JPH08186984A - インバータのフェールセーフ装置 - Google Patents
インバータのフェールセーフ装置Info
- Publication number
- JPH08186984A JPH08186984A JP6339052A JP33905294A JPH08186984A JP H08186984 A JPH08186984 A JP H08186984A JP 6339052 A JP6339052 A JP 6339052A JP 33905294 A JP33905294 A JP 33905294A JP H08186984 A JPH08186984 A JP H08186984A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- failure
- switching element
- inverter
- synchronous motor
- combination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘導電圧のはねあがりを抑制し駆動装置のパ
ワー素子を保護する。 【構成】 三角関数発生器4と交流座標変換器5及び三
角発生器14の出力に基づきPWM信号発生器13から
出力されるPWM信号により永久磁石同期モータ1を駆
動するインバータ2において、電力変換を行なうトラン
ジスタの故障を検出する故障検出回路20と故障処理回
路19とを設け、前記故障検出回路20がトランジスタ
が故障したことを検出したときに、前記故障処理回路1
9はその故障状況に応じて故障がオンし続ける故障の場
合、該トランジスタと対になるトランジスタをオンさせ
るPWM駆動信号の組み合わせを停止させ、前記故障が
トランジスタがオフし続ける故障の場合、該トランジス
タをオンさせるPWM駆動信号の組み合わせを停止させ
るから、インバータ2が故障したときにも同期モータを
駆動することができ、誘導起電力によるインバータ2の
破壊が防げる。
ワー素子を保護する。 【構成】 三角関数発生器4と交流座標変換器5及び三
角発生器14の出力に基づきPWM信号発生器13から
出力されるPWM信号により永久磁石同期モータ1を駆
動するインバータ2において、電力変換を行なうトラン
ジスタの故障を検出する故障検出回路20と故障処理回
路19とを設け、前記故障検出回路20がトランジスタ
が故障したことを検出したときに、前記故障処理回路1
9はその故障状況に応じて故障がオンし続ける故障の場
合、該トランジスタと対になるトランジスタをオンさせ
るPWM駆動信号の組み合わせを停止させ、前記故障が
トランジスタがオフし続ける故障の場合、該トランジス
タをオンさせるPWM駆動信号の組み合わせを停止させ
るから、インバータ2が故障したときにも同期モータを
駆動することができ、誘導起電力によるインバータ2の
破壊が防げる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、インバータのフェー
ルセーフ装置で、とくに永久磁石を界磁に用いた同期モ
ータ用の変速駆動システムに用いるインバータのフェー
ルセーフ装置に関する。
ルセーフ装置で、とくに永久磁石を界磁に用いた同期モ
ータ用の変速駆動システムに用いるインバータのフェー
ルセーフ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】同期モータは例えば電気自動車の駆動力
源として用いられるが、それを駆動するには、インバー
タが使用される。すなわち、直流電源がインバータで交
流に変換された後、同期モータの巻き線に供給される。
永久磁石を界磁に用いる同期モータは界磁が永久磁石に
よって供給されるため、励磁電流を必要としない一方、
回転数が上昇するに従い、永久磁石の界磁により発生す
る誘導起電力が回転数に比例して上昇していき、一定の
回転数になるとインバータの出力電圧を越えるようにな
り、インバータは駆動電流を発生することができず、同
期モータにトルクを発生することができなくなる。電気
自動車などでは比較的頻繁に高回転とされ、あるいは例
えば降坂時にも、モータが高回転域まで回転させられる
ことがある。従って、誘導起電力がインバータの出力電
圧を越えるような高回転域での制御においては、誘導起
電力をインバータの最高出力電圧内に抑さえる必要があ
る。これには、弱め界磁が行なわれる。
源として用いられるが、それを駆動するには、インバー
タが使用される。すなわち、直流電源がインバータで交
流に変換された後、同期モータの巻き線に供給される。
永久磁石を界磁に用いる同期モータは界磁が永久磁石に
よって供給されるため、励磁電流を必要としない一方、
回転数が上昇するに従い、永久磁石の界磁により発生す
る誘導起電力が回転数に比例して上昇していき、一定の
回転数になるとインバータの出力電圧を越えるようにな
り、インバータは駆動電流を発生することができず、同
期モータにトルクを発生することができなくなる。電気
自動車などでは比較的頻繁に高回転とされ、あるいは例
えば降坂時にも、モータが高回転域まで回転させられる
ことがある。従って、誘導起電力がインバータの出力電
圧を越えるような高回転域での制御においては、誘導起
電力をインバータの最高出力電圧内に抑さえる必要があ
る。これには、弱め界磁が行なわれる。
【0003】図13は、同期モータの出力トルクT、イ
ンバータの出力電圧E、出力電流Iを弱め界磁を必要と
しない低回転域N1と弱め界磁を行なう高回転域nでの
変化様子を示す。なお図中Emはインバータの最高出力
電圧、I1は最大トルク電流、Inは弱め界磁を行なっ
たときのインバータ出力電流である。
ンバータの出力電圧E、出力電流Iを弱め界磁を必要と
しない低回転域N1と弱め界磁を行なう高回転域nでの
変化様子を示す。なお図中Emはインバータの最高出力
電圧、I1は最大トルク電流、Inは弱め界磁を行なっ
たときのインバータ出力電流である。
【0004】回転数N1までの領域では、インバータの
出力電流Iとしてトルク分電流Iq(q軸電流)のみを
流しており、誘導起電力EoにIqとq軸リアクタンス
Xqの積Xq・Iqをベクトル和した電圧がインバータ
最大出力電圧Em以下なので、図13に示したような定
トルク特性を実現できる。しかし、回転数がN1に上昇
すると、誘導起電力Eoが図14に示すようにEo1と
なり、最大トルク電流I1とq軸リアクタンスXq1の
積Xq1・Iq1のベクトル和した電圧がEmとなり、
これを越えると同期モータはトルクが出せなくなってし
まう。従ってこれ以上の高回転では、界磁を弱めてやる
必要が出てくる。図15はこの回転域での電圧、電流の
変化様子を示す。すなわち回転数nでEonの誘導起電
力が発生し、誘導起電力EonとXqn・Iqnのベク
トル和がEmを越え、このとき弱め界磁電流Idn(d
軸)を同期モータに流すことによって、EonとXqn
・Iqn及びd軸リアクタンスXdnとの積Xdn・I
dnのベクトル和がEm以下になり、同期モータはトル
クを出力することができる。
出力電流Iとしてトルク分電流Iq(q軸電流)のみを
流しており、誘導起電力EoにIqとq軸リアクタンス
Xqの積Xq・Iqをベクトル和した電圧がインバータ
最大出力電圧Em以下なので、図13に示したような定
トルク特性を実現できる。しかし、回転数がN1に上昇
すると、誘導起電力Eoが図14に示すようにEo1と
なり、最大トルク電流I1とq軸リアクタンスXq1の
積Xq1・Iq1のベクトル和した電圧がEmとなり、
これを越えると同期モータはトルクが出せなくなってし
まう。従ってこれ以上の高回転では、界磁を弱めてやる
必要が出てくる。図15はこの回転域での電圧、電流の
変化様子を示す。すなわち回転数nでEonの誘導起電
力が発生し、誘導起電力EonとXqn・Iqnのベク
トル和がEmを越え、このとき弱め界磁電流Idn(d
軸)を同期モータに流すことによって、EonとXqn
・Iqn及びd軸リアクタンスXdnとの積Xdn・I
dnのベクトル和がEm以下になり、同期モータはトル
クを出力することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
弱め界磁を行なうことによって回転域を広げた同期モー
タを駆動するインバータにおいては、例えば「インバー
タ応用マニュアル」(三菱電機(株)編、362ペー
ジ)に紹介されているような、3相インバータの各アー
ムに接続してなる過電流検出回路により、1つでもトラ
ンジスタに過電流が流れたら、全部のトランジスタをオ
フするフェールセーフ装置を適用しようとすると、回転
数N1以上の回転数では、界磁を外部からの電流で弱め
ているため、トランジスタがオフされると励磁電流が流
れなくなり、励磁巻き線に大きな誘導起電力が発生して
トランジスタ破壊を起こすことになるという問題点があ
った。従ってこの発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、インバータにトランジスタの故
障が起きた時にも同期モータを動かし続け、大きな誘導
電圧を発生させず、トランジスタの破壊を起こさせない
フェールセーフ装置を提供することを目的とする。
弱め界磁を行なうことによって回転域を広げた同期モー
タを駆動するインバータにおいては、例えば「インバー
タ応用マニュアル」(三菱電機(株)編、362ペー
ジ)に紹介されているような、3相インバータの各アー
ムに接続してなる過電流検出回路により、1つでもトラ
ンジスタに過電流が流れたら、全部のトランジスタをオ
フするフェールセーフ装置を適用しようとすると、回転
数N1以上の回転数では、界磁を外部からの電流で弱め
ているため、トランジスタがオフされると励磁電流が流
れなくなり、励磁巻き線に大きな誘導起電力が発生して
トランジスタ破壊を起こすことになるという問題点があ
った。従ってこの発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、インバータにトランジスタの故
障が起きた時にも同期モータを動かし続け、大きな誘導
電圧を発生させず、トランジスタの破壊を起こさせない
フェールセーフ装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため請求項1記載の
発明は、永久磁石を界磁に用いる同期モータを駆動する
インバータにおいて、電力変換を行なうスイッチング素
子の故障を検出する故障検出回路と、前記検出される故
障は前記スイッチング素子がオンし続けるON故障の場
合、該スイッチング素子と対になるスイッチング素子を
オンさせるPWM駆動信号の組み合わせを停止し、前記
故障は前記スイッチグ素子がオフし続けるOFF故障の
場合、該スイッチングをオンさせるPWM駆動信号の組
み合わせを停止させる故障処理手段とにより構成される
ものとした。
発明は、永久磁石を界磁に用いる同期モータを駆動する
インバータにおいて、電力変換を行なうスイッチング素
子の故障を検出する故障検出回路と、前記検出される故
障は前記スイッチング素子がオンし続けるON故障の場
合、該スイッチング素子と対になるスイッチング素子を
オンさせるPWM駆動信号の組み合わせを停止し、前記
故障は前記スイッチグ素子がオフし続けるOFF故障の
場合、該スイッチングをオンさせるPWM駆動信号の組
み合わせを停止させる故障処理手段とにより構成される
ものとした。
【0007】そして請求項2記載の発明は、インバータ
へのトルク指令を遮断するスイッチを設け、上記故障処
理手段が故障したスイッチング素子に係るPWM信号の
組み合わせを停止させるときに前記スイッチを作動させ
るものとした。また請求項3記載の発明は、同期モータ
の回転数を検出する手段を設け、上記故障処理手段が同
期モータは弱め界磁回転域にあるときのみ故障したスイ
ッチング素子に係るPWM信号の組み合わせを停止させ
るものとした。さらにまた請求項4記載の発明は、同期
モータへの電源供給を遮断するスイッチを設け、上記故
障処理手段が故障したスイッチング素子に係るPWM信
号の組み合わせを停止させるときに前記スイッチを作動
させるものとした。
へのトルク指令を遮断するスイッチを設け、上記故障処
理手段が故障したスイッチング素子に係るPWM信号の
組み合わせを停止させるときに前記スイッチを作動させ
るものとした。また請求項3記載の発明は、同期モータ
の回転数を検出する手段を設け、上記故障処理手段が同
期モータは弱め界磁回転域にあるときのみ故障したスイ
ッチング素子に係るPWM信号の組み合わせを停止させ
るものとした。さらにまた請求項4記載の発明は、同期
モータへの電源供給を遮断するスイッチを設け、上記故
障処理手段が故障したスイッチング素子に係るPWM信
号の組み合わせを停止させるときに前記スイッチを作動
させるものとした。
【0008】
【作用】請求項1記載の発明では、故障検出装置は、ス
イッチング素子の故障を検出し、故障処理装置はスイッ
チング素子の故障によってON故障の場合、それに対と
なるスイッチング素子をONさせるPWM信号の組み合
わせを停止し、それ以外のPWM信号の組み合わせを出
力し続け、OFF故障の場合、故障したスイッチング素
子をオンさせるPWM信号の組み合わせを停止し、それ
以外のPWM信号の組み合わせを出力し続ける。これに
より、スイッチング素子が故障しても、制御可能なスイ
ッチング素子が駆動し続けられ、弱め界磁を行なうこと
により高い誘導起電力によるスイッチング素子の破壊が
防げる。
イッチング素子の故障を検出し、故障処理装置はスイッ
チング素子の故障によってON故障の場合、それに対と
なるスイッチング素子をONさせるPWM信号の組み合
わせを停止し、それ以外のPWM信号の組み合わせを出
力し続け、OFF故障の場合、故障したスイッチング素
子をオンさせるPWM信号の組み合わせを停止し、それ
以外のPWM信号の組み合わせを出力し続ける。これに
より、スイッチング素子が故障しても、制御可能なスイ
ッチング素子が駆動し続けられ、弱め界磁を行なうこと
により高い誘導起電力によるスイッチング素子の破壊が
防げる。
【0009】そして、故障したスイッチング素子に係る
PWM信号の組み合わせを停止させるときに、インバー
タへのトルク指令を遮断すると、故障時にさらにトルク
を発生させることなく、同期モータを速やかに停止させ
ることができる。また、故障したスイッチング素子に係
るPWM信号の組み合わせを停止させるときに、弱め界
磁回転域のみで行なうと、スイッチング素子の破壊が防
げるとともに無駄な電力消費をしないという効果が得ら
れる。なお、故障したスイッチング素子に係るPWM信
号の組み合わせを停止させるときに、同期モータへの電
源供給を遮断すると、同期モータに発生する誘起電圧を
確実にインバータにかけない効果が得られる。
PWM信号の組み合わせを停止させるときに、インバー
タへのトルク指令を遮断すると、故障時にさらにトルク
を発生させることなく、同期モータを速やかに停止させ
ることができる。また、故障したスイッチング素子に係
るPWM信号の組み合わせを停止させるときに、弱め界
磁回転域のみで行なうと、スイッチング素子の破壊が防
げるとともに無駄な電力消費をしないという効果が得ら
れる。なお、故障したスイッチング素子に係るPWM信
号の組み合わせを停止させるときに、同期モータへの電
源供給を遮断すると、同期モータに発生する誘起電圧を
確実にインバータにかけない効果が得られる。
【0010】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明の第1の実施例の構成を示す。同期モ
ータ(SM)1は永久磁石の3相同期モータであり、3
相ブリッジ回路などで構成された3相インバータ2によ
り駆動される。同期モータ1は出力軸にエンコーダ3を
持ち、同期モータ1の回転角θreが三角関数発生器4
に与えられる。交流座標変換器5は電流指令id* 、i
q* が三角関数発生器4から与えられる2つのsinθ
re、sin(θre−2π/3)の信号により、3相
電流指令iu、ivに変換する。id* はエンコーダ3
からの回転角θreによる算出された同期モータ1の回
転数によりid* 演算回路15から得られ、またiq*
はトルク指令から得られる。
図1は、この発明の第1の実施例の構成を示す。同期モ
ータ(SM)1は永久磁石の3相同期モータであり、3
相ブリッジ回路などで構成された3相インバータ2によ
り駆動される。同期モータ1は出力軸にエンコーダ3を
持ち、同期モータ1の回転角θreが三角関数発生器4
に与えられる。交流座標変換器5は電流指令id* 、i
q* が三角関数発生器4から与えられる2つのsinθ
re、sin(θre−2π/3)の信号により、3相
電流指令iu、ivに変換する。id* はエンコーダ3
からの回転角θreによる算出された同期モータ1の回
転数によりid* 演算回路15から得られ、またiq*
はトルク指令から得られる。
【0011】変換された3相電流指令iu、ivは、加
算器6、7に入力され、電流センサに8、9によって得
られる実際の相電流との差をとってPI補償器10、1
1に入力される。PI補償器10、11の出力は、PW
M発生器13のコンパレータA、Bの正端子に入力され
るとともに、加算器12で符号を反転した和をとってコ
ンパレータCの正端子に入力される。またコンパレータ
A、B、Cの負端子に三角波発生器14の出力が入力さ
れる。PWM発生器13はコンパレータA、B、Cより
3相インバータ2のPWM信号a、b、cを作り出す。
算器6、7に入力され、電流センサに8、9によって得
られる実際の相電流との差をとってPI補償器10、1
1に入力される。PI補償器10、11の出力は、PW
M発生器13のコンパレータA、Bの正端子に入力され
るとともに、加算器12で符号を反転した和をとってコ
ンパレータCの正端子に入力される。またコンパレータ
A、B、Cの負端子に三角波発生器14の出力が入力さ
れる。PWM発生器13はコンパレータA、B、Cより
3相インバータ2のPWM信号a、b、cを作り出す。
【0012】PWM信号a、b、cは故障処理回路19
に入力されるとともに反転器16、17、18で反転さ
れ負理論のPWM信号a*、b*、c*として故障処理
回路19に入力される。ここでPWM信号a、b、c及
びa*、b*、c*は故障検出回路20からの故障検出
信号Q1INH 〜Q6INH により選択されて故障検出回路
20へと出力される。故障検出回路20は故障処理回路
19の出力によって内蔵のドライブ回路で3相インバー
タ2のトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q
6を駆動し、またそれぞれのトランジスタの故障を検出
し、故障検出信号Q1INH 〜Q6INH を出力する。図2
には簡略化した3相インバータ2のトランジスタとそれ
に対応するPWM信号及び同期モータ1との結線を示
す。
に入力されるとともに反転器16、17、18で反転さ
れ負理論のPWM信号a*、b*、c*として故障処理
回路19に入力される。ここでPWM信号a、b、c及
びa*、b*、c*は故障検出回路20からの故障検出
信号Q1INH 〜Q6INH により選択されて故障検出回路
20へと出力される。故障検出回路20は故障処理回路
19の出力によって内蔵のドライブ回路で3相インバー
タ2のトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q
6を駆動し、またそれぞれのトランジスタの故障を検出
し、故障検出信号Q1INH 〜Q6INH を出力する。図2
には簡略化した3相インバータ2のトランジスタとそれ
に対応するPWM信号及び同期モータ1との結線を示
す。
【0013】図3は故障検出回路20及びインバータ2
の一部(U相分)を詳細に示す図である。PWM信号a
はディレー回路31に入力され、絶縁型のドライバー3
2によりQ1のベースを駆動する。電圧検出回路33は
Q1のコレクタとエミッタ間電圧に応じて論理信号を出
力する。ディレー回路31の出力と電圧検出回路33の
出力は、それぞれAND回路34と負論理入力のAND
回路35に入力される。
の一部(U相分)を詳細に示す図である。PWM信号a
はディレー回路31に入力され、絶縁型のドライバー3
2によりQ1のベースを駆動する。電圧検出回路33は
Q1のコレクタとエミッタ間電圧に応じて論理信号を出
力する。ディレー回路31の出力と電圧検出回路33の
出力は、それぞれAND回路34と負論理入力のAND
回路35に入力される。
【0014】一方PWM信号a*は上記と同様にディレ
ー回路36を介して、ドライバ37に入力され、Q4を
駆動する。電圧検出回路38はQ4のコレクタ、エミッ
タ間電圧に応じた論理出力を行ない、ディレー回路36
と38の出力は、AND回路39、負論理入力AND回
路40に入力される。AND回路34と負論理AND回
路40の出力はOR回路41に入力され、ラッチ回路4
3を介して故障検出信号Q1INH となる。また、負論理
AND35とAND回路39の出力はOR回路42に入
力され、ラッチ回路44を介して故障検出信号Q4INH
となる。
ー回路36を介して、ドライバ37に入力され、Q4を
駆動する。電圧検出回路38はQ4のコレクタ、エミッ
タ間電圧に応じた論理出力を行ない、ディレー回路36
と38の出力は、AND回路39、負論理入力AND回
路40に入力される。AND回路34と負論理AND回
路40の出力はOR回路41に入力され、ラッチ回路4
3を介して故障検出信号Q1INH となる。また、負論理
AND35とAND回路39の出力はOR回路42に入
力され、ラッチ回路44を介して故障検出信号Q4INH
となる。
【0015】図4は、故障処理回路19の詳細を示す。
PWM信号aはAND回路51、及び58に入力され
る。これと同様にa*はAND回路52、59に、bは
53と60に、b*は54と61に、cは55と62
に、c*は56と63にそれぞれ入力される。また故障
検出信号Q1INH はAND回路51、Q4INH はAND
回路52、Q3INH はAND回路53、Q6INH はAN
D回路54、Q5INH はAND回路55、Q2INH はA
ND回路56にそれぞれ入力される。またAND回路5
1、52、53、54、55、56の出力はNOR回路
57の入力となり、NOR回路57の出力は、AND回
路58、59、60、61、62、63の入力となる。
AND回路58、59、60、61、62、63の出力
は、それぞれ故障検出回路20へ供給されるPWM信号
a、a*、b、b*、c、c*となる。
PWM信号aはAND回路51、及び58に入力され
る。これと同様にa*はAND回路52、59に、bは
53と60に、b*は54と61に、cは55と62
に、c*は56と63にそれぞれ入力される。また故障
検出信号Q1INH はAND回路51、Q4INH はAND
回路52、Q3INH はAND回路53、Q6INH はAN
D回路54、Q5INH はAND回路55、Q2INH はA
ND回路56にそれぞれ入力される。またAND回路5
1、52、53、54、55、56の出力はNOR回路
57の入力となり、NOR回路57の出力は、AND回
路58、59、60、61、62、63の入力となる。
AND回路58、59、60、61、62、63の出力
は、それぞれ故障検出回路20へ供給されるPWM信号
a、a*、b、b*、c、c*となる。
【0016】次に作用を説明する。図5は図1または2
に示した3相インバータの出力電圧のベクトルを示す。
図6は図5のようなベクトル電圧を発生するときにおけ
るトランジスタQ1〜Q6の作動組み合わせを示す。こ
こで例えばQ1が故障した時を考えると、図2におい
て、Q1がオンし続けるON故障の場合は、同じU相ア
ームのQ4をONさせると、Q1、Q4のショートが発
生してしまうため、Q4をONさせるモードの出力電圧
ベクトルを発生させてはならない。すなわち、図7の点
線で示すようなベクトル電圧、V0、V3、V4、V5
を発生させないように制御する必要がある。
に示した3相インバータの出力電圧のベクトルを示す。
図6は図5のようなベクトル電圧を発生するときにおけ
るトランジスタQ1〜Q6の作動組み合わせを示す。こ
こで例えばQ1が故障した時を考えると、図2におい
て、Q1がオンし続けるON故障の場合は、同じU相ア
ームのQ4をONさせると、Q1、Q4のショートが発
生してしまうため、Q4をONさせるモードの出力電圧
ベクトルを発生させてはならない。すなわち、図7の点
線で示すようなベクトル電圧、V0、V3、V4、V5
を発生させないように制御する必要がある。
【0017】また逆にQ4がオフし続けるOFF故障の
場合、Q4をONさせられないので、Q1のON故障と
同様V0、V3、V4、V5を発生できない。Q4がO
FF故障の場合は、Q1をONさせても、Q1、Q4の
ショートは発生しないが、図6のようにV0、V3、V
4、V5に相当するスイッチングを行なわせると、本来
の向きとは異なる電圧ベクトルが発生し、異常トルクを
発生させるため、ON故障のように、V0、V3、V
4、V5を発生させないように制御する必要がある。
場合、Q4をONさせられないので、Q1のON故障と
同様V0、V3、V4、V5を発生できない。Q4がO
FF故障の場合は、Q1をONさせても、Q1、Q4の
ショートは発生しないが、図6のようにV0、V3、V
4、V5に相当するスイッチングを行なわせると、本来
の向きとは異なる電圧ベクトルが発生し、異常トルクを
発生させるため、ON故障のように、V0、V3、V
4、V5を発生させないように制御する必要がある。
【0018】図3において、故障検出回路20は、ディ
レー回路31、36、電圧検出回路33、38の出力か
ら、ディレー回路と電圧検出回路の出力の組み合わせ
(H、HはトランジスタQのOFF故障に相当、L、L
はトランジスタのON故障に相当)をAND回路34、
35、39、40によって検出する。故障時対応が必要
なQ1のON故障とQ4のOFF故障、Q1のOFF故
障とQ4のON故障をOR回路42、41によりまと
め、ラッチ回路44、43に記憶させる。Q1がON故
障、またはQ4がOFF故障のときラッチ回路44はQ
4INH を出力し、Q1がOFF故障、またはQ4がON
故障のときラッチ回路43はQ1INH を出力する。
レー回路31、36、電圧検出回路33、38の出力か
ら、ディレー回路と電圧検出回路の出力の組み合わせ
(H、HはトランジスタQのOFF故障に相当、L、L
はトランジスタのON故障に相当)をAND回路34、
35、39、40によって検出する。故障時対応が必要
なQ1のON故障とQ4のOFF故障、Q1のOFF故
障とQ4のON故障をOR回路42、41によりまと
め、ラッチ回路44、43に記憶させる。Q1がON故
障、またはQ4がOFF故障のときラッチ回路44はQ
4INH を出力し、Q1がOFF故障、またはQ4がON
故障のときラッチ回路43はQ1INH を出力する。
【0019】図4の故障処理回路19では、例えばQ1
INH が出力されたときには、PWM信号aが入力される
と、全ての出力を行なわないように、Q1INH がa、Q
4INH がa*、Q3INH がb、Q6INH がb*、Q5IN
H がc、Q6INH がc*に対応してAND回路51NO
R回路57、AND回路58、59、60、61、6
2、63により信号の出力をマスクする。
INH が出力されたときには、PWM信号aが入力される
と、全ての出力を行なわないように、Q1INH がa、Q
4INH がa*、Q3INH がb、Q6INH がb*、Q5IN
H がc、Q6INH がc*に対応してAND回路51NO
R回路57、AND回路58、59、60、61、6
2、63により信号の出力をマスクする。
【0020】本実施例は、上記のように構成され、トラ
ンジスタQ1〜Q6の故障を検出し、ON故障の場合
に、それと同相のトランジスタの駆動を含むPWM信号
の出力をマスクし、OFF故障の場合、故障したトラン
ジスタの駆動を含むPWM信号の出力をマスクする。こ
れにより、トランジスタが故障しても、同期モータの運
転が続けられ、駆動信号の停止による同期モータの誘導
起電力でトランジスタの破壊を避けることができるとい
う効果がある。
ンジスタQ1〜Q6の故障を検出し、ON故障の場合
に、それと同相のトランジスタの駆動を含むPWM信号
の出力をマスクし、OFF故障の場合、故障したトラン
ジスタの駆動を含むPWM信号の出力をマスクする。こ
れにより、トランジスタが故障しても、同期モータの運
転が続けられ、駆動信号の停止による同期モータの誘導
起電力でトランジスタの破壊を避けることができるとい
う効果がある。
【0021】図8、9は、本発明に係る第2の実施例を
示す。この実施例は図8のように、図1に示した第1の
実施例にさらにトルク指令と交流座標変換器5の間にス
イッチ25を設け、故障処理回路19の代わりに19A
を用いたものである。そのほかの構成は第1の実施例と
同様である。故障処理回路19Aは図9のように、図4
に示した故障処理回路19にさらにQ1INH 〜Q6INH
から論理和をとるNOR回路64を設けたもので、その
ほかの構成は図4に示した第1の実施例と同様である。
トランジスタ故障時に発生するQ1INH 〜Q6INH 信号
によりTINH 信号が発生する。スイッチ25はそれによ
ってオフしトルク指令を遮断する。これにより、第1の
実施例と同様の効果が得られるとともに故障時に余計な
トルクを発生させない効果も得られる。
示す。この実施例は図8のように、図1に示した第1の
実施例にさらにトルク指令と交流座標変換器5の間にス
イッチ25を設け、故障処理回路19の代わりに19A
を用いたものである。そのほかの構成は第1の実施例と
同様である。故障処理回路19Aは図9のように、図4
に示した故障処理回路19にさらにQ1INH 〜Q6INH
から論理和をとるNOR回路64を設けたもので、その
ほかの構成は図4に示した第1の実施例と同様である。
トランジスタ故障時に発生するQ1INH 〜Q6INH 信号
によりTINH 信号が発生する。スイッチ25はそれによ
ってオフしトルク指令を遮断する。これにより、第1の
実施例と同様の効果が得られるとともに故障時に余計な
トルクを発生させない効果も得られる。
【0022】図10、11は本発明にかかる第3の実施
例を示す。この実施例は図10のように、図1に示した
第1の実施例にさらにF/Vコンバータ22とコンパレ
ータ23及び基準電源24を設け、故障処理回路19の
代わりに19Bを用いたものである。故障処理回路19
Bは図11のように、NOR回路57の出力とAND回
路58、59、60、61、62、63の間にNAND
回路65を設けたもので、そのほかの構成は第1の実施
例と同様である。同期モータ1の回転数をF/Vコンバ
ータ22、コンパレータ23により基準電源24と比較
して、同期モータ回転数が弱め界磁領域に入っていると
きには、フェールセーフ信号FWLを出力する。図11
の故障処理回路19BはQ1INH 〜Q6INH 信号に基づ
き、かつFWL信号が入力されるときにPWM信号をマ
スクする。これにより、上記第1の実施例と同様の効果
を有するとともに弱め界磁をしていない場合は、インバ
ータを作動させないので、無駄に電力消費せず、速やか
にフェールセーフ状態とすることができるという効果が
得られる。
例を示す。この実施例は図10のように、図1に示した
第1の実施例にさらにF/Vコンバータ22とコンパレ
ータ23及び基準電源24を設け、故障処理回路19の
代わりに19Bを用いたものである。故障処理回路19
Bは図11のように、NOR回路57の出力とAND回
路58、59、60、61、62、63の間にNAND
回路65を設けたもので、そのほかの構成は第1の実施
例と同様である。同期モータ1の回転数をF/Vコンバ
ータ22、コンパレータ23により基準電源24と比較
して、同期モータ回転数が弱め界磁領域に入っていると
きには、フェールセーフ信号FWLを出力する。図11
の故障処理回路19BはQ1INH 〜Q6INH 信号に基づ
き、かつFWL信号が入力されるときにPWM信号をマ
スクする。これにより、上記第1の実施例と同様の効果
を有するとともに弱め界磁をしていない場合は、インバ
ータを作動させないので、無駄に電力消費せず、速やか
にフェールセーフ状態とすることができるという効果が
得られる。
【0023】図12は本発明に係る第4の実施例を示
す。この実施例は、図8に示した第2の実施例に設けた
スイッチ25の代わりにインバータ2と同期モータ1の
間に駆動電源を遮断するスイッチ21を設けたものであ
る。そのほかの構成は第2の実施例と同様である。故障
処理回路19AからTINH 信号が出力されると、スイッ
チ21が同期モータへの給電を切断し、これによって第
1の実施例と同様の効果を有するとともにトランジスタ
故障時に、同期モータの発生する誘導起電圧をインバー
タに確実にかけないことができるから、同期モータへの
給電を切断できるとともに誘導起電力によるトランジス
タの破壊を防げる効果が得られる。
す。この実施例は、図8に示した第2の実施例に設けた
スイッチ25の代わりにインバータ2と同期モータ1の
間に駆動電源を遮断するスイッチ21を設けたものであ
る。そのほかの構成は第2の実施例と同様である。故障
処理回路19AからTINH 信号が出力されると、スイッ
チ21が同期モータへの給電を切断し、これによって第
1の実施例と同様の効果を有するとともにトランジスタ
故障時に、同期モータの発生する誘導起電圧をインバー
タに確実にかけないことができるから、同期モータへの
給電を切断できるとともに誘導起電力によるトランジス
タの破壊を防げる効果が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スイッチング素子の故障を検出し、故障がON故障の場
合、それに対となるスイッチング素子の駆動を含むPW
M信号の組み合わせを停止し、それ以外のPWM信号の
組み合わせを出力し続け、OFF故障の場合、故障した
スイッチング素子の駆動を含むPWM信号の組み合わせ
を停止し、それ以外のPWM信号の組み合わせを出力し
続けるようにしたから、スイッチング素子が故障して
も、制御可能なスイッチング素子が同期モータを駆動し
続けられ、弱め界磁を行なうことにより高い誘導起電力
によるスイッチング素子の破壊が防げる。
スイッチング素子の故障を検出し、故障がON故障の場
合、それに対となるスイッチング素子の駆動を含むPW
M信号の組み合わせを停止し、それ以外のPWM信号の
組み合わせを出力し続け、OFF故障の場合、故障した
スイッチング素子の駆動を含むPWM信号の組み合わせ
を停止し、それ以外のPWM信号の組み合わせを出力し
続けるようにしたから、スイッチング素子が故障して
も、制御可能なスイッチング素子が同期モータを駆動し
続けられ、弱め界磁を行なうことにより高い誘導起電力
によるスイッチング素子の破壊が防げる。
【0025】そして、故障したスイッチング素子に係る
PWM信号の組み合わせを停止させるときに、インバー
タへのトルク指令を遮断すると、故障時に余計なトルク
が発生しないので、同期モータを速やかに停止させるこ
とができる。また、故障したスイッチング素子に係るP
WM信号の組み合わせを停止させるときに、弱め界磁回
転域のみで行なうと、スイッチング素子の破壊が防げる
とともに無駄な電力消費をしない効果が得られる。な
お、故障したスイッチング素子に係るPWM信号の組み
合わせを停止させるときに、同期モータへの電源供給を
遮断すると、同期モータに発生する誘起電圧を確実にイ
ンバータにかけないことができ、同期モータを停止させ
るときにスイッチング素子の破壊が防止される効果が得
られる。
PWM信号の組み合わせを停止させるときに、インバー
タへのトルク指令を遮断すると、故障時に余計なトルク
が発生しないので、同期モータを速やかに停止させるこ
とができる。また、故障したスイッチング素子に係るP
WM信号の組み合わせを停止させるときに、弱め界磁回
転域のみで行なうと、スイッチング素子の破壊が防げる
とともに無駄な電力消費をしない効果が得られる。な
お、故障したスイッチング素子に係るPWM信号の組み
合わせを停止させるときに、同期モータへの電源供給を
遮断すると、同期モータに発生する誘起電圧を確実にイ
ンバータにかけないことができ、同期モータを停止させ
るときにスイッチング素子の破壊が防止される効果が得
られる。
【図1】第1の実施例の構成を示す全体図である。
【図2】第1の実施例におけるインバータと同期モータ
の結線を示す。
の結線を示す。
【図3】第1の実施例における故障検出回路の構成を示
す図である。
す図である。
【図4】第1の実施例における故障処理回路の構成を示
す図である。
す図である。
【図5】駆動電圧のベクトル図である。
【図6】スイッチングモードとオンするトランジスタの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図7】U相トランジスタが故障するときに出力可能な
電圧ベクトルを示す図である。
電圧ベクトルを示す図である。
【図8】第2の実施例の構成を示す全体図である。
【図9】第2の実施例における故障検出回路の構成を示
す図である。
す図である。
【図10】第3の実施例の構成を示す全体図である。
【図11】第3の実施例における故障検出回路の構成を
示す図である。
示す図である。
【図12】第4の実施例の構成を示す全体図である。
【図13】永久磁石同期モータの駆動電圧、電流、出力
トルク及び回転数の関係を示す図である。
トルク及び回転数の関係を示す図である。
【図14】弱め界磁不要の回転領域での電圧、電流のベ
クトルを示す図である。
クトルを示す図である。
【図15】弱め界磁必要な高回転領域での電圧、電流の
ベクトルを示す図である。
ベクトルを示す図である。
1 永久磁石同期モータ 2 インバータ 3 エンコーダ 4 三角関数発生器 5 交流座標変換器 6、7 加算器 8、9 電流センサ 10、11 PI回路 12 反転加算器 13 PWM発生器 14 三角波発生器 15 id* 電流の演算回路 16、17、18 反転器 19、19A、19B 故障処理回路 20 故障検出回路 21、25 スイッチ 22 F/Vコンバータ 23 コンパレータ 24 基準電源 31、36 ディレー回路 32、37 絶縁型ドライバー 33、38 電圧検出回路 34、39、51、52、53 AND回路 54、55、56、58、59 AND回路 60、61、62、63 AND回路 35、40 負論理AND回路 41、42 OR回路 43、44 ラッチ回路 57、64 NOR回路 65 NAND回路 a、b、c PWM信号 Q1〜Q6 トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳瀬 孝雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 遠藤 研二 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 永久磁石を界磁に用いる同期モータを駆
動するインバータにおいて、電力変換を行なうスイッチ
ング素子の故障を検出する故障検出回路と、前記検出さ
れる故障が前記スイッチング素子がオンし続けるON故
障の場合、該スイッチング素子と対になるスイッチング
素子をオンさせるPWM駆動信号の組み合わせを停止
し、前記故障が前記スイッチグ素子がオフし続けるOF
F故障の場合、該スイッチング素子をオンさせるPWM
駆動信号の組み合わせを停止させる故障処理手段とによ
り構成されることを特徴とするインバータのフェールセ
ーフ装置。 - 【請求項2】 永久磁石を界磁に用いる同期モータを駆
動するインバータにおいて、該インバータへのトルク指
令を遮断するスイッチと、電力変換を行なうスイッチン
グ素子の故障を検出する故障検出回路と、前記検出され
る故障が前記スイッチング素子がオンし続けるON故障
の場合、該スイッチング素子と対になるスイッチング素
子をオンさせるPWM駆動信号の組み合わせを停止し、
前記故障が前記スイッチグ素子がオフし続けるOFF故
障の場合、該スイッチング素子をオンさせるPWM駆動
信号の組み合わせを停止させるとともに前記スイッチを
作動させる故障処理手段とにより構成されることを特徴
とするインバータのフェールセーフ装置。 - 【請求項3】 永久磁石を界磁に用いる同期モータを駆
動するインバータにおいて、電力変換を行なうスイッチ
ング素子の故障を検出する故障検出回路と、前記同期モ
ータの回転数を検出する手段と、前記同期モータは弱め
界磁回転域にあるときにおいて前記検出される故障が前
記スイッチング素子がオンし続けるON故障の場合、該
スイッチング素子と対になるスイッチング素子をオンさ
せるPWM駆動信号の組み合わせを停止し、前記故障が
前記スイッチグ素子がオフし続けるOFF故障の場合、
該スイッチング素子をオンさせるPWM駆動信号の組み
合わせを停止させる故障処理手段とにより構成されるこ
とを特徴とするインバータのフェールセーフ装置。 - 【請求項4】 永久磁石を界磁に用いる同期モータを駆
動するインバータにおいて、電力変換を行なうスイッチ
ング素子の故障を検出する故障検出回路と、前記同期モ
ータへの電源供給を遮断するスイッチと、前記検出され
る故障が前記スイッチング素子がオンし続けるON故障
の場合、該スイッチング素子と対になるスイッチング素
子をオンさせるPWM駆動信号の組み合わせを停止し、
前記故障が前記スイッチグ素子がオフし続けるOFF故
障の場合、該スイッチング素子をオンさせるPWM駆動
信号の組み合わせを停止させるとともに前記スイッチを
作動させる故障処理手段とにより構成されることを特徴
とするインバータのフェールセーフ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6339052A JPH08186984A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | インバータのフェールセーフ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6339052A JPH08186984A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | インバータのフェールセーフ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08186984A true JPH08186984A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18323808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6339052A Withdrawn JPH08186984A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | インバータのフェールセーフ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08186984A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10248287A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-14 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置におけるパワー素子の保護方法 |
| WO2008001949A1 (fr) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositif d'entraînement de moteur |
| JP2009280036A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyota Motor Corp | 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 |
| JP2009280037A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド車およびその制御方法 |
| WO2014199422A1 (ja) * | 2013-06-10 | 2014-12-18 | 株式会社 日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP2016097699A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 自動車 |
| JP2018019473A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 学校法人加計学園 | 超伝導モーター |
| DE102017218189A1 (de) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | Zf Friedrichshafen Ag | Sicherer Zustand einer elektrischen Maschine |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP6339052A patent/JPH08186984A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10248287A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-14 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置におけるパワー素子の保護方法 |
| WO2008001949A1 (fr) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositif d'entraînement de moteur |
| US8045301B2 (en) | 2006-06-30 | 2011-10-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor drive device |
| DE112007001594B4 (de) * | 2006-06-30 | 2025-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motorantriebsvorrichtung |
| JP2009280036A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyota Motor Corp | 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 |
| JP2009280037A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド車およびその制御方法 |
| WO2014199422A1 (ja) * | 2013-06-10 | 2014-12-18 | 株式会社 日立製作所 | 電力変換装置 |
| JPWO2014199422A1 (ja) * | 2013-06-10 | 2017-02-23 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP2016097699A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 自動車 |
| JP2018019473A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 学校法人加計学園 | 超伝導モーター |
| DE102017218189A1 (de) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | Zf Friedrichshafen Ag | Sicherer Zustand einer elektrischen Maschine |
| US11424712B2 (en) | 2017-10-12 | 2022-08-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Safe state of an electric machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9124207B2 (en) | Rotary electric machine control apparatus and electric power steering apparatus using the same | |
| CN109643968B (zh) | 旋转电机控制装置及电动助力转向控制装置 | |
| JPH11308704A (ja) | 電気車の制御装置及び制御方法 | |
| JP6704948B2 (ja) | モータの駆動制御装置およびモータの駆動制御方法 | |
| JP6622764B2 (ja) | モータの駆動制御装置およびモータの駆動制御方法 | |
| JP7074074B2 (ja) | モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置 | |
| CN114189194B (zh) | 马达控制装置、马达单元以及车辆 | |
| JP4294039B2 (ja) | パワーステアリング装置 | |
| JP2012029462A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2017184448A (ja) | 電動機制御装置および電動機制御方法 | |
| WO2019156057A1 (ja) | 回転電機の駆動装置 | |
| JPH08186984A (ja) | インバータのフェールセーフ装置 | |
| JP6407382B1 (ja) | 電動機制御装置および電動機制御方法 | |
| JP2010088233A (ja) | モータの制御回路 | |
| JP2015122883A (ja) | モータ駆動装置 | |
| JP4369500B2 (ja) | 回転電機装置 | |
| US11932326B2 (en) | Electric power steering device and method | |
| JP4590658B2 (ja) | 制御装置 | |
| CN117096832A (zh) | 功率转换装置 | |
| JP4682746B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JP3483794B2 (ja) | 永久磁石モータの制御装置 | |
| JP2002051596A (ja) | 交流モーターの駆動制御装置 | |
| JP2017189029A (ja) | 電動機制御装置および電動機制御方法 | |
| JP2017131045A (ja) | 回転電機制御装置 | |
| JPH05268721A (ja) | Acサーボ装置の欠相検出回路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |