JP3882496B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、モータを駆動制御するインバータ装置に関するもので、特に停電が発生した場合に制御電源の維持期間を延ばすことができるインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来のインバータ装置の構成を示す図である。図において、３１は３相交流電源、３２はダイオード６個をカスケード接続し、３相交流電源３１より供給される３相交流電力を直流電力に変換するコンバータ部、３３はコンバータ部３２により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、３４はトランジスタとダイオードにより構成され平滑コンデンサ３３により平滑された直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部、３５はインバータ部３４から出力される交流電力により駆動制御される誘導電動機などのモータである。また、３６は直流母線電圧を検出する電圧検出器である。
【０００３】
また、３７はインバータ部３４のトランジスタをオン／オフ制御する制御部である。制御部３７は、高キャリア周波数正弦PWM制御により出力平均電圧が正弦波となるように、インバータ部３４にトランジスタ制御信号４０を出力し、トランジスタをオン／オフするスイッチングパルス幅を可変とし、任意の周波数および電圧を出力する。
また、３８は入力された速度指令としての周波数設定と予め設定されている基本加速時間および基本減速時間に基づき、加減速時間を設定する加減速時間設定部である。また、３９はあらかじめ設定されているＶ／Ｆパターン、加減速時間設定部３８で設定された加減速時間を基に、出力周波数および出力電圧を演算して、インバータ部３４のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号４０を出力するＶ／Ｆ制御部である。
【０００４】
図１１は電圧と電圧位相角との関連を示す図である。また、図１２は従来のインバータ装置における制御部において出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。図において、ωは角速度、Δtは制御周期であるインタラプト時間、θは電圧位相角、Δθは電圧位相進み角である。
【０００５】
図１０〜図１２により、従来のインバータ装置における電圧制御の動作について説明する。制御部においては、制御周期であるインタラプト時間Δt毎のインタラプト処理にて電圧位相角θを算出する。
ステップＳ２０で、前回のインタラプト時間から今回のインタラプト時間の間に進んだ電圧位相角θを、電圧位相進み角Δθとして算出する。
Δθ ＝ ω＊Δt・・・・・式（１）
ステップＳ２１で、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【０００６】
従来のインバータ装置においては、今回の電圧位相角θを、インタラプト時間Δt間隔毎に前回の電圧位相角θに今回の電圧位相進み角Δθを足し込んで計算しているので、角速度ωおよびインタラプト時間Δtが一定であれば、今回の電圧位相進み角Δθは一定となるため、図１１に示すように電圧位相角θを一定間隔にて進めることができる。
【０００７】
図１３は従来のインバータ装置における停電減速動作を示す図で、（ａ）はインバータ装置の入力電圧ＶAC、（ｂ）は直流母線電圧ＶPN、（ｃ）は出力周波数ｆｏ、（ｄ）はモータ回転数Ｎである。図において、Ａはインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点、Ｂは制御電源を維持できる下限電圧以下となった時点、Ｃは制御電源が維持されていた場合に、出力周波数ｆｏを０Ｈｚに減速停止制御する時点である。
入力電圧ＶACが正常な場合には、直流母線電圧ＶPNが３００Ｖに維持されており、出力周波数ｆｏ、モータ回転数Ｎも指令どおり制御されている。ところが、停電が発生し、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった場合には、直流母線電圧ＶPNが低下して制御電源維持下限電圧以下となり、モータはフリーラン停止することになる。
【０００８】
また、インバータ装置には、インバータ装置への電源が供給されない停電が発生した時、モータからの回生エネルギーを利用することにより直流母線電圧を保ち、停電が発生した場合でも、モータをフリーランさせないで安全にモータを減速停止させる停電減速停止機能がある。
ところが、力行負荷時などモータからの回生エネルギーが十分でない場合には、停電減速停止機能があっても、モータからの回生エネルギーが利用できないので、モータを減速停止させる前にインバータ装置の直流母線電圧ＶPNが制御電源維持下限電圧以下となる。
【０００９】
図１４は、例えば特開平６−１６５５８２号公報に示された従来のインバータ装置の主回路の概略構成を示す図である。この従来のインバータ装置は、高速回転中の誘導電動機を緊急停止させる必要が生じた場合に、インバータ出力アームを還流状態へ切り換えると同時に電圧位相の積算を停止することにより、誘導電動機内部の磁束を一定に保ったまま減速トルクを急峻に増加させることができ、かつインバータが過電流にならない限界電流を安定に流し続けることで、誘導電動機の一次銅損および二次銅損を最大にでき、これにより回転エネルギーを有効に消費させることが可能となり、大きな減速トルクを発生できるようにしたものである。
【００１０】
図において、５１は正側直流母線Ｐであり、５２は負側直流母線Ｎ、５３は直流母線ＰＮ間に配置され、直流母線ＰＮ間の電圧を保持する主回路コンデンサである。また、５４はＵ相正側主スイッチング素子、５５はＵ相負側主スイッチング素子、５６はＶ相正側主スイッチング素子、５７はＶ相負側主スイッチング素子、５８はＷ相正側主スイッチング素子、５９はＷ相負側主スイッチング素子である。Ｕ相正側主スイッチング素子５４とＵ相負側主スイッチング素子５５、Ｖ相正側主スイッチング素子５６とＶ相負側主スイッチング素子５７、Ｗ相正側主スイッチング素子５８とＷ相負側主スイッチング素子５９は、相補的に動作し、片方がオンの時はもう片方がオフとなる。
【００１１】
また、６０は誘導電動機である。６１はインバータの出力側即ち誘導電動機６０に流れる電動機電流の各相電流を２相または３相で検出して、このうちの絶対値が最大なものを抽出し、これを電流検出値Ｉとして出力する絶対値整流回路である。
６２は、電流制限レベルＯｃと電流検出値Ｉを比較し、電流検出値Ｉが電流制限レベルＯｃを越えない場合には、電流低下信号Ｓ１を出力する比較器である。なお、電流制限レベルＯｃはインバータの過電流保護レベルよりいく分低い値に設定する。また、６３は直流母線電圧検出値Ｖｄｃを出力する直流母線電圧検出器である。また、６４は直流母線電圧検出値Ｖｄｃと直流母線電圧制限レベルＯｖを比較し、直流母線電圧検出値Ｖｄｃが直流母線電圧制限レベルＯｖを越えない場合に電圧低下信号Ｓ２を出力する比較器である。また、６５は、電流低下信号Ｓ１と電圧低下信号Ｓ２がともに出力されている場合に還流状態切換信号Ｓ３を出力するＡＮＤ回路である。
【００１２】
また、６６は制御回路である。制御回路６６は還流状態切換信号Ｓ３が入力されない場合にはＰＷＭ信号を発生させて主回路スイッチング素子５４〜５９を駆動している。還流状態切換信号Ｓ３が入力されると、主回路スイッチング素子５４〜５９のうち、正側のＵ相正側主スイッチング素子５４、Ｖ相正側主スイッチング素子５６、Ｗ相正側主スイッチング素子５８をオン、Ｕ相負側主スイッチング素子５５、Ｖ相負側主スイッチング素子５７、Ｗ相負側主スイッチング素子５９をオフして誘導電動機６０の端子間を短絡させ、これと同時にＰＷＭ信号を発生するための位相角の進行を停止させる。これにより、誘導電動機６０は零周波数でかつ、零電圧の状態となり、急速に減速トルクが発生する。
【００１３】
図１４に示した従来のインバータ装置は、高速回転中の誘導電動機６０を緊急停止させる必要が生じた場合に、絶対値整流回路６１の出力する電流検出値Ｉが電流制限レベルＯｃを越えずに、かつ、直流母線電圧検出器６３の出力する直流母線電圧制限レベルＯｖを越えない場合には、インバータ出力アームを還流状態へ切り換えると同時に電圧位相の積算を停止する。そのため、誘導電動機６０内部の磁束を一定に保ったまま減速トルクを急峻に増加させることができ、かつインバータが過電流にならない限界電流を安定に流し続けることができる。
【００１４】
図１４に示した従来のインバータ装置は、高速回転中の誘導電動機を緊急停止させる必要が生じた場合に、電源回生機能やコンデンサの電荷を放電させる回路を用いることなく、速やかに誘導電動機を減速停止させることを目的としたもので、直流母線電圧が過大でなく、電動機電流が過大でない時は、インバータ出力を還流状態にし、ＰＷＭ波形制御をその時点で停止させることによって、誘導電動機内部の磁束を一定に保ったままで、減速トルクを急峻に増加させることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０〜図１３に示した従来のインバータ装置では、停電が発生した時、モータを減速停止させる前にインバータ装置の直流母線電圧ＶPNが制御電源維持下限電圧以下となってしまい（図１３（ｂ）のＢ点）、モータがフリーランしてしまうという問題点があった。
また、図１４に示した従来のインバータ装置は、電圧位相の積算を停止して直流母線電圧ＶPNを上昇させるものであるが、電源電圧が正常時において、誘導電動機を緊急停止させる必要が生じた場合に、インバータが過電流にならない限界電流を安定に流し続けることにより、回生エネルギーを効率よく利用して、減速トルクを急峻に増加させるものであって、停電が発生した時、必ずしも制御電源を維持できないという問題点があった。
【００１６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、停電が発生した時、運転状態にかかわらずモータを減速停止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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
３相交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、直流母線電圧を検出する電圧検出器と、トランジスタとダイオードにより構成され、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部と、入力された周波数設定に基づき、出力周波数および出力電圧を演算して、このインバータ部のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号を出力する制御部と、を有するインバータ装置において、出力周波数に乗算する位相係数および出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたものである。
【００２０】
また、前記記憶部は出力周波数に乗算する第１の位相係数と第２の位相係数、出力周波数を強制低減する第１の出力周波数低減処理回数、第２の出力周波数低減処理回数、制御電源の維持可／不可を判定するための直流母線電圧チェック値を記憶し、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記第１の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第１の出力周波数低減処理回数だけ実施するとともに、停電時の直流母線電圧が前記直流母線電圧チェック値以下となった場合に、直流母線電圧が直流母線電圧チェック値以下となった時点における出力周波数に前記第２の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第２の出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置の構成を示す図である。図において、３１〜３６、３８、３９、４０は従来例としての図１０と同様であり、その説明を省略する。また、１ａはインバータ部３４のトランジスタをオン／オフ制御する制御部、２は停電を検知する停電検知部である。
また、３ａはあらかじめ設定されているＶ／Ｆパターン、加減速時間設定部３８で設定された加減速時間を基に、出力周波数および出力電圧を演算して、インバータ部３４のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号４０を出力するＶ／Ｆ制御部、４ａは位相係数α１（１００％＞α１≧１％）、出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数ｎ１（ｎ１≧１）を記憶する記憶部である。Ｖ／Ｆ制御部３ａは、停電が発生してインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった場合に、出力周波数を操作して、停電後の制御電源維持時間を延ばす制御を行う。
【００２４】
図２はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部１ａにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。図において、ｆｏは出力周波数、ｆｏ１は停電発生時の出力周波数、α１は位相係数（１００％＞α≧１％）、Δtは制御周期であるインタラプト時間、ｎ１は出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数（ｎ１≧１）である。
停電が発生した場合には、Δt×ｎ１時間だけ出力周波数をｆｏ１×α１とするようにしたものである。
【００２５】
図３はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置における電圧と電圧位相角との関連を示す図である。図において、ωは角速度、Δtは制御周期であるインタラプト時間、θは電圧位相角、Δθは電圧位相進み角、α１は位相係数（１００％＞α≧１％）である。
停電が発生した場合には、Δt×ｎ１時間だけ電圧位相進み角ΔθをΔθ×α１とするようにしたものである（図では、ｎ１＝１として１インタラプト時間Δtだけ出力周波数をｆｏ１×α１とした例を示した）。
電圧位相進み角Δθは、式（１）は式（３）と置き換えることができ、
Δθ＝ω＊Δt ・・・・・式（１）
Δθ＝２πｆ＊Δt・・・・・式（３）
出力周波数ｆｏ１に位相係数α１を掛けることは、電圧位相進み角Δθに位相係数α１を掛けることと等価となる。
【００２６】
図４はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【００２７】
図５はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図で、（ａ）はインバータ装置の入力電圧ＶAC、（ｂ）は直流母線電圧ＶPN、（ｃ）は出力周波数ｆｏ、（ｄ）はモータ回転数Ｎである。図において、Ａはインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点である。
【００２８】
図５（ｂ）において、Ｂ１は位相係数α１を小さい値に設定して、直流母線電圧ＶPNの上昇を大きくした場合の曲線、またＢ２は位相係数α１を大きい値に設定して、直流母線電圧ＶPNの上昇を少なくした場合の曲線である。また、出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１を増やすことにより、直流母線電圧ＶPNの上昇を大きくすることができる。
直流母線電圧ＶPNの上昇が少ない場合には、曲線Ｂ２に示すように、モータを減速停止する前に、直流母線電圧ＶPNが制御電源維持下限電圧以下となり、フリーランになってしまうので、位相係数α１および出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１を、運転仕様に合わせて設定することが必要である。
【００２９】
図１から図５により、実施の形態１に係るインバータ装置における停電減速動作を説明する。制御部１ａは、制御周期であるインタラプト時間Δt毎のインタラプト処理にて電圧位相角θを算出する。
【００３０】
ステップＳ２０で、前回のインタラプト時間から今回のインタラプト時間の間に進んだ電圧位相角θを、電圧位相進み角Δθとして算出する。
Δθ ＝ ω＊Δt・・・・・式（１）
【００３１】
ステップＳ１で、電源電圧正常か停電かを判定し、電源電圧正常の場合には、ステップＳ２１で、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００３２】
ステップＳ１で停電と判定した場合には、続いてステップＳ２で停電時初回処理か否かを判別し、停電時初回処理でない場合にはステップＳ４へ進む。また、停電時初回処理の場合には、続いてステップＳ３で記憶部４ａから出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１（ｎ１≧１）を取り込み、出力周波数低減処理回数ｎ１との比較に使用するカウンタをリセットして、ステップＳ４へ進む。
【００３３】
ステップＳ４で、出力周波数低減処理回数ｎ１との比較に使用するカウンタのカウント値と出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１との大小比較をし、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１を越えた場合は、ステップＳ２１へ進み、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する（電圧正常時と同様の処理）。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００３４】
ステップＳ４で、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１未満と判定した場合は、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５で、電圧位相進み角Δθに位相係数α１（１００％＞α１≧１％）を乗算した値を前回インタラプト時間における電圧位相角θに加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ α１＊Δθ ・・・・・式（４）
ステップＳ６で、カウント値を更新する。
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００３５】
実施の形態１では、停電が発生した（図５（ａ）のＡ点）場合、出力周波数をｆｏ１×α１（１００％＞α１≧１％）として（ｆｏ１は停電発生時の出力周波数）、出力周波数が実回転数を下回るようにしたので、回生エネルギーが帰り易くなり、直流母線電圧ＶPNを上昇させることができる（図５（ｂ））。
また、位相係数α１の値を変更することにより、図５（ｂ）に示すように直流母線電圧ＶPNの上昇させる割合を調整することができる。例えば、モータからの回生エネルギーが多くて、直流母線電圧ＶPNが急激に跳ね上がってしまうような運転仕様においては、位相係数α１の値を大きく設定することにより、直流母線電圧ＶPNの上昇を少なくさせて、過電圧エラーによりインバータ装置がトリップすることなく安全にモータを減速停止させることが可能となる。
【００３６】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置の構成を示す図である。図において、３１〜３６、３８、３９、４０は従来例としての図１０と同様であり、その説明を省略する。また、１ｂはインバータ部３４のトランジスタをオン／オフ制御する制御部、２は停電を検知する停電検知部である。
また、３ｂはあらかじめ設定されているＶ／Ｆパターン、加減速時間設定部３８で設定された加減速時間を基に、出力周波数および出力電圧を演算して、インバータ部３４のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号４０を出力するＶ／Ｆ制御部、４ｂは位相係数α１，α２（１００％＞α１，α２≧１％）、出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数ｎ１，ｎ２（ｎ１，ｎ２≧１）、直流母線電圧チェック値ＶPN２を記憶する記憶部である。Ｖ／Ｆ制御部３ｂは、停電が発生してインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった場合に、出力周波数を操作して、停電後の制御電源維持時間を延ばす制御を行うとともに、直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点で出力周波数ｆｏが０Ｈｚでない場合には、再度制御電源維持時間を延ばす制御を行う。
【００３７】
図７はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部１ｂにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。図において、ｆｏは出力周波数、ｆｏ１は停電発生時の出力周波数、ｆｏ２は直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点における出力周波数、α１，α２は位相係数（１００％＞α１，α２≧１％）、Δtは制御周期であるインタラプト時間、ｎ１，ｎ２は出力周波数をｆｏ１×α１，ｆｏ２×α２とする出力周波数低減処理回数（ｎ１，ｎ２≧１）である。停電が発生した場合には、Δt×ｎ１時間だけ出力周波数をｆｏ１×α１とするとともに、直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点で出力周波数ｆｏが０Ｈｚでない場合には、Δt×ｎ２時間だけ出力周波数をｆｏ２×α２とするようにしたものである。
【００３８】
図８はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【００３９】
図９はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図で、（ａ）はインバータ装置の入力電圧ＶAC、（ｂ）は直流母線電圧ＶPN、（ｃ）は出力周波数ｆｏ、（ｄ）はモータ回転数Ｎである。図において、Ａはインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点である。
【００４０】
図６から図９により、実施の形態２に係るインバータ装置における停電減速動作を説明する。制御部１ｂは、制御周期であるインタラプト時間Δt毎のインタラプト処理にて電圧位相角θを算出する。
【００４１】
ステップＳ２０で、前回のインタラプト時間から今回のインタラプト時間の間に進んだ電圧位相角θを、電圧位相進み角Δθとして算出する。
Δθ ＝ ω＊Δt・・・・・式（１）
【００４２】
ステップＳ１で、電源電圧正常か停電かを判定し、電源電圧正常の場合には、ステップＳ２１で、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４３】
ステップＳ１で停電と判定した場合には、続いてステップＳ２で停電時初回処理か否かを判別し、停電時初回処理でない場合にはステップＳ４へ進む。また、停電時初回処理の場合には、続いてステップＳ３で記憶部４ｂから出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１（ｎ１≧１）を取り込み、出力周波数低減処理回数ｎ１との比較に使用するカウンタをリセットして、ステップＳ４へ進む。
【００４４】
ステップＳ４で、出力周波数低減処理回数ｎとの比較に使用するカウンタのカウント値と出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１との大小比較をし、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１未満の場合は、ステップＳ５へ進み、電圧位相進み角Δθに位相係数α１（１００％＞α１≧１％）を乗算した値を前回インタラプト時間における電圧位相角θに加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ α１＊Δθ ・・・・・式（４）
ステップＳ６で、カウント値を更新する。
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４５】
ステップＳ４でカウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１を越えたと判定した場合は、続いてステップＳ７で直流母線電圧ＶPNをチェックし、直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２を越えている場合は、ステップＳ２１へ進み、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する（電圧正常時と同様の処理）。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４６】
ステップＳ７で直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下と判定した場合は、続いてステップＳ８で出力周波数ｆｏが０Ｈｚであるか否かを判定し、出力周波数ｆｏが０Ｈｚの場合は、ステップＳ２１、ステップＳ２２へ進む。
【００４７】
ステップＳ８で出力周波数ｆｏが０Ｈｚでない場合には、ステップＳ９へ進み、制御電源維持時間を延ばす制御を行う。直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下と判定した時点の出力周波数をｆｏ２とする。
ステップＳ９で初回処理か否かを判別し、停電時初回処理でない場合にはステップＳ１１へ進む。また、初回処理の場合には、続いてステップＳ１０で記憶部４ｂから出力周波数をｆｏ２×α２とする出力周波数低減処理回数ｎ２（ｎ２≧１）を取り込み、出力周波数低減処理回数ｎ２との比較に使用するカウンタをリセットして、ステップＳ１１へ進む。
【００４８】
ステップＳ１１で、出力周波数低減処理回数ｎ２との比較に使用するカウンタのカウント値と出力周波数をｆｏ２×α２とする出力周波数低減処理回数ｎ２との大小比較をし、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ２未満の場合は、ステップＳ１２へ進み、電圧位相進み角Δθに位相係数α２（１００％＞α２≧１％）を乗算した値を前回インタラプト時間における電圧位相角θに加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ α２＊Δθ ・・・・・式（５）
ステップＳ１３で、カウント値を更新する。
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４９】
ステップＳ１１でカウント値が出力周波数低減処理回数ｎ２を越えたと判定した場合は、ステップＳ２１へ進み、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する（電圧正常時と同様の処理）。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００５０】
実施の形態１においては、停電が発生した（図５（ａ）のＡ点）場合、出力周波数をｆｏ１×α１（１００％＞α１≧１％）として（ｆｏ１は停電発生時の出力周波数）、直流母線電圧ＶPNを上昇させるようにした例を説明したが、実施の形態２においては、さらにモータを減速停止させる以前に制御電源維持が困難となる場合には、出力周波数をｆｏ２×α２（１００％＞α２≧１％）として（ｆｏ２は直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点の出力周波数）、直流母線電圧ＶPNを上昇させることにより制御電源維持時間を延ばす制御を行うようにしたものである。
【００５１】
ところで、上記説明では記憶部に、位相係数α１，α２（１００％＞α１，α２≧１％）、出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数ｎ１，ｎ２（ｎ１，ｎ２≧１）、直流母線電圧チェック値ＶPN２を記憶する例で説明したが、パラメータとして外部設定できるようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００５３】
３相交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、直流母線電圧を検出する電圧検出器と、トランジスタとダイオードにより構成され、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部と、入力された周波数設定に基づき、出力周波数および出力電圧を演算して、このインバータ部のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号を出力する制御部と、を有するインバータ装置において、出力周波数に乗算する位相係数および出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたので、回生エネルギーを還し易くすることができ、その結果直流母線電圧ＶPNを上昇させること（制御電源を保つこと）ができるようになるため、モータをフリーランさせることなく安全に減速停止させることができるとともに、直流母線電圧ＶPNを上昇させる割合を容易に調整できる。
【００５６】
また、前記記憶部は出力周波数に乗算する第１の位相係数と第２の位相係数、出力周波数を強制低減する第１の出力周波数低減処理回数、第２の出力周波数低減処理回数、制御電源の維持可／不可を判定するための直流母線電圧チェック値を記憶し、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記第１の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第１の出力周波数低減処理回数だけ実施するとともに、停電時の直流母線電圧が前記直流母線電圧チェック値以下となった場合に、直流母線電圧が直流母線電圧チェック値以下となった時点における出力周波数に前記第２の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第２の出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたので、停電発生時点および停電時の直流母線電圧が前記直流母線電圧チェック値以下となった時点とで、直流母線電圧ＶPNを上昇させること（制御電源を保つこと）ができるようになり、効率よく直流母線電圧ＶPNを上昇させることができるとともに、直流母線電圧ＶPNを上昇させる割合を容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部１ａにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置における電圧と電圧位相角との関連を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置の構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部１ｂにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図である。
【図１０】 従来のインバータ装置の構成を示す図である。
【図１１】 電圧と電圧位相角との関連を示す図である。
【図１２】 従来のインバータ装置における制御部において出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【図１３】 従来のインバータ装置における停電減速動作を示す図である。
【図１４】 例えば特開平６−１６５５８２号公報に示された従来のインバータ装置の主回路の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 制御部、 ２ 停電検知部、 ３ａ，３ｂ Ｖ／Ｆ制御部、 ４ａ，４ｂ 記憶部、 ３１ ３相交流電源、 ３２ コンバータ部、 ３３ 平滑コンデンサ、 ３４ インバータ部、 ３５ モータ、 ３６ 電圧検出器、３７ 制御部、 ３８ 加減速時間設定部、 ３９ Ｖ／Ｆ制御部、 ４０ トランジスタ制御信号、 ω 角速度、 Δt インタラプト時間、 θ 電圧位相角、 Δθ 電圧位相進み角、 ＶAC インバータ装置の入力電圧、 ＶPN直流母線電圧、 Ｎ モータ回転数、 ｆｏ 出力周波数、 ｆｏ１ 停電発生時の出力周波数、 ｆｏ２ 直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点における出力周波数、 α１，α２ 位相係数（１００％＞α１，α２≧１％）、 ｎ１，ｎ２ 出力周波数低減処理回数（ｎ１，ｎ２≧１）、 ＶPN２ 直流母線電圧チェック値。
【産業上の利用分野】
この発明は、モータを駆動制御するインバータ装置に関するもので、特に停電が発生した場合に制御電源の維持期間を延ばすことができるインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来のインバータ装置の構成を示す図である。図において、３１は３相交流電源、３２はダイオード６個をカスケード接続し、３相交流電源３１より供給される３相交流電力を直流電力に変換するコンバータ部、３３はコンバータ部３２により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、３４はトランジスタとダイオードにより構成され平滑コンデンサ３３により平滑された直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部、３５はインバータ部３４から出力される交流電力により駆動制御される誘導電動機などのモータである。また、３６は直流母線電圧を検出する電圧検出器である。
【０００３】
また、３７はインバータ部３４のトランジスタをオン／オフ制御する制御部である。制御部３７は、高キャリア周波数正弦PWM制御により出力平均電圧が正弦波となるように、インバータ部３４にトランジスタ制御信号４０を出力し、トランジスタをオン／オフするスイッチングパルス幅を可変とし、任意の周波数および電圧を出力する。
また、３８は入力された速度指令としての周波数設定と予め設定されている基本加速時間および基本減速時間に基づき、加減速時間を設定する加減速時間設定部である。また、３９はあらかじめ設定されているＶ／Ｆパターン、加減速時間設定部３８で設定された加減速時間を基に、出力周波数および出力電圧を演算して、インバータ部３４のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号４０を出力するＶ／Ｆ制御部である。
【０００４】
図１１は電圧と電圧位相角との関連を示す図である。また、図１２は従来のインバータ装置における制御部において出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。図において、ωは角速度、Δtは制御周期であるインタラプト時間、θは電圧位相角、Δθは電圧位相進み角である。
【０００５】
図１０〜図１２により、従来のインバータ装置における電圧制御の動作について説明する。制御部においては、制御周期であるインタラプト時間Δt毎のインタラプト処理にて電圧位相角θを算出する。
ステップＳ２０で、前回のインタラプト時間から今回のインタラプト時間の間に進んだ電圧位相角θを、電圧位相進み角Δθとして算出する。
Δθ ＝ ω＊Δt・・・・・式（１）
ステップＳ２１で、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【０００６】
従来のインバータ装置においては、今回の電圧位相角θを、インタラプト時間Δt間隔毎に前回の電圧位相角θに今回の電圧位相進み角Δθを足し込んで計算しているので、角速度ωおよびインタラプト時間Δtが一定であれば、今回の電圧位相進み角Δθは一定となるため、図１１に示すように電圧位相角θを一定間隔にて進めることができる。
【０００７】
図１３は従来のインバータ装置における停電減速動作を示す図で、（ａ）はインバータ装置の入力電圧ＶAC、（ｂ）は直流母線電圧ＶPN、（ｃ）は出力周波数ｆｏ、（ｄ）はモータ回転数Ｎである。図において、Ａはインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点、Ｂは制御電源を維持できる下限電圧以下となった時点、Ｃは制御電源が維持されていた場合に、出力周波数ｆｏを０Ｈｚに減速停止制御する時点である。
入力電圧ＶACが正常な場合には、直流母線電圧ＶPNが３００Ｖに維持されており、出力周波数ｆｏ、モータ回転数Ｎも指令どおり制御されている。ところが、停電が発生し、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった場合には、直流母線電圧ＶPNが低下して制御電源維持下限電圧以下となり、モータはフリーラン停止することになる。
【０００８】
また、インバータ装置には、インバータ装置への電源が供給されない停電が発生した時、モータからの回生エネルギーを利用することにより直流母線電圧を保ち、停電が発生した場合でも、モータをフリーランさせないで安全にモータを減速停止させる停電減速停止機能がある。
ところが、力行負荷時などモータからの回生エネルギーが十分でない場合には、停電減速停止機能があっても、モータからの回生エネルギーが利用できないので、モータを減速停止させる前にインバータ装置の直流母線電圧ＶPNが制御電源維持下限電圧以下となる。
【０００９】
図１４は、例えば特開平６−１６５５８２号公報に示された従来のインバータ装置の主回路の概略構成を示す図である。この従来のインバータ装置は、高速回転中の誘導電動機を緊急停止させる必要が生じた場合に、インバータ出力アームを還流状態へ切り換えると同時に電圧位相の積算を停止することにより、誘導電動機内部の磁束を一定に保ったまま減速トルクを急峻に増加させることができ、かつインバータが過電流にならない限界電流を安定に流し続けることで、誘導電動機の一次銅損および二次銅損を最大にでき、これにより回転エネルギーを有効に消費させることが可能となり、大きな減速トルクを発生できるようにしたものである。
【００１０】
図において、５１は正側直流母線Ｐであり、５２は負側直流母線Ｎ、５３は直流母線ＰＮ間に配置され、直流母線ＰＮ間の電圧を保持する主回路コンデンサである。また、５４はＵ相正側主スイッチング素子、５５はＵ相負側主スイッチング素子、５６はＶ相正側主スイッチング素子、５７はＶ相負側主スイッチング素子、５８はＷ相正側主スイッチング素子、５９はＷ相負側主スイッチング素子である。Ｕ相正側主スイッチング素子５４とＵ相負側主スイッチング素子５５、Ｖ相正側主スイッチング素子５６とＶ相負側主スイッチング素子５７、Ｗ相正側主スイッチング素子５８とＷ相負側主スイッチング素子５９は、相補的に動作し、片方がオンの時はもう片方がオフとなる。
【００１１】
また、６０は誘導電動機である。６１はインバータの出力側即ち誘導電動機６０に流れる電動機電流の各相電流を２相または３相で検出して、このうちの絶対値が最大なものを抽出し、これを電流検出値Ｉとして出力する絶対値整流回路である。
６２は、電流制限レベルＯｃと電流検出値Ｉを比較し、電流検出値Ｉが電流制限レベルＯｃを越えない場合には、電流低下信号Ｓ１を出力する比較器である。なお、電流制限レベルＯｃはインバータの過電流保護レベルよりいく分低い値に設定する。また、６３は直流母線電圧検出値Ｖｄｃを出力する直流母線電圧検出器である。また、６４は直流母線電圧検出値Ｖｄｃと直流母線電圧制限レベルＯｖを比較し、直流母線電圧検出値Ｖｄｃが直流母線電圧制限レベルＯｖを越えない場合に電圧低下信号Ｓ２を出力する比較器である。また、６５は、電流低下信号Ｓ１と電圧低下信号Ｓ２がともに出力されている場合に還流状態切換信号Ｓ３を出力するＡＮＤ回路である。
【００１２】
また、６６は制御回路である。制御回路６６は還流状態切換信号Ｓ３が入力されない場合にはＰＷＭ信号を発生させて主回路スイッチング素子５４〜５９を駆動している。還流状態切換信号Ｓ３が入力されると、主回路スイッチング素子５４〜５９のうち、正側のＵ相正側主スイッチング素子５４、Ｖ相正側主スイッチング素子５６、Ｗ相正側主スイッチング素子５８をオン、Ｕ相負側主スイッチング素子５５、Ｖ相負側主スイッチング素子５７、Ｗ相負側主スイッチング素子５９をオフして誘導電動機６０の端子間を短絡させ、これと同時にＰＷＭ信号を発生するための位相角の進行を停止させる。これにより、誘導電動機６０は零周波数でかつ、零電圧の状態となり、急速に減速トルクが発生する。
【００１３】
図１４に示した従来のインバータ装置は、高速回転中の誘導電動機６０を緊急停止させる必要が生じた場合に、絶対値整流回路６１の出力する電流検出値Ｉが電流制限レベルＯｃを越えずに、かつ、直流母線電圧検出器６３の出力する直流母線電圧制限レベルＯｖを越えない場合には、インバータ出力アームを還流状態へ切り換えると同時に電圧位相の積算を停止する。そのため、誘導電動機６０内部の磁束を一定に保ったまま減速トルクを急峻に増加させることができ、かつインバータが過電流にならない限界電流を安定に流し続けることができる。
【００１４】
図１４に示した従来のインバータ装置は、高速回転中の誘導電動機を緊急停止させる必要が生じた場合に、電源回生機能やコンデンサの電荷を放電させる回路を用いることなく、速やかに誘導電動機を減速停止させることを目的としたもので、直流母線電圧が過大でなく、電動機電流が過大でない時は、インバータ出力を還流状態にし、ＰＷＭ波形制御をその時点で停止させることによって、誘導電動機内部の磁束を一定に保ったままで、減速トルクを急峻に増加させることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０〜図１３に示した従来のインバータ装置では、停電が発生した時、モータを減速停止させる前にインバータ装置の直流母線電圧ＶPNが制御電源維持下限電圧以下となってしまい（図１３（ｂ）のＢ点）、モータがフリーランしてしまうという問題点があった。
また、図１４に示した従来のインバータ装置は、電圧位相の積算を停止して直流母線電圧ＶPNを上昇させるものであるが、電源電圧が正常時において、誘導電動機を緊急停止させる必要が生じた場合に、インバータが過電流にならない限界電流を安定に流し続けることにより、回生エネルギーを効率よく利用して、減速トルクを急峻に増加させるものであって、停電が発生した時、必ずしも制御電源を維持できないという問題点があった。
【００１６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、停電が発生した時、運転状態にかかわらずモータを減速停止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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
３相交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、直流母線電圧を検出する電圧検出器と、トランジスタとダイオードにより構成され、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部と、入力された周波数設定に基づき、出力周波数および出力電圧を演算して、このインバータ部のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号を出力する制御部と、を有するインバータ装置において、出力周波数に乗算する位相係数および出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたものである。
【００２０】
また、前記記憶部は出力周波数に乗算する第１の位相係数と第２の位相係数、出力周波数を強制低減する第１の出力周波数低減処理回数、第２の出力周波数低減処理回数、制御電源の維持可／不可を判定するための直流母線電圧チェック値を記憶し、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記第１の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第１の出力周波数低減処理回数だけ実施するとともに、停電時の直流母線電圧が前記直流母線電圧チェック値以下となった場合に、直流母線電圧が直流母線電圧チェック値以下となった時点における出力周波数に前記第２の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第２の出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置の構成を示す図である。図において、３１〜３６、３８、３９、４０は従来例としての図１０と同様であり、その説明を省略する。また、１ａはインバータ部３４のトランジスタをオン／オフ制御する制御部、２は停電を検知する停電検知部である。
また、３ａはあらかじめ設定されているＶ／Ｆパターン、加減速時間設定部３８で設定された加減速時間を基に、出力周波数および出力電圧を演算して、インバータ部３４のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号４０を出力するＶ／Ｆ制御部、４ａは位相係数α１（１００％＞α１≧１％）、出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数ｎ１（ｎ１≧１）を記憶する記憶部である。Ｖ／Ｆ制御部３ａは、停電が発生してインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった場合に、出力周波数を操作して、停電後の制御電源維持時間を延ばす制御を行う。
【００２４】
図２はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部１ａにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。図において、ｆｏは出力周波数、ｆｏ１は停電発生時の出力周波数、α１は位相係数（１００％＞α≧１％）、Δtは制御周期であるインタラプト時間、ｎ１は出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数（ｎ１≧１）である。
停電が発生した場合には、Δt×ｎ１時間だけ出力周波数をｆｏ１×α１とするようにしたものである。
【００２５】
図３はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置における電圧と電圧位相角との関連を示す図である。図において、ωは角速度、Δtは制御周期であるインタラプト時間、θは電圧位相角、Δθは電圧位相進み角、α１は位相係数（１００％＞α≧１％）である。
停電が発生した場合には、Δt×ｎ１時間だけ電圧位相進み角ΔθをΔθ×α１とするようにしたものである（図では、ｎ１＝１として１インタラプト時間Δtだけ出力周波数をｆｏ１×α１とした例を示した）。
電圧位相進み角Δθは、式（１）は式（３）と置き換えることができ、
Δθ＝ω＊Δt ・・・・・式（１）
Δθ＝２πｆ＊Δt・・・・・式（３）
出力周波数ｆｏ１に位相係数α１を掛けることは、電圧位相進み角Δθに位相係数α１を掛けることと等価となる。
【００２６】
図４はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【００２７】
図５はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図で、（ａ）はインバータ装置の入力電圧ＶAC、（ｂ）は直流母線電圧ＶPN、（ｃ）は出力周波数ｆｏ、（ｄ）はモータ回転数Ｎである。図において、Ａはインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点である。
【００２８】
図５（ｂ）において、Ｂ１は位相係数α１を小さい値に設定して、直流母線電圧ＶPNの上昇を大きくした場合の曲線、またＢ２は位相係数α１を大きい値に設定して、直流母線電圧ＶPNの上昇を少なくした場合の曲線である。また、出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１を増やすことにより、直流母線電圧ＶPNの上昇を大きくすることができる。
直流母線電圧ＶPNの上昇が少ない場合には、曲線Ｂ２に示すように、モータを減速停止する前に、直流母線電圧ＶPNが制御電源維持下限電圧以下となり、フリーランになってしまうので、位相係数α１および出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１を、運転仕様に合わせて設定することが必要である。
【００２９】
図１から図５により、実施の形態１に係るインバータ装置における停電減速動作を説明する。制御部１ａは、制御周期であるインタラプト時間Δt毎のインタラプト処理にて電圧位相角θを算出する。
【００３０】
ステップＳ２０で、前回のインタラプト時間から今回のインタラプト時間の間に進んだ電圧位相角θを、電圧位相進み角Δθとして算出する。
Δθ ＝ ω＊Δt・・・・・式（１）
【００３１】
ステップＳ１で、電源電圧正常か停電かを判定し、電源電圧正常の場合には、ステップＳ２１で、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００３２】
ステップＳ１で停電と判定した場合には、続いてステップＳ２で停電時初回処理か否かを判別し、停電時初回処理でない場合にはステップＳ４へ進む。また、停電時初回処理の場合には、続いてステップＳ３で記憶部４ａから出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１（ｎ１≧１）を取り込み、出力周波数低減処理回数ｎ１との比較に使用するカウンタをリセットして、ステップＳ４へ進む。
【００３３】
ステップＳ４で、出力周波数低減処理回数ｎ１との比較に使用するカウンタのカウント値と出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１との大小比較をし、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１を越えた場合は、ステップＳ２１へ進み、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する（電圧正常時と同様の処理）。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００３４】
ステップＳ４で、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１未満と判定した場合は、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５で、電圧位相進み角Δθに位相係数α１（１００％＞α１≧１％）を乗算した値を前回インタラプト時間における電圧位相角θに加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ α１＊Δθ ・・・・・式（４）
ステップＳ６で、カウント値を更新する。
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００３５】
実施の形態１では、停電が発生した（図５（ａ）のＡ点）場合、出力周波数をｆｏ１×α１（１００％＞α１≧１％）として（ｆｏ１は停電発生時の出力周波数）、出力周波数が実回転数を下回るようにしたので、回生エネルギーが帰り易くなり、直流母線電圧ＶPNを上昇させることができる（図５（ｂ））。
また、位相係数α１の値を変更することにより、図５（ｂ）に示すように直流母線電圧ＶPNの上昇させる割合を調整することができる。例えば、モータからの回生エネルギーが多くて、直流母線電圧ＶPNが急激に跳ね上がってしまうような運転仕様においては、位相係数α１の値を大きく設定することにより、直流母線電圧ＶPNの上昇を少なくさせて、過電圧エラーによりインバータ装置がトリップすることなく安全にモータを減速停止させることが可能となる。
【００３６】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置の構成を示す図である。図において、３１〜３６、３８、３９、４０は従来例としての図１０と同様であり、その説明を省略する。また、１ｂはインバータ部３４のトランジスタをオン／オフ制御する制御部、２は停電を検知する停電検知部である。
また、３ｂはあらかじめ設定されているＶ／Ｆパターン、加減速時間設定部３８で設定された加減速時間を基に、出力周波数および出力電圧を演算して、インバータ部３４のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号４０を出力するＶ／Ｆ制御部、４ｂは位相係数α１，α２（１００％＞α１，α２≧１％）、出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数ｎ１，ｎ２（ｎ１，ｎ２≧１）、直流母線電圧チェック値ＶPN２を記憶する記憶部である。Ｖ／Ｆ制御部３ｂは、停電が発生してインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった場合に、出力周波数を操作して、停電後の制御電源維持時間を延ばす制御を行うとともに、直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点で出力周波数ｆｏが０Ｈｚでない場合には、再度制御電源維持時間を延ばす制御を行う。
【００３７】
図７はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部１ｂにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。図において、ｆｏは出力周波数、ｆｏ１は停電発生時の出力周波数、ｆｏ２は直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点における出力周波数、α１，α２は位相係数（１００％＞α１，α２≧１％）、Δtは制御周期であるインタラプト時間、ｎ１，ｎ２は出力周波数をｆｏ１×α１，ｆｏ２×α２とする出力周波数低減処理回数（ｎ１，ｎ２≧１）である。停電が発生した場合には、Δt×ｎ１時間だけ出力周波数をｆｏ１×α１とするとともに、直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点で出力周波数ｆｏが０Ｈｚでない場合には、Δt×ｎ２時間だけ出力周波数をｆｏ２×α２とするようにしたものである。
【００３８】
図８はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【００３９】
図９はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図で、（ａ）はインバータ装置の入力電圧ＶAC、（ｂ）は直流母線電圧ＶPN、（ｃ）は出力周波数ｆｏ、（ｄ）はモータ回転数Ｎである。図において、Ａはインバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点である。
【００４０】
図６から図９により、実施の形態２に係るインバータ装置における停電減速動作を説明する。制御部１ｂは、制御周期であるインタラプト時間Δt毎のインタラプト処理にて電圧位相角θを算出する。
【００４１】
ステップＳ２０で、前回のインタラプト時間から今回のインタラプト時間の間に進んだ電圧位相角θを、電圧位相進み角Δθとして算出する。
Δθ ＝ ω＊Δt・・・・・式（１）
【００４２】
ステップＳ１で、電源電圧正常か停電かを判定し、電源電圧正常の場合には、ステップＳ２１で、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４３】
ステップＳ１で停電と判定した場合には、続いてステップＳ２で停電時初回処理か否かを判別し、停電時初回処理でない場合にはステップＳ４へ進む。また、停電時初回処理の場合には、続いてステップＳ３で記憶部４ｂから出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１（ｎ１≧１）を取り込み、出力周波数低減処理回数ｎ１との比較に使用するカウンタをリセットして、ステップＳ４へ進む。
【００４４】
ステップＳ４で、出力周波数低減処理回数ｎとの比較に使用するカウンタのカウント値と出力周波数をｆｏ１×α１とする出力周波数低減処理回数ｎ１との大小比較をし、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１未満の場合は、ステップＳ５へ進み、電圧位相進み角Δθに位相係数α１（１００％＞α１≧１％）を乗算した値を前回インタラプト時間における電圧位相角θに加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ α１＊Δθ ・・・・・式（４）
ステップＳ６で、カウント値を更新する。
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４５】
ステップＳ４でカウント値が出力周波数低減処理回数ｎ１を越えたと判定した場合は、続いてステップＳ７で直流母線電圧ＶPNをチェックし、直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２を越えている場合は、ステップＳ２１へ進み、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する（電圧正常時と同様の処理）。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４６】
ステップＳ７で直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下と判定した場合は、続いてステップＳ８で出力周波数ｆｏが０Ｈｚであるか否かを判定し、出力周波数ｆｏが０Ｈｚの場合は、ステップＳ２１、ステップＳ２２へ進む。
【００４７】
ステップＳ８で出力周波数ｆｏが０Ｈｚでない場合には、ステップＳ９へ進み、制御電源維持時間を延ばす制御を行う。直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下と判定した時点の出力周波数をｆｏ２とする。
ステップＳ９で初回処理か否かを判別し、停電時初回処理でない場合にはステップＳ１１へ進む。また、初回処理の場合には、続いてステップＳ１０で記憶部４ｂから出力周波数をｆｏ２×α２とする出力周波数低減処理回数ｎ２（ｎ２≧１）を取り込み、出力周波数低減処理回数ｎ２との比較に使用するカウンタをリセットして、ステップＳ１１へ進む。
【００４８】
ステップＳ１１で、出力周波数低減処理回数ｎ２との比較に使用するカウンタのカウント値と出力周波数をｆｏ２×α２とする出力周波数低減処理回数ｎ２との大小比較をし、カウント値が出力周波数低減処理回数ｎ２未満の場合は、ステップＳ１２へ進み、電圧位相進み角Δθに位相係数α２（１００％＞α２≧１％）を乗算した値を前回インタラプト時間における電圧位相角θに加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する。
θ ＝ θ ＋ α２＊Δθ ・・・・・式（５）
ステップＳ１３で、カウント値を更新する。
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００４９】
ステップＳ１１でカウント値が出力周波数低減処理回数ｎ２を越えたと判定した場合は、ステップＳ２１へ進み、前回インタラプト時間における電圧位相角θに電圧位相進み角Δθを加算して、今回インタラプト時間における電圧位相角θを算出する（電圧正常時と同様の処理）。
θ ＝ θ ＋ Δθ ＝ θ ＋ ω＊Δt・・・・・式（２）
ステップＳ２２で、今回インタラプト時間における電圧位相角θを出力する。
【００５０】
実施の形態１においては、停電が発生した（図５（ａ）のＡ点）場合、出力周波数をｆｏ１×α１（１００％＞α１≧１％）として（ｆｏ１は停電発生時の出力周波数）、直流母線電圧ＶPNを上昇させるようにした例を説明したが、実施の形態２においては、さらにモータを減速停止させる以前に制御電源維持が困難となる場合には、出力周波数をｆｏ２×α２（１００％＞α２≧１％）として（ｆｏ２は直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点の出力周波数）、直流母線電圧ＶPNを上昇させることにより制御電源維持時間を延ばす制御を行うようにしたものである。
【００５１】
ところで、上記説明では記憶部に、位相係数α１，α２（１００％＞α１，α２≧１％）、出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数ｎ１，ｎ２（ｎ１，ｎ２≧１）、直流母線電圧チェック値ＶPN２を記憶する例で説明したが、パラメータとして外部設定できるようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００５３】
３相交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、直流母線電圧を検出する電圧検出器と、トランジスタとダイオードにより構成され、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部と、入力された周波数設定に基づき、出力周波数および出力電圧を演算して、このインバータ部のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号を出力する制御部と、を有するインバータ装置において、出力周波数に乗算する位相係数および出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたので、回生エネルギーを還し易くすることができ、その結果直流母線電圧ＶPNを上昇させること（制御電源を保つこと）ができるようになるため、モータをフリーランさせることなく安全に減速停止させることができるとともに、直流母線電圧ＶPNを上昇させる割合を容易に調整できる。
【００５６】
また、前記記憶部は出力周波数に乗算する第１の位相係数と第２の位相係数、出力周波数を強制低減する第１の出力周波数低減処理回数、第２の出力周波数低減処理回数、制御電源の維持可／不可を判定するための直流母線電圧チェック値を記憶し、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記第１の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第１の出力周波数低減処理回数だけ実施するとともに、停電時の直流母線電圧が前記直流母線電圧チェック値以下となった場合に、直流母線電圧が直流母線電圧チェック値以下となった時点における出力周波数に前記第２の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第２の出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたので、停電発生時点および停電時の直流母線電圧が前記直流母線電圧チェック値以下となった時点とで、直流母線電圧ＶPNを上昇させること（制御電源を保つこと）ができるようになり、効率よく直流母線電圧ＶPNを上昇させることができるとともに、直流母線電圧ＶPNを上昇させる割合を容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部１ａにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置における電圧と電圧位相角との関連を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置の構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部１ｂにおける停電が発生した場合の出力周波数の制御を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置の制御部において、インバータ入力電圧ＶACが供給されなくなった時点における出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２に係るインバータ装置における停電減速動作を示す図である。
【図１０】 従来のインバータ装置の構成を示す図である。
【図１１】 電圧と電圧位相角との関連を示す図である。
【図１２】 従来のインバータ装置における制御部において出力電圧位相角を計算するフローチャートを示す図である。
【図１３】 従来のインバータ装置における停電減速動作を示す図である。
【図１４】 例えば特開平６−１６５５８２号公報に示された従来のインバータ装置の主回路の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 制御部、 ２ 停電検知部、 ３ａ，３ｂ Ｖ／Ｆ制御部、 ４ａ，４ｂ 記憶部、 ３１ ３相交流電源、 ３２ コンバータ部、 ３３ 平滑コンデンサ、 ３４ インバータ部、 ３５ モータ、 ３６ 電圧検出器、３７ 制御部、 ３８ 加減速時間設定部、 ３９ Ｖ／Ｆ制御部、 ４０ トランジスタ制御信号、 ω 角速度、 Δt インタラプト時間、 θ 電圧位相角、 Δθ 電圧位相進み角、 ＶAC インバータ装置の入力電圧、 ＶPN直流母線電圧、 Ｎ モータ回転数、 ｆｏ 出力周波数、 ｆｏ１ 停電発生時の出力周波数、 ｆｏ２ 直流母線電圧ＶPNが直流母線電圧チェック値ＶPN２以下となった時点における出力周波数、 α１，α２ 位相係数（１００％＞α１，α２≧１％）、 ｎ１，ｎ２ 出力周波数低減処理回数（ｎ１，ｎ２≧１）、 ＶPN２ 直流母線電圧チェック値。
Claims (2)
- ３相交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、このコンバータ部により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、直流母線電圧を検出する電圧検出器と、トランジスタとダイオードにより構成され、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部と、入力された周波数設定に基づき、出力周波数および出力電圧を演算して、このインバータ部のトランジスタをオン／オフするトランジスタ制御信号を出力する制御部と、を有するインバータ装置において、
出力周波数に乗算する位相係数および出力周波数を強制低減する出力周波数低減処理回数を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたことを特徴とするインバータ装置。 - 前記記憶部は出力周波数に乗算する第１の位相係数と第２の位相係数、出力周波数を強制低減する第１の出力周波数低減処理回数、第２の出力周波数低減処理回数、制御電源の維持可／不可を判定するための直流母線電圧チェック値を記憶し、前記制御部は、停電が発生した場合に、停電が発生した時点の出力周波数に前記第１の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第１の出力周波数低減処理回数だけ実施するとともに、停電時の直流母線電圧が前記直流母線電圧チェック値以下となった場合に、直流母線電圧が直流母線電圧チェック値以下となった時点における出力周波数に前記第２の位相係数を乗算して算出した出力周波数で前記第２の出力周波数低減処理回数だけ実施するようにしたことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
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