JPH01278286A - 交流電動機の磁束検出装置 - 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、インバータ等の可変周波数電源で駆動される
交流電動機の磁束検出装置に関する。

この装置で検出される交流電動機の磁束信号は、交流電
動機のＶ／ｆ制御やベクトル制御する場合の磁束制御に
適用される。

〔従来の技術〕

交流電動機の制御を行う場合、トルクを精度よく制御す
るために、交流電動機の磁束を検出し、所定の値に制御
することが必要となる。ここで、磁束を直接検出するこ
とは困難であるため、交流電動機の端子電圧値をおくれ
回路を通して磁束に比例した電圧値に変換し、該電圧値
に周波数補正を行って磁束を演算することが従来より行
われている。

交流電動機の端子電圧を用いて磁束を演算する場合、通
常、主回路と制御回路とを絶縁するためにトランス等の
アイソレータが用いられている。

従来においては、交流電動機の端子電圧をアイソレータ
によって絶縁し、アイソレータの２次側の出力電圧を積
分回路等によって磁束信号に変換していた。

従来の磁束検出器の一例を第３図に示す。同図において
、電動機端子電圧Ｖは分圧抵抗４３を介してアイソレー
タ４２′に与えられ、アイソレータ４２′の出力電圧υ
、′をおくれ回路４１′　　に加えて周波数に対して平
坦な電圧υφ′を得ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、電動機電圧に比例した電圧を分圧してアイ
ソレータ４２′　　に与えると、電動機電圧が低下する
低周波領域ではアイソレータ４２′　　のドリフト電圧
の影響が大きくなる。

このため、アイソレータ４２′　の出力電圧中のドリフ
ト電圧成分の有効な電動機電圧成分に対する割合が、低
周波数領域では大きくなり、効果的に磁束を検出するこ
とが困難であった。

また、通常、数ボルトのアイソレータ出力電圧を積分器
によって磁束信号に変換すると、積分時定数による交流
電圧信号レベルの低下を防ぐため、積分器のゲインを高
くする必要があり、これによってもドリフト電圧を生じ
る不具合があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、低周波においてもＳ／Ｎのよい磁束検出を行
うことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明は、交流電動機の端子
電圧値をおくれ回路を通して磁束に比例した電圧値に変
換し、該電圧値に周波数補正を行って磁束を演算する交
流電動機の磁束検出装置において、前記交流電動機の端
子電圧検出部とアイソレータの一次側との間に前記おく
れ回路を接続し、前記アイソレータの２次側出力を前記
磁束に比例した電圧値として取り出すことを特徴とする
。

〔作用〕

本発明においては、交流機の電圧が低周波において低下
するために生じるアイソレータ出力電圧Ｓ／Ｎの低下を
防止するため、電動機電圧をアイソレータに人力する前
に、受動素子からなるおくれ回路によってアイソレータ
の許容入力端子まで交流電動機電圧を低下させる。

すなわち、交流電動機の電圧を９１周波数をｆとして、
これらの定格値をそれぞれＶ。、ｆｏとする。

また交流電動機の電圧は周波数に比例するものとすると
、交流電動機の電圧は次のように表される。

υ＝ｖｏ（ｆ／Ｌ）　　　　　　　　　　　ｊ　１　・
（。

ゲインＫｆ９時定数Ｔｒ　の１次おくれ回路の伝達函数
Ｇ、は、（２）式のように表される。

Ｇｔ　−Ｋ　　　　　　　　　　　・・・（２）１＋ｓ
Ｔ＋ おくれ回路を介したυの出力電圧υ、は、すなわち、お
くれ回路のカットオフ周波数ｆｃ＝１／２πＴ、によっ
て周波数に対する電圧の平坦領域ヲ定め、Ｋ、／Ｔ、に
よってゲインを定めることができる。

ｖ、／２πｆ、は、交流電動機の磁束に比例する量であ
る。また、υ、を磁束に比例する量に変換するためには
、インバータ内部から得られる周波数信号ｆを用いて周
波数補正値　１　＋　（１／２πｆＴＩ）を演算してυ
３に乗算すればよく、その結果を磁束演算信号φとすれ
ば、次式のように磁束に比例した信号に変換できる。

φ＝Ｊ１＋（１／２πｆ）・Ｖ。

＝（Ｋｔ／Ｔ、）　・（ｖｏ／２πｒｏ）　　・・・・
（４）このように、おくれ回路を用いることにより、そ
の時定数の選定によっては、周波数に比例して変化する
交流電動機の電圧を周波数に対して平坦なレベルの信号
に変換できるため、おくれ回路を介した電圧信号をアイ
ソレータに入力すれは、低周波においてもＳ／Ｎの低下
しない出力をアイソレータから得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図に本発明の磁束検出器を用いた交流電動機駆動装
置を示す。交流電動機１．インバータ２゜電源３．磁束
検出器４及び磁束振幅の補正回路５から構成され、イン
バータ２の内部では、磁束演算値φを用いて磁束制御が
なされる。

磁束演算回路４は、更におくれ回路４１とアイソレータ
４２からなっている。

第２図は、磁束検出器４の実施例である。電動機の端子
電圧Ｖは、アイソレータ４２の許容入力端子より一般に
充分高いから、抵抗やコンデンサ等の受動素子からなる
おくれ回路によってアイソレータ４２の許容電圧まで分
圧できる。

抵抗Ｒ、Ｌ、コンデンサＣｒ’からなるおくれ回路４１
の伝達函数Ｇ、は、゛アイソレータ４２の人力抵抗Ｒ１
を考慮して次のように表される。

ここに、ＲＴ＝Ｒ＋’＋Ｒ＋／（Ｒｒ’＋Ｒτ）Ｋ、＝
Ｒ工／（Ｒｔ’＋Ｒ＋） Ｔ＝＝ＲｔＣ１’ たとえば、交流電動機の通常の定格電圧υ０＝ＪＩ２Ｘ
２００Ｖ、　　定格周波数ｆｏ　＝５０Ｈｚとし、アイ
７Ｌ／−夕４２の許容入力端子を５Ｖ、　　おくれ回路
のカー／　）オフ周波数をｆｃ＝１／２πＴｒ＝５Ｈｚ
とおくと、おくれ回路の出力電圧Ｖφは、 より、 となる。Ｋ、は１より充分小さく、 Ｋ、　　二　　　、　　　　　　　＝ Ｒ，＋Ｒ＋　　　　１＋Ｒ＋’／Ｒ＋ において、Ｒ，／ＲＩ＝４．６　にとることが可能で、
Ｒ＋＝１００にΩと仮定すると、Ｒ，’　　＝４６０に
Ωで充分実現性がある。

すなわち、抵抗やコンデンサ等の受動素子からなるおく
れ回路によって、周波数に対する電圧の平坦化とアイソ
レータへの適正な電圧レベルに分圧できる。

しかも、受動素子のため、ドリフト等の雑音信号を含ま
ない特徴がある。

本発明の磁束検出器と従来の磁束検出器の特性の比較を
具体例について次の仮定で行う。

・電動機定格電圧：υ、＝／！Ｘ２００Ｖ（ピーク値）
・電動機定格周波数：「。＝５０七 ・アイソレータの許容入力電圧：５Ｖゲイント定格点で
の磁束検出器出力電圧＝５Ｖ（ピーク値）・おくれ回路
のカットオフ周波数＝５七以上の条件による本発明と従
来の磁束検出器のブロック図の比較を第４１！Ｉに示す
。

第４図から示されるように、本発明ではアイソレークの
ドリフト電圧Ｖ、は増幅されない（第４図（ａ））が、
従来の方法では、後段のお（れ回路の直流ゲインによっ
て１０倍に拡大される（第４図（ｂ））。

しかも、従来の方法では、高いゲインのおくれ回路４１
′　　によって生じるドリフト電圧が最終出力電圧υφ
　に更に加わる。これを第１表に示す。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明による磁束検出器は、交流
電動機の端子電圧検出部とアイソレータの一次側との間
におくれ回路を接続し、アイソレータの２次側出力を磁
束に比例した電圧値として取り出す構成としている。こ
れにより、磁束検出信号にアイソレータの固有のドリフ
トレベルを含むのみで、電動機の電圧が周波数に関して
大幅に変化しても、精度よく電動機の磁束に相当する量
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁束検出装置を示すブロック図、
第２図は本発明に掛かる磁束検出器の実施例を示す回路
図、第３図は従来の磁束検出器の例を示す回路図、第４
図は本発明と従来のドリフト電圧を比較するためのブロ
ック図である。 １：交流電動機　　　　２：インバータ３：電源　　　
　　　　４：磁束検出器４１．４１’　：おくれ回路　
　４２．４２’　ニアイソレータ４３：分圧抵抗　　　
　　５：振幅補正器第１図 第３図 第４図 （ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流電動機の端子電圧値をおくれ回路を通して磁束
   に比例した電圧値に変換し、該電圧値に周波数補正を行
   って磁束を演算する交流電動機の磁束検出装置において
   、前記交流電動機の端子電圧検出部とアイソレータの一
   次側との間に前記おくれ回路を接続し、前記アイソレー
   タの２次側出力を前記磁束に比例した電圧値として取り
   出すことを特徴とする交流電動機の磁束検出装置。