JP2935672B2 - インバータ装置の制御方法 - Google Patents

インバータ装置の制御方法

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JP2935672B2 JP9033786A JP3378697A JP2935672B2 JP 2935672 B2 JP2935672 B2 JP 2935672B2 JP 9033786 A JP9033786 A JP 9033786A JP 3378697 A JP3378697 A JP 3378697A JP 2935672 B2 JP2935672 B2 JP 2935672B2
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典俊 辻
康正 東藤
洋 藤井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術用分野】本発明は、マイクロコンピ
ュータ制御方式のインバータ装置に係り、特に誘導電動
機などの交流回転電機駆動用として使用するのに好適な
インバータ装置の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インバータ装置は誘導電動機の可変速制
御に広く使用されているが、近年は、このインバータの
制御にもマイクロコンピュータによるものが主流を占め
るようになってきており、制御内容の豊富化に大きく寄
与している。
【0003】ところが、このようなインバータ装置を用
いたシステムでは、何らかの異常によりインバータ装置
の出力周波数が大きく上昇すると、当然のこととして誘
導電動機の回転速度も上昇し、特に大容量のシステムで
は、このような場合、機器破壊などの虞れも生じる。
【0004】そこで、このようなシステムでは、従来か
ら、インバータの出力周波数に所定の上限値が設定され
るようにしたものが知られており、その例を特開昭62
−201081号公報にみることができる。
【0005】ところで、この従来技術では、上記した所
定の上限値の設定機能が、マイクロコンピュータによる
ソフト的な処理により与えられるようになっていた。す
なわち、この従来技術では、メモリデータとして所定の
周波数上限値を設定し、これと、マイクロコンピュータ
がインバータの主回路に供給している出力周波数制御用
の信号とをソフト的に比較することにより、インバータ
の出力周波数が上限値を越えないように制御しているの
である。
【0006】
【発明が解決しょうとする課題】上記従来技術は、メモ
リデータとして設定されている周波数上限値がノイズな
どにより、別の値に書き換えられてしまう虞れがある
点、及びマイクロコンピュータから出力されている周波
数制御用信号が正しい制御のもとにあることの確認の点
についての配慮がされておらず、インバータ出力周波数
に対する確実な上限値の設定機能付与に欠けるという問
題があった。
【0007】本発明の目的は、インバータ装置での異常
発生に際しても、常に確実に、そのインバータ出力周波
数の異常な上昇を抑えることができ、それにより駆動さ
れている誘導電動機などの交流回転電機の過回転速度運
転の発生を充分に防止出来るようにしたインバータ装置
の制御方法を提供することにある。
【0008】上記したように、駆動すべき誘導電動機な
どの交流回転電機の容量が大きな場合には高価なシステ
ムとなっており、且つ、大容量の器機の過回転耐量には
一般的にあまり余裕が取れないのが通例であるから、イ
ンバータ装置の出力周波数の過上昇は、極めて望ましく
なく、この見地からすれば、本発明の存在意義の高さは
容易に理解し得るところである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、予め所定の
制御条件が設定してあるマイクロコンピュータにより出
力周波数を制御する方式のインバータ装置の制御方法に
おいて、所定の周波数を表わすデータの設定が可能なワ
イヤード・メモリ手段と、このワイヤード・メモリ手段
から読出した周波数データをアナログ値に変換する手段
と、インバータ装置の電力変換部から検出したインバー
タ周波数をアナログ値に変換する手段と、ハード回路か
らなるアナログ比較手段とを用い、上記ワイヤード・メ
モリ手段から読出した周波数データのアナログ値と、上
記インバータ周波数のアナログ値とを上記アナログ比較
手段により比較し、上記インバータ周波数のアナログ値
が、上記ワイヤード・メモリ手段から読出した周波数デ
ータのアナログ値のレベルを越えたとき、上記出力周波
数の上昇を制限するようにして達成される。
【0010】インバータ装置の電力変換部から検出した
インバータ周波数をアナログ値に変換する手段からは、
インバータが出力している周波数が与えられ、他方、ワ
イヤード・メモリ手段によれば、ノイズなどの影響を全
く受ける虞れのない正確な出力周波数の上限値が与えら
れる上、ハード回路からなるアナログ比較手段によれ
ば、暴走などの虞れのない確実な比較結果が得られるの
で、常に確実にインバータ装置の出力周波数に上限を与
えることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるインバータ装
置の制御方法について、図示の実施形態により詳細に説
明する。図1は本発明の一実施形態例で、図において、
1は三相の交流電力を直流電力に変換する順変換器、2
は平滑用のコンデンサ、それに3は平滑化された直流電
力を任意の電圧と任意の周波数の交流電力に変換する逆
変換器であり、これらにより電力変換部が形成され、電
圧形PWMインバータの主回路INVを構成している。
【0012】4は駆動対象(負荷)となる誘導電動機、5
は逆変換器3の相出力電流を検出する電流検出器、6は
電流検出器5の出力を受ける電流検出回路、7は周期検
出回路で、電流検出回路6による検出信号から、その周
期を検出するもの、8はマイクロコンピュータを含む制
御回路、9は逆変換器3を構成するスイッチング素子を
駆動するベースドライブ回路、10はインバータの出力
周波数を制御する周波数設定器、11はインバータの出
力周波数以外の各種の動作条件を設定し、必要に応じ
て、それらを表示することができるようになっているデ
ィジタル設定器である。
【0013】ここで、このような構成を有する電圧形P
WMインバータ装置は、その動作も含めて良く知られて
いるので、簡単に説明すると、制御回路8内にあるマイ
クロコンピュータは、電流検出回路6と周波数設定器1
0からの信号を取り込み、予めディジタル設定器11に
より入力され、設定されている動作条件のもとで、所定
の電圧と周波数の三相交流電力が誘導電動機4に供給さ
れるように、インバータの主回路INVを制御し、これ
により、この誘導電動機4の効率的な可変速運転が与え
られるようにするのである。
【0014】次に、12はディップスイッチ(ディジタ
ルスイッチ)で、上記したように、線路の切換、選択に
よりメモリ機能を与えるようにしたワイヤード・メモリ
手段であり、このインバータシステムに許される最大許
容出力周波数をハード的に格納し、制御回路8内のマイ
クロコンピュータに入力する働きをする。
【0015】図2は制御回路8を中心とする、制御部を
詳細に示したもので、図において、13はマイクロコン
ピュータ、14は周期検出回路7の出力をアナログ値に
変換する周波数−電圧変換器、15はディップスイッチ
12から与えられるディジタルデータをアナログ値に変
換するディジタル−アナログ変換器、16は比較器、1
7はPWM信号分配回路である。
【0016】次に、この実施形態例の動作について説明
する。まず、電流検出器4から供給されるインバータ主
回路INVの相電流Aは電流検出回路6に入力され、こ
こで高調波成分が除かれ、基本波成分だけにされてから
周期検出回路7に入力されて波形整形される。そして、
この周期検出回路7で波形整形された信号は周波数−電
圧変換器14に入力され、相電流Aの周波数に比例した
電圧レベルの信号VA に変換されて比較器16の一方
(上側)の入力に印加される。
【0017】一方、ディップスイッチ12の出力はディ
ジタル−アナログ変換器15に供給され、このディップ
スイッチ12によって選択されているディジタルデータ
Bに比例した電圧レベルの信号VB に変換され、比較器
16の他方(下側)の入力に印加される。従って、この比
較器16の出力には、 VA <VB →“0”レベル VA ≧VB →“1”レベル となる信号Dが得られることになる。
【0018】この比較器16の出力信号Dはマイクロコ
ンピュータ13とPWM信号分配回路17に入力され、
まず、マイクロコンピュータ13は、この信号Dが
“1”レベルになったらディジタル設定器11に所定の
信号を供給し、インバータの出力周波数が過上昇状態に
なったことを表示させる。
【0019】また、PWM信号分配回路17は、この信
号Dが“1”レベルになったら、マイクロコンピュータ
13から出力されているPWM信号の分配動作を停止
し、ベースドライブ回路9への供給を遮断するように動
作する。そこで、いま、上記の周波数−電圧変換回路1
4の特性を、例えば周期検出回路7から入力される信号
の周波数が500Hzのとき10Vの電圧の信号VA
出力するように設定する。
【0020】また、これと並行して、インバータの最大
許容出力周波数(Fmax)設定用のディップスイッチ12
としてn桁のスイッチを用い、a桁のスイッチだけをオ
ンにしたときには、Fmax=50Hz、b桁のスイッチ
だけをオンにしたときには、Fmax=100Hz、そし
て、n桁のスイッチだけがオンされたときには、Fmax
=500Hz、という具合に予め決定しておき、これに
合わせてディジタル−アナログ変換器15の特性を、a
桁のスイッチの入力に対しては1Vの電圧の信号VB
を、b桁のスイッチからの入力に対しては2Vの電圧の
信号VB を、そしてn桁のスイッチからの出力に対して
は、10Vの電圧の信号VB をそれぞれ発生するよう構
成する。
【0021】そこで、いま、周波数設定器10(図1)に
よる出力周波数制御範囲の上限値が例えば60Hzであ
ったとし、これに対応する最大許容出力周波数Fmaxと
して、Fmax=100Hzを想定し、これに基づいてデ
ィップスイッチ12のb桁のスイッチをオンに設定して
おいたとする。
【0022】そうすると、いま、何らかの異常により、
インバータ主回路INVの出力周波数が、周波数設定器
10により設定されている周波数を越えて上昇し、周波
数−電圧変換器14の入力周波数が100Hzに達して
しまったとすると、ここで比較器16の出力信号Dのレ
ベルが、それまでの“0”から“1”に立ち上がるの
で、この時点で、直ちにインバータ主回路INVの出力
は遮断され、誘導電動機4が過回転状態になるのが未然
に防がれることになり、同時に、このことがディジタル
設定器11に表示されるので、容易に事態を把握するこ
とができる。
【0023】そして、この実施形態例によれば、インバ
ータ主回路INVの出力周波数が、周波数設定器10に
より設定されている周波数を越えて上昇したことを、電
流検出器5により実際に検出しているので、確実な動作
が可能になっている上、その判断に必要な最大許容出力
周波数Fmaxを表わすデータが、例えば、図2の不揮発
性メモリ18などの半導体メモリに格納してあるのでは
なくて、ハード的にデータを保持するディップスイッチ
12に格納、設定してあるので、この最大許容出力周波
数Fmaxを表わすデータがノイズなどにより変化してし
まう(化けてしまう)などの事態は絶対に起こり得ず、従
って、常に確実に、誘導電動機4を過回転から保護する
ことができる。
【0024】また、この実施形態例では、インバータ主
回路INVの出力周波数の検出に、このようなインバー
タシステムでは通例備え付けられている電流検出器5を
使用し、これの検出信号の周期から出力周波数を検出す
るようにしているから、誘導電動機4の回転速度を検出
するための高価な検出器を余分に必要とせず、ローコス
トでシステムを構成することができる。
【0025】なお、以上の実施形態例では、インバータ
主回路INVの出力周波数の検出に電流検出器を使用
し、出力電流の周期から出力周波数を検出するようにし
ているが、本発明の他の実施形態例としては、この電流
検出器の代りに電圧検出器を用い、インバータ主回路I
NVの出力電圧の周期から出力周波数を検出するように
してもよい。
【0026】一方、このようなインバータ装置では、イ
ンバータ主回路INVの逆変換器3のスイッチング素子
にPWM信号を供給するために、マイクロコンピュータ
13で論理PWM信号が作成されている。
【0027】そこで、本発明の更に別の実施例として、
この論理PWM信号の周期からインバータの出力周波数
を検出するようにしてもよい。なお、上記実施形態例で
は、インバータ主回路INVとして、図1から明らかな
ように、電圧形インバータが適用されているが、本発明
は、電流形インバータにも適用可能なことは、言うまで
もない。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、使用者の使い勝手の向
上が容易なマイクロコンピュータによるディジタル制御
方式のインバータ装置において、高価な回転速度検出器
を用いることなく、常に確実に、インバータ装置の負荷
である誘導電動機などの交流回転電機の過回転を防止で
き、保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインバータ装置の制御方法の一実
施形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態における制御回路の詳細ブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 順変換器 2 平滑用のコンデンサ 3 逆変換器 4 誘導電動機 5 電流検出器 6 電流検出回路 7 周期検出回路 8 制御回路 9 ベースドライブ回路 10 周波数設定器 11 ディジタル設定器 12 ディップスイッチ 13 マイクロコンピュータ 14 周波数−電圧変換器 15 ディジタル−アナログ変換器 16 比較器 17 PWM信号分配回路 INV インバータ主回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 洋 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (72)発明者 神原 孝次 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭59−106889(JP,A) 特開 昭60−5797(JP,A) 特開 昭63−124794(JP,A) 特開 昭61−227699(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め所定の制御条件が設定してあるマイ
    クロコンピュータにより出力周波数を制御する方式のイ
    ンバータ装置の制御方法において、所定の周波数を表わすデータの設定が可能なワイヤード
    ・メモリ手段と、 このワイヤード・メモリ手段から読出した周波数データ
    をアナログ値に変換する手段と、 インバータ装置の電力変換部の出力電流から検出したイ
    ンバータ周波数をアナログ値に変換する手段と、 ハード回路からなるアナログ比較手段とを用い、 上記ワイヤード・メモリ手段から読出した周波数データ
    のアナログ値と、上記インバータ周波数のアナログ値と
    を上記アナログ比較手段により比較し、 上記インバータ周波数のアナログ値が、上記ワイヤード
    ・メモリ手段から読出した周波数データのアナログ値の
    レベルを越えたとき、上記出力周波数の上昇を制限する
    ようにしたことを特徴とするインバータ装置の制御方
    法。
  2. 【請求項2】 予め所定の制御条件が設定してあるマイ
    クロコンピュータにより出力周波数を制御する方式のイ
    ンバータ装置の制御方法において、所定の周波数を表わすデータの設定が可能なワイヤード
    ・メモリ手段と、 このワイヤード・メモリ手段から読出した周波数データ
    をアナログ値に変換する手段と、 インバータ装置の電力変換部の出力電圧から検出したイ
    ンバータ周波数をアナログ値に変換する手段と、 ハード回路からなるアナログ比較手段とを用い、 上記ワイヤード・メモリ手段から読出した周波数データ
    のアナログ値と、上記インバータ周波数のアナログ値と
    を上記アナログ比較手段により比較し、 上記インバータ周波数のアナログ値が、上記ワイヤード
    ・メモリ手段から読出した周波数データのアナログ値の
    レベルを越えたとき、上記出力周波数の上昇を制限する
    ようにしたことを特徴とするインバータ装置の制御方
    法。
  3. 【請求項3】 予め所定の制御条件が設定してあるマイ
    クロコンピュータにより出力周波数を制御する方式のイ
    ンバータ装置の制御方法において、所定の周波数を表わすデータの設定が可能なワイヤード
    ・メモリ手段と、 このワイヤード・メモリ手段から読出した周波数データ
    をアナログ値に変換する手段と、 インバータ装置の電力変換部に供給されるベースドライ
    ブ用論理PWM信号から検出したインバータ周波数をア
    ナログ値に変換する手段と、 ハード回路からなるアナログ比較手段とを用い、 上記ワイヤード・メモリ手段から読出した周波数データ
    のアナログ値と、上記インバータ周波数のアナログ値と
    を上記アナログ比較手段により比較し、 上記インバータ周波数のアナログ値が、上記ワイヤード
    ・メモリ手段から読出した周波数データのアナログ値の
    レベルを越えたとき、上記出力周波数の上昇を制限する
    ようにしたことを特徴とするインバータ装置の制御方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかの発明に
    おいて、 上記ワイヤード・メモリ手段がディップ・スイッチで構
    成されていることを特徴とするインバータ装置の制御方
    法。
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