JP2022070020A

JP2022070020A - 電力変換器及び電力変換器の制御方法

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Publication number: JP2022070020A
Application number: JP2020179023A
Authority: JP
Inventors: 健人安達; Taketo Adachi
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2040-10-26
Also published as: CN114499221A; EP3989019A1; JP7014278B1; EP3989019B1

Abstract

【課題】デジタル入力端子からの入力と同様の入力を容易に行うことができる電力変換器を提供する。【解決手段】オン又はオフのいずれかの入力信号が入力される入力端子と、操作を受け付ける第１操作キーと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記入力端子に入力された前記入力信号に応じて、複数の入力処理候補の中から設定により選択された第１処理を実行し、前記制御部は、前記第１操作キーが押されたときに、前記第１操作キーが押されたときの状態に応じて、予め設定された標準処理又は前記複数の入力処理候補の中から設定により選択された第２処理のいずれか一方を行う電力変換器。【選択図】図１

Description

本開示は、電力変換器及び電力変換器の制御方法に関する。

商用電源等から入力された交流を変換して、電動機等の負荷に周波数の異なる交流を供給する電力変換器が知られている。電力変換器は、デジタル入力端子を備えている。電力変換器は、デジタル入力端子から制御信号が入力されることにより、例えば、動作を開始、終了したり、出力する周波数を変更したりする制御が行われる。

特許文献１には、入力装置の各入力に対して、機能を変更可能なインバータ装置（電力変換器）が開示されている。

特開２００５－３５４７７８号公報

電力変換器のデジタル入力端子を使用するには、外付けのスイッチを用意する必要がある。また、当該外付けのスイッチをデジタル入力端子に配線する必要がある。

本開示は、デジタル入力端子からの入力と同様の入力を容易に行うことができる電力変換器を提供する。

本開示の一の態様によれば、オン又はオフのいずれかの入力信号が入力される入力端子と、操作を受け付ける第１操作キーと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記入力端子に入力された前記入力信号に応じて、複数の入力処理候補の中から設定により選択された第１処理を実行し、前記制御部は、前記第１操作キーが押されたときに、前記第１操作キーが押されたときの状態に応じて、予め設定された標準処理又は前記複数の入力処理候補の中から設定により選択された第２処理のいずれか一方を行う電力変換器を提供する。

本開示の電力変換器によれば、デジタル入力端子からの入力と同様の入力を容易に行うことができる。

図１は、本実施形態の電力変換器のブロック図である。図２は、本実施形態の電力変換器の操作部の正面図である。図３は、本実施形態の電力変換器の制御部の処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。

≪電力変換器１≫
図１は、本実施形態の電力変換器１のブロック図である。電力変換器１は、例えば、電源２から供給された三相交流を内部で直流に変換する。そして、電力変換器１は、直流を、設定された周波数の交流に変換して、電動機等の負荷３に電力を供給する。

電力変換器１は、電力変換部１０と、操作部２０と、制御部３０と、電源端子部４０と、入力端子部５０と、出力端子部６０と、を備える。

＜電力変換部１０＞
電力変換部１０は、電源２から供給された三相交流を、内部で直流に変換する。そして、電力変換部１０は、変換した直流を、所定の周波数の交流に変換する。そして、電力変換部１０は、負荷３に電力を供給する。

電源２は、いわゆる、商用電源である。電源２は、例えば、三相交流を供給する。電源２から供給される電力の電圧は、例えば、２００Ｖ又は４００Ｖである。電源２から供給される電力の周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。なお、上記に示した電圧及び周波数は、例として示したものであって、他の電圧や周波数としてもよい。

なお、電源２は、例えば、三相交流に限らず、単相交流又は二相交流でもよい。また、電源２は、交流に限らず、直流としてもよい。

電力変換器１は、電源端子部４０に、電源入力端子ＴＬ１、ＴＬ２及びＴＬ３と、電源出力端子ＴＵ、ＴＶ及びＴＷを備える。電源２から供給された電力は、電源端子部４０の電源入力端子ＴＬ１、ＴＬ２及びＴＬ３のそれぞれを介して電力変換器１の電力変換部１０に供給される。

電源２から電力変換部１０に供給された電力は、電力変換部１０の内部で、例えば、ダイオードブリッジ等により構成されるコンバータ回路により整流されて直流に変換される。変換された直流は、例えば、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子より構成されるインバータ回路により、所望の周波数の交流に変換される。

電力変換部１０で変換されて出力される交流は、電源端子部４０の電源出力端子ＴＵ、ＴＶ及びＴＷのそれぞれを介して負荷３に供給される。

負荷３は、例えば、三相モータ等の電動機である。

電力変換器１の電力変換部１０により、電源２から供給される電力の周波数を変換して負荷３に供給することにより、例えば、負荷３である電動機の回転速度等を制御できる。

＜操作部２０＞
操作部２０は、電力変換器１の起動又は停止や設定の変更を行うために、作業者から操作を受け付ける。図２は、本実施形態の電力変換器１の操作部２０の正面図である。

操作部２０は、タッチパネル２１に、７個の操作キーと、６個の発光素子と、５桁の７セグメントＬＥＤモニタと、を備える。

［操作キー］
操作部２０は、操作キーとして、運転キー２１１と、停止キー２１２と、プログラム・リセットキー２１３と、ファンクション・データキー２１４と、アップキー２１５と、ダウンキー２１６と、マルチファンクションキー２１７と、を備える。

運転キー２１１は、電力変換器１の動作を開始させる際に押されるキーである。具体的には、運転キー２１１が押されると、電力変換器１は動作を開始する。電力変換器１が動作を開始すると、設定された周波数の交流が、電源端子部４０の電源出力端子ＴＵ、ＴＶ及びＴＷから負荷３に供給される。例えば負荷３が電動機の場合は、電動機の回転が開始する。電力変換器１が動作している間は、後述する動作ＬＥＤ２２１が点灯する。

停止キー２１２は、電力変換器１の動作を停止させる際に押されるキーである。具体的には、停止キー２１２が押されると、電力変換器１は動作を停止する。電力変換器１が動作を停止すると、電源端子部４０の電源出力端子ＴＵ、ＴＶ及びＴＷから負荷３への電力の供給が停止される。例えば負荷３が電動機の場合は、電動機の回転が停止する。電力変換器１が停止すると、点灯していた動作ＬＥＤ２２１が消灯する。

プログラム・リセットキー２１３は、操作モードを切り替える際に、押されるキーである。

電力変換器１は、一例として、運転モード、プログラムモード及びアラームモードの３つの操作モードを有する。運転モードは、周波数や指令値の設定及び運転・停止指令を行う。プログラムモードは、機能設定や機器の状態を確認するモードである。アラームモードはアラーム発生時に発生したアラームの情報を表示するモードである。

運転モードのときに、プログラム・リセットキー２１３が押されると、操作モードがプログラムモードに切り替わる。プログラムモードのときに、プログラム・リセットキー２１３が押されると、操作モードが運転モードに切り替わる。アラームモードでアラーム要因が取り除かれた後、プログラム・リセットキー２１３が押されると、操作モードが運転モードに切り替わる。

ファンクション・データキー２１４は、表示の切り替えや選択の確定を行う際に、押されるキーである。動作モードのときに、ファンクション・データキー２１４が押されると、運転状態のモニタ項目、例えば、出力周波数、出力電流、出力電圧等、が切り替わる。プログラムモードのときに、ファンクション・データキー２１４が押されると、例えば、７セグメントＬＥＤモニタ２３０に表示のデータを確定する。アラームモードのときに、ファンクション・データキー２１４が押されると、アラーム情報の表示が切り替わる。

アップキー２１５及びダウンキー２１６は、７セグメントＬＥＤモニタ２３０に表示された設定項目や表示項目の選択や表示された数値の変更を行う際に押されるキーである。

マルチファンクションキー２１７は、マルチファンクションキー２１７が押された時の状態に応じて、機能が異なるキーである。マルチファンクションキー２１７は、例えば、１秒未満の時間押された場合は、７セグメントＬＥＤモニタ２３０に表示されているカーソルの移動を行う。また、マルチファンクションキー２１７は、例えば、１秒以上押された場合は、制御部３０は、設定されている入力があったとして処理を行う。

［発光素子］
操作部２０は、発光素子として、動作ＬＥＤ２２１と、単位ＬＥＤ２２２、２２３及び２２４と、マルチ表示ＬＥＤ２２５と、キーパッドコントロールＬＥＤ２２６と、を備える。

動作ＬＥＤ２２１は、電力変換器１が動作している時に点灯し、電力変換器１が停止している時に消灯するＬＥＤである。

単位ＬＥＤ２２２、２２３及び２２４は、運転モードの時には、７セグメントＬＥＤモニタ２３０に表示されている数値の物理量（モニタ項目）と単位を表す。また、単位ＬＥＤ２２２、２２３及び２２４は、操作モードがプログラムモードであることを表すためにも使用される。

例えば、単位ＬＥＤ２２２のみが点灯しているときは、モニタ項目が「消費電力」、単位が「ｋＷ」であることを表す。単位ＬＥＤ２２３のみが点灯しているときは、モニタ項目が「出力電流」、単位が「Ａ」であることを表す。単位ＬＥＤ２２４のみが点灯しているときは、モニタ項目が「出力周波数」、単位が「Ｈｚ」であることを表す。

また、単位ＬＥＤ２２２及び単位ＬＥＤ２２３が点灯し、単位ＬＥＤ２２４が消灯しているときは、モニタ項目が「ライン速度」、単位が「ｍ／ｍｉｎ」であることを表す。単位ＬＥＤ２２３及び単位ＬＥＤ２２４が点灯し、単位ＬＥＤ２２２が消灯しているときは、モニタ項目が「モータ回転速度」又は「負荷回転速度」、単位が「ｒ／ｍｉｎ」であることを表す。

更に、単位ＬＥＤ２２２及び単位ＬＥＤ２２４が点灯し、単位ＬＥＤ２２３が消灯しているときは、操作モードがプログラムモードであることを表す。

マルチ表示ＬＥＤ２２５は、設定に応じて、表示する機能が異なるＬＥＤである。

キーパッドコントロールＬＥＤ２２６は、タッチパネル２１の運転キー２１１が有効であることを表す。

［７セグメントＬＥＤモニタ］
７セグメントＬＥＤモニタ２３０は、数値や設定項目を表示する。

＜制御部３０＞
制御部３０は、電力変換器１を制御する。制御部３０は、例えば、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ））及びメモリ等の記憶装置を備える。記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、電力変換器１において所望の処理を行う。

制御部３０は、入力端子部５０のデジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のそれぞれから入力を受け付ける。デジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のそれぞれは、プログラマブルな汎用のデジタル入力端子である。

入力端子部５０のデジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４は、オン又はオフのいずれかの入力信号が入力される。本実施形態の電力変換器１は、デジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のそれぞれと、入力共通端子ＴＸＣとの間が導通又は非導通であるかを判定する。そして、本実施形態の電力変換器１は、導通又は非導通であるかにより、デジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のそれぞれからの入力信号がオン又はオフであるかを判断する。例えば、電力変換器１は、デジタル入力端子と入力共通端子との間が導通である場合はオン、非導通である場合はオフと判断する。

使用者は、複数の入力処理候補の中から設定により、デジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のそれぞれに割り当てる入力処理を選択できる。制御部３０は、例えば、表１の機能をデジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のそれぞれに割り当てることができる。制御部３０により、デジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のそれぞれに割り当てられた処理が第１処理の一例である。

なお、オン又はオフのいずれかの入力信号は、上記の導通又は非導通による信号に限らず、例えば、電圧信号、電流信号、周波数信号等でもよい。

制御部３０は、出力端子部６０のデジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれから出力する。デジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれは、プログラマブルな汎用のデジタル出力端子である。

出力端子部６０のデジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４は、オン又はオフのいずれかの出力信号が出力される。本実施形態の電力変換器１は、デジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれと、出力共通端子ＴＹＣとの間が導通又は非導通であるかにより、デジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれからの出力信号を出力する。例えば、電力変換器１は、デジタル出力端子と入力共通端子との間が導通である場合はオン、非導通である場合はオフを出力する。

本実施形態の電力変換器１では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ４により、それぞれデジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれと、出力共通端子ＴＹＣとの間が導通又は非導通を切り替える。

使用者は、複数の出力処理候補の中から設定により、デジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれに割り当てる入力処理を選択できる。制御部３０は、例えば、表２の機能をデジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれに割り当てることができる。

デジタル出力端子ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３及びＴＹ４のそれぞれは、例えば、外部機器４に接続される。外部機器４は、例えば、表示用ＬＥＤ、プログラマブルロジックコントローラである。

更に、制御部３０は、例えば、表１の機能をマルチファンクションキー２１７に割り当てることができる。また、制御部３０は、例えば、表２の機能をマルチ表示ＬＥＤ２２５に割り当てることができる。すなわち、使用者は、複数の表示処理候補の中から設定により、マルチ表示ＬＥＤ２２５に割り当てる表示処理を選択できる。マルチ表示ＬＥＤ２２５は、表示素子の一例である。マルチ表示ＬＥＤ２２５が表示する処理が、表示処理の一例である。

なお、オン又はオフのいずれかの出力信号は、上記の導通又は非導通による信号に限らず、例えば、電圧信号、電流信号、周波数信号等でもよい。

次に、マルチファンクションキー２１７が押された時の制御部３０の処理、すなわち、電力変換器１の制御方法について説明する。図３は、本実施形態の電力変換器１の制御部３０のマルチファンクションキー２１７が押された時の処理を説明するフローチャートである。

処理を開始すると、制御部３０は、マルチファンクションキー２１７が押されたかどうかの判定を行う（ステップＳ１０）。マルチファンクションキー２１７が押されていない場合（ステップＳ１０のＮｏ）は、制御部３０は、ステップＳ４０の処理を行う。

マルチファンクションキー２１７が押された場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）は、制御部３０は、マルチファンクションキー２１７が所定の時間以上継続して押されたか、例えば、１秒以上押された（長押しされた）かどうか判定する（ステップＳ２０）。

マルチファンクションキー２１７が１秒以上押された（長押しされた）場合（ステップＳ２０のＹｅｓ）、制御部３０は、マルチファンクションキー２１７に、複数の入力処理候補の中から設定により選択された処理に対して、入力をオンとオフをトグルする（ステップＳ３０）。すなわち、ステップＳ３０では、制御部３０は、複数の入力処理候補の中から設定により選択された選択処理を行う。そして、制御部３０は、ステップＳ４０の処理を行う。

なお、制御部３０は、ステップＳ３０において、７セグメントＬＥＤモニタ２３０に、入力がオンである場合は「Ｏｎ」、入力がオフである場合は「Ｏｆｆ」と一瞬表示してもよい。すなわち、制御部３０は、所定の時間以上継続してマルチファンクションキー２１７が押された旨を７セグメントＬＥＤモニタ２３０に表示してもよい。７セグメントＬＥＤモニタ２３０は表示部の一例である。

一方、マルチファンクションキー２１７が所定の時間より短い時間押された場合、例えば、１秒以上押されていない（長押しされていない）場合（ステップＳ２０のＮｏ）、制御部３０は、予め設定された標準処理を行う（ステップＳ５０）。そして、制御部３０は、ステップＳ４０の処理を行う。

ステップＳ４０では、制御部３０は、処理を継続するかどうかの判断を行う。処理を継続する場合（ステップＳ４０のＹｅｓ）は、ステップＳ１０に戻って上記の処理を繰り返す。処理を継続しない場合（ステップＳ４０のＮｏ）は、処理を終了する。

なお、マルチファンクションキー２１７は、第１操作キーの一例である。ステップＳ５０は、標準処理の一例である。ステップＳ３０は、第２処理又は選択処理の一例である。また、ステップＳ２０、ステップＳ３０及びステップＳ５０が、第１操作キーが押されたときの状態に応じて標準処理又は選択処理のいずれか一方を行う工程の一例である。

本実施形態の電力変換器１では、一定時間継続してマルチファンクションキー２１７が押されたかどうかを判断していたが、例えば、他のキーと同時にマルチファンクションキー２１７が押された場合に、選択処理を行ってもよい。マルチファンクションキー２１７と同時に押されたキーは、第２操作キーの一例である。また、例えば、マルチファンクションキー２１７が一定期間内（例えば、０．５秒間）に複数回（例えば、２回以上）押された場合に、選択処理を行ってもよい。

＜作用・効果＞
本実施形態の電力変換器１は、マルチファンクションキー２１７が押されたときに、マルチファンクションキー２１７が押されたときの状態に応じて、予め設定された標準処理又は複数の入力処理候補の中から設定により選択された選択処理のいずれか一方を行う。したがって、標準処理を行う場合と、選択処理を行う場合とで、マルチファンクションキー２１７を切り替えて使用することができる。

標準処理を行う場合と、選択処理を行う場合とで、マルチファンクションキー２１７を切り替えて使用することで、タッチパネル２１にキーを新たに追加することなく、使用者は、電力変換器１に選択処理を指示することができる。

また、本実施形態の電力変換器１は、マルチファンクションキー２１７を使用することにより、スイッチを用意して配線することなく、複数の入力処理候補の中から設定により選択された処理を実行できる。

更に、本実施形態の電力変換器１は、デジタル入力端子ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びＴＸ４のいずれかに割り当てられた複数の入力処理候補の中から設定により選択された処理と同じ処理を、マルチファンクションキー２１７を用いて実行できる。デジタル入力端子に割り当てられた処理と、マルチファンクションキー２１７に割り当てられた処理を同じにすることにより、デジタル入力端子を模擬して処理を行うことができる。

なお、本実施形態の電力変換器１は、複数の操作キーを備えている。本実施形態の電力変換器１は、複数の操作キーの中で、マルチファンクションキーは一つであったが、マルチファンクションキーとして動作する操作キーを複数備えてもよい。すなわち、本実施形態の電力変換器１において、複数の操作キーの少なくともいずれか一つの操作キーが押されたときに、マルチファンクションキーとして機能してもよい。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１電力変換器
１０電力変換部
２０操作部
３０制御部
５０入力端子部
６０出力端子部
２１７マルチファンクションキー
２２５マルチ表示ＬＥＤ
ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４デジタル入力端子
ＴＹ１、ＴＹ２、ＴＹ３、ＴＹ４デジタル出力端子

Claims

オン又はオフのいずれかの入力信号が入力される入力端子と、
操作を受け付ける第１操作キーと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記入力端子に入力された前記入力信号に応じて、複数の入力処理候補の中から設定により選択された第１処理を実行し、
前記制御部は、前記第１操作キーが押されたときに、前記第１操作キーが押されたときの状態に応じて、予め設定された標準処理又は前記複数の入力処理候補の中から設定により選択された第２処理のいずれか一方を行う、
電力変換器。
前記制御部は、所定の時間以上継続して前記第１操作キーが押されたときは、前記第２処理を行い、前記所定の時間より短い時間において前記第１操作キーが押されたときは、前記標準処理を行う、
請求項１に記載の電力変換器。
表示部を更に備え、
前記制御部は、前記所定の時間以上継続して前記第１操作キーが押されたときに、前記表示部に、前記所定の時間以上継続して前記第１操作キーが押された旨を表示する、
請求項２に記載の電力変換器。
操作を受け付ける第２操作キーを更に備え、
前記制御部は、前記第１操作キー及び前記第２操作キーが同時に押されたときは、前記第２処理を行い、前記第１操作キーが押され、前記第２操作キーが押されていないときは、前記標準処理を行う、
請求項１に記載の電力変換器。
オン又はオフのいずれかの入力信号が入力される入力端子と、
操作を受け付ける複数の操作キーと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記入力端子に入力された前記入力信号に応じて、複数の入力処理候補の中から設定により選択された第１処理を実行し、
前記制御部は、前記複数の操作キーの少なくともいずれか一つの操作キーが押されたときに、前記いずれか一つの操作キーが押されたときの状態に応じて、予め設定された標準処理又は前記複数の入力処理候補の中から設定により選択された第２処理のいずれか一方を行う、
電力変換器。
前記第２処理は、前記第１処理と同じ処理である、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力変換器。
表示素子を更に備え、
前記制御部は、設定により複数の表示処理候補の中から設定により選択された表示処理を行う、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換器。
操作を受け付ける第１操作キーと、
制御部と、を備える電力変換器の制御方法であって、
前記制御部が、前記第１操作キーが押されたときに、前記第１操作キーが押されたときの状態に応じて、予め設定された標準処理又は複数の入力処理候補の中から設定により選択された選択処理のいずれか一方を行う工程と、有する、
電力変換器の制御方法。