JPH01264571A - パルス幅変調電圧検出装置 - 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］ 本発明は、パルス幅変調（以下、ＰＷＭと略称する。）
電圧検出装置に関し、特に、三相交流電動機をインバー
タから発生される三相のＰＷＭ電圧で駆動する可変速装
置を制御するために用いられるＰＷＭ電圧検出装置に関
する。

［従来の技術］ 近年、Ｐ　ＷＭ電圧型インバータによって誘導電動機等
の三相交流電動機を駆動して可変速運転する装置が、保
守の容易な可変速装置として実用に供されている。この
可変連装装置をより高精度に制゛御するためには、電圧
、電流、速度等の情報を必要とする。これらの情報の中
で、Ｐ、ＷＭ電圧情報の計測は、ＰＷＭ電圧型インバー
タと三相交流電動機からなるパワ一部とパワ一部を制御
する制御部との絶縁（アイソレーション）が難しいため
、困難なものとなっている。

従来、ＰＷＭ電圧情報をパワ一部から絶縁して得る方式
として、トランス検出方式やアイソレーションアンプ介
在方式が採用されている。

トランス検出方式は、第４図に示されるように、ＰＷＭ
電圧型インバータ（ＩＮＶ）１より三相誘導電動機（Ｉ
Ｍ＞２に印加される３相のＰＷＭ電圧をトランス５を用
いて検出する方式であって、トランス５によってＰＷＭ
電圧型インバータ１のパワー電源（図示せず）と制御装
置４の制御電源（図示せず）との絶縁を行っている。ト
ランス検出方式には、相間電圧検出方式と相電圧検出方
式とかあるが、相電圧検出方式では、第５図の等価回路
に示されるように、三相誘導電動機２と１〜ランス５と
が接続される。第５図において、■−イは三相誘導電動
１ｆｉ２の一次巻線インダクタンス、ｒＭは三相誘導電
動ａ２の一次巻線抵抗、Ｌｔはトランス５の一次及び二
次巻線インタフタンス、ｒｔはトランス５の一次巻線抵
抗である。

第５図の等価回路から明らかなように、１ヘランス検出
方式は、トランスの構造か、第６図の等価回路の如くな
っている。これは、相間電圧検出方式の場合も同様であ
る。しなかつて、トランス５の出力電圧■。、ｔは、ト
ランス５の入力電圧■、。

によって、次式で表される。

ここで、Ｐは微分演算子、′ｒはＬｔ／ｒｔで１〜ラン
ス時定数である。第（１）式で表される如く、低周波数
領域でゲインが低下し、位相が進む。この影響を小さく
するためには、トランス時定数Ｔを大きくずれは良い。

即ち、ｌ−ランス５の一次巻線抵抗ｒ、の抵抗値を小さ
く、トランス５の一次以下余日 及び二次巻線インダクタンスＬＬの値を大きくずれは良
い。

−・方、アイソレーションアンプ介在方式は、第７図に
示されるように、アイソレーションアンプＩＡを用いて
パワ一部と制御部をアイソレーションし、ＰＷＭ電圧を
検出する方式である。この方式の特長は、トランス検出
方式に比較して、低周波数領域まで計測できることであ
る。図示の如く、相聞は抵抗分割され、分割された相間
電圧はコンデンサを介してアイソレーションアンプＩＡ
に入力している。アイソレーションアンプＩＡで検出さ
れた相聞電圧は相間−相変換器６で相電圧に変換される
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、トランス検出方式では、上述したように
、低周波数領域では電圧検出が不可能℃ある。また、低
周波数領域まで計測するために、トランスの一次巻線抵
抗ｒｔの抵抗値を小さくすると、低周波数領域ではトラ
ンス側の方に大きな電流か流れ出して′しようので、１
〜ランスの一次巻〜　　５　−− 線抵抗ｒ　ｔの抵抗値を余り小さな値に設定することが
できない。したがって、１〜ランスの一次及び二次巻線
インタフタンスＬｔの値を大きくぜさ゛るを得す、トラ
ンスか大型化してしまう欠点がある。

また、アイソレーションアンプ介在方式では、アイソレ
ーションアンプのドリフトやオフセラ１〜の補正が難し
く、アイソレーションアンプか高価であるという欠点か
ある。

本発明の目的は、ＰＷＭ電圧情報を簡易に得ることか出
来るＰＷＭ電圧検出装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるＰＷＭ電圧検出装置は、ＰＷＭ電圧を検出
するためのフォ１へカプラと、このフォトカプラで検出
されたＰＷＭ電圧をアナログ量に変換して実効電圧を得
る変換手段とを有する。

［作　用］ フォトカプラによりＰＷＭ電圧を検出し、このＰＷＭ電
圧を変換手段によりアナログ量に変換して実効電圧を得
る。このＰＷＭ電圧検出装置を可変速装置に適用した場
合、フォトカプラにより、パワ一部と制御部とを絶縁す
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第３図を参照すると、本発明の一実施例によるＰＷＭ電
圧検出装置３は、第４図に示される１〜ランス５の代わ
りに用いられる。

第１図を参照すると、ＰＷＭ電圧検出装置３は、ＰＷＭ
電圧型インバータ１から発生されたＰＷＭ電圧を検出す
るフォトカプラ３１と、フォトカプラ３１で検出された
ＰＷＭ電圧をアナ１コク量に変換して実効電圧を得るロ
ーパスフィルタ３２とからなる。

次に本実施例の動作について説明する。

Ｐ　Ｗ　Ｍ電圧型インバータ１より、三相誘導電動機２
にｒ）　Ｗ　Ｍ電圧か印加されると、そのＩ）　Ｗ　Ｍ
電圧の立−Ｊｌがり立下がりにおいて抵抗Ｒ，＋を介し
てフォトカプラ３１の発光タイオード３１ａに電流が流
れたり、止まったりする。この発光タイオード３１ａか
ら発生される光をフォト１〜ランジスタ３１ｂで受光す
ることで、フォトカプラ３１の出力から、三相誘導電動
＠２に印加されるＰＷＭ電圧と同等のパルス列か発生す
る。このパルス列の波高値を正規化したものをローパス
フィルタ３２を通ずことにより、パルス列に対応した実
効電圧を得ることができる。

フォ１へカプラ３１により、パワ一部と制御装置４との
間が絶縁される。フォトカプラ３１の出力を通過帯域の
狭い（例えは、５００　Ｈｚ程度）ローパスフィルタ３
２を通ずので、高周波数領域では多少のゲインの低下を
招くか、三相誘導電動ａ１２の始動時等に大きく係わる
低周波数領域ではゲインの低下を招くことなく、正確に
ＰＷＭ電圧の実効値を得ることか出来る。

第１図では三相のＰＷＭ電圧の中の一相（例えば、Ｕ相
）のＰＷＭ電圧を検出する場合についてのみ説明したが
、実際には第２図に示されるように、三相のＰＷＭ電圧
を検出する。

第２図を参照すると、ＰＷＭ電圧検出装置３は、ＰＷＭ
電圧型インバータ１より三相誘導電動機２に印加される
三相ＰＷＭ電圧をそれぞれ検出するための３つのフォト
カプラ３１と、この３つのフォトカプラ３１で検出され
た三相ＰＷＭ電圧を、それぞれアナログスイッチ３３を
介して受け、この三相ＰＷＭ電圧を、アナログ量に変換
して、それぞれ中性点に対する実測実効相電圧Ｖ’ｕ　
、　Ｖ’ｖ　、Ｖ’ｗを得る３つのローパスフィルタ３
２と、これら中性点に対する実測実効相電圧Ｖ’ｇ　、
　Ｖ’ｖ　、Ｖ’ｗより、中性点電圧ｖｎを得る加算器
３４と、中性点に対する実測実効相電圧ｖ’、　、ｖ’
、　、ｖ’、から中性点電圧■１を減算することにより
、それぞれ相電圧Ｖ、　、Ｖ、　１．Ｖ、を得る３つの
減算器３５とを著する。尚、中性点に対する実測実効相
電圧Ｖ’ｇ　。

ｖ’、　、ｖ’いは、正規化電圧Ｖ　ｒ　＊　ｒをイン
バータ電圧で割算して得られる。

ここで、中性点に対する実測実効相電圧Ｖ’ＬＩ　。

Ｖ’ｙ　、Ｖ’Ｗは、中性点電圧■。と相電圧ｖＵ、Ｖ
、　、Ｖ、とによって、次式で表される。

Ｖ’ｕ　’＝　Ｖ　ｕ　＋　Ｖ　。

ｖ’、−ｖ、十Ｖ、。

Ｖｗ　＝Ｖｗ　十Ｖ。

従って、（ＶＵ　＋Ｖｖ＋ＶＷ　＝Ｏなる関係があるの
で）中性点に対する実測実効相電圧Ｖ’Ｕ　。

Ｖ’ｖ　、　Ｖ’ｗを加算器３４で加算して、３で割る
ことにより、中性点電圧ｖ９か得られる。中性点に対す
る実測実効相電圧Ｖ’ＬＩ　、　Ｖ’ｖ　、Ｖ’ｗより
中性点電圧ｖ０を減算器３５によって減算することによ
り、相電圧■。、Ｖｖ、Ｖ、か求められる。

なお、上記実施例では、電動機か誘導電動機である場合
のＰＷＭ電圧検出装置について述べているか、同期電動
機やチョッパ制御によるＤＣ電動機のＰＷＭ電圧検出装
置にも適用できるのは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、フォトカプラに
よりＰＷＭ電圧を検出し、このＰＷＭ電圧を変換手段に
よりアナログ量に変換して実効電圧を得ているので、パ
ワ一部と制御部との絶縁を可能とだ簡易な構成のＰＷＭ
電圧検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるＰＷＭ電圧検出装置の
構成を示すブロック図、第２図は本発明の他の一実施例
によるＰＷＭ電圧検出装置の構成を示ずブロック図、第
３図は本発明によるＰＷＭ電圧検出装置が適用される可
変速装置の構成を示すブロック図、第４図は従来の１〜
ランス検検出式のＰＷＭ電圧検出装置が用いられる可変
速装置の構成を示すブロック図、第５図は第４図のトラ
ンスと三相誘導電動機の接続関係の等価回路を示す回路
図、第６図は第５図のトランス構造の等価回路を示す回
路図、第７図は従来のアイソレーションアンプ介在方式
のＰＷＭ電圧検出装置の構成を示すブロック図である。 １・・・ｐｗＭｘ圧型インバータ（ＩＮＶ）、２・・・
三相誘導電動機（ＩＭ）、３・・・本発明のＰＷＭ電圧
検出装置、４・・・制御装置、３１・・フ巧トカプラ、
３２・・・ローパスフィルタ、３３・・・アナログスイ
ッチ、３４・・・加算器、３５・・・減算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パルス幅変調電圧を検出するためのフォトカプラと
   、該フォトカプラで検出されたパルス幅変調電圧をアナ
   ログ量に変換して実効電圧を得る変換手段とを有するパ
   ルス幅変調電圧検出装置。 ２、三相交流電動機をインバータから発生される三相の
   パルス幅変調電圧で駆動する可変速装置において、 前記三相のパルス幅変調電圧をそれぞれ検出する３つの
   フォトカプラと、 該３つのフォトカプラで検出された三相のパルス幅変調
   電圧をそれぞれアナログ量に変換して、それぞれ中性点
   に対する実測実効相電圧を得る３つの変換手段と、 該３つの変換手段で得られた中性点に対する実測実効相
   電圧より中性点電圧を得る手段と、前記３つの変換手段
   で得られた中性点に対する実測実効相電圧から前記中性
   点電圧を減算することにより、それぞれ相電圧を得る３
   つの減算手段とを有するパルス幅変調電圧検出装置。