JPH01129794A - チョッパ制御直流モータ装置の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、チョッパ制御直流モータ装置のチテッパ装
置および直流モータ回路の異常を監視するための異常検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

チョッパ制御直流モータ装置においては、直流モータに
加える電圧を゛チョッパ装置によって所定のタイミング
でオン・オフ制御して電圧の平均値を制御するので、チ
ョッパ装置の主スイッチング素子の劣化に基づいて主ス
イッチング素子にオフ動作不良（全導通故障）やオン動
作不良（オーブン故障）を生じたり、あるいは主回路の
断線による通流障害が生じモータの運転制御が阻害され
ることがあり、これら装置の異常を検出して直流モータ
の運転を停止させる異常検出装置を備えたものが知られ
ている。

第６図は従来装置の一例を示す接続図であり、直流モー
タ１およびチョッパ装置２とで構成されるチョッパ制御
直流モータ装置１０は、チョッパ制御回路２Ａの出力信
号によりオン・オフ動作する主スイッチング素子３が直
流モータｌに直列接続され、直流電源５の出力電圧が所
定のタイミングでオン・オフ制御されることにより、直
流モータの端子電圧（回転速度）が制御される。異常検
出装置は、直流モータ１に流れる電流を検出する例えば
直流分流器からなる電流センサ４と、その検出電流を増
幅する絶縁増幅部６および増幅部７と、上限設定器８Ｂ
および下限設定器８Ｃおよびコンパレータ８Ａを有する
判断部８とで構成され、増幅済検出電流が上限設定レベ
ルを超えたときには主スイッチング素子３に全導通故障
が発生したものと判断し、下限設定レベルを下廻ったと
きには主スイッチング素子のオープン故障か主回路の断
線故障が発生したものと判断して異常信号１０を出力す
る。また、異常検出装置の電源回路には絶縁変圧器９が
設けられ、絶縁増幅器６の電源９Ｂと増幅部７および判
断部８の電源回路９Ａとが相互に絶縁されてチョッパ制
御直流モータ側のパルス電圧が電子回路に悪影響を及ぼ
さないよう構成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

チョッパ制御直流モータは、端子電圧数十Ｖ程度の制御
用モータから１０００　Ｖを超える車両用モータまでそ
の電圧、電流に広がりがあり、異常検出装置もこれに耐
えるものであることが求められる。

ところが、直流モータ１に流れる電流１．の検出センサ
４として直流分流器を用いた場合、その出力電圧は通常
数十ｍＶと小さいので、この電圧をコンパレータ８での
電圧比較に好適な電圧数■からＩＯＶ程度に高める必要
があり２段の増幅部６および７が設けられる。しかしな
がら、低圧電子回路である増幅部７および判断部８を直
流モータ側の電力回路で発生する高圧のパルス電圧やス
パイクノイズから保護するために絶縁増幅部６の構成が
大がかりになり、装置が大型化するばかりでなく、信鯨
性の保持が困難になるという問題がある。

この発明の目的は、検出信号の増幅を必要とせず、した
がって装置の構成が簡素かつ信頼性の高い異常検出装置
を得ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、この発明によれば、直流
モータに直列接続されたチョッパ装置の主スイッチング
素子のオン・オフ動作により直流モータが制御されるも
のにおいて、直流モータおよび主スイッチング素子それ
ぞれの両端子間にダイオードを介して接続された一対の
電圧検出コンデンサと、この電圧検出コンデンサそれぞ
れの両端子間に接続された一対のホトカプラからなりそ
の入力電圧の有無に対応してＬレベルおよびＨレベルの
信号を発する信号変換部と、この信号変換部の出力信号
を受けＬレベルおよびＨレベルの信号の組み合わせに基
づいて故障の有無および故障の種類を弁別して異常信号
を発する判断部とを備えるものとする。

〔作用〕

上記手段において、直流モータ、主スイッチング素子そ
れぞれの両端子間にダイオードを介して電圧検出コンデ
ンサを接続したことにより、ダイオードと電圧検出コン
デンサの直列体が充電回路を形成して電圧検出コンデン
サそれぞれの両端子間に平滑化された大きな電圧信号が
得られ、かつ一対の電圧検出コンデンサそれぞれの端子
電圧は電力回路が正常なときには双方所定の電圧を示し
、例えば主スイッチング素子に全導通故障が生じたとき
には直流モータ側の電圧検出コンデンサのみに電圧信号
が得られるなど故障の状態によって電圧信号の有無の組
合わせが変化する。また、一対の電圧検出コンデンサそ
れぞれの出力端にホトカプラからなる信号変換部を設け
て前記電圧信号を反転するスイッチング動作をさせたこ
とにより、その出力側に設けられた低圧論理回路からな
る判断部を電力回路から切離して保護できるとともに、
ホトカプラにより反転されたＬレベル信号およびＨレベ
ル信号を受けた判断部が信号の組合わせによって故障の
有無または種類を弁別して異常信号を発することにより
、絶縁増幅器や増幅部を設けることなく故障検出を行う
ことができる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例装置に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例装置を示す接続図である０図
において、チョッパ制御直流モータ装置１０の直流モー
タｌの両端子間にはダイオード１１を介して電圧検出コ
ンデンサ１２が接続されて充電回路を形成し、主スイッ
チング素子２の両端子間にはダイオード２１を介して電
圧検出コンデンサ２２が接続されて充電回路を形成する
。したがって、雨検出コンデンサ１２および２２には直
流モータｌの端子電圧ｖ、１に比例した大きな電圧信号
Ｖ１２および主スイッチング素子３の端子電圧■ｃに比
例した電圧信号Ｖ２２が検出される。

また、電圧検出コンデンサ１２および２２それぞれの両
端子間には電流調整抵抗１３および２３を介して信号変
換部としてのホトカプラ１４および２４の発光ダイオー
ド側が接続され、その入力電圧Ｖ　１２．　　Ｖ　２２
により発光ダイオードに電流ＩＩまたはＩ、が流れ、そ
の発光により受光素子が導通し制限抵抗１５．２５によ
る電圧降下により受光素子の端子電圧Ｖ１４およびＶ２
４はほぼ零（Ｌレベル）になる、また入力電圧Ｖ１２ま
たはＶ２２が零である場合には発光ダイオードは発光せ
ず、したがって受光素子１４および２４は非導通状態と
なり、端子電圧Ｖ　１４．　　Ｖ　２４それぞれＨレベ
ルの信号を出力する。このように、電圧変換部としての
一対のホトカプラ１４および２４は電圧信号Ｖ１２．　
　Ｖ２２の有無を逆に無し、有りに反転したＬレベル信
号およびＨレベル信号に変換する反転スイッチング素子
として機能するとともに、信号変換部としての一対のホ
トカプラの受光素子およびその出力側に設けられる判断
部２０を電圧の高い電力回路側と絶縁して保護するよう
機能する。

第２図、第３図、および第４図は実施例装置における異
常検出状況を示す波形図であり、第２図はチ四ツバ制御
直流モータ装置が正常に作動している状態から主スイッ
チング素子の全導通故障に至る状態を、第３図は主スイ
ッチング素子のオーブン故障状態を、第４図は主回路の
断線故障状態をそれぞれ示したものである。第２図にお
いて、チョッパ制御直流モータ装置１０が正常に作動し
ている状態においては、・直流モータの端子電圧Ｖ、は
直流分と方形パルスが重量した波形を示し、主スイッチ
ング素子３の端子電圧Ｖ、はそのオン状態で零、オフ状
態で所定電圧値となる方形波パルス列となり、電圧検出
コンデンサ１２および２２の端子電圧（電圧信号）ｖ１
２およびＶ２２はこれを整流した直流電圧となる。また
、一対のホトカプラ１４および２４には電圧信号Ｖ１２
およびＶ２２によってその発光ダイオードに電流が流れ
、発光を感知した受光素子が導通するので、出力信号Ｖ
１４およびＶ２４はともにＬレベルとなる０時刻ｔ１に
おいて主スイッチング素子３に全導通故障が発生すると
、主スイッチング素子３の端子電圧■。は零となり、こ
れを受けて電圧検出コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２２は
電荷が発光ダイオードを介して放電するとともに低下し
て時刻１．で零となる。その結果、ホトカプラ２４の受
光素子がオフ状態となりその端子電圧Ｖ２４はＨレベル
となる。

このとき、直流モータ１の端子電圧Ｖ。はほぼ直流分の
みとなり、これを受けてＶ１２が持続するので、ホトカ
プラ１４に■１が流れその出力電圧Ｖ１４はＬレベルと
なる。すなわち故障発生前はＶ　１４．　　Ｖ　２４と
もにＬレベルであったものが、全導通故障発生後はＶ２
４がＨレベルに変化する。したがって、これを論理回路
で構成される判断部２０によって検出し、警報信号とと
もにトリップ信号を出力し、電源５の図示しない開閉器
を遮断することにより、直流モータ１の端子電圧Ｖイが
零となり、故障の拡大を阻止できる。

次に主スイッチング素子がオーブン故障するか、あるい
はチロツバ制御回路２Ａが故障して主スイッチング素子
がオーブン状態となった場合には、第３図に示すように
直流モータの端子電圧ｖＭおよびその検出電圧Ｖ１２が
低下し、これを囁けてホトカプラ１４の出力電圧Ｖ１４
がＨレベルとなる。

このときオーブンした主スイッチング素子３の端子間に
は直流電圧ｖｃが、コンデンサ２２の端子間には直流電
圧Ｖ２２が持続して発生するので、ホトカプラ２４には
電流Ｉ、が流れ、その出力電圧Ｖ２４はＬレベルとなる
。すなわち、全導通故障とは逆にＶ１４がＨレベル、ｖ
２４がＬレベルとなり、故障原因の弁別が可能になる。

さらに、電源５が故障するか１．あるいは電源回路に断
線故障が生じた場合には、一対のホトカプラ１４および
２４の発光素子への電流！１および！鵞が例えばｔ３時
点で零となり、したがって受光素子は非導通状態となる
ので、第４図に示すようにホトカプラ１４および２４の
出力電圧Ｖ１４およびＶ２４はともにＨレベルとなる。

第５図は実施例装置における判断部の動作を示す説明図
であり、判断部２０に入力信号Ｖ１４およびＶ２４のい
ずれか一方でもＨレベルになったとき所定時間トリップ
信号を出力する例えばＯＲ回路を設ければ主スイッチン
グ素子の全導通故障、オープン故障、および断線故障の
いずれかにおいてもチョッパ制御直流モータ装置ＩＯが
停止する異常検出装置が得られる。また、入力信号Ｖ１
４がＨレベルになったとき主スイッチング素子のオープ
ン故障を報知する例えばモノステーブルマルチ回路、入
力信号Ｖ２４がＨレベルになったとき主スイッチング素
子の全導通−故障を報知する例えばモノステーブルマル
チ回路、および両人力信号がともにＨレベルとなったと
き電源回路の断線故障を表示する例えばＡＮＤ回路等を
設ければ、故障の発生をその原因別に表示できる。

〔発明の効果〕 この発明は前述のように、直流モータおよび主スイッチ
ング素子それぞれの両端子間にダイオードを介して電圧
検出コンデンサを接続して平滑化された直流モータおよ
び主スイッチング素子の端子電圧を検出信号として取り
出し、その出力側に配された一対のホトカプラをスイッ
チング動作させて検出信号を反転した論理パルスに変換
し、論理回路からなる判断部により故障の有無および故
障原因を弁別するよう構成した。その結果、大きな検出
信号が得られるので従来技術で必要とした絶縁増幅部、
増幅部が不要となり、かつ増幅部が排除されることによ
ってその電源回路も不要となるので絶縁変圧器が省略で
き、したがって簡素化された異常検出装置を備えたチョ
ッパ制御直流モータ装置を経済的に有利に提供すること
ができる。

また、ホトカプラによってその出力側の低圧電子回路と
絶縁された高電圧回路が増幅部を含まないので、電圧の
高いチョッパ制御直流モータ装置への適用が容易になる
利点が得られる。さらに、ホトカプラをスイッチング動
作する信号変換部とし、論理パルスの組合わせにより故
障原因を弁別して報知信号を出力するようにしたので、
信号の大きさにより故障検出を行う従来装置に比べてノ
イズ等による誤動作が少なくかつ故障弁別機能のよい異
常検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例装置を示す接続図、第２図、
第３図および第４図は実施例装置の異なる故障原因に対
する動作を示す電圧波形図、第５図は実施例装置におけ
る判断部の動作を示す説明図、第６図は従来装置を示す
接続図である。 ｌ・・・直流モータ、２・・・チョッパ装置、３・・・
主スイッチング素子、４・・・電流センサ、５・・・直
流電源、６・・・絶縁増幅部、７・・・増幅部、８・・
・判断部、１２゜２２・・・電圧検出コンデンサ、１４
．２４・・・ホトカプラ（信号変換部）、２０・・・判
断部、１０・・・チョッパ制御″６５Ｉ！１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）直流モータに直列接続されたチョッパ装置の主スイ
   ッチング素子のオン・オフ動作により直流モータが制御
   されるものにおいて、直流モータおよび主スイッチング
   素子それぞれの両端子間にダイオードを介して接続され
   た一対の電圧検出コンデンサと、この電圧検出コンデン
   サそれぞれの両端子間に接続された一対のホトカプラか
   らなりその入力電圧の有無に対応してＬレベルおよびＨ
   レベルの信号を発する信号変換部と、この信号変換部の
   出力信号を受けＬレベルおよびＨレベルの信号の組み合
   わせに基づいて故障の有無および故障の種類を弁別して
   異常信号を発する判断部とを備えたことを特徴とするチ
   ョッパ制御直流モータ装置の異常検出装置。