JP2006115634A - インバータシステム、インバータ装置およびその周波数設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 時分割比例パルスに対応してインバータ出力の設定周波数を自動的に決定し、変更可能な利便性の高いインバータシステムを提供する。
【解決手段】 交流電源２と、時分割比例パルスＰTDをインバータ装置４に供給する外部装置３と、時分割比例パルスＰTDからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数ｆSを演算する周波数演算手段８を有し、設定周波数ｆSのインバータ出力電圧ＶIVを発生するインバータ装置４と、負荷５から構築する。
【選択図】 図１

Description

本発明は交流電源から交流負荷を駆動するインバータ出力を発生するインバータシステムおよびインバータ装置に係り、特に外部からの時分割比例パルスに対応して設定周波数が自動設定可能なインバータ出力を発生するインバータシステムおよびインバータ装置に関する。

従来のインバータ装置において、ボリューム（つまみ）などでインバータ出力の周波数を設定し、確定釦で設定周波数を決定するように構成されたものが知られている。

例えば、「特許文献１」（インバータ装置）には、運転パラメータ設定器として、回転式のパルス発生器のつまみと表示器を設け、複数のパラメータの選択とデータ設定が、つまみの回転操作で行えるようにしたものが開示されている。

これにより、煩雑であったインバータ装置の運転パラメータやデータを選択するための操作がつまみの回転操作で行うことができ、例えば、設定周波数の微調整も容易に実行することができるものである。
特開平９−２４７９４８号公報

「特許文献１」を含め、従来のインバータ装置は、表示器を見ながらつまみを回転操作するだけで、インバータ出力の周波数の設定が容易なので、一定の周波数のインバータ出力で所定時間だけ負荷を運転する場合には適しているが、所定時間内にインバータ出力の周波数を変化させて負荷を運転するような要求、例えば、運転開始時はインバータ出力の周波数を低く設定し、徐々に周波数を上昇させて所定周波数にし、運転終了時には所定周波数から徐々に周波数を低下させるような要求に対しては、つまみを回転操作する手動操作では対応することが不可能な課題がある。

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は時分割比例パルスに対応してインバータ出力の設定周波数を自動的に決定し、変更可能な利便性の高いインバータシステムおよびインバータ装置を提供することにある。

前記課題を解決するためこの発明に係るインバータシステムは、商用周波数の交流電源と、時分割比例パルスを出力する外部機器と、交流電源からの交流出力と外部機器からの時分割比例パルスに基づいて可変周波数のインバータ出力を発生するインバータ装置と、負荷と、からなるインバータシステムであって、インバータ装置は、時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係るインバータシステムのインバータ装置は、時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたので、負荷に要求される運転パターンで、自動的に設定された周波数のインバータ出力を発生することができる。

また、この発明に係る周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、デューティ算出手段からのデューティと偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、デューティ算出手段からのデューティと偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段とを備えたので、時分割比例パルスのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができる。

さらに、この発明に係る外部機器は、時分割比例パルスを出力する温度調節器であることを特徴とする。

また、この発明に係る外部機器は、時分割比例パルスを出力するＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）であることを特徴とする。

この発明に係る外部機器は、時分割比例パルスを出力する温度調節器、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）であるので、任意のパルスやパルス列を出力することができる。

さらに、この発明に係るインバータシステムは、外部機器を温度調節器で構成するとともに、負荷をモータで構成し、インバータ装置およびモータを温度調節器のアクチュエータとして適用することを特徴とする。

この発明に係るインバータシステムは、外部機器を温度調節器で構成するとともに、負荷をモータで構成し、インバータ装置およびモータを温度調節器のアクチュエータとして適用するので、対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）をセンサで検出し、温度調節器が目標制御量と検出した制御量の差に応じた時分割比例パルスをインバータ装置に供給することにより、インバータ装置が時分割比例パルスに対応した設定周波数のインバータ出力でモータを回転させて対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）を目標制御量に合わせることができる。

また、この発明に係るインバータ装置は、時分割比例パルスに基づいて可変周波数のインバータ出力を発生するインバータ装置であって、時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係るインバータ装置は、時分割比例パルスに基づいて可変周波数のインバータ出力を発生するインバータ装置であって、時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたので、負荷に要求される運転パターンで、自動的に設定された周波数のインバータ出力を発生することができる。

さらに、この発明に係る周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、デューティ算出手段からのデューティと偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係るこの発明に係る周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、デューティ算出手段からのデューティと偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段とを備えたので、時分割比例パルスのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができる。

また、この発明に係るインバータ装置の周波数設定方法は、時分割比例パルスに対応したインバータ出力の周波数を設定するインバータ装置の周波数設定方法であって、時分割比例パルスを取り込むステップと、オン時間およびオフ時間を計時するステップと、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間からデューティを算出するステップと、設定上限周波数と設定下限周波数の偏差周波数を演算するステップと、偏差周波数とデューティを乗算するステップと、乗算結果に設定下限周波数を加算して設定周波数を決定するステップとを備えたことを特徴とする。

この発明に係るインバータ装置の周波数設定方法は、時分割比例パルスを取り込むステップと、オン時間およびオフ時間を計時するステップと、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間からデューティを算出するステップと、設定上限周波数と設定下限周波数の偏差周波数を演算するステップと、偏差周波数とデューティを乗算するステップと、乗算結果に設定下限周波数を加算して設定周波数を決定するステップとを備えたので、時分割比例パルスのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができる。

この発明に係るインバータシステムのインバータ装置は、時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたので、負荷に要求される運転パターンで、自動的に設定された周波数のインバータ出力を発生することができ、利便性の向上を図ることができる。

また、この発明に係る周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、デューティ算出手段からのデューティと偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段とを備えたので、時分割比例パルスのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができ、負荷に要求される任意の周波数パターンのインバータ出力を発生することができる。

さらに、この発明に係る外部機器は、時分割比例パルスを出力する温度調節器、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）であるので、任意のパルスやパルス列を出力することができ、任意の周波数パターンのインバータ出力を発生させることができる。

また、この発明に係るインバータシステムは、外部機器を温度調節器で構成するとともに、負荷をモータで構成し、インバータ装置およびモータを温度調節器のアクチュエータとして適用するので、対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）をセンサで検出し、温度調節器が目標制御量と検出した制御量の差に応じた時分割比例パルスをインバータ装置に供給することにより、インバータ装置が時分割比例パルスに対応した設定周波数のインバータ出力電圧でモータを回転させて対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）を目標制御量に合わせることができ、対象機器の制御量を自動的にコントロールして利便性の向上を実現することができる。

さらに、この発明に係るインバータ装置は、時分割比例パルスに基づいて可変周波数のインバータ出力を発生するインバータ装置であって、時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたので、負荷に要求される運転パターンで、自動的に設定された周波数のインバータ出力を発生することができ、利便性の向上を図ることができる。

また、この発明に係るこの発明に係る周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、デューティ算出手段からのデューティと偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段とを備えたので、時分割比例パルスのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができ、負荷に要求される任意の周波数パターンのインバータ出力を発生することができる。

さらに、この発明に係るインバータ装置の周波数設定方法は、時分割比例パルスを取り込むステップと、オン時間およびオフ時間を計時するステップと、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間からデューティを算出するステップと、設定上限周波数と設定下限周波数の偏差周波数を演算するステップと、偏差周波数とデューティを乗算するステップと、乗算結果に設定下限周波数を加算して設定周波数を決定するステップとを備えたので、時分割比例パルスのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができ、利便性の向上を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本発明は時分割比例パルスに対応して自動的に設定周波数を演算し、演算した設定周波数のインバータ出力を発生するものである。

図１はこの発明に係るインバータシステムの実施の形態システムブロック構成図である。図１において、インバータシステム１は、交流電源２と、時分割比例パルスＰTDをインバータ装置４に供給する外部装置３と、インバータ出力電圧ＶIVを発生するインバータ装置４、負荷５とから構築し、三相で設定周波数ｆSのインバータ出力電圧ＶIVで負荷５を運転（駆動）する。

交流電源２は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの三相の交流電力（交流電圧ＶAC）をインバータ装置４に供給する。

外部装置３は、温度調節器やＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）などで構成し、時分割比例パルスＰTDをインバータ装置４に提供する。なお、温度調節器は、制御する対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）を検出し、対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）が適切となるように時分割比例パルスＰTDを出力する。

図３−ａは時分割比例パルスの一例波形図、図３−ｂは時分割比例パルスの別例波形図である。図３−ａにおいて、時分割比例パルスは、例えば１秒周期のパルス列を表わし、パルスのオン時間が０．２秒、パルスのオフ時間が０．８秒であるため、パルスのデューティは、０．２／（０．２＋０．８）＝０．２となる。

一方、図３−ｂにおいて、時分割比例パルスは、例えば１秒周期のパルス列を表わし、パルスのオン時間が０．７秒、パルスのオフ時間が０．３秒であるため、パルスのデューティは、０．７／（０．７＋０．３）＝０．７となる。

時分割比例パルスＰTDのオン時間を変化させることにより、デューティを変更することができる。

インバータ装置４は、整流回路６、平滑コンデンサＣ、ブリッジ回路７、周波数演算手段８、ブリッジ駆動回路９、表示手段１０、入力手段１１を備え、交流電源２から供給される三相の交流電圧ＶACを整流回路６で整流して脈流にした後に、平滑コンデンサＣで平滑して直流電圧ＶDCを発生し、三相のブリッジ回路７を構成するスイッチング素子がブリッジ駆動回路９から供給されるＰＷＭ信号ＳPWによってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動されて、直流電圧ＶDCを設定周波数ｆSで三相のインバータ出力電圧ＶIVを発生し、インバータ出力電圧ＶIVで負荷５を駆動する。

ブリッジ駆動回路９は、ＰＷＭ駆動回路などで構成し、周波数演算手段８から提供される設定周波数ｆSに基づいてＰＷＭ信号ＳPWをブリッジ回路７に供給することにより、ブリッジ回路７から設定周波数ｆSのインバータ出力電圧ＶIVを発生させる。

周波数演算手段８は、温度調節器などの外部装置３から供給される時分割比例パルスＰTDに基づいてデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数ｆS演算し、設定周波数ｆSをブリッジ駆動回路９に提供する。

したがって、図３−ａおよび図３−ｂに示す時分割比例パルスＰTDのオン時間を変化させることにより、デューティを変化させることができ、デューティに対応した周波数（設定周波数ｆS）を自動的に、かつ自由に設定することができる。

入力手段１１は、キースイッチなどで構成し、設定周波数ｆSの設定上限周波数ｆMX、設定下限周波数ｆMNを入力し、周波数演算手段８に記憶する。なお、設定上限周波数ｆMX、設定下限周波数ｆMNは、一旦、初期設定をすれば、設定周波数ｆSが設定上限周波数ｆMXと設定下限周波数ｆMNの範囲内にある限り、システムの運転毎に、設定する必要がない。

表示手段１０は、ＬＣＤ（液晶表示器）などの表示器で構成し、初期設定時時の設定上限周波数ｆMX、設定下限周波数ｆMN、時分割比例パルスＰTDから設定周波数ｆSの演算時の演算経過、インバータ出力電圧ＶIV、設定周波数ｆSなどを表示する。

負荷５は、例えばモータで構成し、インバータ装置４から供給される三相のインバータ出力電圧ＶIVで駆動され、モータの駆動トルクで制御の対象となる対象機器を駆動する。なお、モータを駆動する場合、インバータ出力電圧ＶIVの設定周波数ｆSを高くすると、モータの回転数が速く（または、駆動トルクを大きく）なり、設定周波数ｆSを低くすると、モータの回転数が遅く（または、駆動トルクを小さく）なる。

インバータ装置４およびモータは、外部装置３を構成する温度調節器のアクチュエータを構成することにより、制御の対象となる対象機器を駆動制御し、対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）を適切に保つようにすることができる。

なお、本実施の形態では、交流電源２を三相交流、インバータ出力も三相交流で説明したが、交流電源２が二相で、インバータ出力が三相交流、または交流電源２が三相で、インバータ出力が二相交流であってもよい。

このように、この発明に係るインバータ装置４は、時分割比例パルスＰTDからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数ｆSを演算する周波数演算手段８を備えたので、負荷５に要求される運転パターンで、自動的に設定された周波数のインバータ出力電圧ＶIVを発生することができ、利便性の向上を図ることができる。

また、この発明に係る外部機器３は、時分割比例パルスＰTDを出力する温度調節器、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）であるので、任意のパルスやパルス列を出力することができ、任意の周波数パターンのインバータ出力電圧ＶIVを発生させることができる。

図２はこの発明に係る周波数演算手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。図２において、周波数演算手段８は、マイクロプロセッサ、メモリを基本に構成し、制御手段１２、計時手段１３、デューティ算出手段１４、偏差演算手段１５、乗算手段１６、加算手段１７、記憶手段１８を備える。

制御手段１２は、周波数演算手段８の全体の動作を制御するとともに、計時手段１３、デューティ算出手段１４、偏差演算手段１５、乗算手段１６、加算手段１７および記憶手段１８のシーケンス動作を制御する。

制御手段１２は、計時手段１３が時分割比例パルスＰTDを取込み、パルスのオン時間ＴON、オフ時間ＴOFFを計時し、計時したパルスのオン時間ＴON、オフ時間ＴOFFを記憶手段１８に記憶する制御を行う。

また、制御手段１２は、記憶手段１８からオン時間ＴON、オフ時間ＴOFFを読み出し、デューティ算出手段１４でデューティＤU｛＝ＴON／（ＴON＋ＴOFF）｝を算出し、算出したデューティＤUを記憶手段１８に記憶する制御を行う。

さらに、制御手段１２は、入力手段１１から入力され、既に記憶手段１８に記憶されている設定上限周波数ｆMXおよび設定下限周波数ｆMNを読み出し、偏差演算手段１５で偏差周波数周波数Δｆ（＝ｆMX−ｆMN）を演算し、偏差周波数Δｆ（＝ｆMX−ｆMN）を記憶手段１８に記憶する制御を実行する。

また、制御手段１２は、記憶手段１８から偏差周波数Δｆ（＝ｆMX−ｆMN）およびデューティＤU｛＝ＴON／（ＴON＋ＴOFF）｝を読み出し、乗算手段１６で偏差周波数Δｆ（＝ｆMX−ｆMN）とデューティＤU｛＝ＴON／（ＴON＋ＴOFF）｝の乗算（＝Δｆ×ＤU）を行い、乗算結果Δｆ×ＤUを記憶手段１８に記憶する制御を実行する。

さらに、制御手段１２は、記憶手段１８から乗算結果Δｆ×ＤUおよび既に記憶されている設定下限周波数ｆMNを読み出し、加算手段１７で乗算結果Δｆ×ＤUと設定下限周波数ｆMNを加算して設定周波数ｆS（＝Δｆ×ＤU＋ｆMN）を図１に示すブリッジ駆動回路９に提供する制御を実行する。

計時手段１３は、カウンタ機能、タイマ機能を備え、制御手段１２の制御により、時分割比例パルスＰTDのオン時間ＴON、オフ時間ＴOFFを計時し、オン時間ＴON、オフ時間ＴOFFを記憶手段１８に格納する。

デューティ算出手段１４は、加算機能、除算機能を備え、制御手段１２の制御により、記憶手段１８から読み出されたオン時間ＴONおよびオフ時間ＴOFFを用いて、デューティＤU＝ＴON／（ＴON＋ＴOFF）を算出し、算出したデューティＤUを記憶手段１８に格納する。

偏差演算手段１５は、減算機能を備え、制御手段１２の制御により、記憶手段１８から読み出された予め記憶されている設定上限周波数ｆMXと設定下限周波数ｆMNの偏差（＝ｆMX−ｆMN）を演算し、偏差周波数Δｆ（＝ｆMX−ｆMN）を記憶手段１８に格納憶する。

乗算手段１６は、乗算機能を備え、制御手段１２の制御により、記憶手段１８から読み出された偏差周波数Δｆ（＝ｆMX−ｆMN）とデューティＤU｛＝ＴON／（ＴON＋ＴOFF）｝の乗算（＝Δｆ×ＤU）を実行し、乗算結果（＝Δｆ×ＤU）を記憶手段１８に格納する。

加算手段１７は、加算機能、出力機能を備え、制御手段１２の制御により、記憶手段１８から読み出された乗算結果（＝Δｆ×ＤU）と予め記憶されている設定下限周波数ｆMNを加算（＝Δｆ×ＤU＋ｆMN）し、加算結果（＝Δｆ×ＤU＋ｆMN）を設定周波数ｆSとしてブリッジ駆動回路９に出力する。

したがって、設定周波数ｆS＝｛ｆMN＋ＴON×（＝ｆMX−ｆMN）／（ＴON＋ＴOFF）｝で表わされることになり、時分割比例パルスＰTDのデューティＤUを０〜１にすると、設定周波数ｆSは、設定下限周波数ｆMNから設定上限周波数ｆMXまでの範囲に設定することができる。

なお、設定周波数ｆSは、時分割比例パルスＰTDのデューティＤUが等しければ、時分割比例パルスＰTDの周期（周波数に相当）に拘わらず一定値となる。

図４−ａはこの発明に係るインバータ装置の一実施の形態インバータ出力電圧の設定周波数時間特性図、図４−ｂはこの発明に係るインバータ装置の別実施の形態インバータ出力電圧の設定周波数時間特性図である。

４−ａ図において、インバータ出力電圧ＶIVの設定周波数ｆSは、時分割比例パルスＰTDの入力がない（０）の場合（０≦ｔ＜ｔａ、ｔｂ＜ｔ）には、設定下限周波数ｆMN（例えば、１０Ｈｚ）に設定される。

また、インバータ出力電圧ＶIVの設定周波数ｆSは、時分割比例パルスＰTDのデューティＤUが一定の場合（時間ｔａ≦ｔ≦ｔｂ）には、設定下限周波数ｆMNと設定上限周波数ｆMXの間の一定値（例えば、８０Ｈｚ）に設定される。

一方、図４−ｂにおいて、インバータ出力電圧ＶIVの設定周波数ｆSは、時分割比例パルスＰTDの入力がない（０）の場合（０≦ｔ＜ｔ１、ｔ４＜ｔ）には、設定下限周波数ｆMN（例えば、１０Ｈｚ）に設定されるが、時分割比例パルスＰTDのデューティＤUを変化させることにより、設定下限周波数ｆMN（例えば、１０Ｈｚ）より徐々に増加させ（ｔ１≦ｔ≦ｔ２）、一定の周波数（例えば、８０Ｈｚ）を継続させ（ｔ２≦ｔ≦ｔ３）て、その後、周波数８０Ｈｚから徐々に減少させ（時間ｔ３＜ｔ＜ｔ４）て設定下限周波数ｆMNにする。

これにより、負荷５（モータ）に要求されるインバータ出力電圧ＶIVの設定周波数ｆSを任意に設定、変化させることを自動的に実行することができる。

記憶手段１８は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどのメモリで構成し、インバータ装置４の使用開始の初期に、入力手段１１から設定される設定上限周波数ｆMX、設定下限周波数ｆMN、時分割比例パルスＰTDに基づいて計時したオン時間ＴON、オフ時間ＴOFF、演算したデューティＤU、偏差周波数Δｆ（＝ｆMX−ｆMN）、乗算結果Δｆ・ＤUを記憶する。

なお、本実施の形態では、インバータシステムのインバータ装置について説明したが、単独のインバータ装置についても同一構成、同一機能なので、重複をさけるために説明を省略する。

このように、この発明に係る周波数演算手段８は、時分割比例パルスＰTDのオン時間オン時間ＴONとオフ時間ＴOFFを計時する計時手段１３と、計時手段１３が計時したオン時間ＴONとオフ時間ＴOFFからデューティＤUを算出するデューティ算出手段１４と、予め設定された設定周波数の上限値ｆMXと下限値ｆMNの偏差周波数（Δｆ＝ｆＭＸ−ｆＭＮ）を演算する偏差演算手段１５と、デューティ算出手段１４からのデューティＤUと偏差演算手段１５からの偏差周波数Δｆを乗算（＝Δｆ×ＤU）する乗算手段１６と、乗算手段１６の乗算結果（Δｆ×ＤU）と設定下限周波数ｆMNを加算する加算手段１７と、オン時間ＴON、オフ時間ＴOFF、デューティＤU、設定上限周波数ｆMX値、設定下限周波数ｆMN値、偏差周波数Δｆ、乗算結果Δｆ×ＤUを記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段１８と、シーケンス動作を制御する制御手段１２とを備えたので、時分割比例パルスＰTDのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができ、負荷５に要求される任意の周波数パターンのインバータ出力電圧ＶIVを発生することができる。

次に、インバータシステムが制御する対象機器へのアプリケーションについて説明する。なお、インバータシステムのアプリケーションは、外部装置３に温度調節器を用い、負荷５にモータを用いて、インバータ装置４とモータを温度調節器のアクチュエータとし、ポンプの流量制御および薬液の濃度制御へのアプリケーションについて説明する。

図５はこの発明に係るポンプ流量制御への一実施の形態インバータシステム適用構成図である。図５において、インバータシステム１９は、インバータ装置２０、温度調節器２１、モータ２２、ポンプ２３および流量センサ２４を備える。

ポンプ２３が流す水などの流量を流量センサ２４が検出し、流量のセンサ信号Ｓ１を温度調節器２１に提供すると、温度調節器２１は、供給されたセンサ信号Ｓ１と設定流量とを比較し、設定流量とセンサ信号Ｓ１の差に応じた時分割比例パルスＰTDをインバータ装置２０に提供する。

インバータ装置２０は、提供された時分割比例パルスＰTDに対応した設定周波数ｆSのインバータ出力電圧ＶIVでモータ２２を駆動し、モータ２２は、設定周波数ｆS、インバータ出力電圧ＶIVで回転し、対応した駆動トルクＴDでポンプ２３を駆動する。

モータ２２は、設定流量とセンサ信号Ｓ１の差が大きいと、設定周波数ｆSの高いインバータ出力電圧ＶIVで駆動されることになり、大きな回転数（駆動トルクＴD）でポンプ２３を駆動することにより、大きな流量の水を流す。

このように、流量に応じて温度調節器２１から時分割比例パルスＰTDが供給され、インバータ装置２０は、設定周波数ｆSを変化させたインバータ出力電圧ＶIVでモータ２２を駆動し、モータ２２の回転数が変化してポンプ２３の流量を制御する。

図６はこの発明に係る薬液の濃度制御への一実施の形態インバータシステム適用構成図である。図６において、インバータシステム２５は、インバータ装置２０、温度調節器２１、モータ２２、プロペラ２９を有する攪拌槽２６、ホッパ２７および濃度センサ２８を備える。

攪拌槽２６内の薬液の濃度を濃度センサ２８が検出し、濃度のセンサ信号Ｓ２を温度調節器２１に提供すると、温度調節器２１は、供給されたセンサ信号Ｓ２と設定濃度とを比較し、設定濃度とセンサ信号Ｓ２の差に応じた時分割比例パルスＰTDをインバータ装置２０に提供する。

インバータ装置２０は、提供された時分割比例パルスＰTDに対応した設定周波数ｆSのインバータ出力電圧ＶIVでモータ２２を駆動し、モータ２２は、設定周波数ｆS、インバータ出力電圧ＶIVで回転し、対応した駆動トルクＴDで攪拌槽２６のプロペラ２９を回転させて薬液を攪拌する。

モータ２２は、設定濃度とセンサ信号Ｓ２の差が大きいと、設定周波数ｆSの高いインバータ出力電圧ＶIVで駆動されることになり、大きな回転数（駆動トルクＴD）でプロペラ２９を回転することにより、薬液の濃度の均一化が実行される。なお、温度調節器２１は、時間が経過してもセンサ信号Ｓ２が設定濃度にならない場合、薬品が不足していると判断して警報出力ＳAをホッパ２７に通知し、ホッパ２７から攪拌槽２６への薬品の投入を促がす。

このように、濃度に応じて温度調節器２１から時分割比例パルスＰTDが供給され、インバータ装置２０は、設定周波数ｆSを変化させたインバータ出力電圧ＶIVでモータ２２を駆動し、モータ２２の回転数が変化して攪拌槽２６内の薬液の濃度を制御する。

このように、この発明に係るインバータシステム１９，２５は、外部機器を温度調節器２１で構成するとともに、負荷をモータ２２で構成し、インバータ装置２０およびモータ２２を温度調節器２１のアクチュエータとして適用するので、対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）をセンサＳ１，Ｓ２で検出し、温度調節器２１が目標制御量と検出した制御量の差に応じた時分割比例パルスＰTDをインバータ装置２０に供給することにより、インバータ装置２０が時分割比例パルスＰTDに対応した設定周波数ｆSのインバータ出力電圧ＶIVでモータ２２を回転させて対象機器の制御量（例えば、流量、濃度）を目標制御量に合わせることができ、対象機器の制御量を自動的にコントロールして利便性の向上を実現することができる。

続いて、インバータ装置の周波数設定方法について説明する。図７はこの発明に係るインバータ装置の周波数設定方法の一実施の形態要部動作フロー図である。なお、動作フローは、図２を参照にして説明する。

図７において、ステップＳ１では、時分割比例パルスを取り込む。

ステップＳ２では、オン時間およびオフ時間を計時する。なお、ステップＳ１およびステップＳ２の動作は、制御手段１２、計時手段１３および記憶手段１８が実行する。

ステップＳ３では、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間からデューティを算出する。なお、ステップＳ３の動作は、制御手段１２、デューティ算出手段１４および記憶手段１８が実行する。

ステップＳ４では、設定上限周波数と設定下限周波数の偏差周波数を演算する。なお、ステップＳ４の動作は、制御手段１２、偏差演算手段１５および記憶手段１８が実行する。

ステップＳ５では、偏差周波数とデューティを乗算する。なお、ステップＳ５の動作は、制御手段１２、乗算手段１６および記憶手段１８が実行する。

ステップＳ６では、乗算結果に設定下限周波数を加算して設定周波数を決定する。なお、ステップＳ６の動作は、制御手段１２、加算手段１７および記憶手段１８が実行する。

このように、この発明に係るインバータ装置の周波数設定方法は、時分割比例パルスを取り込むステップＳ１と、オン時間およびオフ時間を計時するステップＳ２と、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間からデューティを算出するステップＳ３と、設定上限周波数と設定下限周波数の偏差周波数を演算するステップＳ４と、偏差周波数とデューティを乗算するステップＳ５と、乗算結果に設定下限周波数を加算して設定周波数を決定するステップＳ６とを備えたので、時分割比例パルスのパターンに応じて自動的にインバータ出力の周波数パターンを設定することができ、利便性の向上を図ることができる。

本発明に係るインバータシステムおよびインバータ装置は、時分割比例パルスに対応してインバータ出力の設定周波数を自動的に決定することができ、手動で設定周波数を設定するあらゆるインバータシステムおよびインバータ装置に適用することができる。

この発明に係るインバータシステムの実施の形態システムブロック構成図 この発明に係る周波数演算手段の一実施の形態要部ブロック構成図 時分割比例パルスの一例波形図 時分割比例パルスの別例波形図 この発明に係るインバータ装置の一実施の形態インバータ出力電圧の設定周波数時間特性図 この発明に係るインバータ装置の別実施の形態インバータ出力電圧の設定周波数時間特性図 この発明に係るポンプ流量制御への一実施の形態インバータシステム適用構成図 この発明に係る薬液の濃度制御への一実施の形態インバータシステム適用構成図 この発明に係るインバータ装置の周波数設定方法の一実施の形態要部動作フロー図

符号の説明

１，１９，２５ インバータシステム
２ 交流電源
３ 外部装置
４，２０ インバータ装置
５ 負荷
６ 整流回路
７ ブリッジ回路
８ 周波数演算手段
９ ブリッジ駆動回路
１０ 表示手段
１１ 入力手段
１２ 制御手段
１３ 計時手段
１４ デューティ算出手段
１５ 偏差演算手段
１６ 乗算手段
１７ 加算手段
１８ 記憶手段
２１ 温度調節器
２２ モータ
２３ ポンプ
２４ 流量センサ
２６ 攪拌槽
２７ ホッパ
２８ 濃度センサ
２９ プロペラ
Ｃ 平滑コンデンサ
ＶAC 交流電圧
ＶDC 直流電圧
ＶIV インバータ出力電圧
ＰTD 時分割比例パルス
ｆMX 設定上限周波数
ｆMN 設定下限周波数
ｆS 設定周波数
ＳPW ＰＷＭ信号
ＴON オン時間
ＴOFF オフ時間
ＤU デューティ
Δｆ 偏差周波数
Δｆ・ＤU 乗算結果
Ｓ１，Ｓ２ センサ信号
ＴD 駆動トルク
ＳA 警報出力

Claims (8)

1. 商用周波数の交流電源と、時分割比例パルスを出力する外部機器と、前記交流電源からの交流出力と前記外部機器からの時分割比例パルスに基づいて可変周波数のインバータ出力を発生するインバータ装置と、負荷と、からなるインバータシステムであって、
   前記インバータ装置は、時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたことを特徴とするインバータシステム。
2. 前記周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、前記計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、前記デューティ算出手段からのデューティと前記偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、前記乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のインバータシステム。
3. 前記外部機器は、時分割比例パルスを出力する温度調節器であることを特徴とする請求項１記載のインバータシステム。
4. 前記外部機器は、時分割比例パルスを出力するＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）であることを特徴とする請求項１記載のインバータシステム。
5. 前記外部機器を前記温度調節器で構成するとともに、前記負荷をモータで構成し、前記インバータ装置および前記モータを前記温度調節器のアクチュエータとして適用することを特徴とする請求項１または請求項３記載のインバータシステム。
6. 時分割比例パルスに基づいて可変周波数のインバータ出力を発生するインバータ装置であって、
   時分割比例パルスからデューティを算出し、デューティに対応した周波数で設定周波数を演算する周波数演算手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。
7. 前記周波数演算手段は、時分割比例パルスのオン時間とオフ時間を計時する計時手段と、前記計時手段が計時したオン時間とオフ時間からデューティを算出するデューティ算出手段と、予め設定された設定周波数の上限値と下限値の偏差周波数を演算する偏差演算手段と、前記デューティ算出手段からのデューティと前記偏差演算手段からの偏差周波数を乗算する乗算手段と、前記乗算手段の乗算結果と設定周波数下限値を加算する加算手段と、オン時間、オフ時間、デューティ、設定周波数上限値、設定周波数下限値、偏差周波数、乗算結果を記憶するとともに、シーケンス動作のプログラムを記憶する記憶手段と、シーケンス動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項６記載のインバータ装置。
8. 時分割比例パルスに対応したインバータ出力の周波数を設定するインバータ装置の周波数設定方法であって、
   時分割比例パルスを取り込むステップと、
   オン時間およびオフ時間を計時するステップと、
   時分割比例パルスのオン時間とオフ時間からデューティを算出するステップと、
   設定上限周波数と設定下限周波数の偏差周波数を演算するステップと、
   偏差周波数とデューティを乗算するステップと、
   乗算結果に設定下限周波数を加算して設定周波数を決定するステップと、
   を備えたことを特徴とするインバータ装置の周波数設定方法。
   

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