JP2000262087A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロサージなどによる電機子巻線での絶
縁破壊の発生が確実に検出でき、正確に異常が判定でき
るようにした交流電動機の異常判定機能を備えた電力変
換装置を提供すること。 【解決手段】 インバータ装置１による誘導電動機２の
始動開始に先立って誘導電動機２に所定の電圧の直流電
流を供給し、このとき電圧検出器６と電流検出器７で検
出される電流と電圧により誘導電動機２の１次抵抗値を
算出し、初期値からの変化(減少)が所定の限度に達した
とき、表示器１１により異常発生が報知されるようにし
たもの。 【効果】 マイクロサージなどによる電動機２の絶縁抵
抗異常が検出できるので、電動機２の焼損などによる二
次災害を防ぐことができる。
縁破壊の発生が確実に検出でき、正確に異常が判定でき
るようにした交流電動機の異常判定機能を備えた電力変
換装置を提供すること。 【解決手段】 インバータ装置１による誘導電動機２の
始動開始に先立って誘導電動機２に所定の電圧の直流電
流を供給し、このとき電圧検出器６と電流検出器７で検
出される電流と電圧により誘導電動機２の１次抵抗値を
算出し、初期値からの変化(減少)が所定の限度に達した
とき、表示器１１により異常発生が報知されるようにし
たもの。 【効果】 マイクロサージなどによる電動機２の絶縁抵
抗異常が検出できるので、電動機２の焼損などによる二
次災害を防ぐことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動対象である交
流電動機の異常判定機能を備えた電力変換装置に係り、
特に誘導電動機駆動用のインバータ装置として好適な異
常判定機能備えた電力変換装置に関する。
流電動機の異常判定機能を備えた電力変換装置に係り、
特に誘導電動機駆動用のインバータ装置として好適な異
常判定機能備えた電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、誘導電動機などの交流電動機の駆
動用として、インバータ装置などの電力変換装置が多種
多様な形で市場に供給されるようになり、省エネルギー
化促進に大いに貢献している。図１０は、インバータ装
置として使用される電力変換装置の一例を示したもの
で、ここに示した電力変換装置は、図示のように、順変
換(コンバータ)部Ｃo と逆変換(インバータ)部Ｉn 、そ
れに平滑用のコンデンサＣを備え、これによりインバー
タ装置１として動作するように構成されているものであ
る。
動用として、インバータ装置などの電力変換装置が多種
多様な形で市場に供給されるようになり、省エネルギー
化促進に大いに貢献している。図１０は、インバータ装
置として使用される電力変換装置の一例を示したもの
で、ここに示した電力変換装置は、図示のように、順変
換(コンバータ)部Ｃo と逆変換(インバータ)部Ｉn 、そ
れに平滑用のコンデンサＣを備え、これによりインバー
タ装置１として動作するように構成されているものであ
る。
【０００３】そして、このインバータ装置１の逆変換部
Ｉn は、その半導体スイッチング素子ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、
ｙ、ｚとして、ＩＧＢＴ(絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタ)を用いたもので、これらのスイッチング素子の
オン時間と、オンに制御すべき素子の組合わせを制御す
ることにより、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに任意の電圧で任意
の周波数の３相交流電力を発生させることができる。
Ｉn は、その半導体スイッチング素子ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、
ｙ、ｚとして、ＩＧＢＴ(絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタ)を用いたもので、これらのスイッチング素子の
オン時間と、オンに制御すべき素子の組合わせを制御す
ることにより、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに任意の電圧で任意
の周波数の３相交流電力を発生させることができる。
【０００４】ここで、ＣＴＵとＣＴＷは電流検出器で、
ＣＴＵはＵ相用で、ＣＴＷはＷ相用であり、これらの電
流検出器ＣＴＵ、ＣＴＷにより検出される電流によりイ
ンバータの制御と保護が得られるようにする。従って、
順変換部Ｃo の入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔに商用交流電源系統
から３相交流電力を供給してやれば、出力端子Ｕ、Ｖ、
Ｗに任意の電圧で任意の周波数の３相交流電力を発生さ
せることができ、この結果、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに３相
誘導電動機などの交流電動機を接続してやることによ
り、この交流電動機を任意の回転速度で運転させること
ができ、省エネルギー化に大いに貢献できることにな
る。
ＣＴＵはＵ相用で、ＣＴＷはＷ相用であり、これらの電
流検出器ＣＴＵ、ＣＴＷにより検出される電流によりイ
ンバータの制御と保護が得られるようにする。従って、
順変換部Ｃo の入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔに商用交流電源系統
から３相交流電力を供給してやれば、出力端子Ｕ、Ｖ、
Ｗに任意の電圧で任意の周波数の３相交流電力を発生さ
せることができ、この結果、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに３相
誘導電動機などの交流電動機を接続してやることによ
り、この交流電動機を任意の回転速度で運転させること
ができ、省エネルギー化に大いに貢献できることにな
る。
【０００５】ところで、更に近年、このようなインバー
タ装置において、その主回路の機能を利用し、それに接
続されている交流電動機の制御に必要な電動機定数など
のデータを計測するようにしたシステムや、交流電動機
の保護のために必要な１次抵抗の測定を行うシステムな
どが提案されており、その例として、特開昭６０−１８
３９５３号、特開平６−９８５９５号、特開平８−３３
１９４号、特開平１０−１７８７９９号の各公報の記載
を挙げることができる。
タ装置において、その主回路の機能を利用し、それに接
続されている交流電動機の制御に必要な電動機定数など
のデータを計測するようにしたシステムや、交流電動機
の保護のために必要な１次抵抗の測定を行うシステムな
どが提案されており、その例として、特開昭６０−１８
３９５３号、特開平６−９８５９５号、特開平８−３３
１９４号、特開平１０−１７８７９９号の各公報の記載
を挙げることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、電力
変換装置駆動の交流電動機に特有のマイクロサージにつ
いて配慮がされておらず、コイル素線間と相巻線間での
絶縁破壊による信頼性低下の問題があった。
変換装置駆動の交流電動機に特有のマイクロサージにつ
いて配慮がされておらず、コイル素線間と相巻線間での
絶縁破壊による信頼性低下の問題があった。
【０００７】インバータ装置などの電力変換装置は、上
記したように、例えば図６に示すような主回路１を備
え、ＩＧＢＴなどの半導体素子の高周波スイッチング動
作により交流電動機が駆動されるように構成されてお
り、従って、その出力は多くの高調波を含む矩形波にな
っている。
記したように、例えば図６に示すような主回路１を備
え、ＩＧＢＴなどの半導体素子の高周波スイッチング動
作により交流電動機が駆動されるように構成されてお
り、従って、その出力は多くの高調波を含む矩形波にな
っている。
【０００８】また、電力変換装置と交流電動機の間には
接続用の配線が必要であり、この配線には浮遊インダク
タンス分Ｌｓと浮遊キャパシタンス分Ｃｓが存在する。
このため、動作中、これらのインダクタンス分Ｌとキャ
パシタンス分Ｃによりマイクロサージと呼ばれるＬＣ共
振現象が現われ、マイクロサージ電圧Ｖz が発生する。
接続用の配線が必要であり、この配線には浮遊インダク
タンス分Ｌｓと浮遊キャパシタンス分Ｃｓが存在する。
このため、動作中、これらのインダクタンス分Ｌとキャ
パシタンス分Ｃによりマイクロサージと呼ばれるＬＣ共
振現象が現われ、マイクロサージ電圧Ｖz が発生する。
【０００９】このマイクロサージ電圧Ｖz は急峻な波形
を持つ上、電力変換装置の出力電圧に乗った形になるの
で、交流電動機の電機子巻線のコイル素線間と相巻線間
に大きな電圧がかかり、この結果、これらの間に絶縁破
壊が生じてしまい、やがては異常発熱や焼損などの二次
災害の発生に移行してしまうので、信頼性が低下してし
まうのである。
を持つ上、電力変換装置の出力電圧に乗った形になるの
で、交流電動機の電機子巻線のコイル素線間と相巻線間
に大きな電圧がかかり、この結果、これらの間に絶縁破
壊が生じてしまい、やがては異常発熱や焼損などの二次
災害の発生に移行してしまうので、信頼性が低下してし
まうのである。
【００１０】このマイクロサージ電圧の大きさについ
て、一般的なインバータ装置の場合を例にして説明する
と、まず、そのコンバータ部で商用交流を直流に変換
し、平滑化してインバータ部に入力するので、商用交流
電圧をＶとした場合、インバータ部に入力される直流電
圧Ｖdc の大きさは約√２Ｖとなる。
て、一般的なインバータ装置の場合を例にして説明する
と、まず、そのコンバータ部で商用交流を直流に変換
し、平滑化してインバータ部に入力するので、商用交流
電圧をＶとした場合、インバータ部に入力される直流電
圧Ｖdc の大きさは約√２Ｖとなる。
【００１１】従って、インバータ部の半導体素子は、こ
の直流電圧Ｖdc ≒√２Ｖを高周波スイッチングするこ
とになるので、マイクロサージ電圧Ｖz が発生すると、
これが直流電圧Ｖdc に加算されてしまい、インバータ
部の出力電圧、つまり交流電動機の端子電圧Ｖo は、配
線の長さにもよるが、長い場合には直流電圧Ｖdc の２
倍(Ｖo＝２Ｖdc)にもなり、従って、長い運転時間の間
には、交流電動機の電機子巻線のコイル素線間と相巻線
間に絶縁破壊が発生してしまうのである。
の直流電圧Ｖdc ≒√２Ｖを高周波スイッチングするこ
とになるので、マイクロサージ電圧Ｖz が発生すると、
これが直流電圧Ｖdc に加算されてしまい、インバータ
部の出力電圧、つまり交流電動機の端子電圧Ｖo は、配
線の長さにもよるが、長い場合には直流電圧Ｖdc の２
倍(Ｖo＝２Ｖdc)にもなり、従って、長い運転時間の間
には、交流電動機の電機子巻線のコイル素線間と相巻線
間に絶縁破壊が発生してしまうのである。
【００１２】本発明の目的は、マイクロサージなどによ
る電機子巻線での絶縁破壊の発生が確実に検出でき、正
確に異常が判定できるようにした交流電動機の異常判定
機能を備えた電力変換装置を提供することにある。
る電機子巻線での絶縁破壊の発生が確実に検出でき、正
確に異常が判定できるようにした交流電動機の異常判定
機能を備えた電力変換装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
逆変換部を備え、交流電動機に可変周波数可変電圧の交
流電力を供給するようにした電力変換装置において、前
記交流電動機に前記逆変換部から直流電力が供給されて
いるとき、前記交流電動機の端子間に発生する直流電圧
値と前記直流電力の電流値から、前記交流電動機の１次
抵抗値を算出する手段を設け、この１次抵抗値の初期値
からの低下により、前記交流電動機の異常発生を判定す
るようにして達成される。
逆変換部を備え、交流電動機に可変周波数可変電圧の交
流電力を供給するようにした電力変換装置において、前
記交流電動機に前記逆変換部から直流電力が供給されて
いるとき、前記交流電動機の端子間に発生する直流電圧
値と前記直流電力の電流値から、前記交流電動機の１次
抵抗値を算出する手段を設け、この１次抵抗値の初期値
からの低下により、前記交流電動機の異常発生を判定す
るようにして達成される。
【００１４】交流電動機がマイクロサージなどにより絶
縁破壊したことが報知されるので、交流電動機の焼損及
びその後の二次災害が未然に防止でき、交流電動機に対
する接続配線が長くなっても、充分に高い信頼性を持た
せることができる。
縁破壊したことが報知されるので、交流電動機の焼損及
びその後の二次災害が未然に防止でき、交流電動機に対
する接続配線が長くなっても、充分に高い信頼性を持た
せることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による電力変換装置
について、図示の実施形態により詳細に説明する。図１
は、本発明による電力変換装置を誘導電動機駆動用のイ
ンバータ装置として実施した場合の一実施形態で、図に
おいて、１がインバータ装置を表わし、このインバータ
装置１に負荷となる交流電動機が接続されるが、ここで
は、この負荷が３相の誘導電動機２になっている。
について、図示の実施形態により詳細に説明する。図１
は、本発明による電力変換装置を誘導電動機駆動用のイ
ンバータ装置として実施した場合の一実施形態で、図に
おいて、１がインバータ装置を表わし、このインバータ
装置１に負荷となる交流電動機が接続されるが、ここで
は、この負荷が３相の誘導電動機２になっている。
【００１６】３は順変換部で、４は平滑用のコンデンサ
であり、この順変換部３により、商用交流電源ＡＣから
供給された交流が整流され、平滑化された直流がコンデ
ンサ４の端子間に得られることになる。５は逆変換部
で、図１０の従来技術における逆変換部Ｉo と同様に、
６個のＩＧＢＴからなるスイッチング用の半導体素子
ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚで構成されており、これにコン
デンサ４で平滑化された直流電圧Ｖdc が供給されるよ
うになっている。
であり、この順変換部３により、商用交流電源ＡＣから
供給された交流が整流され、平滑化された直流がコンデ
ンサ４の端子間に得られることになる。５は逆変換部
で、図１０の従来技術における逆変換部Ｉo と同様に、
６個のＩＧＢＴからなるスイッチング用の半導体素子
ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚで構成されており、これにコン
デンサ４で平滑化された直流電圧Ｖdc が供給されるよ
うになっている。
【００１７】従って、この逆変換部５のスイッチング素
子ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚが夫々ＰＷＭ(パルス幅変調)
制御されることにより、誘導電動機２に所望の電圧で所
望の周波数の３相交流電力が供給されることになる。６
は電圧検出器で、順変換部３から出力され、コンデンサ
４により平滑化された直流電圧Ｖdc と、逆変換部５の
出力端子に現れる直流電圧Ｖa を検出する働きをする。
７は電流検出器で、インバータ部５と誘導電動機２の間
に流れる電流を検出する働きをするものであり、具体的
には、図１０に示した従来技術と同じく、２個の電流検
出器ＣＴＵ、ＣＴＷからなるものである。
子ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚが夫々ＰＷＭ(パルス幅変調)
制御されることにより、誘導電動機２に所望の電圧で所
望の周波数の３相交流電力が供給されることになる。６
は電圧検出器で、順変換部３から出力され、コンデンサ
４により平滑化された直流電圧Ｖdc と、逆変換部５の
出力端子に現れる直流電圧Ｖa を検出する働きをする。
７は電流検出器で、インバータ部５と誘導電動機２の間
に流れる電流を検出する働きをするものであり、具体的
には、図１０に示した従来技術と同じく、２個の電流検
出器ＣＴＵ、ＣＴＷからなるものである。
【００１８】８は１次抵抗演算器で、例えば、電圧検出
器６で検出した直流電圧Ｖa と、電流検出器７で検出し
た電流Ｉu 、Ｉw (後述)から１次抵抗、すなわち誘導電
動機２の電機子巻線抵抗の演算処理など、異常判定に必
要な各種の処理を実行する働きをする。
器６で検出した直流電圧Ｖa と、電流検出器７で検出し
た電流Ｉu 、Ｉw (後述)から１次抵抗、すなわち誘導電
動機２の電機子巻線抵抗の演算処理など、異常判定に必
要な各種の処理を実行する働きをする。
【００１９】９はメモリで、１次抵抗演算器８で演算し
た１次抵抗を所望に応じて記憶しておく働きをする。１
０は比較器で、１次抵抗演算器８で演算した１次抵抗
と、メモリ９に記憶されている１次抵抗とを所望に応じ
て比較する働きをする。１１は表示器で、比較器１０に
よる比較結果に応じて、異常の有無などの所望のメッセ
ージを表示する働きをする。
た１次抵抗を所望に応じて記憶しておく働きをする。１
０は比較器で、１次抵抗演算器８で演算した１次抵抗
と、メモリ９に記憶されている１次抵抗とを所望に応じ
て比較する働きをする。１１は表示器で、比較器１０に
よる比較結果に応じて、異常の有無などの所望のメッセ
ージを表示する働きをする。
【００２０】次に、この実施形態の動作について説明す
ると、まず、この実施形態でも、インバータ装置として
の通常の動作は、図１０で説明した従来技術や一般的な
インバータ装置の場合と同じで、図示してないインバー
タ制御部により逆変換部５がスイッチング制御され、商
用交流電源ＡＣから供給された３相交流電力が任意の電
圧で任意の周波数の３相交流電力に変換され、この結
果、誘導電動機２を任意の回転速度で運転させることが
でき、省エネルギー化に大いに貢献できることになる
が、詳しい説明は省略する。
ると、まず、この実施形態でも、インバータ装置として
の通常の動作は、図１０で説明した従来技術や一般的な
インバータ装置の場合と同じで、図示してないインバー
タ制御部により逆変換部５がスイッチング制御され、商
用交流電源ＡＣから供給された３相交流電力が任意の電
圧で任意の周波数の３相交流電力に変換され、この結
果、誘導電動機２を任意の回転速度で運転させることが
でき、省エネルギー化に大いに貢献できることになる
が、詳しい説明は省略する。
【００２１】まず、この実施形態によるインバータ装置
１には、図示されてないが、所定のマイクロコンピュー
タによる制御部(マイコン制御部)が設けられており、こ
れに所望のプログラムが格納され、この結果、以下に説
明する異常判定動作が遂行されるようになっている。
１には、図示されてないが、所定のマイクロコンピュー
タによる制御部(マイコン制御部)が設けられており、こ
れに所望のプログラムが格納され、この結果、以下に説
明する異常判定動作が遂行されるようになっている。
【００２２】そして、このマイコン制御部による処理
は、インバータ装置１による誘導電動機２の通常の運転
時とは別に、誘導電動機２が停止されている状態で実行
されるもので、大別して、誘導電動機２の１次抵抗値を
算出する抵抗値算出処理と、この算出結果による異常判
定処理に分けられる。
は、インバータ装置１による誘導電動機２の通常の運転
時とは別に、誘導電動機２が停止されている状態で実行
されるもので、大別して、誘導電動機２の１次抵抗値を
算出する抵抗値算出処理と、この算出結果による異常判
定処理に分けられる。
【００２３】まず、抵抗値算出処理について説明する
と、これは、誘導電動機２の電機子巻線にインバータ装
置１から直流電流を供給し、１次抵抗値を算出する処理
が中心になる。
と、これは、誘導電動機２の電機子巻線にインバータ装
置１から直流電流を供給し、１次抵抗値を算出する処理
が中心になる。
【００２４】そして、この実施形態では、逆変換部５の
制御により、誘導電動機２の電機子巻線の所望の端子間
に所定の大きさの直流電流が流れるようにし、このとき
端子間に現れる直流電圧により誘導電動機２の１次抵抗
値を算出する方法を採用している。
制御により、誘導電動機２の電機子巻線の所望の端子間
に所定の大きさの直流電流が流れるようにし、このとき
端子間に現れる直流電圧により誘導電動機２の１次抵抗
値を算出する方法を採用している。
【００２５】まず抵抗値算出に使用する直流電流値を目
標値Ｉ0 として、次の(1)式により求める。 Ｉ0 ＝Ｖa／Ｒ …… ……(1) ここで、Ｖa は逆変換部５から供給される直流電圧の平
均値で、Ｒは誘導電動機２の１次抵抗値である。なお、
この電流値Ｉ0 は、停止している誘導電動機２の１次側
抵抗Ｒの測定に際して過大な電流が流れないようにする
ため、一応の目標値として設定されるもので、それ程、
厳密さが要求される訳ではない。
標値Ｉ0 として、次の(1)式により求める。 Ｉ0 ＝Ｖa／Ｒ …… ……(1) ここで、Ｖa は逆変換部５から供給される直流電圧の平
均値で、Ｒは誘導電動機２の１次抵抗値である。なお、
この電流値Ｉ0 は、停止している誘導電動機２の１次側
抵抗Ｒの測定に際して過大な電流が流れないようにする
ため、一応の目標値として設定されるもので、それ程、
厳密さが要求される訳ではない。
【００２６】従って、この目標電流値Ｉ0 の値として
は、例えば誘導電動機２の定格電流値以下の所定値に選
べばよく、このとき、算定処理中での温度上昇抑制と、
省エネルギーの見地からは、測定精度の保持が可能な限
り小さな電流値にするのが望ましい。
は、例えば誘導電動機２の定格電流値以下の所定値に選
べばよく、このとき、算定処理中での温度上昇抑制と、
省エネルギーの見地からは、測定精度の保持が可能な限
り小さな電流値にするのが望ましい。
【００２７】このときの電圧Ｖa は、上記した通り、逆
変換部５のスイッチング素子ｕ〜ｚのＰＷＭ制御によ
り、平均値として得られるようにしてあり、このため、
これらのスイッチング素子は、図２に示すように、周期
Ｔ毎にオン時間ｔon の間だけオンになるように、ＰＷ
Ｍ制御される。
変換部５のスイッチング素子ｕ〜ｚのＰＷＭ制御によ
り、平均値として得られるようにしてあり、このため、
これらのスイッチング素子は、図２に示すように、周期
Ｔ毎にオン時間ｔon の間だけオンになるように、ＰＷ
Ｍ制御される。
【００２８】従って、この平均電圧Ｖa は、ＰＷＭ制御
のデューティ比(ｔon／Ｔ)と直流電圧Ｖdc から、次の
(2)式により定まる。 Ｖa ＝(ｔon／Ｔ)Ｖdc …… ……(2) このとき、具体的には、電流Ｉu 、Ｉw を監視しなが
ら、逆変換部５スイッチング素子ｕ〜ｚのデューティ比
を所定の最低値から徐々に大きくしてゆき、電流値Ｉ0
が得られるようにする。
のデューティ比(ｔon／Ｔ)と直流電圧Ｖdc から、次の
(2)式により定まる。 Ｖa ＝(ｔon／Ｔ)Ｖdc …… ……(2) このとき、具体的には、電流Ｉu 、Ｉw を監視しなが
ら、逆変換部５スイッチング素子ｕ〜ｚのデューティ比
を所定の最低値から徐々に大きくしてゆき、電流値Ｉ0
が得られるようにする。
【００２９】そして、この電流値Ｉ0 が得られ時点で電
圧Ｖa を取り込み、これにより抵抗値Ｒ＝Ｖa／Ｉ(Ｉ≒
Ｉ0)を演算し、この抵抗値Ｒを誘導電動機２の１次抵抗
とするのである。なお、このときの１次抵抗値の具体的
な算出方法については後述するが、誘導電動機などの交
流電動機は、通常、３相巻線を備えているので、この抵
抗値Ｒとしても、３相分の抵抗値Ｒu 、Ｒv 、Ｒw を算
出することになる。
圧Ｖa を取り込み、これにより抵抗値Ｒ＝Ｖa／Ｉ(Ｉ≒
Ｉ0)を演算し、この抵抗値Ｒを誘導電動機２の１次抵抗
とするのである。なお、このときの１次抵抗値の具体的
な算出方法については後述するが、誘導電動機などの交
流電動機は、通常、３相巻線を備えているので、この抵
抗値Ｒとしても、３相分の抵抗値Ｒu 、Ｒv 、Ｒw を算
出することになる。
【００３０】次に、異常判定処理について説明する。ま
ず、この実施形態では、装置の据付時など、誘導電動機
２の使用を開始しようとしたとき、それに先立って、使
用者は、マイコン制御器に所定の指令を入力し、これに
より、上記のようにして１次抵抗値Ｒu 、Ｒv 、Ｒw を
算出し、これらの三種の抵抗値について、各々の初期値
Ｒ0 としてメモリ９に格納しておく処理を実行させてお
く。なお、このため、図示してないが、この実施形態に
よるマイコン制御部には、所定の操作器などのマンマシ
ンインターフェースが設けてある。
ず、この実施形態では、装置の据付時など、誘導電動機
２の使用を開始しようとしたとき、それに先立って、使
用者は、マイコン制御器に所定の指令を入力し、これに
より、上記のようにして１次抵抗値Ｒu 、Ｒv 、Ｒw を
算出し、これらの三種の抵抗値について、各々の初期値
Ｒ0 としてメモリ９に格納しておく処理を実行させてお
く。なお、このため、図示してないが、この実施形態に
よるマイコン制御部には、所定の操作器などのマンマシ
ンインターフェースが設けてある。
【００３１】次に、誘導電動機２の使用を開始した後、
マイコン制御部は、始業時など、一旦、誘導電動機２の
運転を停止させた後、再び運転を開始したとき、それに
先立って、同じく上記したようにして、１次抵抗値Ｒの
算出処理を実行させ、このときに算出した１次抵抗値Ｒ
を、現時点での１次抵抗値ＲX とする。
マイコン制御部は、始業時など、一旦、誘導電動機２の
運転を停止させた後、再び運転を開始したとき、それに
先立って、同じく上記したようにして、１次抵抗値Ｒの
算出処理を実行させ、このときに算出した１次抵抗値Ｒ
を、現時点での１次抵抗値ＲX とする。
【００３２】そして、この１次抵抗値ＲX を比較器１０
に入力し、メモリ８から読出した１次抵抗の初期値Ｒ0
と比較させ、次の(3)式により偏差ΔＲを求め、偏差Δ
Ｒが所定の判定値ε以下であるか否かを判定し、その判
定結果を表示器１１に供給する。 ΔＲ＝｜Ｒ0−ＲX｜ …… ……(3)
に入力し、メモリ８から読出した１次抵抗の初期値Ｒ0
と比較させ、次の(3)式により偏差ΔＲを求め、偏差Δ
Ｒが所定の判定値ε以下であるか否かを判定し、その判
定結果を表示器１１に供給する。 ΔＲ＝｜Ｒ0−ＲX｜ …… ……(3)
【００３３】そこで、表示器１１は、比較器１０から入
力された判定結果に応じて、以下の通りの表示を行な
う。すなわち、偏差ΔＲが所定の判定値εを越えない間
は、“異常無し”という表示を行い、偏差ΔＲが所定の
判定値εを越えたら、“異常あり”を表示するのであ
り、この結果、表示器１１による表示は、次の通りにな
る。 ΔＲ≦ε → “異常無し” ΔＲ＞ε → “異常あり”
力された判定結果に応じて、以下の通りの表示を行な
う。すなわち、偏差ΔＲが所定の判定値εを越えない間
は、“異常無し”という表示を行い、偏差ΔＲが所定の
判定値εを越えたら、“異常あり”を表示するのであ
り、この結果、表示器１１による表示は、次の通りにな
る。 ΔＲ≦ε → “異常無し” ΔＲ＞ε → “異常あり”
【００３４】ここで、マイクロサージによる絶縁破壊が
発生したときには、誘導電動機２の電機子巻線のコイル
素線間や相巻線間での絶縁抵抗の低下として現われ、こ
の結果、１次抵抗値ＲX は、その初期値Ｒ0 から低下し
てゆき、この１次抵抗値ＲXの低下が或る限度に達する
と、異常発熱や焼損などの二次災害に移行してしまう虞
れがある。
発生したときには、誘導電動機２の電機子巻線のコイル
素線間や相巻線間での絶縁抵抗の低下として現われ、こ
の結果、１次抵抗値ＲX は、その初期値Ｒ0 から低下し
てゆき、この１次抵抗値ＲXの低下が或る限度に達する
と、異常発熱や焼損などの二次災害に移行してしまう虞
れがある。
【００３５】しかるに、この実施形態によれば、インバ
ータ装置１を始動させると、誘導電動機２が運転開始さ
れる前に、それに先立って自動的に上記した異常判定処
理が実行され、表示器１１には、“異常無し”、又は
“異常あり”の何れかの表示が得られ、マイクロサージ
による絶縁破壊が限度に達しているときには、確実に
“異常あり”の表示がなされることになる。
ータ装置１を始動させると、誘導電動機２が運転開始さ
れる前に、それに先立って自動的に上記した異常判定処
理が実行され、表示器１１には、“異常無し”、又は
“異常あり”の何れかの表示が得られ、マイクロサージ
による絶縁破壊が限度に達しているときには、確実に
“異常あり”の表示がなされることになる。
【００３６】従って、この実施形態によれば、やがては
異常発熱や焼損などの二次災害の発生に移行する虞れが
生じたときには、それが予め報知されるので、このまま
誘導電動機２の運転が継続され、二次災害が発生してし
まうのが未然に防止でき、常に高い信頼性を保つことが
できる。
異常発熱や焼損などの二次災害の発生に移行する虞れが
生じたときには、それが予め報知されるので、このまま
誘導電動機２の運転が継続され、二次災害が発生してし
まうのが未然に防止でき、常に高い信頼性を保つことが
できる。
【００３７】また、この結果、この実施形態によれば、
インバータ装置１と誘導電動機２の間の接続配線が長く
なっていて、マイクロサージの虞れが多い場合にも安心
して適用することができ、インバータ駆動による可変速
運転の適用による利点と、それによる省エネルギー化を
充分に享受することができる。
インバータ装置１と誘導電動機２の間の接続配線が長く
なっていて、マイクロサージの虞れが多い場合にも安心
して適用することができ、インバータ駆動による可変速
運転の適用による利点と、それによる省エネルギー化を
充分に享受することができる。
【００３８】ところで、一般的なインバータ装置には、
それ自体の制御のため、電圧検出器や電流検出器を備え
ているのが通例である。従って、この実施形態における
電圧検出器８と電流検出器９については、インバータ装
置１が備えている検出器をそのまま利用することができ
るので、新たに設置する必要は無く、その分、コスト面
で有利になる。
それ自体の制御のため、電圧検出器や電流検出器を備え
ているのが通例である。従って、この実施形態における
電圧検出器８と電流検出器９については、インバータ装
置１が備えている検出器をそのまま利用することができ
るので、新たに設置する必要は無く、その分、コスト面
で有利になる。
【００３９】次に、１次抵抗値演算器８による誘導電動
機２の１次抵抗値の演算に必要な処理について、誘導電
動機２がデルタ結線(Δ結線)型の場合と、スター結線
(Ｙ結線)型の場合に分けて、具体的に説明する。なお、
この処理もマイコン制御器により実行されるものである
ことは、いうまでもない。
機２の１次抵抗値の演算に必要な処理について、誘導電
動機２がデルタ結線(Δ結線)型の場合と、スター結線
(Ｙ結線)型の場合に分けて、具体的に説明する。なお、
この処理もマイコン制御器により実行されるものである
ことは、いうまでもない。
【００４０】誘導電動機２がデルタ結線型の場合は、次
のようにする。まず、図３に示すように、逆変換器５の
スイッチング素子ｕ〜ｚのうち、上アーム側ではスイッ
チング素子ｕだけをオンに、そして下アーム側ではスイ
ッチング素子ｙ、ｚをオンにし、これにより、一点鎖線
で示すように、出力端子Ｕ、ＶＷから電流Ｉu 、Ｉv 、
Ｉw を誘導電動機２の電機子巻線に通流させる。
のようにする。まず、図３に示すように、逆変換器５の
スイッチング素子ｕ〜ｚのうち、上アーム側ではスイッ
チング素子ｕだけをオンに、そして下アーム側ではスイ
ッチング素子ｙ、ｚをオンにし、これにより、一点鎖線
で示すように、出力端子Ｕ、ＶＷから電流Ｉu 、Ｉv 、
Ｉw を誘導電動機２の電機子巻線に通流させる。
【００４１】ここで電流Ｉu と電流Ｉv ＋Ｉw は当然の
こととして等しい値になるが、このとき上記したよう
に、電流Ｉu 、Ｉv ＋Ｉw の大きさが目標電流値Ｉ0 に
ほぼ等しくなるように、スイッチング素子ｙ、ｚをＰＷ
Ｍ制御する。
こととして等しい値になるが、このとき上記したよう
に、電流Ｉu 、Ｉv ＋Ｉw の大きさが目標電流値Ｉ0 に
ほぼ等しくなるように、スイッチング素子ｙ、ｚをＰＷ
Ｍ制御する。
【００４２】そして、電圧検出器６から出力端子Ｕ、
Ｖ、Ｗ間の電圧Ｖa を取り込み、同時に電流検出器７か
らは電流Ｉu (＝−Ｉv−Ｉw)を取り込み、次の(4)式に
より抵抗値を求め、これを１次抵抗Ｒu とする。 Ｒu ＝Ｖa／Ｉu …… ……(4)
Ｖ、Ｗ間の電圧Ｖa を取り込み、同時に電流検出器７か
らは電流Ｉu (＝−Ｉv−Ｉw)を取り込み、次の(4)式に
より抵抗値を求め、これを１次抵抗Ｒu とする。 Ｒu ＝Ｖa／Ｉu …… ……(4)
【００４３】次に、今度は図４に示すように、スイッチ
ング素子ｖとスイッチング素子ｘ、スイッチング素子ｗ
をオンにし、このときの出力端子Ｗ、Ｕ、Ｖ間の電圧Ｖ
a と電流Ｉw (＝−Ｉu−Ｉv)から、次の(6)式により抵
抗値を求め、これを１次抵抗Ｒw とする。 Ｒw ＝Ｖa／Ｉw …… ……(6)
ング素子ｖとスイッチング素子ｘ、スイッチング素子ｗ
をオンにし、このときの出力端子Ｗ、Ｕ、Ｖ間の電圧Ｖ
a と電流Ｉw (＝−Ｉu−Ｉv)から、次の(6)式により抵
抗値を求め、これを１次抵抗Ｒw とする。 Ｒw ＝Ｖa／Ｉw …… ……(6)
【００４４】そして、最後には、図５に示すように、ス
イッチング素子ｗとスイッチング素子ｖ、スイッチング
素子ｚをオンにし、このときの出力端子Ｖ、Ｗ、Ｚ間の
電圧Ｖa と電流Ｉv (＝−Ｉw−Ｉu)から、次の(7)式に
より抵抗値を求め、これを１次抵抗Ｒv とするのであ
る。 Ｒv ＝Ｖa／Ｉv …… ……(7)
イッチング素子ｗとスイッチング素子ｖ、スイッチング
素子ｚをオンにし、このときの出力端子Ｖ、Ｗ、Ｚ間の
電圧Ｖa と電流Ｉv (＝−Ｉw−Ｉu)から、次の(7)式に
より抵抗値を求め、これを１次抵抗Ｒv とするのであ
る。 Ｒv ＝Ｖa／Ｉv …… ……(7)
【００４５】次に、誘導電動機２がスター結線型の場合
については、次の通りにする。まず、図６に示すよう
に、スイッチング素子ｕと、スイッチング素子ｙ、ｚを
オンにし、出力端子Ｕから誘導電動機２に電流Ｉu を供
給し、出力端子Ｖ、Ｗからは電流−(Ｉv＋Ｉw)を取り込
み、次の(8)式によ求めた値を１次抵抗Ｒu とする。こ
のときの電圧Ｖa は、出力端子Ｕ、Ｖ間の電圧又は出力
端子Ｕ、Ｗ間の電圧となる。 Ｒu ＝Ｖa／Ｉu …… ……(8)
については、次の通りにする。まず、図６に示すよう
に、スイッチング素子ｕと、スイッチング素子ｙ、ｚを
オンにし、出力端子Ｕから誘導電動機２に電流Ｉu を供
給し、出力端子Ｖ、Ｗからは電流−(Ｉv＋Ｉw)を取り込
み、次の(8)式によ求めた値を１次抵抗Ｒu とする。こ
のときの電圧Ｖa は、出力端子Ｕ、Ｖ間の電圧又は出力
端子Ｕ、Ｗ間の電圧となる。 Ｒu ＝Ｖa／Ｉu …… ……(8)
【００４６】次に、図７に示すように、スイッチング素
子ｗと、スイッチング素子ｕ、ｖをオンにし、電流Ｉv
(＝−(Ｉw＋Ｉu))から、次の(9)式により抵抗値を求
め、これを１次抵抗Ｒv とする。このときの電圧Ｖa
は、出力端子Ｖ、Ｕ間の電圧又は出力端子Ｖ、Ｗ間の電
圧となる。 Ｒv ＝Ｖa／Ｉv …… ……(9)
子ｗと、スイッチング素子ｕ、ｖをオンにし、電流Ｉv
(＝−(Ｉw＋Ｉu))から、次の(9)式により抵抗値を求
め、これを１次抵抗Ｒv とする。このときの電圧Ｖa
は、出力端子Ｖ、Ｕ間の電圧又は出力端子Ｖ、Ｗ間の電
圧となる。 Ｒv ＝Ｖa／Ｉv …… ……(9)
【００４７】そして、最後に、図８に示すように、スイ
ッチング素子ｗと、スイッチング素子ｘ、ｙをオンに
し、電流Ｉw から、次の(10)式により抵抗値を求め、こ
れを１次抵抗Ｒw とするのである。このときの電圧Ｖa
は、出力端子Ｗ、Ｖ間の電圧又は出力端子Ｗ、Ｕ間の電
圧となる。 Ｒw ＝Ｖa／Ｉw …… ……(10)
ッチング素子ｗと、スイッチング素子ｘ、ｙをオンに
し、電流Ｉw から、次の(10)式により抵抗値を求め、こ
れを１次抵抗Ｒw とするのである。このときの電圧Ｖa
は、出力端子Ｗ、Ｖ間の電圧又は出力端子Ｗ、Ｕ間の電
圧となる。 Ｒw ＝Ｖa／Ｉw …… ……(10)
【００４８】次に、図９は、本発明の他の一実施形態
で、図において、１２はデータ入力器で、使用者が初期
値Ｒ0 を入力し、これをメモリ９に記憶させる働きをす
るものであり、その他の構成は、図１の実施形態と同じ
である。
で、図において、１２はデータ入力器で、使用者が初期
値Ｒ0 を入力し、これをメモリ９に記憶させる働きをす
るものであり、その他の構成は、図１の実施形態と同じ
である。
【００４９】図１の実施形態では、上記したように、装
置の据付時など、誘導電動機２の使用を開始しようとし
たとき、使用者は、それに先立ってマイコン制御器によ
る１次抵抗値Ｒu 、Ｒv 、Ｒw の算出処理と、これらの
三種についての各々の初期値Ｒ0 をメモリ９に格納して
おく処理を実行させるようになっている。
置の据付時など、誘導電動機２の使用を開始しようとし
たとき、使用者は、それに先立ってマイコン制御器によ
る１次抵抗値Ｒu 、Ｒv 、Ｒw の算出処理と、これらの
三種についての各々の初期値Ｒ0 をメモリ９に格納して
おく処理を実行させるようになっている。
【００５０】しかし、使用開始時、ことさら測定するま
でもなく、誘導電動機の１次抵抗値などの定数について
は、仕様書に明らかにされているのが一般的である。そ
こで、この図９の実施形態では、このような場合には、
使用者がデータ入力器１２から初期値Ｒ0 が入力できる
ようにしたものである。
でもなく、誘導電動機の１次抵抗値などの定数について
は、仕様書に明らかにされているのが一般的である。そ
こで、この図９の実施形態では、このような場合には、
使用者がデータ入力器１２から初期値Ｒ0 が入力できる
ようにしたものである。
【００５１】なお、上記実施形態における１次抵抗値の
算定処理と、その判定処理については、必要に応じて複
数回、繰り返えすようにしてもよく、これによれば、何
らかの理由による一時的な異常による誤判定の虞れが防
止でき、判定処理の信頼性を高めることができる。
算定処理と、その判定処理については、必要に応じて複
数回、繰り返えすようにしてもよく、これによれば、何
らかの理由による一時的な異常による誤判定の虞れが防
止でき、判定処理の信頼性を高めることができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、交流電動機の１次抵抗
値の初期値からの減少の程度が逐次判定され、その結果
が表示されるので、マイクロサージによる交流電動機の
絶縁抵抗の低下に伴う二次災害の虞れが未然に防止でき
る。
値の初期値からの減少の程度が逐次判定され、その結果
が表示されるので、マイクロサージによる交流電動機の
絶縁抵抗の低下に伴う二次災害の虞れが未然に防止でき
る。
【００５３】この結果、本発明によれば、負荷として駆
動すべき交流電動機に対する接続線路が長い場合でも、
信頼性が低下する虞れがなく、高い信頼性を容易に保つ
ことができる。
動すべき交流電動機に対する接続線路が長い場合でも、
信頼性が低下する虞れがなく、高い信頼性を容易に保つ
ことができる。
【００５４】また、本発明によれば、交流電動機の異常
が報知されるので、異常発生に際しても二次的な災害に
至る前に正常な交流電動機に交換することができ、異常
による運転停止に伴う損失を未然に防止することができ
る。
が報知されるので、異常発生に際しても二次的な災害に
至る前に正常な交流電動機に交換することができ、異常
による運転停止に伴う損失を未然に防止することができ
る。
【図１】本発明による電力変換装置の一実施形態を示す
ブロック回路図である。
ブロック回路図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるスイッチング素子
の制御態様を説明するためのタイミング図である。
の制御態様を説明するためのタイミング図である。
【図３】本発明の一実施形態における１次抵抗値の算出
動作の説明図である。
動作の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における１次抵抗値の算出
動作の説明図である。
動作の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における１次抵抗値の算出
動作の説明図である。
動作の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における１次抵抗値の算出
動作の説明図である。
動作の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態における１次抵抗値の算出
動作の説明図である。
動作の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態における１次抵抗値の算出
動作の説明図である。
動作の説明図である。
【図９】本発明による電力変換装置の他の一実施形態を
示すブロック回路図である。
示すブロック回路図である。
【図１０】一般的な電力変換装置の一例を示す回路図で
ある。
ある。
１ インバータ装置 ２ 誘導電動機(交流電動機) ３ 順変換部 ４ 平滑用のコンデンサ ５ 逆変換部 ６ 電圧検出器 ７ 電流検出器 ８ １次抵抗値演算器 ９ メモリ(１次抵抗の初期値格納用) １０ 比較器 １１ 表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/5387 Ｈ０２Ｍ 7/5387 Ｚ Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２ Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｓ (72)発明者 富田 浩之 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 小俣 剛 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 Ｆターム(参考） 2G016 BA03 BB01 BB02 BC02 BD06 BD07 BD09 BD11 5G044 AA01 AA03 AD01 AE03 CA04 CA11 5H007 AA05 AA12 AA17 BB06 CA01 CB04 CB05 CC03 CC23 DB12 DC02 DC05 FA01 FA03 GA01 5H575 BB06 BB07 DD05 EE20 FF05 HA20 HB20 JJ03 JJ17 LL22 LL24 LL45 LL50 MM11 5H576 BB06 BB07 CC05 DD02 DD04 HA04 HB02 JJ17 KK06 LL22 LL24 LL40 LL56 MM06 MM10
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも逆変換部を備え、交流電動機
に可変周波数可変電圧の交流電力を供給するようにした
電力変換装置において、 前記交流電動機に前記逆変換部から直流電力を供給し、
このとき前記交流電動機の端子間に発生する直流電圧値
と前記直流電力の電流値から、前記交流電動機の１次抵
抗値を算出する手段を設け、 この１次抵抗値の初期値からの低下により、前記交流電
動機の異常発生を判定するように構成されていることを
特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の発明において、 前記交流電動機の１次抵抗値を算出する手段は、前記交
流電動機の始動時、それに先立って前記交流電動機の１
次抵抗値の算出を実行し、前記交流電動機の異常発生が
判定されるように構成されていることを特徴とする電力
変換装置。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の発明にお
いて、 前記１次抵抗値の初期値は、前記交流電動機の設置時、
予め所定のメモリに格納されていることを特徴とする電
力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06199899A JP3768024B2 (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06199899A JP3768024B2 (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 電力変換装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000262087A true JP2000262087A (ja) | 2000-09-22 |
| JP2000262087A5 JP2000262087A5 (ja) | 2004-12-24 |
| JP3768024B2 JP3768024B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=13187402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06199899A Expired - Lifetime JP3768024B2 (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3768024B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100295494A1 (en) * | 2008-03-10 | 2010-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric motor drive device and method of controlling the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101895866B1 (ko) * | 2012-09-03 | 2018-09-07 | 현대모비스 주식회사 | 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법 |
-
1999
- 1999-03-09 JP JP06199899A patent/JP3768024B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100295494A1 (en) * | 2008-03-10 | 2010-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric motor drive device and method of controlling the same |
| US8350516B2 (en) * | 2008-03-10 | 2013-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric motor drive device and method of controlling the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3768024B2 (ja) | 2006-04-19 |
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