JP2002119064A - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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Abstract
容易に所望のトルク制御が可能となるインバータ装置を
得る。 【解決手段】 インバータ装置1は、周波数と電圧とを
独立に制御するものであり、電圧変更処理部12が外部
の電圧設定部7からの外部入力電圧値Eiを入力して単
独で基準となる電圧Vb(基底電圧)をKi倍(K0、
K1、…)に変更する。また、周波数変更処理部11が
外部の周波数設定部6からの外部入力周波数Fiを入力
して単独で基準となる周波数fb(基底周波数)をrp
倍(r0、r1、…)に変更する。
Description
電圧型のインバータ装置に関するものである。
する時には、図6に示すように電動機の起動時点t1か
ら時点t2までインバータの出力周波数を序々に高める
と共に、図7に示すように周波数の上昇に合わせて出力
電圧を高めることで周波数及び電圧の比を一定に保つV
/F一定制御を行う。
準になる周波数fbと基準になる電圧Vbにより、所定
の回転速度での出力電圧を決めている。
ようなV/F一定制御は、出力周波数が決まると出力電
圧が決まる制御であり、出力周波数を固定して出力電圧
を変化させる場合又はこれとは逆に出力電圧を固定して
出力周波数を変化させる場合は、いずれにしても基準と
なる電圧Vbと基準となる周波数fbを変更する必要が
ある。
う)、基準となる周波数(基底周波数ともいう)を変更
して現在出力されている周波数での電圧を可変して所望
のトルク制御を行うためには、例えば基底電圧を変化さ
せたときの割合から、実際の出力電圧の変化を予測して
変更しなければならない。また、周波数が変化するたび
に基底電圧を変更しなければならない。
容易に行うことができないという課題があった。
に対応させた電圧を記憶しておき、その周波数を指定す
ることによって、電圧を選択可能なものがある。
れたもので、基底電圧、基底周波数を変化させなくと
も、容易に所望のトルク制御が可能となるインバータ装
置を得ることを目的とする。
流に変換して、この直流を複数のスイッチング素子をオ
ンオフ制御すること、所定のデューティ比の駆動信号を
得て電動機を制御するインバータ装置において、前記駆
動信号の周波数を、外部入力可能とするための周波数設
定手段と、前記駆動信号の電圧を、外部入力可能とする
ための電圧設定手段と、前記周波数設定手段で外部入力
された設定周波数を単独で受け付けて前記駆動信号の周
波数を変更させる周波数変更手段と、前記電圧設定手段
で外部入力された設定電圧を単独で受け付けて前記駆動
信号の電圧を変更させる周波数変更手段とを備えたこと
を要旨とする。
夫々完全、独立に制御されることから、負荷を意図する
動作にするには非常に有効である。
形態のインバータ装置の概略構成図である。本実施の形
態は、周波数と電圧とを独立に制御するものであり、単
独で基準となる電圧Vb(基底電圧)を外部からの外部
入力電圧値Eiによってインバータ本体を制御する出力
信号をKi倍(K0、K1、…)する。
なる周波数fb(基底周波数)を外部からの外部入力周
波数値Fiによってインバータ本体を制御する出力信号
の周波数をrp倍(r0、r1、…)する。
に、三相電源を入力して所定の直流電圧に変換するAC
−DCコンバータ2と、複数のスイッチング素子A、
B、…で構成し、制御部3からの出力信号Vout1、
Vout2、…によってこれらのスイッチング素子A、
B、…をオンオフさせたデューティ比の駆動信号Q1,
Q2、…を電動機4に送出するインバータ本体5とを備
えている。
部6と、電圧設定部7と、電動機4の回転数を検出する
回転センサ8とに接続されている。
例えば操作部(オペレーションパネル)又はボリューム
等を用いるのが好ましい。
て予め記憶されている基底電圧Vb、基底周波数fbを
読み出して送出する基準値出力処理部10と、周波数変
更処理部11と、電圧変更処理部12と、パルス生成処
理部13とを備えている。また、制御部3は周波数設定
部6と周波数変更処理部11とを結ぶためのI/F14
と、電圧設定部7と電圧変更処理部12とを結ぶI/F
15とを備えている。
波数設定部6で設定された外部入力周波数設定値Fiを
読み、基準値出力処理部10からの基底周波数fbを、
外部入力周波数設定値Fiに対応する係数ri倍で変更
し、この周波数変更値fiをパルス生成処理部13に送
出する。
は、外部入力周波数設定値Fi(F0、F1、F2、
…)と係数riとを対応させたテーブルとしてメモリに
記憶してもよいし、また外部入力周波数設定値Fiが決
まれば係数riが決まる一次関数にしてメモリに記憶し
てもよい。
設定部7で設定された外部入力電圧設定値Eiを読み、
基準値出力処理部10からの基底電圧Vbを、外部入力
電圧設定値Eiに対応する係数Ki倍に変更した出力電
圧変更値Viをパルス生成処理部13に送出する。
は、外部入力電圧設定値Ei(E0、E1、E2、…)
に係数Kiとを対応させたテーブルとしてメモリに記憶
してもよいし、また外部入力電圧設定値Eiが決まれば
係数Kiが決まる一次関数にしてメモリに記憶してもよ
い。
部11からの周波数変更値fiを、単独で受け付け、こ
の変更値に基づいてPWM信号から生成するインバータ
本体5への出力信号のオフ期間を変更する。
処理部12からの出力電圧変更値Viを単独で受け付
け、この変更値に基づいてPWM信号から生成するイン
バータ本体への出力信号のオン期間を変更する。
ンバータ装置1について動作を説明する。
ング素子A、B、C、…を順次切り替えてオンさせるも
のである。
素子がオンからオンになるまでの時間であり、電圧はそ
のオン幅である。
に示すように、基底周波数fbは固定とし、周波数設定
部6で設定された入力周波数設定値Fiに従って、オフ
の時間T1を変更した周波数変更値fiを得る。この変
更は、外部入力周波数設定値Fiを読み、基準値出力処
理部10からの基底周波数fbを、外部入力周波数設定
値Fiに対応する係数ri倍で変更する。
に、基底電圧Vbを固定とし、電圧設定部7で設定され
た外部入力電圧設定値Ei(電圧指令の許容範囲を考慮
した電圧Vbの割合で決定した値)に従って、オン幅を
独自(単独)で変更することによって出力電圧変更値V
iを得る。
圧設定部7によって決められた外部入力電圧設定値Ei
を入力し、この設定値Eiと変換の一次関数から求めた
係数Kiを、基準値出力処理部10からの基底電圧Vb
にかけた出力電圧Vout(出力電圧変更値Vi)を得
る。
電圧Vbに対しK0倍 入力信号=V1入力時→出力電圧Voutは基準となる
電圧Vbに対しK1倍 入力信号=V2入力時→出力電圧Voutは基準となる
電圧Vbに対しK2倍 入力信号:外部入力電圧設定値 電圧Vb:パルスのオン幅 出力電圧:パルスのオン幅 つまり、電圧設定部7からの外部入力電圧設定値Eiが
入力すると、その設定値に対応する係数Kiを求める。
この係数Kiは基準となる電圧Vbに対して、Ki倍
(K0倍、K1倍、K2倍、…)してから出力電圧で
は、基底電圧Vb(又は基底周波数)に対する割合が変
化している。
電圧Vbに対しK0倍 入力信号=V1入力時→出力電圧Voutは基準となる
電圧Vbに対しK1倍 入力信号=V2入力時→出力電圧Voutは基準となる
電圧Vbに対しK2倍 の幅となる。
ンバータ装置の概略構成図である。実施の形態2のイン
バータ装置20は、可変周波数と可変電圧をそれぞれ分
離して制御するにあたり、現在の出力電圧(V/f一定
制御での本来の出力電圧)に係数をかけることにより、
可変制御(V・f比例型制御)する。
記の実施の形態1と同様なAC−DCコンバータ2と、
インバータ本体5とを備え、制御部22は、基準値出力
処理部10と、パルス生成処理部13と、I/F14
と、I/F15とを備えている。
で用いる電圧変更処理部24と、周波数変更処理部25
とを備える。
理部26とパルス生成処理部13からインバータ本体5
に送出される出力信号Vout1、Vout2、…の電
圧値(オン幅)を、V/f一定制御処理部26からの現
在の出力電圧Vinとして入力すると共に、基準値出力
処理部10からの基底電圧Vbと、電圧設定部7からの
外部入力電圧設定値Eiとを入力する。
憶されている一次関数で決められる係数Kiを現在の出
力電圧Vin(V/fパターン上の電圧)にかけて新た
な出力電圧変更値Viを得て、これをパルス生成処理部
13に出力することで新たな出力電圧Vout(Vou
t1、Vout2、…)を得る。
部13からインバータ本体5に送出される出力信号Vo
ut1、Vout2、…のオンオフ期間を、V/f一定
制御処理部26からの現在の周波数として入力すると共
に、基準値出力処理部10からの基底周波数fbと、周
波数設定部6からの外部入力周波数設定値Fiとを入力
する。
記憶されている一次関数で決められる係数riを現在の
周波数Finにかけて新たな変更周波数fiを得て、こ
れをパルス生成処理部13に出力することで新たな周波
数の出力信号を得る。
は、例えば電圧の変更について図5を用いて説明する。
部入力電圧設定値Fi)が 入力信号=V0’入力時 →Vout=Vin−(Vin×100%)=0(v) 入力信号=V1’入力時 →Vout=Vin−(Vin×0%)=Vin(v) 入力信号=V2’入力時 →Vout=Vin+(Vin×100%)=2Vin(v) というよな変換処理を行う。
マシーンで、トルク制御を行う場合は、高価なベクトル
インバータを用いなくともよい。
f一定制御上で周波数と電圧が可変されるため、特に負
荷の起動・停止減速時の電圧制御において、トルク(電
圧)指令を過剰に与えないようにする場合に有効であ
る。また、低周波数での過励磁(過電圧指令)を防止す
る。
作を行うために、トルクセンサ(図示せず)と、回転セ
ンサ8からの出力信号をモニタ表示する機能を制御部に
接続し、操作者はこのモニタを見ながら、外部入力電
圧、外部入力周波数を入力することが好ましい。
このモード判定処理部と、操作部(図示せず:キーボー
ド等)と接続し、モード判定処理部が通常モード(周波
数単独、電圧単独制御を行わない場合)には、電圧変更
処理部、周波数変更処理部を起動させないで、基準値出
力処理部からの基底電圧、基底周波数を直接にパルス処
理部13に送出し、パルス生成処理部13は回転センサ
からの出力信号と、基底電圧、基底周波数から出力信号
を生成してもよい。また、単独制御モード(周波数単独
電圧単独制御を行う)場には上記説明のように周波数、
電圧を単独に制御する。
させるだけでなく、直接の電圧指令を変更してもよい。
の周波数と、電圧とが夫々完全、独立に制御されるか
ら、任意のトルク制御が可能となるという効果が得られ
ている。
には非常に有効である。
ある。
の可変を説明する波形図である。
する説明図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 三相交流を直流に変換して、この直流を
複数のスイッチング素子をオンオフ制御すること、所定
のデューティ比の駆動信号を得て電動機を制御するイン
バータ装置において、 前記駆動信号の周波数を、外部入力可能とするための周
波数設定手段と、 前記駆動信号の電圧を、外部入力可能とするための電圧
設定手段と、 前記周波数設定手段で外部入力された設定周波数を単独
で受け付けて前記駆動信号の周波数を変更させる周波数
変更手段と、 前記電圧設定手段で外部入力された設定電圧を単独で受
け付けて前記駆動信号の電圧を変更させる周波数変更手
段とを有することを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項2】 前記周波数変更手段は、 前記設定周波数の値に応じて変化する周波数変換係数を
備え、前記設定周波数の入力に伴って、該当する周波数
変換係数を、基底周波数にかけた値で前記駆動信号の周
波数を変更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】 前記電圧変更手段は、 前記設定電圧の値に応じて変化する電圧変換係数を備
え、前記設定電圧の入力に伴って、該当する電圧変換係
数を、基底電圧にかけた電圧値で前記駆動信号の電圧を
変更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】 前記周波数の変更は、前記駆動信号の1
周期におけるオフ期間であり、前記電圧の変更は、前記
駆動信号の1周期におけるオン期間であることを特徴と
する請求項1、2又は3記載のインバータ装置。
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