JPH0591746A - Pwm交流電力制御装置 - Google Patents

Pwm交流電力制御装置

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JPH0591746A
JPH0591746A JP24982691A JP24982691A JPH0591746A JP H0591746 A JPH0591746 A JP H0591746A JP 24982691 A JP24982691 A JP 24982691A JP 24982691 A JP24982691 A JP 24982691A JP H0591746 A JPH0591746 A JP H0591746A
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JP
Japan
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pulse
duty
frequency pwm
circuit
load
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Application number
JP24982691A
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English (en)
Inventor
Masaki Toyoda
正基 豊田
Hiroshi Tamura
宏 田村
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Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba AVE Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電流保護のラッチ状態を簡単な構成で解除
することができるPWM交流電力制御装置を提供する。 【構成】 ファンモータの回転数指令信号等である低周
波PWM制御パルスが入力端子11,12を介して供給
されると、入力回路3を介して低周波PWMパルス平滑
回路4に供給され、低周波PWM制御パルスのデューテ
ィに比例したアナログ信号に変換されて、高周波PWM
パルス出力回路5に供給される。高周波PWMパルス出
力回路5はアナログ信号に対応したデューティの高周波
PWMパルスを出力し、スイッチングトランジスタ6を
駆動する。スイッチングトランジスタ6は高周波PWM
パルスのデューティに応じたデューティでオン/オフ動
作し、これにより交流負荷1を駆動し、この結果低周波
PWM制御パルスのデューティを可変することにより、
交流負荷1に供給する交流電力を無段階に可変制御する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば交流ファンモー
タ等の交流負荷を可変制御するPWM交流電力制御装置
に関し、更に詳しくは、交流負荷に流れる過電流を検出
したラッチ状態を簡単に解除し得るPWM交流電力制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のPWM交流電力制御装置は、例
えば負荷短絡等の原因で交流負荷に流れる過電流を検知
して、負荷を駆動するスイッチングトランジスタを保護
し、電源の短絡を防止するとともに、この過電流保護状
態をラッチするようになっている。
【0003】このような過電流保護動作は、例えばノイ
ズ等によっても誤動作する可能性があるため、過電流保
護のラッチ状態を一旦解除し、過電流が流れているか否
かを一度チェックする必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した過電流保護の
ラッチ状態を一旦解除する方法として、従来、PWM交
流電力制御装置の電源を切る方法があるが、この方法は
該電源をオン/オフするためのリレー回路等を特別に必
要とし、非経済的であるとともに、構造が比較的大きな
リレー等を実装するスペースを必要とするという問題が
ある。
【0005】また、別の方法として、PWM交流電力制
御装置内において周期的に保護ラッチ解除信号を発生す
るという方法もあるが、この場合には間欠的に過電流が
発生するという問題がある。
【0006】更に、他の方法として、外部の例えばCP
Uボード等からPWM交流電力制御装置に保護ラッチ解
除信号を入力する方法があるが、CPUボードから入力
する保護ラッチ解除信号をPWM交流電力制御装置内に
おいて絶縁する回路を新たに追加する必要があり、非経
済的であるという問題がある。
【0007】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、過電流保護のラッチ状態を簡
単な構成で解除することができるPWM交流電力制御装
置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のPWM交流電力制御装置は、交流負荷に対
する交流電力を可変制御すべく入力される低周波PWM
制御信号のデューティに応じたデューティを有する高周
波PWMパルスを発生し、該高周波PWMパルスによっ
てスイッチング素子を介して交流負荷を駆動し、これに
より該高周波PWMパルスのデューティに応じて前記交
流負荷に対する交流電力を制御するPWM交流電力制御
装置であって、前記交流負荷に流れる電流を検出し、該
電流が所定の電流を超えると、前記高周波PWMパルス
のデューティを0%に設定して、該状態をラッチし、こ
れにより交流負荷に対する電力の供給を停止して保護す
る過電流保護手段と、前記低周波PWM制御信号のデュ
ーティを監視し、該デューティが所定時間0%であると
き、前記過電流保護手段による前記ラッチを解除する過
電流保護解除手段とを有することを要旨とする。
【0009】
【作用】本発明のPWM交流電力制御装置では、入力さ
れる低周波PWM入力制御信号のデューティを監視し、
該デューティが所定時間0%であるとき、過電流保護の
ラッチ状態を解除している。
【0010】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
【0011】図1は、本発明の一実施例に係わるPWM
交流電力制御装置に回路構成を示すブロック図である。
同図に示すPWM交流電力制御装置は、例えば交流ファ
ンモータ等の交流電力負荷1に対して交流電源2から供
給される交流電力を可変制御するものであり、この可変
制御は該負荷1および交流電源2に対してダイオードブ
リッジ7を介して接続されているFETからなるスイッ
チングトランジスタ6をオン/オフ制御、すなわちチョ
ッピング制御することにより行われるようになってい
る。更に詳しくは、該スイッチングトランジスタ6のオ
ン/オフ動作のデューティを可変することにより、負荷
1に対する交流電力の供給が可変制御されるようになっ
ている。また、該スイッチングトランジスタ6のオン/
オフ制御は、図示しない外部のCPUボードから低周波
PWM制御パルスを入力端子11,12に供給すること
により行われる。なお、ダイオードブリッジ7は交流電
源2からの交流電圧の極性を揃えてスイッチングトラン
ジスタ6に供給するために設けられているものである。
【0012】前記入力端子11,12から入力される低
周波PWM制御パルスは、例えば100〜300Hzの
低周波であり、該低周波PWM制御パルスのデューティ
に応じて交流負荷1に供給される交流電力を制御するよ
うになっている。具体的には、該低周波PWM制御パル
スのデューティが0%の場合には、交流負荷1に供給さ
れる交流電力は0%であり、低周波PWM制御パルスの
デューティが100%の場合には、交流負荷1に供給さ
れる交流電力は100%になるように設定されている。
【0013】入力端子11,12から入力される低周波
PWM制御パルスは、保護抵抗13を介した後、本PW
M交流電力制御装置を外部から電気的に絶縁するための
フォトカプラからなる入力回路3を介して低周波PWM
パルス平滑回路4に供給される。低周波PWMパルス平
滑回路4は入力回路3を介して供給される低周波PWM
制御パルスを平滑し、低周波PWM制御パルスのデュー
ティに対応したアナログ電圧を出力し、高周波PWMパ
ルス出力回路5に供給する。
【0014】高周波PWMパルス出力回路5は、低周波
PWMパルス平滑回路4から供給されるアナログ電圧に
対応したデューティの高周波PWMパルスを出力する。
この高周波PWMパルスの周波数は例えば約20KHz
である。この高周波PWMパルス出力回路5から出力さ
れる約20KHzの高周波PWMパルスは、前記スイッ
チングトランジスタ6のベースに供給され、該スイッチ
ングトランジスタ6を高周波PWMパルスのデューティ
に対応してオン/オフ動作させる。この結果、該スイッ
チングトランジスタ6のオン/オフ動作に対応して、交
流電源2からの交流電力が交流負荷1に供給される。そ
して、このスイッチングトランジスタ6のオン/オフ動
作のデューティによって交流負荷1に供給される交流電
力が可変されるようになっている。
【0015】また、交流負荷1に供給される交流電源2
の交流電力を可変制御するスイッチングトランジスタ6
には直列に電流検出抵抗10が接続され、これによりス
イッチングトランジスタ6、すなわち交流負荷1に流れ
る電流を検出し、この検出した電流信号を過電流保護ラ
ッチ回路9に供給するようになっている。
【0016】過電流保護ラッチ回路9は、電流検出抵抗
10からの検出電流信号を所定の過電流検出用基準電流
値と比較し、該基準電流より大きな検出電流を過電流と
して検知する。そして、この過電流を検知すると、過電
流保護ラッチ回路9は過電流保護ラッチ信号を高周波P
WMパルス出力回路5に供給し、これにより高周波PW
Mパルス出力回路5から出力される高周波PWMパルス
のデューティを強制的に0%に設定し、これによりスイ
ッチングトランジスタ6をオフとして交流負荷1への交
流電力の供給を停止するとともに、この状態をラッチす
るようになっている。また、過電流保護ラッチ回路9は
過電流保護ラッチ信号をフォトカプラからなるラッチ信
号出力回路15を介して外部に出力するようになってい
る。
【0017】一方、前記入力端子11,12には外部か
ら、前記過電流保護ラッチ状態を解除するためのデュー
ティが所定時間以上0%である低周波PWM制御パル
ス、すなわち過電流保護ラッチ解除用低周波PWM制御
パルスが入力されるようになっているが、この過電流保
護ラッチ解除用低周波PWM制御パルスは過電流保護ラ
ッチ解除回路8で検知される。そして、過電流保護ラッ
チ解除回路8が該過電流ラッチ解除用低周波PWM制御
パルスを検知すると、過電流保護ラッチ回路9の過電流
保護ラッチ状態を解除するようになっている。
【0018】図2は、図1に示すPWM交流電力制御装
置を単相交流ファンモータを交流負荷として駆動する制
御回路に適用した詳細な回路を部分的に示す回路構成図
である。図2には、図1に示す入力回路3に相当し、フ
ァンモータの回転数指令信号である低周波PWM制御パ
ルスを外部のCPUボード等から入力する回転数指令信
号入力回路30と、低周波PWMパルス平滑回路4に相
当し、例えばファンモータ印加電圧チョッピング周波数
の三角波を出力する三角波発振回路40と、高周波PW
Mパルス出力回路5に相当し、低周波PWM制御パルス
を平滑し、この平滑したアナログ電圧を20KHzの三
角波信号と比較し、低周波PWM制御パルスである回転
数指令信号に対応したデューティの高周波PWMパルス
を出力するPWMパルス・デューティ決定回路50と、
過電流保護ラッチ解除回路8に相当するラッチキャンセ
ル回路80と、過電流保護ラッチ回路9に相当するカレ
ントプロテクトラッチ回路90と、スイッチングトラン
ジスタ6に相当するスイッチングFET60と、電流検
出抵抗10に相当する電流検出抵抗R18と、その他の
関連回路および温度プロテクト回路等が示されている。
【0019】また、回転数指令信号入力回路30はフォ
トカプラIC1を有し、PWMパルス・デューティ決定
回路50は低周波PWM制御パルスを平滑したアナログ
信号を20KHzの三角波と比較するコンパレータIC
2を有している。なお、このコンパレータIC2は平滑
アナログ信号が供給される入力端子にフィードバックを
かけることによって出力の安定化を図っている。カレン
トプロテクトラッチ回路90は電流検出抵抗R18で検
出された電流を前記所定の過電流検出用基準値と比較す
るコンパレータIC3を有している。
【0020】以上のように構成されたPWM交流電力制
御装置の動作を図1および図2を参照して説明する。
【0021】図示しない外部のCPUボード等から例え
ばファンモータの回転数指令信号等である低周波PWM
制御パルスが入力端子11,12を介して供給される
と、この低周波PWM制御パルスは抵抗13および入力
回路3を介して低周波PWMパルス平滑回路4に供給さ
れ、低周波PWM制御パルスのデューティに比例したア
ナログ信号に変換されて、高周波PWMパルス出力回路
5に供給される。高周波PWMパルス出力回路5は低周
波PWMパルス平滑回路4からのアナログ信号に対応し
たデューティの高周波PWMパルスを出力し、この高周
波PWMパルスでスイッチングトランジスタ6を駆動す
る。スイッチングトランジスタ6は高周波PWMパルス
のデューティに応じたデューティでオン/オフ動作し、
これにより交流負荷1を駆動する。この結果、交流負荷
1は高周波PWMパルスのデューティ、ひいては低周波
PWM制御パルスのデューティに対応した交流電力を交
流電源2から供給されることになり、該低周波PWM制
御パルスのデューティを可変することにより、交流負荷
1に供給する交流電力を無段階に可変制御することがで
きる。すなわち、低周波PWM制御パルスのデューティ
を0%にすると、交流負荷1であるファンモータ等を停
止することができ、また低周波PWM制御パルスのデュ
ーティを100%にすると、交流負荷1を100%動作
させることができる。
【0022】このように動作するPWM交流電力制御装
置において、例えば負荷短絡等により交流負荷1、すな
わちスイッチングトランジスタ6または対応するスイッ
チングFET60に過電流が流れると、この過電流は電
流検出抵抗10または電流検出抵抗R18で検出され
て、過電流保護ラッチ回路9、すなわちカレントプロテ
クトラッチ回路90に供給される。この結果、過電流保
護ラッチ回路9、すなわちカレントプロテクトラッチ回
路90は過電流保護ラッチ信号を高周波PWMパルス出
力回路5、すなわちPWMパルス・デューティ決定回路
50に供給し、該回路から出力される高周波PWMパル
スの発生を強制的に停止し、この過電流保護ラッチ状態
を保持する。
【0023】更に詳しくは、電流検出抵抗10または電
流検出抵抗R18で検出された過電流信号は、過電流保
護ラッチ回路9、すなわちカレントプロテクトラッチ回
路90のコンパレータIC3の非反転入力端子(+)に
供給され、反転入力端子(−)に供給されている所定の
過電流検出用基準電圧と比較される。そして、電流検出
抵抗からの検出電圧が所定の過電流検出用基準電圧より
大きいと、すなわち過電流状態が発生すると、カレント
プロテクトラッチ回路90のコンパレータIC3の出力
が反転し、高レベルになり、これによりコンパレータI
C3の出力に接続されているトランジスタTr3がオン
する。トランジスタTr3がオンすると、高周波PWM
パルス出力回路5に相当するPWMパルス・デューティ
決定回路50の低周波PWM制御パルスが供給されるコ
ンパレータIC2の非反転入力端子(+)を強制的に0
Vとし、これにより高周波PWMパルスの発生を停止
し、過電流保護ラッチ状態を保持する。なお、この保持
動作、すなわちラッチ動作は、カレントプロテクトラッ
チ回路90のコンパレータIC3に対してダイオードD
2によってバイアスをかけてヒステリシスをもたせるこ
とによって実現されている。
【0024】以上のように設定された過電流保護ラッチ
状態において、デューティが所定時間以上0%である低
周波PWM制御パルス、すなわち過電流保護ラッチ解除
用低周波PWM制御パルスが供給されることにより解除
されることになるが、この過電流保護ラッチ解除用低周
波PWM制御パルスが供給されると、すなわち入力端子
11,12に供給される低周波PWM制御パルスが所定
時間低レベルになると、入力回路3、すなわち回転数指
令信号入力回路30のフォトカプラIC1がオフするの
で、過電流保護ラッチ解除回路8であるラッチキャンセ
ル回路80のコンデンサC7が抵抗R25を介して除々
に充電される。なお、このコンデンサC7は、通常状態
において低周波PWM制御パルスが入力されている場合
には、該低周波PWM制御パルスの高レベル信号により
フォトカプラIC1がオンするので、これによりコンデ
ンサC7に充電された電荷は瞬間的に放電し、常時電荷
が充電されていない状態になっている。
【0025】上述したように、コンデンサC7が除々に
充電され、その充電電圧が所定の電圧値まで充電される
と、ラッチキャンセル回路80のトランジスタTr4が
オンし、これによりカレントプロテクトラッチ回路90
のコンパレータIC3の出力が強制的に0Vになる。こ
の結果、前記ダイオードD2によるバイアスが無効とな
り、コンパレータIC3の非反転入力端子(+)の電
圧、すなわち電流検出抵抗からの過電流検出電圧が0V
となり、所定の過電流検出用基準電圧以下となるので、
コンパレータIC3の出力は低レベルに反転し、これに
より過電流保護ラッチ状態は解除されることになる。
【0026】また、過電流保護ラッチ状態を解除した場
合、低周波PWM制御パルスのデューティは0%となっ
ているため、直ちに過電流が流れることがないようにな
っててる。更に、高周波PWMパルス出力回路5、すな
わちPWMパルス・デューティ決定回路50のPWMパ
ルス発振応答時間がラッチ解除時定数よりも長いように
なっているので、過電流が断続的に流れるのを防止する
とともに、コンパレータのラッチ解除後にスイッチング
FETのゲートにPWMパルスが入力されることを防止
するようにもなっている。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力される低周波PWM入力制御信号のデューティを監
視し、該デューティが所定時間0%であるとき、過電流
保護のラッチ状態を解除しているので、過電流保護ラッ
チ状態を解除する信号として低周波PWM入力制御信号
を兼用しているため、特別な解除信号を設けることな
く、簡単な回路構成で過電流保護ラッチ状態の解除を実
現し得るとともに、またこの解除用の低周波PWM制御
信号はデューティ0%の低レベル信号であるため、過電
流保護ラッチ状態を解除した時に直ちに過電流が流れる
恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるPWM交流電力制御
装置の回路構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示すPWM交流電力制御装置を単相交流
ファンモータを交流負荷として駆動する制御回路に適用
した詳細な回路を部分的に示す回路構成図である。
【符号の説明】 1 交流負荷 2 交流電源 4 低周波PWMパルス平滑回路 5 高周波PWMパルス出力回路 6 スイッチングトランジスタ 8 過電流保護ラッチ解除回路 9 過電流保護ラッチ回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流負荷に対する交流電力を可変制御す
    べく入力される低周波PWM制御信号のデューティに応
    じたデューティを有する高周波PWMパルスを発生し、
    該高周波PWMパルスによってスイッチング素子を介し
    て交流負荷を駆動し、これにより該高周波PWMパルス
    のデューティに応じて前記交流負荷に対する交流電力を
    制御するPWM交流電力制御装置であって、前記交流負
    荷に流れる電流を検出し、該電流が所定の電流を超える
    と、前記高周波PWMパルスのデューティを0%に設定
    して、該状態をラッチし、これにより交流負荷に対する
    電力の供給を停止して保護する過電流保護手段と、前記
    低周波PWM制御信号のデューティを監視し、該デュー
    ティが所定時間0%であるとき、前記過電流保護手段に
    よる前記ラッチを解除する過電流保護解除手段とを有す
    ることを特徴とするPWM交流電力制御装置。
JP24982691A 1991-09-27 1991-09-27 Pwm交流電力制御装置 Pending JPH0591746A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997050162A1 (fr) * 1996-06-26 1997-12-31 Hitachi, Ltd. Appareil de commande de moteur
JP2015013096A (ja) * 2013-06-07 2015-01-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 誘導加熱装置
WO2016068520A3 (ko) * 2014-10-29 2017-04-27 파스코이엔지(주) 전자 바이브레이터
JP2020174454A (ja) * 2019-04-10 2020-10-22 株式会社デンソー 電力変換装置

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