means for generating and outputting the shaping signal from the output signal of the first extracting means and the output signal of the second extracting means.

また、前記第一の抽出手段は、前記擬似交流電圧とプラスの閾値電圧とを比較する第一のコンパレータから構成され、前記第二の抽出手段は、前記擬似交流電圧とマイナスの閾値電圧とを比較する第二のコンパレータから構成され、前記整形信号生成手段は、前記第一のコンパレータの出力信号と前記第二のコンパレータの出力信号が入力されるフリップフロップから構成することができる。   In addition, the first extraction unit includes a first comparator that compares the pseudo AC voltage with a positive threshold voltage, and the second extraction unit calculates the pseudo AC voltage and the negative threshold voltage. The shaping signal generating means can be constituted by a flip-flop to which the output signal of the first comparator and the output signal of the second comparator are input.

このように、本発明における波形整形手段は、少なくとも三つの半導体素子のみで、モータの回転速度を導出するための交流電圧波形の整形を行うことができるため、装置全体を小型化することができるという利点や、電流検出器が不要なため、モータの消費電流の容量毎にセンサを選定する必要がなく、既設の機械を変更せずに速度を検出したい場合にも電気回路のみの変更で対応できるという利点を有している。また、擬似交流電圧の波形を閾値電圧と比較することにより、電源ノイズに影響されることなく、確実に波形を整形できるという利点も有している。   Thus, the waveform shaping means in the present invention can shape the AC voltage waveform for deriving the rotational speed of the motor with only at least three semiconductor elements, so that the entire apparatus can be miniaturized. Because there is no need to select a sensor for each motor current consumption capacity, and even if you want to detect the speed without changing the existing machine, you can change only the electric circuit. It has the advantage of being able to. In addition, by comparing the waveform of the pseudo alternating voltage with the threshold voltage, there is an advantage that the waveform can be reliably shaped without being affected by power supply noise.

また、本発明におけるモータ速度監視装置には、前記第一の抽出手段の出力信号と前記第二の抽出手段の出力信号と前記整形信号の三つの信号の論理の組み合わせが、取り得る組み合わせか否かを判定し、取り得る組み合わせでない場合に前記波形整形手段が故障していると判断する故障診断手段を有することも好ましい。   In the motor speed monitoring apparatus according to the present invention, the combination of the logic of the three signals of the output signal of the first extraction unit, the output signal of the second extraction unit, and the shaping signal is a possible combination. It is also preferable to have a failure diagnosing unit that determines whether the waveform shaping unit is out of order when the combination is not possible.

これにより、第一の抽出手段が出力した信号と、第二の抽出手段が出力した信号と、整形信号の三つの信号が論理的に整合しない、つまり装置に故障が発生した場合、これを検知することが可能となる。故障が検出された場合は、利用者に通知を行ってもよいし、無監視状態となったことを理由にモータを停止してもよい。   As a result, when the signal output from the first extraction means, the signal output from the second extraction means, and the three signals of the shaping signal are not logically matched, that is, when a failure occurs in the apparatus, this is detected. It becomes possible to do. When a failure is detected, the user may be notified, or the motor may be stopped for the reason that the unmonitored state is entered.

同様に、本発明におけるモータ速度監視装置には、前記第一の抽出手段および前記第二の抽出手段へ所定の波形のテスト信号を入力し、前記整形信号生成手段から出力される整形信号の論理が、前記テスト信号の波形に対応するものであるか否かを判定し、前記テスト信号の波形に対応するものでない場合に前記波形整形手段が故障していると判断する第二の故障診断手段を有していることも好ましい。   Similarly, in the motor speed monitoring apparatus according to the present invention, a test signal having a predetermined waveform is input to the first extraction means and the second extraction means, and the logic of the shaping signal output from the shaping signal generation means. Second failure diagnosis means for determining whether or not the waveform shaping means is in failure when the waveform shaping means is not corresponding to the waveform of the test signal. It is also preferable to have.

テスト信号を入力し、出力された結果と対比することにより、所定の動作が正しく行われているかを確認することができる。論理整合チェックによる故障検出では、正しい論理状態のまま回路が停止してしまった場合、故障の検出ができなくなるが、これと比較して確実に故障検出を行うことができるという利点がある。   By inputting a test signal and comparing it with the output result, it is possible to confirm whether a predetermined operation is being performed correctly. In the failure detection by the logical consistency check, if the circuit is stopped in the correct logic state, the failure cannot be detected, but there is an advantage that the failure detection can be surely performed as compared with this.

本発明におけるモータ制御手段から出力される制御信号は、前記交流モータへの交流電圧の供給を遮断する遮断器、または、前記交流モータへ交流電圧を供給するコントローラに対して出力される信号であってもよい。   The control signal output from the motor control means in the present invention is a signal output to a circuit breaker that interrupts the supply of the AC voltage to the AC motor or a controller that supplies the AC voltage to the AC motor. May be.

モータを直ちに停止させる場合、たとえば遮断器が制御信号を受信し、モータに対する電力供給を停止させてもよい。モータを減速させる場合、モータコントローラ、たとえばインバータ装置の制御回路が制御信号を受信し、速度が許容範囲に到達するまでモータを減速させてもよい。   When the motor is stopped immediately, for example, the circuit breaker may receive a control signal and stop power supply to the motor. When the motor is decelerated, the motor controller, for example, a control circuit of the inverter device may receive the control signal and decelerate the motor until the speed reaches an allowable range.

制御信号を遮断器やモータのコントローラに出力することで、遮断器の開放による確実なモータの停止も可能であるし、利用者に警報を与えたうえで減速し、運転を継続するといった動作も可能である。これには、コントローラの故障を監視するだけではなく、利用者の異常操作をも監視できるという利点がある。もちろん、減速するための制御信号をコントローラに対して出力しても回転速度が落ちなかった場合には、故障と判断し、停止のための制御信号を遮断器に対して出力するなど、両者を併用してもよい。   By outputting a control signal to the circuit breaker or motor controller, it is possible to stop the motor reliably by opening the circuit breaker, or to give an alarm to the user and decelerate and continue operation. Is possible. This has the advantage of not only monitoring controller failures but also monitoring user abnormal operations. Of course, if the rotation speed does not decrease even if the control signal for deceleration is output to the controller, it is determined that there is a failure and the control signal for stopping is output to the circuit breaker. You may use together.

本発明によれば、モータ回転軸にセンサ等を物理的に追加することなく、交流モータの回転速度を監視することができるモータ速度測定装置およびモータ速度監視装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor speed measuring apparatus and motor speed monitoring apparatus which can monitor the rotational speed of an AC motor can be provided, without adding a sensor etc. to a motor rotating shaft physically.

PWM変調された入力波形と、前記波形から、時間軸方向の変調成分を除いた波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform which remove | eliminated the modulation component of the time-axis direction from the input waveform by which PWM modulation was carried out, and the said waveform. 第1〜第3実施形態に係る、速度検出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the speed detection part based on 1st-3rd embodiment. パルス幅検出部201を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a pulse width detection unit 201. FIG. パルス幅検出部201にて処理される信号の波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform of a signal processed by a pulse width detection unit 201. 第1実施形態に係る、モータ速度監視装置の全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole motor speed monitoring device composition concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る、モータ速度監視装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the motor speed monitoring apparatus based on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る、モータ速度監視装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the motor speed monitoring apparatus based on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る、モータ速度監視装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the motor speed monitoring apparatus based on 3rd Embodiment. 第1実施形態に係る、異常検出部502の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the abnormality detection part 502 based on 1st Embodiment. 第4実施形態に係る、論理表である。It is a logical table based on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る、パルス幅検出部201に追加する回路図である。It is a circuit diagram added to the pulse width detection part 201 based on 5th Embodiment. 第5実施形態に係る、診断パルスを表した図である。It is a figure showing the diagnostic pulse based on 5th Embodiment. 第4,第5実施形態に係る、速度検出部601,701の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the speed detection parts 601 and 701 based on 4th, 5th embodiment. 第4実施形態に係る、信号整合性確認部204の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the signal consistency confirmation part 204 based on 4th Embodiment.

本発明においては、モータへ入力される電圧波形から、交流周波数を測定し、モータの速度を導出するという手法を取る。しかし、産業用モータで使用する電力は、200Vや400Vなど、電子制御回路の動作と比較すると圧倒的に高い電圧の回路であり、さらにインバータによるPWM回路から発生する疑似正弦波においては、波形歪率が高いため、電子回路を誤動作させずに変調前の正弦波を完全復元するには高度なノイズ除去技術が必要である。以下に、上記の要件を満たし、正確に周波数を得るための発明の実施形態について述べる。   In the present invention, the AC frequency is measured from the voltage waveform input to the motor, and the speed of the motor is derived. However, the electric power used by industrial motors is a circuit that is overwhelmingly higher than the operation of electronic control circuits, such as 200V and 400V. Furthermore, in the pseudo sine wave generated from the PWM circuit by the inverter, the waveform distortion Since the rate is high, an advanced noise removal technique is required to completely restore the sine wave before modulation without malfunctioning the electronic circuit. In the following, an embodiment of the invention for satisfying the above requirements and obtaining a frequency accurately will be described.

(第1の実施形態)
まず、本実施形態における速度導出手段の概要について、図5aを参照しながら説明する。速度導出手段となる速度検出部501は、モータ505と並列に設置されており、モータに入力される三相電源を取得する。電源は三相であるが、位相が異なるのみで周波数はどれも同じであるため、少なくとも任意の一相を取得すればよい。
(First embodiment)
First, the outline of the speed deriving means in the present embodiment will be described with reference to FIG. A speed detector 501 serving as a speed deriving unit is installed in parallel with the motor 505, and acquires a three-phase power input to the motor. Although the power supply has three phases, since only the phases are different and the frequencies are the same, it is sufficient to acquire at least one arbitrary phase.

モータ505(と同時に速度検出部501)に入力される交流電圧の波形は、図1(a)の通り、パルス波のデューティ比を変化させて変調させ、PWMにて正弦波を再現した信号である。このように、パルス変調(PWMやPAM)により擬似的に交流電圧の波形を表した信号を「擬似交流電圧」と呼ぶ。以下、このような擬似交流電圧の波形から入力周波数を取得(復元)するための構成を説明する。   As shown in FIG. 1A, the waveform of the AC voltage input to the motor 505 (at the same time as the speed detection unit 501) is a signal that is modulated by changing the duty ratio of the pulse wave and reproducing a sine wave by PWM. is there. A signal that artificially represents the waveform of an AC voltage by pulse modulation (PWM or PAM) is called a “pseudo AC voltage”. Hereinafter, a configuration for acquiring (restoring) the input frequency from the waveform of such a pseudo AC voltage will be described.

図2は、図5aで示した構成のうち、速度検出部501の構成を示した図である。速度検出部501は、パルス幅検出部201、パルス幅測定部202、および回転速度決定部203にて構成されている。パルス幅検出部201は、本発明の波形整形手段であり、擬似交流電圧の波形を整形することにより、擬似交流電圧のプラス/マイナスの切り替わりと同じ周期でオン/オフが切り替わる整形信号を生成する役割を持っている。図1(a)で示された波形が、パルス幅検出部201を通過することにより、図1(b)で示された波形を持つ整形信号が得られる。パルス幅測定部202では、図1(b)に示した波形の一周期の幅を測定し、その逆数をモータへの入力周波数として変換する。回転速度決定部203では、取得したモータへの入力周波数から、モータの回転速度を決定する。   FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the speed detection unit 501 in the configuration illustrated in FIG. 5A. The speed detection unit 501 includes a pulse width detection unit 201, a pulse width measurement unit 202, and a rotation speed determination unit 203. The pulse width detection unit 201 is a waveform shaping unit of the present invention, and generates a shaped signal that is turned on / off at the same cycle as the plus / minus switching of the pseudo AC voltage by shaping the waveform of the pseudo AC voltage. Have a role. When the waveform shown in FIG. 1A passes through the pulse width detector 201, a shaped signal having the waveform shown in FIG. 1B is obtained. The pulse width measuring unit 202 measures the width of one cycle of the waveform shown in FIG. 1B, and converts the reciprocal thereof as an input frequency to the motor. The rotational speed determination unit 203 determines the rotational speed of the motor from the acquired input frequency to the motor.

図3は、パルス幅検出部201の回路構成を示した図である。パルス幅検出部201は、第一の抽出手段であるコンパレータ101、および第二の抽出手段であるコンパレータ102と、整形信号生成手段であるRS型フリップフロップ103にて構成されている。モータに入力される電源104は、降圧されたのちにコンパレータ101、およびコンパレータ102に入力される。コンパレータ101には、0Vより
大きく、かつ、パルス波の最大電圧より低い基準電圧(閾値電圧)Vref1が、コンパレータ102には、0Vより小さく、かつ、パルス波の最大電圧より高い基準電圧(閾値電圧)Vref2が印加されている。この回路の動作を、図4(a)から図4(d)を用いて説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of the pulse width detection unit 201. The pulse width detection unit 201 includes a comparator 101 as a first extraction unit, a comparator 102 as a second extraction unit, and an RS flip-flop 103 as a shaping signal generation unit. The power supply 104 input to the motor is stepped down and then input to the comparator 101 and the comparator 102. The comparator 101 has a reference voltage (threshold voltage) Vref1 larger than 0V and lower than the maximum voltage of the pulse wave, and the comparator 102 has a reference voltage (threshold voltage) smaller than 0V and higher than the maximum voltage of the pulse wave. ) Vref2 is applied. The operation of this circuit will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d).

パルス幅検出部201に入力される電源104は、図4(a)に示した波形を有している。コンパレータ101については、入力104が基準電圧Vref1よりも高い場合に、出力論理が正となる。ここで、正の側へパルスが振れた場合(図4(a)フェーズ1)、入力104は基準電圧Vref1より高くなるため、図4(a)の波形をコンパレータ101に入力した場合の出力波形は図4(b)のようになる。   The power supply 104 input to the pulse width detector 201 has the waveform shown in FIG. As for the comparator 101, when the input 104 is higher than the reference voltage Vref1, the output logic becomes positive. Here, when the pulse oscillates to the positive side (phase 1 in FIG. 4A), the input 104 becomes higher than the reference voltage Vref1, so that the output waveform when the waveform in FIG. Is as shown in FIG.

一方、コンパレータ102については、コンパレータ101と極性が逆に接続されており、基準電圧Vref2が入力104よりも高い場合に、出力論理が真となる。つまり、正の側へパルスが振れた場合(図4(a)フェーズ1)においては、常に基準電圧Vref2のほうが入力104より低くなるため、出力論理は偽となる。   On the other hand, the comparator 102 is connected in reverse polarity to the comparator 101, and the output logic becomes true when the reference voltage Vref 2 is higher than the input 104. In other words, when the pulse oscillates to the positive side (phase 1 in FIG. 4A), the reference voltage Vref2 is always lower than the input 104, so the output logic is false.

負の側へパルスが振れた場合(図4(a)フェーズ2)、コンパレータ101については、常に入力104のほうが基準電圧Vref1より低くなるため、出力論理は偽となる。一方、コンパレータ102については、基準電圧Vref2が入力104より高くなり、出力論理が真となるため、図4(a)の波形をコンパレータ102に入力した場合の出力波形は図4(b)のようになる。これにより、コンパレータ101,102において、入力波形のプラス成分およびマイナス成分のみを確実に抽出できるようになる。   When the pulse oscillates to the negative side (phase 2 in FIG. 4A), the output logic of the comparator 101 is false because the input 104 is always lower than the reference voltage Vref1. On the other hand, for the comparator 102, since the reference voltage Vref2 is higher than the input 104 and the output logic becomes true, the output waveform when the waveform of FIG. 4A is input to the comparator 102 is as shown in FIG. become. As a result, the comparators 101 and 102 can reliably extract only the positive and negative components of the input waveform.

RS型フリップフロップ103は、S入力およびR入力、Q出力を有している。RS型フリップフロップは、S入力の論理をQ出力に保持し、R入力が真になると、保持された論理をリセットするという特徴を持っている。このフリップフロップ103のS入力に、前述したコンパレータ101の出力(図4(b))を与え、R入力に、コンパレータ102の出力(図4(c))を与えると、そのQ出力106の波形は図4(d)のようになる。これが、パルス幅検出部201の目的である、モータへの入力波形より、パルス幅変調成分を除去した整形信号となる。   The RS flip-flop 103 has an S input, an R input, and a Q output. The RS flip-flop has a feature that the logic of the S input is held in the Q output, and the held logic is reset when the R input becomes true. When the output of the above-described comparator 101 (FIG. 4B) is given to the S input of the flip-flop 103, and the output of the comparator 102 (FIG. 4C) is given to the R input, the waveform of the Q output 106 is shown. Is as shown in FIG. This is the shaped signal obtained by removing the pulse width modulation component from the input waveform to the motor, which is the purpose of the pulse width detector 201.

次に、パルス幅測定部202は、取得された整形信号波形(図4(d))の一周期の幅を測定し、その逆数をモータへの入力周波数として決定する。パルス幅の測定については、例えばゼロクロス回路を用いて、印加されていた電圧が0となるタイミングの周期を測定する。測定した結果、例えば一波形周期が5ミリ秒であった場合、モータへの入力周波数はその逆数である200Hzとなる。   Next, the pulse width measurement unit 202 measures the width of one cycle of the acquired shaped signal waveform (FIG. 4D), and determines the reciprocal thereof as the input frequency to the motor. For the measurement of the pulse width, for example, a zero-cross circuit is used to measure the cycle of the timing when the applied voltage becomes zero. As a result of the measurement, for example, when one waveform period is 5 milliseconds, the input frequency to the motor is 200 Hz which is the reciprocal thereof.

入力周波数を決定したら、回転速度決定部203は、測定した周波数を元にモータの同期速度と、回転速度を導出する。同期電動機の場合、モータの回転速度は、入力周波数から算出される同期速度と一致するため、その計算式は数式1のようになる。   After determining the input frequency, the rotation speed determination unit 203 derives the motor synchronization speed and the rotation speed based on the measured frequency. In the case of a synchronous motor, the rotational speed of the motor coincides with the synchronous speed calculated from the input frequency.

Figure 0005370397
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例えば、8極の同期電動機に対する入力周波数が200Hzであった場合、上記式により、回転数は(2×200÷8)×60=3000回転/毎分と決定することができる。誘導電動機の場合、入力周波数と、同期速度が一致しないため、上記にて算出した同期速度に、すべりに相当する分を減じたものをモータの回転数とする。例えば、上記の例にお
いて、すべりが0.1であった場合、回転数は3000−(3000×0.1)=2700回転/毎分とすることができる。以上の処理を行うことにより、速度検出部501は、モータの回転数を導出することができる。
For example, when the input frequency for the 8-pole synchronous motor is 200 Hz, the number of rotations can be determined as (2 × 200 ÷ 8) × 60 = 3000 rotations / minute by the above formula. In the case of an induction motor, since the input frequency and the synchronization speed do not match, the rotation speed of the motor is obtained by subtracting the amount corresponding to the slip from the synchronization speed calculated above. For example, in the above example, when the slip is 0.1, the rotation speed can be set to 3000− (3000 × 0.1) = 2700 rotations / minute. By performing the above processing, the speed detection unit 501 can derive the number of rotations of the motor.

次に、図5aに示した異常検出部502の動作を、図8を参照しながら説明する。図8のフローチャートは、異常検出部502の動作を表したものである。まず、動作を開始すると、速度検出部501より、モータの回転速度を導出するステップS801が実行される。   Next, the operation of the abnormality detection unit 502 illustrated in FIG. 5A will be described with reference to FIG. The flowchart in FIG. 8 shows the operation of the abnormality detection unit 502. First, when the operation is started, step S801 for deriving the rotational speed of the motor is executed from the speed detector 501.

続いて、導出した速度をもとに、回転速度が許容範囲内にあるかを確認するステップS802が実行される。ここで、回転速度が許容範囲を逸脱していたら、処理は、本発明のモータ制御手段である、モータ制御部503に対して制御信号を出力するステップS805へ遷移する。回転速度が許容範囲内であった場合、前回の処理で記憶した回転速度を参照し、回転速度の増分を計算するステップS803へ遷移する(処理が初回であった場合、前回の処理で記憶した回転速度は0とする)。続いて、回転速度の増分(モータの加速度)が、許容範囲にあるかを確認するステップS804へ遷移する。ここで、加速度が許容範囲を逸脱していたら、処理は、モータ制御部503に対して制御信号を出力するステップS805へ遷移する。加速度が許容範囲内であった場合、導出した回転速度を一時記憶するステップS806へ遷移したのち、処理はS801へ戻る。   Subsequently, based on the derived speed, step S802 for confirming whether the rotational speed is within the allowable range is executed. If the rotational speed deviates from the allowable range, the process proceeds to step S805 in which a control signal is output to the motor control unit 503, which is the motor control unit of the present invention. If the rotational speed is within the allowable range, the rotational speed stored in the previous process is referred to, and the process proceeds to step S803 to calculate the increment of the rotational speed (if the process is the first time, stored in the previous process) The rotation speed is 0). Subsequently, the process proceeds to step S804 in which it is confirmed whether the increment of the rotation speed (motor acceleration) is within the allowable range. If the acceleration deviates from the allowable range, the process proceeds to step S805 in which a control signal is output to the motor control unit 503. If the acceleration is within the allowable range, the process returns to step S801 after transitioning to step S806 in which the derived rotation speed is temporarily stored.

したがって、この処理を繰り返して実行することにより、現在のモータの速度および加速度の監視が可能となり、速度あるいは加速度のどちらかが許容範囲から逸脱した場合、モータ制御部503に対して制御信号の出力をすることができる。   Therefore, it is possible to monitor the current motor speed and acceleration by repeatedly executing this processing. When either the speed or the acceleration deviates from the allowable range, a control signal is output to the motor control unit 503. Can do.

ステップS805が実行された場合、異常検出部502は、モータ制御部503に対して制御信号を発行する。第1の実施形態においては、モータ制御部503は、モータコントローラであるインバータ装置506と、モータ505との回路上に設置された電磁接触器504(遮断器)に接続されている。そして、モータ制御部503は、制御信号を受信すると、電磁接触器504を開放する。これにより、モータ505の電源が遮断されるため、モータ505の回転は停止する。   When step S805 is executed, the abnormality detection unit 502 issues a control signal to the motor control unit 503. In the first embodiment, the motor control unit 503 is connected to an inverter device 506 that is a motor controller and an electromagnetic contactor 504 (breaker) installed on a circuit of the motor 505. And motor control part 503 will open electromagnetic contactor 504, if a control signal is received. Thereby, since the power supply of the motor 505 is cut off, the rotation of the motor 505 is stopped.

本実施形態によれば、交流モータへ入力される電圧波形を取得し、波形を整形したうえでモータの回転速度を導出することにより、速度検出器を用いることなくモータの回転速度を得ることができる。また、速度の導出に半導体素子を用いることで、従来の問題点であった、装置が大型化するといった欠点を解消している。   According to the present embodiment, it is possible to obtain the rotation speed of the motor without using a speed detector by acquiring the voltage waveform input to the AC motor, shaping the waveform, and deriving the rotation speed of the motor. it can. Further, the use of a semiconductor element for deriving the speed eliminates the disadvantage of the conventional apparatus, that is, the size of the apparatus.

また、電磁接触器504を用いて電源を遮断することにより、確実にモータを停止することができるという利点があるほか、回転速度または加速度を監視することにより、インバータ装置の故障だけでなく、許容速度を超える指示を出す、あるいは許容範囲を超える急加速操作をするといった利用者の操作ミスをも検知することが可能である。なお、電磁接触器504を使用するかわりに、図5bで示したように、インバータ装置内に遮断回路507を設置し、制御信号を遮断してもよい。   In addition to shutting off the power using the magnetic contactor 504, there is an advantage that the motor can be surely stopped, and by monitoring the rotational speed or acceleration, not only the failure of the inverter device but also the allowable It is possible to detect a user's operation mistake such as giving an instruction to exceed the speed or performing a rapid acceleration operation exceeding the allowable range. Instead of using the magnetic contactor 504, as shown in FIG. 5b, a blocking circuit 507 may be installed in the inverter device to block the control signal.

(第2の実施形態)
第2の実施形態における構成を、図6を参照しながら説明する。速度検出部601、異常検出部602、モータ制御部603は、第1の実施形態と同様に、モータ605と並列に設置されており、その動作は、第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
The configuration in the second embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the speed detection unit 601, the abnormality detection unit 602, and the motor control unit 603 are installed in parallel with the motor 605, and the operation thereof is the same as that of the first embodiment.

第2の実施形態においては、モータ制御部603は、電源600とインバータ装置606を結ぶ回路上に設置された電磁接触器604と接続されている。モータ制御部603は
、制御信号を受信すると、電磁接触器604を開放する。これにより、インバータ装置606の電源が遮断されるため、第1の実施形態と同様に、モータ605の回転は停止する。
In the second embodiment, the motor control unit 603 is connected to an electromagnetic contactor 604 installed on a circuit connecting the power source 600 and the inverter device 606. When the motor control unit 603 receives the control signal, the motor control unit 603 opens the electromagnetic contactor 604. Thereby, since the power supply of the inverter apparatus 606 is interrupted | blocked, rotation of the motor 605 stops similarly to 1st Embodiment.

第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、速度検出器を用いることなくモータの回転速度または加速度を監視することができるが、電磁接触器504を用いてインバータ装置606へ入力される電源を遮断することにより、モータだけでなく、インバータ装置をも同時に停止することができる。一台のインバータ装置で、複数のモータを駆動している場合、インバータ装置の故障は他のモータへ影響を及ぼすことが考えられるため、この方法が有効である。   In the second embodiment as well, the rotational speed or acceleration of the motor can be monitored without using a speed detector, as in the first embodiment, but input to the inverter device 606 using the electromagnetic contactor 504. By shutting off the power supply, not only the motor but also the inverter device can be stopped simultaneously. When a plurality of motors are driven by a single inverter device, this method is effective because failure of the inverter device may affect other motors.

(第3の実施形態)
第3の実施形態における構成を、図7を参照しながら説明する。速度検出部701、異常検出部702、モータ制御部703は、第1の実施形態と同様にモータ705と並列に設置されているが、インバータ装置706の外部に配置されていてもよいし、内部に配置されていてもよい。その動作は、第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
The configuration in the third embodiment will be described with reference to FIG. The speed detection unit 701, the abnormality detection unit 702, and the motor control unit 703 are installed in parallel with the motor 705 as in the first embodiment, but may be arranged outside the inverter device 706, May be arranged. The operation is the same as in the first embodiment.

第3の実施形態においては、モータ制御部703は、インバータ装置706が有している制御回路704と接続されている。モータ制御部603は、制御信号を受信すると、制御回路704に対して異常が発生したことを示す信号を出力する。これにより、インバータ装置706は、モータ705を緊急停止、あるいは、異常信号を検出しなくなるまで回転数を下げる。一時的に回転数を下げる対応は、インバータ装置の故障ではなく、利用者の異常操作を想定した場合に有効である。この場合、利用者に対して警報を発してもよい。   In the third embodiment, the motor control unit 703 is connected to a control circuit 704 included in the inverter device 706. Upon receiving the control signal, the motor control unit 603 outputs a signal indicating that an abnormality has occurred to the control circuit 704. As a result, the inverter device 706 reduces the rotation speed until the motor 705 is urgently stopped or no abnormal signal is detected. The countermeasure for temporarily lowering the rotation speed is effective when an abnormal operation of the user is assumed rather than a failure of the inverter device. In this case, an alarm may be issued to the user.

第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、速度検出器を用いることなくモータの回転速度または加速度を監視することができるが、電源の遮断ではなく、インバータ装置706に対して制御信号を出力することで、電源を遮断しての強制停止ではなく、モータの速度調整が可能となる。例えば、利用者の操作ミスにより速度超過が発生した場合、警報を発したうえで既定の速度以下となるように減速を行う、もしくは、速度が超過している間は加速操作を受け付けなくする、といった効果が期待できる。   In the third embodiment as well, the rotational speed or acceleration of the motor can be monitored without using a speed detector, as in the first embodiment, but the inverter device 706 is not turned off. By outputting the control signal, it is possible to adjust the speed of the motor instead of forcibly stopping the power supply. For example, if an overspeed occurs due to a user's operation mistake, the alarm is issued and the vehicle is decelerated so that it is below the predetermined speed, or the acceleration operation is not accepted while the speed is exceeded. Such an effect can be expected.

(第4の実施形態)
図12を参照しながら、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態においては、パルス幅検出部201に対し、信号整合性確認部204(故障診断手段)を追加することにより、自己診断機能を実現する。具体的には、図3におけるフリップフロップ103において、第一の抽出手段からの出力信号が入力されるS入力,第二の抽出手段からの出力信号が入力されるR入力,および整形信号であるQ出力の状態を取得して、論理的にあり得ない組み合わせが取得された場合、速度検出部501,601,701は、自己に異常が発生したと判断する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, a self-diagnosis function is realized by adding a signal consistency confirmation unit 204 (failure diagnosis unit) to the pulse width detection unit 201. Specifically, in the flip-flop 103 in FIG. 3, there are an S input to which an output signal from the first extraction unit is input, an R input to which an output signal from the second extraction unit is input, and a shaping signal. When the state of Q output is acquired and a combination that is not logically possible is acquired, the speed detection units 501, 601, and 701 determine that an abnormality has occurred in itself.

図9は、S入力,R入力,Q出力の論理状態と、異常判定の結果を示した図である。以下に、正常または異常と判断するケースごとに説明する。   FIG. 9 is a diagram showing the logic states of the S input, R input, and Q output and the result of abnormality determination. In the following, each case that is determined to be normal or abnormal will be described.

S入力が偽、R入力が偽であった場合、Q出力は、フリップフロップの特性上不定であるため、Q出力の内容にかかわらず正常と判断する(ケース901,902)。   When the S input is false and the R input is false, the Q output is indefinite due to the characteristics of the flip-flop, and therefore is determined to be normal regardless of the contents of the Q output (cases 901 and 902).

S入力が偽、R入力が真であった場合、Q出力は必ず偽となるため、Q出力が偽であった場合は正常(ケース903)、真であった場合はフリップフロップの故障と判断する(ケース904)。   If the S input is false and the R input is true, the Q output is always false. Therefore, if the Q output is false, it is normal (case 903), and if it is true, it is determined that the flip-flop is faulty. (Case 904).

S入力が真、R入力が偽であった場合、Q出力は必ず真となるため、Q出力が真であった場合は正常(ケース905)、偽であった場合はフリップフロップの故障と判断する(ケース906)。   If the S input is true and the R input is false, the Q output is always true. Therefore, if the Q output is true, it is normal (case 905), and if it is false, it is determined that the flip-flop is faulty. (Case 906).

コンパレータ101および102からの出力は、同時に真となることがないため、S入力が真、R入力が真であった場合はコンパレータの故障と判断する(ケース907,908)。   Since the outputs from the comparators 101 and 102 are not true at the same time, if the S input is true and the R input is true, it is determined that the comparator is faulty (cases 907 and 908).

図13は、図9に対応した論理回路を用いた、信号整合性確認部204の回路構成例である。診断結果305には、異常と判断した場合に真が、正常な場合は偽が出力される。異常と判定された場合、パルス幅検出部201は、測定結果をパルス幅測定部202へ入力せず、装置をロックアウトすることにより監視動作を停止させる。また、同時に利用者に対して、監視装置に異常が発生した旨の通知を行ってもよい。   FIG. 13 is a circuit configuration example of the signal consistency check unit 204 using the logic circuit corresponding to FIG. In the diagnosis result 305, true is output when it is determined to be abnormal, and false is output when it is normal. When it is determined as abnormal, the pulse width detection unit 201 does not input the measurement result to the pulse width measurement unit 202 and stops the monitoring operation by locking out the apparatus. At the same time, the user may be notified that an abnormality has occurred in the monitoring device.

本実施例に係る論理チェックについては、連続して行ってもよいし、一定の間隔で行ってもよい。なお、各入出力の状態を取得するためには、絶縁を行うためフォトカプラ等を使用することが望ましい。   The logic check according to the present embodiment may be performed continuously or at regular intervals. In order to acquire the state of each input / output, it is desirable to use a photocoupler or the like for insulation.

第4の実施形態においては、論理チェックを実施することで、コンパレータ101,102およびフリップフロップ103の意図しない動作を防止することができる。これにより、いずれかの素子が劣化して故障した場合、これをいち早く検出することができ、利用者に対して通知することができる。もし、パルス幅検出部201の故障が検出された場合は、例えば監視機能を停止し、あるいはモータ自体を停止もしくは減速してもよい。これにより、速度監視が正しく機能していない状態でモータが運転されることを防止できるという利点がある。   In the fourth embodiment, unintended operations of the comparators 101 and 102 and the flip-flop 103 can be prevented by performing a logic check. Thereby, when any element deteriorates and breaks down, this can be detected promptly, and a user can be notified. If a failure of the pulse width detection unit 201 is detected, for example, the monitoring function may be stopped, or the motor itself may be stopped or decelerated. This has the advantage that the motor can be prevented from operating in a state where speed monitoring is not functioning correctly.

(第5の実施形態)
図12を参照しながら、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態においては、パルス幅検出部201の入力に対してテスト信号入力部205a、出力に対してテスト信号検出部205bを追加することにより、動的テスト機能を実現する。本実施形態では、テスト信号入力部205aおよび205bが、本発明の第二の故障診断手段に対応する。図10は、図3で示したパルス幅検出部201の入力部分に、テスト信号入力部205aを追加した回路図である。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, a dynamic test function is realized by adding a test signal input unit 205a to the input of the pulse width detection unit 201 and a test signal detection unit 205b to the output. In the present embodiment, the test signal input units 205a and 205b correspond to the second failure diagnosis unit of the present invention. FIG. 10 is a circuit diagram in which a test signal input unit 205a is added to the input part of the pulse width detection unit 201 shown in FIG.

テスト信号入力部205aは、テスト入力信号線1(107a)、テスト入力信号線2(107b)、フォトカプラ108および109にて構成される。以下、モータ駆動監視中に動的テストを実施した場合の動作を、図10と図11を参照しながら説明する。   The test signal input unit 205a includes a test input signal line 1 (107a), a test input signal line 2 (107b), and photocouplers 108 and 109. The operation when a dynamic test is performed during motor drive monitoring will be described below with reference to FIGS.

テスト入力信号線1(107a)に信号を入力した場合、パルス幅検出部201への入力は、モータへ供給される入力波形に関係なく、フォトカプラの効果によりVccにクランプされる。また、テスト入力信号線2(107b)に信号を入力した場合、パルス幅検出部201への入力は、同じく、モータへ供給される入力波形に関係なく、Vssにクランプされる。   When a signal is input to the test input signal line 1 (107a), the input to the pulse width detector 201 is clamped to Vcc by the effect of the photocoupler regardless of the input waveform supplied to the motor. When a signal is input to the test input signal line 2 (107b), the input to the pulse width detector 201 is similarly clamped to Vss regardless of the input waveform supplied to the motor.

よって、図11(a)(b)のタイミングチャートの通りに、二本のテスト入力線に対してパルス信号を加えた場合、コンパレータ101,102に入力される波形は、図11(c)のようになる。なお、斜線部分は、実際にモータへ供給されている入力波形に依存する部分である。   Therefore, as shown in the timing charts of FIGS. 11A and 11B, when pulse signals are applied to the two test input lines, the waveforms input to the comparators 101 and 102 are as shown in FIG. It becomes like this. The shaded portion is a portion depending on the input waveform actually supplied to the motor.

また、フリップフロップ103の出力は、図11(d)のようになる。このため、例示した通りの波形をテスト信号入力部205aより入力し、フリップフロップ103の出力結果をテスト信号検出部205bにより取得し、例示した通りの波形が取得できない場合、装置が故障していると判断することができる。   Further, the output of the flip-flop 103 is as shown in FIG. For this reason, if the waveform as illustrated is input from the test signal input unit 205a, the output result of the flip-flop 103 is acquired by the test signal detection unit 205b, and the waveform as illustrated cannot be acquired, the device is out of order. It can be judged.

また、テスト信号検出部205bは、パルス幅測定部202、もしくは回転速度決定部203に接続される形で配置されていてもよい。パルス幅測定部202に接続されている場合、入力されたテスト信号と一致する周波数が測定できれば、装置が正常であることがわかる。同じように、回転速度決定部203に接続されている場合、入力されたテスト信号に対して期待通りの回転速度が導出されれば、装置が正常であることがわかる。   Further, the test signal detection unit 205b may be arranged so as to be connected to the pulse width measurement unit 202 or the rotation speed determination unit 203. When connected to the pulse width measuring unit 202, it is understood that the apparatus is normal if a frequency that matches the input test signal can be measured. Similarly, when connected to the rotational speed determination unit 203, it can be understood that the apparatus is normal if the expected rotational speed is derived for the input test signal.

第5の実施形態においては、テスト信号により入力波形をクランプすることで、モータ速度監視装置が有するコンパレータ101,102、およびフリップフロップ103の動的な故障診断を行うことができる。第4の実施形態が入出力信号の論理のみをチェックしているのに対して、本実施形態は実際にテスト信号を入力することで装置の動作チェックを行うため、たとえばコンパレータ101,102がともに故障し、図9:ケース901の論理を保ったまま停止してしまった場合、第4の実施形態ではこれを検出することはできないが、本実施形態においては検出が可能である。このように、第5の実施形態では、第4の実施形態に加え、異常を検出する装置自体が故障したケースにも対応することができるという利点がある。   In the fifth embodiment, dynamic failure diagnosis of the comparators 101 and 102 and the flip-flop 103 included in the motor speed monitoring device can be performed by clamping the input waveform with the test signal. Whereas the fourth embodiment checks only the logic of the input / output signals, this embodiment checks the operation of the apparatus by actually inputting the test signal. In the case where a failure occurs and the operation stops while maintaining the logic of the case 901, this cannot be detected in the fourth embodiment, but can be detected in this embodiment. As described above, the fifth embodiment has an advantage that, in addition to the fourth embodiment, it is possible to cope with a case where the apparatus itself for detecting an abnormality fails.

以上述べたように、本発明では、PWM変調における複雑な信号変化のうち、モータ回転につながる波形変化がゼロクロスする部分だけであることに注目した。PWM波形のうち、正側のみ出力している期間は、同じモータ磁極に対する波形であり、次の磁極へ乗り移るためには磁極を乗り越える必要があるため、電圧が逆方向に印加されるものである。   As described above, in the present invention, attention is paid to the fact that, among the complicated signal changes in PWM modulation, only the part where the waveform change leading to the motor rotation is zero-crossed. Of the PWM waveform, the period during which only the positive side is output is the waveform for the same motor magnetic pole, and in order to move to the next magnetic pole, it is necessary to get over the magnetic pole, so the voltage is applied in the reverse direction. .

また、モータがコイルであることから、PWM変調用の基本周波数やスパイク状のノイズなどのモータが応答できない高速変化を排除するローパスフィルタとの組み合わせをすることで、比較的簡単にゼロクロス位置を順番にサンプリングしていくことが可能となる。   In addition, since the motor is a coil, the zero cross position can be ordered in a relatively simple manner by combining with a low-pass filter that eliminates high-speed changes that the motor cannot respond to, such as the basic frequency for PWM modulation and spiked noise. It is possible to sample at a later time.

ゼロクロス位置を検出した後においては、一般的な技術を用いて、ゼロクロス位置間の所要時間を測定することにより、出力したエネルギーがモータ回転に与えている主な周波数を測定することができ、これにより、独立回路による正確な速度検出が可能となる。   After detecting the zero-cross position, the main frequency that the output energy gives to the motor rotation can be measured by measuring the time required between the zero-cross positions using general techniques. Thus, accurate speed detection by an independent circuit becomes possible.

なお、上記一連の実施形態の説明は、本発明を説明する上での例示にすぎず、本発明を上記の実施形態に限定して解釈すべきではない。例えば、第3の実施形態において、モータ制御部703が、インバータ装置706に異常を示す信号を出力したにもかかわらず、モータ回転数が下がらない場合、電源線上に配置された電磁接触器を開放し、モータ705を停止させるといったように、複数の実施例を組み合わせてもよい。   Note that the above description of the series of embodiments is merely an example for explaining the present invention, and the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments. For example, in the third embodiment, when the motor control unit 703 outputs a signal indicating abnormality to the inverter device 706 but the motor rotation speed does not decrease, the electromagnetic contactor disposed on the power line is opened. Then, a plurality of embodiments may be combined such that the motor 705 is stopped.

また、異常検出部502,602,702にあっては、速度のみを監視してもよいし、速度と加速度の双方を監視してもよい。また、第4の実施形態に係る故障判断については、例示した論理回路のほか、マイコンによって行ってもよい。   In the abnormality detection units 502, 602, and 702, only the speed may be monitored, or both the speed and acceleration may be monitored. The failure determination according to the fourth embodiment may be performed by a microcomputer in addition to the exemplified logic circuit.

また、第4および第5の実施形態については、装置の故障判断がされた場合、監視動作を停止させるとともに、モータ制御部503,603,703に対して制御信号を出力し、モータの運転を停止させてもよい。これにより、監視が動作していない状態でのモータ運転を許容しないという対応も可能である。   In the fourth and fifth embodiments, when the failure of the apparatus is determined, the monitoring operation is stopped and a control signal is output to the motor control units 503, 603, and 703 to operate the motor. It may be stopped. As a result, it is possible to cope with not allowing motor operation in a state where the monitoring is not operating.

101,102 コンパレータ
103 RS型フリップフロップ
104 入力電源線
106 出力電源線
107a テスト信号線1
107b テスト信号線2
108,109,301 フォトカプラ
201 パルス幅検出部
202 パルス幅測定部
203 回転速度決定部
302 NOTゲート
303 ANDゲート
304 ORゲート
500,600,700 電源装置
501,601,701 速度検出部
502,602,702 異常検出部
503,603,703 モータ制御部
504 電磁接触器
505,605,705 交流モータ
506,606,706 インバータ装置
507 遮断回路
704 インバータ制御回路
101, 102 Comparator 103 RS flip-flop 104 Input power supply line 106 Output power supply line 107a Test signal line 1
107b Test signal line 2
108, 109, 301 Photocoupler 201 Pulse width detection unit 202 Pulse width measurement unit 203 Rotational speed determination unit 302 NOT gate 303 AND gate 304 OR gate 500, 600, 700 Power supply unit 501, 601, 701 Speed detection unit 502, 602 702 Abnormality detection unit 503, 603, 703 Motor control unit 504 Magnetic contactor 505, 605, 705 AC motor 506, 606, 706 Inverter device 507 Shut-off circuit 704 Inverter control circuit

Claims (6)

交流モータの電源線に並列に接続されて用いられるモータ速度監視装置であって、
前記電源線を通じて前記交流モータへ供給される交流電圧から、前記交流モータの回転速度を導出する速度導出手段と、
前記速度導出手段により導出された回転速度が異常であるか否かを判断し、異常と判断した場合に前記交流モータの回転を停止もしくは減速するための制御信号を出力するモータ制御手段と、を有し、
前記交流電圧は、パルス変調による擬似交流電圧であり、
前記速度導出手段は、前記擬似交流電圧の波形を整形することにより前記擬似交流電圧のプラス/マイナスの切り替わりと同じ周期でオン/オフが切り替わる整形信号を生成する波形整形手段を有し、前記波形整形手段から出力される整形信号に基づいて前記交流モータの回転速度を導出する
ことを特徴とするモータ速度監視装置。
A motor speed monitoring device used in parallel connected to a power line of an AC motor,
Speed deriving means for deriving the rotational speed of the AC motor from the AC voltage supplied to the AC motor through the power line;
Determining whether or not the rotational speed derived by the speed deriving means is abnormal, and motor control means for outputting a control signal for stopping or decelerating the rotation of the AC motor when it is determined as abnormal. Have
The alternating voltage is a pseudo alternating voltage by pulse modulation,
The speed deriving unit includes a waveform shaping unit that generates a shaping signal that is turned on / off at the same cycle as the plus / minus switching of the pseudo AC voltage by shaping the waveform of the pseudo AC voltage. A motor speed monitoring apparatus, wherein the rotational speed of the AC motor is derived based on a shaping signal output from the shaping means.
前記波形整形手段は、
前記擬似交流電圧の波形からプラス成分の信号のみを抽出する第一の抽出手段と、
前記擬似交流電圧の波形からマイナス成分の信号のみを抽出する第二の抽出手段と、
前記第一の抽出手段の出力信号と前記第二の抽出手段の出力信号とから、前記整形信号を生成し出力する整形信号生成手段と、
を有することを特徴とする、請求項1に記載のモータ速度監視装置。
The waveform shaping means includes
First extraction means for extracting only a positive component signal from the waveform of the pseudo alternating voltage;
Second extraction means for extracting only a negative component signal from the waveform of the pseudo alternating voltage;
From the output signal of the first extraction means and the output signal of the second extraction means, the shaping signal generation means for generating and outputting the shaping signal;
The motor speed monitoring device according to claim 1 , comprising:
前記第一の抽出手段は、前記擬似交流電圧とプラスの閾値電圧とを比較する第一のコンパレータから構成され、
前記第二の抽出手段は、前記擬似交流電圧とマイナスの閾値電圧とを比較する第二のコンパレータから構成され、
前記整形信号生成手段は、前記第一のコンパレータの出力信号と前記第二のコンパレータの出力信号が入力されるフリップフロップから構成されている
ことを特徴とする、請求項2に記載のモータ速度監視装置。
The first extraction means includes a first comparator that compares the pseudo alternating voltage with a positive threshold voltage,
The second extraction means includes a second comparator that compares the pseudo AC voltage and a negative threshold voltage,
The motor speed monitor according to claim 2 , wherein the shaping signal generation unit is configured by a flip-flop to which an output signal of the first comparator and an output signal of the second comparator are input. apparatus.
前記第一の抽出手段の出力信号と前記第二の抽出手段の出力信号と前記整形信号の三つ
の信号の論理の組み合わせが、取り得る組み合わせか否かを判定し、取り得る組み合わせでない場合に前記波形整形手段が故障していると判断する故障診断手段をさらに有する
ことを特徴とする、請求項2または3に記載のモータ速度監視装置。
It is determined whether or not the logical combination of the three signals of the output signal of the first extraction means, the output signal of the second extraction means, and the shaping signal is a possible combination. The motor speed monitoring device according to claim 2 , further comprising a failure diagnosis unit that determines that the waveform shaping unit is out of order.
前記第一の抽出手段および前記第二の抽出手段へ所定の波形のテスト信号を入力し、前記整形信号生成手段から出力される整形信号の論理が、前記テスト信号の波形に対応するものであるか否かを判定し、前記テスト信号の波形に対応するものでない場合に前記波形整形手段が故障していると判断する第二の故障診断手段をさらに有する
ことを特徴とする、請求項2から4のいずれか1項に記載のモータ速度監視装置。
A test signal having a predetermined waveform is input to the first extraction unit and the second extraction unit, and the logic of the shaping signal output from the shaping signal generation unit corresponds to the waveform of the test signal. whether it determined, and further comprising a second failure diagnosis means for determining that the waveform shaping means when do not correspond to the waveform of the test signal has failed, from the claims 2 motor speed monitoring device according to any one of 4.
前記モータ制御手段から出力される制御信号は、前記交流モータへの交流電圧の供給を遮断する遮断器、または、前記交流モータへ交流電圧を供給するコントローラに対して出力される
ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ速度監視装置。
The control signal output from the motor control means is output to a circuit breaker that cuts off supply of AC voltage to the AC motor or a controller that supplies AC voltage to the AC motor. The motor speed monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
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