JP6079586B2 - Short circuit detection circuit for electromagnetic equipment - Google Patents
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本発明は、電磁機器の巻線間の短絡を検出する短絡検出回路に関する。 The present invention relates to a short circuit detection circuit that detects a short circuit between windings of an electromagnetic device.
角度センサの一種であるレゾルバ(電磁機器)の短絡を検出するための構成については、従来様々なものが提案されている。例えば特許文献1では、コサイン相に直流電源V1を接続してバイアス電圧を印加しておき、コサイン相とサイン相とが短絡すると、コサイン相に印加されているバイアス電圧がサイン相にも印加されるように構成している。この時、コンデンサC7が充電されて端子間電圧が上昇し、比較器OP3の出力レベルがハイからローに変化して、短絡を検出する。
Various configurations for detecting a short circuit of a resolver (electromagnetic device) which is a kind of angle sensor have been proposed. For example, in
特許文献1の構成では、比較器OP3の反転入力端子の電位は交流成分が含まれていると共に、ノイズによる誤動作を防止する目的でコンデンサC7が配置されている。そのため、回路の実装面積が増大すると共にコストの上昇が問題となる。例えばコンデンサを除去した場合、閾値を低下させて誤検出を回避することはできるが、当然ながら検出精度が低下する。
In the configuration of
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、短絡判定用の回路にコンデンサを使用せずとも、検出精度の低下を防止できる電磁機器の短絡検出回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a short-circuit detection circuit for an electromagnetic device that can prevent a decrease in detection accuracy without using a capacitor in the short-circuit determination circuit. .
請求項1記載の電磁機器の短絡検出回路によれば、第1比較電圧生成回路は、多相巻線の1つについて、グランドを基準とする各端子電圧の和に、直流の第1オフセット電圧を加えて第1比較電圧を生成し、第1比較回路は、第1比較電圧を第1閾値電圧と比較する。また、第2比較電圧生成回路は、多相巻線の他の1つについて、グランドを基準とする各端子電圧の和に、直流の第2オフセット電圧を加えて第2比較電圧を生成し、第2比較回路は、第2比較電圧を第2閾値電圧と比較する。
According to the short circuit detection circuit for an electromagnetic device according to
そして、閾値電圧生成回路は、第1及び第2閾値電圧を、励磁巻線に入力される励磁信号と同じ周波数で変化する電圧信号として生成し、検出信号出力回路は、第1及び第2比較回路の出力信号が入力されて、前記出力信号の変化に基づいて2つの巻線間の短絡を検出すると短絡検出信号を出力する。
このように構成すれば、第1及び第2比較回路にそれぞれ与えられる第1及び第2閾値電圧が励磁信号と同じ周波数で変化する電圧信号となるため、閾値電圧を平滑するためのコンデンサが不要となる。したがって、短絡検出の精度を維持しながら、回路の実装面積の増大及びコストの上昇を抑制できる。
The threshold voltage generation circuit generates the first and second threshold voltages as voltage signals that change at the same frequency as the excitation signal input to the excitation winding, and the detection signal output circuit outputs the first and second comparisons. When a circuit output signal is input and a short circuit between two windings is detected based on the change in the output signal, a short circuit detection signal is output.
With this configuration, the first and second threshold voltages given to the first and second comparison circuits respectively become voltage signals that change at the same frequency as the excitation signal, so a capacitor for smoothing the threshold voltage is unnecessary. It becomes. Therefore, an increase in circuit mounting area and an increase in cost can be suppressed while maintaining the accuracy of short circuit detection.
請求項2記載の電磁機器の短絡検出回路によれば、閾値電圧生成回路に、励磁信号の位相を遅延させる遅延回路を備え、第1及び第2閾値電圧を、前記遅延させた位相に基づく電圧信号として生成する。これにより、励磁信号に対して2次側の各電圧信号の位相にずれが生じている場合でも、閾値電圧の変化を比較電圧に同期させて巻線間の短絡を確実に検出できる。
According to the short circuit detection circuit for an electromagnetic device according to
(第1実施形態)
図1に示すように、レゾルバ1(電磁機器)は、一次側の励磁巻線I1と、2次側のコサイン相巻線I2_1と、サイン相巻線I2_2とを備えている。励磁巻線I1の両端にはコンデンサC5が接続されており、非グランド側の端子には、励磁信号が励磁信号付与回路2及び電解コンデンサC6を介して与えられている。コサイン相巻線I2_1(多相巻線)の両端子間には、第1オフセット電圧生成回路3(1),第1比較電圧生成回路4(1),第1差動増幅回路5(1)が接続されている。また、サイン相巻線I2_2(多相巻線)の両端子間には、第2オフセット電圧生成回路3(2),第2比較電圧生成回路4(2),第2差動増幅回路5(2)が接続されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the resolver 1 (electromagnetic device) includes a primary side excitation winding I1, a secondary side cosine phase winding I2_1, and a sine phase winding I2_2. A capacitor C5 is connected to both ends of the excitation winding I1, and an excitation signal is applied to the non-ground side terminal via the excitation
第1オフセット電圧生成回路3(1)は、コサイン相巻線I2_1の両端子間電圧の中点電圧をバイアスする第1オフセット電圧V3を生成し、第2オフセット電圧生成回路3(2)は、サイン相巻線I2_2の両端子間電圧の中点電圧をバイアスする第2オフセット電圧V4を生成する。第1差動増幅回路5(1)は、コサイン相巻線I2_1の端子間電圧を差動増幅して図示しないR/DコンバータにCOS信号を出力し、第2差動増幅回路5(2)は、サイン相巻線I2_2の端子間電圧を差動増幅して前記R/DコンバータにSIN信号を出力する。 The first offset voltage generation circuit 3 (1) generates a first offset voltage V3 that biases the midpoint voltage between the terminals of the cosine phase winding I2_1, and the second offset voltage generation circuit 3 (2) A second offset voltage V4 that biases the midpoint voltage between the terminals of the sine phase winding I2_2 is generated. The first differential amplifier circuit 5 (1) differentially amplifies the inter-terminal voltage of the cosine phase winding I2_1 and outputs a COS signal to an R / D converter (not shown). The second differential amplifier circuit 5 (2) Differentially amplifies the voltage across the sine phase winding I2_2 and outputs a SIN signal to the R / D converter.
第1比較電圧生成回路4(1)は、コサイン相巻線I2_1の両端子間電圧の中点電圧を検出対象電圧V1として第1比較回路6(1)に出力する。また、第2比較電圧生成回路4(2)は、サイン相巻線I2_2の両端子間電圧の中点電圧を検出対象電圧V2として第2比較回路6(2)に出力する。 The first comparison voltage generation circuit 4 (1) outputs the midpoint voltage between both terminals of the cosine phase winding I2_1 as the detection target voltage V1 to the first comparison circuit 6 (1). The second comparison voltage generation circuit 4 (2) outputs the midpoint voltage between both terminals of the sine phase winding I2_2 as the detection target voltage V2 to the second comparison circuit 6 (2).
また、上記励磁信号は、励磁信号付与回路2を介して第1及び第2閾値電圧生成回路7(1)及び7(2)に入力されている。第1,第2閾値電圧生成回路7(1,2)は、入力される励磁信号に基づいて第1,第2閾値電圧VT1,VT2を生成し、第1,第2比較回路6(1,2)に出力する。第1,第2比較回路6(1,2)は、それぞれ検出対象電圧V1,V2(第1,第2比較電圧)と第1,第2閾値電圧VT1,VT2との比較結果をデジタルフィルタ8(検出信号出力回路)に出力する。デジタルフィルタ8は、入力される比較結果に基づいて短絡検出信号を出力する。
The excitation signal is input to the first and second threshold voltage generation circuits 7 (1) and 7 (2) via the excitation
図2において、第1オフセット電圧生成回路3(1)は、抵抗素子R1及びR2の直列回路で構成されており、両者の共通接続点にオフセット電圧V3が付与されている。第1比較電圧生成回路4(1)は、抵抗素子R3及びR4の直列回路で構成されており、両者の共通接続点より検出対象電圧V1が出力される。第1差動増幅回路5(1)は、オペアンプOP1及び抵抗素子R5〜R8で構成されている。オペアンプOP1の非反転入力端子,反転入力端子には、それぞれ抵抗素子R5,R6を介してコサイン相巻線I2_1の各端子が接続されている。また、オペアンプOP1の非反転入力端子には、抵抗素子R7を介して第1差動増幅回路5(1)が出力する電圧の中心電圧(参照電圧)が付与されており、反転入力端子は、抵抗素子R8を介してオペアンプOP1の出力端子に接続されている。 In FIG. 2, the first offset voltage generation circuit 3 (1) is composed of a series circuit of resistance elements R1 and R2, and an offset voltage V3 is applied to a common connection point between them. The first comparison voltage generation circuit 4 (1) is composed of a series circuit of resistance elements R3 and R4, and the detection target voltage V1 is output from the common connection point of both. The first differential amplifier circuit 5 (1) includes an operational amplifier OP1 and resistance elements R5 to R8. The non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 are connected to the respective terminals of the cosine phase winding I2_1 via resistance elements R5 and R6, respectively. The center voltage (reference voltage) of the voltage output from the first differential amplifier circuit 5 (1) is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1 through the resistance element R7. The resistor is connected to the output terminal of the operational amplifier OP1 via the resistor element R8.
また、サイン相側に配置されている第2オフセット電圧生成回路3(2),第2比較電圧生成回路4(2),第2差動増幅回路5(2)については、それぞれ抵抗素子R9及びR10の直列回路,抵抗素子R11及びR12の直列回路,オペアンプOP2及び抵抗素子R13〜R16で構成されている。各素子の接続関係については、第1オフセット電圧生成回路3(1),第2比較電圧生成回路4(1),第1差動増幅回路5(1)の対応する素子と同様である。また、コサイン相巻線I2_1,サイン相巻線I2_2の両端には、ノイズ除去用のコンデンサC1及びC2の直列回路,コンデンサC3及びC4の直列回路がそれぞれ接続されており、それぞれの共通接続点はグランドに接続されている。
第1,第2比較回路6(1,2)はそれぞれコンパレータCP1,CP2で構成されており、コンパレータCP1,CP2の非反転入力端子には、それぞれ検出対象電圧V1,V2が付与され、反転入力端子にはそれぞれ閾値電圧VT1,VT2が付与されている。
The second offset voltage generating circuit 3 (2), the second comparison voltage generating circuit 4 (2), and the second differential amplifier circuit 5 (2) arranged on the sine phase side are respectively the resistance element R9 and It comprises a series circuit of R10, a series circuit of resistance elements R11 and R12, an operational amplifier OP2, and resistance elements R13 to R16. The connection relationship of each element is the same as the corresponding element of the first offset voltage generation circuit 3 (1), the second comparison voltage generation circuit 4 (1), and the first differential amplifier circuit 5 (1). A series circuit of noise removing capacitors C1 and C2 and a series circuit of capacitors C3 and C4 are connected to both ends of the cosine phase winding I2_1 and the sine phase winding I2_2, respectively. Connected to ground.
First, second comparison circuit 6 (1,2) is composed of a comparator CP1, CP2 respectively, to the non-inverting input terminal of the comparator CP1, CP2, detected voltages V1, V2, respectively is applied, inversion Threshold voltages VT1 and VT2 are applied to the input terminals, respectively.
励磁信号付与回路2は、オペアンプOP7,バッファB1及び抵抗素子R21〜R23で構成されている。オペアンプOP7の反転入力端子には、抵抗素子R23を介して励磁信号が与えられている。また、前記反転入力端子は、抵抗素子R22を介してグランドに接続されていると共に、抵抗素子R21を介してバッファB1の出力端子に接続されている。また、オペアンプOP7の非反転入力端子には、参照電圧REF3が付与されている。バッファB1の入力端子は、オペアンプOP7の出力端子に接続されており、バッファB1の出力端子より、励磁巻線I1に励磁信号が出力される。
The excitation
第1閾値電圧生成回路7(1)は、オペアンプOP5及び抵抗素子R17,R18により反転増幅回路として構成されており、オペアンプOP5の反転入力端子は、抵抗素子R18を介して励磁信号付与回路2を構成するオペアンプOP7の出力端子に接続されている。また、前記反転入力端子は、抵抗素子R17を介してオペアンプOP5の出力端子に接続されている。オペアンプOP5の非反転入力端子には、参照電圧REF1が付与されており、オペアンプOP5の出力端子より閾値電圧VT1が出力される。
The first threshold voltage generation circuit 7 (1) is configured as an inverting amplifier circuit by the operational amplifier OP5 and the resistance elements R17 and R18. The inverting input terminal of the operational amplifier OP5 is connected to the excitation
第2閾値電圧生成回路7(2)は、オペアンプOP6及び抵抗素子R19,R20で構成されており、オペアンプOP6の反転入力端子は、抵抗素子R20を介してオペアンプOP7の出力端子に接続されている。また、前記反転入力端子は、抵抗素子R19を介してオペアンプOP6の出力端子に接続されている。オペアンプOP6の非反転入力端子には、参照電圧REF2が付与されており、オペアンプOP6の出力端子より閾値電圧VT2が出力される。 The second threshold voltage generation circuit 7 (2) includes an operational amplifier OP6 and resistance elements R19 and R20, and an inverting input terminal of the operational amplifier OP6 is connected to an output terminal of the operational amplifier OP7 via the resistance element R20. . The inverting input terminal is connected to the output terminal of the operational amplifier OP6 through the resistance element R19. The reference voltage REF2 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP6, and the threshold voltage VT2 is output from the output terminal of the operational amplifier OP6.
図3に示すように、デジタルフィルタ8は、ANDゲート11,カウンタ12(計測回路),Dフリップフロップ13,NOTゲート14,タイマ15及び1ショットパルス発生回路16などを備えている。ANDゲート11の負論理入力端子には、コンパレータCP1,CP2の出力端子が接続されていると共に、抵抗素子17によりプルアップされている。また、ANDゲート11の正論理入力端子には、クロック信号CLKが与えられており、ANDゲート11の出力端子は、カウンタ12のクロック端子に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
カウンタ12の出力端子Qは、Dフリップフロップ13の入力端子Dに接続されており、Dフリップフロップ13の出力端子Qからは、NOTゲート14を介して短絡検出信号が外部に出力される。上記クロック信号CLKは、タイマ15及び1ショットパルス発生回路16にも入力されている。タイマ15は、クロック信号CLKを分周して1ショットパルス発生回路16及びDフリップフロップ13のクロック端子に出力する。1ショットパルス発生回路16は、入力信号に基づき生成した1ショットパルス信号を、カウンタ15にリセット信号として出力する。
The output terminal Q of the
図4(a,c)に示すように、レゾルバ1が正常であれば、コンパレータCP1及びCP2に入力される検出対象電圧V1,V2は、閾値電圧VT1,VT2を常に上回っており、コンパレータCP1及びCP2の出力信号は何れもハイレベルとなっている。尚、図4(a,c)に示す波形は、説明を簡単にするためにモデル化したものであり、実際に検出される波形とは異なっている。
As shown in FIGS. 4A and 4C, when the
この状態から、例えばレゾルバ1の2次側においてコサイン相巻線I2_1と、サイン相巻線I2_2との相間短絡が発生すると、コンパレータCP1及びCP2に入力される検出対象電圧は、励磁信号の周期毎に閾値電圧を下回るようになり、コンパレータCP1及びCP2の出力信号は、周期的にローレベルを示す。この信号の変化の詳細については、後述する。
From this state, for example, when a short circuit between the cosine phase winding I2_1 and the sine phase winding I2_2 occurs on the secondary side of the
コンパレータCP1及びCP2の出力信号がハイレベルであれば、カウントクロックが入力されないためカウンタ12はカウント動作せず、上記出力信号がローレベルを示す期間だけ間欠的にカウント動作する(図4(e)参照)。また、カウンタ12はマグニチュードコンパレータを内蔵しており、カウント値が図4(e)に破線で示す閾値を超えると出力端子Qをハイレベルに変化させる(図4(f)参照)。
If the output signals of the comparators CP1 and CP2 are at a high level, the
タイマ14は、クロック信号CLKを大きく分周して周期T1(監視期間)の分周信号を出力し、1ショットパルス発生回路16は、分周信号の立ち上がりエッジに同期して(僅かの遅延時間を経た後)1ショットパルス信号を出力する。したがって、カウンタ12が出力端子Qをハイレベルに変化させてから、次に分周信号の立ち上がりエッジが到来したタイミングで、Dフリップフロップ13は出力端子Qをハイレベルに変化させる。これにより、外部にローレベルの短絡検出信号が出力される(図4(g)参照)。その後、カウンタ12はリセットされる。以上の構成において、レゾルバ1及び差動増幅回路5を除いたものが、短絡検出回路18を構成している。
The
また、図5に示す短絡検出回路21は、短絡検出回路18に位相変更回路22(遅延回路,閾値電圧生成回路)を追加したものであり、位相変更回路22は、励磁信号生成回路2と閾値電圧生成回路7との間に挿入されている。位相変更回路22は、図6に示すように、オペアンプOP8,抵抗素子R24〜R26及びコンデンサC7により位相シフト回路として構成されている。
The short
オペアンプOP8の反転入力端子,非反転入力端子は、それぞれ抵抗素子R24,R25を介してオペアンプOP7の出力端子に接続されている。また、前記反転入力端子は、抵抗素子R26を介してオペアンプOP8の出力端子に接続されており、前記非反転入力端子は、コンデンサC7を介してグランドに接続されている。そして、オペアンプOP8の出力端子は、閾値電圧生成回路7の入力端子に接続されている。これにより、オペアンプOP7を介して位相変更回路22入力される励磁信号は、位相が90度遅れた状態で次段の閾値電圧生成回路7に出力される。
The inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP8 are connected to the output terminal of the operational amplifier OP7 via resistance elements R24 and R25, respectively. The inverting input terminal is connected to the output terminal of the operational amplifier OP8 via the resistor element R26, and the non-inverting input terminal is connected to the ground via the capacitor C7. The output terminal of the operational amplifier OP8 is connected to the input terminal of the threshold
次に、本実施形態の作用について説明する。尚、以降の図7〜図14に示すタイミングチャートは、レゾルバ1の回転が停止している状態の各信号波形である。図7に示すように、レゾルバ1の動作が正常であり、且つ各信号間に位相ずれが無い理想的な状態であれば、検出対象電圧V1は、コサイン相巻線I2_1の一方の端子電圧COSと、その逆相となる他方の端子電圧COSGとの中点電圧V3で一定となる(図7(b)参照)。また、検出対象電圧V2も同様に、サイン相巻線I2_2の端子電圧SINと、その逆相となる端子電圧SINGとの中点電圧V4で一定となる(図7(c)参照)。
Next, the operation of this embodiment will be described. Note that the timing charts shown in FIGS. 7 to 14 are signal waveforms in a state where the rotation of the
また、同図中には、従来の一定レベルで設定されていた閾値電圧VT1’,VT2’も示している。閾値電圧VT1’は電圧V3と電圧(V3+V4)/2との間に設定され、閾値電圧VT2’は電圧V4と電圧V4/2との間に設定されている。短絡検出回路18が生成する閾値電圧VT1は、電圧VT1’(=REF1)を中心として励磁信号V5の逆相で変化する電圧となる。
この状態から、コサイン相巻線I2_1とサイン相巻線I2_2とが短絡すると、図8に示すように、検出対象電圧V1及びV2は等しく(V3+V4)/2となる。この時、コンパレータCP1の出力信号は連続的にローレベルとなるので、デジタルフィルタ8のカウンタ12のカウント値が上昇して、前述のように短絡検出信号が出力される。
In the same figure, threshold voltages VT1 'and VT2' which are set at a constant level in the past are also shown. The threshold voltage VT1 ′ is set between the voltage V3 and the voltage (V3 + V4) / 2, and the threshold voltage VT2 ′ is set between the voltage V4 and the voltage V4 / 2. The threshold voltage VT1 generated by the short
When the cosine phase winding I2_1 and the sine phase winding I2_2 are short-circuited from this state, the detection target voltages V1 and V2 are equal to (V3 + V4) / 2 as shown in FIG. At this time, since the output signal of the comparator CP1 is continuously at the low level, the count value of the
図9は、端子電圧COS,SINが励磁信号V5に対して位相ずれを有していると共に、端子電圧COS,COSG間及び端子電圧SIN,SING間にもそれぞれ位相ずれがある場合を示す。この場合は、位相変更回路22を備えた短絡検出回路21で対応する必要があり、検出対象電圧V1及びV2が有する位相差を実測して、閾値電圧VT1,VT2に付与する位相遅れを調整する。図9に示す例では90度遅れの位相差を付与することで、閾値電圧VT1,VT2(本案閾値)を、検出対象電圧V1及びV2が示す交流的な変化に同期させている。
FIG. 9 shows a case where the terminal voltages COS and SIN have a phase shift with respect to the excitation signal V5, and there is also a phase shift between the terminal voltages COS and COSG and between the terminal voltages SIN and SING. In this case, it is necessary to cope with the short
図10は、端子電圧COS,COSGに、図9に示すケースとは異なる位相ずれがある状態で、コサイン相巻線I2_1とサイン相巻線I2_2とが短絡した場合を示す。但し、閾値電圧VT1に付与している位相差は図9に示すケースと同じである。この場合、閾値電圧VT1の変化は、検出対象電圧V1の変化に完全に同期してはいないが、励磁信号の周期で一定区間ごとに後者が前者を下回るようになる。したがって、デジタルフィルタ8によって短絡検出信号が出力される。
FIG. 10 shows a case where the cosine phase winding I2_1 and the sine phase winding I2_2 are short-circuited in a state where the terminal voltages COS and COSG have a phase shift different from the case shown in FIG. However, the phase difference applied to the threshold voltage VT1 is the same as that shown in FIG. In this case, the change in the threshold voltage VT1 is not completely synchronized with the change in the detection target voltage V1, but the latter becomes lower than the former for every predetermined interval in the period of the excitation signal. Therefore, a short circuit detection signal is output by the
図11は、コサイン相巻線I2_1の電圧COS側の端子と、1次側の励磁巻線I1のグランド側端子とが短絡した場合を示している。端子電圧COS=0Vとなるから、検出対象電圧V1は0Vを中心に交流的に変化する。尚、図示はしないが、負電圧側の保護回路としてダイオードが用いられている場合には、負側の電圧はダイオードの順方向電圧Vfでクランプされる。この場合、検出対象電圧V1は閾値電圧VT2を継続して下回るので、デジタルフィルタ8によって短絡検出信号が出力される。また図12は、サイン相巻線I2_2の電圧SIN側の端子と、1次側の励磁巻線I1のグランド側端子とが短絡した場合を示しているが、図11と同様の変化を示す。
FIG. 11 shows a case where the voltage COS side terminal of the cosine phase winding I2_1 and the ground side terminal of the primary side excitation winding I1 are short-circuited. Since the terminal voltage COS = 0V, the detection target voltage V1 changes in an alternating manner around 0V. Although not shown, when a diode is used as the negative voltage side protection circuit, the negative voltage is clamped by the forward voltage Vf of the diode. In this case, since the detection target voltage V1 is continuously lower than the threshold voltage VT2, a short circuit detection signal is output by the
図13は、位相ずれが無い状態で、コサイン相巻線I2_1とサイン相巻線I2_2とがレアショートした場合を示す。検出対象電圧V1が大きく低下しないため、従来の一定レベルの閾値電圧VT1’では検出できないが、本実施形態では、検出対象電圧V1が周期的に閾値電圧VT1を下回ることになり、デジタルフィルタ8によって短絡検出信号が出力される。図14は、位相ずれがある場合の図13相当図であるが、この場合も、検出対象電圧V1と、閾値電圧VT1との位相差に応じて、前者が後者を周期的に下回ることになる。
尚、以上の説明は、レゾルバ1による検出対象の回転が停止している状態について行ったが、検出対象が回転している状態であっても、一般に励磁信号の周期は検出対象の回転周期より十分短く設定されているので、同様に検出を行うことができる。
FIG. 13 shows a case where the cosine phase winding I2_1 and the sine phase winding I2_2 are short-circuited in a state where there is no phase shift. Since the detection target voltage V1 does not decrease greatly, it cannot be detected by the conventional constant level threshold voltage VT1 ′. However, in this embodiment, the detection target voltage V1 periodically falls below the threshold voltage VT1, and the digital filter 8 A short circuit detection signal is output. FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 13 when there is a phase shift. In this case as well, the former periodically falls below the latter according to the phase difference between the detection target voltage V1 and the threshold voltage VT1. .
The above description has been made with respect to a state in which the rotation of the detection target by the
以上のように本実施形態によれば、第1比較電圧生成回路4(1)は、コサイン相巻線I2_1について、グランドを基準とする各端子電圧の和に、直流の第1オフセット電圧V3を加えて比較対象電圧V1を生成し、第1比較回路6(1)は、比較対象電圧V1を第1閾値電圧VT1と比較する。また、第2比較電圧生成回路4(2)は、サイン相巻線I2_2について、グランドを基準とする各端子電圧の和に、直流の第2オフセット電圧V4を加えて比較対象電圧V2を生成し、第2比較回路6(2)は、比較対象電圧V2を第2閾値電圧VT2と比較する。 As described above, according to the present embodiment, the first comparison voltage generation circuit 4 (1) uses the DC first offset voltage V3 as the sum of the terminal voltages with respect to the ground for the cosine phase winding I2_1. In addition, the comparison target voltage V1 is generated, and the first comparison circuit 6 (1) compares the comparison target voltage V1 with the first threshold voltage VT1. The second comparison voltage generation circuit 4 (2) generates a comparison target voltage V2 by adding the second DC offset voltage V4 to the sum of the terminal voltages with respect to the ground for the sine phase winding I2_2. The second comparison circuit 6 (2) compares the comparison target voltage V2 with the second threshold voltage VT2.
そして、第1及び第2閾値電圧生成回路7(1)及び7(2)は、第1及び第2閾値電圧VT1及びVT2を、励磁巻線I1に入力される励磁信号と同じ周波数で変化する電圧信号として生成し、デジタルフィルタ8は、第1及び第2比較回路6(1)及び6(2)の出力信号が入力され、前記出力信号の変化に基づいて2つの巻線I2_1,I2_2間の短絡,又は励磁巻線I1と2次側巻線I2_1,I2_2との短絡を検出すると短絡検出信号を出力する。
Then, the first and second threshold voltage generation circuits 7 (1) and 7 (2) change the first and second threshold voltages VT1 and VT2 at the same frequency as the excitation signal input to the excitation winding I1. Generated as a voltage signal, the
このように構成すれば、第1及び第2比較回路6(1)及び6(2)にそれぞれ与えられる第1及び第2閾値電圧VT1及びVT2が、励磁信号と同じ周波数で変化する電圧信号となるため、閾値電圧を平滑するためのコンデンサが不要となる。したがって、短絡検出の精度を維持しながら、回路の実装面積の増大及びコストの上昇を抑制できる。
また、励磁信号の位相を遅延させる位相変更回路22を備え、第1及び第2閾値電圧VT1及びVT2を、前記遅延させた位相に基づく電圧信号として生成するようにした。したがって、励磁信号に対して2次側の各電圧信号の位相にずれが生じている場合でも、巻線間の短絡を確実に検出できる。
With this configuration, the first and second threshold voltages VT1 and VT2 applied to the first and second comparison circuits 6 (1) and 6 (2), respectively, are voltage signals that change at the same frequency as the excitation signal. Therefore, a capacitor for smoothing the threshold voltage becomes unnecessary. Therefore, an increase in circuit mounting area and an increase in cost can be suppressed while maintaining the accuracy of short circuit detection.
Further, the
また、第1オフセット電圧V3(VH)側に対応する閾値電圧VT1の平均レベルを、第1オフセット電圧V3よりも低く且つ電圧(V3+V4)/2よりも高い範囲に設定し、第2オフセット電圧V4(VL)側に対応する閾値電圧VT2の平均レベルを第2オフセット電圧V4よりも低く設定した。これにより、巻線I2_1,I2_2間の短絡や励磁巻線I1と2次側巻線I2_1,I2_2との短絡,巻線I2_1,I2_2間のレアショートを検出することができる。 Further, the average level of the threshold voltage VT1 corresponding to the first offset voltage V3 (VH) side is set to a range lower than the first offset voltage V3 and higher than the voltage (V3 + V4) / 2, and the second offset voltage V4. The average level of the threshold voltage VT2 corresponding to the (VL) side was set lower than the second offset voltage V4. Thereby, a short circuit between the windings I2_1 and I2_2, a short circuit between the excitation winding I1 and the secondary windings I2_1 and I2_2, and a rare short circuit between the windings I2_1 and I2_2 can be detected.
加えて、デジタルフィルタ8は、第1又は第2比較回路6(1)又は6(2)の出力信号のレベルが、正常時に示すレベルから変化した時間を、タイマ15が出力する分周クロック信号の周期T1内で継続して計測するカウンタ12を備え、このカウンタ12のカウント値が、周期T1内で所定値を超えていると短絡検出信号を出力する。したがって、比較対象電圧V1及びV2と閾値電圧VT1及びVT2とが交流的に変化することで、短絡が発生した際に、第1又は第2比較回路6(1)又は6(2)の出力信号のレベルが間欠的に変化する場合でも、短絡を確実に検出できる。
In addition, the
(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第2実施形態の短絡検出回路23は、図15に示すように、位相変更回路22を、閾値電圧VT1,VT2に対応して2つ備えている。位相変更回路22(1)は第1実施形態の位相変更回路22と同じ構成であり、オペアンプOP8の出力端子は、抵抗素子R18のみに接続されている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different parts will be described. As shown in FIG. 15, the short-
また、位相変更回路22(2)は、オペアンプOP9,抵抗素子R27〜R29及びコンデンサC8により、位相変更回路22(1)と同様に構成されている。ただし、位相変更回路22(1),22(2)のそれぞれにより、閾値電圧VT1,VT2に付与する位相差を変化させる必要がある場合には、例えば一方の回路における抵抗素子の抵抗値を変化させる等の調整を行う。
以上のように第2実施形態によれば、閾値電圧VT1,VT2に対応して位相変更回路22(1),22(2)を個別に備えたので、コサイン相巻線I2_1側と、サイン相巻線I2_2側とに発生する位相ずれ量が異なる場合でも、個別に調整できる。
Further, the phase change circuit 22 (2) is configured similarly to the phase change circuit 22 (1) by an operational amplifier OP9, resistance elements R27 to R29, and a capacitor C8. However, when it is necessary to change the phase difference applied to the threshold voltages VT1 and VT2 by the phase change circuits 22 (1) and 22 (2), for example, the resistance value of the resistance element in one circuit is changed. Make adjustments.
As described above, according to the second embodiment, since the phase change circuits 22 (1) and 22 (2) are individually provided corresponding to the threshold voltages VT1 and VT2, the cosine phase winding I2_1 side, Even when the amount of phase shift generated on the winding I2_2 side is different, it can be individually adjusted.
(第3実施形態)
第3実施形態の短絡検出回路31は、図16に示すように、第1実施形態の閾値電圧生成回路7(1,2)に替えて電圧生成回路32(1,2)を配置している。第1閾値電圧生成回路32(1)は、NPNトランジスタTR1及び抵抗素子R31〜R33を備えており、NPNトランジスタTR1のベースがオペアンプOP5の出力端子に接続されている。NPNトランジスタTR1のエミッタはグランドに接続され、コレクタは抵抗素子R33を介して、抵抗素子R31及びR32からなる直列回路の共通接続点に接続されている。抵抗素子R31の他端は電源に接続されており、抵抗素子R32の他端はグランドに接続されている。そして、抵抗素子R31の他端より閾値電圧VT1が出力される。また、第2閾値電圧生成回路32(2)は、NPNトランジスタTR2及び抵抗素子R34〜R36を備えており、第1閾値電圧生成回路32(1)と同様の回路構成となっている。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 16, the short
以上のように構成される第3実施形態によれば、オペアンプOP5,OP6の出力信号によりNPNトランジスタTr1,Tr2のベースがドライブされることで、閾値電圧VT1,VT2は二値レベル信号(矩形波信号)として出力される。 According to the third embodiment configured as described above, the bases of the NPN transistors Tr1 and Tr2 are driven by the output signals of the operational amplifiers OP5 and OP6, so that the threshold voltages VT1 and VT2 are binary level signals (rectangular waves). Signal).
(第4実施形態)
第4実施形態の短絡検出回路41は、図16に示すように、レゾルバ1に替えて、2次側巻線が三相ある電磁機器42に適用されている。電磁機器42は、2次側巻線として第一相巻線I2_1,第二相巻線I2_2,第三相巻線I2_3を備えている。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 16, the short
短絡検出回路41は、第1実施形態の構成に対し巻線I2_3が追加されているのに応じて、第3オフセット電圧生成回路3(3),第3比較電圧生成回路4(3),第3差動増幅回路5(3),第3比較回路6(3),第3閾値電圧生成回路7(3)を備えている。そして、第1〜第3比較回路6(1〜3)の出力端子はそれぞれデジタルフィルタ8の入力端子に接続されており、デジタルフィルタ8により、第1実施形態と同様に短絡検出が行われる。
The short-
尚、第4実施形態の場合、各回路3,4,6,7にそれぞれ第1〜第3があるが、これらのうち短絡が発生する2つの相の一方と他方とが、特許請求の範囲における第1,第2に対応することになる。以上のように構成される第4実施形態によれば、2次側巻線が三相構成となっている電磁機器42について、短絡検出回路41を適用できる。
In the case of the fourth embodiment, each of the
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
デジタルフィルタ8の内部ロジックは、短絡検出を同様に行える範囲で適宜変更して良い。
遅延回路には、ディレイライン等を用いても良い。
2次側巻線が4相以上の構成となる電磁機器に適用しても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The internal logic of the
A delay line or the like may be used for the delay circuit.
You may apply to the electromagnetic equipment from which a secondary side coil becomes a structure of 4 phases or more.
図面中、1はレゾルバ(電磁機器)、3はオフセット電圧生成回路、4は比較電圧生成回路、6は比較回路、7は閾値電圧生成回路、8はデジタルフィルタ(検出信号出力回路)、12はカウンタ(計測回路)、18,21は短絡検出回路、22は位相変更回路(遅延回路,閾値電圧生成回路)、I1は励磁巻線、I2_1はコサイン相巻線(多相巻線)、I2_2はサイン相巻線(多相巻線)を示す。 In the drawings, 1 is a resolver (electromagnetic device), 3 is an offset voltage generation circuit, 4 is a comparison voltage generation circuit, 6 is a comparison circuit, 7 is a threshold voltage generation circuit, 8 is a digital filter (detection signal output circuit), and 12 is Counter (measurement circuit), 18 and 21 are short circuit detection circuits, 22 is a phase change circuit (delay circuit, threshold voltage generation circuit), I1 is an excitation winding, I2_1 is a cosine phase winding (multiphase winding), and I2_2 is A sine phase winding (multi-phase winding) is shown.
Claims (4)
前記多相巻線の1つにおける、グランドを基準とする各端子電圧の和に、直流の第1オフセット電圧を加えて第1比較電圧を生成する第1比較電圧生成回路(4(1))と、
前記第1比較電圧を第1閾値電圧と比較する第1比較回路(6(1))と、
前記多相巻線の他の1つにおける、グランドを基準とする各端子電圧の和に、前記第1オフセット電圧とは異なる値に設定される直流の第2オフセット電圧を加えて第2比較電圧を生成する第2比較電圧生成回路(4(2))と、
前記第2比較電圧を第2閾値電圧と比較する第2比較回路(6(2))と、
前記第1及び第2閾値電圧を、前記励磁巻線に入力される励磁信号と同じ周波数で変化する電圧信号として生成する第1及び第2閾値電圧生成回路(7(1),7(2))と、
前記第1及び第2比較回路の出力信号が入力され、前記出力信号の変化に基づいて前記短絡を検出すると、短絡検出信号を出力する検出信号出力回路(8)とを備えることを特徴とする電磁機器の短絡検出回路。 Short circuit between the excitation winding (I1) arranged on the primary side of the electromagnetic device (1) and the multiphase winding (I2_1, I2_2) arranged on the secondary side of the electromagnetic device, or the multiphase winding In a short circuit detection circuit that detects at least one of short circuits between lines,
A first comparison voltage generation circuit (4 (1)) that generates a first comparison voltage by adding a first DC offset voltage to the sum of terminal voltages with respect to the ground in one of the multiphase windings. When,
A first comparison circuit (6 (1)) for comparing the first comparison voltage with a first threshold voltage;
The second comparison voltage is obtained by adding a second DC offset voltage set to a value different from the first offset voltage to the sum of the terminal voltages with respect to the ground in the other one of the multiphase windings. A second comparison voltage generation circuit (4 (2)) for generating
A second comparison circuit (6 (2)) for comparing the second comparison voltage with a second threshold voltage;
First and second threshold voltage generation circuits (7 (1), 7 (2) that generate the first and second threshold voltages as voltage signals that change at the same frequency as the excitation signal input to the excitation winding. )When,
And a detection signal output circuit (8) for outputting a short-circuit detection signal when the output signal of the first and second comparison circuits is input and the short circuit is detected based on a change in the output signal. Short circuit detection circuit for electromagnetic equipment.
前記第1及び第2閾値電圧を、前記遅延させた位相に基づく電圧信号として生成することを特徴とする請求項1記載の電磁機器の短絡検出回路。 The first and second threshold voltage generation circuits include a delay circuit (22) that delays the phase of the excitation signal,
The short circuit detection circuit for an electromagnetic device according to claim 1, wherein the first and second threshold voltages are generated as voltage signals based on the delayed phase.
前記電圧VH側に対応する閾値電圧の平均レベルを、前記電圧VHよりも低く、且つ前記電圧(VH+VL)/2よりも高い範囲に設定し、
前記電圧VL側に対応する閾値電圧の平均レベルを、前記電圧VLよりも低く設定することを特徴とする請求項1又は2記載の電磁機器の短絡検出回路。 Of the first and second offset voltages, the higher voltage is the voltage VH, and the lower voltage is the voltage VL.
An average level of the threshold voltage corresponding to the voltage VH side is set to a range lower than the voltage VH and higher than the voltage (VH + VL) / 2;
The short circuit detection circuit for an electromagnetic device according to claim 1 or 2, wherein an average level of a threshold voltage corresponding to the voltage VL side is set lower than the voltage VL.
この計測回路の計測値が、前記監視期間の終了時において所定値を超えていると、前記短絡検出信号を出力することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の電磁機器の短絡検出回路。 The detection signal output circuit includes a measurement circuit (12) that continuously measures within a predetermined monitoring period the time when the level of the output signal of the first or second comparison circuit has changed from the level indicated at the normal time. ,
4. The electromagnetic device according to claim 1, wherein the short-circuit detection signal is output when a measurement value of the measurement circuit exceeds a predetermined value at the end of the monitoring period. 5. Short circuit detection circuit.
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