JPS62244221A - ベクトル制御二次電流異常検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はべ）トル制御部を行う誘導電動機の焼損を防止
するための二次電流異常検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、過電流による電動機の焼損を防止する手段として
サーマルリレー（熱動過電流継電器）が一般に使われて
いる。

サーマルリレーはバイメタルが温度変化でわん曲する特
性を利用するもので、通常電磁接触器と組合わせて使用
され、駆動回路や制御回路を開閉している。

一方、誘導電動機の可変速制御には電力変換器として可
変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータ装置が広く使
用され、低速から超高速まで広範囲に連続して速度を変
えることが行われている。

近年、交流電動機（誘導電動機、同期電動機）はベクト
ル制御方式が開発され（例えば　上山直彦編著“ニュー
ドライブエレクトロニクス”電気書院　参照）、工作機
械、ロボットなど高精度な速度制御１位置制御や急速な
加減速を必要とする分野においても使用されるようにな
った。

特に誘導電動機は回転子の構造が簡単であり機械的強度
に優れ、かつブラシレスであることから悪い雰囲気中で
も使用でき、しかも保守が容易である等の利点が多く、
サーボモータとしての応用面が急速に拡大しつつある。

〔解決しようとする問題点〕

サーマルリレーは形状が大きく高価なばかりでなく、そ
れを設置する場所によっては電動機と周囲温度が異なり
、制御動作精度が低下するという問題点がある。

一方、工作機械やロボットなどの駆動源としてのサーボ
モータは、その可変速制御が高精度に行われ、かつ速い
応答が必要である。それに伴い電動機の過電流による異
常もリアルタイムで検出するよう性能向上をはかる必要
があり、しかもコストダウンすることが望ましいが、こ
れらの要望を満たすサーマルプロテクタ（二次電流異常
検出装置）は実用化が遅れている。

本発明は上記の問題点を解消するためになされたもので
あり、ベクトル制御方式の誘導電動機の過電流保護用に
高速かつ高精度に応答する二次電流異常検出装置を提供
することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の二次電流異常検
出装置は、ベクトル制御部が誘導電動機に流れる一次電
流の検出信号とスピードセンサ（Ｓ　Ｓ）からのフィー
ドバック信号及び制御指令等を取込んで作っている二次
ｄ軸電流ｉ□と二次ｑ軸電流１Ｚｃａの信号を利用する
ようにした。

すなわち、上記二次ｄ軸電流１０と二次ｑ軸電流ｉｚＱ
の信号をマイクロコンピュータに入力し、該マイクロコ
ンピュータの記憶部に設定した許容精度と二次導体の熱
時定数に対応する監視時間Ｔ、により定まる等時間間隔
ΔＴ毎に現在より過去のＴＬの時間の間の誘導電動機の
二次電流実効値Ｉ２を算出し、別途マイクロコンピュー
タの記憶部に設定した二次導体の熱時定数に対応する許
容電流実効値■２．３を比較し、その大小により異常／
正常を判定し、異常と判定したら異常信号（アラーム）
を発生させるようにした。この異常信号により電動機の
駆動用電力供給を停止したり、異常警報を発するなどの
処置がとられる。

なお、上記等時間間隔ΔＴの値は、許容精度と監視時間
ＴＬとによりサンプリング数を定め、かつ許容精度がｎ
％ならばｎ／１００ｘＴＬｘＫ（但しに＝０．３〜３）
に選んだ、そして上記データのサンプリング数はＴＬ／
ΔＴに対応する値となる。

〔作用〕

本発明の二次電流異常検出装置は、第３図に示したよう
に、所定の等時間間隔ΔＴ毎に現在より過去のＴＬ　　
（Ｔｔ　＝Ｔｏ　＝Ｔ＋　＝Ｔｚ・・・・・・）の時間
の間の電動機の二次電流実効値■２を算出している。そ
してその値が許容電流実効値Ｉ２□、を越えていないか
どうかを常時監視している。

なお、１２は次式の通りである。

Ｒ２：誘導電動機の二次抵抗 Φ２　：誘導電動機の二次鎖交磁束 ω５　：すベリ角周波数 また、二次ｄ軸電流１　！ｄｏ二次ｑ軸電流ｉｚｑと二
次電流１２は第４図に示す関係にあり、１−＝ｉｚａ”
　＋　ｉｔＱ” の演算によりＴ２の値が簡単に求まる。

これらの詳細については文献（上山直彦著“ニュードラ
イブエレクトロニクス”電気書院６・２・１）を参照さ
れたい。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の二次電流異常検出装置（電子サーマル
）が適用されるベクトル制御方式誘導電動機のシステム
構成の主要部を示したものであり、第２図はその内の二
次電流異常検出装置の部分を抽出して示したものである
。

第１図において、１は整流器、２はＰＷＭインバータ、
３は誘導電動機（ＩＭ）、４はスピードセンサー（ＳＳ
）、５ｉベクトル制御部である。

６が本発明の二次電流異常検出装置（電子サーマル）で
あり、この詳細については第２図を参照して説明する。

第２図に示したように、二次電流異常検出装置はレベル
変換回路７と、ＡＤ変換器付マイクロコンピュータ８と
を備えて構成されている。

レベル変換回路７はベクトル制御部５から取り出された
二次ｄ軸電流ｉｚａと二次ｑ軸電流ｉｚＱが正・負の値
をとるので、それを正側にオフセットし、かつ信号レベ
ルをマイクロコンピュータ８の入力に適合させるための
ものであり、オフセット電圧を与える直流電源Ｅと演算
増幅器ＯＡ　＋、　ＯＡ２とを有して構成されている。

マイクロコンピュータ８は入力信号をＡＤ変換するＡＤ
変換器付のもの（例えばμＰＤ７８ＰＧ１１Ｅ）であり
、演算部、記憶部、Ｉ１０制御部等を備えている。上記
記憶部には電動機の二次導体の熱時定数に対応して設定
された監視時間ＴＬ。

等時間間隔ΔＴの値、許容電流実効値１２ｒｍｉ（又は
Ｉ２ｒ□′）等があらかじめ記憶されているヵマイクロ
コンピュータ８でのデータ処理プロセスは次の通りであ
る。

ベクトル制御部５より取り出されレベル変換回路７を介
して正側にオフセットされた、二次ｄ軸電流ｉｚｄと二
次ｑ軸電流ｔ２ｑの信号を取り込む。

等時間間隔ΔＴ毎にｔｚｄ”＋　　ｔ２Ｑ”を算出し、
これらを加算することによりＩ２２を求める。次いで現
在より過去の監視時間ＴＬ　（Ｔｏ、Ｔ’、、Ｔｚ・・
・・・・）の時間の間のΣＩｔ／Ｔｔを求める。その後
、Σ■２／ＴＬと許容電流実効値Ｉ　２ｒｍｓを比較し
、Ｉ２ｒ□≦ΣＩｔ／Ｔｔならアラームを発する。

■２□、〉Σ７２／ＴｔならΣＩｚ／ＴＬを保持してデ
ータ処理プロセスを繰返し、ΔＴ時間後の■２が求まる
たびに保持していた値に新しい■２の値を加算し一番古
い■２のデータをそこから減算し■２□、と順次比較す
る。

なお、上記データ処理プロセスにおいては、二次電流実
効値■２が先ず１ｔｔの形で算出されるので、それをそ
のまま使い、比較するデータの許容電流実効値Ｉ　１ｒ
ｅｓも２乗したものを用いて異常／正常を判定するよう
にすると、開平演算処理が省け、演算効率が向上する。

〔効果〕

以上説明したように、本発明のベクトル制御二次電流異
常検出装置によれば、ベクトル制御方式の交流電動機の
異常検出と対策が高速かつ高精度に行われるばかりでな
く、装置の小形化、低廉化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明二次電流異常検出装置が適用されるベク
トル制御方式誘導電動機のシステム構成説明図、第２図
は本発明の装置の構成説明図である。第３図、第４図は
いずれも本発明の原理説明図で、第３図は二次電流■２
を等時間間隔ΔＴで求めたもの、第４図は二次ｄ軸電流
１２４．二次ｑ軸電流１２９と二次電流Ｉ２の関係を示
したものである。 ３・・・誘導電動機（ＩＭ）、 ５・・・ベクトル制御部、 ６・・・二次電流異常検出装置（電子サーマル）、７・
・・レベル変換回路、 ８・・・ＡＤ変換器付マイクロコンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、誘導電動機のベクトル制御において、ベクトル制御
   部から取り出される二次ｄ軸電流ｉ＿２＿ｄと二次ｑ軸
   電流ｉ＿２＿ｑの信号をマイクロコンピュータに入力し
   、上記マイクロコンピュータの記憶部に設定した許容精
   度と二次導体の熱時定数に対応する監視時間Ｔ＿Ｌによ
   り定まる等時間間隔ΔＴ毎に現在より過去のＴ＿Ｌ時間
   の間の誘導電動機の二次電流の効果値Ｉ＿２を算出し、
   別途記憶部に設定した二次導体の熱時定数に対応する許
   容電流実効値Ｉ＿ｚ＿ｒ＿ｍ＿ｓを比較し、その大小に
   より異常／正常を判定し、異常と判定したら異常信号を
   発するようにしたことを特徴とするベクトル制御二次電
   流異常検出装置。 ２、前記データのサンプリング数は、Ｔ＿ｌ／ΔＴに対
   応する値となることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のベクトル制御二次電流異常検出装置。 ３、前記等時間間隔ΔＴの値は、許容精度と監視時間Ｔ
   ＿Ｌとによりサンプリング数を定めかつ許容精度がｎ％
   ならばΔＴをｎ／１００×Ｔ＿Ｌ×Ｋ（Ｋ＝０．３〜３
   ）に選んだことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載のベクトル制御二次電流異常検出装置。