JP2022146992A - インバータの制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を、電源遮断期間中のカウント減少量を反映させた正しいカウント値とする。【解決手段】インバータの電源遮断時に、モータの周波数値（又は回転数値）と過負荷累積カウンタ値をＥＥＰＲＯＭに記録し（ステップＳ１０）、電源の復帰拾い上げ時に、モータの周波数値を取得し（ステップＳ２１）、該取得したモータの周波数値と前記ＥＥＰＲＯＭに記録した周波数値の差分を、予め設定した減少係数で除算して電源遮断から電源復帰までの経過時間を推定し（ステップＳ２２）、その経過時間内に減少した過負荷累積カウンタのカウント減少量を計算し（ステップＳ２３）、そのカウント減少量で過負荷累積カウンタのカウント値を減算して求めた値を、電源復帰拾い上げ時の過負荷累積カウンタのカウント値とする（ステップＳ２４～Ｓ２７）。【選択図】 図２

Description

本発明は、産業用インバータにおけるモータの過負荷動作の異常判定の方法に関する。

インバータとモータの組み合わせで運転、停止動作を行うインバータ機器において、過負荷動作に対しては、例えばインバータ制御機構の内部に用意した過負荷累積カウンタのカウント値（負荷累積値）を基に異常判定を行っていた。

図７に、モータ過負荷動作における、異常判定時のモータの速度、電流値の推移、過負荷累積カウンタの挙動等の一例を示す。

図７の（ａ）はモータ速度、（ｂ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「運転状態」信号、（ｃ）はモータ電流値、（ｄ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「異常出力」信号、（ｅ）は過負荷累積カウンタのカウント値、（ｆ）はインバータの制御装置のシーケンス入力「リセット動作」信号を各々示している。

インバータによるモータの運転時に、時刻ｔ１に示すように、モータ電流値（図７（ｃ））がインバータ内で定めたモータ過負荷発生基準値を超過すると、過負荷累積カウンタは負荷累積値として時間当たり一定数を加算し、モータ電流値の前記基準値に対する過負荷が継続すれば、過負荷累積カウンタのカウント値（図７（ｅ））は時刻ｔ１～ｔ２において増加する。

尚、モータ電流値の状況の変化（負荷減少や停止）でモータ過負荷発生基準値を下回ったとき、過負荷累積カウント値は減少する。減少した過負荷累積カウンタのカウント値が０を下回るときは０でリミットする。

次に時刻ｔ２のように、過負荷累積カウンタのカウント値があらかじめ決めた過負荷異常判定レベル（例えば０～１００として、１００値）を超過したときは異常として、警報や異常出力信号等で異常を知らせるほか、モータを停止する。

すなわち、時刻ｔ２においてシーケンス出力「異常出力」信号がハイレベルとなり、シーケンス出力「運転状態」信号がローレベルとなり、モータ電流値は時刻ｔ２～ｔ３間で０になり、モータ速度は徐々に減少し、過負荷累積カウンタのカウント値は時刻ｔ３以降減少する。

次に時刻ｔ４において、シーケンス入力「リセット動作」信号（図７（ｆ））が入力されると、図７（ｄ）のシーケンス出力「異常出力」信号はローレベルとなる。

尚、従来、インバータの過負荷保護方法として例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。この特許文献１では、過負荷運転時にカウントアップし、平常運転時にカウントを停止し、半導体温度が低下する条件ではカウントダウンすることで、過負荷運転と半導体温度の関係をカウンタで記憶して、カウンタが一定値を超えた場合に運転を停止することでインバータを故障から保護している。

また、モータの過負荷状態を検出する方法として、例えば特許文献２のように、導通時間中にタイマーを動作させて、モータの負荷状態を監視することが提案されていた。

特開２００５－３９８８２号公報 特開２００４－２３８０２号公報

モータの過負荷動作に対して過負荷累積カウンタのカウント値を基に異常判定を行う制御装置において、インバータ停止と再運転時のカウント動作のようすを図８に示す。

図８の（ａ）はモータ速度、（ｂ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「運転状態」信号、（ｃ）はモータ電流値、（ｄ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「異常出力」信号、（ｅ）は過負荷累積カウンタのカウント値、（ｆ）はインバータ電源状態（オン、オフ）信号を各々示している。

図８において、時刻ｔ１に到達する前の期間では、シーケンス出力「運転状態」信号（図８（ｂ））およびインバータ電源状態信号（図８（ｆ））はともにハイレベルであり、モータ電流値がモータ過負荷発生基準値をすでに超過している（図８（ｃ））が、過負荷累積カウンタのカウント値は過負荷異常判定レベル以下で増加中である。

次に時刻ｔ１において、過負荷累積カウンタのカウント値が過負荷異常判定レベルを超過すると、シーケンス出力「異常出力」信号がハイレベルとなり、シーケンス出力「運転状態」信号がローレベルとなり、モータ電流値は時刻ｔ１～ｔ２間で０になり、モータ速度は徐々に減少し、過負荷累積カウンタのカウント値は時刻ｔ２以降減少する。

次に過負荷累積カウンタのカウント値が０以外の値である時刻ｔ３においてインバータ電源が遮断した（又はＣＰＵのリセット動作等が発生した）場合は、インバータ電源状態信号およびシーケンス出力「異常出力」信号がともにローレベルとなる。

そして、過負荷累積カウンタのカウント値を、インバータ制御機構内部のＲＡＭ等の揮発性の記憶装置（記録装置）に格納している場合は、そのカウント値が消去されてしまう（図８（ｅ）のように０以外の値が０になってしまう）。

次に時刻ｔ４において、インバータの電源が復帰するとインバータ電源状態信号がハイレベルとなり、その直後の時刻ｔ５にシーケンス出力「運転状態」信号がハイレベルとなり、モータ電流値が増加しはじめ、モータ速度が徐々に上昇する。

次に、時刻ｔ６においてモータ電流値がモータ過負荷発生基準値を超過すると、過負荷累積カウンタは実際のモータの状態にかかわらず図８（ｅ）のようにカウント値０からのカウント増加を行う。

このため、モータの実際の状態と離れた負荷状態となり、モータ自体は異常とすべき状態でもインバータはまだその状況に達してないと判断して、異常出力が遅れ、結果モータの破損が懸念される。この問題を解決するためには改善案として例えば図９のような動作としたい。

すなわち、図９の時刻ｔ３～ｔ４に示すインバータ電源遮断期間中の過負荷累積カウンタのカウント減少量を、図９（ｅ）の破線で示すカウント値のように補填し、インバータ電源復帰時のカウント値に反映させるものである。

尚、図９において、（ｅ）の過負荷累積カウンタ以外の動作は図８の動作と同様である。

また、特許文献１、２の技術では、カウンタやタイマー動作時に停電が発生すると計測手段は時間計測ができない。計測不能な状態は、インバータやモータには通電されないため、半導体やモータの温度は低下するが、それらを補正する手段がない。

このため、復電後に運転を継続した場合、カウンタやタイマと半導体温度の関係性を失っているため、過負荷状態に最大限インバータを運転継続することができない。

本発明は、上記課題に鑑み、産業用インバータのモータの過負荷動作にて、負荷の蓄積量の動作を改善し、現在の規格に対応できることを目指すものであり、その目的は、インバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を、電源遮断期間中のカウント減少量を反映させた正しいカウント値に設定することができるインバータの制御装置および制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載のインバータの制御装置は、
モータを駆動するインバータの制御装置であって、
前記インバータの運転時に、前記モータの電流値が、設定された基準値を超過したらカウント値を増加させ、設定された基準値以下のときカウント値を減少させる過負荷累積カウンタと、
前記インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を取得するための経過時間取得用パラメータが記録される不揮発性メモリと、
前記インバータの電源遮断時に前記不揮発性メモリに記録された経過時間取得用パラメータと、インバータの、前記電源遮断後の再起動時に取得した経過時間取得用パラメータとに基づいて、インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を求める経過時間取得部と、
前記経過時間取得部により求められた経過時間内に減少した前記過負荷累積カウンタのカウント減少量を求めるカウント減少量演算部と、
前記カウント減少量演算部により求められたカウント減少量からインバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を求めて設定するカウント値設定部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載のインバータの制御装置は、請求項１において、
前記経過時間取得用パラメータは、モータの駆動周波数又は回転数と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
前記経過時間取得部は、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時のモータの駆動周波数又は回転数と、電源遮断後の再起動時に取得したモータの駆動周波数又は回転数との差分を、設定した周波数又は回転数の減少係数で除算することで前記経過時間を求める、ことを特徴とする。

請求項３に記載のインバータの制御装置は、請求項１において、
前記インバータの内部には、主電源が遮断してもカウント継続可能に構成された時計機能が設けられ、
前記経過時間取得用パラメータは、前記インバータ内部の時計機能によりカウントされた時計カウント値と、前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
前記経過時間取得部は、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時の時計カウント値と、電源遮断後の再起動時に取得した時計カウント値の差分から前記経過時間を求めることを特徴とする。

請求項４に記載のインバータの制御装置は、請求項１において、
前記経過時間取得用パラメータは、測定又は推定演算により求めたインバータ内部のヒートシンク温度と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
前記経過時間取得部は、前記不揮発性メモリに記録された、インバータの電源遮断時のインバータ内部のヒートシンク温度と、電源遮断後の再起動時に取得したインバータ内部のヒートシンク温度との差分を、設定した温度減少係数で除算することで前記経過時間を求めることを特徴とする。

請求項５に記載のインバータの制御方法は、
モータを駆動するインバータの運転時に、前記モータの電流値が、設定された基準値を超過したらカウント値を増加させ、設定された基準値以下のときカウント値を減少させる過負荷累積カウンタと、
前記インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を取得するための経過時間取得用パラメータが記録される不揮発性メモリと、を備えたインバータの制御方法であって、
前記インバータの電源遮断時に、経過時間取得用パラメータを前記不揮発性メモリに記録するステップと、
インバータの、前記電源遮断後の再起動時に経過時間取得用パラメータを取得するステップと、
前記インバータの電源遮断時に前記不揮発性メモリに記録された経過時間取得用パラメータと、前記インバータの、前記電源遮断後の再起動時に取得された経過時間取得用パラメータとに基づいて、インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を求める経過時間取得ステップと、
前記経過時間取得ステップにより求められた経過時間内に減少した前記過負荷累積カウンタのカウント減少量を求めるカウント減少量演算ステップと、
前記カウント減少量演算ステップにより求められたカウント減少量からインバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を求めて設定するカウント値設定ステップと、を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載のインバータの制御方法は、請求項５において、
前記経過時間取得用パラメータは、モータの駆動周波数又は回転数と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
前記経過時間取得ステップは、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時のモータの駆動周波数又は回転数と、電源遮断後の再起動時に取得したモータの駆動周波数又は回転数との差分を、設定した周波数又は回転数の減少係数で除算することで前記経過時間を求めるステップを有している、ことを特徴とする。

請求項７に記載のインバータの制御方法は、請求項５において、
前記インバータの内部には、主電源が遮断してもカウント継続可能に構成された時計機能が設けられ、
前記経過時間取得用パラメータは、前記インバータ内部の時計機能によりカウントされた時計カウント値と、前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
前記経過時間取得ステップは、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時の時計カウント値と、電源遮断後の再起動時に取得した時計カウント値の差分から前記経過時間を求めるステップを有している、ことを特徴とする。

請求項８に記載のインバータの制御方法は、請求項５において、
前記経過時間取得用パラメータは、測定又は推定演算により求めたインバータ内部のヒートシンク温度と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
前記経過時間取得ステップは、前記不揮発性メモリに記録された、インバータの電源遮断時のインバータ内部のヒートシンク温度と、電源遮断後の再起動時に取得したインバータ内部のヒートシンク温度との差分を、設定した温度減少係数で除算することで前記経過時間を求めるステップを有している、ことを特徴とする。

請求項１～８に記載の発明によれば、インバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を、電源遮断期間中のカウント減少量を反映させた正しいカウント値に設定することができる。このため、実際のモータ過負荷の状態が保持され、実際の動作に即した過負荷機能の動作が図れる。

本発明の実施例１による動作のタイムチャート。 本発明の実施例１による動作のフローチャート。 本発明の実施例２による動作のタイムチャート。 本発明の実施例２による動作のフローチャート。 本発明の実施例３による動作のタイムチャート。 本発明の実施例３による動作のフローチャート。 従来のモータ過負荷動作におけるタイムチャート。 従来の、インバータ停止と再運転時のカウント動作におけるタイムチャート。 本発明が改善しようとする動作案のタイムチャート。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本実施形態例では、モータを駆動するインバータの制御装置において、インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を取得するための経過時間取得用パラメータ、例えば、過負荷累積カウンタのカウント値、モータの駆動周波数又は回転数、インバータ内部の時計機能によりカウントされた時計カウント値、測定又は推定演算により求めたインバータ内部のヒートシンク温度を記録する不揮発性メモリと、インバータの電源遮断時に前記不揮発性メモリに記録された経過時間取得用パラメータと、インバータの、前記電源遮断後の再起動時に取得した経過時間取得用パラメータとに基づいて、インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を求める経過時間取得部と、前記経過時間取得部により求められた経過時間内に減少した前記過負荷累積カウンタのカウント減少量を求めるカウント減少量演算部と、前記カウント減少量演算部により求められたカウント減少量からインバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を求めて設定するカウント値設定部と、を設けた。

本実施例１では、経過時間取得用パラメータとして、過負荷累積カウンタのカウント値と、モータの駆動周波数又は回転数を用い、インバータ電源の遮断時間が比較的短く、再起動時点でまだモータが回っていれば拾い上げた周波数又は回転数（周波数／回転数）で差分から経過時間を推定し、そこから過負荷累積カウンタのカウント減少量を推定し、遮断前に記録したカウント量に展開するように構成した。

図１は実施例１における拾い上げによる補填動作のタイムチャート、図２は実施例１によるインバータの制御装置が行う処理の動作フローチャートである。

図２（ａ）はインバータの電源遮断時のフローチャートであり、ステップＳ１０において電源遮断時のモータの駆動周波数又は回転数と、過負荷累積カウンタのカウント値を不揮発性メモリ、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶（記録）する。

図２（ｂ）はインバータ電源の復帰拾い上げ時のフローチャートであり、ステップＳ２１では拾い上げ動作にてモータの駆動周波数又は回転数を取得し、ステップＳ２２では、前記ステップＳ１０で不揮発性メモリに記録した電源遮断時のモータの駆動周波数又は回転数と、電源遮断後の再起動時に取得したモータの駆動周波数又は回転数との差分を、予め設定した周波数又は回転数の減少係数で除算して、電源遮断から再起動までの経過時間を推定する。

次にステップＳ２３では、前記推定された経過時間から過負荷累積カウンタのカウント減少量を計算し、ステップＳ２４では前記計算されたカウント減少量で過負荷累積カウンタのカウント値を減算する。

そして減算結果のカウント値が０より下であるか否かをステップＳ２５で判定し、０より下である場合はステップＳ２６でカウント値を０値でリミットした後、ステップＳ２７においてインバータの再起動時（復帰拾い上げ時）の過負荷累積カウンタのカウント値に展開する（現カウント値として展開する）。

ここで、前記ステップＳ２２の経過時間推定演算で用いる周波数又は回転数の減少係数の設定方法の一例を述べる。ここでは、事前調整運転、自動調整運転（オートチューニング動作）等の試験運転時、故障発生でフリーラン停止動作を行う機会を設けているとする。この測定で測定開始から一定時間経過後：例えば１０秒後か１分後等のモータ周波数／回転数から減少量をエンコーダ等を用いて測定し、下記＜例１＞の計算式を基に係数値（減少係数）を計算し、これを記録する。

この係数値（減少係数）は事前調整運転、自動調整運転（オートチューニング動作）等の試験運転時に取得するほか、パラメータの手入力で設定できるものとする。この係数値（減少係数）はＥＥＰＲＯＭに記録することで保護し、電源遮断等でも保持されるとする。

＜例１＞
試験運転等で５０Ｈｚで運転していてフリーラン運転となり、１０秒後に２５Ｈｚまで減少したとする。係数値（減少係数）は（測定開始値―時間経過後値）／時間と考え、今回の例では（５０－２５）／１０＝２．５（係数）となる。この２．５がＥＥＰＲＯＭに保管される。

次に本実施例１の拾い上げによる補填動作の詳細を説明する。図１の（ａ）はモータ速度、（ｂ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「運転状態」信号、（ｃ）はモータ電流値、（ｄ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「異常出力」信号、（ｅ）は過負荷累積カウンタのカウント値、（ｆ）はインバータ電源状態（オン、オフ）信号を各々示している。

図１において、時刻ｔ１に到達する前の期間では、シーケンス出力「運転状態」信号（図１（ｂ））およびインバータ電源状態信号（図１（ｆ））はともにハイレベルであり、モータ電流値がモータ過負荷発生基準値をすでに超過している（図１（ｃ））が、過負荷累積カウンタのカウント値は過負荷異常判定レベル以下で増加中である。

次に時刻ｔ１において、過負荷累積カウンタのカウント値が過負荷異常判定レベルを超過すると、シーケンス出力「異常出力」信号がハイレベルとなり、シーケンス出力「運転状態」信号がローレベルとなり、モータ電流値は時刻ｔ１～ｔ２間で０になり、モータ速度は徐々に減少し、過負荷累積カウンタのカウント値は時刻ｔ２以降減少する。

Ａ－（１） 時刻ｔ３ではインバータ電源状態信号およびシーケンス出力「異常出力」信号がローレベルとなる。制御装置ではこれを運転中または停止によるフリーラン、減速動作中に電源遮断か再起動が発生したと判断する。

Ａ－（２） 電源遮断によるＣＰＵが停止する前に、モータの周波数／回転数値と過負荷累積カウンタのカウント値をＥＥＰＲＯＭ等の電源遮断でも保持される記録装置へ記録する（ステップＳ１０）。

これは、電源遮断等で電圧値が低下して一定レベル以下となったとき、その時点の周波数／回転数値をエンコーダ等を用いて測定し、測定値をＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに保管するものである。また、その時点の過負荷累積カウンタのカウント値も同様に記録しＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに保管する。

電源遮断が継続し、制御回路の主電源がＯＦＦとなって制御回路内部の過負荷累積カウンタのカウント値が図１（ｅ）の破線のように消去されても、ＥＥＰＲＯＭ内の記録値は保持される。

Ａ－（３） 次に時刻ｔ４において電源が再投入され、ＣＰＵが再起動する。この段階でモータは回転しているとする。

Ａ－（４） 電源が復旧して時刻ｔ５において制御機能が再度立ち上がり完了したとき、拾い上げ再始動の機能が有効であれば、拾い上げ動作が行われ、回転中のモータ周波数／回転数に合わせて運転再開される（シーケンス出力「運転状態」信号がハイレベルとなる）。

拾い上げ時点でその時点の周波数値／回転数値がエンコーダ等を用いて取得される（図２（ｂ）のステップＳ２１）。

Ａ－（５） インバータ内部ではＥＥＰＲＯＭ内部に記録された電圧低下時点の周波数／回転数と、拾い上げ動作時点で取得された周波数／回転数の値を比較し、その差分から経過時間を推定する（図２（ｂ）のステップＳ２２）。

Ａ－（６） 推定された経過時間から過負荷累積カウンタの減少量を計算し（図２（ｂ）のステップＳ２３）、遮断直前に記録した過負荷累積カウンタのカウント値に対し、前記算出した経過時間分のカウント量の減少を行い現時点（時刻ｔ５）のカウント値を演算し（図２（ｂ）のステップＳ２４）、拾い上げ完了とともに現カウント値として展開する（図２（ｂ）のステップＳ２５～Ｓ２７）。

Ａ－（７） 運転により再度電流値が過負荷基準を超過しない段階では過負荷累積カウンタのカウント値は減少を続け、０値でリミットする。

またこのときＥＥＰＲＯＭ記録カウント値＜計算された過負荷累積カウンタの減少量となる場合は０値でリミットしたうえで展開される。

前記推定する経過時間や演算により求める過負荷累積カウンタの減少量等の具体的数値例を以下に示す。減少係数については前述のとおり、試験運転等で５０Ｈｚで運転していてフリーラン運転となり、１０秒後に２５Ｈｚまで減少したとする。係数値（減少係数）は（測定開始値―時間経過後値）／時間と考え、今回の例では（５０－２５）／１０＝２．５（係数）となる。

過負荷累積カウンタのカウント値は１分で１００→０に減少する計算とする。電源低下時（Ａ－（２）：時刻ｔ３）の時点でモータ４０Ｈｚ：過負荷累積カウンタのカウント値７５を取得しＥＥＰＲＯＭに記録される。

その後Ａ－（４）：時刻ｔ５まで進むと、電源復帰後のモータ周波数値は２０Ｈｚ相当に落ち込んでいて、この時点で拾い上げ再始動が開始されたとする。

インバータ内部では上記で取得した係数値（減少係数）を踏まえて計算し、経過時間を推定すると、今回の例では４０－２０／２．５＝８（ｓｅｃ）とみなせる。

８ｓｅｃ相当の過負荷累積カウンタのカウント値は８＊１００／６０≒１３と考えられる。電源低下時に取得した過負荷累積カウンタのカウント値７５から引くことで、拾い上げ時点のカウント値が推測できる。すなわち７５－１３＝６２となる。

６２が拾い上げ時点（時刻ｔ５）の過負荷累積カウンタのカウント値に展開される。その後は運転の状況により増加減される。

本実施例２では、経過時間取得用パラメータとして、インバータ内部の時計機能によりカウントされた時計カウント値と、過負荷累積カウンタのカウント値を用い、電源の遮断時間と再投入時間を比較し、差分値から過負荷累積カウンタの減少量を推定し、その減少量を遮断前に記録した過負荷累積カウンタのカウント値に展開するように構成した。

図３は実施例２における内部時計機能を活用した補填動作のタイムチャート、図４は実施例２によるインバータの制御装置が行う処理の動作フローチャートである。

図４（ａ）はインバータの電源遮断時のフローチャートであり、ステップＳ３０において電源遮断時の現時間と、過負荷累積カウンタのカウント値を不揮発性メモリ、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶（記録）する。

図４（ｂ）は再起動時のフローチャートであり、ステップＳ４１では、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時の時計カウント値と電源遮断後の再起動時に取得した時計カウント値の差分によって、電源遮断から再起動までの経過時間を推定する。

次にステップＳ４２では、前記推定された経過時間から過負荷累積カウンタのカウント減少量を計算し、ステップＳ４３では前記計算されたカウント減少量で過負荷累積カウンタのカウント値を減算する。

そして減算結果のカウント値が０より下であるか否かをステップＳ４４で判定し、０より下である場合はステップＳ４５でカウント値を０値でリミットした後、ステップＳ４６においてインバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値に展開する（現カウント値として展開する）。

次に本実施例２の動作の詳細を説明する。図３の（ａ）はモータ速度、（ｂ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「運転状態」信号、（ｃ）はモータ電流値、（ｄ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「異常出力」信号、（ｅ）は過負荷累積カウンタのカウント値、（ｆ）はインバータ電源状態（オン、オフ）信号を各々示している。

図３において、時刻ｔ１に到達する前の期間では、シーケンス出力「運転状態」信号（図３（ｂ））およびインバータ電源状態信号（図３（ｆ））はともにハイレベルであり、モータ電流値がモータ過負荷発生基準値をすでに超過している（図３（ｃ））が、過負荷累積カウンタのカウント値は過負荷異常判定レベル以下で増加中である。

次に時刻ｔ１において、過負荷累積カウンタのカウント値が過負荷異常判定レベルを超過すると、シーケンス出力「異常出力」信号がハイレベルとなり、シーケンス出力「運転状態」信号がローレベルとなり、モータ電流値は時刻ｔ１～ｔ２間で０になり、モータ速度は徐々に減少し、過負荷累積カウンタのカウント値は時刻ｔ２以降減少する。

Ｂ－（１） 時刻ｔ３ではインバータ電源状態信号およびシーケンス出力「異常出力」信号がローレベルとなる。制御装置ではこれを運転中または停止によるフリーラン、減速動作中に電源遮断が発生したと判断する。

Ｂ－（２） 電源遮断によるＣＰＵが停止する前に、モータの周波数／回転数値と過負荷累積カウンタのカウント値と電源遮断時の時間とを、ＥＥＰＲＯＭ等の電源遮断でも保持される記録装置へ記録する（ステップＳ３０）。電源が遮断されることにより、制御回路内部のＲＡＭ等の各値が０となる。

Ｂ－（３） 次に時刻ｔ４において電源が再投入されてＣＰＵが再起動する。

Ｂ－（４） 再起動の時点で再起動時点の時間と電源遮断時の時間値を比較し、その差分から経過時間を推定する（ステップＳ４１）。

Ｂ－（５） 遮断直前に記録した過負荷累積カウンタのカウント値に対し、前記算出した経過時間分のカウント量の減少を行い現時点（時刻ｔ４）のカウント値を演算し（ステップＳ４３）、現カウント値として展開する（ステップＳ４４～Ｓ４６）。

Ｂ－（６） 例えば時刻ｔ５のように、停止中や再運転により再度モータ電流値が過負荷異常判定レベルを超過しない段階では過負荷累積カウンタのカウント値は減少を続け、０値でリミットする。

Ｂ－（７） 時刻ｔ６において再度モータ電流値が過負荷異常判定レベルを超過したときは過負荷累積カウンタの増加に転じる。

次に、時間測定の方法、推定する経過時間や過負荷累積カウンタの減少量等の具体例を以下に示す。時間測定の方法として、リアルタイム機能ＩＣ（リアルタイムクロック：ＲＴＣ）や同機能内蔵マイコンの利用を考える。カウント方法や取得方法は各ＩＣやマイコンに依る。本実施例では、一般的な動作例として０．１ｓｅｃ経過で＋１カウントしていると想定する。このカウント値を時計カウント値と呼称する。時計カウント値はＩＣやＣＰＵからのデータ値が随時送られＲＡＭ内に格納されていると考える。

リアルタイム機能ＩＣ（ＲＴＣ）や同機能内蔵マイコンは内蔵電池等、制御機器とは別系統で電源が確保されていて主電源遮断時でも時計カウントが継続できると考える。

電源遮断等で電圧値が低下して一定レベル以下となったとき、時計カウント値を取得してＥＥＰＲＯＭに記録する。例として取得値は３００とする（図３でのＢ－（２））。

同時に過負荷累積カウンタのカウント値は７５としてＥＥＰＲＯＭに記録される。電源が復旧して制御機能が再度立ち上がり完了したとき、拾い上げ再始動の機能が有効であれば、拾い上げ動作が行われ、回転中のモータ周波数／回転数に合わせて運転再開される（図３でのＢ－（６））。

この時の時計カウント値は例として３５０であるとする。そして図３のＢ－（２）でＥＥＰＲＯＭに記録されていた時計カウント値との差をとる。本例では３５０－３００＝５０が経過時間相当の時計カウント値となる。

この時計カウント値から過負荷累積カウンタのカウント値の減少量に比例して減少量を推定する。過負荷累積カウンタのカウント値は１分で１００→０に減少する計算とする。

上記より、時計カウント値は０．１ｓｅｃ＝１カウントと想定していたら、５０カウント＝５ｓｅｃ相当となる。５ｓｅｃ相当の過負荷累積カウンタのカウント値は（５＊１００）／６０≒８となる。

前記ＥＥＰＲＯＭに記録された過負荷累積カウンタのカウント値７５から減少量を引き、７５－８＝６７となる。

この６７が拾い上げ完了とともに現カウント値として展開される。このときＥＥＰＲＯＭ記録カウント値＜減少量となる場合は０値でリミットしたうえで展開される。

本実施例３では、経過時間取得用パラメータとして、測定又は推定演算により求めたインバータ内部のヒートシンク温度と過負荷累積カウンタのカウント値を用い、電源遮断時と再投入時のヒートシンクの温度差から経過時間を推定し、そこから過負荷累積カウンタの減少量を推定し、その減少量を遮断前に記録したカウント値に展開するように構成した。

すなわち、インバータ内部のヒートシンク温度からモータの温度上昇を推定する。モータの温度上昇は出力電流と通電時間から推定できる（通電時間は１回目の過負荷累積カウンタの値から逆算できる）。そして、電源遮断時と再投入時のヒートシンクの温度差から経過時間を推定し、そこからカウントの減少量を推定し、その減少量を遮断前に記録したカウント値に展開する。

あらかじめパラメータ等で、モータの熱時定数を考慮した温度減少係数を測定するかを決めて設定する。

図５は実施例３における温度取得による補填動作のタイムチャート、図６は実施例３によるインバータの制御装置が行う処理の動作フローチャートである。

図６（ａ）はインバータの電源遮断時のフローチャートであり、ステップＳ５０において電源遮断時のインバータ内部のヒートシンク温度と、過負荷累積カウンタのカウント値を不揮発性メモリ、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶（記録）する。

図６（ｂ）は再起動時の復帰拾い上げ時のフローチャートであり、ステップＳ６１では拾い上げ動作にてモータの駆動周波数又は回転数を取得し、ステップＳ６２では、前記ステップＳ５０で不揮発性メモリに記録した電源遮断時のヒートシンク温度値と、電源遮断後の再起動時に取得したヒートシンク温度との差分を、予め設定した温度減少係数で除算して、電源遮断から再起動までの経過時間を推定する。

次にステップＳ６３では、前記推定された経過時間から過負荷累積カウンタのカウント減少量を計算し、ステップＳ６４では前記計算されたカウント減少量で過負荷累積カウンタのカウント値を減算する。

そして減算結果のカウント値が０より下であるか否かをステップＳ６５で判定し、０より下である場合はステップＳ６６でカウント値を０値でリミットした後、ステップＳ６７においてインバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値に展開する（現カウント値として展開する）。

次に本実施例３の動作の詳細を説明する。図５の（ａ）はモータ速度、（ｂ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「運転状態」信号、（ｃ）はモータ電流値、（ｄ）はインバータの制御装置のシーケンス出力「異常出力」信号、（ｅ）は過負荷累積カウンタのカウント値、（ｆ）はインバータ電源状態（オン、オフ）信号を各々示している。

図５において、時刻ｔ１に到達する前の期間では、シーケンス出力「運転状態」信号（図５（ｂ））およびインバータ電源状態信号（図５（ｆ））はともにハイレベルであり、モータ電流値がモータ過負荷発生基準値をすでに超過している（図５（ｃ））が、過負荷累積カウンタのカウント値は過負荷異常判定レベル以下で増加中である。

次に時刻ｔ１において、過負荷累積カウンタのカウント値が過負荷異常判定レベルを超過すると、シーケンス出力「異常出力」信号がハイレベルとなり、シーケンス出力「運転状態」信号がローレベルとなり、モータ電流値は時刻ｔ１～ｔ２間で０になり、モータ速度は徐々に減少し、過負荷累積カウンタのカウント値は時刻ｔ２以降減少する。

Ｃ－（１） 時刻ｔ３では、インバータ電源状態信号およびシーケンス出力「異常出力」信号がローレベルとなる。制御装置ではこれを運転中または停止によるフリーラン、減速動作中に電源遮断が発生したと判断する。

Ｃ－（２） 電源遮断によるＣＰＵが停止する前に、インバータのヒートシンク温度の値と過負荷累積カウンタのカウント値をＥＥＰＲＯＭ等の電源遮断でも保持される記録装置へ記録する（ステップＳ５０）。電源が遮断されることにより、制御回路内部の記録値が０となる。

Ｃ－（３） 次に時刻ｔ４において、電源が再投入されてＣＰＵが再起動する。

Ｃ－（４） 再起動の時点で再起動時点のヒートシンク温度を取得し（ステップＳ６１）、それと電源遮断時のヒートシンク温度値を比較し、その差分と温度減少係数から経過時間およびカウンタ減少量を推定する（ステップＳ６２，Ｓ６３）。

Ｃ－（５） 電源遮断直前に記録した過負荷累積カウンタのカウント値に対し、前記算出した経過時間分のカウント減少量を引き、現時点の過負荷累積カウンタのカウント値を演算し（ステップＳ６５）、現カウント値として展開する（ステップＳ６５～ステップＳ６７）。

Ｃ－（６） 例えば時刻ｔ５のように、停止中や再運転により再度モータ電流値が過負荷異常判定レベルを超過しない段階では過負荷累積カウンタのカウント値は減少を続け、０値でリミットする。

Ｃ－（７） 時刻ｔ６において、再度モータ電流値が過負荷異常判定レベルを超過したときは過負荷累積カウンタの増加に転じる。

次に、ヒートシンク温度の取得方法、推定する経過時間や過負荷累積カウンタの減少量等の具体例を以下に示す。

ヒートシンク温度はインバータのゲート出力指令により、インバータを構成する半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴが動作することで発熱し連動して上昇する。電源遮断でゲート指令がＯＦＦとなり、ＩＧＢＴは停止し、発熱元がなくなり、ヒートシンク温度は下がる。

ここでは、試験運転時や事前調整運転等で、故障発生でフリーラン、停止を行う機会を設けているとする。この測定で測定開始から一定時間経過後、例えば１０秒後か１分後等のヒートシンク温度値をそれぞれ測定し温度カウント値を取得する。

下記＜例２＞の計算式を基に温度減少係数値を計算し、これを記録する。この温度減少係数値は自動調整運転（オートチューニング動作）等の試験運転時に取得するほか、パラメータの手入力で設定できるものとする。温度減少係数値はＥＥＰＲＯＭに記録することで保護し、電源遮断等でも保持されるとする。

電源遮断等で電圧値が低下して一定レベル以下となったとき、その時点の温度カウント値を記録し、記録値をＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに保管する（ステップＳ５０）。また、その時点の過負荷累積カウンタのカウント値も同様に記録しＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに保管する。

電源遮断が継続し、制御回路の主電源がＯＦＦとなってもＥＥＰＲＯＭ内の記録値は保持される（図５におけるＣ－（２））。

電源が復旧して制御機能が再度立ち上がり完了したとき、拾い上げ再始動の機能が有効であれば、拾い上げ動作が行われ、回転中のモータ周波数／回転数に合わせて運転再開される。

拾い上げ時点でその時点のヒートシンク温度値を取得する（図５におけるＣ－（４））。

インバータ内部ではＥＥＰＲＯＭ内部に記録された電圧低下時点のヒートシンク温度値と、拾い上げ動作時点で取得されたヒートシンク温度値を比較し、その差分から経過時間を推定し、経過時間からカウント減少量を計算する（以下の＜例２＞を参照）。

ＥＥＰＲＯＭに記録された過負荷累積カウンタのカウント値からカウント減少量を引き、拾い上げ完了とともに現カウント値として展開する。

このときＥＥＰＲＯＭ記録カウント値＜減少量となる場合は０値でリミットしたうえで展開される。

＜例２＞
試験運転等で運転していてヒートシンク温度値が５０℃で、フリーラン運転となり、１０秒後に４８℃まで減少したとする。温度減少係数値は（測定開始値―時間経過後値）／時間と考え、今回の例では（５０－４８）／１０＝０．２（係数）となる。この０．２がＥＥＰＲＯＭに保管される。

過負荷累積カウンタのカウント値は１分で１００→０に減少する計算とする。電源低下時（Ｃ－（２））の時点でヒートシンク温度５０℃：過負荷累積カウンタのカウント値６０を取得しＥＥＰＲＯＭに記録される。

その後図５のＣ－（４）まで進むと、電源復帰後のヒートシンク温度値は４６℃相当に落ち込んでいて、この時点で拾い上げ再始動が開始されたとする。

インバータ内部では上記で取得した温度減少係数値を踏まえて計算し、経過時間を推定する、今回の例では５０－４６／０．２＝２０（ｓｅｃ）とみなせる。２０ｓｅｃ相当の過負荷累積カウンタのカウント値は２０＊１００／６０≒３３と考えられる。

電源低下時に取得した過負荷累積カウンタのカウント値と引くことで、拾い上げ時点のカウント値が推測でき、６０－３３＝２７となる。２７が拾い上げ時点の過負荷累積カウンタのカウント値に展開される。その後は運転の状況により増加減される。

以上のように、実施例１～３によれば、過負荷動作における過負荷異常の判定に用いる過負荷累積カウンタの動作で、電源遮断時～再投入後の過負荷累積カウンタ量を推測することで、実際のモータ過負荷の状態が保持され、実際の動作に即した過負荷機能の動作が図れる。

Ｓ１０，Ｓ２１～Ｓ２７…実施例１の処理ステップ
Ｓ３０，Ｓ４１～Ｓ４６…実施例２の処理ステップ
Ｓ５０，Ｓ６１～Ｓ６７…実施例３の処理ステップ

Claims (8)

1. モータを駆動するインバータの制御装置であって、
   前記インバータの運転時に、前記モータの電流値が、設定された基準値を超過したらカウント値を増加させ、設定された基準値以下のときカウント値を減少させる過負荷累積カウンタと、
   前記インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を取得するための経過時間取得用パラメータが記録される不揮発性メモリと、
   前記インバータの電源遮断時に前記不揮発性メモリに記録された経過時間取得用パラメータと、インバータの、前記電源遮断後の再起動時に取得した経過時間取得用パラメータとに基づいて、インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を求める経過時間取得部と、
   前記経過時間取得部により求められた経過時間内に減少した前記過負荷累積カウンタのカウント減少量を求めるカウント減少量演算部と、
   前記カウント減少量演算部により求められたカウント減少量からインバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を求めて設定するカウント値設定部と、を備えたことを特徴とするインバータの制御装置。
2. 前記経過時間取得用パラメータは、モータの駆動周波数又は回転数と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
   前記経過時間取得部は、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時のモータの駆動周波数又は回転数と、電源遮断後の再起動時に取得したモータの駆動周波数又は回転数との差分を、設定した周波数又は回転数の減少係数で除算することで前記経過時間を求める、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータの制御装置。
3. 前記インバータの内部には、主電源が遮断してもカウント継続可能に構成された時計機能が設けられ、
   前記経過時間取得用パラメータは、前記インバータ内部の時計機能によりカウントされた時計カウント値と、前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
   前記経過時間取得部は、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時の時計カウント値と、電源遮断後の再起動時に取得した時計カウント値の差分から前記経過時間を求めることを特徴とする請求項１に記載のインバータの制御装置。
4. 前記経過時間取得用パラメータは、測定又は推定演算により求めたインバータ内部のヒートシンク温度と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
   前記経過時間取得部は、前記不揮発性メモリに記録された、インバータの電源遮断時のインバータ内部のヒートシンク温度と、電源遮断後の再起動時に取得したインバータ内部のヒートシンク温度との差分を、設定した温度減少係数で除算することで前記経過時間を求めることを特徴とする請求項１に記載のインバータの制御装置。
5. モータを駆動するインバータの運転時に、前記モータの電流値が、設定された基準値を超過したらカウント値を増加させ、設定された基準値以下のときカウント値を減少させる過負荷累積カウンタと、
   前記インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を取得するための経過時間取得用パラメータが記録される不揮発性メモリと、を備えたインバータの制御方法であって、
   前記インバータの電源遮断時に、経過時間取得用パラメータを前記不揮発性メモリに記録するステップと、
   インバータの、前記電源遮断後の再起動時に経過時間取得用パラメータを取得するステップと、
   前記インバータの電源遮断時に前記不揮発性メモリに記録された経過時間取得用パラメータと、前記インバータの、前記電源遮断後の再起動時に取得された経過時間取得用パラメータとに基づいて、インバータの電源が遮断してから再起動するまでの経過時間を求める経過時間取得ステップと、
   前記経過時間取得ステップにより求められた経過時間内に減少した前記過負荷累積カウンタのカウント減少量を求めるカウント減少量演算ステップと、
   前記カウント減少量演算ステップにより求められたカウント減少量からインバータの再起動時の過負荷累積カウンタのカウント値を求めて設定するカウント値設定ステップと、を備えたことを特徴とするインバータの制御方法。
6. 前記経過時間取得用パラメータは、モータの駆動周波数又は回転数と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
   前記経過時間取得ステップは、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時のモータの駆動周波数又は回転数と、電源遮断後の再起動時に取得したモータの駆動周波数又は回転数との差分を、設定した周波数又は回転数の減少係数で除算することで前記経過時間を求めるステップを有している、ことを特徴とする請求項５に記載のインバータの制御方法。
7. 前記インバータの内部には、主電源が遮断してもカウント継続可能に構成された時計機能が設けられ、
   前記経過時間取得用パラメータは、前記インバータ内部の時計機能によりカウントされた時計カウント値と、前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
   前記経過時間取得ステップは、前記不揮発性メモリに記録されたインバータの電源遮断時の時計カウント値と、電源遮断後の再起動時に取得した時計カウント値の差分から前記経過時間を求めるステップを有している、ことを特徴とする請求項５に記載のインバータの制御方法。
8. 前記経過時間取得用パラメータは、測定又は推定演算により求めたインバータ内部のヒートシンク温度と前記過負荷累積カウンタのカウント値を含んでおり、
   前記経過時間取得ステップは、前記不揮発性メモリに記録された、インバータの電源遮断時のインバータ内部のヒートシンク温度と、電源遮断後の再起動時に取得したインバータ内部のヒートシンク温度との差分を、設定した温度減少係数で除算することで前記経過時間を求めるステップを有している、ことを特徴とする請求項５に記載のインバータの制御方法。

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