(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上アームを構成する複数のスイッチングトランジスタと下アームを構成する複数のスイッチングトランジスタとを有し、前記上アームおよび前記下アームより各一つのスイッチングトランジスタを選択してオンする動作を順次繰り返して、永久磁石式モータを駆動する永久磁石式モータコントローラにおいて、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行う機能を有することを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。
【請求項２】
請求項１記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。
【請求項３】
請求項１記載において、前記永久磁石式モータコントローラは、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせた際に電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有し、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行う機能を有することを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。
【請求項４】
請求項３記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラ。
【請求項５】
上アームを構成する複数のスイッチングトランジスタと下アームを構成する複数のスイッチングトランジスタとを有し、前記上アームおよび前記下アームより各一つのスイッチングトランジスタを選択してオンする動作を順次繰り返して、永久磁石式モータを駆動する永久磁石式モータコントローラにおいて、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。
【請求項６】
請求項５記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。
【請求項７】
請求項５記載において、前記永久磁石式モータコントローラは、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせた際に電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有し、
前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。
【請求項８】
請求項７記載において、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘動電動機における地絡検出方法を、図２に示す一般的なモータコントローラの回路図で説明する。
【０００３】
図２において、１はモータコントローラであり、三相交流電源２からの交流電力を、モータである誘動電動機３に供給して、誘動電動機３を駆動するモータコントローラである。
【０００４】
ここで、モータコントローラ１は、三相交流電源２からの交流電力を、六個のダイオード構成の電源側コンバータ１１で、直流電力に変換し、その直流出力を、平滑コンデンサ１２で平滑した後、負荷側コンバータ１３に供給する。
【０００５】
負荷側コンバータ１３は、上アームを構成する並列接続の三つのスイッチングトランジスタ１４と下アームを構成する並列接続の三つのスイッチングトランジスタ１５および上記合計六つのスイッチングトランジスタ１４、１５の各々に並列に接続された六つの還流ダイオード１６とを有し、上アーム１４と下アーム１５は直列接続されている。
【０００６】
この負荷側コンバータ１３は、上アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ１４の中から一つのスイッチングトランジスタを選択してオンすると同時に、下アーム１５を構成する三つのスイッチングトランジスタ１５の中から一つのスイッチングトランジスタを、駆動制御回路１７で発生の駆動信号を各スイッチングトランジスタのゲートに接続のゲート駆動回路１８、１９により、選択してオンする動作を順次繰り返して、誘動電動機３の図示していない三つの駆動コイルに対する六つの通電パターンを順次繰り返し切り換えることにより、誘動電動機３の図示していないロータを回転させる。
【０００７】
ここで、地絡の検出は、誘動電動機３のロータを回転される前に、即ち、電源投入時に、平滑コンデンサ１２と負荷側コンバータ１３の下アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ１５の接続間に配置されたシャント抵抗２０に流れる電流が電流検出回路２１により検出される。図２では、さらに、三相交流電源２と誘動電動機３のいわゆる接地に該当する部分に抵抗２２が接続されている。
【０００８】
地絡の検出時に、下アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ１５をオンすると、三相交流電源２から抵抗２１、誘動電動機３の端子、三つのスイッチングトランジスタ１５を通り、シャント抵抗２０に電流が流れ、シャント抵抗２０に電流が流れ、電流検出回路２１により、地絡が検出される。なお、三つのスイッチングトランジスタ１５のオン時間は通常４０ｍｓである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このモータコントローラ１で、モータ３として永久磁石式のモータに適用して、地絡を検出しようとすると、モータ３が回転しているとき永久磁石式のモータの場合においては、端子ａ、ｂ，ｃで誘起電圧が発生し、例えば端子ｂからスイッチングトランジスタ１５、還流ダイオード１６を通り、端子ｃに至り、モータ３の相間で短絡電流が流れてしまうため、この短絡電流はシャント抵抗２０を通らず、したがって地絡を検出することが難しい。モータ３が高速回転になればなるほど誘起電圧も高くなり、短絡電流も大きくなってしまう。この作用によりモータの強制励磁によるモータの減磁あるいは負荷側コンバータ１３の素子破壊が発生するおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、モータ回転時に発生する誘起電圧による短絡電流を抑制して、地絡検出を行うことが可能な永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上アームを構成する複数のスイッチングトランジスタと下アームを構成する複数のスイッチングトランジスタとを有し、前記上アームおよび前記下アームより各一つのスイッチングトランジスタを選択してオンする動作を順次繰り返して、永久磁石式モータを駆動する永久磁石式モータコントローラにおいて、前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【００１２】
また、本発明は、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【００１３】
また、本発明は、前記永久磁石式モータコントローラは、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせる前に、前記スイッチングトランジスタを通して電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有し、前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【００１４】
また、本発明は、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする永久磁石式モータコントローラにおける地絡検出方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２により説明する。
【００１６】
図２は、前述の一般的なモータコントローラの回路図である。ただし、本発明において、３は永久磁石式モータである。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態の永久磁石式のモータを駆動する下ームを構成する三つのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを示す、モータの回転周波数とデューティの関係図と式である。ここで、図１の定数ｋは、電源電圧位相とモータ誘起電圧位相が重なり合う時の電圧レベルを最大として定める。また、定数ｆＦＢ０は電源電圧最大でモータが停止している状態である。
【００１８】
即ち、本発明においては、前記永久磁石式モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくして、地絡検出を行うことを特徴とする。また、本発明の一実施の形態においては、前記永久磁石式モータが最高周波数で高速で回転しているときのオンのデューティは、最高周波数時の前記永久磁石式モータの誘起電圧位相が電源電圧と重なり合う時の電圧レベルに基づいて定められており、回転周波数が低い低速で回転しているときにはオンのデューティが回転数に応じて異なることを特徴とする。
【００１９】
ここで、永久磁石式モータ３が高速で回転しているか低速で回転しているか即ち回転速度は、永久磁石式モータ３に付設された位置センサ、具体的には、互いに１２０度の間隔で配置された三つのホール素子からなり、それぞれのホール素子からの磁気位置検出信号が駆動制御回路１７に供給され、駆動制御回路１７にて、磁気位置検出信号の変化により、モータが高速で回転しているときには前記下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、前記永久磁石式モータが低速で回転しているときにはオンのデューティを大きくする。
【００２０】
このように、高速回転時には下アーム１５を構成するのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、スイッチングトランジスタを流れる電流を抑制するためにオン時間を短くして、デューティを小さくし、低速回転時にはデューティを大きくして地絡検出を行う。このようにモータがいかなる回転状態にあっても地絡検出を安全に行うことができる。
【００２１】
図１のモータコントローラ１は、さらに、前記下アームのスイッチングトランジスタをオンさせた際に電流が流れ充電電圧が充電されるコンデンサを含むブートストラップ機能を有する回路図である。
【００２２】
ここにおいて、ブートストラップ機能は、下アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ１５の各ゲートを駆動するゲート駆動回路１９に直流電圧を供給する直流電源２４と、直流電源２４より抵抗２５とダイオード２６の直列接続を通して、上アームを構成する三つのスイッチングトランジスタ１４の各エミッタに接続のコンデンサ２７から構成させている。
【００２３】
そして、モータの回転開始時、下アームのスイッチングトランジスタ１５をオンさせる際にコンデンサ２６に電流が流れ充電電圧が充電され、したがって、スイッチングトランジスタ１５がオンしても、スイッチングトランジスタ１５のコレクタ電圧がコンデンサ２７で保持される。
【００２４】
ここで、地絡の検出時に、下アームのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形は、モータの回転開始時にも、スイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形として共用して供給される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、高速回転時には下アームを構成するスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを小さくし、スイッチングトランジスタを流れる電流を抑制するためにオン時間を短くして、デューティを小さくし、低速回転時にはデューティを大きくして地絡検出を行うので、モータがいかなる回転状態にあっても地絡検出を安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の永久磁石式のモータを駆動する下ームを構成する三つのスイッチングトランジスタをオン、オフさせる繰り返し波形のオンのデューティを示す、モータの回転周波数とデューティの関係図と式である。
【図２】一般的なモータコントローラの回路図である。
【符号の説明】
１…モータコントローラ、２…三相交流電源、３…モータ、１１…電源側コンバータ、１２…平滑コンデンサ、１３…負荷側コンバータ、１４…上アームを構成するスイッチングトランジスタ、１５…下アームを構成するスイッチングトランジスタ、１６…還流コンデンサ、１７…駆動制御回路、１８、１９…ゲート駆動回路、２０…シャント抵抗、２１…電流検出回路、２２…抵抗、２３…位置センサ、２４…コンデンサ２５…抵抗、２６…ダイオード、２７…コンデンサ。
【図１】
0003569183.tif 000002
【図２】
0003569183.tif 000003