JP2002034289A - インバータ装置およびその電流制限方法 - Google Patents
インバータ装置およびその電流制限方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
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- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/047—V/F converter, wherein the voltage is controlled proportionally with the frequency
Abstract
(57)【要約】
【課題】 瞬時に電流を制限することで素子の破壊を防
止して、電動機を効率良く安定して運転させることがで
きるインバータ装置を提供する。 【解決手段】 周波数指令値Ｆｒｅｆと、周波数指令値
からＶ／ｆ演算７により求めた電圧指令値よりさらに求
めた電圧指令ベクトルに基づいて、ＰＷＭ変調して電圧
を出力するインバータ装置において、電流の大きさＩ１
と電流位相θｉからなる電流ベクトルを検出する電流検
出手段１２ａと、電流の大きさが電流制限値Ｉｍａｘを
超えた時に超過分に比例した電圧制限値ΔＶを求める電
圧制限値演算手段１５と、電圧制限値を電流位相に基づ
いて電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄに変換する電圧制
限ベクトル演算手段１６と、電圧指令ベクトルに電圧制
限ベクトルを加算する電圧補正手段１７と、電圧制限値
と電流位相に基づいて周波数の加速度指令を修正する加
速度修正手段１１とを備えた。
止して、電動機を効率良く安定して運転させることがで
きるインバータ装置を提供する。 【解決手段】 周波数指令値Ｆｒｅｆと、周波数指令値
からＶ／ｆ演算７により求めた電圧指令値よりさらに求
めた電圧指令ベクトルに基づいて、ＰＷＭ変調して電圧
を出力するインバータ装置において、電流の大きさＩ１
と電流位相θｉからなる電流ベクトルを検出する電流検
出手段１２ａと、電流の大きさが電流制限値Ｉｍａｘを
超えた時に超過分に比例した電圧制限値ΔＶを求める電
圧制限値演算手段１５と、電圧制限値を電流位相に基づ
いて電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄに変換する電圧制
限ベクトル演算手段１６と、電圧指令ベクトルに電圧制
限ベクトルを加算する電圧補正手段１７と、電圧制限値
と電流位相に基づいて周波数の加速度指令を修正する加
速度修正手段１１とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｖ／ｆ制御により
誘導電動機等を駆動する際の過電流の抑制を強化したイ
ンバータ装置に関するものである。
誘導電動機等を駆動する際の過電流の抑制を強化したイ
ンバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、誘導電動機をＶ／ｆ制御する際、
急加速や負荷の急変があると電流が大きくなる。その場
合、インバータ装置の半導体素子に許容量を超える電流
が流れると素子が破壊されるため過電流レベルを設定し
て、これを超える電流が流れると過電流保護機能が働
き、ゲート遮断により素子の破壊を抑止するようにして
いる。また、過電流保護機能によるゲート遮断は再起動
の必要が出てくるために、先の過電流レベルより低いレ
ベルで自動復帰させる機能を持つゲート遮断回路や、更
に低いレベルに０電圧パターンを出力する電流制限回路
を用いて電流制限と半導体の保護を行っていた。また、
電流の大きさを検出して周波数を修正する方法や、加速
中に電流が増加した場合に加速を停止し、定常運転中に
電流が増加した場合は周波数を下げるなど、電流の大き
さのみに注目した制御が行われていた。
急加速や負荷の急変があると電流が大きくなる。その場
合、インバータ装置の半導体素子に許容量を超える電流
が流れると素子が破壊されるため過電流レベルを設定し
て、これを超える電流が流れると過電流保護機能が働
き、ゲート遮断により素子の破壊を抑止するようにして
いる。また、過電流保護機能によるゲート遮断は再起動
の必要が出てくるために、先の過電流レベルより低いレ
ベルで自動復帰させる機能を持つゲート遮断回路や、更
に低いレベルに０電圧パターンを出力する電流制限回路
を用いて電流制限と半導体の保護を行っていた。また、
電流の大きさを検出して周波数を修正する方法や、加速
中に電流が増加した場合に加速を停止し、定常運転中に
電流が増加した場合は周波数を下げるなど、電流の大き
さのみに注目した制御が行われていた。
【０００３】次に、従来のＶ／ｆ制御の実際について具
体例を示して説明する。図５は従来のＶ／ｆ制御の制御
ブロック図である。図８は図５に示すようなＶ／ｆ制御
の、ある力行状態における電圧指令Ｖｑ* と電流Ｉ、お
よび電動機の電圧成分の一例を示したもので、ここでは
ｄ軸を制御出力の基準位相に取り、ｄ軸から９０度の位
置に設定したｑ軸の電圧を制御する制御形態を示してい
る。図５に示すＶ／ｆ制御では、θはある基準位置（例
えばＵ相）からみたｄ軸の位置を表している。周波数指
令演算部１は周波数指令Ｆｒｅｆを入力し加速指令演算
手段２により設定した加速時間から加速周波数を計算
し、加速周波数積分手段３により積分して、指令値制限
手段４により設定した周波数指令値になると、加速を停
止するようにして現時点での周波数指令を作成する。ま
た、減速時には加速周波数積分手段３により積分した速
度を指令値制限手段４により下限値が周波数指令値にな
ると減速を停止するようにする。滑り周波数手段５はト
ルク分電流検出値から電動機の滑り周波数を計算し、出
力周波数６を求める。Ｖ／ｆ演算部７は出力周波数か
ら、図７に示すような周波数−電圧パターンより、電圧
指令Ｖｑ* を求める。また、出力周波数から位相演算手
段８により積分して出力位相θを求め、電圧指令Ｖｑ*
、Ｖｄ* （値０）とθからＰＷＭ指令演算部９により
３相（ＵＶＷ相）の電圧指令を求めてＰＷＭパターンに
変換し、ゲートドライバ回路１０へ出力して電動機ＩＭ
に電圧を印加する。また、従来はストール（停止状態）
防止策として電流検出手段１２ｂにより電流の大きさＩ
１を検出し、加速度補正手段１１ｂによりＩ１の大きさ
が大きくなった時に、加速中であれば加速を遅くし、定
常運転中であれば負の値で加速（減速）するようにして
いた。しかし急加速や急激な負荷変動があった場合に
は、電流の増加を抑えることができず、ハードの過電流
保護に掛りストールすることがある。
体例を示して説明する。図５は従来のＶ／ｆ制御の制御
ブロック図である。図８は図５に示すようなＶ／ｆ制御
の、ある力行状態における電圧指令Ｖｑ* と電流Ｉ、お
よび電動機の電圧成分の一例を示したもので、ここでは
ｄ軸を制御出力の基準位相に取り、ｄ軸から９０度の位
置に設定したｑ軸の電圧を制御する制御形態を示してい
る。図５に示すＶ／ｆ制御では、θはある基準位置（例
えばＵ相）からみたｄ軸の位置を表している。周波数指
令演算部１は周波数指令Ｆｒｅｆを入力し加速指令演算
手段２により設定した加速時間から加速周波数を計算
し、加速周波数積分手段３により積分して、指令値制限
手段４により設定した周波数指令値になると、加速を停
止するようにして現時点での周波数指令を作成する。ま
た、減速時には加速周波数積分手段３により積分した速
度を指令値制限手段４により下限値が周波数指令値にな
ると減速を停止するようにする。滑り周波数手段５はト
ルク分電流検出値から電動機の滑り周波数を計算し、出
力周波数６を求める。Ｖ／ｆ演算部７は出力周波数か
ら、図７に示すような周波数−電圧パターンより、電圧
指令Ｖｑ* を求める。また、出力周波数から位相演算手
段８により積分して出力位相θを求め、電圧指令Ｖｑ*
、Ｖｄ* （値０）とθからＰＷＭ指令演算部９により
３相（ＵＶＷ相）の電圧指令を求めてＰＷＭパターンに
変換し、ゲートドライバ回路１０へ出力して電動機ＩＭ
に電圧を印加する。また、従来はストール（停止状態）
防止策として電流検出手段１２ｂにより電流の大きさＩ
１を検出し、加速度補正手段１１ｂによりＩ１の大きさ
が大きくなった時に、加速中であれば加速を遅くし、定
常運転中であれば負の値で加速（減速）するようにして
いた。しかし急加速や急激な負荷変動があった場合に
は、電流の増加を抑えることができず、ハードの過電流
保護に掛りストールすることがある。
【０００４】この問題に対しては、図６に示すような電
流制限回路を作成して電流を抑制しながら、ストールを
防止する対策が取られている。図６のように、ＰＷＭ指
令演算部９内の電圧変換手段９ａによりｄｑ軸からＵＶ
Ｗ相の電圧に変換され、これを三角波比較器９ｂにより
ＰＷＭ変調を行い、反転回路とオンディレイ回路２６を
介してゲートドライブ信号を作成するという通常の構成
に、電流制限回路を加えて半導体素子の破壊を防止して
いる。図では過電流レベルを、 Ｉｏｃ＞Ｉｃｌｂ＞Ｉｃｌａ の３段階に分け、先ず、電流検出値Ｉ１と過電流レベル
Ｉｏｃを比較器２１により比較して、Ｉ１がＩｏｃより
大きい時にはラッチ回路２４によりラッチされゲート遮
断選択回路２７によりゲート遮断信号を選択して出力す
る。なお、ラッチ回路２４は所定のタイミングでコント
ローラからのｒｅｓｅｔ信号によりリセットされる。電
流がそれより小さい場合は電流検出値Ｉ１と次の電流制
限レベルＩｃｌｂとを比較器２０により比較した結果が
ラッチ回路２３にラッチされ、ゲート遮断選択回路２７
によりゲート遮断信号が出力される。この比較器２０と
ラッチ回路２３をＣＬＢ回路と呼ぶ。更に電流が小さい
場合は、電流検出値Ｉ１とその次の電流制限レベルＩｃ
ｌａとを比較器１９により比較し、Ｉ１の方が大きけれ
ばｏｎ信号をラッチ回路２２によりラッチし、その信号
を０電圧切替え回路２５により、０電圧パターン発生器
１８で作成された０電圧パターンを出力する。この比較
器１９とラッチ回路２２、０電圧パターン発生回路１８
と０電圧切替え回路２５を総称してＣＬＡ回路と呼ぶ。
ラッチ回路２２、２３はある設定されたタイミングＣＬ
Ｋにより自動的にリセットされる。これによって電流検
出値Ｉ１が過電流レベルＩｏｃより低く、電流制限レベ
ルＩｃｌａより大きい場合は固定パターンのゲートドラ
イブ信号になるが、ゲート遮断ではないので電流を制限
しながら運転は継続することができる。但し、こうした
電流の大きさだけによる過電流防止策では、電動機の回
生状態の時に電圧を小さくすると逆に電流が増加した
り、又、ＣＬＡ、ＣＬＢ回路が動作している間は電動機
に対してパワーが供給されないために効率が落ちる点は
否めない。次に、電流の大きさによる補正以外の方式と
しては、検出した電流と逆方向の電圧制限ベクトルを用
いて電圧の補正を行い、電圧制限ベクトルの大きさに対
してＰＩ制御を施して速度指令の補正を行うようにした
方式がある。
流制限回路を作成して電流を抑制しながら、ストールを
防止する対策が取られている。図６のように、ＰＷＭ指
令演算部９内の電圧変換手段９ａによりｄｑ軸からＵＶ
Ｗ相の電圧に変換され、これを三角波比較器９ｂにより
ＰＷＭ変調を行い、反転回路とオンディレイ回路２６を
介してゲートドライブ信号を作成するという通常の構成
に、電流制限回路を加えて半導体素子の破壊を防止して
いる。図では過電流レベルを、 Ｉｏｃ＞Ｉｃｌｂ＞Ｉｃｌａ の３段階に分け、先ず、電流検出値Ｉ１と過電流レベル
Ｉｏｃを比較器２１により比較して、Ｉ１がＩｏｃより
大きい時にはラッチ回路２４によりラッチされゲート遮
断選択回路２７によりゲート遮断信号を選択して出力す
る。なお、ラッチ回路２４は所定のタイミングでコント
ローラからのｒｅｓｅｔ信号によりリセットされる。電
流がそれより小さい場合は電流検出値Ｉ１と次の電流制
限レベルＩｃｌｂとを比較器２０により比較した結果が
ラッチ回路２３にラッチされ、ゲート遮断選択回路２７
によりゲート遮断信号が出力される。この比較器２０と
ラッチ回路２３をＣＬＢ回路と呼ぶ。更に電流が小さい
場合は、電流検出値Ｉ１とその次の電流制限レベルＩｃ
ｌａとを比較器１９により比較し、Ｉ１の方が大きけれ
ばｏｎ信号をラッチ回路２２によりラッチし、その信号
を０電圧切替え回路２５により、０電圧パターン発生器
１８で作成された０電圧パターンを出力する。この比較
器１９とラッチ回路２２、０電圧パターン発生回路１８
と０電圧切替え回路２５を総称してＣＬＡ回路と呼ぶ。
ラッチ回路２２、２３はある設定されたタイミングＣＬ
Ｋにより自動的にリセットされる。これによって電流検
出値Ｉ１が過電流レベルＩｏｃより低く、電流制限レベ
ルＩｃｌａより大きい場合は固定パターンのゲートドラ
イブ信号になるが、ゲート遮断ではないので電流を制限
しながら運転は継続することができる。但し、こうした
電流の大きさだけによる過電流防止策では、電動機の回
生状態の時に電圧を小さくすると逆に電流が増加した
り、又、ＣＬＡ、ＣＬＢ回路が動作している間は電動機
に対してパワーが供給されないために効率が落ちる点は
否めない。次に、電流の大きさによる補正以外の方式と
しては、検出した電流と逆方向の電圧制限ベクトルを用
いて電圧の補正を行い、電圧制限ベクトルの大きさに対
してＰＩ制御を施して速度指令の補正を行うようにした
方式がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６の
方式の場合は、電流の大きさから電圧の大きさを補正し
て電流制限を行っているので、電動機が回生状態の時に
電圧を小さくすると逆に電流を増加させてしまう、この
ように電動機の状態によっては電流を制限することがで
きず、逆に電流が大きくなって過電流保護機能が働きゲ
ート遮断によりストールする場合がある。また、０電圧
を使う方式では電流が歪み電動機へのパワーの供給が無
くなるため、結果的に効率が悪くなってしまう。このた
め電流を確実に落としながらパワー効率の良い電流制限
方法が望まれているにも関わらず、未だ要望が満たされ
ていないという問題があった。更に、検出した電流と逆
方向の電圧制限ベクトルを用いて電圧の補正を行い、電
圧制限ベクトルに対してＰＩ制御を施して速度指令を補
正する場合は、電流と逆方向のベクトルで電圧を補償す
ることにより電流を減らすことが可能になっているが、
速度指令に対して電流の大きさのみに注目したＰＩ制御
を施すために、電動機が力行状態の場合は補正が働く
が、回生の場合には周波数補正が逆に悪影響を及ぼし電
流を制限できなくなる場合がある。また、速度の補正方
法がＰＩ制御であるため、瞬間的に大きな負荷が掛かっ
た場合には、それに応じた大きな周波数補正が入るため
不安定になりやすい。また、不安定な状態の時には積分
が溜まり暴走の危険性がある。それに電圧の補正ＤＶ
ｑ、ＤＶｄの方向が電圧制御軸方向のみでなく、それと
直交する方向にまで補正を加えるため、乱調などの不具
合の発生を抑制することが難しく、安定性を確保できな
いという問題があった。依って、本発明の目的は、電動
機の状態に関わらず確実に電流を制限して素子の破壊と
ストールを防止して、電動機を効率良く安定に運転させ
ることが可能なインバータ装置およびその電流制限方法
を提供することにある。
方式の場合は、電流の大きさから電圧の大きさを補正し
て電流制限を行っているので、電動機が回生状態の時に
電圧を小さくすると逆に電流を増加させてしまう、この
ように電動機の状態によっては電流を制限することがで
きず、逆に電流が大きくなって過電流保護機能が働きゲ
ート遮断によりストールする場合がある。また、０電圧
を使う方式では電流が歪み電動機へのパワーの供給が無
くなるため、結果的に効率が悪くなってしまう。このた
め電流を確実に落としながらパワー効率の良い電流制限
方法が望まれているにも関わらず、未だ要望が満たされ
ていないという問題があった。更に、検出した電流と逆
方向の電圧制限ベクトルを用いて電圧の補正を行い、電
圧制限ベクトルに対してＰＩ制御を施して速度指令を補
正する場合は、電流と逆方向のベクトルで電圧を補償す
ることにより電流を減らすことが可能になっているが、
速度指令に対して電流の大きさのみに注目したＰＩ制御
を施すために、電動機が力行状態の場合は補正が働く
が、回生の場合には周波数補正が逆に悪影響を及ぼし電
流を制限できなくなる場合がある。また、速度の補正方
法がＰＩ制御であるため、瞬間的に大きな負荷が掛かっ
た場合には、それに応じた大きな周波数補正が入るため
不安定になりやすい。また、不安定な状態の時には積分
が溜まり暴走の危険性がある。それに電圧の補正ＤＶ
ｑ、ＤＶｄの方向が電圧制御軸方向のみでなく、それと
直交する方向にまで補正を加えるため、乱調などの不具
合の発生を抑制することが難しく、安定性を確保できな
いという問題があった。依って、本発明の目的は、電動
機の状態に関わらず確実に電流を制限して素子の破壊と
ストールを防止して、電動機を効率良く安定に運転させ
ることが可能なインバータ装置およびその電流制限方法
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、周波数指令値と、前記周
波数指令値からＶ／ｆ演算によって求めた電圧指令値よ
り電圧指令ベクトルを求め、前記電圧指令ベクトルに基
づいてＰＷＭ変調して電圧を出力するインバータ装置に
おいて、電流の大きさと電流位相からなる電流ベクトル
を検出する電流検出手段と、前記電流の大きさが電流制
限値を超えた時に超過分に比例した電圧制限値を求める
電圧制限値演算手段と、前記電圧制限値を前記電流位相
に基づいて電圧制限ベクトルに変換する電圧制限ベクト
ル演算手段と、前記電圧指令ベクトルに前記電圧制限ベ
クトルを加算する電圧補正手段と、前記電圧制限値と前
記電流位相に基づいて周波数の加速度指令を修正する加
速度修正手段と、を備えている。また、請求項２に記載
の発明は、前記電圧制限値演算手段は、前記電流制限値
を超えた時に超過分に比例した値に対して一次遅れフィ
ルタによりフィルタリングした結果を電圧制限値として
出力することを特徴としている。また、請求項３に記載
の発明は、前記電圧制限ベクトル演算手段は、前記電圧
制限値を前記電流位相と逆方向のベクトルに変換するこ
とを特徴としている。また、請求項４に記載の発明は、
前記電圧制限ベクトル演算手段は、前記電圧制限値を前
記電流位相と逆方向のベクトルのうち前記電圧指令ベク
トル方向に直交する成分を０として電圧制限ベクトルを
求めることを特徴としている。また、請求項５に記載の
発明は、電流の大きさが前記電流制限値より大きな第２
の電流制限値を超えている間は強制的にゼロ電圧のＰＷ
Ｍパターンを出力する第２の電流制限手段と、電流の大
きさが前記第２の電流制限値より大きな第３の電流制限
値を超えている間はゲートを遮断する第３の電流制限手
段とを備えている。また、請求項６に記載の発明は、前
記第２の電流制限手段と前記第３の電流制限手段に対し
機能を無効にする手段を備えている。また、請求項７に
記載の発明は、周波数指令値と、前記周波数指令値から
Ｖ／ｆ演算により求めた電圧指令値より電圧指令ベクト
ルを求め、前記電圧指令ベクトルに基づいてＰＷＭ変調
して電圧を出力し、過電流が検出された場合には保護動
作を行うインバータ装置の電流制限方法において、電流
の大きさＩ１と電流位相θｉからなる電流ベクトルを検
出し、前記電流の大きさが電流制限値Ｉｍａｘを超えた
時に超過分に比例した電圧制限値ΔＶを求め、前記電圧
制限値ΔＶを前記電流位相θｉに基づいて電圧制限ベク
トルΔＶｑ、ΔＶｄに変換し前記電圧指令ベクトルに加
算して電圧補正を行い瞬時に電流を制限し、前記電圧制
限値と前記電流位相に基づいて周波数の加速度指令を修
正してパワー効率の良い電流制限を行うことを特徴とし
ている。また、請求項８に記載の発明は、前記電圧制限
値ΔＶは、前記電流の大きさが電流制限値Ｉｍａｘを超
えた時に超過分に比例した値に対して一次遅れフィルタ
によりフィルタリングし高調波を除去して出力すること
を特徴としている。また、請求項９に記載の発明は、前
記電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄは、前記電圧制限値
ΔＶを、電流位相θｉと逆方向のベクトルΔｑ＝−ΔＶ
ｓｉｎθｉ、（又は、ΔＶｑ＝−ΔＶ×Ｉｑ／Ｉ１）、
および、Δｄ＝−ΔＶｃｏｓθｉ、（又は、Δｄ＝−Δ
Ｖ×Ｉｄ／Ｉ１）、に変換して作成することを特徴とし
ている。また、請求項１０に記載の発明は、前記電圧制
限ベクトルは、前記電圧制限値ΔＶを前記電流位相θｉ
と逆方向のベクトルΔｑ、Δｄのうち前記電圧指令ベク
トル方向に直交するΔｄ成分を０として求めることを特
徴としとている。また、請求項１１に記載の発明は、電
流の大きさが前記電流制限値Ｉｍａｘより大きな第２の
電流制限値Ｉｃｌａ’を超えている間は強制的にゼロ電
圧のＰＷＭパターンを出力し、更に、電流の大きさが前
記第２の電流制限値Ｉｃｌａ’より大きな第３の電流制
限値Ｉｃｌｂ’、Ｉｏｃ’を超えている間はゲートを遮
断して保護動作を行うことを特徴としている。また、請
求項１２に記載の発明は、前記第２および第３の電流制
限値による保護機能を無効にすることが可能であること
を特徴としている。
め、請求項１に記載の発明は、周波数指令値と、前記周
波数指令値からＶ／ｆ演算によって求めた電圧指令値よ
り電圧指令ベクトルを求め、前記電圧指令ベクトルに基
づいてＰＷＭ変調して電圧を出力するインバータ装置に
おいて、電流の大きさと電流位相からなる電流ベクトル
を検出する電流検出手段と、前記電流の大きさが電流制
限値を超えた時に超過分に比例した電圧制限値を求める
電圧制限値演算手段と、前記電圧制限値を前記電流位相
に基づいて電圧制限ベクトルに変換する電圧制限ベクト
ル演算手段と、前記電圧指令ベクトルに前記電圧制限ベ
クトルを加算する電圧補正手段と、前記電圧制限値と前
記電流位相に基づいて周波数の加速度指令を修正する加
速度修正手段と、を備えている。また、請求項２に記載
の発明は、前記電圧制限値演算手段は、前記電流制限値
を超えた時に超過分に比例した値に対して一次遅れフィ
ルタによりフィルタリングした結果を電圧制限値として
出力することを特徴としている。また、請求項３に記載
の発明は、前記電圧制限ベクトル演算手段は、前記電圧
制限値を前記電流位相と逆方向のベクトルに変換するこ
とを特徴としている。また、請求項４に記載の発明は、
前記電圧制限ベクトル演算手段は、前記電圧制限値を前
記電流位相と逆方向のベクトルのうち前記電圧指令ベク
トル方向に直交する成分を０として電圧制限ベクトルを
求めることを特徴としている。また、請求項５に記載の
発明は、電流の大きさが前記電流制限値より大きな第２
の電流制限値を超えている間は強制的にゼロ電圧のＰＷ
Ｍパターンを出力する第２の電流制限手段と、電流の大
きさが前記第２の電流制限値より大きな第３の電流制限
値を超えている間はゲートを遮断する第３の電流制限手
段とを備えている。また、請求項６に記載の発明は、前
記第２の電流制限手段と前記第３の電流制限手段に対し
機能を無効にする手段を備えている。また、請求項７に
記載の発明は、周波数指令値と、前記周波数指令値から
Ｖ／ｆ演算により求めた電圧指令値より電圧指令ベクト
ルを求め、前記電圧指令ベクトルに基づいてＰＷＭ変調
して電圧を出力し、過電流が検出された場合には保護動
作を行うインバータ装置の電流制限方法において、電流
の大きさＩ１と電流位相θｉからなる電流ベクトルを検
出し、前記電流の大きさが電流制限値Ｉｍａｘを超えた
時に超過分に比例した電圧制限値ΔＶを求め、前記電圧
制限値ΔＶを前記電流位相θｉに基づいて電圧制限ベク
トルΔＶｑ、ΔＶｄに変換し前記電圧指令ベクトルに加
算して電圧補正を行い瞬時に電流を制限し、前記電圧制
限値と前記電流位相に基づいて周波数の加速度指令を修
正してパワー効率の良い電流制限を行うことを特徴とし
ている。また、請求項８に記載の発明は、前記電圧制限
値ΔＶは、前記電流の大きさが電流制限値Ｉｍａｘを超
えた時に超過分に比例した値に対して一次遅れフィルタ
によりフィルタリングし高調波を除去して出力すること
を特徴としている。また、請求項９に記載の発明は、前
記電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄは、前記電圧制限値
ΔＶを、電流位相θｉと逆方向のベクトルΔｑ＝−ΔＶ
ｓｉｎθｉ、（又は、ΔＶｑ＝−ΔＶ×Ｉｑ／Ｉ１）、
および、Δｄ＝−ΔＶｃｏｓθｉ、（又は、Δｄ＝−Δ
Ｖ×Ｉｄ／Ｉ１）、に変換して作成することを特徴とし
ている。また、請求項１０に記載の発明は、前記電圧制
限ベクトルは、前記電圧制限値ΔＶを前記電流位相θｉ
と逆方向のベクトルΔｑ、Δｄのうち前記電圧指令ベク
トル方向に直交するΔｄ成分を０として求めることを特
徴としとている。また、請求項１１に記載の発明は、電
流の大きさが前記電流制限値Ｉｍａｘより大きな第２の
電流制限値Ｉｃｌａ’を超えている間は強制的にゼロ電
圧のＰＷＭパターンを出力し、更に、電流の大きさが前
記第２の電流制限値Ｉｃｌａ’より大きな第３の電流制
限値Ｉｃｌｂ’、Ｉｏｃ’を超えている間はゲートを遮
断して保護動作を行うことを特徴としている。また、請
求項１２に記載の発明は、前記第２および第３の電流制
限値による保護機能を無効にすることが可能であること
を特徴としている。
【０００７】このインバータ装置およびその過電流抑制
方法によれば、図１で過電流制限値Ｉｍａｘを超えた超
過分に比例した電圧制限値ΔＶを求め、電圧制限値を電
流位相に基づいた電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄに変
換し、電圧指令ベクトルに加算することによって、瞬時
の過電流を抑止可能にすると共に、電圧制限値ΔＶと電
流位相θｉに基づいて周波数の加速度指令を修正するこ
とによって、電流を制限しながらストールを避けて効率
良く運転することができる。その際、電圧制限値ΔＶに
対しては一次遅れフィルタ（Ｋ／１＋Ｔｓ）を通した後
に電圧制限ベクトルを求めるようにしたので、電流に含
まれる高調波成分を除去した安定な補償を可能にしてい
る。また、電圧制限値ΔＶを電圧制限ベクトルΔＶｑ、
ΔＶｄに変換する際に、電流方向と逆方向になるように
電圧制限ベクトルを求めて補償を行うので、抵抗負荷な
どの用途に対しては瞬時に電流を制限することが可能に
なる。又、モータ等を制御する場合には、電圧制限ベク
トルの電流と逆方向の成分のうち、電圧指令ベクトルと
直交する方向成分ΔＶｄを０となるようにして、Ｖ／ｆ
制御される電圧指令ベクトルの方向のみに対して補償を
行うようにすることで、安定な電流制限制御が可能にな
る。以上のような電流制限が正常に働かなかった場合の
保護対策としては、電流の大きさＩ１が、過電流制限値
Ｉｍａｘより大きな第２の過電流制限値Ｉｃｌａ’を超
えている間は、強制的にゼロ電圧のＰＷＭパターンを出
力して保護動作を行い、電流の大きさが第２の過電流制
限値Ｉｃｌａ’より大きな第３の過電流制限値Ｉｃｌ
ｂ’あるいはＩｏｃ’を超えている間は、ゲートを遮断
して保護するようにしているので、電流の大きさＩ１が
過電流制限値Ｉｍａｘを大きく超えても、第２、第３の
過電流制限値１ｃ１ａ’、Ｉｃｌｂ’、Ｉｏｃ’の３段
階の保護が行われるので、確実・安全な過電流抑制が可
能になる。この場合の設定レベルの大小関係は、Ｉｏ
ｃ’＞Ｉｃｌｂ’＞Ｉｃｌａ’＞Ｉｍａｘ、となる。従
って、本発明の場合は、過電流制限値Ｉｍａｘによる抑
制によって、殆ど抑制できるので、従来の場合の過電流
レベルが設定されたＣＬＡ、ＣＬＢ回路の設定レベルＩ
ｏｃ、Ｉｃｌｂ、Ｉｃｌａ、の値を上げることができ
る。また、過電流制限値Ｉｍａｘの制御で殆ど足りるこ
とから、ＣＬＡ、ＣＬＢ回路を無効にする切替え手段２
９ａ、ｂを設け、ＣＬＡ、ＣＬＢ回路をＯＮ／ＯＦＦで
きるようにして幅広い制御を可能にしている。
方法によれば、図１で過電流制限値Ｉｍａｘを超えた超
過分に比例した電圧制限値ΔＶを求め、電圧制限値を電
流位相に基づいた電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄに変
換し、電圧指令ベクトルに加算することによって、瞬時
の過電流を抑止可能にすると共に、電圧制限値ΔＶと電
流位相θｉに基づいて周波数の加速度指令を修正するこ
とによって、電流を制限しながらストールを避けて効率
良く運転することができる。その際、電圧制限値ΔＶに
対しては一次遅れフィルタ（Ｋ／１＋Ｔｓ）を通した後
に電圧制限ベクトルを求めるようにしたので、電流に含
まれる高調波成分を除去した安定な補償を可能にしてい
る。また、電圧制限値ΔＶを電圧制限ベクトルΔＶｑ、
ΔＶｄに変換する際に、電流方向と逆方向になるように
電圧制限ベクトルを求めて補償を行うので、抵抗負荷な
どの用途に対しては瞬時に電流を制限することが可能に
なる。又、モータ等を制御する場合には、電圧制限ベク
トルの電流と逆方向の成分のうち、電圧指令ベクトルと
直交する方向成分ΔＶｄを０となるようにして、Ｖ／ｆ
制御される電圧指令ベクトルの方向のみに対して補償を
行うようにすることで、安定な電流制限制御が可能にな
る。以上のような電流制限が正常に働かなかった場合の
保護対策としては、電流の大きさＩ１が、過電流制限値
Ｉｍａｘより大きな第２の過電流制限値Ｉｃｌａ’を超
えている間は、強制的にゼロ電圧のＰＷＭパターンを出
力して保護動作を行い、電流の大きさが第２の過電流制
限値Ｉｃｌａ’より大きな第３の過電流制限値Ｉｃｌ
ｂ’あるいはＩｏｃ’を超えている間は、ゲートを遮断
して保護するようにしているので、電流の大きさＩ１が
過電流制限値Ｉｍａｘを大きく超えても、第２、第３の
過電流制限値１ｃ１ａ’、Ｉｃｌｂ’、Ｉｏｃ’の３段
階の保護が行われるので、確実・安全な過電流抑制が可
能になる。この場合の設定レベルの大小関係は、Ｉｏ
ｃ’＞Ｉｃｌｂ’＞Ｉｃｌａ’＞Ｉｍａｘ、となる。従
って、本発明の場合は、過電流制限値Ｉｍａｘによる抑
制によって、殆ど抑制できるので、従来の場合の過電流
レベルが設定されたＣＬＡ、ＣＬＢ回路の設定レベルＩ
ｏｃ、Ｉｃｌｂ、Ｉｃｌａ、の値を上げることができ
る。また、過電流制限値Ｉｍａｘの制御で殆ど足りるこ
とから、ＣＬＡ、ＣＬＢ回路を無効にする切替え手段２
９ａ、ｂを設け、ＣＬＡ、ＣＬＢ回路をＯＮ／ＯＦＦで
きるようにして幅広い制御を可能にしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係るインバータ装置によるＶ／ｆ制御の制御ブロック図
である。図２は図１に示すインバータ装置の制御時のベ
クトル図である。図３は図２においてＶｄを０とした場
合のベクトル図である。図４は図１に示すインバータ装
置の電流制限回路のブロック図である。図１において、
１１ａは加速度を修正する電流制限加速度補正手段、１
１ａ’は周波数指令と電流制限時出力周波数とを切替え
る周波数指令切替え手段、１２ａは電流の大きさＩ１と
電流位相θｉを出力する電流検出手段、１３は検出電流
Ｉ１と過電流制限値Ｉｍａｘを比較する電流比較手段、
１４は比較結果を出力するリミット回路、１５は電圧制
限値ΔＶを演算する電圧制限値演算手段、１６は電圧制
限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄを求める電圧制限ベクトル演
算手段、１７ａ、ｂは電圧制限ベクトルの加算手段であ
る。なお、その他の図５と同一構成には同一符号を付し
重複する説明は省略する図４において、２９ａ、２９ｂ
は電流制限回路の無効手段であり、Ｉｃｌａ’は第２の
電流制限値、Ｉｃｌｂ’、Ｉｏｃ’は第３の電流制限値
である。なお、その他の図６と同一構成には同一符号を
付し重複する説明は省略する。
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係るインバータ装置によるＶ／ｆ制御の制御ブロック図
である。図２は図１に示すインバータ装置の制御時のベ
クトル図である。図３は図２においてＶｄを０とした場
合のベクトル図である。図４は図１に示すインバータ装
置の電流制限回路のブロック図である。図１において、
１１ａは加速度を修正する電流制限加速度補正手段、１
１ａ’は周波数指令と電流制限時出力周波数とを切替え
る周波数指令切替え手段、１２ａは電流の大きさＩ１と
電流位相θｉを出力する電流検出手段、１３は検出電流
Ｉ１と過電流制限値Ｉｍａｘを比較する電流比較手段、
１４は比較結果を出力するリミット回路、１５は電圧制
限値ΔＶを演算する電圧制限値演算手段、１６は電圧制
限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄを求める電圧制限ベクトル演
算手段、１７ａ、ｂは電圧制限ベクトルの加算手段であ
る。なお、その他の図５と同一構成には同一符号を付し
重複する説明は省略する図４において、２９ａ、２９ｂ
は電流制限回路の無効手段であり、Ｉｃｌａ’は第２の
電流制限値、Ｉｃｌｂ’、Ｉｏｃ’は第３の電流制限値
である。なお、その他の図６と同一構成には同一符号を
付し重複する説明は省略する。
【０００９】つぎに動作について説明する。先ず、電流
検出手段１２ａにより電流の大きさＩ１と、基準位相θ
に対する電流位相θｉを求め、電流比較手段１３によっ
て設定した電流制限値Ｉｍａｘから電流の大きさＩ１を
減算し、リミット回路１４によって減算結果が負の場合
は０とし、電圧制限演算手段１５でゲイン及びフィルタ
処理（Ｋ／１＋Ｔｓ）を施して電圧制限値ΔＶを求め
る。電圧制限ベクトル演算手段１６では、求めた電圧制
限値ΔＶと電流位相θｉより次式で、 ΔＶｑ＝−ΔＶｓｉｎθｉ ΔＶｄ＝−ΔＶｃｏｓθｉ ｄｑ軸電圧制限値ΔＶｑ、ΔＶｄを求める。なお、電流
検出値Ｉｄ、Ｉｑを用いて、 ΔＶｑ＝−ΔＶ×Ｉｑ／Ｉ１ ΔＶｄ＝−ΔＶ×Ｉｄ／Ｉ１ として求めても同じ結果が得られる。次に、演算したΔ
Ｖｑ、ΔＶｄを電圧指令Ｖｑ* 、Ｖｄ* に加算手段１７
ａ、１７ｂにより加算して出力電圧指令Ｖｑ、Ｖｄを求
めＰＷＭ指令演算部９により３相（ＵＶＷ相）の電圧指
令を求めてＰＷＭパターンに変換し、ゲートドライバ回
路１０へ出力し電動機ＩＭに電圧を印加する。これによ
り瞬時に電流を制限することが可能になる。この間の電
圧制限ベクトルΔＶ、電圧指令ベクトルＶ* 、電流ベク
トルＩの関係は、図２（ａ）に力行状態の場合を、図２
（ｂ）に回生状態の場合を示している。図２（ａ）では
ｑ軸上の電圧指令Ｖ*に対して電流と逆方向の電圧制限
ベクトルΔＶを加算し、印加電圧Ｖを小さくして、電流
ベクトルＩを制限する様子を示している。図２（ｂ）に
示す回生状態では、逆に同方向にΔＶを加算して印加電
圧Ｖを大きくして電流ベクトルＩを制限する様子を示し
ている。このように電動機の状態に関係なく瞬時に電流
を制限することが可能になる。
検出手段１２ａにより電流の大きさＩ１と、基準位相θ
に対する電流位相θｉを求め、電流比較手段１３によっ
て設定した電流制限値Ｉｍａｘから電流の大きさＩ１を
減算し、リミット回路１４によって減算結果が負の場合
は０とし、電圧制限演算手段１５でゲイン及びフィルタ
処理（Ｋ／１＋Ｔｓ）を施して電圧制限値ΔＶを求め
る。電圧制限ベクトル演算手段１６では、求めた電圧制
限値ΔＶと電流位相θｉより次式で、 ΔＶｑ＝−ΔＶｓｉｎθｉ ΔＶｄ＝−ΔＶｃｏｓθｉ ｄｑ軸電圧制限値ΔＶｑ、ΔＶｄを求める。なお、電流
検出値Ｉｄ、Ｉｑを用いて、 ΔＶｑ＝−ΔＶ×Ｉｑ／Ｉ１ ΔＶｄ＝−ΔＶ×Ｉｄ／Ｉ１ として求めても同じ結果が得られる。次に、演算したΔ
Ｖｑ、ΔＶｄを電圧指令Ｖｑ* 、Ｖｄ* に加算手段１７
ａ、１７ｂにより加算して出力電圧指令Ｖｑ、Ｖｄを求
めＰＷＭ指令演算部９により３相（ＵＶＷ相）の電圧指
令を求めてＰＷＭパターンに変換し、ゲートドライバ回
路１０へ出力し電動機ＩＭに電圧を印加する。これによ
り瞬時に電流を制限することが可能になる。この間の電
圧制限ベクトルΔＶ、電圧指令ベクトルＶ* 、電流ベク
トルＩの関係は、図２（ａ）に力行状態の場合を、図２
（ｂ）に回生状態の場合を示している。図２（ａ）では
ｑ軸上の電圧指令Ｖ*に対して電流と逆方向の電圧制限
ベクトルΔＶを加算し、印加電圧Ｖを小さくして、電流
ベクトルＩを制限する様子を示している。図２（ｂ）に
示す回生状態では、逆に同方向にΔＶを加算して印加電
圧Ｖを大きくして電流ベクトルＩを制限する様子を示し
ている。このように電動機の状態に関係なく瞬時に電流
を制限することが可能になる。
【００１０】また、Ｖ／ｆ制御によりモータ等を制御す
る場合、モータや負荷の状態によって不安定になる場合
がある。このような状態の時、図２のようにｄｑ軸それ
ぞれに対して電圧補正を行うと、ｑ軸方向は制御可能で
あるが、ｄ軸方向は制御を行っていないため不安定状態
を回避できなくなる場合がある。従って、図３に示すよ
うに、ΔＶｄを０としてΔＶｑのみを電圧指令Ｖ* に加
算するように制御することによって、これを回避できる
ようにしている。図３（ａ）は力行状態を、図３（ｂ）
は回生状態を示し、図３（ａ）では電圧指令Ｖ*に逆方
向の電圧制限ベクトルΔＶｑを加算し電圧Ｖを小さくし
て、電流Ｉを制限している。図３（ｂ）の場合は、逆に
電圧Ｖを大きくして電流Ｉを制限している。実際に、電
流が大きくなる場合は、制御が正常で回転数がある程度
あれば、ｑ軸の方向に増加するため、電流の抑制能力は
ΔＶｑのみの補正で十分である。以上の操作によって電
流を瞬時に制限することが可能になるが、定常的に電流
を制限して、電動機の効率を考慮する場合は周波数を修
正する必要がある。これに対応するために、図１に示す
電流制限加速度補正手段１１ａは、電流位相θｉを用い
て電動機の状態が力行か回生かを判断して加速度の修正
方向を設定し、電圧制限値ΔＶを用いて加速度の大きさ
を修正する。修正量は設定値又は、電圧制限値ΔＶの負
荷方向成分計算値などを用いて計算する。また、電流制
限加速度補正手段１１ａは、負荷の状態により回生の場
合は最大値が最高周波数、力行の場合は最小値が０とな
るように電流制限時の周波数指令を出力し、周波数指令
切替え手段１１ａ’により、周波数指令と電流制限時出
力周波数とを切替える。
る場合、モータや負荷の状態によって不安定になる場合
がある。このような状態の時、図２のようにｄｑ軸それ
ぞれに対して電圧補正を行うと、ｑ軸方向は制御可能で
あるが、ｄ軸方向は制御を行っていないため不安定状態
を回避できなくなる場合がある。従って、図３に示すよ
うに、ΔＶｄを０としてΔＶｑのみを電圧指令Ｖ* に加
算するように制御することによって、これを回避できる
ようにしている。図３（ａ）は力行状態を、図３（ｂ）
は回生状態を示し、図３（ａ）では電圧指令Ｖ*に逆方
向の電圧制限ベクトルΔＶｑを加算し電圧Ｖを小さくし
て、電流Ｉを制限している。図３（ｂ）の場合は、逆に
電圧Ｖを大きくして電流Ｉを制限している。実際に、電
流が大きくなる場合は、制御が正常で回転数がある程度
あれば、ｑ軸の方向に増加するため、電流の抑制能力は
ΔＶｑのみの補正で十分である。以上の操作によって電
流を瞬時に制限することが可能になるが、定常的に電流
を制限して、電動機の効率を考慮する場合は周波数を修
正する必要がある。これに対応するために、図１に示す
電流制限加速度補正手段１１ａは、電流位相θｉを用い
て電動機の状態が力行か回生かを判断して加速度の修正
方向を設定し、電圧制限値ΔＶを用いて加速度の大きさ
を修正する。修正量は設定値又は、電圧制限値ΔＶの負
荷方向成分計算値などを用いて計算する。また、電流制
限加速度補正手段１１ａは、負荷の状態により回生の場
合は最大値が最高周波数、力行の場合は最小値が０とな
るように電流制限時の周波数指令を出力し、周波数指令
切替え手段１１ａ’により、周波数指令と電流制限時出
力周波数とを切替える。
【００１１】なお、力行／回生の判断はｑ軸電流のみを
参照する方法、無効電力から演算する方法等各種あるが
ここでは割愛する。回転方向と負荷方向により加速度補
正を次のようにして行う。 ａ）正回転で力行の場合は正側に補正。 ｂ）正回転で回生の場合は負側に補正。 ｃ）逆回転で力行の場合は負側に補正。 ｄ）逆回転で回生の場合は正側に補正。 加速度補正の最も単純な方法は、加速中であれば電圧制
限値ΔＶが０でない場合に力行負荷であれば加速を停止
し、定常運転中であればΔＶが０でない場合に力行中な
ら減速、回生中なら加速となるように加減速度設定値を
加速度に代入する方法であるが、これらの方法でも十分
に過電流を抑制できる。また、予期せぬ電流変動があっ
た場合のための保護対策として、図４に示す電流制限回
路を用いる。図４の回路では、検出電流Ｉ１が電流制限
値Ｉｍａｘより大きい過電流レベルＩｏｃ’より大きい
場合は、ゲート遮断回路２７によりゲート遮断信号を選
択・出力する。電流Ｉ１がそれより小さい場合は、更
に、電流制限レベルＩｃｌｂ’と比較して電流Ｉ１の方
が大きければ、同様にゲート遮断信号を出力する。電流
Ｉ１がそれより小さく、電流制限レベルＩｃｌａ’より
も大きい場合は、０電圧パターンを出力することにな
る。この場合の各レベルの大小関係は次のようになって
いる。 Ｉｏｃ’＞Ｉｃｌｂ’＞Ｉｃｌａ’＞Ｉｍａｘ しかも、図１に示した電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄ
及び電流制限加速度補正等の制御によって、かなりの部
分で制限が可能となるため、各過電流レベルＩｏｃ’、
Ｉｃｌｂ’、Ｉｃｌａ’は図６の従来例で示した対応す
る各過電流レベルＩｏｃ、Ｉｃｌｂ、Ｉｃｌａをアップ
した値（Ｉｏｃ’＞Ｉｏｃ、Ｉｃｌｂ’＞Ｉｃ１ｂ、Ｉ
ｃｌａ’＞Ｉｃｌａ）と設定することが可能になり、ス
トール防止が図られる。また、用途によっては図１の制
御で十分な場合もあるので、無効手段２９ａ、２９ｂに
より図４の電流制限回路を切離し無効にして、Ｏ電圧切
替え回路２５とゲート遮断選択回路２７の切替え部を除
外することができる。なお、この無効手段２９は電流制
限回路を所望の形態（自動／手動も含み）でＯＮ／ＯＦ
Ｆできれば如何なる方式でも構わない。このように、本
実施の形態によれば、電流の位相θｉと電流の大きさＩ
１を検出して、電流の大きさＩ１と電流制限値Ｉｍａｘ
を比較して電圧制限値ΔＶを求め、これを電流位相と逆
方向になるように変換して電圧制限ベクトルΔＶｑ、Δ
Ｖｄを求め、電圧指令に加算して瞬時の電流制限を可能
にすると共に、電圧制限値ΔＶと電流位相θｉを用いて
加速度を修正することにより、ストールを防止して効率
良く運転することが可能になる。
参照する方法、無効電力から演算する方法等各種あるが
ここでは割愛する。回転方向と負荷方向により加速度補
正を次のようにして行う。 ａ）正回転で力行の場合は正側に補正。 ｂ）正回転で回生の場合は負側に補正。 ｃ）逆回転で力行の場合は負側に補正。 ｄ）逆回転で回生の場合は正側に補正。 加速度補正の最も単純な方法は、加速中であれば電圧制
限値ΔＶが０でない場合に力行負荷であれば加速を停止
し、定常運転中であればΔＶが０でない場合に力行中な
ら減速、回生中なら加速となるように加減速度設定値を
加速度に代入する方法であるが、これらの方法でも十分
に過電流を抑制できる。また、予期せぬ電流変動があっ
た場合のための保護対策として、図４に示す電流制限回
路を用いる。図４の回路では、検出電流Ｉ１が電流制限
値Ｉｍａｘより大きい過電流レベルＩｏｃ’より大きい
場合は、ゲート遮断回路２７によりゲート遮断信号を選
択・出力する。電流Ｉ１がそれより小さい場合は、更
に、電流制限レベルＩｃｌｂ’と比較して電流Ｉ１の方
が大きければ、同様にゲート遮断信号を出力する。電流
Ｉ１がそれより小さく、電流制限レベルＩｃｌａ’より
も大きい場合は、０電圧パターンを出力することにな
る。この場合の各レベルの大小関係は次のようになって
いる。 Ｉｏｃ’＞Ｉｃｌｂ’＞Ｉｃｌａ’＞Ｉｍａｘ しかも、図１に示した電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄ
及び電流制限加速度補正等の制御によって、かなりの部
分で制限が可能となるため、各過電流レベルＩｏｃ’、
Ｉｃｌｂ’、Ｉｃｌａ’は図６の従来例で示した対応す
る各過電流レベルＩｏｃ、Ｉｃｌｂ、Ｉｃｌａをアップ
した値（Ｉｏｃ’＞Ｉｏｃ、Ｉｃｌｂ’＞Ｉｃ１ｂ、Ｉ
ｃｌａ’＞Ｉｃｌａ）と設定することが可能になり、ス
トール防止が図られる。また、用途によっては図１の制
御で十分な場合もあるので、無効手段２９ａ、２９ｂに
より図４の電流制限回路を切離し無効にして、Ｏ電圧切
替え回路２５とゲート遮断選択回路２７の切替え部を除
外することができる。なお、この無効手段２９は電流制
限回路を所望の形態（自動／手動も含み）でＯＮ／ＯＦ
Ｆできれば如何なる方式でも構わない。このように、本
実施の形態によれば、電流の位相θｉと電流の大きさＩ
１を検出して、電流の大きさＩ１と電流制限値Ｉｍａｘ
を比較して電圧制限値ΔＶを求め、これを電流位相と逆
方向になるように変換して電圧制限ベクトルΔＶｑ、Δ
Ｖｄを求め、電圧指令に加算して瞬時の電流制限を可能
にすると共に、電圧制限値ΔＶと電流位相θｉを用いて
加速度を修正することにより、ストールを防止して効率
良く運転することが可能になる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電圧指令に対して電流制限値を超過した分に比例し電流
ベクトルと逆方向あるいは逆方向の内の電圧指令軸上の
成分の電圧制限ベクトルを加えることにより、瞬時に電
流を制限することができるようになり、更に、３つのレ
ベルの電流制限方法を持たせることによって、電流によ
る素子の破壊と、ストールを確実に防止することができ
る。また、電圧制限値と電流位相とから加速度を補正す
ることによって定常的に電流を制限し、誘導電動機等を
効率良く運転することができる。
電圧指令に対して電流制限値を超過した分に比例し電流
ベクトルと逆方向あるいは逆方向の内の電圧指令軸上の
成分の電圧制限ベクトルを加えることにより、瞬時に電
流を制限することができるようになり、更に、３つのレ
ベルの電流制限方法を持たせることによって、電流によ
る素子の破壊と、ストールを確実に防止することができ
る。また、電圧制限値と電流位相とから加速度を補正す
ることによって定常的に電流を制限し、誘導電動機等を
効率良く運転することができる。
【図１】本発明の実紙の形態に係るインバータ装置によ
るＶ／ｆ制御の制御ブロック図である。
るＶ／ｆ制御の制御ブロック図である。
【図２】図１に示すインバータ装置の制御時のベクトル
図である。
図である。
【図３】図２においてＶｄを０とした場合のベクトル図
である。
である。
【図４】図１に示すインバータ装置の電流制限回路のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】従来のインバータ装置によるＶ／ｆ制御の制御
ブロック図である。
ブロック図である。
【図６】図５に示すインバータ装置の電流制限回路のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】従来の周波数−電圧パターンを示す図である。
【図８】従来のインバータ装置の制御時のベクトル図で
ある。
ある。
１ 周波数指令演算部 ２ 加速指令演算手段 ３ 加速周波数積分手段 ４ 指令値制限手段 ５ 滑り周波数演算手段 ６ 出力周波数 ７ Ｖ／ｆ演算部 ８ 位相演算手段 ９ ＰＷＭ指令演算部 １０ ゲートドライバ回路 １１ａ 電流制限加速度補正手段 １１ａ’ 周波数指令切替え手段 １２ａ 電流検出手段 １３ 電流比較手段 １４ リミット回路 １５ 電圧制限値演算手段 １６ 電圧制限ベクトル演算手段 １７ａ ｑ軸加算手段 １７ｂ ｄ軸加算手段 １８ ０電圧パターン発生回路 １９、２０、２１ 比較器 ２２、２３、２４ ラッチ回路 ２５ ０電圧切替え回路 ２６ オンディレイ回路 ２７ ゲート遮断選択回路 ２８ ゲート遮断選択回路 ２９ 無効手段
Claims (12)
- 【請求項１】 周波数指令値と、前記周波数指令値から
Ｖ／ｆ演算により求めた電圧指令値より電圧指令ベクト
ルを求め、前記電圧指令ベクトルに基づいてＰＷＭ変調
して電圧を出力するインバータ装置において、 電流の大きさと電流位相からなる電流ベクトルを検出す
る電流検出手段と、前記電流の大きさが電流制限値を超
えた時に超過分に比例した電圧制限値を求める電圧制限
値演算手段と、前記電圧制限値を前記電流位相に基づい
て電圧制限ベクトルに変換する電圧制限ベクトル演算手
段と、前記電圧指令ベクトルに前記電圧制限ベクトルを
加算する電圧補正手段と、前記電圧制限値と前記電流位
相に基づいて周波数の加速度指令を修正する加速度修正
手段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項２】 前記電圧制限値演算手段は、前記電流制
限値を超えた時に超過分に比例した値に対して一次遅れ
フィルタによりフィルタリングした結果を電圧制限値と
して出力することを特徴とする請求項１記載のインバー
タ装置。 - 【請求項３】 前記電圧制限ベクトル演算手段は、前記
電圧制限値を前記電流位相と逆方向のベクトルに変換す
ることを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ装
置。 - 【請求項４】 前記電圧制限ベクトル演算手段は、前記
電圧制限値を前記電流位相と逆方向のベクトルのうち前
記電圧指令ベクトル方向に直交する成分を０として電圧
制限ベクトルを求めることを特徴とする請求項３記載の
インバータ装置。 - 【請求項５】 電流の大きさが前記電流制限値より大き
な第２の電流制限値を超えている間は強制的にゼロ電圧
のＰＷＭパターンを出力する第２の電流制限手段と、電
流の大きさが前記第２の電流制限値より大きな第３の電
流制限値を超えている間はゲートを遮断する第３の電流
制限手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記
載のインバータ装置。 - 【請求項６】 前記第２の電流制限手段と前記第３の電
流制限手段に対し機能を無効にする手段を備えたことを
特徴とする請求項５記載のインバータ装置。 - 【請求項７】 周波数指令値と、前記周波数指令値から
Ｖ／ｆ演算により求めた電圧指令値より電圧指令ベクト
ルを求め、前記電圧指令ベクトルに基づいてＰＷＭ変調
して電圧を出力し、過電流が検出された場合には保護動
作を行うインバータ装置の電流制限方法において、 電流の大きさＩ１と電流位相θｉからなる電流ベクトル
を検出し、前記電流の大きさが電流制限値Ｉｍａｘを超
えた時に超過分に比例した電圧制限値ΔＶを求め、前記
電圧制限値ΔＶを前記電流位相θｉに基づいて電圧制限
ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄに変換し前記電圧指令ベクトル
に加算して電圧補正を行い瞬時に電流を制限し、前記電
圧制限値と前記電流位相に基づいて周波数の加速度指令
を修正してパワー効率の良い電流制限を行うことを特徴
とするインバータ装置の電流制限方法。 - 【請求項８】 前記電圧制限値ΔＶは、前記電流の大き
さが電流制限値Ｉｍａｘを超えた時に超過分に比例した
値に対して一次遅れフィルタによりフィルタリングし高
調波を除去して出力することを特徴とする請求項７記載
のインバータ装置の電流制限方法。 - 【請求項９】 前記電圧制限ベクトルΔＶｑ、ΔＶｄ
は、前記電圧制限値ΔＶを、電流位相θｉと逆方向のベ
クトルΔＶｑ＝−ΔＶｓｉｎθｉ、（又は、ΔＶｑ＝−
ΔＶ×Ｉｑ／Ｉ１）、およびΔＶｄ＝−ΔＶｃｏｓθ
ｉ、（又は、Δｄ＝−ΔＶ×Ｉｄ／Ｉ１）、に変換して
作成することを特徴とする請求項７又は８記載のインバ
ータ装置の電流制限方法。 - 【請求項１０】 前記電圧制限ベクトルは、前記電圧制
限値ΔＶを前記電流位相θｉと逆方向のベクトルΔｑ、
Δｄのうち前記電圧指令ベクトル方向に直交するΔｄ成
分を０として求めることを特徴とする請求項９記載のイ
ンバータ装置の電流制限方法。 - 【請求項１１】 電流の大きさが前記電流制限値Ｉｍａ
ｘより大きな第２の電流制限値Ｉｃｌａ’を超えている
間は強制的にゼロ電圧のＰＷＭパターンを出力し、更
に、電流の大きさが前記第２の電流制限値Ｉｃｌａ’よ
り大きな第３の電流制限値Ｉｃｌｂ’、Ｉｏｃ’を超え
ている間はゲートを遮断して保護動作を行うことを特徴
とする請求項７又は８記載のインバータ装置の電流制限
方法。 - 【請求項１２】 前記第２および第３の電流制限値によ
る保護機能を無効にすることが可能であることを特徴と
する請求項１１記載のインバータ装置の電流制限方法。
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