JP6334993B2 - 監視装置 - Google Patents
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Description
ーリエ変換を実行し、実行結果に基づいて前記入力電流又は出力電流の異常の有無を監視する監視部と、を備えることを特徴とする。
図1は、第1実施形態の監視装置の構成を示す図である。図1に示すように、監視シス
テムは、制御装置20、モータ(電動機)30、電流センサ40,50、直流重畳回路60,70、及び監視装置100を備える。
監視部120は、受信部110によって受信された出力交流電流に対してフーリエ変換を実行し、実行結果に基づいて出力電流の異常の有無を監視する。
成で精度よく監視することができる。すなわち、従来、フーリエ変換は、画像データや音声データの処理など高周波の領域で多用されていた。また、取り扱う周波数が高いために高速で高価な演算装値が必要とされていた。しかしながら、モータ30を駆動するための電力を制御する制御装置20で商用周波数程度の電流や電圧をフーリエ変換するには、監視装置100のような、最近の安価なマイクロコンピュータでも充分な性能が得られる。
監視部120は、受信部110によって受信された同時刻の2つの相(R相,T相)の電流値から直流成分を差し引いて瞬時交流電流値として、2つの相の瞬時交流電流値にマイナス1を乗じたものを加算することにより、電流センサの取り付けてない第3の相の瞬時交流電流値を求めることができる。
I3(t)=−I1(t)−I2(t)
また、監視部120は、フーリエ変換を実行することによって求められた出力交流電流の3相の基本周波数の振幅を比較することによって、出力交流電流の3相の欠相状態の有無を監視することができる。
流波形には歪み成分を持つ。加えてインバータでモータ30を駆動する場合には、電流波形にはノイズが重畳されることになる。ノイズには、インダクタンス成分に流れる電流のオン/オフ時のスパイク成分、又はPWMインバータのスイッチング出力をRCフィルタで商用周波数に変換する時に残ってしまう三角波状のリップル電流などが含まれる。従来の電流計測手段で求めた振幅値や実効電流値及び位相は、上記3相不平衡状態や電流の歪みやノイズの影響を受けやすく欠相の誤検出の要因となっていた。また3相整流回路及び平滑コンデンサを有する回路への3相入力交流電流は、3相の線間電圧が平滑電圧を超えるまでは電流は流れず、平滑電圧を超えると急峻に電流が流れるため、電流の導通角が狭く、応分に歪んだ電流波形となる。また電流の流れない長い期間があるために、電流の0クロスを検出して時間計測するのは困難である。そのため、欠相の誤検出を避けるためには、精度の高い欠相検出が必要である。
また、監視部120は、交流電流の3相の欠相状態の有無を監視した結果、欠相状態ではないことが検出された後、フーリエ変換を実行することによって求められた出力交流電流の3相の基本周波数の位相を比較することによって、出力交流電流の3相の逆相状態の有無を監視することができる。
監視部120は、フーリエ変換を実行することによって求められたフーリエ余弦係数及びフーリエ正弦係数を用いて逆正接関数の演算を行うことによって出力交流電流の3相の位相を求め、求めた位相をフーリエ余弦係数及びフーリエ正弦係数の正負の関係に基づいて補正することができる。
トルの位置は、フーリエ余弦係数(ak)が正、フーリエ正弦係数(bk)が正の時は、第1象限Q1にあることになる。同様に、フーリエ余弦係数(ak)が負、フーリエ正弦係数(bk)が正の時は、第2象限Q2にあり、フーリエ余弦係数(ak)が負、フーリエ正弦係数(bk)が負の時は、第3象限Q3にあり、フーリエ余弦係数(ak)が正、フーリエ正弦係数(bk)が負の時は、第4象限Q4にあることになる。
図1に示すように、監視装置100は、出力交流電流に対してフーリエ変換を実行する際にサンプリングするデータ数に対応する正弦関数の値と余弦関数の値とが格納されたメモリ130を備える。
次に、図3は、第2実施形態の監視装置の構成を示す図である。第2実施形態は、第1実施形態と比較して、制御装置20が制御装置220に置き換わる点が異なる。また、第2実施形態は、第1実施形態と比較して、商用電源10から制御装置220へ入力される入力交流電流を計測する電流センサ80,90が設けられる点が異なる。また、第2実施形態は、第1実施形態と比較して、電流センサ80,90に対応して直流重畳回路65,75が設けられる点が異なる。これら以外は第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と同様の部分については説明を省略する。
20,220 制御装置
22 スイッチ
30 モータ
40,50,80,90 電流センサ
60,65,70,75 直流重畳回路
100,300 監視装置
110,310 受信部
120,320 監視部
130,330 メモリ
222 3相平滑回路
224 平滑コンデンサ
226 3相出力インバータ
Claims (6)
- 電動機に供給される電力を制御する制御装置に入力される入力交流電流又は前記制御装置から出力される出力交流電流の異常の有無を監視する監視装置であって、
前記制御装置に入力される入力交流電流又は前記制御装置から出力される出力交流電流を計測する電流センサによって計測された入力交流電流値又は出力交流電流値を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された入力交流電流値又は出力交流電流値に対してフーリエ変換を実行し、実行結果に基づいて前記入力交流電流又は出力交流電流の欠相の有無を監視する監視部と、
を備えることを特徴とする監視装置。 - 請求項1の監視装置において、
前記受信部は、商用電源から前記制御装置に入力される3相3線式の商用周波数の入力交流電流の2つの相の電流値、又は前記制御装置から出力される3相3線式の任意の周波数の出力交流電流の2つの相の電流値、を計測する電流センサによって計測された入力交流電流値又は出力交流電流値を受信し、
前記監視部は、前記受信部によって受信された同時刻の2つの相の電流値から直流成分を差し引いて瞬時交流電流値として、2つの相の瞬時交流電流値にマイナス1を乗じたものを加算することにより、電流センサの取り付けてない第3の相の瞬時交流電流値を求める、
ことを特徴とする監視装置。 - 請求項2の監視装置において、
前記監視部は、前記フーリエ変換を実行することによって求められた前記入力交流電流又は前記出力交流電流の3相の基本周波数の振幅値を比較することによって、前記入力交流電流又は前記出力交流電流の3相の欠相状態の有無を監視する、
ことを特徴とする監視装置。 - 請求項3の監視装置において、
前記監視部は、前記入力交流電流又は前記出力交流電流の3相の欠相状態の有無を監視した結果、欠相状態ではないことが検出された後、前記フーリエ変換を実行することによって求められた前記入力交流電流又は前記出力交流電流の3相の基本周波数の位相を比較することによって、前記入力交流電流又は前記出力交流電流の3相の逆相状態の有無を監視する、
ことを特徴とする監視装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項の監視装置において、
前記監視部は、前記フーリエ変換を実行することによって求められたフーリエ余弦係数及びフーリエ正弦係数を用いて逆正接関数の演算を行うことによって前記入力交流電流又は前記出力交流電流の3相の位相を求め、求めた位相を前記フーリエ余弦係数及び前記フーリエ正弦係数の正負の関係に基づいて補正する、
ことを特徴とする監視装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項の監視装置において、
前記入力交流電流又は前記出力交流電流に対して前記フーリエ変換を実行する際にサンプリングするデータ数に対応する正弦関数の値と余弦関数の値とが格納されたメモリを、さらに備え、
前記監視部は、前記メモリから、各サンプリング番号に対応する正弦関数の値と余弦関数の値とを読み出し、前記フーリエ変換を実行する際に前記読み出した正弦関数の値と余弦関数の値とを用いることによってフーリエ余弦係数及びフーリエ正弦係数を求める、
ことを特徴とする監視装置。
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