JPH03155392A - 電流検出装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はインバータ装置により交流電圧が供給される交
流電動機に流れる電流を検出する電流検出装置に関する
。

（従来の技術） 従来より、インバータ装置を用いて可変速制御を行なう
交流電動機の速度制御装置としては、「ブラシレスサー
ボモータの基礎と応用」　（総合電子出版社、昭和６２
年３月３０日第２版）が開示されている。これは、周知
のように、交流電動機の速度検出信号と速度指令信号と
の偏差を検出して電流指令信号を得、更に、交流電動機
の各相に流れる電流を変流器等の電流検出手段により検
出して、その検出電流と前記電流指令信号との偏差を演
算し、演算結果である偏差電流値の大きさに応じてイン
バータ装置をＰＷＭ制御する構成である。

尚、従来では、インバータ装置の直流側部分に電流検出
手段を設け、この電流検出手段の検出電流に基づいて、
過電流、過負荷を検出して保護動作を行なわせたり、或
いは、出力電流の表示を行なわせたりすることも実施さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の構成では、インバータ装置の直流側部分の電流を
検出する電流検出手段は単に流れる電流の大きさを検出
するだけであって、保護及び計測を目的とするものであ
り、従って、交流電動機の電流フィードバックによる制
御を行なう場合には、交流電動機の相電流を検出する複
数個の電流検出手段例えば３相交流電動機であれば少な
くとも２招分たる２つの電流検出手段を設ける必要があ
り、それだけ、信号処理が複雑になるばかりでなく、コ
スト高になり、又、取付スペースも広く確保する必要が
ある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、一つの電流検出手段を設けるだけで交流電動機の電流
フィードバック制御が可能になるとともに、保護用、計
測用としても共用できる電流検出装置を提供するにある
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の電流検出装置は、スイッチング素子にドライブ
信号が与えられることにより直流電源からの直流電圧を
任意の周波数の交流電圧に変換して交流電動機に供給す
るインバータ装置を備えたものにおいて、前記インバー
タ装置の直流側部分に流れる電流を検出する直流電流検
出手段を設け、前記インバータ装置の出力周波数に基づ
き所定電気角毎に反転するパルス信号と前記ドライブ信
号とからサンプリングアンドホールド信号を発生するサ
ンプリングアンドホールド信号発生手段を設け、前記直
流電流検出手段からの直流電流信号を前記サンプリング
アンドホールド信号に基づきサンプリングし且つホール
ドする電流サンプリングアンドホールド手段を設ける構
成に特徴を有する。

（作用） 本発明の電流検出装置によれば、電流検出手段からの直
流電流信号はＰＷＭ制御された複雑な波形となるが、こ
の直流電流信号をインバータ装置のスイッチング素子に
与えられるドライブ信号及びインバータ装置の出力周波
数に基づく所定の電気角（例えば３相の場合は６０°）
毎に反転するパルス信号によるサンプリングアンドホー
ルド信号によりサンプリングし且つホールドすることに
よって、電流波形の変化から力率を検出することができ
、又、交流電動機の各相電流を検出することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明
する。

先ず、第１図に従って、全体の構成について述べる。１
は３招の交流電源であり、その３相交流電圧は６個のダ
イオードを３Ｉロブリツジ接続してなる全波整流回路２
の交流入力端子に与えられるようになっている。この全
波整流回路２の直流出力電圧はこれとともに直流電源３
を構成する平滑用コンデンサ４を介して直流母線５，６
に与えられるようになっている。７は６個のスイッチン
グ素子たるトランジスタを３相ブリツジ接続してなるイ
ンバータ装置であり、その入力端子には直流母線５，６
間の直流電圧が与えられ、出力端子からの交流出力電圧
は３相の交流電動機例えば同期電動機８の入力端子に供
給されるようになっている。この３相の同期電動機８は
スター接続されたＵ、Ｖ及びＷ相励磁巻線を有する。９
はホールＣＴからなる電流検出器であり、これはインバ
ータ装置７の直流側部分たる直流母線５に設けられてい
て、その検出された直流電流信号１ｄｃは電流検出装置
１０の入力端子１０ａに与えられるようになっている。

１１は制御回路、１２はドライブ回路である。制御回路
１１は、入力端子１１ａに電流検出装置１０からの後述
する如き各相用検出電流信号■が与えられ、入力端子１
１ｂに速度指令信号ｖ１が与えられるようになっていて
、後述するように、出力端子１１ｃからＰＷＭ制御によ
るドライブ信号Ｕ、Ｖ、Ｗ及びＸ＋Ｙ＋　　ｚを出力し
てドライブ回路１２を介し前記インバータ装置７の６個
のトランジスタのベースに与えるとともに、そのドライ
ブ信号ｕ、ｖ、ｗ及びｘ、ｙ、ｚを電流検出装置１０の
入力端子１０ｃに与え、出力端子ｌｉｄからのパルス信
号Ｐ８を電流検出装置１０の入力端子１０ｄに与えるよ
うになっている。

さて、第２図に従って電流検出装置１０の具体的構成に
ついて述べる。１３は電流検出器９とともに電流検出手
段１４を形成する電流増幅回路であり、その入力端子１
０ａには前述の直流電流信号１ｄｃが与えられ、出力端
子からはこれを増幅した直流電流信号１ｄｃ’を出力し
て電流サンプリングアンドホールド手段たる電流す°ン
ブリングアンドホールドロ路１５の入力端子１ａに与え
るようになっている。１６はサンプリングアンドホール
ド信号発生手段たるサンプリングアンドホールド信号発
生回路であり、前述したように、その入力端子１０ｃに
はドライブ信号ｕ、ｖ、ｗ及びｘ、ｙ、ｚが与えられ、
入力端子１０ｄにはパルス信号Ｐ＃が与えられるように
なっており、出力端子Ｏからサンプリングアンドホール
ド信号ＳＨを出力して電流サンプリングアンドホールド
回路１５の入力端子Ｉｂに与えるようになっている。

そして、この電流サンプリングアンドホールド回路１５
は、後述するように、サンプリング及びホールド作用に
より各相用検出電流信号Ｉを出力端子１０ｂより出力す
るものである。

次に、本実施例の作用につき第３図及び第４図をも参照
して説明するに、ここでは、３相の同期電動機８をイン
バータ装置７によりＰＷＭ制御し且つ電流フィードバッ
クにより力率制御する場合を例示する。

第３図には、インバータ装置７により力率制御を行なわ
なかった場合における力率変化に対する電流検出器９の
直流電流信号Ｉｄｃの波形を示す。

即ち、力率が遅れた場合には、同図（ａ）で示すように
、出力周波数の１７６周期（電気角で６０）毎に波形が
変化し、その変化は右上りとなる。

反対に、力率が進んだ場合には、同図（ｃ）で示すよう
に、同周期毎に波形が変化し、その変化は右下りとなる
。そして、力率が略１になった場合には、同図（ｂ）で
示すように、はとんど変化のない波形となる。３相の同
期電動機８においては、力率を制御してこれが略１とな
るように運転する必要がある。

第４図には、各部の具体的な波形を示す。同図（ａ）は
第３図（ａ）に相当するところの直流増幅回路１３を介
しての直流電流信号１ｄｃ’を示すものであり、インバ
ータ装置７によりＰＷＭ制御が行なわれているので非常
に複雑な波形となっている。従って、第３図に示す如く
出力周波数の１／６周期毎の直流電流信号１ｄｃの変化
をこの第４図（ａ）で示す如き直流電流信号１ｄｃ’か
ら検出することは容易なことではない。

そこで、次のような処理が行なわれる。即ち、制御回路
１１は、ドライブ回路１２に与えるＰＷＭ制御されたド
ライブ信号ｕ、ｖ、ｗ及びｘ、ｙ。

２とインバータ装置７の出力周波数の１／６同期毎にロ
ウレベル、ハイレベルに反転するパルス信号Ｐ、（第４
図（ｃ）参照）とを電流検出装置１０に与える。この電
流検出装置１０において、直流増幅回路１３は電流検出
器９からの直流電流信号Ｉｄｃが与えられてこれを増幅
することにより直流電流信号１ｄｃ’　として出力し、
サンプリングアンドホールド信号発生回路１６はドライ
ブ信号ｕ、ｖ、ｗ及びｘ＋ＹｒＺとパルス信号Ｐ、とが
入力されて第４図（ｄ）で示す如きサンプリングアンド
ホールド信号ＳＲを出力する。そして、電流サンプリン
グアンドホールド回路１５は、直流電流信号Ｉｄｃ’　
とサンプリングアンドホールド信号ＳＨとが入力される
ことにより、サンプリングアンドホールド信号ＳＨがハ
イレベルとなる毎に直流電流信号１ｄｃ’の値をサンプ
リングし且つホールドするようになる。この場合、サン
プリングアンドホールド信号ＳＨは、パルス信号Ｐ、の
例えば最初のハイレベルの期間（電気角ｏｏ乃至６０°
）はＵ相同のドライブ信号に同期し、次のロウレベルの
期間（電気角で６０°乃至１２０°）はＶ相同のドライ
ブ信号に同期し、更に、次のハイレベルの期間（電気角
１２ｏ°乃至１８０°）はＷ相同のドライブ信号に同期
することを繰返すように出力されるようになっており、
電流サンプリングアンドホールド回路１５の検出電流信
号１は、第４図（ｂ）で示すように、各Ｕ、　Ｖ及びＷ
相電流信号１ｕ、Ｉｖ及びＩｗとなる。そして、この検
出電流信号Ｉは制御回路１１に与えられるので、その制
御回路１１は、この検出電流信号■と速度指令信号ｖ８
とに基づき演算を行なって、演算結果に応じて電流検出
器９の検出する直流電流信号１ｄｃ（即ち検出電流信号
■）が第３図（ｂ）で示す如き力率１の波形となるよう
にドライブ信号ｕ、ｖ、ｗ及びＸ＋Ｙ＋　　ｚのＰＷＭ
制御を行ない、以て、力率制御を行なうものである。

このような本実施例によれば、次のような効果を得るこ
とができる。

即ち、インバータ装置７の直流側部分たる直流母線５の
電流を検出する電流検出手段１４の直流電流信号Ｖｄｃ
’を、ドライブ信号ｕ、ｖ、ｗ及びＸ、Ｙ＋　　ｚと出
力周波数の１／６周期（電気角６０°）毎に反転するパ
ルス信号Ｐ、とがら得られるサンプリングアンドホール
ド信号ＳＨによりサンプリングし且つホールドすること
によって、電流サンプリングアンドホールド回路１５か
ら検出電流信号Ｉを出力するようにしたので、この検出
電流信号Ｉの波形の変化から力率を検出することかがで
き、従って、同期電動機８の電流フィードバック制御が
可能となるものであり、この場合に、一つの電流検出手
段１４を設けるだけでよいので、従来に比し、信号処理
が簡単になり、コスト安になり、又、取付スペースも少
なくて済む利点がある。

又、電流検出手段１４の直流電流信号１ｄｃ’を過電流
、過負荷の検出保護用及び出力表示のための計測用とし
ても共用することができ、従って、一つの電流検出手段
１４によって電流フィードバック制御、過電流及び過負
荷の保護並びに計測の種々の目的を達成でき、−層コス
ト安になるとともに、取付スペースが著しく少なくて済
むものとなる。

一方、電流サンプリングアンドホールド回路１５の検出
電流信号Ｉは各Ｕ、Ｖ及びＷ相電流信号Ｉｕ、Ｉｖ及び
Ｉｗとして検出されるので、例えば、従来と同様に、同
期電動機８の速度検出信号と速度指令信号との偏差を検
出して電流指令信号を得、更に、同期電動機８の各相に
流れる電流■”＋Ｉｖ及びＩｗと前記電流指令信号との
偏差を演算し、演算結果である偏差電流値の大きさに応
じてインバータ装置７をＰＷＭ制御する構成としてもよ
いものである。

尚、上記実施例では交流電動機として３相の同期電動機
を用いた場合について述べたが、これ以外の多相の交流
電動機を用いてもよいのものであり、この場合のパルス
信号Ｐ＃の反転は電気角６０°毎に限らず相数で設定さ
れる所定電気角毎となる。

［発明の効果］ 本発明の電流検出装置は以上説明したように、１つの電
流検出手段を設けるだけで、交流電動機の電流フィード
バック制御が可能になるとともに、過電流、過負荷の検
出保護用及び出力表示の計測用として共用することがで
き、従って、信号処理が簡単になるばかりでなく、コス
ト安にすることができ、取付スペースも少なくて済むと
いう優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は全体の電気的
構成を示すブロック線図、第２図は電流検出装置の具体
的構成を示すブロック線図、第３図及び第４図は作用説
明用の信号波形図である。 図面中、３は直流電源、５は直流母線（直流側部分）、
７はインバータ装置、８は同期電動機（交流電動機）、
９は電流検出器、１１は制御回路、１３は電流増幅回路
、１４は電流検出手段、１５は電流サンプリングアンド
ホールド回路（電流サンプリングアンドホールド手段）
、１６はサンプリングアンドホールド信号発生回路（サ
ンプリングアンドホールド信号発生手段）を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、スイッチング素子にドライブ信号が与えられること
   により直流電源からの直流電圧を任意の周波数の交流電
   圧に変換して交流電動機に供給するインバータ装置を備
   えたものにおいて、前記インバータ装置の直流側部分に
   流れる電流を検出する直流電流検出手段と、前記インバ
   ータ装置の出力周波数に基づき所定電気角毎に反転する
   パルス信号と前記ドライブ信号とからサンプリングアン
   ドホールド信号を発生するサンプリングアンドホールド
   信号発生手段と、前記直流電流検出手段からの直流電流
   信号を前記サンプリングアンドホールド信号に基づきサ
   ンプリングし且つホールドする電流サンプリングアンド
   ホールド手段とを具備してなる電流検出装置。