JPH0757104B2 - 電圧形インバータの故障判別装置 - Google Patents

電圧形インバータの故障判別装置

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JPH0757104B2
JPH0757104B2 JP61241553A JP24155386A JPH0757104B2 JP H0757104 B2 JPH0757104 B2 JP H0757104B2 JP 61241553 A JP61241553 A JP 61241553A JP 24155386 A JP24155386 A JP 24155386A JP H0757104 B2 JPH0757104 B2 JP H0757104B2
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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、電圧形インバータ始動時の過電流検出器によ
る電圧形インバータの故障判別装置に関する。
(従来の技術) 従来の電圧形インバータは、第9図に示すように交流電
源を整流する整流部1、その出力電圧を平滑する主回路
平滑コンデンサ2、インバータ直流電圧IDCの過電流を
検出する過電流検出器3および平滑直流電圧を交流電圧
に変換するインバータ部4を備え、そのインバータ部4
の交流電力により交流電動機5を駆動するよう構成され
ている。この電圧形インバータの過電流検出装置は、過
電流検出器3で検出したインバータ直流電流IDCを過電
流検出回路6に送り、設定されたインバータ直流電流値
以上になると前記過電流検出回路6より、過電流検出信
号OCを出力し、この故障信号をラッチ回路7で保持す
る。
このラッチ回路7が前記故障信号を保持しそのラッチ信
号Lとワンチップマイコン8からのゲートブロック信号
GB1とをNOR回路14により非論理和として得られた信号▲
▼がゲートブロック回路12に送られインバータブリ
ッヂ素子のゲート信号U,V,W,X,Y,Zをブロックする。そ
れと同時にラッチ信号Lはワンチップマイコン8へ送ら
れ過電流故障の発生を知らせワンチップマイコン8から
ゲートブロック信号GB1を出し、又、過電流発生表示の
ための表示器13を点灯させる。
また比較器10および三角波キャリア発振器9はワンチッ
プマイコン8からの正弦波基準U1,V1,W1をPWM変調する
ためのもので、デットタイム回路11はインバータブリッ
ヂ各6相分の素子のゲート信号を分配するものである。
(発明が解決しようとする問題点) この従来の過電流検出回路では、電圧形インバータ始動
時に運転指令により直ちにワンチップマイコン8により
ゲートブロックGB1が解除され、各インバータブリッヂ
素子U,V,W,X,Y,Zにゲート信号を送り、通常V/Fによる始
動モードで指令周波数まで加速運転していた。このため
素子破壊やインバータ出力短絡していても前記電圧形イ
ンバータ始動時に過電流が流れて過電流検出回路より故
障信号OCが発生しても、ワンチップマイコン8にとって
はこの故障原因が、インバータブリッヂ素子の破壊か、
出力短絡か、過負荷,急加速によるものかを判別できな
かった。また、前記故障原因の判別をどうしても行いた
い場合には、従来それぞれの故障に対応した過電流検出
信号が必要となり、ハード回路が複雑となる欠点と検出
動作が確実にできなくなる欠点があった。
たとえば、第9図において、インバータ部4と交流電動
機5の間にあらたに電流検出器を設けなければならず、
またその検出信号を過電流判別するための過電流検出器
も必要となる。そして、各過電流検出信号を別々にワン
チップマイコン8に取り込み、直流部だけの過電流検出
発生であれば素子破壊、直流側と出力側の両方に過電流
が発生してしかも、始動時後すぐであれば出力短絡、あ
る程度時間が経過した時であれば過負荷等によるもので
あると判別することになる。
しかしこの場合、出力短絡と過負荷の判定が時間の経過
を利用するためあいまいになる。また、始動時通常V/F
で運転した場合、インバータ出力電圧は非常に小さな値
(非常に細いパルス)から出力されるため、過電流検出
の遅れ時間以内の細いパルスの状態の間では出力短絡が
発生していても検出できず、過電流が何度か流れた後よ
うやく検出しゲートブロックすることになり素子に加わ
るダメージは非常に大きくなってしまう欠点があった。
本発明の目的は、ハード回路を複雑にすることなくま
た、確実に同一過電流検出信号で前記故障原因を判別
し、その故障原因を区別して表示することのできる電圧
形インバータの故障判別装置を提供することにある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明による電圧形インバータの故障判別装置は、直流
電圧の正負間にブリッジ接続された複数のスイッチ素子
で成り,前記直流電圧を交流電圧に変換するインバータ
部と、前記複数のスイッチ素子を正側グループと負側グ
ループに分け,グループ単位で交互にオンオフさせ零電
圧を出力させる第1モード,矩形波の電圧を出力させる
第2モード,通常のV/F制御を行う電圧を出力させる第
3モードの3つのモードで前記インバータ部を制御する
ゲート信号を出力するPWM制御部と、前記スイッチ素子
に流れる電流を検出する電流検出器と、前記インバータ
部の始動時に前記PWM制御部を、第1モード,第2モー
ド,第3モードの順に始動させ、各モードにおける前記
電流検出器の過電流検出信号から、素子破壊か、出力短
絡か,過負荷あるいは急加速による過電流かを判別する
故障判別手段を備え、その判別結果を表示装置に表示す
ることを特徴とするものである。
(作 用) 本発明においては、零電圧パターンモード時に過電流検
出信号が検出されたときは、素子破壊による故障として
表示器に表示する。出力電圧パターンモード時に過電流
検出信号が検出されたときは、出力短絡の故障として表
示器に表示する。また通常V/Fモード時に過電流検出信
号が検出されたときは過負荷,急加速による故障として
表示する。
(実施例) 以下本発明を第1図に示す実施例について説明する。第
1図において第9図と同一符号は同一部分を指すもので
あるからその説明を省略する。第1図に示す本発明の電
圧形インバータの故障判別回路は、第9図の従来回路に
故障の区別をすることのできる表示器13を取付け、始動
時にワンチップマイコン8のU1,V1,W1の出力波形を零電
圧パターンモード、出力電圧パターンモードおよび通常
V/F始動モードの3つのモードで順次出力し、所定のタ
イミングでゲートブロックGB1を制御し、その各モード
での過電流検出時において表示器の表示を区別させるこ
とのできるものにした構成である。
次にこのように構成された本発明による電圧形インバー
タの故障判別方法について説明する。従来、問題となっ
ていた電圧形インバータの過電流による故障原因を判別
するために、インバータ始動時に各インバータブリッヂ
素子を零電圧パターンモード、出力電圧パターンモード
および通常V/F始動モードに分けてオン,オフ制御す
る。
第2図に1相分の上記タイムチャートを示す。第2図の
ようにインバータ始動時に、モード1(零電圧パターン
モード)、モード2(出力電圧パターンモード)、モー
ド3(通常V/Fモード)の3つのモードに分けて、各イ
ンバータブリッヂ素子をオン,オフ制御することによ
り、同一過電流検出信号で素子破壊による故障か、出力
短絡による故障か、過負荷,急加速による故障かを判別
して故障原因を表示することができる。
まずインバータ始動時にモード1の零電圧パターンモー
ドにより各インバータブリッヂ素子をオン,オフ制御す
る場合を説明する。第3図は第2図のモード1のインバ
ータブリッヂ素子が破壊しているかを検出する零電圧パ
ターンモードである。ワンチップマイコン8の出力U1,V
1,W1の正弦波基準を零電圧基準とし、インバータ出力電
圧が出ない状態において、PWMパターンを第3図に示す
ようにU2,V2,W2の正側グループとX2,Y2,Z2の負側グルー
プに分けてグループ単位で交互にオン,オフするように
出力する。
そこで、正側または負側のグループのオン信号期間中に
ゲートブロックGB1を制御してインバータブリッヂ素子
を短時間だけオンさせる。前記インバータブリッヂ素子
が破壊していなければ、U,V,W,のインバータブリッヂ素
子がオン(またはオフ)している時は、X,Y,Zのインバ
ータブリッヂ素子はオフ(またはオン)しており、電流
は流れない。
例として第3図に正側グループのU,V,Wの中にいづれか
のインバータブリッヂ素子に破壊し短絡している素子が
あった場合の直流電流IDC、ラッチ回路出力信号L、ゲ
ートブロックGB1のタイムチャートを示す。この場合、
最初のGB1をひらいた時はX,Y,Zがオフしているため、短
絡電流は流れないが、2回目のGB1をひらいた時は、U,
V,Wのいずれかが短絡しているため、X,Y,Zにオン信号を
与えた瞬間に短絡電流が流れ過電流検出信号OCを発生さ
せる。
そして、この零電圧パターンモード時の過電流による故
障原因を素子破壊による故障として表示器13に表示す
る。ただし、この時出力短絡があったとしても零電圧パ
ターンモードであるため、出力には電圧がでず、インバ
ータの出力で短絡していても電流は流れず素子破壊と出
力短絡による故障判別を誤ることはない。
第4図は第2図のモード2の出力短絡も検出する出力電
圧パターンモードである。ワンチップマイコン8の出力
U1,V1,W1を最大電圧にして各インバータブリッヂ素子U,
V,W,X,Y,Zに所定の周波数の矩形波電圧を発生させるゲ
ート信号を加え、電気角60゜毎にゲートブロックGB1を
制御して前記インバータブリッヂ素子を短時間だけオン
させる。例として第4図にU−W間の出力短絡時の直流
電流IDCと、この過電流を検出し、ゲートブロックする
までのタイムチャートを示す。
途中でU−V間及びW−V間に電圧を発生させるインバ
ータブリッヂ素子U,W,Yがオンしても、交流電動機の巻
線を介すので過大な電流は流れず、電気角60゜後にU,Y,
Zがオンしたとき短絡している線間U−Wに短絡電流が
流れて過電流を検出する。ゲートブロックの操作は過電
流検出器及び回路のすべての遅れを考慮して、それ以上
のオン時間とし、また素子の短絡耐量以下にすることが
望ましく、むやみにオン時間を長くとる必要はない。そ
して、このモードの過電流検出により出力短絡の故障を
表示する。
第5図は第2図のモード3の過負荷,急加速時の過電流
を検出する通常V/Fモードである。素子破壊、出力短絡
がないことが確認されるとゲートブロックが完全に解除
され通常のV/Fにより、インバータブリッヂ素子をオ
ン,オフし交流電動機を駆動する。このV/Fによる始動
モード時に過電流が流れ、過電流検出回路が動作した場
合、過負荷,急加速による故障を表示する。
このように本発明による電圧形インバータの故障判別方
法によれば、電圧形インバータ始動時に零電圧パターン
モード、出力電圧パターンモード、通常V/F始動モード
の3つのモードに分けてインバータブリッヂ素子をオ
ン,オフ制御することにより素子破壊か、出力短絡か、
過負荷,急加速による故障かを確実に判別できる効果が
ある。
次に第6図に示す他の実施例について説明する。
この実施例によれば第1図に示す実施例よりも詳しい故
障判別ができるが、ワンチップマイコン自身がどの相の
パルスを出しているかを判断できることと各相個別のゲ
ートブロック回路が必要となる。第6図にPWM回路にR
Mを使用した電圧形インバータの構成図を示す。第9
図の従来の電圧形インバータの構成と同一部分には、同
一符号を符して説明を省略する。
ワンチップマイコン8はインバータ出力周波数に対応し
たPWM波をRM15より読み取り、これをデッドタイム回
路11に出力するとともに各相に対応するゲートブロック
GB1,GB2,GB3を制御してゲートブロック回路12の出力信
号UとX,VとY,WとZを入力信号U2とX2,V2とY2,W2とZ2に
対応させ、インバータブリッヂ素子をオン,オフさせ
る。
第7図は素子破壊を検出するモードである。
RMより零電圧パターンモードUp,Vp,Wpを出力すると
ともにゲートブロックGB1,GB2,GB3のオン,オフを制御
し、インバータブリッヂを構成している素子の1つ1つ
を細パルスでオン,オフ制御する。UpとGB1によりU相
のU,Zの素子破壊をチェックしVpとGB2によりV相のV,Y
の素子破壊をチェックし、WpとGB3によりW相のW,Zの素
子破壊をチェックする。この操作によりどのゲート操作
で過電流検出が発生したかでどの素子が破壊しているか
を知ることもできる。例としてW相のW側のインバータ
ブリッヂ素子が短絡破壊している時のインバータ直流電
流IDC、過電流検出信号OC、ラッチ回路出力Lのタイム
チャートを示す。
第8図は出力短絡を検出するモードである。インバータ
ブリッヂ素子のすべての対角線(正側と負側)の2対の
素子を順次Up,Vp,Wp,及びGB1,GB2,GB3により細パルスで
オン,オフ制御する。この方法によりU,V,W相のどの相
が出力短絡しているかをどの電圧パターンの時に過電流
が発生したかにより判別することができる。第8図はV
相とW相が出力短絡した例である。素子破壊、出力短絡
がないことが確認されると第5図と同様に通常のV/Fに
よる始動モードでモータを駆動し、このとき過電流が検
出されれば過負荷、急加速による故障と判断する。
本実施例では表示器を個別表示器としたが7セグメント
LEDを用いて記号として区別表示させることも可能であ
る。例えば、7セグメントLEDを3桁分用いて OC1,OC2,OC3のようにOVER CUR−RENTの頭文字OCと数字
1,2,3で区別させたり、 OCA,OCLのようにOVER CURRENTの頭文字OCと、素子破壊
状態であるアーム短絡(ARM SHORT CIRCUIT)と線間短
絡状態を示す負荷短絡(LOAD SIDESHORT CIRCUIT)の頭
文字A,Lを組み合せて区別させることもひじょうにわか
りやすい方法でもある。
本発明の他の実施例においては、電圧形インバータ始動
時に過電流検出回路が動作した場合にこの故障原因を簡
単に確実に知ることができるとともにどのインバータブ
リッヂ素子と、どの線間が故障原因であるかを表示器に
よって知ることもできる効果がある。
〔発明の効果〕
以上のように本発明においては、電圧形インバータ始動
時に零電圧パターンモード、出力電圧パターンモードお
よび通常V/F始動モードの3つのモードに分けてインバ
ータブリッヂ素子をオン,オフ制御することにより、素
子破壊か、出力短絡か、過負荷,急加速による故障かを
確実に判別できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電圧形インバータの故障判別装置
の一実施例を説明するための電圧形インバータの回路
図、第2図は本発明の電圧形インバータ始動時の3つの
モードの出力電圧周期の流れとゲートブロック信号によ
るインバータブリッジ素子のオン,オフ制御を説明する
ための波形図、第3図,第4図および第5図は零電圧パ
ターンモード、出力電圧パターンモードおよび通常V/F
モードにおけるインバータブリッヂ素子とゲートブロツ
クのタイミング及び過電流検出器からゲートをブロック
するまでの流れを示す波形図、第6図は本発明の他の実
施例を説明するための電圧形インバータの回路図、第7
図および第8図は第6図の電圧形インバータにおける素
子破壊および出力短絡の検出を説明するための波形図、
第9図は従来の故障判別方法を説明するための電圧形イ
ンバータの回路図である。 1……整流部、4……インバータ部 5……交流電動機、6……過電流検出回路 7……ラッチ回路、8……ワンチップマイコン 9……三角波キャリア発振器 10……比較器、11……ディッドタイム回路 12……ゲートブロック回路 13……表示回路、14……NOR回路CH ……三角波キャリア信号 U1,V1,W1……マイクロプロセッサ出力信号 U2〜Z2……デットタイム回路出力信号 GB1……ゲートブロック信号 OC……過電流検出信号 IDC……インバータ直流電流

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電圧の正負間にブリッジ接続された複
    数のスイッチ素子で成り,前記直流電圧を交流電圧に変
    換するインバータ部と、前記複数のスイッチ素子を正側
    グループと負側グループに分け,グループ単位で交互に
    オンオフさせ零電圧を出力させる第1モード,矩形波の
    電圧を出力させる第2モード,通常のV/F制御を行う電
    圧を出力させる第3モードの3つのモードで前記インバ
    ータ部を制御するゲート信号を出力するPWM制御部と、
    前記スイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出器
    と、前記インバータ部の始動時に前記PWM制御部を,第
    1モード,第2モード,第3モードの順に始動させ、各
    モードにおける前記電流検出器の過電流検出信号から、
    素子破壊か,出力短絡か,過負荷あるいは急加速による
    過電流かを判別する故障判別手段を備え、前記判別結果
    を表示装置に表示することを特徴とする電圧形インバー
    タの故障判別装置。
  2. 【請求項2】前記故障判別手段は、第1モードで始動し
    たとき,一方のグループのスイッチ素子がオンしている
    ときに他方のグループのスイッチ素子を短時間だけオン
    させ,過電流検出信号が発生したときは素子破壊と判定
    し、第2モードで始動し,短時間だけゲート信号を出力
    させたとき,過電流検出信号が発生したときは出力短絡
    と判定し、第3モードで始動したとき,過電流検出信号
    が発生したときは過負荷あるいは急加速による過電流と
    判定することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    電圧形インバータの故障判別装置。
JP61241553A 1986-10-13 1986-10-13 電圧形インバータの故障判別装置 Expired - Lifetime JPH0757104B2 (ja)

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