JP6866800B2 - Voltage abnormality detector - Google Patents
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Description
本発明は、電圧異常検出装置に関する。 The present invention relates to a voltage abnormality detection device.
特許文献1は、三相交流電圧の異常を検出する電圧異常検出装置を開示する。電圧異常検出装置は、三相交流電圧のR相、S相、T相の夫々についてデューティ比を検知する。電圧異常検出装置は、検知したデューティ比を所定閾値と比較し、過電圧又は電圧低下が発生しているか判定する。電圧異常検出装置は、判断結果を表示装置に表示する。
三相交流電圧の信号線に設けたローパスフィルタ及びバイパスコンデンサの影響により、三相交流電圧の周波数の変動に応じ、デューティ比が変動する。故に、電圧異常検出装置は、周波数の変動に依らず共通の閾値でデューティ比を判定した時、過電圧又は電圧低下の発生を精度良く判定できない時があるという問題点がある。 Due to the influence of the low-pass filter and bypass capacitor provided on the signal line of the three-phase AC voltage, the duty ratio fluctuates according to the fluctuation of the frequency of the three-phase AC voltage. Therefore, the voltage abnormality detection device has a problem that when the duty ratio is determined by a common threshold value regardless of the frequency fluctuation, the occurrence of overvoltage or voltage drop may not be accurately determined.
本発明の目的は、電源異常を精度良く検出できる電圧異常検出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a voltage abnormality detecting device capable of accurately detecting a power supply abnormality.
本発明に係る電圧異常検出装置は、R相、S相、T相を含む三相交流電源の電圧の異常を検出する電圧異常検出装置であって、前記三相交流電源をR相、S相、T相に分圧する第一組抵抗、第二組抵抗、及び第三組抵抗を含み、三つの基準回路からなる分圧手段であって、前記第一組抵抗、前記第二組抵抗、及び前記第三組抵抗は、夫々、直列に接続された二つの抵抗を含み、前記第一組抵抗と、前記第一組抵抗に含まれる二つの抵抗の一方に並列に接続されたバイパスコンデンサと、R相基準で他のS相とT相とのうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとパルスを出力するパルス出力部とを少なくとも含むR相基準回路と、前記第二組抵抗と、前記第二組抵抗に含まれる二つの抵抗の一方に並列に接続されたバイパスコンデンサと、S相基準で他のR相とT相とのうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとパルスを出力するパルス出力部とを少なくとも含むS相基準回路と、前記第三組抵抗と、前記第三組抵抗に含まれる二つの抵抗の一方に並列に接続されたバイパスコンデンサと、T相基準で他のR相とS相とのうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとパルスを出力するパルス出力部とを少なくとも含むT相基準回路と、を含む分圧手段と、前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号のパルス周期に対するパルス幅の割合であるデューティ比の閾値を前記三相交流電源の周波数毎に定義した基準情報を、前記バイパスコンデンサの周波数特性を示す回路条件毎に対応付けたテーブルを記憶した記憶部と、前記回路条件を特定可能な指示を、入力装置を介して直接的に受け付けるか、又は、設定スイッチの設定情報に基づいて間接的に受け付け、前記記憶部に記憶された前記テーブルのうち受け付けた前記指示が特定する前記回路条件に対応付けられた前記周波数毎の前記基準情報を決定する決定手段と、前記三つの基準回路の各々が出力するパルス信号に基づき前記パルス幅と前記パルス周期を相毎に測定し、相毎に測定したパルス周期に基づき、前記三相交流電源の前記周波数を相毎に特定する第一特定手段と、前記決定手段により決定された前記周波数毎の前記基準情報のうち、前記第一特定手段により特定した前記周波数に対応付けられた前記基準情報を相毎に特定する第二特定手段と、前記第二特定手段により相毎に特定した前記基準情報により定義された前記閾値と、前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号の前記パルス周期に対する前記パルス幅の割合であるデューティ比との大小関係に基づき、前記三相交流電源の電圧に異常があるか否か判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。 Voltage abnormality detection apparatus according to the present invention, R phase, S phase, a voltage abnormality detection apparatus for detecting an abnormality of the three-phase AC power supply voltage, including a T-phase, the three-phase AC power supply R phase, S phase , A first set resistance, a second set resistance, and a third set resistance that divide the voltage into the T phase, and is a voltage dividing means consisting of three reference circuits, the first set resistance, the second set resistance, and Each of the third set resistors includes two resistors connected in series, the first set resistor and a bypass capacitor connected in parallel to one of the two resistors included in the first set resistor. An R-phase reference circuit including at least a pulse output unit that outputs a pulse when the potential difference between the other S-phase and the T-phase, whichever is lower than the R-phase, becomes a predetermined voltage or more, the second set of resistors, and the above. A bypass capacitor connected in parallel to one of the two resistors included in the second set of resistors and a pulse is output when the potential difference between the other R phase and T phase, whichever is lower, exceeds a predetermined voltage based on the S phase. An S-phase reference circuit including at least a pulse output unit, a bypass capacitor connected in parallel to one of the third set resistor and one of the two resistors included in the third set resistor, and another T-phase reference. A voltage dividing means including at least a T-phase reference circuit including a pulse output unit that outputs a pulse when the potential difference between the lower of the R phase and the S phase becomes a predetermined voltage or more, and each of the three reference circuits. Reference information that defines the threshold of the duty ratio, which is the ratio of the pulse width to the pulse period of the pulse signal output by the pulse output unit, for each frequency of the three-phase AC power supply, is a circuit condition that indicates the frequency characteristics of the bypass capacitor. a storage unit which stores a table associating each, identifiable instructing said circuit condition, receiving directly through the input device Luke, or indirectly accepted on the basis of the setting information of the setting switch, determining means for determining the reference information for each of the frequencies in which the instruction accepted is attached corresponding to the circuit condition to identify among the tables stored in the storage unit, each of the three criteria circuit outputs the pulse period and the pulse width based on the pulse signal measured for each phase, a first specifying means based on the pulse period measured for each phase, identifying the frequency of the three-phase AC power supply for each phase, the determination among the reference information for each of the frequency determined by the unit, a second specifying unit that particular the reference information which is correlated to the frequency specific to each phase by said first specifying means, the second specific The threshold defined by the reference information specified for each phase by means. Values and, based on the magnitude relation between the pulse duty ratio is the ratio of the width to the pulse period of the three reference circuits each pulse signal the pulse output unit outputs of abnormal voltage of the three-phase AC power supply It is characterized in that it is provided with a determination means for determining whether or not there is.
電圧異常検出装置は、バイパスコンデンサの周波数特性を示す回路条件に応じてデューティ比の閾値を定義した基準情報を、三相交流電源の周波数に対応付けてテーブルに格納し、記憶部に記憶する。電圧異常検出装置は、三相交流電源の周波数を特定し、対応する基準情報をテーブルに基づいて特定する。電圧異常検出装置は、特定した基準情報により定義される閾値と、三つの基準回路の各々のパルス出力部が出力するパルス信号のデューティ比との大小関係に基づき、三相交流電源の電圧に異常があるか判定する。該時、電圧異常検出装置は、バイパスコンデンサの回路条件(周波数特性)に応じて三相交流電源の周波数が変動する時も、変動した周波数に対応する基準情報に基づいて、三相交流電源の電圧に異常があるかを判定できる。故に、電圧異常検出装置は、三相交流電源の電圧に異常があるかを精度良く検出できる。 The voltage abnormality detection device stores the reference information in which the duty ratio threshold is defined according to the circuit conditions indicating the frequency characteristics of the bypass capacitor in the table in association with the frequency of the three-phase AC power supply and stores it in the storage unit. .. The voltage abnormality detection device identifies the frequency of the three-phase AC power supply and identifies the corresponding reference information based on the table. The voltage abnormality detection device has an abnormality in the voltage of the three-phase AC power supply based on the magnitude relationship between the threshold value defined by the specified reference information and the duty ratio of the pulse signal output by the pulse output unit of each of the three reference circuits. Determine if there is. Said time, the abnormal voltage detecting apparatus, when the frequency of the three-phase AC power source varies according to the circuit condition of the bypass capacitor (frequency characteristic) is also based on the reference information corresponding to a frequency variation, three-phase AC power supply It can be determined whether there is an abnormality in the voltage. Therefore, the voltage abnormality detecting device can accurately detect whether or not there is an abnormality in the voltage of the three-phase AC power supply.
本発明において前記判定手段は、前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号のうち、二以上のパルス信号のデューティ比が、前記基準情報により定義された前記閾値のうち過電圧を検出する為の第一閾値より大きい時、前記三相交流電源の電圧に過電圧が発生したと判定してもよい。該時、電圧異常検出装置は、三相交流電源の電圧の過電圧を精度良く判定できる。 The determination means in the present invention, among the pulse signals the pulse output unit of each of the three criteria circuit outputs the duty ratio of the pulse signal on the two or more is out of the defined the threshold by the reference information When it is larger than the first threshold value for detecting the overvoltage, it may be determined that the overvoltage has occurred in the voltage of the three-phase AC power supply. At this time, the voltage abnormality detection device can accurately determine the overvoltage of the voltage of the three-phase AC power supply.
本発明において、前記判定手段は、前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号のデューティ比と、前記基準情報により定義された前記閾値のうち過電圧を検出する為の第一閾値とを繰り返し比較し、前記三つの基準回路の各々が出力するパルス信号のうち何れかのデューティ比が前記第一閾値より所定回数以上連続して大きい時、前記三相交流電源の電圧に過電圧が発生したと判定してもよい。該時、電圧異常検出装置は、三相交流電源の電圧の過電圧を精度良く判定できる。 In the present invention, the determination means is the first for detecting the duty ratio of the pulse signal output by the pulse output unit of each of the three reference circuits and the overvoltage among the threshold values defined by the reference information. When the duty ratio of any of the pulse signals output by each of the three reference circuits is continuously larger than the first threshold value by a predetermined number of times or more, the voltage of the three-phase AC power supply is overvoltage. May be determined to have occurred. At this time, the voltage abnormality detection device can accurately determine the overvoltage of the voltage of the three-phase AC power supply.
本発明において、前記判定手段は、三つの基準回路の各々の前記パルス出力部のうち二以上が、パルス信号を所定時間以上出力しない時、前記三相交流電源の電圧に電圧低下が発生したと判定してもよい。該時、電圧異常検出装置は、三相交流電源の電圧の電圧低下を精度良く判定できる。 In the present invention, the determining means, on the two or more of the pulse outputs of each of the three reference circuits, when no output pulse signal for a predetermined time or more, the voltage drop occurs in the voltage of the three-phase AC power supply May be determined. At this time, the voltage abnormality detection device can accurately determine the voltage drop of the voltage of the three-phase AC power supply.
本発明において、前記判定手段は、前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号のデューティ比と、前記基準情報により定義された前記閾値のうち電圧低下を検出する為の第二閾値とを繰り返し比較し、前記三つの基準回路の各々が出力するパルス信号のデューティ比が、前記第二閾値より所定回数以上連続して小さい時、前記三相交流電源の電圧に電圧低下が発生したと判定してもよい。該時、電圧異常検出装置は、三相交流電源の電圧の電圧低下を精度良く判定できる。 In the present invention, the determination means is a first for detecting a voltage drop among the duty ratio of the pulse signal output by the pulse output unit of each of the three reference circuits and the threshold value defined by the reference information. When the duty ratio of the pulse signal output by each of the three reference circuits is continuously smaller than the second threshold value by a predetermined number of times or more by repeatedly comparing the two threshold values, a voltage drop occurs in the voltage of the three-phase AC power supply. It may be determined that it has occurred. At this time, the voltage abnormality detection device can accurately determine the voltage drop of the voltage of the three-phase AC power supply.
本発明において、前記パルス出力部が出力するパルス信号の前記周波数が大きい程、前記所定回数が大きくてもよい。該時、電圧異常検出装置は、三相交流電圧に異常があるかの判定が終了する迄の時間を均一化できる。 In the present invention, as the frequency of the pulse signal the pulse output unit outputs a large, may be the predetermined number of times is larger. At this time, the voltage abnormality detection device can equalize the time until the determination of whether or not there is an abnormality in the three-phase AC voltage is completed.
本発明において、前記判定手段による判定結果を出力する結果出力手段を更に備えてもよい。該時、電圧異常検出装置は、電圧異常の発生を外部に通知できる。 In the present invention, a result output means for outputting a determination result by the determination means may be further provided. At this time, the voltage abnormality detection device can notify the outside of the occurrence of the voltage abnormality.
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図1に示す数値制御装置1は本発明の電圧異常検出装置の一例である。数値制御装置1は工作機械2を制御しテーブル(図示略)上面に保持したワークの切削加工を行う。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
<工作機械2の概要>
図1を参照し、工作機械2の構成を簡単に説明する。工作機械2の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々X軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。工作機械2は図示しない主軸機構、主軸移動機構、工具交換装置等を備える。主軸機構は主軸モータ32を備え、工具を装着した主軸を回転する。主軸移動機構は、Z軸モータ31、X軸モータ33、Y軸モータ34を備え、テーブル上面に支持したワークに対し相対的に主軸をXYZの各軸方向に夫々移動する。
<Overview of
The configuration of the
工具交換装置はマガジンモータ35を備え、複数の工具を保持する工具マガジン(図示略)を駆動し、主軸に装着した工具を他の工具と交換する。工作機械2は操作パネル(図示略)を更に備える。操作パネルは入力装置17と表示装置18を備える。入力装置17は各種入力、設定等を行う為の機器である。表示装置18は各種表示画面、設定画面に加え、後述する通知情報等を表示する。通知情報は過電圧又は電圧低下の状態を含む。入力装置17と表示装置18は数値制御装置1の入出力部16に接続する。
The tool changing device includes a
Z軸モータ31はエンコーダ41を備える。主軸モータ32はエンコーダ42を備える。X軸モータ33はエンコーダ43を備える。Y軸モータ34はエンコーダ44を備える。マガジンモータ35はエンコーダ45を備える。エンコーダ41〜45は数値制御装置1の駆動回路21〜25に各々接続する。
The Z-
<数値制御装置1の概要>
図1を参照し、数値制御装置1の電気的構成を説明する。数値制御装置1は、CPU11、ROM12、RAM13、不揮発性記憶装置14、電圧異常検出回路15、入出力部16、駆動回路21〜25等を備え、三相交流電源19を駆動源とする。CPU11は数値制御装置1を統括制御する。ROM12は各種プログラムを記憶する。RAM13は各種処理実行中の各種データを一時的に記憶する。不揮発性記憶装置14は作業者が入力装置17で入力して登録した複数のNCプログラムを記憶する。NCプログラムは各種制御指令を含む複数のブロックで構成し、工作機械2の軸移動、工具交換等を含む各種動作をブロック単位で制御するものである。又、不揮発性記憶装置14は後述の閾値テーブル14A(図4参照)を記憶する。
<Overview of
The electrical configuration of the
電圧異常検出回路15は三相交流電源19が供給する三相交流電圧の異常の有無を検出する。駆動回路21はZ軸モータ31とエンコーダ41に接続する。駆動回路22は主軸モータ32とエンコーダ42に接続する。駆動回路23はX軸モータ33とエンコーダ43に接続する。駆動回路24はY軸モータ34とエンコーダ44に接続する。駆動回路25はマガジンモータ35とエンコーダ45に接続する。駆動回路21〜25はCPU11から指令信号を受け、対応する各モータ31〜35に駆動電流を夫々出力する。駆動回路21〜25はエンコーダ41〜45からフィードバック信号を受け、位置と速度のフィードバック制御を行う。入出力部16は入力装置17と表示装置18に夫々接続する。
The voltage
使用者は複数のNCプログラムの中から一のNCプログラムを入力装置17で選択可能である。CPU11は選択したNCプログラムを表示装置18に表示する。CPU11は表示装置18に表示したNCプログラムに基づき、工作機械2の動作を制御する。
The user can select one NC program from the plurality of NC programs with the
図2を参照し、三相交流電源19を説明する。三相交流電源19は電流又は電圧の位相を互いにずらした三系統の単相交流を組み合わせた交流電源であり、例えば200Vの交流電圧を供給する。第一相はR相、第二相はS相、第三相はT相である。図2に示す三相交流電源19はΔ結線(デルタ結線)である。Δ結線は三相各相を相電圧が加わる向きに接続し閉回路とする結線である。三相交流電源19はΔ結線の他にY結線又はV結線でもよい。
The three-phase
<電圧異常検出回路15>
図2を参照し、電圧異常検出回路15の構成を説明する。電圧異常検出回路15は三相交流電源19が供給する交流電圧の異常を検出する。電圧異常検出回路15は、R相基準回路51、S相基準回路52、T相基準回路53、FPGA55を備える(以下総称する場合は基準回路51〜53と称す)。
<Voltage
The configuration of the voltage
R相基準回路51は、三相交流電源19が出力する三相交流電圧を分圧し、R相を基準として、他のS相とT相のうち低い方との電位差が所定電圧以上になった時にパルスを出力する。S相基準回路52は、三相交流電源19が出力する三相交流電圧を分圧し、S相を基準として、他のR相とT相のうち低い方との電位差が所定電圧以上になった時にパルスを出力する。T相基準回路53は、三相交流電源19が出力する三相交流電圧を分圧し、T相を基準として、他のR相とS相のうち低い方との電位差が所定電圧以上になった時にパルスを出力する。FPGA55は、後述するメイン処理(図5参照)を実行する。メイン処理は基準回路51〜53が出力したパルスを解析し、電圧異常の発生の有無を判定する。
The R-
図2を参照し、R相基準回路51の構成を説明する。R相基準回路51は、抵抗61,62、シャントレギュレータ63、フォトカプラ64、バイパスコンデンサ65等を備える。抵抗61,62は、三相交流電源19が出力する三相交流電圧をR相、S相、T相に夫々分圧する。バイパスコンデンサ65は、抵抗62に対して並列に接続する。バイパスコンデンサ65は、分圧したR相の電圧の信号線に接続し、R相の電圧の変動を抑制する。シャントレギュレータ63は、R相基準で他のS相とT相のうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとONする。シャントレギュレータ63がONすると、フォトカプラ64は点灯し且つパルスをFPGA55に出力する。シャントレギュレータ63はR相基準で他のS相とT相のうち低い方との電位差が所定電圧未満になるとOFFする。シャントレギュレータ63がOFFすると、フォトカプラ64は消灯する。
The configuration of the R-
S相基準回路52は、抵抗71,72、シャントレギュレータ73、フォトカプラ74、バイパスコンデンサ75等を備える。抵抗71,72は、三相交流電源19が出力する三相交流電圧をR相、S相、T相に夫々分圧する。バイパスコンデンサ75は、抵抗72に対して並列に接続する。バイパスコンデンサ75は、分圧したS相の電圧の信号線に接続し、S相の電圧の変動を抑制する。シャントレギュレータ73は、S相基準で他のR相とT相のうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとONする。シャントレギュレータ73がONすると、フォトカプラ74は点灯し且つパルスをFPGA55に出力する。シャントレギュレータ73は、S相基準で他のR相とT相のうち低い方との電位差が所定電圧未満になるとOFFする。シャントレギュレータ73がOFFすると、フォトカプラ74は消灯する。
The S-
T相基準回路53は、抵抗81,82、シャントレギュレータ83、フォトカプラ84、バイパスコンデンサ85等を備える。抵抗81,82は、三相交流電源19が出力する三相交流電圧をR相、S相、T相に夫々分圧する。バイパスコンデンサ85は、抵抗82に対して並列に接続する。バイパスコンデンサ85は、分圧したT相の電圧の信号線に接続し、T相の電圧の変動を抑制する。シャントレギュレータ83は、T相基準で他のR相とS相のうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとONする。シャントレギュレータ83がONすると、フォトカプラ84は点灯し且つパルスをFPGA55に出力する。シャントレギュレータ83は、T相基準で他のR相とS相のうち低い方との電位差が所定電圧未満になるとOFFする。シャントレギュレータ83がOFFすると、フォトカプラ84は消灯する。
The T-
図2,図3を参照し、R相基準回路51の作用を説明する。図3の最下段の波形は、RSTの三相を入力した電圧曲線である。各電圧曲線は何れもsinカーブであって120度ずつ位相がずれている。図3の上側三つの波形は、上から順にR相基準、S相基準、T相基準とした場合の各パルス波形の概念図である。各概念図は説明が分かり易いように、電位差が所定電圧以上(例えば152.5V以上)のパルス波形を示す。電位差が所定電圧未満の場合、パルス電圧は零とする。
The operation of the R-
上述の通り、R相基準回路51は、R相基準で、他のS相とT相のうち低い方とR相との電位差が所定電圧以上になった時にパルスを出力する。例えば図3に示す二点鎖線で囲んだ枠内に着目して説明する。t1では、S相の方がT相より電圧が低く、R相とS相の電位差は同じである。S相の方がT相より電圧が低い場合、図2に示すように、R相基準回路51では点線の矢印Aの方向に電圧がかかる。t1を過ぎると、R相とS相との間に電位差が徐々に生じ、t2で所定電圧以上に達する。シャントレギュレータ63はONする。シャントレギュレータ63のK端子(カソード端子)とA端子(アノード端子)との間に電流が流れる。フォトカプラ64は点灯し、FPGA55にパルスを出力する。パルスはt2から上昇して一定値に達する。R相とS相の電位差は徐々に小さくなる。
As described above, the R-
t3でS相とT相は逆転する。パルスはt3で少し低下する。t3を過ぎると、T相の方がS相より電圧が低くなるので、図2に示すように、R相基準回路51では二点鎖線の矢印Bの方向に電圧がかかる。t3を過ぎると、R相とT相との間に所定電圧以上の電位差が生じるので、パルスは再上昇して一定値に達する。R相とT相の電位差は徐々に小さくなり、t4で所定電圧未満となる。シャントレギュレータ63はOFFする。フォトカプラ64は消灯する。パルスはt4で零となる。R相基準回路51が出力するパルスはt2〜t4までの波形を一定周期毎に繰り返す。
At t3, the S phase and the T phase are reversed. The pulse drops slightly at t3. After t3, the voltage of the T phase becomes lower than that of the S phase. Therefore, as shown in FIG. 2, the voltage is applied in the direction of the arrow B of the alternate long and short dash line in the R
S相基準回路52とT相基準回路53はR相基準回路51と同様に動作する。図3に示すように、S相とT相の各パルス波形は、R相のパルス波形に対して位相がずれている。R相のパルス、S相のパルス、T相のパルスは、RSTの相順でFPGA55に各々出力する。FPGA55は、基準回路51〜53が出力した各パルスに基づいてメイン処理を実行する。
The S-
<閾値テーブル14A>
図4は、不揮発性記憶装置14に記憶した閾値テーブル14Aを示す。閾値テーブル14Aは、後述のメイン処理で過電圧を検出する為の第一閾値と、後述のメイン処理で電圧低下を検出する為の第二閾値を格納する。第一閾値と第二閾値は、複数の周波数範囲の夫々に対応づけてある。複数の周波数範囲は、三相交流電源19の基準電圧である50Hz又は60Hzを含む範囲(図中太線枠)を基準とし、夫々5Hz毎の範囲を規定する。
<Threshold table 14A>
FIG. 4 shows a threshold table 14A stored in the
更に、第一閾値と第二閾値は、バイパスコンデンサ65、75、85(図2参照)のパラメータに応じた条件(第一条件〜第三条件、以下、「回路条件」と称す)の夫々に対応付けてある。回路条件は例えば、バイパスコンデンサ65、75、85の周波数特性(カットオフ周波数)等である。以下、第i条件(iは1〜3の何れか)に対応する第一閾値と第二閾値を夫々、「第一閾値(i)」「第二閾値(i)」と称す。
Further, the first threshold value and the second threshold value are set to each of the conditions (first condition to third condition, hereinafter referred to as "circuit condition") corresponding to the parameters of the
<メイン処理>
図5を参照し、メイン処理を説明する。メイン処理はFPGA55が実行する。FPGA55は、第一閾値と第二閾値を決定する為の回路条件(第i条件)を特定可能な指示を受け付ける(S11)。例えばFPGA55は、入力装置17を介して回路条件を直接的に受け付けてもよい。又例えばFPGA55は、非図示の設定スイッチ(ディップスイッチ等)の設定情報を受け付けることで、回路条件を間接的に受け付けてもよい。FPGA55は、設定スイッチの設定情報を、回路条件を特定可能な指示として受け付け、回路条件を特定してもよい。FPGA55は、受け付けた回路条件に対応する第一閾値(i)と第二閾値(i)を、閾値テーブル14Aに基づいて決定する(S11)。
<Main processing>
The main process will be described with reference to FIG. The main process is executed by FPGA55. The
FPGA55は、RST相のパルス情報を受信する(S13)。パルス情報は、R相基準回路51、S相基準回路52、T相基準回路53が夫々出力するパルスの情報である。次に、FPGA55は、パルス情報に基づきパルス幅とパルス周期を相毎に測定する(S15)。図6に示すように、パルスは一定周期毎に繰り返す。t7はパルスが基準電圧から立ち上がる時間である。基準電圧は例えば152.5Vの一定電圧である。t8はパルスが最高電圧に達した時間である。t9はパルスが最高電圧から下がり始める時間である。t10はパルスが基準電圧まで下がった時間である。t11は次のパルスが基準電圧から立ち上がる時間である。パルス幅はt7〜t10までの時間である。パルス周期はt7〜t11までの時間である。なおパルス幅はt8〜t9までの時間としてもよい。
The
図5に示すように、FPGA55は、相毎に測定したパルス周期に基づき、三相交流電源19の周波数を相毎に算出する(S17)。FPGA55は、閾値テーブル14Aの複数の周波数範囲のうち算出した周波数を含む周波数範囲を、相毎に特定する。FPGA55は、S11により決定した第一閾値(i)と第二閾値(i)のうち、特定した周波数範囲に対応する第一閾値(i)(「第一閾値Th1」と称す)と第二閾値(i)(「第二閾値Th2」と称す)を、相毎に特定する(S19)。FPGA55は、RSTの各相について、パルス周期に対するパルス幅の割合をデューティ比として算出する(S21)。
As shown in FIG. 5, the
FPGA55は、過電圧発生の有無を判定する為に第一判定処理(図7参照)を実行する(S23)。図7を参照し、第一判定処理を説明する。FPGA55は、二相以上のデューティ比が第一閾値Th1より大きいか判定する(S41)。FPGA55は、二相以上のデューティ比が第一閾値Th1より大きいと判定した時(S41:YES)、交流電圧に過電圧が発生したと判定する(S45)。FPGA55は、第一判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。FPGA55は、二相以上のデューティ比が第一閾値より大きくないと判定した時(S41:NO)、処理をS43に進める。FPGA55は、三相のうち何れかの相のデューティ比が三回連続して第一閾値Th1より大きくなったか判定する(S43)。FPGA55は、三相のうち何れかの相のデューティ比が三回連続して第一閾値Th1より大きくなっていないと判定した時(S43:NO)、第一判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。
The
図5に示すように、FPGA55は、第一判定処理(S23)の終了後、電圧低下発生の有無を判定する為に第二判定処理(図8参照)を実行する(S25)。図8を参照し、第二判定処理を説明する。FPGA55は、基準回路51〜53のうち二相以上の基準回路が50ms以上継続してパルスを出力していないか判定する(S61)。FPGA55は、二相以上の基準回路が50ms以上継続してパルスを出力していないと判定した時(S61:YES)、交流電圧に電圧低下が発生したと判定する(S71)。FPGA55は、第二判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。FPGA55は、二相以上の基準回路が50ms以内にパルスを出力したと判定した時(S61:NO)、処理をS63に進める。
As shown in FIG. 5, after the completion of the first determination process (S23), the
FPGA55は、S17(図6参照)の処理により算出した各相の周波数が、60Hzより50Hzに近いか判定する(S63)。FPGA55は、50Hzに近いと判定した時(S63:YES)、処理をS65に進める。FPGA55は、三相の全てのデューティ比が三回連続して第二閾値Th2より小さくなったか判定する(S65)。FPGA55は、三相の全てのデューティ比が三回連続して第二閾値Th2より小さくなっていないと判定した時(S65:NO)、第二判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。
The
一方、FPGA55は、各相の周波数が50Hzより60Hzに近いと判定した時(S63:NO)、処理をS67に進める。FPGA55は、三相の全てのデューティ比が四回連続して第二閾値Th2より小さくなったか判定する(S67)。FPGA55は、三相の全てのデューティ比が四回連続して第二閾値Th2より小さくなっていないと判定した時(S67:NO)、第二判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。
On the other hand, when the
図5に示すように、FPGA55は、第二判定処理(S25)の終了後、第一判定処理(S23)及び第二判定処理(S25)により、交流電圧に過電圧と電圧低下との少なくとも一方が発生したか判定する(S27)。FPGA55は、交流電圧に過電圧と電圧低下が何れも発生していないと判定した時(S27:NO)、処理をS13に戻す。FPGA55は、S13〜S25の処理を繰り返す。
As shown in FIG. 5, after the completion of the second determination process (S25), the
FPGA55は、図7に示す第一判定処理(S23)を繰り返し、三相のうち何れかの相のデューティ比が三回連続して第一閾値Th1より大きくなったと判定した時(S43:YES)、交流電圧に過電圧が発生したと判定する(S45)。FPGA55は、第一判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。
When the
FPGA55は、図8に示す第二判定処理(S25)を繰り返し、S17(図6参照)の処理により算出した周波数が60Hzより50Hzに近く(S63:YES)、且つ三相の全てのデューティ比が三回連続して第二閾値Th2より小さくなったと判定した時(S65:YES)、交流電圧に電圧低下が発生したと判定する(S71)。FPGA55は、第二判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。又、FPGA55は、S17の処理により算出した周波数が50Hzより60Hzに近く(S63:NO)、且つ三相の全てのデューティ比が四回連続して第二閾値Th2より小さくなったと判定した時(S67:YES)、交流電圧に電圧低下が発生したと判定する(S71)。FPGA55は、第二判定処理を終了し、処理をメイン処理(図5参照)に戻す。
The
図5に示すように、FPGA55は、第一判定処理(S23)及び第二判定処理(S25)により、交流電圧に過電圧と電圧低下との少なくとも一方が発生したと判定した時(S27:YES)、処理をS29に進める。FPGA55は、判定結果をCPU11に出力する(S29)。CPU11は出力した判定結果に基づき、過電圧、電圧低下の発生を通知する通知情報を表示装置18に表示する。FPGA55は、メイン処理を終了する。
As shown in FIG. 5, when the
<本実施形態の作用、効果>
電圧異常検出回路15は、三相交流電源19の各相の電圧の信号線に設けた抵抗62、72、82に並列に接続するバイパスコンデンサ65、75、85を有する。数値制御装置1の不揮発性記憶装置14は、バイパスコンデンサ65、75、85の回路条件(第i条件)毎の第一閾値(i)と第二閾値(i)を、複数の周波数範囲に対応付けて格納した閾値テーブル14Aを記憶する。数値制御装置1は、回路条件を直接的又は間接的に受け付け、受け付けた回路条件に対応する第一閾値(i)と第二閾値(i)を、閾値テーブル14Aに基づいて決定する(S11)。数値制御装置1は、三相交流電圧の各相(R相、S相、T相)の周波数を特定し(S17)、対応する第一閾値Th1と第二閾値Th2を、閾値テーブル14Aに基づいて特定する(S19)。数値制御装置1は、特定した第一閾値Th1と第二閾値Th2と、三相交流電圧のデューティ比との関係に応じ、三相交流電圧に過電圧と電圧低下が生じているか判定する(S23、S25)。該時、数値制御装置1は、バイパスコンデンサ65、75、85の回路条件に応じて三相交流電圧の周波数が変動する時も、変動した周波数に対応する第一閾値Th1と第二閾値Th2に基づいて、三相交流電圧に異常があるかを判定できる。故に、数値制御装置1は、三相交流電圧に異常があるかを精度良く検出できる。
<Action and effect of this embodiment>
The voltage
三相交流電源19は三相(R相、S相、T相)の交流電源である。基準回路51〜53は、三相交流電圧をR相、S相、T相に分圧する。故に、数値制御装置1は、三相交流電源19の電圧に異常があるかを、各相の電圧に基づいて精度良く判定できる。
The three-phase
数値制御装置1は、基準回路51〜53により分圧したR相、S相、T相のうち二相以上のデューティ比が第一閾値Th1より大きい時(S41:YES)、交流電圧に過電圧が発生したと判定する(S45)。該時、数値制御装置1は、交流電圧の過電圧を精度良く判定できる。数値制御装置1は、三相のうち二相以上のデューティ比が第一閾値Th1より大きくない時(S41:NO)、且つ、三相のうち何れかの相のデューティ比が第一閾値Th1より三回以上連続して大きい時(S43:YES)、交流電圧に過電圧が発生したと判定する(S45)。該時、数値制御装置1は、交流電圧の過電圧を更に精度良く判定できる。
In the
基準回路51〜53は、分圧したR相、S相、T相の夫々の、他の二相のうち電圧が小さい相との電位差が所定電圧以上の時、パルス信号を出力する。数値制御装置1は、三相に対応するパルス信号のうち二相以上のパルス信号が基準回路51〜53から50ms以上送信しない時(S61:YES)、交流電圧に電圧低下が発生したと判定する(S71)。該時、数値制御装置1は、交流電圧の電圧低下を精度良く判定できる。数値制御装置1は二相以上の基準回路が50ms以内にパルスを出力したと判定した時(S61:NO)、且つ、三相のデューティ比が第二閾値Th2より所定回数(三回又は四回)以上連続して小さい時(S65:YES、S67:YES)、交流電圧に電圧低下が発生したと判定する(S71)。該時、数値制御装置1は、交流電圧の電圧低下を更に精度良く判定できる。
The
数値制御装置1は、交流電圧の各相の周波数が60Hzよりも50Hzに近い時(S63:YES)、且つ三相の全てのデューティ比が三回連続して第二閾値Th2より小さい時(S65:YES)、交流電圧に異常があると判定する(S71)。数値制御装置1は交流電圧の各相の周波数が50Hzより60Hzに近い時(S63:NO)、且つ三相の全てのデューティ比が四回連続して第二閾値Th2より小さい時(S67:YES)、交流電圧に異常があると判定する(S71)。つまり、数値制御装置1は、交流電圧の各相の周波数が相対的に大きい程、第二閾値Th2と比較する回数を多くする。尚、上記方法による判定が終了する迄の時間は、周波数の逆数と、第二閾値Th2との比較回数とを乗算した値に対応する。故に、数値制御装置1は、交流電圧に異常があるかの判定が終了する迄の時間を、交流電圧の各相の周波数に依らず均一化できる。
The
FPGA55は、交流電圧に過電圧と電圧低下が発生したかの判定結果を、CPU11に出力する(S29)。CPU11は、出力した判定結果に基づき、過電圧、電圧低下の発生を通知する通知情報を表示装置18に表示する。該時、数値制御装置1は、電圧異常の発生を外部に通知できる。
The
<変形例>
本発明は上記実施形態に限らない。数値制御装置1は三相交流電圧の異常を検出したが、二相交流電圧の異常を検出してもよいし、三相以上の交流電圧の異常を検出してもよい。数値制御装置1は、各基準回路51〜53のフォトカプラ64,74,84の代わりに、他の受光素子デバイス(例えば光MOSFET)を備えてもよい。CPU11は、FPGA55が出力した判定結果に基づき、工作機械2の動作を停止してもよい。FPGA55は、パルス幅とパルス周期からデューティ比を算出したが、パルス幅のみで過電圧又は電圧低下を判定してもよい。閾値テーブル14Aは、分圧した電圧の最大値の第一閾値と第二閾値を記憶してもよい。FPGA55は、デューティ比の代わりに電圧の最大電圧を第一閾値と第二閾値と比較することにより、過電圧と電圧低下の発生を判定してもよい。上記実施形態は、本発明の電圧異常検出装置の一実施形態として数値制御装置1を説明したが、数値制御装置1とは独立した電圧異常検出装置であってもよい。第一判定処理及び第二判定処理における各種パラメータ(三回、四回、50ms等)は一例であれ、変更可能である。
<Modification example>
The present invention is not limited to the above embodiment. Although the
閾値テーブル14Aは、バイパスコンデンサ65、75、85のパラメータに応じた回路条件(第i条件)に第一閾値(i)と第二閾値(i)を対応付け、周波数範囲毎に格納した。閾値テーブル14Aは、バイパスコンデンサ65、75、85のパラメータと異なる回路条件に第一閾値(i)と第二閾値(i)を対応付けてもよい。例えば基準回路51〜53は、分圧した電圧の変動を抑制するローパスフィルタ及びハイパスフィルタを備えてもよい。閾値テーブル14Aは、該ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの周波数特性を、回路条件として第一閾値(i)と第二閾値(i)を対応付けてもよい。
In the threshold value table 14A, the first threshold value (i) and the second threshold value (i) are associated with the circuit conditions (the i-th condition) corresponding to the parameters of the
FPGA55は、三相のうち二相以上のデューティ比が第一閾値Th1より大きい時(S41:YES)のみ、交流電圧に異常があると判定してもよい(S45)。該時、FPGA55は、S43の処理を実行しなくてもよい。FPGA55は、三相のうち何れかの相のデューティ比が第一閾値Th1より三回以上連続して大きい時(S43:YES)のみ、交流電圧に異常があると判定してもよい(S45)。該時、FPGA55は、S41の処理を実行しなくてもよい。
The
FPGA55は、基準回路51〜53が二相以上のパルス信号を50ms以上出力しない時(S61:YES)のみ、交流電圧に電圧低下が発生したと判定してもよい(S71)。該時、FPGA55は、S65、S67の処理を実行しなくてもよい。FPGA55は、三相のデューティ比が第二閾値Th2より所定回数(三回又は四回)以上連続して小さい時(S65:YES、S67:YES)のみ、交流電圧に電圧低下が発生したと判定してもよい(S71)。該時、FPGA55は、S61の処理を実行しなくてもよい。
The
FPGA55は、S65又はS67の処理による判定時の判定回数を同一としてもよい。即ち、FPGA55は、交流電圧の各相の周波数に依らず、三相の全てのデューティ比が第二閾値Th2より小さくなる時の判定回数を共通としてもよい。
The
<その他>
基準回路51〜53は本発明の分圧手段とパルス出力手段の一例である。第一閾値と第二閾値は本発明の基準情報の一例である。閾値テーブル14Aを記憶する不揮発性記憶装置14は本発明の「記憶部」の一例である。S11の処理を実行するFPGA55は、本発明の決定手段の一例である。S17の処理を実行するFPGA55は、本発明の第一特定手段の一例である。S19の処理を実行するFPGA55は、本発明の第二特定手段の一例である。S23、S25の処理を実行するFPGA55は、本発明の判定手段の一例である。S29の処理を行うFPGA55は、本発明の結果出力手段の一例である。
<Others>
14 :不揮発性記憶装置
14A :閾値テーブル
15 :電圧異常検出回路
19 :三相交流電源
51、52、53 :基準回路
55 :FPGA
65、75、85 :バイパスコンデンサ
14:
65, 75, 85: Bypass capacitor
Claims (7)
前記三相交流電源をR相、S相、T相に分圧する第一組抵抗、第二組抵抗、及び第三組抵抗を含み、三つの基準回路からなる分圧手段であって、
前記第一組抵抗、前記第二組抵抗、及び前記第三組抵抗は、夫々、直列に接続された二つの抵抗を含み、
前記第一組抵抗と、前記第一組抵抗に含まれる二つの抵抗の一方に並列に接続されたバイパスコンデンサと、R相基準で他のS相とT相とのうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとパルス信号を出力するパルス出力部とを少なくとも含むR相基準回路と、
前記第二組抵抗と、前記第二組抵抗に含まれる二つの抵抗の一方に並列に接続されたバイパスコンデンサと、S相基準で他のR相とT相とのうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとパルス信号を出力するパルス出力部とを少なくとも含むS相基準回路と、
前記第三組抵抗と、前記第三組抵抗に含まれる二つの抵抗の一方に並列に接続されたバイパスコンデンサと、T相基準で他のR相とS相とのうち低い方との電位差が所定電圧以上になるとパルス信号を出力するパルス出力部とを少なくとも含むT相基準回路と、を含む分圧手段と、
前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号のパルス周期に対するパルス幅の割合であるデューティ比の閾値を前記三相交流電源の周波数毎に定義した基準情報を、前記バイパスコンデンサの周波数特性を示す回路条件毎に対応付けたテーブルを記憶した記憶部と、
前記回路条件を特定可能な指示を、入力装置を介して直接的に受け付けるか、又は、設定スイッチの設定情報に基づいて間接的に受け付け、前記記憶部に記憶された前記テーブルのうち受け付けた前記指示が特定する前記回路条件に対応付けられた前記周波数毎の前記基準情報を決定する決定手段と、
前記三つの基準回路の各々が出力するパルス信号に基づき前記パルス幅と前記パルス周期を相毎に測定し、相毎に測定したパルス周期に基づき、前記三相交流電源の前記周波数を相毎に特定する第一特定手段と、
前記決定手段により決定された前記周波数毎の前記基準情報のうち、前記第一特定手段により特定した前記周波数に対応付けられた前記基準情報を相毎に特定する第二特定手段と、
前記第二特定手段により相毎に特定した前記基準情報により定義された前記閾値と、前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号の前記パルス周期に対する前記パルス幅の割合であるデューティ比との大小関係に基づき、前記三相交流電源の電圧に異常があるか否か判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする電圧異常検出装置。 A voltage abnormality detection device that detects abnormalities in the voltage of a three-phase AC power supply including R-phase, S-phase, and T-phase.
It is a voltage dividing means including a first set resistor, a second set resistor, and a third set resistor that divides the three-phase AC power supply into R phase, S phase, and T phase, and is composed of three reference circuits .
The first set resistor, the second set resistor, and the third set resistor each include two resistors connected in series.
The potential difference between the first set resistor, the bypass capacitor connected in parallel to one of the two resistors included in the first set resistor, and the lower of the other S phase and T phase based on the R phase. An R-phase reference circuit that includes at least a pulse output unit that outputs a pulse signal when the voltage exceeds a predetermined voltage, and
The potential difference between the second set resistor, the bypass capacitor connected in parallel to one of the two resistors included in the second set resistor, and the lower of the other R phase and T phase based on the S phase. An S-phase reference circuit that includes at least a pulse output unit that outputs a pulse signal when the voltage exceeds a predetermined voltage, and
The potential difference between the third set resistor, the bypass capacitor connected in parallel to one of the two resistors included in the third set resistor, and the lower of the other R phase and S phase based on the T phase. A voltage dividing means including at least a T-phase reference circuit including a pulse output unit that outputs a pulse signal when the voltage exceeds a predetermined voltage , and
The bypass capacitor provides reference information that defines the duty ratio threshold, which is the ratio of the pulse width to the pulse period of the pulse signal output by the pulse output unit of each of the three reference circuits, for each frequency of the three-phase AC power supply. A storage unit that stores a table associated with each circuit condition showing the frequency characteristics of
Identifiable indication the circuit condition, directly or accepted through the input device, or, indirectly accepted on the basis of the setting information of the setting switch, accepted among the tables stored in the storage unit determining means for determining the reference information for each of the frequency which is correlated to the circuit condition in which the instruction is identified,
Based on said pulse signal, each output of the three reference circuit measures the pulse width and the pulse period for each phase, based on the pulse period measured for each phase, the said frequency of the three-phase AC power supply for each phase The first specific means to identify and
Among the reference information for each of the frequency determined by the determination unit, a second specifying unit that specific for each phase of the reference information that is correlated to the frequency identified by said first identifying means,
The ratio of the pulse width to the pulse period of the pulse signal output by the pulse output unit of each of the three reference circuits and the threshold defined by the reference information specified for each phase by the second specific means. A voltage abnormality detecting device provided with a determination means for determining whether or not there is an abnormality in the voltage of the three-phase AC power supply based on a magnitude relationship with a certain duty ratio.
前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号のデューティ比と、前記基準情報により定義された前記閾値のうち過電圧を検出する為の第一閾値とを繰り返し比較し、
前記三つの基準回路の各々が出力するパルス信号のうち何れかのデューティ比が前記第一閾値より所定回数以上連続して大きい時、前記三相交流電源の電圧に過電圧が発生したと判定することを特徴とする請求項1に記載の電圧異常検出装置。 The determination means
The duty ratio of the pulse signal output by the pulse output unit of each of the three reference circuits is repeatedly compared with the first threshold value for detecting an overvoltage among the threshold values defined by the reference information.
When the duty ratio of any of the pulse signals output by each of the three reference circuits is continuously larger than the first threshold value by a predetermined number of times or more, it is determined that an overvoltage has occurred in the voltage of the three-phase AC power supply. The voltage abnormality detecting device according to claim 1.
前記三つの基準回路の各々の前記パルス出力部が出力するパルス信号のデューティ比と、前記基準情報により定義された前記閾値のうち電圧低下を検出する為の第二閾値とを繰り返し比較し、
前記三つの基準回路の各々が出力するパルス信号のデューティ比が、前記第二閾値より所定回数以上連続して小さい時、前記三相交流電源の電圧に電圧低下が発生したと判定することを特徴とする請求項1に記載の電圧異常検出装置。 The determination means
The duty ratio of the pulse signal output by the pulse output unit of each of the three reference circuits is repeatedly compared with the second threshold value for detecting a voltage drop among the threshold values defined by the reference information.
When the duty ratio of the pulse signal output by each of the three reference circuits is continuously smaller than the second threshold value by a predetermined number of times or more, it is determined that a voltage drop has occurred in the voltage of the three-phase AC power supply. The voltage abnormality detection device according to claim 1.
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