JP4119898B2 - コンクリートバイブレータ用高周波電源を入力電源とする出力周波数固定型インバータの保護装置及び保護方法 - Google Patents

Description

この発明は、負荷の変化が大きい環境で使用されるインバータ回路において、インバータを過電流から保護するための装置に関するものである。

従来から、インバータを高い負荷時における過電流から保護するためには、インバータの出力周波数、出力電圧を引き下げる回路を設ける手法が取られている（例えば特開平１１−１０３５２３号）。
しかしながら、インバータの出力周波数を下げるためには、インバータ自体に出力周波数可変の回路を設けなければならない。特に出力周波数が商用電源（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）固定の場合、保護のために周波数可変のための回路を別途設けなければならず、その分コストが高くなり、回路も大型となっていた。
特開平９−３１２９９６号公報

上記公報掲載の発明は、ブラシレスモーターの始動時の運転パターンを予め設定しておき、温度センサに基づきブラシレスモーターの起動電圧を変えるようにインバータの出力周波数を切り替えることによって、周囲温度の影響による過電流を防止するようにしたものである。
実開平５−２５９９５号公報

上記公報掲載の発明は、Ｖ／Ｆパターンデータ記憶回路にインバータのＶ／Ｆパターンを記憶させ、三相誘導電動機の始動時に任意の時間任意のＶ／Ｆ値に設定できるようにすることによって、始動時の出力電圧を高くし、始動後は通常のＶ／Ｆパターンに戻すようにして、電動機の始動時のトルクを増大するようにしたものである。

上記二つの特許文献に開示された発明は、いずれもインバータの出力を制御するためのパターンを予め設定しておき、パターンに基づいてインバータの出力を制御するものであるが、いずれも始動時における運転制御を目的としたものであって、通常運転中に発生する異常負荷に対する保護を目的としたものではない。

この発明は、出力周波数が固定されたインバータに対し、出力可変の回路を設けることなく、過電流時にインバータの出力周波数を下げ、インバータを保護することを目的とするものである。

請求項１の発明は、入力電源の周波数を変化させて固定された出力周波数を出力するインバータを備えたインバータ回路に過電流保護回路を介在させ、前記過電流保護回路は、過電流検出手段と、過電流検出時にインバータの出力周波数を予め設定された一定の周波数に低下させるための低周波数の出力回路がプログラムされた周波数制御手段とを備え、前記周波数制御手段は、過電流検出時に前記プログラムにもとづき前記インバータの出力周波数を前記低周波数に切り替え、所定時間経過後に通常制御に復帰するようにした、コンクリートバイブレータ用高周波電源を入力電源とする出力周波数固定型インバータの保護装置を構成するものである。
請求項２の発明は、請求項１における過電流検出手段を、所定時間ごとに電流状態を検知するものとし、過電流状態が所定時間内に所定回検出されたときはインバータの出力を停止するものとしてコンクリートバイブレータ用高周波電源を入力電源とする出力周波数固定型インバータの保護装置を構成するものである。
請求項３の発明は保護方法に関するものであり、入力電源の周波数を変化させて固定された出力周波数を出力するインバータを備えたインバータ回路に介在された過電流保護回路において、前記インバータ回路に過電流を検出したときに、インバータの出力信号として出力される低周波数の出力回路がプログラムされた周波数下げルーチンに移行してインバータの出力周波数を前記低周波数に切り替え、電流の所定周期経過後に通常運転に復帰させ、所定時間内に所定回数過電流を検出したときはインバータの運転を停止させるようにして構成する。

前記過電流保護回路を構成する過電流検出手段は、インバータの入力側に配設しても出力側に配設してもよい。そして、過電流検出手段は所定時間ごとに過電流の有無を検知するものであるが、前記「所定時間」の計算方法は、分・秒の他に電流の周波数により計測される時間も含まれる。
前記周波数制御手段は、低周波数を出力するための手段をプログラムとしてＣＰＵなどに記憶させておく。
請求項２の発明において「所定時間ごとに電流状態を検知するものとし、過電流状態が所定時間内に所定回検出されたとき」とは、例えば電流状態の検知を０．１秒ごと（所定時間ごと）に行い、異常電流が１分間（所定時間）に２０回（所定回数）検出された場合である。電流状態を検知する間隔（所定時間）、異常電流の回数を累積する時間（所定時間）、異常と判定する異常検出回数（所定回数）は任意に設定することができる。

この発明によれば、過電流検出手段によって高負荷が検出されたときは、周波数制御手段から予め設定された出力周波数をインバータ出力信号として出力するための信号がインバータへ入力されるので、インバータに周波数可変の回路を設けなくとも、インバータの出力周波数を下げて、その保護を図ることができる。

図１は、高周波電源（例えばコンクリートバイブレーター用の４８Ｖ、２４０Ｈｚ）と商用電源（１００ｖ、５０／６０Ｈｚ）とを１台の発電機から得られるようにした回路である。
従来、周波数のみが異なり電圧が同じ電源を取り出す装置は知られており（例えば特開２００１−２１１６９３号）、インバータの出力側に変圧器を介在させて電圧を変換することにより、周波数と電圧の異なる電源が得られるようにした装置も知られている（例えば特開２００２−２４７７５９号）。
しかるに、図１の回路は変圧器を用いることなく、１台の発電機から高周波電源と商用電源とを取り出せるようにしてある。

高周波バイブレーター用電源として例えば４８Ｖ、２４０Ｈｚの電源を出力する高周波発電機１の出力側に倍電圧整流器２を介在させてインバータ３を接続し、このインバータ３から商用電源が出力されるようにしてある。
前記高周波発電機１の出力電源（例えば４８Ｖ、２４０Ｈｚ）は、倍電圧整流器２によって直流（例えば１４０Ｖ）に変換され、インバータ３によって交流１００Ｖ、５０／６０Ｈｚに変換される。前記電圧の変換はインバータでのＰＷＭ変調で行われるので、インバータの出力側に変圧器は不要である。

図１にもどると、前記インバータ３の出力側に過電流検出手段４が介在させてある。この過電流検出手段４は、過電流検出手段の出力信号を受けて作動する周波数制御手段５とで過電流保護回路６を構成している。

前記過電流検出手段４は、インバータ３の出力電流の３周期ごとに電流を検知するようにしてあり、過電流を検出したときには過電流信号が周波数制御手段５へ出力される。
周波数制御手段５には、低周波数の出力回路がプログラムされており、このプログラムによって所定時間、例えば前記インバータ３の出力電流の３周期の間、インバータ３が低周波運転をするように、低周波出力信号をインバータ３へ出力する。
前記低周波出力信号を受けたインバータ３はその信号の指令に従い所定時間低周波運転を行う。

前記１回の低周波出力信号によって短期間インバータは低出力運転を行い、その後通常運転にもどる。
前記過電流検出手段４における過電流の検出からインバータが通常運転にもどるまでで、過電流保護のための１ルーティンを構成する。
ここで、通常運転にもどったときに過電流検出手段によって再度過電流が検出されたときは、２回目のルーティンに入る。このようにして、電流検出手段で過電流が検出される都度、過電流保護のルーティンが作動するが、過電流検出が連続した場合、例えば１分以内に２０回過電流が検出されたときには、インバータの停止信号が出力されて、インバータは停止する。
前記インバータの出力信号は、過電流検知手段４から出力されるようにしても、周波数制御手段から出力するようにしてもよい。
また、過電流の回数の積算は所定時間、例えば１分でリセットされる。

図２は、上記と逆に、過電流検出手段４をインバータ３の入力側に配置したもので、このようなフォローアップ制御によっても上記と同様の効果を得ることができる。

この発明は、インバータに周波数可変の回路を設けなくとも、インバータの出力周波数を引き下げることができるものであり、産業上の利用可能性を有するものである。

この発明実施形態のブロック図である 同じくフォローアップ制御とした場合のブロック図である 周波数制御ルーティンのフローである

符号の説明

１ 高周波発電機
２ 倍電圧整流器
３ インバータ
４ 過電流検出手段
５ 周波数制御手段
６ 過電流保護回路

Claims (3)

1. 入力電源の周波数を変化させて固定された出力周波数を出力するインバータを備えたインバータ回路に過電流保護回路を介在させ、
   前記過電流保護回路は、過電流検出手段と、過電流検出時にインバータの出力周波数を予め設定された一定の周波数に低下させるための低周波数の出力回路がプログラムされた周波数制御手段とを備え、
   前記周波数制御手段は、過電流検出時に前記プログラムにもとづき前記インバータの出力周波数を前記低周波数に切り替え、所定時間経過後に通常制御に復帰するようにした、
   コンクリートバイブレータ用高周波電源を入力電源とする出力周波数固定型インバータの保護装置。
2. 過電流検出手段は、所定時間ごとに電流状態を検知するものとし、過電流状態が所定時間内に所定回検出されたときはインバータの出力を停止するものとした、請求項１記載のコンクリートバイブレータ用高周波電源を入力電源とする出力周波数固定型インバータの保護装置。
3. 入力電源の周波数を変化させて固定された出力周波数を出力するインバータを備えたインバータ回路に介在された過電流保護回路において、
   前記インバータ回路に過電流を検出したときに、インバータの出力信号として出力される低周波数の出力回路がプログラムされた周波数下げルーチンに移行してインバータの出力周波数を前記低周波数に切り替え、電流の所定周期経過後に通常運転に復帰させ、所定時間内に所定回数過電流を検出したときはインバータの運転を停止させるようにした、
   コンクリートバイブレータ用高周波電源を入力電源とする出力周波数固定型インバータの保護方法。

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