JP3680494B2 - Inverter device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータの出力電力とこの出力電力で駆動されるモータの出力電力をモニタする機能を備えたインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インバータ装置では制御に使用している各種の変量をパネル面等でモニタすることができる。図3にインバータ及びモータの電力をモニタする機能を備えた、電流制御を行う電圧形インバータ装置の構成例を示す。
【0003】
図中、1は商用電源から直流を得る順変換部、2は平滑コンデンサ、3は直流を交流に変換し、誘導モータ5を駆動する逆変換部、4は逆変換部3を制御するインバータの出力電流指令を演算するベクトル制御演算部である。
【0004】
ベクトル制御演算部4は、設定回転数,励磁電流設定および速度検出回路11からのモータ回転数と出力電流検出回路12からのインバータ出力電流と直流電圧検出回路14からの直流電圧検出を取り込み、インバータの出力電流指令を演算する。
【0005】
34は直流電流検出回路13,直流電圧検出回路14からの直流電流,直流電圧からインバータ出力電力,モータ出力電力を演算する電力演算回路で、直流電流,直流電圧を掛けた入力電力からインバータ損失分を引いてインバータ出力電力とし、更にモータの損失を差し引いてモータ出力電力を求める。35はインバータの出力電力とモータの出力電力やその他のモニタ項目のデータをパネル37面に表示させるためのパネル表示回路である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のインバータ装置では電力を表示するのに、直流電流,直流電圧を検出するための電流検出器CT1及び電圧検出器PDが必要である。また、モータの出力電力を求めるにはインバータ出力電力を求めてからモータの損失分を差し引くという段階を踏む必要があり演算が煩雑である。
【0007】
この発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直流電流検出等特別な検出器を付帯することなくモータまたはインバータの出力電力を演算して表示できるインバータ装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インバータで駆動するモータの回転数を検出する速度検出回路と、インバータの出力電流を検出する出力電流検出回路と、検出した出力電流を3相−2相変換演算により定格に対するトルク電流成分をうる3相−2相変換回路を備えたインバータ装置において、
前記トルク電流検出成分と検出したモータ回転数とモータの定格容量,回路定数,励磁電流からモータ出力電力を演算するモータ出力電力演算機能を設け、演算した電力の値を絶対値または比較値でパネル面等にてモニタ表示可能としたことを特徴とするものである。
【0009】
または、前記トルク電流検出成分と、モータの回転数にモータのすべりを加えたインバータ出力回転数と、モータの定格容量,回路定数,励磁電流からモータ出力電力にモータ2次銅損を含んだ電力を算出し、それらにモータの1次銅損,機械損,鉄損,漂遊負荷損を加えてインバータ出力電力を演算するインバータ出力電力演算機能を設け、前記演算した出力電力の値を絶対値または比率値でパネル面等にてモニタ表示可能としたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
図1に実施の形態1にかかるインバータ装置のベクトル制御ブロック図を示す。同図において、16は設定回転数と速度検出回路11からのモータ回転数との偏差をPI演算する速度アンプ、17は速度アンプ16からのトルク電流指令と励磁電流設定からモータ5のすべり回転数を求めるすべり演算回路、20はベクトル制御の電流制御ループである。
【0011】
電流制御ループ20は、モータ回転数にすべりを加えてインバータの出力回転数を出力する加算器21と、インバータの出力回転数を位相(角速度)に変換する周波数−位相変換回路22と、この位相で回転する回転座標により出力電流検出器CT2からの出力電流を励磁電流成分とトルク電流成分に変換する3相−2相変換回路23と、励磁電流設定と相変換により検出された励磁電流との偏差をPI演算する電流制御アンプ25と、速度アンプ16からのトルク電流指令と相変換により検出されたトルク電流との偏差をPI演算する電流制御アンプ27と、アンプ25と27からの励磁電流,トルク電流を3相の電流指令に変換する2相−3相変換回路で構成されている。
【0012】
31はモータ5の定格容量,回路定数,励磁電流等既知のモータデータ、32はこの既知のモータデータと3相−2相変換回路23で検出されるトルク電流と速度検出回路11からのモータ回転数等からモータ電力を演算するモータ電力演算回路、35は電力演算回路32で演算されたモータ電力および電力演算回路を介して入力する各モニタ項目のデータをパネル表示可能に変換する表示変換回路、37はこれらモニタ項目を表示するパネル、38は表示変換回路35からのモータ電力を外部へ出力するD/A出力回路である。
【0013】
一般に、モータの出力電力Poutは、次式で求められる。
Pout=1.027×トルク(kg・m)×回転数(rpm)
一方、ベクトル制御の3相−2相変換で求められるトルク電流成分はモータの発生する実トルクに比例した値である。
【0014】
電力演算回路32はモータの出力電力Poutを、次式で算出する。
Pout=係数×トルク電流検出×モータ回転数
この係数は上記既知のモータデータ31から予め算出しておく。
【0015】
上記算出したモータ出力電力Poutはモニタ項目の1種類として他のモニタ項目と共に表示変換回路35を介してパネル37の面に表示される。また、表示変換回路35からのモータ出力電力はD/A出力回路38を介して外部にアナログ出力され監視される。
【0016】
実施の形態2
図2に実施の形態1にかかるインバータ装置のベクトル制御ブロック図を示す。なお、前記図1に示したものとの相違点は、上記図1の電力演算回路32はモータ5の出力電力を演算しているのに対し、図2の電力演算回路33はインバータの出力電力を演算している点である。よって、図1と同一構成部分については同一符号を付しその重複する説明を省略する。
【0017】
以下にインバータ出力電力演算回路33について説明する。電力演算部33は加算器21からインバータ出力回転数(モータ回転数+すべり)と3相−2相変換回路からのトルク電流検出値に係数を掛け合わせて電力を求め、その値にモータ5の一次銅損,鉄損,機械損,漂遊負荷損を加えてインバータ出力電力を算出するように構成されている。
【0018】
一般に、インバータの出力電力Pin(モータの入力電力)は、次式で求められる。
Pin=Pout(モータ出力電力)+2次銅損+1次銅損+機械損+漂遊負荷損
Pout=1.027×トルク(kg・m)×(モータ回転数+すべり(rpm))で求められる。(モータ回転数+すべり(rpm))はベクトル制御で常時演算している。
【0019】
一方、ベクトル制御の3相−2相変換回路23で求められるトルク電流成分(トルク電流検出)はモータIMの発生する実トルクに比例した値である。
【0020】
電力演算回路33は、次式でインバータ出力Pinを算出する。
Pin=係数×トルク電流検出×(モータ回転数+すべり(rpm))+1次銅損+鉄損+機械損+漂遊負荷損
この係数は上記既知のモータデータ31から予め算出しておく。また、1次銅損は1次電流とモータ回路定数から、鉄損,機械損は(モータ回転数+すべり(rpm))をパラメータに演算する。また、漂遊負荷損は(モータ回転数+すべり(rpm))とトルク電流成分をパラメータに演算する。
【0021】
上記算出したインバータ出力電力Pinはモニタ項目の1種類として他のモニタ項目と共に表示変換回路35を介してパネル37の面に表示される。また表示変換回路35からのモータ出力電力はD/A出力回路38を介して外部にアナログ出力され監視される。
【0022】
【発明の効果】
この発明は、上述のとおり構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【0023】
(1)電力演算を行うために直流電流検出器等の特別な検出器等を付帯することなく、ベクトル制御を行うために必要な検出系の回路だけで電力演算が可能になる。
【0024】
(2)インバータにて電力をモニタできることにより、使用者の電力管理が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1にかかるインバータ装置のベクトル制御ブロック図。
【図2】実施の形態2にかかるインバータ装置のベクトル制御ブロック図。
【図3】従来例にかかるインバータ装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…順変換部
3…逆変換部
4…ベクトル制御演算部
5…誘導モータ
11…速度検出回路
12…出力電流検出回路
13…直流電流検出回路
14…直流電圧検出回路
16…速度アンプ
17…すべり演算回路
20…電流制御ループ
22…周波数−位相変換回路
23…3相−2相変換回路
25,26…電流制御アンプ
28…2相−3相変換回路
31…モータ容量,定数等既知のモータデータ
32,33,34…電力演算回路
35…表示変換回路
37…表示パネル
38…D/A出力回路
PD…直流電圧検出器
CT1…直流電流検出器
CT2…出力電流検出器
PP…エンコーダ
R1…充電限流抵抗
S1…抵抗短絡スイッチ
MC…電磁スイッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter device having a function of monitoring output power of an inverter and output power of a motor driven by the output power.
[0002]
[Prior art]
In the inverter device, various variables used for control can be monitored on the panel surface or the like. FIG. 3 shows a configuration example of a voltage source inverter device that performs a current control and has a function of monitoring the power of the inverter and the motor.
[0003]
In the figure, 1 is a forward conversion unit that obtains direct current from a commercial power source, 2 is a smoothing capacitor, 3 is a direct conversion unit that converts direct current to alternating current, and drives an induction motor 5, and 4 is an inverter that controls the reverse conversion unit 3. It is a vector control calculation part which calculates an output current command.
[0004]
The vector control calculation unit 4 takes in the set rotation speed, excitation current setting, motor rotation speed from the
[0005]
34 is a power calculation circuit for calculating the inverter output power and the motor output power from the DC current and DC voltage from the DC current detection circuit 13 and DC voltage detection circuit 14, and the inverter loss is calculated from the input power multiplied by the DC current and DC voltage. Is used as the inverter output power, and the motor output power is obtained by subtracting the motor loss.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional inverter device requires a current detector CT1 and a voltage detector PD for detecting a direct current and a direct voltage in order to display electric power. Further, in order to obtain the output power of the motor, it is necessary to take a step of obtaining the inverter output power and then subtracting the loss of the motor, and the calculation is complicated.
[0007]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and its object is to calculate the output power of a motor or inverter without a special detector such as a DC current detector. It is to provide an inverter device that can display.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a speed detection circuit that detects the number of revolutions of a motor driven by an inverter, an output current detection circuit that detects an output current of the inverter, and a torque current corresponding to a rating by a three-phase to two-phase conversion calculation. In an inverter device including a three-phase to two-phase conversion circuit that obtains components,
A motor output power calculation function that calculates motor output power from the torque current detection component, detected motor speed, motor rated capacity, circuit constants, and excitation current is provided, and the calculated power value is displayed as an absolute value or comparison value. It is characterized in that the monitor can be displayed on a surface or the like.
[0009]
Alternatively, the motor output power includes the motor secondary power loss from the torque current detection component, the inverter output speed obtained by adding the motor slip to the motor speed, and the motor rated capacity, circuit constant, and excitation current. And an inverter output power calculation function for calculating the inverter output power by adding the primary copper loss, mechanical loss, iron loss, and stray load loss to the motor, and calculating the output power value as an absolute value or The monitor display can be performed on the panel surface or the like with the ratio value.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a vector control block diagram of the inverter device according to the first embodiment. In the figure, 16 is a speed amplifier for PI calculation of the deviation between the set rotational speed and the motor rotational speed from the
[0011]
The
[0012]
[0013]
In general, the output power Pout of the motor is obtained by the following equation.
Pout = 1.027 × torque (kg · m) × rotational speed (rpm)
On the other hand, the torque current component obtained by the three-phase to two-phase conversion of vector control is a value proportional to the actual torque generated by the motor.
[0014]
The
Pout = coefficient × torque current detection × motor rotation speed This coefficient is calculated in advance from the known
[0015]
The calculated motor output power Pout is displayed on the surface of the panel 37 via the
[0016]
Embodiment 2
FIG. 2 shows a vector control block diagram of the inverter device according to the first embodiment. 1 is different from that shown in FIG. 1 in that the
[0017]
The inverter output
[0018]
In general, the output power Pin (motor input power) of the inverter is obtained by the following equation.
Pin = Pout (motor output power) + secondary copper loss + 1 secondary copper loss + mechanical loss + stray load loss Pout = 1.027 × torque (kg · m) × (motor rotational speed + slip (rpm)) (Motor rotation speed + slip (rpm)) is always calculated by vector control.
[0019]
On the other hand, the torque current component (torque current detection) obtained by the three-phase / two-
[0020]
The
Pin = coefficient × torque current detection × (motor rotation speed + slip (rpm)) + 1 copper loss + iron loss + mechanical loss + stray load loss This coefficient is calculated in advance from the known
[0021]
The calculated inverter output power Pin is displayed on the surface of the panel 37 via the
[0022]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect described below.
[0023]
(1) It is possible to perform power calculation only with a detection system circuit necessary for performing vector control without attaching a special detector such as a direct current detector for power calculation.
[0024]
(2) Since the power can be monitored by the inverter, the user can manage the power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vector control block diagram of an inverter device according to a first embodiment;
FIG. 2 is a vector control block diagram of the inverter device according to the second embodiment;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an inverter device according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記トルク電流検出成分と検出したモータ回転数とモータの定格容量,回路定数,励磁電流からモータ出力電力を演算するモータ出力電力演算機能を設け、
演算した電力の値を絶対値または比較値でパネル面等にてモニタ表示可能としたことを特徴とするインバータ装置。A speed detection circuit that detects the number of revolutions of the motor driven by the inverter, an output current detection circuit that detects the output current of the inverter, and a torque current component with respect to the rating is obtained by performing a three-phase to two-phase conversion operation on the detected output current. In the inverter device provided with the phase-2 phase conversion circuit,
A motor output power calculation function is provided to calculate the motor output power from the torque current detection component and the detected motor speed, motor rated capacity, circuit constant, and excitation current,
An inverter device characterized in that the calculated power value can be displayed on the panel surface as an absolute value or a comparison value.
前記トルク電流検出成分と、モータの回転数にモータのすべりを加えたインバータ出力回転数と、モータの定格容量,回路定数,励磁電流からモータ出力電力にモータ2次銅損を含んだ電力を算出し、それらにモータの1次銅損,機械損,鉄損,漂遊負荷損を加えてインバータ出力電力を演算するインバータ出力電力演算機能を設け、
前記演算した出力電力の値を絶対値または比率値でパネル面等にてモニタ表示可能としたことを特徴とするインバータ装置。A speed detection circuit that detects the number of revolutions of the motor driven by the inverter, an output current detection circuit that detects the output current of the inverter, and a three-phase circuit that obtains a torque current component with respect to the rating by performing a three-phase to two-phase operation on the detected output current -In an inverter device provided with a 2-phase conversion circuit,
From the torque current detection component, the inverter output speed obtained by adding the motor slip to the motor speed, the motor rated capacity, circuit constants, and excitation current, the motor output power including the secondary copper loss is calculated. And add an inverter output power calculation function to calculate the inverter output power by adding the primary copper loss, mechanical loss, iron loss, stray load loss of the motor to them,
An inverter device characterized in that the calculated output power value can be displayed on the panel surface as an absolute value or a ratio value.
演算した電力の絶対値または比率値をアナログ量として外部へ出力するD/A変換機能を有することを特徴とするインバータ装置。In claim 1 or 2,
An inverter device having a D / A conversion function of outputting the calculated absolute value or ratio value of electric power as an analog quantity to the outside.
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