JPH06351296A - 過電流保護回路 - Google Patents
過電流保護回路Info
- Publication number
- JPH06351296A JPH06351296A JP5134241A JP13424193A JPH06351296A JP H06351296 A JPH06351296 A JP H06351296A JP 5134241 A JP5134241 A JP 5134241A JP 13424193 A JP13424193 A JP 13424193A JP H06351296 A JPH06351296 A JP H06351296A
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- JP
- Japan
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- inverter
- current
- overcurrent
- output
- induction motor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 直接トルク制御方式インバータによる誘導電
動機の起動時に流れる大電流によって、インバータ内の
スイッチング素子が破壊されることを防止する。 【構成】 直接トルク制御方式インバータによって駆動
される誘導電動機（１）の駆動装置において、インバー
タ（２）に流れる電流を検出する電流センサ（１１）
と、当該電流センサ（１１）が検出する誘導電動機
（１）の起動時の電流と予め設定されている保護電流値
とを比較するコンパレータ（１３）と、当該コンパレー
タ（１３）が過電流を検出したときから所定時間当該過
電流の継続を監視する過電流継続時間監視回路（１２）
と、当該過電流継続時間監視回路（１２）の出力に基づ
いて、インバータ（２）のスイッチング素子を保護する
保護回路（１４）とを備え構成される。
動機の起動時に流れる大電流によって、インバータ内の
スイッチング素子が破壊されることを防止する。 【構成】 直接トルク制御方式インバータによって駆動
される誘導電動機（１）の駆動装置において、インバー
タ（２）に流れる電流を検出する電流センサ（１１）
と、当該電流センサ（１１）が検出する誘導電動機
（１）の起動時の電流と予め設定されている保護電流値
とを比較するコンパレータ（１３）と、当該コンパレー
タ（１３）が過電流を検出したときから所定時間当該過
電流の継続を監視する過電流継続時間監視回路（１２）
と、当該過電流継続時間監視回路（１２）の出力に基づ
いて、インバータ（２）のスイッチング素子を保護する
保護回路（１４）とを備え構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過電流保護回路、特に
直接トルク制御方式インバータによる誘導電動機の駆動
において、その起動時に生じる起動電流をピーク値とそ
の継続時間との２要素から保護の必要性を判断し、スイ
ッチング素子の破壊を防止するようにした過電流保護回
路に関するものである。
直接トルク制御方式インバータによる誘導電動機の駆動
において、その起動時に生じる起動電流をピーク値とそ
の継続時間との２要素から保護の必要性を判断し、スイ
ッチング素子の破壊を防止するようにした過電流保護回
路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機の直接トルク制とよばれる方
法は、すべり周波数制御法の一つであり、瞬時磁束と瞬
時トルクとの制御を同時に行い、電動機の状態から最短
時間トルク制御が達成されるようにインバータのスイッ
チングモードを決定し、その対応電流又は電圧パターン
で制御するものである。
法は、すべり周波数制御法の一つであり、瞬時磁束と瞬
時トルクとの制御を同時に行い、電動機の状態から最短
時間トルク制御が達成されるようにインバータのスイッ
チングモードを決定し、その対応電流又は電圧パターン
で制御するものである。
【０００３】図４は直接トルク制御装置の構成図を示し
ている。同図において、１は三相の誘導電動機であり、
電流電圧センサ３で誘導電動機１に流れる瞬時電流ｉ1
及びその電圧ｖ1 をそれぞれ検出している。
ている。同図において、１は三相の誘導電動機であり、
電流電圧センサ３で誘導電動機１に流れる瞬時電流ｉ1
及びその電圧ｖ1 をそれぞれ検出している。
【０００４】この瞬時電流ｉ1 と瞬時電圧ｖ1 とを基
に、演算回路４は誘導電動機１の瞬時トルクＴ1 、１次
鎖交磁束ベクトルの大きさ｜φ1 ｜及び当該１次鎖交磁
束ベクトルの角度θ1 をそれぞれ演算によって求め、そ
の演算結果をスイッチングモード選択回路５へ出力して
いる。
に、演算回路４は誘導電動機１の瞬時トルクＴ1 、１次
鎖交磁束ベクトルの大きさ｜φ1 ｜及び当該１次鎖交磁
束ベクトルの角度θ1 をそれぞれ演算によって求め、そ
の演算結果をスイッチングモード選択回路５へ出力して
いる。
【０００５】スイッチングモード選択回路５では、演算
回路４で求められた上記瞬時トルクＴ1 、１次鎖交磁束
ベクトルの大きさ｜φ1 ｜及びその角度θ1 と、誘導電
動機１のその目標値であるトルク指令のＴ* 及び１次鎖
交磁束指令の｜φ1 ｜* とから、ヒステリシスを有する
コンパレータ８ないし１０を用いて、この目標値に対し
て一定の誤差範囲内におさまるように、しかもインバー
タ２のスイッチング周波数が最小となるようにスイッチ
ングテーブル６がアクセスされ、インバータ２のスイッ
チングモードを選択している。
回路４で求められた上記瞬時トルクＴ1 、１次鎖交磁束
ベクトルの大きさ｜φ1 ｜及びその角度θ1 と、誘導電
動機１のその目標値であるトルク指令のＴ* 及び１次鎖
交磁束指令の｜φ1 ｜* とから、ヒステリシスを有する
コンパレータ８ないし１０を用いて、この目標値に対し
て一定の誤差範囲内におさまるように、しかもインバー
タ２のスイッチング周波数が最小となるようにスイッチ
ングテーブル６がアクセスされ、インバータ２のスイッ
チングモードを選択している。
【０００６】なお、インバータ２は、図５図示の如く６
個のトランジスタ７で三相ブリッジが構成されており、
スイッチングモード選択回路５で選択されたその時々の
組合せに係るスイッチングモード対応の信号が当該トラ
ンジスタ７の各ゲートに入力され、スイッチングモード
対応の電流波形或いは電圧波形のＰＷＭを誘導電動機１
に対して出力する。
個のトランジスタ７で三相ブリッジが構成されており、
スイッチングモード選択回路５で選択されたその時々の
組合せに係るスイッチングモード対応の信号が当該トラ
ンジスタ７の各ゲートに入力され、スイッチングモード
対応の電流波形或いは電圧波形のＰＷＭを誘導電動機１
に対して出力する。
【０００７】この様な構成の誘導電動機１の運転におい
て、最も損失が少なくなるように１次鎖交磁束指令の｜
φ1 ｜* を固定しておき（誘導電動機の磁気装荷φ相当
値）、トルク指令のＴ* を負荷トルクに応じて与え、ト
ルク制御を行わせている。
て、最も損失が少なくなるように１次鎖交磁束指令の｜
φ1 ｜* を固定しておき（誘導電動機の磁気装荷φ相当
値）、トルク指令のＴ* を負荷トルクに応じて与え、ト
ルク制御を行わせている。
【０００８】誘導電動機１を起動する場合、特に無負荷
運転時において、インバータ２の入力電流は図６の点線
で示されている様に、その起動時に数ミリ秒間大電流と
なり、その後継続的な波形となるので、インバータ２内
のトランジスタ７を保護する保護回路が設けられてい
る。
運転時において、インバータ２の入力電流は図６の点線
で示されている様に、その起動時に数ミリ秒間大電流と
なり、その後継続的な波形となるので、インバータ２内
のトランジスタ７を保護する保護回路が設けられてい
る。
【０００９】すなわち、インバータ２に流れる電流をホ
ールセンサ或いはシャント抵抗等の電流センサ１１で検
出し、当該検出電流が予め設定されている保護電流値を
超えたとき、ヒステリシス型のコンパレータから出力さ
れる信号で保護回路を働かせ、インバータ２内の各トラ
ンジスタ７のゲートを強制的にエミッタ電位に落す等し
て保護するようにしていた。
ールセンサ或いはシャント抵抗等の電流センサ１１で検
出し、当該検出電流が予め設定されている保護電流値を
超えたとき、ヒステリシス型のコンパレータから出力さ
れる信号で保護回路を働かせ、インバータ２内の各トラ
ンジスタ７のゲートを強制的にエミッタ電位に落す等し
て保護するようにしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直接トルク制御インバータによる誘導電動機の起動時の
際に流れる大電流の保護回路では、上記ヒステリシス型
のコンパレータの保護電流を起動電流以上に設定してお
かないと、起動電流で当該コンパレータが図６の実線で
示されている様にオンオフを繰返し、誘導電動機１は起
動できないで大電流が流れ続けることが生じる欠点があ
った。
直接トルク制御インバータによる誘導電動機の起動時の
際に流れる大電流の保護回路では、上記ヒステリシス型
のコンパレータの保護電流を起動電流以上に設定してお
かないと、起動電流で当該コンパレータが図６の実線で
示されている様にオンオフを繰返し、誘導電動機１は起
動できないで大電流が流れ続けることが生じる欠点があ
った。
【００１１】なお、図６のＵＰ，ＬＯはヒステリシス型
コンパレータの遮断レベル、復帰レベルを表わしてい
る。この解決法としてヒステリシス型コンパレータの保
護電流値を高めに設定しておけばよいが、インバータ２
内のトランジスタ７の定格をアップさせなければならな
い欠点があった。
コンパレータの遮断レベル、復帰レベルを表わしてい
る。この解決法としてヒステリシス型コンパレータの保
護電流値を高めに設定しておけばよいが、インバータ２
内のトランジスタ７の定格をアップさせなければならな
い欠点があった。
【００１２】本発明は、上記の欠点を解決することを目
的としており、特に起動電流からインバータ２内のトラ
ンジスタ７を保護するに当って、起動電流のピーク値と
その継続時間との２要素から、インバータ２内のトラン
ジスタ７を保護する保護回路を作動させるか否かを判断
するようにしてその保護を行う過電流保護回路を提供す
ることを目的としている。
的としており、特に起動電流からインバータ２内のトラ
ンジスタ７を保護するに当って、起動電流のピーク値と
その継続時間との２要素から、インバータ２内のトラン
ジスタ７を保護する保護回路を作動させるか否かを判断
するようにしてその保護を行う過電流保護回路を提供す
ることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の過電流保護回路は直接トルク制御方式イ
ンバータによる誘導電動機の駆動装置において、インバ
ータに流れる電流を検出する電流センサと、当該電流セ
ンサが検出する誘導電動機の起動時の電流と予め設定さ
れている保護電流値とを比較するコンパレータと、当該
コンパレータが過電流を検出したときから所定時間当該
過電流の継続を監視する過電流継続時間監視回路と、当
該過電流継続時間監視回路の出力に基づいて、インバー
タのスイッチング素子を保護する保護回路とを備え、誘
導電動機の起動の際のインバータへ流入する入力電流の
状態に応じ、インバータのスイッチング素子を保護する
ようにしたことを特徴としている。
めに、本発明の過電流保護回路は直接トルク制御方式イ
ンバータによる誘導電動機の駆動装置において、インバ
ータに流れる電流を検出する電流センサと、当該電流セ
ンサが検出する誘導電動機の起動時の電流と予め設定さ
れている保護電流値とを比較するコンパレータと、当該
コンパレータが過電流を検出したときから所定時間当該
過電流の継続を監視する過電流継続時間監視回路と、当
該過電流継続時間監視回路の出力に基づいて、インバー
タのスイッチング素子を保護する保護回路とを備え、誘
導電動機の起動の際のインバータへ流入する入力電流の
状態に応じ、インバータのスイッチング素子を保護する
ようにしたことを特徴としている。
【００１４】
【作用】起動時のインバータへの流入電流のピーク値と
その継続時間との２つの要素で、スイッチング素子の保
護が決められるので、起動ができずに大電流が流れ続け
ることがなくなり、動作性の良い保護が可能となる。
その継続時間との２つの要素で、スイッチング素子の保
護が決められるので、起動ができずに大電流が流れ続け
ることがなくなり、動作性の良い保護が可能となる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明に係る過電流保護回路の一実施
例構成を示している。同図において、符号１，２，１１
は図４，図５のものに対応し、１２は過電流継続時間監
視回路、１３はコンパレータ、１４は保護回路、１５は
電源、１６は単安定マルチバイブレータ、１７はＤ型フ
リップフロップ、１８は直流電源，１９は増幅器を表わ
している。
例構成を示している。同図において、符号１，２，１１
は図４，図５のものに対応し、１２は過電流継続時間監
視回路、１３はコンパレータ、１４は保護回路、１５は
電源、１６は単安定マルチバイブレータ、１７はＤ型フ
リップフロップ、１８は直流電源，１９は増幅器を表わ
している。
【００１６】図１の動作を図２の動作タイムチャートを
参照しながら説明する。インバータ２から誘導電動機１
へ電力の供給が開始されると、図４，図５で説明した直
接トルク制御方式インバータによる誘導電動機の駆動法
によってインバータ２から誘導電動機１に起動電流が流
れる。電流センサ１１は当該起動電流を検出しており、
当該検出電流、すなわち起動電流に比例した電圧が増幅
器１９で適宜増幅された後コンパレータ１３の反転入力
端子に入力される。当該コンパレータ１３の非反転入力
端子には、電源１５によって任意に設定される保護電流
値としての比較基準Ｌの電圧が入力されている。
参照しながら説明する。インバータ２から誘導電動機１
へ電力の供給が開始されると、図４，図５で説明した直
接トルク制御方式インバータによる誘導電動機の駆動法
によってインバータ２から誘導電動機１に起動電流が流
れる。電流センサ１１は当該起動電流を検出しており、
当該検出電流、すなわち起動電流に比例した電圧が増幅
器１９で適宜増幅された後コンパレータ１３の反転入力
端子に入力される。当該コンパレータ１３の非反転入力
端子には、電源１５によって任意に設定される保護電流
値としての比較基準Ｌの電圧が入力されている。
【００１７】増幅器１９から入力される起動電流が当該
保護電流値としての比較基準Ｌを超えると（Ａ点）、コ
ンパレータ１３からオン信号が出力される。当該オン信
号はＤ型フリップフロップ１７に入力すると共に、単安
定マルチバイブレータ１６にトリガを掛け、当該単安定
マルチバイブレータ１６から所定時間Ｔのパルスを発生
させる。このパルスはＤ型フリップフロップ１７に入力
されるようになっているが、当該パルスの立下りがＤ型
フリップフロップ１７に入力するタイミングではコンパ
レータ１３の出力のオン信号がＢ点で消滅しているの
で、Ｄ型フリップフロップ１７からオン信号は出力され
ない。
保護電流値としての比較基準Ｌを超えると（Ａ点）、コ
ンパレータ１３からオン信号が出力される。当該オン信
号はＤ型フリップフロップ１７に入力すると共に、単安
定マルチバイブレータ１６にトリガを掛け、当該単安定
マルチバイブレータ１６から所定時間Ｔのパルスを発生
させる。このパルスはＤ型フリップフロップ１７に入力
されるようになっているが、当該パルスの立下りがＤ型
フリップフロップ１７に入力するタイミングではコンパ
レータ１３の出力のオン信号がＢ点で消滅しているの
で、Ｄ型フリップフロップ１７からオン信号は出力され
ない。
【００１８】つまり、インバータ２から誘導電動機１へ
保護電流値以上の大きな電流が流れるが、その継続時間
が短いので、インバータ２内のトランジスタ７の保護は
行われない。従って当該トランジスタ７は選択されたス
イッチングモードに従ってその動作が継続される。
保護電流値以上の大きな電流が流れるが、その継続時間
が短いので、インバータ２内のトランジスタ７の保護は
行われない。従って当該トランジスタ７は選択されたス
イッチングモードに従ってその動作が継続される。
【００１９】コンパレータ１３の反転入力端子に保護電
流値以上の電流が流れるようになると（Ｃ点）、再び上
記説明の通り当該コンパレータ１３からオン信号が出さ
れ、当該オン信号がＤ型フリップフロップ１７に入力さ
れると共に、単安定マルチバイブレータ１６にトリガを
掛ける。当該単安定マルチバイブレータ１６はパルスを
出力するが、そのパルス幅の所定時間Ｔが経過すると、
当該パルスは立下がる。この立下り信号がＤ型フリップ
フロップ１７に入力すると、コンパレータ１３のオン信
号は継続しているので当該Ｄ型フリップフロップ１７か
らオン信号が発生し、保護回路１４を介してインバータ
２内のトランジスタ７のベースをそのエミッタと同電位
にする等して、トランジスタ７の破壊を保護するように
動作する。
流値以上の電流が流れるようになると（Ｃ点）、再び上
記説明の通り当該コンパレータ１３からオン信号が出さ
れ、当該オン信号がＤ型フリップフロップ１７に入力さ
れると共に、単安定マルチバイブレータ１６にトリガを
掛ける。当該単安定マルチバイブレータ１６はパルスを
出力するが、そのパルス幅の所定時間Ｔが経過すると、
当該パルスは立下がる。この立下り信号がＤ型フリップ
フロップ１７に入力すると、コンパレータ１３のオン信
号は継続しているので当該Ｄ型フリップフロップ１７か
らオン信号が発生し、保護回路１４を介してインバータ
２内のトランジスタ７のベースをそのエミッタと同電位
にする等して、トランジスタ７の破壊を保護するように
動作する。
【００２０】つまり、インバータ２から誘導電動機１へ
保護電流値以上の大きな電流が流れ、かつその継続時間
が長いので、インバータ２を構成するトランジスタ７が
熱破壊するおそれが大きく、インバータ２の動作を遮断
することによりトランジスタ７が保護される。
保護電流値以上の大きな電流が流れ、かつその継続時間
が長いので、インバータ２を構成するトランジスタ７が
熱破壊するおそれが大きく、インバータ２の動作を遮断
することによりトランジスタ７が保護される。
【００２１】この様にして起動時に流れる大電流による
インバータ２の保護がなされる。本発明のものは起動時
のみならず、故障等によりインバータ２から誘導電動機
１へ大電流が流れ続けるときも作動し、インバータ２の
保護がなされる。
インバータ２の保護がなされる。本発明のものは起動時
のみならず、故障等によりインバータ２から誘導電動機
１へ大電流が流れ続けるときも作動し、インバータ２の
保護がなされる。
【００２２】図３は本発明の検知部を３段重ねて保護す
るようにしたときの一実施例動作タイムチャートを示し
ている。この場合は図１のコンパレータ１３が３個並列
に増幅器１９からの検出電流が入力されるように構成さ
れ、かつ過電流継続時間監視回路１２が対応して３個そ
れぞれ設けられる。
るようにしたときの一実施例動作タイムチャートを示し
ている。この場合は図１のコンパレータ１３が３個並列
に増幅器１９からの検出電流が入力されるように構成さ
れ、かつ過電流継続時間監視回路１２が対応して３個そ
れぞれ設けられる。
【００２３】今、３個のコンパレータ１３の保護電流値
が、例えば３００Ａ，５００Ａ，７００Ａに設定されて
おり、かつ対応の単安定マルチバイブレータ１６が出力
するパルス幅をＴ3 ，Ｔ5 ，Ｔ7 （Ｔ3 ＞Ｔ5 ≫Ｔ7 ，
ただしＴ7 は極めて短く瞬時）とすると、通常の起動で
は保護回路１４は作動しないが、故障時には保護回路１
４が作動し、インバータ２の駆動を停止させ、トランジ
スタ７の保護が行われる。
が、例えば３００Ａ，５００Ａ，７００Ａに設定されて
おり、かつ対応の単安定マルチバイブレータ１６が出力
するパルス幅をＴ3 ，Ｔ5 ，Ｔ7 （Ｔ3 ＞Ｔ5 ≫Ｔ7 ，
ただしＴ7 は極めて短く瞬時）とすると、通常の起動で
は保護回路１４は作動しないが、故障時には保護回路１
４が作動し、インバータ２の駆動を停止させ、トランジ
スタ７の保護が行われる。
【００２４】この様に本発明の検知部を複数段重ねるこ
とにより、細かな過電流の検出ができるようになり、ス
イッチング素子の能力を限界近くまで引出せる。
とにより、細かな過電流の検出ができるようになり、ス
イッチング素子の能力を限界近くまで引出せる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、直
接トルク制御インバータによって駆動される誘導電動機
の起動又は運転に際して、過電流をピーク値とその継続
時間の両方から検知して保護回路を働かせるようにした
ので、サージやノイズ等の重畳した直流起動電流からイ
ンバータ内のスイッチング素子を適切に保護することが
できる。
接トルク制御インバータによって駆動される誘導電動機
の起動又は運転に際して、過電流をピーク値とその継続
時間の両方から検知して保護回路を働かせるようにした
ので、サージやノイズ等の重畳した直流起動電流からイ
ンバータ内のスイッチング素子を適切に保護することが
できる。
【００２６】また起動時のみならず、重過負荷時或いは
故障時に対しても本発明は動作し、インバータ内のスイ
ッチング素子を保護することができる。そして検知部を
複数段重ねることにより、細かな過電流検出を行うこと
ができ、スイッチング素子の能力を限界近くまで引出せ
る。
故障時に対しても本発明は動作し、インバータ内のスイ
ッチング素子を保護することができる。そして検知部を
複数段重ねることにより、細かな過電流検出を行うこと
ができ、スイッチング素子の能力を限界近くまで引出せ
る。
【図１】本発明に係る過電流保護回路の一実施例構成で
ある。
ある。
【図２】本発明の一実施例動作タイムチャートである。
【図３】本発明の検知部を３段重ねて保護するようにし
たときの一実施例動作タイムチャートである。
たときの一実施例動作タイムチャートである。
【図４】直接トルク制御装置の構成図である。
【図５】インバータの一実施例構成図である。
【図６】ヒステリシス型のコンパレータによる保護の有
無別の起動電流説明図である。
無別の起動電流説明図である。
１ 誘導電動機 ２ インバータ ７ トランジスタ １１ 電流センサ １２ 過電流継続時間監視回路 １３ コンパレータ １４ 保護回路
Claims (1)
- 【請求項１】 直接トルク制御方式インバータによる誘
導電動機の駆動装置において、 インバータに流れる電流を検出する電流センサと、 当該電流センサが検出する起動時の電流と予め設定され
ている保護電流値を比較するコンパレータと、 当該コンパレータが過電流を検出したときから所定時間
当該過電流の継続を監視する過電流継続時間監視回路
と、 当該過電流継続時間監視回路の出力に基づいて、インバ
ータのスイッチング素子を保護する保護回路とを備え、
誘導電動機の起動の際のインバータへ流入する入力電流
の状態に応じ、インバータのスイッチング素子を保護す
るようにしたことを特徴とする過電流保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134241A JPH06351296A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 過電流保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134241A JPH06351296A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 過電流保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06351296A true JPH06351296A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15123709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5134241A Pending JPH06351296A (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 過電流保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06351296A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220091188A1 (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-24 | Cartesiam | Method for monitoring a machine on the basis of electric current signals and device for implementing such a method |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP5134241A patent/JPH06351296A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220091188A1 (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-24 | Cartesiam | Method for monitoring a machine on the basis of electric current signals and device for implementing such a method |
| US11885849B2 (en) * | 2020-09-23 | 2024-01-30 | Stmicroelectronics International N.V. | Method for monitoring a machine on the basis of electric current signals and device for implementing such a method |
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