JPS5944124A - 周波数の異常検出方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、クロックパルス列の周波数によって制御され
る制御対象のクロックパルス列の異常発生時の保護を目
的とした、周波数の異常検出法に関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

クロックパルス列の周波数によって制御される対象の一
つとして、可変電圧、可変周波数インバータ（以下ＶＶ
ＶＦと呼ぶ）が掲げられる。第１図にその−例として、
電圧形インバータの、４圧制御Ｔ１を整流器側Ｃ行なう
場合のＶ’ＶＶＦの制御ブロック図を示す。ｌは整流器
、２は直流リアクトル、３１’ｌ　Ｄ　Ｃフィルタコン
デンサ、４Ｉｉインバ一タ部５はインバータ出力変圧器
、６は負荷心動機、７は出力′屈出検出用変圧器である
。８は准圧周波教設定器で所定の框圧基草有号Ｖユ　と
、周波数基準信号Ｖｆ　を発生する。ＯＡＩは演ｒＪ増
ｒｆ］器で、電圧基準信号ｖ几　と出力電圧帰還信号ｖ
ｏ　　をつき合わせて［ル圧制御信号■αを発生し、位
゛相制御回路９を１Ｆ有して、整流器側の電圧制御１１
１金行ｌつ。ＩＯはＩ硯圧制御発振器（以下Ｖ／Ｆ発撮
器と略）、Ｖｆに比例したクロックパルス列ＣＰ　　を
発生する。クロックパルス列ＣＰ　は分周回路１１にＣ
分周された後、パルスアンプ１２全通して各インバータ
構成素子にゲート信号を与える。

このブロック図において、１０のＶ／Ｆ発振器に異常が
発生し、所定の周波数をもったＣｐ　ｋ発生できないと
、ＶＶＶＦは螺圧と周波数の比が一定（以下Ｖ／Ｆ一定
と略）の運転ｆｔ、継続できなくなる。

ＶＶＶＦの周波数信号に異常が発生した場合、周波数信
号を監視して異常を検出することが困難であった。これ
はＶＶＶＦの周波数が可変であるため、周波数信号から
正常、異常を判別することが難しいことによる。したが
って従来のＶＶＶＦの周波数異常に対する保護は、周波
数信号を直接監視するのではなく、周波数信号の異常に
よって生じる主回路側の異常、例えば電圧と周波数の比
の異常を、あるいは出力過電流を検出して、停止保護を
かけるということで特別な検出は行なっていなかった。

しかし、周波数信号の異常によって生ずる主回路の異常
を検出する場合、保護が遅れろという問題があった。ま
た、最近はシステムの信頼性の向上のために、信号の二
重化を行なう場合か多くなってきているが、周波数信号
の異常を検出できないと異常となったＶ／Ｆ発撮器をバ
ックアップ用のＶ／Ｆ発振器と切換えることができない
と込う問題がある。さらには、制御盤と制御対象である
変換装置が別置で距離が離れている場合にはノイズの侵
入等を考慮すると周波数信号の監視を行なうことがシス
テムの信頼上望ましい。

〔発明の目的〕

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、周波数
の加減速率を考慮した周波数でＶ／Ｆ発撮器よりのクロ
ックパルス列”Ｐ　ｅ　４　、クロックパルス列ＣＰ　
から得られる所定の２つのパルスの間隔を保持するよう
にして発生するパルスと、クロックパルスＣｐ　　’５
ｒ：分周して得られる第２の分周回路の出力パルスとの
発生のタイミングを比較し、所定の加減速率以上に周波
数が変化したことをもって周波数信号の異常を検出する
、周波数の異常検出方法を提供することを目的としてい
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第２図乃至第８図を用
いて説明する。第２図に示すように、周波数異常検出回
路１３は、Ｖ／Ｆ発振器ＪＯと分周回路１１の間に設け
る。第３図に、周波数異常検出回路内の制餌１ブロック
図を示す。１４は第１の分周回路、１５はカウンター回
路で、第１の分周回路１４より出力されたパルスＰｓ７
ｊｘらＰｅが人力されるまでの間、発振器１６よシ入力
されるパルスをカウントし、Ｐｅ　　よりＰｓ　　とＰ
ｅそれぞれｃｒ）　ハ／ｌ／　、Ｘの間隔だけ遅れたタ
イミングでパルスＰｄを発生する。１７は第２の分周回
路、Ｐｆは第２の分周回路１７よ多出力されるパルス、
１８はＰｄとＰｆ　の２パルス、の入力のタイミングを
比較することによりパルス列の異常を検出する異常判別
回路である。第４図は加速時の周波数異常検出回路のタ
イムチャート％第５因、第６図は各々、カウンター回路
、異常判別回路のブロック図、第７図は異常判別回路の
タイムチャート、第８図は減速時の周波数異常検出回路
のタイムチャートである。

第３図の制御ブロック図、第４図のタイムチャートラ用
いて加速時の周波数異常検出の動作の一例について説明
する。

Ｖ／Ｆ発振器よ多出力されるクロックパルス列Ｃ。

を１／′ｒｎに分周してパルスＰｓ及びＰｅ　を得る。

ｒｎは後で記述するパルス列の加速車から決定される条
件を満たす数である。第５図は、カウンター回路のブロ
ック図で、パルスＰＳが入力されるとＩＪ　Ｐ／ｄ　（
ＩＷＮ切換回路１９より出力されるＵ　Ｔ）　）ｉ　Ｕ
　Ｐカウント指令となＦ）ＵＰ／ｄＯＷＮカウンタ２ｏ
に入力される。０２７４０ｗＮカウンタ２０には常時高
周波の４　準ハルスｆ、が入力されてしり、ＬＩＰカウ
ント指令人力によつ゛ＣＵＰカウントを開始する。ＵＰ
／ｄＯｗＨ切換回路１９に、パルスＰｅが入力されるこ
とにより、ＵＤは（’ＯＷＮカウント指令に切換１クリ
、ＵＰ／ｄｏｗＮカウンタ２０　ｉＪ：　Ｃｌ０ＷＮカ
ウントを開始する。Ｐｓパルス入力からＰＣパルス入力
までの時間に基準パルスｆ、をＵＰカウントした数だけ
ｄ　ＯＷＮカウントし、カウント終了にてパルスＰｆ　
を発生する。基準パルス（ｒとして、高精度の定周波パ
ルスを用いることにより ＰＳとＰｅそれぞれのパルス間隔＝ＰｅとＰｆそれぞれ
の間隔の関係を実現ごきる。以後２つのパルスの間隔を
表わす記号として記号〜を用いることとする。

次に第２の分周回路の動作について説明する。

第１の分周回路では加速率の条件から決ＴでするＩｎと
いうθで分局を行ないＰｓ、Ｐｅを発生させた。クロッ
クパルス列ＣＰ　でみればＰｅに対応するパルスはＰＳ
に対応するパルスからｍパルス目である。

第２の分周回路は、パルス列ＣＰ　のＰｅに対応するパ
ルスから数えて１ｎ＋１パルス目を発生させるものとし
、これをＰｆ　　とする。ｍを決定してあれば、パルス
列ＣｓからＰｓ　、　Ｐｅ　、　Ｐｆを分周するのは容
易である。

今、カウンター回路によシ、 ＰｓＳ−Ｐｅ＝Ｐｅ〜Ｐｄ＝］／ｆ（１）が成り立って
いるとする。ＣＰ　のパルス列中Ｐｅに対応するパルス
発生時のクロックパルス列ＣＰの周波数をｍｆ、加速率
をＸとするとＰｅ　に対応するパルスを基準（θ見目パ
ルス）として基準Ｐｅ　　〜１パルス目　　　　　１酊 １′＜″２目〜２′＜　／″２目　　　　　　ｍｆ買、
１＋マ）−また基準Ｐｅ　パルスとｎｌパルス目の間隔
は・　・（２） これを近似して一６１Ｔロー　で表わ゛ノーものとする
。

Ｐｅ−１１４と５ｉ□□□１３ｅ、／（ルス〜Ｉｎパル
ス目の時間の差を求めもと （３）式と基助よりｒｎパルス目〜ｍ＋　１パルス目を
比較して（４）の不等式を考える。

（４）式は周波数ＶＣ５べ存しない。また、設計段階で
加速率Ｘは決定できるので、ｎ辺ｔま求めることがＩｎ
：正の：畷数 Ｉｎの単調減少関数 ’ｎ　→ＯＩＣテｆ（ｒｎ）　−＋　００ｒｎ→（３）
にてｆ（ｍ）→Ｏ で左辺−は正の数であるから（４）式を満たすｍの１＋
Ｘ 範囲は決定できる。いいがえると正常な状態（ノクルス
列が設計加速率以内で変化している状態）では（４）式
が成りたち、（４）式が成り立たなくなった状態を異常
と判別することができる。これは、第４図のタイムチャ
ートにてＰｆ　　がＰｄよりも早く発生したことと等価
である。周波数異常判別回路２０のブロック図の一例を
第６図にそのタイムチャートを示す。２３はフリップフ
ロップでＰｄ　にてセット、Ｐｆ　をディレィ回路２４
をへて出力さ、＋またＰｆｄにてリセットされる。２５
はアンド回路、Ｓａは異常検出信号である。図６のタイ
ムチャートに示すように、Ｐｄ、Ｐｆの順で入力される
場合にはＰｆはアンド回路２４でブロックされるが、Ｐ
ｆ、ＰｄＯ順となると周波数異常検出信号８ａ　が出力
される。

次に減速時の検出方法を図８のタイムチャートにて説明
する。減速の場合も加速時と同様に検出できるが、減速
時はＰｆ　　としてｍ−１ノ（ルス目の）くルスに着目
する。減速率をｙとして、図８のタイムチャートにてＰ
ｅに対応するノ（ルス全基準とし基準ｐｅ　　　　〜１
発目パルス　　　　±ｍｆ ｍ−１発１１ハルス〜ｍ発目パルス　　　　　　　　−
＋ｎｆ、（］　３’）Ｉｎ−１ また、基準ｐｅ　　とｍ発目の間隔は 基準ｒｅ〜１ｎ発目の時間の差を求めるとて １ ｆ（］　Ｙ）　　　ｍｆ（１−ｙ）”−’　　　　　　
”””　”’が成り立てばよい。減速率ｙは設計に°Ｃ
既知であるので（６）式を満たすｍけ決定できる。減速
時の周波数異常は（６）式を（岡だすｍを分局比として
選定した状態で（６）式が成立しなくなったことをもっ
て検出すればよい。これは第８図のタイムチャートにお
いて、Ｐｄ　がＰｆ　　よりも早く出力さ７’Ｌること
と等価である。

以上、加速時と減速時の周波数異常検出を別々に述べて
きたが、両者を併用させることも、もちろん可能である
。その場合、加速用、減速用のｍの値が違ってくること
を注意し、ＶＶＶＦの出力周波数、インバータ相数を考
慮してクロックパルスＣＰ　の周波数を決定する必要が
ある。

マタ、クロックパルスＣＰ　喪失時については、本方式
と、Ｕ　Ｐ／ｄ　ＯＷＮカウンタの設定値に上限を設け
ることによ勺検出可能である。すなＪフち、ＰｓとＰｅ
間でクロックパルスが喪失した場合は、ＵＰ／ｄｏＷＮ
カウンターが、Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｉ”の最低周波数から決定
される上限値以上基準パルスｆｒをカウントすることに
よって検出し、Ｐｅ　の後でクロックパルスが喪失した
場合は、Ｐｄのみが出力され、Ｐｆは出力てれないので
、減速時の周波数異常検出回路で４食出することができ
る。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば周波数の変化す
るパルス列において既知の加減速率から決定される分周
比によって３周される分周回路から発生する所定の２つ
のパルスの間隔を保持するように発生ずるパルスと、前
記２パルス間を、既知の加減速率から決定される値で分
周する第２の分周回路から発生される所定のパルスとの
発生のタイミングを比較して周波数の異常が検出できる
ように（゛１イ成したので、周波数信号の制御対象の周
波数異常に対する検出、保護をはやくできると供に、周
波数信号の二重化のための異常検出から信号の切換えを
可能にし、制御の信頼性ケ高める効′果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電圧形インバータによるＶ　Ｖ　Ｖ　ｉ”の構
成図、第２図は周波数信号異常検出回路の挿入位置を示
すブロック図、第３図は同波数異常・演出回路の制御ブ
ロック図、第４図は加速時の検出回路の動作を示す図、
第５図はカウンター回路のブロック図、第６図、第７図
は異常判別回路のブロック図及びそのタイムチャートで
ある。第８図は減速時の周波数異常検出回路の動作を承
す図である。 １　整流器　２　直流リアクトル　３・・・ＤＣフィル
タコンデンサ　４・・・インバー　タ部５　インバータ
出方変圧器　（ｊ・負荷７　・出力′シ圧検出用変圧器
　８　電圧ＩＪｆｌ波数設定器　９　・位相制御回路　
１ｏ・−７４発振器１１、１４．１７・分局回路　１２
　パルスアンプ１３・・周波数異常検出回路　１５　　
カウンター回路１６・発振器　１８　異常判別回路　１
９・ＵＰ／ｄｏｗＮ切換回路　２０ＵＰ／ｄｏｗＮカウ
ンター　２１．几−８フリツプフロツプ　２２・・ディ
レィ回路　２３　　アンド回路　ｖＲ電圧基準信号　Ｖ
ｆ　　周波数基準信号　Ｖα電圧制御信号　ｖｏ　　市
１圧帰還信号Ｐｄ　　カウンタ出力パルス　Ｐｆ　　周
波数異常判別用比較パルス　Ｓａ・周波数異常検出信号
（ｔ　−ＩＪＩ〕／ｄｏｗカウンタ用基準パルス１）ｆ
ｄＰｆＪ堅延パノトス　（ジ　フリップフロップ出力言
−号Ｘ　加速率　ｙＬ威速度 （７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（
ほか１名）第１図 第４図 Ｐｆ　　　　　　　　　　− 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変周波数パルス列の加速率によシ決定される分
   局比に分周する第１の分周回路と、高周波基準周波数信
   号発生する発振器と、前記分周回路で分周された２つの
   パルスの間隔を、前記高周波基準信号を用いて計数し、
   所定時期にパルスを発生するカウンター回路と、パルス
   列の加速率により決定される分周比にて所定のパルスを
   発生する第２の分周回路と、前記カウンター回路の出力
   パルスと第２の分局回路の出力パルスの発生順序を比較
   する回路とからｔ３成され、第２の分周回路の出力パル
   スが、カウンター回路の出力パルスよりも先に発生した
   ことをも′つてパルス列の異常を検出する周波数の異常
   検出方法。
2. （２）　　可変周波数パルス列の減速率によシ決定され
   る分局比に分周する第１の分周回路と、高周波基準周波
   数信号を発生する発振器と、前記分周回路で分周された
   ２つのパルスの間隔？、前記高周波基準信号を用いて計
   数し、所定時期にパルスを発生するカウンター回路と、
   パルス列の減速率により決定される分局比にて所定のパ
   ルスを発生する第２の分周回路と、前記カウンター回路
   の出力パルスと第２の分周回路の出力パルスの発生順序
   を比較する回路とから構成され、カウンター回路の出力
   パルスが、第２の分周回路の出力パルスよりも先に発生
   したことをもってパルス列の異常を検出する周波数の異
   常検出方法。