JP2628094B2 - インバータ装置の制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はインバータ装置の制御回路に関し、特に停
止状態から加速運転に、あるいは定速運転から減速運転
に切り換わるとき、電動機と負荷装置の接続に使用され
る歯車の歯に加わる力を弱めることができるインバータ
装置の制御回路に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来のインバータ装置の制御回路を示す回路
構成図であり、図において、（１）はインバータ装置の
順変換部、（２）は平滑コンデンサ、（３）は逆変換
部、（４）は誘導電動機、（５）は目標周波数を設定す
る目標周波数設定回路、（６）は加減速時間を設定する
加減速時間設定回路、（７）は出力周波数指令と目標周
波数から運転モードを決定し、この運転モードと加減速
時間から次に出力する周波数指令を計算し、出力する出
力周波数指令決定回路（以下、出力周波数決定回路と略
記する）、（８）は出力周波数指令を基にしてPWM（パ
ルス幅変調）信号を作成するPWM信号作成回路、（９）
はPWM信号にしたがって、逆変換部（３）のスイッチン
グ素子を駆動する駆動回路である。

次に第３図の回路の動作について説明する。順変換部
（１）は入力された三相交流電圧を脈流電圧に変換し、
平滑コンデンサ（２）はこの脈流電圧を平滑して直流に
変換し、逆変換部（３）はこの直流電圧を可変周波数、
可変電圧の交流電圧に変換し、誘導電動機（４）はイン
バータ装置により可変速駆動される。

目標周波数設定回路（５）はインバータ装置の目標運
転周波数を設定し、加減速時間設定回路（６）はこの目
標周波数までの加減速時間を設定する。

また、出力周波数決定回路（７）は現在出力中の出力
周波数指令と目標周波数を比較し、前者が後者よりも小
さいときには加速モード、大きいときには減速モード、
等しいときには定速モードというようにインバータ装置
の運転モードを決定し、さらに、この運転モードと加減
速時間から次に出力する出力周波数指令を計算し、出力
する。PWM信号作成回路（８）は出力周波数指令を基に
してPWM信号を作成して出力し、駆動回路（９）はこのP
WM信号にしたがって、逆変換部（３）の６個のスイッチ
ング素子のON,OFFを制御する。

第５図は例えば実開昭61-156496号公報に開示された
他の従来のインバータ装置の制御回路を示す回路構成図
であり、図において、（12）は加速期間中に減速指令又
は減速期間中に加速指令を検出すると同時に計数を開始
し、あらかじめ設定された保持時間の間だけ計数を続け
るとともに、この計数動作を継続中は出力周波数保持信
号を出力し続けるタイマー回路、（13）は出力周波数保
持信号が入力されると同時にその時の出力周波数決定回
路（７）からの出力周波数指令を保持するとともに、出
力周波数保持信号が入力されている間は保持し続ける出
力周波数保持回路である。

次に、第５図の他の従来のインバータ装置の制御回路
の動作について説明する。タイマー回路（12）は加速期
間中に減速指令又は減速期間中に加速指令が入力される
と同時に計数を開始し、あらかじめ設定された保持時間
の間だけ計数を続けるとともに、この計数動作を継続中
は出力周波数保持信号を出力し続ける。また、出力周波
数保持回路（13）は、出力周波数保持信号が入力される
と同時にその時の出力周波数決定回路（７）からの出力
周波数指令を保持するとともに、出力周波数保持信号が
入力されている間はこれを保持し続ける。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のインバータ装置（第３図の回路）は以上のよう
に構成されているので、通常その加減速パターンは第４
図に示すように、加速時、減速時ともに直線状に変化す
る。そのため、インバータ装置により誘導電動機を停止
状態から加速運転する際や、定速運転から減速運転に切
り換える際に、誘導電動機の回転加速度が急に不連続的
に変化することにより、誘導電動機と負荷装置の接続に
使用される歯車の歯に対して大きな力が働き、歯車の歯
の摩耗の速度を速めたり、最悪の場合には歯車の歯が欠
けてしまうという問題点があった。

また、第５図の他の従来のインバータ装置では、その
加減速パターンは第６図に示すように、加速時に減速モ
ードに、あるいは減速時に加速モードに切換わる場合し
か考慮していないため、停止状態から加速モードに、あ
るいは定速モードから減速モードに切換わる際には、上
記の歯車の歯の摩耗の速度を速めたり、最悪の場合には
歯車の歯が欠けてしまうという問題点は解消されていな
い。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、インバータ装置の加減速パターンを、
停止状態から加速運転に、あるいは定速運転から減速運
転に切り換える際に、切り換え後、ある一定の周波数の
変化後にある一定時間の間、出力周波数の変化を停止さ
せることにより、誘導電動機と負荷装置の接続に使用さ
れる歯車の歯に加わる力を弱め、歯車の歯の摩耗の速度
を遅くすることができ、また歯車の歯が欠けたりする事
故を防止できるインバータ装置の制御回路を得ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るインバータ装置の制御回路は、目標周
波数を設定する目標周波数設定回路と、目標周波数と現
在出力中の実出力周波数指令よりインバータ装置の運転
モードを決定するとともに、この運転モードとインバー
タ装置の加減速時間とから次に出力する周波数指令を計
算し、出力周波数指令として出力する出力周波数指令決
定回路と、出力周波数指令の変化状況に基づいて運転モ
ードが切り換ったことを判断し、周波数の変化がない運
転モードに切換った場合を除き、運転モードの切り換え
後出力周波数指令があらじめ設定された停止周波数にな
ると同時に計数を開始し、あらかじめ設定された停止時
間の間だけ計数を読けるとともに、この計数動作を継続
中は出力周波数停止信号を出力し続ける出力周波数停止
信号出力回路と、常時は出力周波数指令をそのまま出力
し、出力周波数停止信号が入力されると同時にそのとき
の出力周波数指令を保持するとともに、出力周波数停止
信号が入力されている間は保持して実出力周波数指令と
して出力する出力周波数停止回路とを備えたものであ
る。

［作用］ この発明においては、出力周波数停止信号出力回路
が、出力周波数指令の変化状況に基づいて運転モードが
切り換ったことを判断し、周波数の変化がない運転モー
ドに切換った場合を除き、運転モードの切り換え後出力
周波数指令があらかじめ設定された停止周波数になると
同時に計数を開始し、あらじめ設定された停止時間の間
だけ計数を読けるとともに、この計数動作を継続中は出
力周波数停止信号を出力し続け、出力周波数停止回路
が、常時は出力周波数指令をそのまま出力し、出力周波
数停止信号が入力されると同時にそのときの出力周波数
指令を保持するとともに、出力周波数停止信号が入力さ
れている間は保持して実出力周波数指令として出力す
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について説明する。第１図
において、第３図及び第５図と同一部分には同一符号を
付し、その説明は省略する。（10）は出力周波数停止信
号出力回路で、出力周波数決定回路（７）からの出力周
波数指令があらかじめ設定された停止周波数になると同
時に計数を開始し、あらかじめ設定された停止時間の間
だけ計数を続けるとともに、この計数動作を継続中は出
力周波数停止信号を出力し続ける回路である。

なお、ここで停止周波数とは、停止状態から加速運転
に、あるいは定速運転から減速運転への運転モードの切
り換え後、あらかじめ設定された周波数Δｆだけ出力周
波数指令が変化したときの周波数で、出力周波数指令の
変化を停止させるという意味で停止周波数と称し、また
停止時間とは、出力周波数指令の変化を停止させている
時間Δｔをいい、あらかじめ設定しておくものである。

この出力周波数停止信号出力回路（10）についてさら
に詳しく説明すると、この回路はΔｆ判断回路（101）
とタイマー回路（102）を有し、出力周波数決定回路
（７）からの出力周波数指令を入力し、Δｆ判断回路
（101）が、出力周波数指令の変化の状況により、例え
ば周波数の変化がなければ停止または定速モードであ
り、周波数が高い方へ変化すれば加速モードであり、逆
方向へ変化すれば減速モードであるので、これらの変化
の状況に基づいて運転モードが切り換わったことを判断
し、さらにこの切り換え後、出力周波数指令が一定の周
波数Δｆだけ変化して停止周波数になったことを判断し
て信号を出力する。タイマー回路（102）は、Δｆ判断
回路からの出力信号が入力されると同時に計数を開始
し、一定の時間Δｔの間だけ計数を続けるとともに、こ
の計数動作を継続中は出力周波数停止信号を出力し続け
る。

（11）は出力周波数停止回路で、常時は出力周波数指
令をそのまま出力し、出力周波数停止信号出力回路（1
0）からの出力周波数停止信号が入力されると同時にそ
のときの出力周波数決定回路（７）からの出力周波数指
令を保持するとともに、出力周波数停止信号が入力され
ている間は保持し続けて、実出力周波数指令として出力
する回路である。

次に、動作について説明する。出力周波数停止信号出
力回路（10）は出力周波数決定回路（７）からの出力周
波数指令があらかじめ設定された停止周波数になると同
時に計数を開始し、あらかじめ設定された停止時間の間
だけ計数を続けるとともに、この計数動作を継続中は出
力周波数停止信号を出力し続ける。また、出力周波数停
止回路（11）は出力周波数停止信号が入力されると同時
にそのときの出力周波数決定回路（７）からの出力周波
数指令を保持するとともに、出力周波数停止信号が入力
されている間はこれを保持し続ける。

従って、この発明のインバータ装置の制御回路による
加減速パターンは、第２図に示すようなものになる。す
なわち、停止状態から加速運転に、あるいは定速運転か
ら減速運転に切り換える際に、切り換え後、あらかじめ
設定した一定の周波数Δｆの変化後にあらかじめ設定し
た一定時間Δｔの間、出力周波数の変化が停止する。こ
のΔｆとΔｔの設定値を調節することにより、誘導電動
機と負荷装置の接続に使用される歯車の歯に加わる力を
弱め、歯車の歯の摩耗の速度を遅くすることができる。
また、歯車の歯が欠けたりする事故を防ぐことができ
る。また、歯車どうしが強い力で当るとその瞬間インバ
ータに対する負荷が非常に大きくなり、過大な電流が流
れ、インバータがトリップすることがあるが、これを防
ぐこともできる。

なお、Δｆはバックラッシュ分だけ一方の歯車が移動
して歯と歯が当るのに相当する周波数変化に設定し、Δ
ｔは歯と歯が当ったときの振動が減衰する迄の時間を設
定することにより上述の効果を得ることができる。

次に、上記実施例（第１図）は三相のインバータを示
しているが、単相インバータであっても同様の効果が得
られる。また、PWMインバータに限らず負荷に電動機が
接続されたインバータであれば、例えばPAM（パルス振
幅変調）インバータに実施しても同様の効果が得られ
る。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、出力周波数停止信号
出力回路が、出力周波数指令の変化状況に基づいて運転
モードが切り換ったことを判断し、周波数の変化がない
運転モードに切換った場合を除き、運転モードの切り換
え後出力周波数指令があらじめ設定された停止周波数に
なると同時に計数を開始し、あらかじめ設定された停止
時間の間だけ計数を読けるとともに、この計数動作を継
続中は出力周波数停止信号を出力し続け、出力周波数停
止回路が、常時は出力周波数指令をそのまま出力し、出
力周波数停止信号が入力されると同時にそのときの出力
周波数指令を保持するとともに、出力周波数停止信号が
入力されている間は保持して実出力周波数指令として出
力するので、誘導電動機と負荷装置の接続に使用される
歯車の歯に加わる力を弱め、歯車の歯の摩耗の速度を遅
くすることができる。また、歯車の歯が欠けたりする事
故を防ぐことのできるインバータ装置の制御回路が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるインバータ装置の制
御回路の回路構成図、第２図は第１図に示すこの発明の
インバータ装置の制御回路による加減速パターンを示す
線図、第３図は従来のインバータ装置の制御回路の回路
構成図、第４図は第３図に示す従来のインバータ装置の
制御回路による加減速パターンを示す線図、第５図は他
の従来のインバータ装置の制御回路の回路構成図、第６
図は第５図に示す他の従来のインバータ装置の制御回路
による加減速パターンを示す線図である。 図において、（１）は順変換部、（２）は平滑コンデン
サ、（３）は逆変換部、（４）は誘導電動機、（５）は
目標周波数設定回路、（６）は加減速時間設定回路、
（７）は出力周波数決定回路、（８）はPWM信号作成回
路、（９）は駆動回路、（10）は出力周波数停止信号出
力回路、（11）は出力周波数停止回路。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電力を可変周波数、可変電圧の交流電
   力に変換するインバータ装置の目標周波数を設定する目
   標周波数設定回路と、 前記目標周波数と現在出力中の実出力周波数指令よりイ
   ンバータ装置の運転モードを決定するとともに、この運
   転モードとインバータ装置の加減速時間とから次に出力
   する周波数指令を計算し、出力周波数指令として出力す
   る出力周波数指令決定回路と、 前記出力周波数指令の変化状況に基づいて運転モードが
   切り換ったことを判断し、周波数の変化がない運転モー
   ドに切換った場合を除き、前記運転モードの切り換え後
   前記出力周波数指令があらじめ設定された停止周波数に
   なると同時に計数を開始し、あらかじめ設定された停止
   時間の間だけ計数を読けるとともに、この計数動作を継
   続中は出力周波数停止信号を出力し続ける出力周波数停
   止信号出力回路と、 常時は前記出力周波数指令をそのまま出力し、前記出力
   周波数停止信号が入力されると同時にそのときの前記出
   力周波数指令を保持するとともに、前記出力周波数停止
   信号が入力されている間は保持して実出力周波数指令と
   して出力する出力周波数停止回路とを備えたインバータ
   装置の制御回路。