JP2950939B2 - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP2950939B2 JP2203870A JP20387090A JP2950939B2 JP 2950939 B2 JP2950939 B2 JP 2950939B2 JP 2203870 A JP2203870 A JP 2203870A JP 20387090 A JP20387090 A JP 20387090A JP 2950939 B2 JP2950939 B2 JP 2950939B2
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    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
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    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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に関する。
〔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。
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、器機破壊などの虞れも生じる。
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。
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していた。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。
〔発明が解決しようとする課題〕
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。
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を提供する
ことにある。
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。
〔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ハード的に比較し、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。
〔作用〕
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。
〔実施例〕
以下、本発明によるインバータ装置について、図示の
実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、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、これらにより電圧形PWMインバータの主回路INVを
構成している。
４は駆動対象（負荷）となる誘導電動機である。
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。
ここで、このような構成を有する電圧形PWMインバー
タ装置は、その動作も含めて公知であるので、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10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。
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。
第２図は制御回路８を中心とする、制御部を詳細に示
したものである。
この第２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、17はPWM信号分配回路で
ある。
次に、この実施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。
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。
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。
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14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を出力するように設定
する。
また、これと平行して、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をｎ桁のスイ
ッチ構成とし、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
うに設計してある。
そこで、いま、周波数設定器10（第１図）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＝10
0Hz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。
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。
そして、この実施例によれば、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、第２図の不揮発性メモリ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。
また、この実施例では、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に通例
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。
なお、以上の実施例では、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
他の実施例として、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INV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。
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。
そこで、本発明の更に別の実施例として、この論理PW
M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、上記実施例では、インバータ主回路INVとし
て、第１図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。
〔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】
第１図は本発明によるインバータ装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は制御回路の詳細ブロック図であ
る。 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61−227699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−5797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124794（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
    バータ装置において、 上記インバータ装置の電力変換部の出力電流を検出する
    電流検出器の検出信号からインバータ周波数を検出する
    周波数検出手段と、 この周波数検出手段から出力されるインバータ周波数を
    アナログ値に変換する手段と、 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、 上記インバータ周波数のアナログ値と、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
    を比較し、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所定の制御信号を発生す
    るハード回路からなるアナログ比較手段とを設け、 この比較手段の出力信号により上記出力周波数の上昇を
    制限するように構成したことを特徴とするインバータ装
    置。
  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
    バータ装置において、 上記インバータ装置の電力変換部の出力電圧を検出する
    電圧検出器の検出信号からインバータ周波数を検出する
    周波数検出手段と、 この周波数検出手段から出力されるインバータ周波数を
    アナログ値に変換する手段と、 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、 上記インバータ周波数のアナログ値と、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
    を比較し、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所定の制御信号を発生す
    るハード回路からなるアナログ比較手段とを設け、 この比較手段の出力信号により上記出力周波数の上昇を
    制限するように構成したことを特徴とするインバータ装
    置。
  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
    バータ装置において、 上記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信号からインバータ周波数を検出する
    周波数検出手段と、 この周波数検出手段から出力されるインバータ周波数を
    アナログ値に変換する手段と、 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、 上記インバータ周波数のアナログ値と、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
    を比較し、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所定の制御信号を発生す
    るハード回路からなるアナログ比較手段とを設け、 この比較手段の出力信号により上記出力周波数の上昇を
    制限するように構成したことを特徴とするインバータ装
    置。
  4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発
    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。
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