JPS61240870A - 電動機制御システムの故障検出装置 - Google Patents

電動機制御システムの故障検出装置

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JPS61240870A
JPS61240870A JP60076821A JP7682185A JPS61240870A JP S61240870 A JPS61240870 A JP S61240870A JP 60076821 A JP60076821 A JP 60076821A JP 7682185 A JP7682185 A JP 7682185A JP S61240870 A JPS61240870 A JP S61240870A
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JP
Japan
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current
voltage
actual
motor
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JP60076821A
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English (en)
Inventor
Masaki Obara
正樹 小原
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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〕 この発明は、静止形電力変換器を介して電動機の回転速
度を制御するディジタル処理装置(例えば、マイクロコ
ンピュータ)内蔵の電動機速度制御装置において、速度
および電流ならびに電圧の各実際値(検出値)を利用し
て電動機制御装置を構成する各部の故障を検出する故障
検出装置に関する。
〔従来の技術〕
第2図は従来の故障検出方式の一例を、示すブロツク図
である。同図において、21はデータバス、22はゲー
ト、23はラッチ、24はアナログ/ディジタル(A/
D)変換器、25は制御回路、26はサンプルホールド
回路(S/H)、27はマルチプレクサ、28は絶縁回
路、Voは基準電圧であり、これは例えばアナログ電圧
Viをディジタル量に変換して取り込む回路系の故障検
出方式の一例を示すものである。
すなわち、制御回路25はデータバス21およびラッチ
23を介して、図示されないプロセッサから故障検出を
行なうべく所定の指令を受けると、マルチプレクサ27
を基準電圧Vo側に切り換えるとともに、サンプルホー
ルド回路26、人/D変換器24およびゲート22等を
動作させて基準電圧VOをディジタル量として取り込む
。このディジタル量はプロセッサに与えられ、そこで図
示されないメモリに予め記憶されている値と比較されて
、故障か否かの判別が行なわれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の如き方式には、以下の如き問題点がある。
イ)マルチプレクサ27の前段に設けられる回路または
素子部品、例えば絶縁回路28や変流器。
変圧器等の検出機器の故障を検出することができない。
口)A/D変換器24、サンプルホールド回路26およ
び1ルチプレクサ27等が正常であっても、故障検出の
ための基準となる基準電圧Voが異常になると故障とし
て検出される。
ハ)故障検出のためO特別な回路、装置、例えば基準電
圧源や、この基準電圧源に切り換えるためのマルチプレ
クサ27等が必要になる。
〔問題点を解決するための手段〕
速度制御ループ内に電流制御ループをマイナループとし
てもつ制御系からの位相制御角指令により位相制御回路
を介して電力変換器を駆動し電動機の制御を行なう電動
機制御システムにおいて、電動機電圧を検出(検出値V
o )する電圧検出回路系と、電動機電流の断続状態を
検出する電流断続検出回路系と、前記位相制御角から電
動機電圧を演算(演算値v1)する第1の電圧演算手段
と、速度実際値から電動機の逆起電力を演算(演算値E
)する逆起電力演算手段と、該演算値Eおよび電流実際
値から電動機電圧を演算(演算値V2 )する第20電
圧演算手段と、前記検出値Voおよび演算値V 1* 
V 2のいずれが異常かを多数決論理にもとづいて決定
する論理演算手段と、該論理演算手段の出力、前記電流
断続検出回路系の出力。
前記逆起電力演算手段の出力、前記電圧検出回路系の出
力および電流実際値とにもとづいて比較を含む所定の演
算を行なうことにより、電圧、電流および速度の各検出
回路系と前記位相制御回路および電流断続検出回路系の
故障を検出する故障検出手段とを設ける。
〔作用〕
電動機の電機子電流(電動機電流)が定常状態、すなわ
ち点弧パルス間隔が電気角でほぼ60°6を一定であれ
ば、位相制御角α、電機子電圧(電動機電圧)平均値V
、電機子電流平均値工、逆起電力E、速度実際値Nとの
間には、転流型なり角を無視できる場合は、 E−にΦN              ・・・・・・
(2)V−E+IR−にΦN + I R・・・−(5
)なる関係が成立する。と〜に、Kは定数、Φは磁束t
Veは入力電源の線間電圧実効値、Rは電機子回路の抵
抗である。また、電流が断続する場合は、 V−E              ・・・・・・(4
)の関係が成立する。したがって、電機子電流の定常状
態において、検出される電圧Vo(実際値)と、位相制
御角αから(1)式にて演算される電圧■1と、速度実
際値Nおよび電機子電流平均値Iから(2) 、 <5
>式にて演算される電圧V2とを互いに比較し、多数決
原理(2outof3)によりそのいずれか1つの異常
を判定し、電圧V Os V 1それぞれの異常から電
圧検出回路5位相制御回路の故障をそれぞれ検出し、電
圧■2が異常の場合は、電機子電流を絞り込んだ結果電
流断続検出回路によって電流断が検出されるときに再度
電圧Voおよび速度実際値Nならびに電流実際値を検出
し、これらの値の比較結果から速度検出回路または電流
検出回路の故障を検出しようとするものである。
〔実施例〕
第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、第1A図
は第1図における故障検出ユニットの詳細を示すブロッ
ク図である。第1図において、1は速度制御ユニット2
、電流制御ユニット3および故障検出ユニット4等から
成る速度制御装置、5は速度検出回路、6は電流断続検
出回路、7は電流検出回路、8は移相制御回路、9は電
圧検出回路、10はトランス、11は変流器(CT)、
12は電力変換器、13はパルスジェネレータ、14は
電圧検出器、15は電動機である。また、故障検出ユニ
ット4は第1A図に示されるように、判断部41、多数
決演算部42、電圧演算部43゜45および逆起電力演
算部44等より構成される。
電流制御装置1は、いわゆる電流マイナーループをもつ
速度制御ループを構成し、この出力により位相制御回路
8を介して電力変換器12の点弧制御を行なうことによ
り、良(知られている如き電動機速度制御が行なわれる
。たyし、この速度制御装置1は、こ−では例えばマイ
クロコンピュータの如きディジタル制御装置から構成さ
れ、このためユニット2,6および4は、実際にはソフ
トウェアによって実現される。
一方、この発明の特徴は故障検出ユニット4を設けた点
にあり、以下この点について主として第1A図を参照し
て説明する。
この故障検出ユニット4には、速度制御装置1を介して
得られる位相制鵞角3a(α)、速度検出回路5等を介
して得られる速度実際値5a(N)、電流断続検出回路
6等を介して得られる電流断続検出信号6a、電流検出
回路7等を介して得られる電流実際値7a(I)および
電圧検出回路9等を介して得られる電圧実際値9a(V
0)が導入される。電圧演算部45は位相制御角αと、
予めわかっている入力電源の線間電圧実効値veとにも
とづいて、先の(1)式の演算をすることにより電圧v
1を求める。逆起電力演算部44は速度実際値Nから(
2)式で与えられる逆起電力Eを演算し、電圧演算部4
3はこの逆起電力Eと、電流実際値Iとから(3)式で
表わされる電圧■2を求める。
多数決演算部42は、電流実際値工または位相制御角α
が略一定のときに、電圧実際値VOと演算電圧V 1 
# V 2の値を互いに比較し、多数決原理(2アウト
オブ3)にもとづいてそのいずれが異常かを判別する。
判断部41は多数決演算部42からの出力、電流断続信
号6a、逆起電力演算値E1電流実際値工および電圧実
際値VOにもとづいて所定の判断をすることにより、電
圧検出回路、位相制御回路、電流検出回路、速度検出回
路または電流断続検出回路各基のいずれが異常または故
障であるかを判別する。
例えば、判断部41は多数決演算部42から電圧実際値
(検出値)Voが異常である旨の信号を受けたら、電圧
検出回路系が故障であると判定し、また電圧v1が異常
である旨の信号を受けたら位相制御回路系が故障である
と判定する。−万、電圧v2が異常の場合は、先の(6
)式からも明らかなように速度検出回路系と電流検出回
路系の2つの要素を含んでいて、そのいずれかを特定す
ることができない。そこで、この場合は電機子電流を零
に絞り込む方向に位相制御角をシフトさせ、電流断続検
出回路にて電流断が検出されたときに、再度電圧実際値
VOおよび電流実際値工を検出するとともに逆起電力E
を演算し、実際値Iが零かどうかによって電流検出回路
系の故障を、また逆起電力Eと電圧実際値VOとの間に
先の(4)式の関係が成立するか否かによって速度検出
回路系の異常を検出するようにする。なお、このとき電
流実際値工が零のときの電流断続信号の有無から、電流
断続検出回路系の故障を検出することが可能である。
と〜で、例えば速度検出回路5が故障して、その速度実
際値5a(N)が異常の場合について説明する。
この場合、演算された電圧値V2が他の電圧Vo。
vlと異なった値を示すことから、多数決演算部42に
より電圧v2の異常が検出される。その結果、速度制御
装置1では電流を零に絞るべく位相制御角をシフトさせ
る。これによって、電流実際値Iは零となり、電流断続
が検出される筈であるから、判断部41にてこのことを
確認するとともに、その時点の電圧実際値Voと逆起電
力演算部44からの演算値Eとを比較する。こ〜では、
この演算値Eが異常となっていて、 E〜V。
となることから、速度検出回路系が故障であると判断す
ることができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、電圧検出回路の検出値VOと、位相
制御角αから演算される演算値v1と、速度実際値Nお
よび電流実際値工から演算される演算値v2とを互いに
比較して多数決論理(2outof3)によりその異常
判定を行ない、特に演算値V2が異常の場合は、電流を
絞り込んだ電流断の状態で再度電圧V0、速度実際値N
、電流実際値を検出し、その値から故障を検知するよう
にしたため、制御装置の入出力インタフェイス系(位相
制御回路、速度検出回路、電流検出回路、電圧検出回路
)の故障を検出することができ、その結果、制御装置の
故障発生時のトラブルシュートが簡単になり、装置の不
動作による停止時間が短縮できてしかも制御装置を安価
に構成し得るなどの種々の利点がもたらされる。また、
故障した検出回路の検出値を他の正しい検出値から演算
する(例えば、速度検出回路が故障の場合は、電流、電
圧実際値から速度を演算する。)ことができるので、故
障が発生しても必ずしも装置を停止させる必要はなく、
したがって引き続き運転を継続し得るなどの利点をも有
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、第1A図
は第1図における故障検出ユニットの詳細を示すブロッ
ク図、第2図は従来の故障検出方式の一例を示すブロッ
ク図である。 符号説明 1・・・・・・速度制御装置、2・・・・・・速度制御
ユニット、3・・・・・・電流制御ユニット、4・・・
・・・故障検出二ニット、訃・・・・・速度検出回路、
6・・・・・・電流断続検出回路、7・・・・・・電流
検出回路、8・・・・・・位相制御回路、9・・・・・
・電圧検出回路、10・・・・・・トランス、11°°
。 ・・・変流器(CT)、12・・・・・・電力変換器、
13・・・・・・パルス発生器、14・・・・・・電圧
検出器、15・・・・・・電動機、21・・・・・・デ
ータバス、22・曲・ゲート、23・・・・・・ラッチ
、24・・・・・・A/D変換器、25・・・・・・制
御回路、26・・聞サンプルホールド回路、27・・・
・・・マルチプレクサ、28・・・・・・絶縁回路、4
1・・・・・・判断部、42・・・・・・多数決演算部
、43,45・・・・・・電圧演算部、44・・・・・
・逆起電力演算部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 速度制御ループ内に電流制御ループをマイナループとし
    てもつ制御系からの位相制御角指令により位相制御回路
    を介して電力変換器を制御し電動機の制御を行なう電動
    機制御システムにおいて、電動機電圧を検出(検出値V
    _0)する電圧検出回路系と、電動機電流の断続状態を
    検出する電流断続検出回路系と、前記位相制御角から電
    動機電圧を演算(演算値V_1)する第1の電圧演算手
    段と、速度実際値から電動機の逆起電力を演算(演算値
    E)する逆起電力演算手段と、該演算値Eおよび電流実
    際値から電動機電圧を演算(演算値V_2)する第2の
    電圧演算手段と、前記電圧検出値V_0および演算値V
    _1、V_2のいずれが異常かを多数決論理にもとづい
    て決定する論理演算手段と、電圧検出値V_0、演算値
    V_1それぞれの異常から電圧検出回路系、位相制御回
    路系の故障をそれぞれ検出するとともに、演算値V_2
    が異常のときは電動機電流を零に絞り込む方向に前記位
    相制御角をシフトさせ、前記電流断続検出回路系にて電
    流断が検出されるときの電流実際値から電流検出回路系
    の故障を、またその時点で演算される逆起電力Eと電圧
    検出値V_0との比較結果から速度検出回路系の故障を
    それぞれ検出する故障検出手段とを設けてなることを特
    徴とする電動機制御システムの故障検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011215012A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Toshiba Corp 自動分析装置および交流モータ監視装置
JP2015119532A (ja) * 2013-12-17 2015-06-25 株式会社デンソー モータ異常検出装置
WO2020032084A1 (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 日本電産株式会社 モータ駆動装置、電動オイルポンプおよびモータ駆動装置の故障検知方法

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