JPS6360613B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6360613B2 JPS6360613B2 JP58045961A JP4596183A JPS6360613B2 JP S6360613 B2 JPS6360613 B2 JP S6360613B2 JP 58045961 A JP58045961 A JP 58045961A JP 4596183 A JP4596183 A JP 4596183A JP S6360613 B2 JPS6360613 B2 JP S6360613B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- discriminator
- inverter
- current
- signal
- Prior art date
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- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流電動機を可変周波数制御する可変
周波数電源装置に係り、特に逆変換器の出力電流
値を制限する過電流制限機能をもつ可変電源装置
の過電流保護回路の改良に関する。
周波数電源装置に係り、特に逆変換器の出力電流
値を制限する過電流制限機能をもつ可変電源装置
の過電流保護回路の改良に関する。
従来、可変電圧可変周波数電源（VVVF）に
よる交流電動機駆動を行うVVVF装置において
は第１図および第２図に示すものが知られてい
る。
よる交流電動機駆動を行うVVVF装置において
は第１図および第２図に示すものが知られてい
る。
第１図および第２図は従来例の可変電源装置の
過電流保護回路を示す要部系統図および制御ブロ
ツク図で、１は交流電源、２は整流器、３は直流
リアクトル、４はフイルタコンデンサ、５は逆変
換器（以下インバータという）、６は交流電動機、
７は直流電流検出器、８は交流電流検出器、９は
変換器、１０は周波数設定器、１１は制御器、１
２は駆動器、１３，１４は判別器、１５はホール
ド回路、１６はオア回路（OR）である。ここ
に、インバータ５は例示の如くトランジスタ
TRS、ダイオードＤによる６対のスイツチング
素子から構成される一例のものである。
過電流保護回路を示す要部系統図および制御ブロ
ツク図で、１は交流電源、２は整流器、３は直流
リアクトル、４はフイルタコンデンサ、５は逆変
換器（以下インバータという）、６は交流電動機、
７は直流電流検出器、８は交流電流検出器、９は
変換器、１０は周波数設定器、１１は制御器、１
２は駆動器、１３，１４は判別器、１５はホール
ド回路、１６はオア回路（OR）である。ここ
に、インバータ５は例示の如くトランジスタ
TRS、ダイオードＤによる６対のスイツチング
素子から構成される一例のものである。
かかる回路構成については公知であるためその
詳細説明を省略するが、第１図においては、交流
電源１を入力として整流器２により交流直流変換
し、直流リアクトル３、フイルタコンデンサ４を
介してインバータ５に印加され、インバータ５
は、前述のスイツチング素子をパルス幅変調制御
して交流電力を交流電動機６に供給する。
詳細説明を省略するが、第１図においては、交流
電源１を入力として整流器２により交流直流変換
し、直流リアクトル３、フイルタコンデンサ４を
介してインバータ５に印加され、インバータ５
は、前述のスイツチング素子をパルス幅変調制御
して交流電力を交流電動機６に供給する。
また、直流電流検出器７、交流電流検出器８と
変換器９が配されてつぎの如く作用し得るもので
あることが知られている。すなわち、直流電流検
出器７はインバータ５の直流電流を検出し、例え
ばインバータ５の２個の第１相用スイツチング素
子が通弧を生じた場合の過電流信号を得るものと
して採用される。また、交流電流検出器８および
変換器９は負荷短絡や接地等の異常に対してスイ
ツチング素子を過電流から保護するばかりでな
く、急過負荷や瞬時停電時にスイツチング素子を
ベースブロツクし、電源再復帰した場合ベースブ
ロツクを解除したときにインバータ５の出力周波
数と交流電動機６の周波数との位相ずれに伴う過
電流からスイツチング素子を保護し、しかもイン
バータ５の出力電流を許容最大値に制御して所要
の電動機トルクを供給するために用いられる。こ
れを、つぎに第２図を参照して説明する。
変換器９が配されてつぎの如く作用し得るもので
あることが知られている。すなわち、直流電流検
出器７はインバータ５の直流電流を検出し、例え
ばインバータ５の２個の第１相用スイツチング素
子が通弧を生じた場合の過電流信号を得るものと
して採用される。また、交流電流検出器８および
変換器９は負荷短絡や接地等の異常に対してスイ
ツチング素子を過電流から保護するばかりでな
く、急過負荷や瞬時停電時にスイツチング素子を
ベースブロツクし、電源再復帰した場合ベースブ
ロツクを解除したときにインバータ５の出力周波
数と交流電動機６の周波数との位相ずれに伴う過
電流からスイツチング素子を保護し、しかもイン
バータ５の出力電流を許容最大値に制御して所要
の電動機トルクを供給するために用いられる。こ
れを、つぎに第２図を参照して説明する。
第２図においては、周波数設定器１０にてセツ
トされた設定周波数に応じてインバータ５出力の
電圧と周波数を一定になるように制御器１１およ
び駆動器１２からなる制御回路が作用するものと
なり、その駆動器１２の出力信号SDがインバータ
５に与えられてスイツチング素子が順次駆動され
ることになる。
トされた設定周波数に応じてインバータ５出力の
電圧と周波数を一定になるように制御器１１およ
び駆動器１２からなる制御回路が作用するものと
なり、その駆動器１２の出力信号SDがインバータ
５に与えられてスイツチング素子が順次駆動され
ることになる。
そして、判別器１３は高速過電流制限器と呼ば
れるものであり、これは、電流検出信号SACを入
力として一定値以上の入力レベルで「Ｌ」から
「Ｈ」に動作して出力信号S1をOR１６に与え、
瞬時にOR１６からベースブロツク信号SBを駆動
器１２に発生する。よつて、インバータ５のスイ
ツチング素子がオフにさせられ、さらには電動機
電流が低下したことが判別されてそのベースブロ
ツク信号SBが解除されるものとなる。また、判別
器１４およびホールド回路１５は瞬時トリツプ回
路と呼ばれ、電流検出信号SAC，SDCを入力として
一定値以上の入力レベルで動作しかつその動作状
態を保持するものとなる。このホールド回路１５
が出力信号S2を与えることにより、OR１６より
ベースブロツク信号SBが駆動器１２に与えられて
インバータ動作が完全に停止させられ、さらには
外部に故障信号を送出するなどの保護方式がとら
れるものとなる。
れるものであり、これは、電流検出信号SACを入
力として一定値以上の入力レベルで「Ｌ」から
「Ｈ」に動作して出力信号S1をOR１６に与え、
瞬時にOR１６からベースブロツク信号SBを駆動
器１２に発生する。よつて、インバータ５のスイ
ツチング素子がオフにさせられ、さらには電動機
電流が低下したことが判別されてそのベースブロ
ツク信号SBが解除されるものとなる。また、判別
器１４およびホールド回路１５は瞬時トリツプ回
路と呼ばれ、電流検出信号SAC，SDCを入力として
一定値以上の入力レベルで動作しかつその動作状
態を保持するものとなる。このホールド回路１５
が出力信号S2を与えることにより、OR１６より
ベースブロツク信号SBが駆動器１２に与えられて
インバータ動作が完全に停止させられ、さらには
外部に故障信号を送出するなどの保護方式がとら
れるものとなる。
さらに、前述した如き高速過電流制限動作につ
いて第３図により説明する。
いて第３図により説明する。
すなわち、第３図は第１図のインバータ５の出
力周波数に対して交流電動機６の周波数が著しく
異なつている場合を例にとり、第１図および第２
図の各部の動作波形を示している。ここに、IAC
はインバータ５の一相の出力電流である。つま
り、出力電流IACが時点T0でピーク値IPに達する
に判別器１３出力にしたがつて出力信号S1が
「Ｌ」から「Ｈ」になり、よつてインバータ５の
トランジスタTRSがブロツクされるため、出力
電流IACは交流電動機６、インバータ５のダイオ
ードＤそしてフイルタコンデンサ４を介して減衰
する。そして、時点T1で出力電流IACがピーク値
IP′に下がるに出力信号S1が「Ｈ」から「Ｌ」に
なり、ふたたび出力電流IACは上昇するものとな
る。
力周波数に対して交流電動機６の周波数が著しく
異なつている場合を例にとり、第１図および第２
図の各部の動作波形を示している。ここに、IAC
はインバータ５の一相の出力電流である。つま
り、出力電流IACが時点T0でピーク値IPに達する
に判別器１３出力にしたがつて出力信号S1が
「Ｌ」から「Ｈ」になり、よつてインバータ５の
トランジスタTRSがブロツクされるため、出力
電流IACは交流電動機６、インバータ５のダイオ
ードＤそしてフイルタコンデンサ４を介して減衰
する。そして、時点T1で出力電流IACがピーク値
IP′に下がるに出力信号S1が「Ｈ」から「Ｌ」に
なり、ふたたび出力電流IACは上昇するものとな
る。
かようにして、第３図に示した電流検出信号
SAC、出力信号S1の如くインバータ５出力のピー
ク値を制限するため、スイツチング素子を流れる
電流はピーク値IPを超えることなく、さらには出
力電流IACに示されるようにピーク値IPとピーク値
IP′で決まる大きな電流値が得られ、過負荷に対
してストールすることなく電動機トルクを発生さ
せることができるものとなる。
SAC、出力信号S1の如くインバータ５出力のピー
ク値を制限するため、スイツチング素子を流れる
電流はピーク値IPを超えることなく、さらには出
力電流IACに示されるようにピーク値IPとピーク値
IP′で決まる大きな電流値が得られ、過負荷に対
してストールすることなく電動機トルクを発生さ
せることができるものとなる。
そして、前述した如くインバータ５のスイツチ
ング素子を全てブロツクして出力電流IACを減衰
する場合、フイルタコンデンサ４への回生電流と
なるためにその減衰時間は極めて早く、したがつ
て過負荷に対する必要なトルクを有するためには
第３図に示した出力電流IACのピーク値IP，IP′間を
狭くする必要がある。このため、ピーク値IP，
IP′で決まる高速過電流制限動作時のチヨツピン
グ周波数は通常のパルス幅制御時のトランジスタ
チヨツピングの１〜2kHzに比べてはるかに高い
周波数となる。したがつて、交流電動機６が拘束
状態に陥いつた場合やインバータ５、交流電動機
６間の配線が長く交流電動機６の端子間で負荷短
絡等が生じた場合、瞬時過電流トリツプ回路の動
作レベルに到らないうちに高速過電流制限動作に
より連続して第３図に示した過電流動作が続く恐
れがある。
ング素子を全てブロツクして出力電流IACを減衰
する場合、フイルタコンデンサ４への回生電流と
なるためにその減衰時間は極めて早く、したがつ
て過負荷に対する必要なトルクを有するためには
第３図に示した出力電流IACのピーク値IP，IP′間を
狭くする必要がある。このため、ピーク値IP，
IP′で決まる高速過電流制限動作時のチヨツピン
グ周波数は通常のパルス幅制御時のトランジスタ
チヨツピングの１〜2kHzに比べてはるかに高い
周波数となる。したがつて、交流電動機６が拘束
状態に陥いつた場合やインバータ５、交流電動機
６間の配線が長く交流電動機６の端子間で負荷短
絡等が生じた場合、瞬時過電流トリツプ回路の動
作レベルに到らないうちに高速過電流制限動作に
より連続して第３図に示した過電流動作が続く恐
れがある。
ここで、かように高速過電流制限動作時のチヨ
ツピング周波数は非常に高く、しかも電流ピーク
値は可制御領域限界ぎりぎりに選ばれることによ
りインバータ出力周波数に対して数サイクルの範
囲で許容されるものであるから、上記のように数
10サイクル以上の長期にわたつての動作を続ける
ことはトランジスタ損失の面よりもできない。ま
た、負荷側の連続過負荷に対してはインバータ５
の出力側に熱動形過電流継電器（以下サーマルと
いう）を設けて保護を行うのが通常であるが、そ
のサーマルは本来交流電動機６の過負荷保護用と
して時定数も長いことからも、前述のインバータ
高速過電流制限動作時の保護は本質的に不可能で
ある。
ツピング周波数は非常に高く、しかも電流ピーク
値は可制御領域限界ぎりぎりに選ばれることによ
りインバータ出力周波数に対して数サイクルの範
囲で許容されるものであるから、上記のように数
10サイクル以上の長期にわたつての動作を続ける
ことはトランジスタ損失の面よりもできない。ま
た、負荷側の連続過負荷に対してはインバータ５
の出力側に熱動形過電流継電器（以下サーマルと
いう）を設けて保護を行うのが通常であるが、そ
のサーマルは本来交流電動機６の過負荷保護用と
して時定数も長いことからも、前述のインバータ
高速過電流制限動作時の保護は本質的に不可能で
ある。
本発明は上述したような点に着目しなされたも
ので、高速過電流制限動作が連続した際に確実に
インバータを保護し得る格別な可変電源装置の過
電流保護回路を実現したものである。以下、本発
明を図面に基づいて説明する。
ので、高速過電流制限動作が連続した際に確実に
インバータを保護し得る格別な可変電源装置の過
電流保護回路を実現したものである。以下、本発
明を図面に基づいて説明する。
第４図および第５図は本発明による第２図装置
に類する一実施例の要部構成を示す制御ブロツク
図とその部分詳細図で、１４′は判別器、１７は
積分器である。図中、第２図と同符号のものは同
じ機能を有する部分を示す。
に類する一実施例の要部構成を示す制御ブロツク
図とその部分詳細図で、１４′は判別器、１７は
積分器である。図中、第２図と同符号のものは同
じ機能を有する部分を示す。
すなわち、第４図に示すものは、第２図に示す
回路構成に対して高速過電流制限指令を出す判別
器１３の出力側に積分器１７を配し、さらにこの
積分器１７の出力信号S3を瞬時トリツプのための
判別器１４′の入力信号として与えるものとして
いる。これを第５図により詳細説明する。
回路構成に対して高速過電流制限指令を出す判別
器１３の出力側に積分器１７を配し、さらにこの
積分器１７の出力信号S3を瞬時トリツプのための
判別器１４′の入力信号として与えるものとして
いる。これを第５図により詳細説明する。
第５図においては、積分器１７は抵抗器R1，
R2，R3と演算増幅器AP1とコンデンサC1からな
り、判別器１４′はダイオードD1，D2，D3と抵抗
器R4，R5と演算増幅器AP2からなる。
R2，R3と演算増幅器AP1とコンデンサC1からな
り、判別器１４′はダイオードD1，D2，D3と抵抗
器R4，R5と演算増幅器AP2からなる。
すなわち、積分器１７は演算増幅器AP1、抵抗
器R3およびコンデンサC1より積分演算回路を構
成し、この積分回路は判別器１３の出力信号S1と
抵抗器R1，R2で分圧されて信号発生される比較
信号S1′を入力としている。なお、出力信号S1は
演算増幅器AP1の入力として適当に分圧のうえ得
るものとしてもよいことは勿論である。かように
して、出力信号S1が比較的信号S1よりも高い間こ
の入力の差の電圧によつて出力信号S3は時間増加
し、出力信号S1が零電位のとき入力が比較信号
S1′となつて出力信号S3は減衰するものとなる。
ここで、出力信号S1を比較信号S1′に比べて高レ
ベルとして得るものにすることにより、出力信号
S3としては出力信号S1のオンオフに対して増加時
間は減衰時間に対して数倍早いものとなる。
器R3およびコンデンサC1より積分演算回路を構
成し、この積分回路は判別器１３の出力信号S1と
抵抗器R1，R2で分圧されて信号発生される比較
信号S1′を入力としている。なお、出力信号S1は
演算増幅器AP1の入力として適当に分圧のうえ得
るものとしてもよいことは勿論である。かように
して、出力信号S1が比較的信号S1よりも高い間こ
の入力の差の電圧によつて出力信号S3は時間増加
し、出力信号S1が零電位のとき入力が比較信号
S1′となつて出力信号S3は減衰するものとなる。
ここで、出力信号S1を比較信号S1′に比べて高レ
ベルとして得るものにすることにより、出力信号
S3としては出力信号S1のオンオフに対して増加時
間は減衰時間に対して数倍早いものとなる。
また、判別器１４′はダイオードD1，D2，D3を
介して電流検出信号SAC，SDCおよび出力信号S3を
得ることにより、これを抵抗器R4，R5により与
えられる比較信号とを演算増幅器AP2で比較し、
入力レベルが比較信号レベルを超えたとき演算増
幅器AP2は出力信号S4が「Ｈ」になる。
介して電流検出信号SAC，SDCおよび出力信号S3を
得ることにより、これを抵抗器R4，R5により与
えられる比較信号とを演算増幅器AP2で比較し、
入力レベルが比較信号レベルを超えたとき演算増
幅器AP2は出力信号S4が「Ｈ」になる。
かような第４図および第５図に示す回路構成の
動作をさらに第６図を参照して説明する。
動作をさらに第６図を参照して説明する。
すなわち、第６図は第４図および第５図の各部
の動作波形図であり、いま、時点T0で判別器１
３が動作するにOR１６を介してベースブロツク
信号SBが発生され、出力信号S1が積分器１７に印
加される。また、時点T1でインバータ５の出力
電流にしたがつて電流検出信号SACが第３図に示
したピーク値IP′の如くに減少すると、ベースブ
ロツク信号SBは解除されて出力信号S1は零電位に
なり、出力信号S3はゆつくり減少するものとな
る。そして、ふたたび時点T2で出力電流が第３
図に示したピーク値IPに達すると、出力信号S3は
さらに増加させられるものとなる。かように数サ
イクル高速電流制限動作が続くと、時点TNにて
出力信号S3が判別器１４′を作用するものとなつ
て出力信号S4が「Ｌ」から「Ｈ」に変り、出力信
号S2を送出することができるものとなる。さらに
は、積分器１７および判別器１４′においては、
その積分器出力の増減を減衰時間の方が増加時間
に比べて長くしてあるため、例示の如き連続的な
高速電流制限動作でなく間欠的に動作した場合で
あつても、出力信号S2が発生されるまでの動作時
間が長くなる限時特性を有して保護することがで
きる。
の動作波形図であり、いま、時点T0で判別器１
３が動作するにOR１６を介してベースブロツク
信号SBが発生され、出力信号S1が積分器１７に印
加される。また、時点T1でインバータ５の出力
電流にしたがつて電流検出信号SACが第３図に示
したピーク値IP′の如くに減少すると、ベースブ
ロツク信号SBは解除されて出力信号S1は零電位に
なり、出力信号S3はゆつくり減少するものとな
る。そして、ふたたび時点T2で出力電流が第３
図に示したピーク値IPに達すると、出力信号S3は
さらに増加させられるものとなる。かように数サ
イクル高速電流制限動作が続くと、時点TNにて
出力信号S3が判別器１４′を作用するものとなつ
て出力信号S4が「Ｌ」から「Ｈ」に変り、出力信
号S2を送出することができるものとなる。さらに
は、積分器１７および判別器１４′においては、
その積分器出力の増減を減衰時間の方が増加時間
に比べて長くしてあるため、例示の如き連続的な
高速電流制限動作でなく間欠的に動作した場合で
あつても、出力信号S2が発生されるまでの動作時
間が長くなる限時特性を有して保護することがで
きる。
なお、本実施例は第１図および第２図に示した
如き従来装置に添つて高速電流制限動作を交流出
力信号に基づくものとしたが、これにとらわれず
直流検出信号によるものであつてもよいことは明
らかである。また、積分器部分をアナログ方式に
よるものとしたが、これを例えばアツプダウンカ
ウンタを用いるようにしたデジタル回路で構成で
きることは勿論である。
如き従来装置に添つて高速電流制限動作を交流出
力信号に基づくものとしたが、これにとらわれず
直流検出信号によるものであつてもよいことは明
らかである。また、積分器部分をアナログ方式に
よるものとしたが、これを例えばアツプダウンカ
ウンタを用いるようにしたデジタル回路で構成で
きることは勿論である。
以上説明したように本発明によれば、高速電流
制限動作が引続いて動作してもスイツチング素子
損失上支障を生じることなく確実に保護指令を与
えるようにした簡便な構成からなる装置を提供で
きる。
制限動作が引続いて動作してもスイツチング素子
損失上支障を生じることなく確実に保護指令を与
えるようにした簡便な構成からなる装置を提供で
きる。
第１図および第２図は従来例の可変電源装置の
過電流保護回路を示す要部系統図および制御ブロ
ツク図、第３図は高速過電流制限動作の説明のた
め示した第１図および第２図の各部の動作波形
図、第４図は本発明による一実施例の要部構成を
示す制御ブロツク図、第５図および第６図は第４
図の部分詳細図および各部の動作波形図である。 １……交流電源、２……整流器、５……逆変換
器（インバータ）、７……直流電流検出器、８…
…交流電流検出器、１２……駆動器、１３，１
４，１４′……判別器、１５……ホールド回路、
１７……積分器、SAC，SDC……電流検出信号、SB
……ベースブロツク信号、IP，IP′……出力電流
IACのピーク値、T0，T1，T2，TN……時点。
過電流保護回路を示す要部系統図および制御ブロ
ツク図、第３図は高速過電流制限動作の説明のた
め示した第１図および第２図の各部の動作波形
図、第４図は本発明による一実施例の要部構成を
示す制御ブロツク図、第５図および第６図は第４
図の部分詳細図および各部の動作波形図である。 １……交流電源、２……整流器、５……逆変換
器（インバータ）、７……直流電流検出器、８…
…交流電流検出器、１２……駆動器、１３，１
４，１４′……判別器、１５……ホールド回路、
１７……積分器、SAC，SDC……電流検出信号、SB
……ベースブロツク信号、IP，IP′……出力電流
IACのピーク値、T0，T1，T2，TN……時点。
Claims (1)
- １ 商用電源を直流出力に変換する順変換器およ
び該順変換器出力を交流出力に変換する逆変換器
を具備する可変電圧可変周波数電源装置に、前記
逆変換器の直流側または交流側に配された電流検
出器と該電流検出器出力を入力とする第１の判別
器を有し、該第１の判別器出力信号により前記逆
変換器の出力をブロツクするように構成して出力
電流ピーク値を一定値に制限する機能をもつ可変
電源装置の過電流保護回路において、前記第１の
判別器の設定値を超えた入力分を積分する積分器
と、該積分器の出力レベルを判別する第２の判別
器とを具備し、該第２の判別器出力により前記逆
変換器をトリツプ停止させるように構成したこと
を特徴とする可変電源装置の過電流保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58045961A JPS59172926A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 可変電源装置の過電流保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58045961A JPS59172926A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 可変電源装置の過電流保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172926A JPS59172926A (ja) | 1984-09-29 |
| JPS6360613B2 true JPS6360613B2 (ja) | 1988-11-25 |
Family
ID=12733844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58045961A Granted JPS59172926A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 可変電源装置の過電流保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172926A (ja) |
-
1983
- 1983-03-22 JP JP58045961A patent/JPS59172926A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59172926A (ja) | 1984-09-29 |
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