JP2650310B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、可変交流電力を出力するインバータ装置
の改善に係り、特に、電気的特性の異なる交流電動機を
選択的に切り換えて使用する場合に適したインバータ装
置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を示す構成図である。
図において、１は直流電源、２乃至７は直流電源１にブ
リッジ接続された６個のトランジスタ、８乃至13はトラ
ンジスタ２乃至７と逆並列に接続された６個のダイオー
ド、14は交流電動機、15は電圧指令発生器、16はPWM信
号発生器、17はベースアンプ、18はインバータ部であ
る。電圧指令発生器15は図示しない周波数指令手段から
の周波数指令入力によって、周波数に対応して予め定め
られた電圧決定手段により電圧を設定するものである。
PWM信号発生器16は周波数及び電圧の指令を入力し、パ
ルス信号の周期と幅を設定し、ベースアンプ17へ出力す
る。ベースアンプ17は指令されたパルス信号を増幅し、
トランジスタ２乃至７のベースへ送ってトランジスタ２
乃至７を駆動する。

次に動作について説明する。トランジスタ２乃至７及
びダイオード８乃至13は、いわゆる逆変換器（インバー
タ）18を構成しており、直流電源１からの直流電力を任
意に設定された周波数・電圧の交流電力に変換し、交流
電動機14に供給する。ここで、ベースアンプ17からの信
号がトランジスタ２乃至７のベースに交互に供給され、
トランジスタ２乃至７は交互にオン・オフ動作をするこ
とにより交流電力を発生し負荷14に供給することにな
る。このとき、トランジスタ２乃至７の導通する周期に
よって周波数が定まり、導通する量によって電圧が定ま
る。トランジスタ２乃至７はベースにベースアンプ17か
ら加えられるパルス信号によって駆動される。

次に周波数及び電圧の設定について説明する。図示し
ない周波数指令手段から周波数指令信号が電圧指令発生
器15及びPWM信号発生器16へ入力される。電圧指令発生
器15は指令された周波数に対応して電圧が定められる計
算式またはデータ（パターン）を記憶しており、これに
よって指令された周波数に対応する電圧指令を設定し、
これをPWM信号発生器16へ送る。PWM信号発生器16は上記
両指令により、設定された周期及び電圧に対応する周期
およびペルス幅のパルス信号を作成し、ベースアンプ17
へ送る。ベースアンプ17はこれを増幅してトランジスタ
２乃至７のベースにそのパルス信号を加え、設定された
周波数及び電圧の交流電力を発生させる。

第４図は電圧指令発生器15が発生する電圧のパターン
を示すグラフであり、出力周波数（Ｆ）が与えられると
出力電圧（Ｖ）が決定されるようになっている。図の実
線で示すものについて説明すれば、低周波数域で出力電
圧がV/F一定の直線よりV₁だけ上げてある。これは交流
電動機の一次巻線の抵抗分による電圧降下を補償し、ト
ルクを十分に出力させるためである。したがって、一次
巻線の抵抗分の大きな高抵抗の交流電動機などの場合
は、トルクを十分出させるために、さらに電圧降下の補
償分を増加させ、これをより高い電圧X₂とし、出力周波
数（Ｆ）と出力電圧（Ｖ）との関係を図の破線で示すよ
うにしなければならない。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のインバータ装置は以上のように構成されている
ので、例えば、第５図に示すように、１台のインバータ
装置で２台の交流電動機14a,14bをコンタクタ19a,19bに
よって切換えて使用する場合、例えば、一方の電動機14
aは通常の交流電動機で、他方の電動機14bは高抵抗の交
流電動機であったとすると、高抵抗の交流電動機に十分
なトルクを出させるためには、電圧指令発生器15で発生
する電圧指令を第４図の破線で示す高い電圧としなけれ
ばならない。ところが、電圧をこのように設定して通常
の交流電動機である14aの方に切換えて運転すると、電
圧が高すぎて過励磁状態となり大きな電流が流れ、イン
バータ装置の過電流保護回路が作動してストップした
り、電動機が異常発熱したりして運転に支障が生じる。
また、第４図の実線で示す低い電圧とした場合は、通常
の交流電動機14aはよいが高抵抗の電動機14bは十分なト
ルクを発生することができない。したがって、このよう
な場合、別々のインバータ装置を設けて個別に運転する
しかないというような課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、１台のインバータ装置で、電気的特性の異
なる複数の交流電動機に、それぞれ対応する出力電圧を
選択信号により選択供給することができるインバータ装
置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は、インバータ部の出
力をそれぞれ特性の異なる複数の交流電動機のいずれか
に切換え接続する第１切換手段と、上記交流電動機の特
性に応じた周波数指令および電圧指令の関係を示す電圧
パターンにもとづき入力された上記周波数指令に対する
上記電圧指令を発生し出力する電圧指令発生手段を複数
の上記交流電動機に対応して複数有する電圧指令発生部
と、上記第１切換手段の切換えに連動して、上記電圧指
令発生部の複数の上記電圧指令発生手段の中の一つを選
択し、この選択された電圧指令発生手段に上記周波数指
令が入力されるとともに、この電圧指令発生手段から出
力される上記電圧指令が上記PWM信号発生手段に入力さ
れるように切り換える第２切換手段とを備えたものであ
る。

［作用］ この発明におけるインバータ装置は、複数の交流電動
機のいずれかに切換え接続する第１切換手段の切り換え
に連動して第２切換手段が切り換わり、選択された一つ
の電圧指令発生手段に周波数指令が入力され、この電圧
指令発生手段から出力される電圧指令がPWM信号発生手
段に入力されるので、特性の異なる複数の交流電動機に
対して対応する周波数とともに対応するパターンの電圧
が供給される。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、１は直流電源、２乃至７は直流電源１に
ブリッジ接続された６個のスイッチング手段、例えば、
トランジスタ、８乃至13はトランジスタ２乃至７と逆並
列接続された６個のダイオード、14a,14bは電気的特性
の異なる交流電動機である。15a,15bは電圧指令発生手
段、例えば、電圧指令発生器、16は図示しない周波数指
令手段からの指令と電圧指令発生器15aまたは15bからの
指令によりパルス信号を発生するPWM信号発生手段、例
えば、PWM信号発生器、17はPWM信号発生器16からの信号
を増幅してトランジスタ２乃至７のベースに印加するベ
ースアンプ、18はインバータ部、19a,19bは第１切換手
段、例えばコンタクタである。20a,20bは図示しない周
波数指令手段からの指令信号を電圧指令発生器15aまた
は15bのいずれかに選択接続する第２切換手段、例え
ば、スイッチまたは接点であり、コンタクタ19a,19bに
連動させてある。なお、電圧指令発生部は電圧指令発生
器15aおよび電圧指令発生器15bから構成されるものとす
る。

例えば、交流電動機14aは通常の交流電動機であり、
交流電動機14bは高抵抗の交流電動機であるとする。電
圧指令発生器15aは第４図の実線で示すような通常の交
流電動機14aに最適な低い出力電圧を発生させる電圧パ
ターンが入力され記憶させてあり、電圧指令発生器15b
は第４図の破線で示すような高抵抗の交流電動機14bに
最適な高い出力電圧を発生させる電圧パターンが入力さ
れ記憶させてある。

このインバータ装置で普通の交流電動機14aに電力を
供給しようとするときは、コンタクタ19aを閉路する。
すると、接点20aが連動して閉路する。そこで、図示し
ない周波数指令手段からの周波数指令信号はPWM信号発
生器16に入力されるとともに、電圧指令発生器15aの方
に入力される。電圧指令発生器15aは、記憶している電
圧パターンにより、通常の交流電動機14aに最適な低い
出力電圧を発生させる電圧指令信号を出力しPWM信号発
生器16に送る。PWM信号発生器16では、入力した前記周
波数指令信号及び低い電圧の電圧指令信号により、それ
に対応する周期及びパルス幅のパルス信号を作成し、ベ
ースアンプ17へ送る。ベースアンプ17はこの信号を増幅
して交互周期的に６個のトランジスタ２乃至７のベース
に送る。６個のトランジスタ２乃至７はこの信号によっ
て駆動され、指令された周波数及び低い電圧の電力を通
常の交流電動機14aに供給する。以上のようにして、通
常の交流電動機14aは電圧指令発生器15aによって指令さ
れた通常の交流電動機に最適な低い電圧の電力を受け適
正に運転される。

次に、このインバータ装置で高抵抗の交流電動機14b
を運転しようとするときは、コンタクタ19bを閉路す
る。すると接点20bが連動して閉路する。そこで、前述
と同様な周波数指令信号は電圧指令発生器15bの方に入
力される。電圧指令発生器15bは高抵抗の交流電動機14b
に最適な高い出力電圧を発生させる電圧指令信号を出力
しPWM信号発生器16に送る。PWM信号発生器16では、前述
と同様に指令に対応するパルス信号を作成し、ベースア
ンプ17へ送る。ベースアンプ17はこれを増幅して６個の
トランジスタ２乃至７のベースに送りトランジスタを駆
動する。これによって、指令された周波数及び高い電圧
の電力が高抵抗の交流電動機14bに供給され、高抵抗の
交流電動機14bは所望のトルクを発揮して適正に運転さ
れる。

第２図はこの発明の第２実施例によるインバータ装置
の構成図である。図において21a,21bはクッション時限
設定器であり、周波数指令手段から周波数が変更指令さ
れたとき、直ちに周波数を変更して電動機14に供給して
も電動機14は慣性があるのでこれに追従できず不具合が
生じるので、出力周波数を漸増または漸減させて指令さ
れた周波数に変更するようにしたものである。このクツ
ション時限設定器21a,21bをそれぞれ電圧指令発生器15
a,15b及び接点20a,20bに直列に接続したものである。

第２図に示す実施例では、異なる電気的特性の交流電
動機14a,14bを運転する場合、それぞれの電気的特性に
最適な電圧が電圧指令発生器15a,15bで発生指令される
と共に、それぞれの電気的特性に最適なクッション時限
がクッション時限設定器21a,21bで設定され、無理のな
い限度で早急に電動機14aまたは14bの回転速度が変更さ
れる。

なお、以上説明した図示の実施例では、インバータ部
18の電気回路を開閉する電気弁として、トランジスタ２
乃至７を用いたが、その代わりにMOSFETなど他のスイッ
チング素子を用いてもよいことは勿論である。

また、上記実施例では、電動機14,コンタクタ19,電圧
指令発生器15,接点20等は２個の場合について説明した
が、これらは３個以上あってもよいことは勿論である。

また、電圧指令発生器15aと15bとは別個に設けるよう
に図示したが、これは１個の電圧指令発生器15の中に２
個または３個以上の電圧パターンのような電圧決定手段
を記憶させておき、これを選択し切換えて使用するよう
に構成することができる。クッション時限設定器につい
ても同様である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、複数の交流電動機
の接続の切り換えに連動して、対応する一つの電圧指令
がPWM信号発生手段に入力されるので、特性の異なる複
数の交流電動機に対して対応する周波数とともに対応す
るパターンの電圧が供給され、自動的に最適状態で電動
機を使用することができるインバータ装置が得られる効
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構
成図、第２図はこの発明の他の実施例によるインバータ
装置の構成図、第３図は従来例によるインバータ装置の
構成図、第４図は出力周波数（Ｆ）に対する出力電圧
（Ｖ）のグラフ、第５図はインバータ装置の使用例を示
す図である。 図において、２乃至７はトランジスタ、８乃至13はダイ
オード、15は電圧指令発生器、16はPWM信号発生器、17
はベースアンプ、20は接点、21はクッション時限設定器
である。 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】１対のスイッチング手段が直列接続された
   接続体が所定数並列接続され、これらのスイッチング手
   段を所定のPWM信号にもとづきオンオフさせることによ
   り上記接続の両端に入力された直流電力をPWM変調によ
   る所定周波数の交流電力に変換し出力するインバータ部
   と、入力された周波数指令および電圧指令にもとづき上
   記PWM信号を発生するPWM信号発生手段と、を備えたイン
   バータ装置において、 上記インバータ部の出力を複数の交流電動機のいずれか
   に切換え接続する第１切換手段と、入力された上記周波
   数指令に対し、上記交流電動機の特性に応じた上記周波
   数指令および上記電圧指令の関係を示す電圧パターンに
   もとずき、上記電圧指令を発生し出力する電圧指令発生
   手段を複数の上記交流電動機に対応して複数有する電圧
   指令発生部と、上記第１切換手段の切換えに連動して、
   上記電圧指令発生部の複数の上記電圧指令発生手段の中
   の一つを選択し、この選択された電圧指令発生手段に上
   記周波数指令が入力されるようにするとともに、この電
   圧指令発生手段から出力される上記電圧指令が上記PWM
   信号発生手段に入力されるように切り換える第２切換手
   段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。