JP2717468B2 - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP2717468B2
JP2717468B2 JP3256202A JP25620291A JP2717468B2 JP 2717468 B2 JP2717468 B2 JP 2717468B2 JP 3256202 A JP3256202 A JP 3256202A JP 25620291 A JP25620291 A JP 25620291A JP 2717468 B2 JP2717468 B2 JP 2717468B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は交流電動機の速度制御を
行うインバータ装置、特にインバータ装置への回生電力
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のインバータ装置を示すブロ
ック図、図5は同インバータ装置の出力周波数と出力電
圧との関係を示すグラフである。図において、1は交流
電源7の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路である
コンバータ回路、2はコンバータ回路1の直流電圧を平
滑する平滑コンデンサ、3はスイッチング素子を決めら
れたタイミングでオン・オフすることにより、平滑コン
デンサ2の直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換する
逆変換回路であるインバータ回路、4はインバータ回路
3をPWM制御するマイクロコンピュータ、5はインバ
ータ回路3のスイッチング素子を駆動するPWM信号を
出力するベースアンプ、6は平滑コンデンサ2の直流電
圧を検出する直流電圧検出回路、150はコンバータ回
路1〜直流電圧検出回路6で構成されたインバータ装置
である。8はインバータ回路3の交流電圧により駆動さ
れる誘導電動機、200はインバータ装置150の運転
指令を行う運転指令装置であり、この運転指令装置はマ
イクロコンピュータ21、キーシート22及び表示器2
3を有して、インバータ装置150に正転,逆転,停止
の運転指令及び出力周波数の運転指令を設定することが
できる。
【0003】以上のように構成した従来のインバータ装
置150により誘導電動機8を運転する場合の動作につ
いて図6の運転時のフローチャートに基づいて説明す
る。まず、運転指令装置200より例えば正転の運転指
令が入力され、次に、出力周波数の運転指令が入力され
て運転が開始される(ステップS1)。次に、運転指令
装置200のマイクロコンピュータ21に停止フラッグ
が立っているかをみてマイクロコンピュータ4が停止か
否かを判断する(ステップS2)。そして、停止でない
と判断した場合にはマイクロコンピュータ4が所定の周
波数に設定された出力周波数の運転指令を読み込み(ス
テップS3)、停止であると判断した場合にはマイクロ
コンピュータ4が0Hzの出力周波数指令を読み込む
(ステップS4)。しかる後に、マイクロコンピュータ
4は直流電圧検出回路6が検出した直流電圧を読み込み
(ステップS5)、その直流電圧に対して常に出力周波
数が指令された値となるような関数でスイッチング出力
を演算し(ステップS6)、そのスイッチング出力をベ
ーアアンプ5に出力し、インバータ回路3のスイッチン
グ素子をPWM信号により駆動してインバータ回路3よ
り設定された出力周波数の交流電圧を出力させる(ステ
ップS7)。
【0004】上述したステップS6でのスイッチング出
力の演算は図5に示すように任意の出力周波数に対して
出力電圧が一義的に定まり、平滑コンデンサ2の直流電
圧が変化しても同一周波数における出力電圧は同じにな
るように演算される。つまり、直流電圧が変化しても出
力電圧は常に図5に示す値となるように演算される。次
に、誘導電動機8を減速させる場合について述べる。誘
導電動機8を減速さるには、インバータ装置150の出
力周波数を小さくする(下げる)ことにより行われる
が、この時、誘導電動機8は発電機となって電力をイン
バータ装置150へ供給即ち回生する。この結果、平滑
コンデンサ2が回生電力により充電されて直流電圧が上
昇するが、出力電圧は前述したように図5に示すような
出力周波数に対して一定の値となる。また、平滑コンデ
ンサ2の直流電圧の上昇が所定の保護レベル値を越えた
時は、出力を遮断してインバータ装置150を過電圧よ
り保護するが、保護動作が働いてインバータ装置150
がトリップするのを極力防ぐため、直流電圧が保護レベ
ル値以下の所定の値に達すると、一旦周波数の低下を停
止して直流電圧の上昇を抑え、直流電圧が所定の値より
小さくなると、再度減速を行うという動作を繰り返しな
がら減速する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ装置
150は平滑コンデンサ2の直流電圧が変化してもその
直流電圧に対して常に出力周波数が指令された値となる
ような関数でスイッチング出力を演算し、そのスイッチ
ング出力によって駆動されたインバータ回路3が設定さ
れた出力周波数に対応する所定の出力電圧を出力するよ
うにしているので、誘導電動機8を減速させるために出
力周波数を低下させた場合には誘導電動機8による回生
電力によって平滑コンデンサ2の直流電圧が上昇し、そ
のためインバータ装置150が破壊されるおそれがあ
る。そこで、直流電圧が所定値以上に上昇した場合には
一旦誘導電動機8の減速即ち出力周波数の低下を停止
し、直流電圧が所定の値より小さくなると、再度減速を
行うという動作を繰り返すために、誘導電動機8の減速
に所望の時間より長くかかってしまったり、或いはイン
バータ装置150の過電圧保護動作が働いてしまうとい
う問題があった。
【0006】また、実開昭62−11396号公報に示
されるようなコンデンサ電圧が所定値に上昇した時にイ
ンバータの周波数の低下を中断し、所定コンデンサ電圧
に低下するまでの周波数を上昇保持させたり、特開平1
−152967号公報に示されるような微分回路等で直
流電圧の上昇率を演算し、規定値となったことろで減速
勾配を抑制するように速度指令に補正をかけて順次出力
周波数を低下し停止するようにしたものもあるが、やは
り交流電動機を減速させるのに時間がかかるという問題
は解決されるものではなかった。
【0007】かかる問題と解決するための対策として特
開昭63−48176号、実開平1−143296号及
び特開平3−60389号公報に示されるような直流電
力消費形の制動方法、すなわち、インバータ装置におけ
る直流回路の電圧上昇を検出して、この電圧が所定値以
上に上昇したら、コンデンサに並列に接続された抵抗器
に電流を流して制動時のエネルギーをジュール熱として
消費することにより制動力を得る方法があるが、コスト
の上昇、インバータユニットが大きくなるなどの問題が
新たに生じることとなった。本発明はかかる問題点を解
決するためになされたもので、安価で減速能力が向上し
たインバータ装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るインバータ
装置は、交流電源を直流に変換するコンバータ回路と、
コンバータ回路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ
と、平滑コンデンサの直流電圧をスイッチング素子のオ
ン・オフによって所定周波数の交流電圧に変換するイン
バータ回路と、平滑コンデンサの直流電圧を検出する直
流電圧検出回路と、減速以外の運転時には直流電圧検出
回路が検出した直流電圧に対して常に同一出力電圧とな
るような関数でスイッチング出力を演算し、減速運転時
には前記交流電源の定格時の直流電圧値の関数でスイッ
チング出力を演算してインバータ回路に出力するスイッ
チング出力演算回路とを備えてなるなるものである。
【0009】
【作用】本発明においては、減速以外の加速及び定速の
運転時にはスイッチング出力演算回路は直流電圧検出回
路が検出した平滑コンデンサの直流電圧に対して常に同
一出力電圧となるような関数でスイッチング出力を演算
してインバータ回路に出力するから、たとえ交流電源7
の電源電圧が変動して平滑コンデンサ2の直流電圧が変
動してもインバータ回路3が出力する出力電圧は出力周
波数によって決められた一義的な所定の出力電圧とな
る。また、減速の運転時にはスイッチング出力演算回路
4は交流電源7の定格時の平滑コンデンサ2の直流電圧
値の関数でスイッチング出力を演算してインバータ回路
に出力するから、誘導電動機8の回生電力により、平滑
コンデンサ2の直流電圧が上昇しても交流電源7の定格
時の直流電圧値の関数で演算されたスイッチング出力で
インバータ回路3が駆動されることとなり、インバータ
回路3の出力電圧は平滑コンデンサ2の直流電圧の上昇
により交流電源7の定格時の直流電圧の関数に比例して
上昇した出力周波数に対応して上昇することになる。こ
のように出力電圧が上昇すると、誘導電動機8への励磁
電流が増加し、誘導電動機8の巻線での損失が増加す
る。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示すブロック図、
図2は同実施例の出力周波数と出力電圧との関係を示す
グラフである。図において、図1の従来例と同一の構成
は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。1
4はインバータ回路3をPWM制御するマイクロコンピ
ュータで、減速以外の運転指令時と減速の運転指令時の
スイッチング出力信号を演算するスイッチング出力演算
回路15と運転指令装置200によって設定された正
転、逆転、停止及び出力周波数の運転指令を記憶するR
AM16とを有して構成されている。
【0011】次に、上記実施例により誘導電動機を運転
する場合の動作について図3の運転時のフローチャート
に基づいて説明する。まず、運転指令装置200より例
えば正転の運転指令が入力され、次に、出力周波数の運
転指令が入力されて運転が開始される(ステップS1
1)。次に、運転指令装置200のマイクロコンピュー
タ21に停止フラッグが立っているかをみてマイクロコ
ンピュータ21が停止か否かを判断する(ステップS1
2)。停止でないと判断した場合にはマイクロコンピュ
ータ14が所定の周波数に設定された出力周波数の運転
指令を読み込み(ステップS13)、停止であると判断
した場合にマイクロコンピュータ14が0Hzの出力周
波数指令を読み込む(ステップS14)。しかる後に、
運転指令装置200のマイクロコンピュータ21に減速
フラッグが立っているかをみてマイクロコンピュータ1
4が減速か否かを判断する(ステップS15)。そし
て、減速でないと判断した場合にはマイクロコンピュー
タ14は直流電圧検出回路6が検出した直流電圧を読み
込み(ステップS16)、その直流電圧に対して常に出
力電圧が設定された値となるような関数、即ちその直流
電圧に対して常に同一出力電圧となるような関数でスイ
ッチング出力を演算し(ステップS18)、そのスイッ
チング出力をベースアンプ5に出力し、インバータ回路
3のスイッチング素子をPWM信号により駆動してイン
バータ回路3より設定された出力周波数の交流電圧を出
力させる(ステップS19)。ここに、検出した直流電
圧に対して常に同一の出力電圧となるような関数とは直
流電圧の変動に対し、出力電圧が変動しないよう直流電
圧の変化に対して出力電圧を補正する動作を行わせる関
数を意味する。
【0012】また、減速であると判断した場合には平滑
コンデンサ2の直流電圧値を定格交流電源電圧時の直流
電圧値、例えば、定格交流電源電圧が200Vであると
すれば、200×21/2 =283Vを直流電圧値とし
(ステップS17)、その関数でスイッチング出力を演
算し(ステップS18)、そのスイッチング出力をベー
スアンプ5に出力し、インバータ回路3のスイッチング
素子をPWM信号により駆動してインバータ回路3より
交流電圧を出力させる(ステップS19)。これによ
り、減速時のインバータ回路3の出力電圧は直流電圧が
定格値であれば、図2のAパターンになるが、誘導電動
機8の回生電力により直流電圧が上昇した場合にはこれ
に比例して図2のBに示すように上昇する。つまり、減
速でない例えば加速及び定速の運転中はたとえ交流電源
7の電源電圧が変動してもインバータ回路3の出力電圧
は図2のAに示すように所定の出力電圧となるが、減速
運転中は回生電力により直流電圧が上昇しても直流電圧
値は実際よりも低い値である定格値283Vとしての関
数でスイッチング出力信号の演算を行う。その結果、イ
ンバータ回路3のスイッチング素子の駆動を直流電圧の
変化にかかわらず交流電源7の定格時の直流電圧値の関
数で同じように行うため、直流電圧の上昇に比例し、出
力電圧が上昇する。ここに、交流電源7の定格時の直流
電圧値の関数とは交流電源7における定格入力電圧時の
スイッチングを直流電圧が変動しても行い、出力電圧を
補正する動作を行わせない関数を意味する。
【0013】このように、減速時のインバータ回路3の
出力電圧が上昇することにより、誘導電動機8への励磁
電流が増加し、誘導電動機8の巻線での損失が増加す
る。これは、つまりインバータ回路3への回生電力を誘
導電動機8への励磁電流の増加により誘導電動機8で消
費するということであり、インバータ回路3への回生電
力は従来に比べて減少し、直流電圧の上昇も少なくな
る。従って、減速運転を中断することなく、しかも回生
電力を抵抗器等で消費するような回路を伴わずに減速能
力を高めることができる。また、励磁電流の増加によ
り、減速トルクも向上する。
【0014】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、減速運転
時にはスイッチング出力演算回路が交流電源の定格時の
直流電圧値の関数でスイッチング出力を演算してインバ
ータ回路に出力することにより、インバータ回路から出
力される出力電圧が直流電圧の上昇により交流電源の定
格時の直流電圧の関数に比例して上昇した出力周波数に
対応して上昇した出力電圧となる。従って、減速運転時
には誘導電動機の回生電力によって平滑コンデンサの直
流電圧が上昇することによって出力電圧が上昇すると、
誘導電動機への励磁電流が増加し、誘導電動機の巻線で
の損失が増加し、回生電力を誘導電動機で消費するため
に、インバータ回路への回生電力が従来に比べて減少
し、直流電圧の上昇も少なくなり、減速運転を中断させ
ることなく、しかも回生電力を抵抗器等で消費するよう
な回路を設けなくとも減速能力を高めることができると
いう効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】同実施例の出力周波数と出力電圧との関係を示
すグラフである。
【図3】同実施例の運転時のフローチャートである。
【図4】従来のインバータ装置を示すブロック図であ
る。
【図5】同インバータ装置の出力周波数と出力電圧との
関係を示すグラフである。
【図6】同インバータ装置の運転時のフローチャートで
ある。
【符号の説明】
1 コンバータ回路 2 平滑コンデンサ 3 インバータ回路 6 直流電圧検出回路 7 交流電源 8 誘導電動機 14 スイッチング出力演算回路 150 インバータ装置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を直流に変換するコンバータ回
    路と、コンバータ回路の出力電圧を平滑する平滑コンデ
    ンサと、平滑コンデンサの直流電圧をスイッチング素子
    のオン・オフによって所定周波数の交流電圧に変換する
    インバータ回路と、平滑コンデンサの直流電圧を検出す
    る直流電圧検出回路と、減速以外の運転時には直流電圧
    検出回路が検出した直流電圧に対して常に同一出力電圧
    となるような関数でスイッチング出力を演算し、減速運
    転時には前記交流電源の定格時の直流電圧値の関数でス
    イッチング出力を演算してインバータ回路に出力するス
    イッチング出力演算回路とを備えてなることを特徴とす
    るインバータ装置。
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