JP2017189084A - インバータシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータシステムが開示される。
【解決手段】インバータシステムの制御パートは、パワーパートの制御部と通信プロトコルを設定し、設定されたプロトコルにより制御データを送信し、パワーデータを受信する制御部を含み、インバータシステムのパワーパートは、制御パートの制御部と通信プロトコルを設定し、設定されたプロトコルによりパワーデータを伝送し、制御データを受信する制御部を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、インバータシステムに関する。
一般的に、インバータは、商用電源の入力を受けてモータに三相電力を印加する機器であり、モータの用途とサイズに応じて様々な容量のインバータが開発されている。
かかるインバータの開発の際、開発期間の短縮と分業のために、パワーパート（ｐｏｗｅｒ ｐａｒｔ）と制御パート（ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｒｔ）とを分離し開発している。図１は一般的なインバータについて概略的に説明するための構成図である。インバータ１００の制御パート１１０とパワーパート１２０との間には、安全とノイズ対策のために電源が分離されている。
従来、１個のマイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏ‐ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）が制御パート１１０に配置され、制御パート１１０とパワーパート１２０との間にパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）制御信号、制御パートセンサ信号およびパワーパートセンサ信号など、様々な信号を送受信するが、制御パート１１０とパワーパート１２０が電源分離されていることから、数多くの電源分離素子を介して信号を送受信することになる。
しかし、かかる場合、１個のＭＣＵですべてのソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ）を実行するため、ＭＣＵのソフトウェア負担率が高くなるという問題点がある。また、パワーパート１２０から伝送される信号線がいずれも絶縁されなければならないため、部品費用が上昇するという問題点がある。
かかる問題点を解決するために、従来、１個のＭＣＵで処理したインバータの制御機能を、制御パートのＭＣＵとパワーパートのＭＣＵとに分離し、機能別に分散処理を行っている。すなわち、パワーパート１２０のＭＣＵでは、ＰＷＭ、パワーパート冷却機器などを制御し、制御パート１１０のＭＣＵと互いにデータを送受信する。
この際、２個のＭＣＵの間には互いに必要な情報を通信により送受信しなければならない。この際、効率よくデータを送受信するために、互いに所定の通信規約を結び通信を行う。
しかし、かかる場合であっても、パワーパート１２０の機能が変更されるか、または容量ごとに必要なデータが異なるため、様々なプロトコルが求められ、パワーパート１２０が追加される度に制御パート１１０とパワーパート１２０のプロトコルをいずれも修正しなければならないため、ユーザに不便を感じさせるという問題点がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、ソフトウェアが変更されるか、パワーパートが追加される場合であっても、プロトコルが変更されることなくデータをスムーズに送受信するインバータシステムを提供することである。
前記のような技術的課題を解決するために、本発明の一実施例のインバータシステムは、制御データアドレス、制御データ名および制御データタイプをライブラリ形式で貯蔵し、パワーパートに貯蔵されたパワーデータアドレスのリストを貯蔵する貯蔵部と、前記パワーパートの第１制御部と通信プロトコルを設定し、設定されたプロトコルにより制御データを送信し、パワーデータを受信する第２制御部と、を含むことができる。
本発明の一実施例において、前記第２制御部は、必要なパワーデータに対するアドレスを送信し、前記必要なパワーデータに対応するデータタイプ情報を前記第１制御部から受信することができる。
本発明の一実施例において、前記第２制御部は、前記必要なパワーデータのアドレスに対応するデータを前記第１制御部に送信することができる。
本発明の一実施例において、前記第２制御部は、前記第１制御部から必要な制御データに対するアドレスを受信し、前記必要な制御データに対応するデータタイプ情報を前記第１制御部に送信することができる。
また、前記のような技術的課題を解決するために、本発明の一実施例のインバータシステムは、パワーデータアドレス、パワーデータ名およびパワーデータタイプをライブラリ形式で貯蔵し、制御パートに貯蔵された制御データアドレスのリストを貯蔵する貯蔵部と、前記制御パートの第１制御部と通信プロトコルを設定し、設定されたプロトコルによりパワーデータを伝送し、制御データを受信する第２制御部と、を含むことができる。
本発明の一実施例において、前記第２制御部は、必要な制御データに対するアドレスを送信し、前記必要な制御データに対応するデータタイプ情報を前記第１制御部から受信することができる。
本発明の一実施例において、前記第２制御部は、前記必要な制御データのアドレスに対応するデータを前記第１制御部に送信することができる。
本発明の一実施例において、前記第２制御部は、前記第１制御部から必要なパワーデータに対するアドレスを受信し、前記必要なパワーデータに対応するデータタイプ情報を前記第１制御部に送信することができる。
前記のような本発明は、インバータの制御パートとパワーパートそれぞれの制御部の間に通信プロトコルを自動生成して互いにデータを送受信し、様々な種類のパワーパートが追加される場合でも別のプロトコルの設定を要求しないことから、パワーパートの開発時間を短縮し、通信効率性を高める効果がある。
一般的なインバータを概略的に説明するための構成図である。 本発明の一実施例のインバータシステムを概略的に説明するための構成図である。 図２の制御パートの貯蔵部に貯蔵されるデータライブラリを説明するための一例示図である。 図２のパワーパートの貯蔵部に貯蔵されるデータライブラリを説明するための一例示図である。 制御パートの制御部がパワーパートの制御部に要請するデータリストを説明するための一例示図である。 パワーパートの制御部が制御パートの制御部に要請するデータリストを説明するための一例示図である。 本発明の一実施例により第１および第２制御部の通信を説明するための時間流れ図である。 本発明の一実施例により第１および第２制御部が送受信するデータフレームを説明するための一例示図である。
本発明は、様々な変更を加えてもよく、様々な実施例を有してもよいところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明において詳述する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定するためのものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものに理解すべきである。
以下、添付の図面を参照して本発明に係る好ましい一実施例を詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例のインバータシステムを概略的に説明するための構成図である。
図面に示されているように、本発明の一実施例のインバータシステム１は、モータ２に三相交流電源を供給するためのものであり、制御パート１０とパワーパート２０とを含むことができる。ただし、本発明の一実施例のインバータシステム１は、前記の制御パート１０およびパワーパート２０以外の構成要素をさらに含んでもよいが、本発明とは無関係な構成要素に関する説明は省略する。
本発明の一実施例において、制御パート１０は、制御部１１と、入出力部１２と、通信部１３と、貯蔵部１４と、を含むことができ、パワーパート２０は、制御部２１と、インバータ部２２と、通信部２３と、貯蔵部２４と、を含むことができる。
パワーパート２０において、インバータ部２２は、複数のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ‐ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ））を含むものである。制御部１１、２１は、例えば、マイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）であり得るが、本発明はこれに限定されるものではない。
制御パート１０の制御部１１は、外部機器との通信のために入出力部１２を制御し、パワーパート２０との通信のために通信部１３を制御することができる。また、制御部１１は、端子台（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｔｒｉｐ）の情報を貯蔵部１４に貯蔵し、各種のアプリケーションの運転を制御することができる。
制御部１１は、制御データと状態データとを含む複数のデータ（「制御データ」とする）をライブラリとして貯蔵部１４に貯蔵することができる。
図３は図２の制御パートの貯蔵部に貯蔵されるデータライブラリを説明するための一例示図である。
図３に示されているように、制御部１１は、データアドレス３Ａ、データ名３Ｂおよびデータタイプ３Ｃに関する情報をライブラリとして貯蔵部１４に貯蔵することができる。この際、データタイプ３Ｃは、「ＢＹＴＥ（８ビット符号なし整数）」、「ＳＢＹＴＥ（８ビット符号付き整数）」、「ＷＯＲＤ（１６ビット符号なし整数）」、「ＳＷＯＲＤ（１６ビット符号付き整数）」、「ＬＯＮＧ（３２ビット符号なし整数）」、「ＳＬＯＮＧ（３２ビット符号付き整数）」などであり得る。
データ名３Ｂは、制御パート１０の制御または状態データとして、例えば、目標周波数（ｔａｒｇｅｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ランプ周波数（ｒａｍｐ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、実速度（ｒｅａｌ ｓｐｅｅｄ）、制御命令（ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｍｍａｎｄ）およびファン命令（ＦＡＮ ｃｏｍｍａｎｄ）が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な制御または状態データがライブラリとして貯蔵され得る。
制御パート１０が変更される場合でも、データライブラリのアドレスは変更されず、データが追加されるとライブラリの最後に追加され得る。
通信部１３は、制御部１１の制御により、パワーパート２０の通信部２３と互いにデータを送受信することができる。
パワーパート２０の制御部２１は、パワーパート２０の各種の信号、制御およびＰＷＭ信号、三相電流、ＤＣリンク電圧などのデータ（以下、「パワーデータ」とする）を測定し制御し、制御パート１０との通信のために通信部２３を制御することができる。
制御部２１は、各種のデータをライブラリとして貯蔵部２４に貯蔵することができる。図４は図２のパワーパートの貯蔵部に貯蔵されるデータライブラリを説明するための一例示図である。
図面に示されているように、制御部２１は、データアドレス４Ａ、データ名４Ｂおよびデータタイプ４Ｃに関する情報をライブラリとして貯蔵部２４に貯蔵することができる。データタイプ４Ｃは、「ＢＹＴＥ（８ビット符号なし整数）」、「ＳＢＹＴＥ（８ビット符号付き整数）」、「ＷＯＲＤ（１６ビット符号なし整数）」、「ＳＷＯＲＤ（１６ビット符号付き整数）」、「ＬＯＮＧ（３２ビット符号なし整数）」、「ＳＬＯＮＧ（３２ビット符号付き整数）」などであり得る。
データ名４Ｂは、モータ２の制御および状態データとして、例えば、電流データ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｄａｔａ）、モータトリップデータ（ｍｏｔｏｒ ｔｒｉｐ ｄａｔａ）、ファン状態（ＦＡＮ ｓｔａｔｅ）、ＤＣリンク電圧（ＤＣ ｌｉｎｋ ｖｏｌｔａｇｅ）、モータ状態（ｍｏｔｏｒ ｓｔａｔｅ）などが例示的に示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々なモータの制御および状態データがライブラリとして貯蔵され得る。
パワーパート２０が変更される場合でも、データライブラリのアドレスは変更されず、データが追加されるとライブラリの最後に追加され得る。
また、制御パート１０の制御部１１は、必要なパワーパート２０の貯蔵部２４に貯蔵されたライブラリのデータアドレスのリストを貯蔵部１４に貯蔵することができる。
パワーパート２０の制御部２１は、必要な制御パート１０の貯蔵部１４に貯蔵されたライブラリのデータアドレスのリストを貯蔵部２４に貯蔵することができる。
制御パート１０の制御部１１とパワーパート２０の制御部２１は、それぞれ必要に応じてデータリストを変更することができる。
図５は制御パート１０の制御部１１がパワーパート２０の制御部２１に要請するデータリストを説明するための一例示図であり、図６はパワーパート２０の制御部２１が制御パート１０の制御部１１に要請するデータリストを説明するための一例示図である。
図５に示されているように、制御パート１０の制御部１１は、パワーパート２０の貯蔵部２４に貯蔵されたライブラリのデータアドレス５Ａと、それに対応するデータ名５Ｂとを含むリストを要請することができる。また、図６に示されているように、パワーパート２０の制御部２１は、制御パート１０の貯蔵部１４に貯蔵されたライブラリのデータアドレス６Ａと、それに対応するデータ名６Ｂとを含むリストを要請することができる。
制御パート１０の制御部１１とパワーパート２０の制御部２１は、通信により互いに必要なデータを送受信して通信プロトコルを生成することができる。この際、制御パート１０の制御部１１はマスタ（ｍａｓｔｅｒ）として動作し、パワーパート２０の制御部２１はスレーブ（ｓｌａｖｅ）として動作することになり得る。以下では、説明の便宜上、制御パート１０の制御部１１を「第１制御部１１」とし、パワーパート２０の制御部２１を「第２制御部２１」として説明する。
図７は本発明の一実施例により第１および第２制御部の通信を説明するための時間流れ図であり、７Ａ区間は、第１制御部１１と第２制御部２１との間に通信プロトコルを設定する区間を示し、７Ｂ区間は、第１制御部１１と第２制御部２１との間にデータを送受信する区間を示す。また、図８は本発明の一実施例により第１および第２制御部が送受信するデータフレームを説明するための一例示図である。
図７に示されているように、本発明の一実施例において、第１制御部１１は、第２制御部２１にプロトコルセッティングを要請するフレーム（ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｒａｍｅ）を伝送することができる（Ｓ１）。これに対する応答として、第２制御部２１は、第１制御部１１にプロトコルセッティング準備ができたと応答するフレーム（ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｒｅａｄｙ ｆｒａｍｅ）を伝送することができる（Ｓ２）。
第１制御部１１は、パワーデータリストを要請するフレーム（ｐｏｗｅｒ ｄａｔａ ｌｉｓｔ ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｒａｍｅ）を伝送し、必要なパワーデータリストにあるアドレスを伝送することができる（Ｓ３）。図８の（ａ）を参照すると、パワーデータリスト要請フレームの一例が示されている。本発明の一実施例において、パワーデータリスト要請フレームは、パワーデータリスト要請フレームに該当するものであることを示すフィールド８Ａと、要請するデータの個数を示すフィールド８Ｂと、パワーデータライブラリのアドレスを示す少なくとも一つのフィールド８Ｃと、を含むことができる。パワーデータライブラリのアドレスを示すフィールドは、一例として３個で構成されている例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではないことは自明である。
第２制御部２１は、パワーデータリストに対する応答フレーム（ｐｏｗｅｒ ｄａｔａ ｌｉｓｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｒｍｅ）を伝送し、第１制御部１１が要請したデータのデータタイプ情報を伝送することができる（Ｓ４）。図８の（ｂ）を参照すると、パワーデータリスト応答フレームの一例が示されている。本発明の一実施例において、パワーデータリスト応答フレームは、パワーデータリスト応答フレームに該当するものであることを示すフィールド８Ｄと、第１制御部１１が要請したデータの個数を示すフィールド８Ｅと、パワーデータライブラリで８Ｃアドレスに該当するデータのデータタイプを示す少なくとも一つのフィールド８Ｆと、を含むことができる。
第１制御部１１は、パワーデータリストを受信したことを示すフレーム（ｐｏｗｅｒ ｄａｔａ ｌｉｓｔ ＯＫ ｆｒａｍｅ）を伝送し、第２制御部２１が伝送するデータを受信する準備ができたことを知らせることができる（Ｓ５）。
また、第２制御部２１は、制御データリストを要請するフレーム（ｃｏｎｔｒｏｌ ｄａｔａ ｌｉｓｔ ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｒａｍｅ）を伝送し、必要なデータリストにあるアドレスを伝送することができる（Ｓ６）。図８の（ｃ）を参照すると、制御データリスト要請フレームの一例が示されている。本発明の一実施例において、制御データリスト要請フレームは、制御データリスト要請フレームに該当するものであることを示すフィールド８Ｇと、要請するデータの個数を示すフィールド８Ｈと、制御データライブラリのアドレスを示す少なくとも一つのフィールド８Ｉと、を含むことができる。制御データライブラリのアドレスを示すフィールドは、一例として３個で構成されている例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではないことは自明である。
これに対する応答として、第１制御部１１は、制御データリストに対する応答フレーム（ｃｏｎｔｒｏｌ ｄａｔａ ｌｉｓｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｒｍｅ）を伝送し、第２制御部２１が要請したデータのデータタイプ情報を伝送することができる（Ｓ７）。図８の（ｄ）を参照すると、制御データリスト応答フレームの一例が示されている。本発明の一実施例において、制御データリスト応答フレームは、制御データリスト応答フレームに該当するものであることを示すフィールド８Ｊと、第２制御部１１が要請したデータの個数を示すフィールド８Ｋと、制御データライブラリで８Ｉアドレスに該当するデータのデータタイプを示す少なくとも一つのフィールド８Ｌと、を含むことができる。
第２制御部２１は、制御データリストを受信したことを示すフレーム（ｃｏｎｔｒｏｌ ｄａｔａ ｌｉｓｔ ＯＫ ｆｒａｍｅ）を伝送し、第１制御部１１から伝送するデータを受信する準備ができたことを知らせることができる（Ｓ８）。
以降、第１制御部１１は、第２制御部２１に設定が完了したことを知らせるプロトコルセッティング終了フレーム（ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｆｉｎｉｓｈ ｆｒａｍｅ）を伝送し（Ｓ９）、第２制御部２１は、第１制御部１１に設定が完了したことを知らせるプロトコルセッティング終了フレームを伝送することができる（Ｓ１０）。
このようにプロトコルの設定が完了した後には、第１制御部１１と第２制御部２１は、互いに設定されたデータを送受信することができる。
すなわち、第１制御部１１は、第２制御部２１が要請したデータを伝送することができ（Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５）、第２制御部２１もまた、第１制御部１１が要請したデータを伝送することができる（Ｓ１２、Ｓ１４）。
図８の（ｅ）を参照すると、第１制御部１１が第２制御部２１に伝送する制御データフレームの一例が示されている。制御データは、設定された順序に応じて伝送され、データタイプに応じてサイズがいずれも異なり得る。本発明の一実施例において、制御データフレームは、制御データフレームに該当するものであることを示すフィールド８Ｍと、制御データフレームの長さを示すフィールド８Ｎと、（ｃ）で要請したデータのアドレス８Ｉに該当するデータを示すフィールド８Ｏと、を含むことができる。ただし、これは例示的なものであって、本発明の制御データフレームが他のフィールドをさらに含んでもよい。
また、図８の（ｆ）を参照すると、第２制御部２１が第１制御部１１に伝送するパワーデータフレームの一例が示されている。パワーデータは、設定された順序に応じて伝送され、データタイプに応じてそのサイズがいずれも異なり得る。本発明の一実施例において、パワーデータフレームは、パワーデータフレームに該当するものであることを示すフィールド８Ｐと、パワーデータフレームの長さを示すフィールド８Ｑと、（ａ）で要請したデータのアドレス８Ｃに該当するデータを示すフィールド８Ｒと、を含むことができる。ただし、これは例示的なものであって、本発明のパワーデータフレームが他のフィールドをさらに含んでもよい。
このように、本発明は、インバータの制御パート１０とパワーパート２０の制御部１１、２１の間に通信プロトコルを自動生成して互いにデータを送受信することから、様々な種類のパワーパートが追加される場合でも別のプロトコルの設定を要求しないため、パワーパートの開発時間を短縮し、通信効率性を高めることができる。
以上、本発明に係る実施例を説明しているが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野において通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形および均等な範囲の実施例が可能であるという点を理解するであろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、以下の特許請求の範囲により定めるべきである。
１ インバータシステム
２ モータ
１０ 制御パート
２０ パワーパート
１１、２１ 制御部
１２ 入出力部
２２ インバータ部
１３、２３ 通信部
１４、２４ 貯蔵部

Claims (8)

  1. 制御データアドレス、制御データ名および制御データタイプをライブラリ形式で貯蔵し、パワーパートに貯蔵されたパワーデータアドレスのリストを貯蔵する貯蔵部と、
    制御データを送信し、パワーデータを受信する第１制御部と、を含み、
    前記第１制御部は、
    前記パワーパートの第２制御部と通信プロトコルを設定し、設定されたプロトコルにより前記制御データを送信し、パワーデータを受信する、インバータシステム。
  2. 前記第１制御部は、
    必要なパワーデータに対するアドレスを送信し、前記必要なパワーデータに対応するデータタイプ情報を前記第２制御部から受信する、請求項１に記載のインバータシステム。
  3. 前記第１制御部は、
    前記必要なパワーデータのアドレスに対応するデータを前記第２制御部に送信する、請求項２に記載のインバータシステム。
  4. 前記第１制御部は、
    前記第２制御部から必要な制御データに対するアドレスを受信し、前記必要な制御データに対応するデータタイプ情報を前記第２制御部に送信する、請求項１に記載のインバータシステム。
  5. パワーデータアドレス、パワーデータ名およびパワーデータタイプをライブラリ形式で貯蔵し、制御パートに貯蔵された制御データアドレスのリストを貯蔵する貯蔵部と、
    前記制御パートの第１制御部と通信プロトコルを設定し、設定されたプロトコルによりパワーデータを伝送し、制御データを受信する第２制御部と、を含む、インバータシステム。
  6. 前記第２制御部は、
    必要な制御データに対するアドレスを送信し、前記必要な制御データに対応するデータタイプ情報を前記第１制御部から受信する、請求項５に記載のインバータシステム。
  7. 前記第２制御部は、
    前記必要な制御データのアドレスに対応するデータを前記第１制御部に送信する、請求項６に記載のインバータシステム。
  8. 前記第２制御部は、
    前記第１制御部から必要なパワーデータに対するアドレスを受信し、前記必要なパワーデータに対応するデータタイプ情報を前記第１制御部に送信する、請求項５に記載のインバータシステム。
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