JP6312951B1

JP6312951B1 - インバータ装置及びモータの軽負荷判定方法

Info

Publication number: JP6312951B1
Application number: JP2017562384A
Authority: JP
Inventors: 良之雨宮
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: CN108934185A; WO2018173274A1; CN108934185B; JPWO2018173274A1

Abstract

インバータ装置（１）は、モータ（３）を駆動する交流電圧を生成する電力変換部（１０）と、モータ（３）の負荷を検出する負荷検出部（２１）と、通常運転モードにおいてモータ（３）が加速中に負荷検出部が検出した負荷である加速動作時負荷と、通常運転モードと異なるデータ設定モードにおいてモータが加速中に負荷検出部が検出した負荷である判定基準データとに基づいてモータ（３）が軽負荷状態か否かを判定し、モータ（３）が軽負荷状態の場合はモータ（３）の運転速度が第１の速度となるよう電力変換部（１０）を制御し、モータ（３）が軽負荷状態ではない場合にはモータの運転速度が第１の速度よりも遅い第２の速度となるよう電力変換部（１０）を制御する運転制御部（２０）を備える。

Description

本発明は、軽負荷時にモータの高速運転を行うインバータ装置及びモータの軽負荷判定方法に関する。

従来、吊荷を上下に移動させるクレーン、ホイストまたは昇降機の駆動に用いられるインバータ装置では、作業効率向上のために、軽負荷時にモータの運転速度を高速化する機能が広く用いられている。具体的には、下記特許文献１および２に記載されているように、運転開始後に一定速運転を行い、運転中に測定された負荷（例えば、モータに流れる電流から求めたトルク電流）を、予め測定してメモリ等に記憶した判定基準負荷と比較して、軽負荷と判定した場合にはモータの高速運転を行う。

特開２０００−５３３８５号公報特開２００６−３３３５７７号公報

従来の軽負荷時にモータの運転速度を高速化する機能では一定速運転となった後に、軽負荷状態か否かの判定を行っている。そのため、軽負荷状態を検出するまでの所要時間が長くなり、高速運転の開始が遅れる。

また、特許文献２に記載の発明では、判定基準の設定および調整による作業効率の悪化を防ぐために、判定基準を設定するための基準データ設定モードを、通常運転モードとは別に備えている。しかし、特許文献２に記載の発明においても、通常運転モードで軽負荷状態か否かを判定する際には、基準データ設定モードで判定基準を設定する際に行った一定速運転と同じ速度で一定速運転を行う必要がある。よって、上記と同じ問題、すなわち、軽負荷状態か否かの判定を一定速運転時に行うため、軽負荷状態を検出するまでの所要時間が長くなり、高速運転の開始が遅れるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軽負荷時に高速運転の開始が遅れるのを防止することが可能なインバータ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるインバータ装置は、モータを駆動する交流電圧を生成する電力変換部と、モータの負荷を検出する負荷検出部と、を備える。また、インバータ装置は、通常運転モードにおいて、モータが加速中に負荷検出部が検出した負荷である加速動作時負荷と判定基準データとに基づいてモータが軽負荷状態か否かを判定し、モータが軽負荷状態の場合はモータの運転速度が第１の速度となるよう電力変換部を制御し、モータが軽負荷状態ではない場合にはモータの運転速度が第１の速度よりも遅い第２の速度となるよう電力変換部を制御する運転制御部を備える。運転制御部は、モータの運転速度が第２の速度よりも遅い速度の状態において、モータが軽負荷状態か否かを判定する。

本発明にかかるインバータ装置は、軽負荷時に高速運転の開始が遅れるのを防止できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかるインバータ装置の構成例を示す図実施の形態１にかかるインバータ装置の通常運転モードでの動作例を示す図実施の形態１にかかるインバータ装置の通常運転モードでの動作の一例を示すフローチャート実施の形態１にかかるインバータ装置のデータ設定モードでの第１の動作を示す図実施の形態１にかかるインバータ装置のデータ設定モードでの第２の動作を示す図実施の形態１にかかるインバータ装置のデータ設定モードでの動作の一例を示すフローチャート実施の形態２にかかるインバータ装置の通常運転モードでの動作例を示す図実施の形態２にかかるインバータ装置のデータ設定モードでの動作の一例を示すフローチャート実施の形態１および２にかかるインバータ装置のデータ設定モードでの動作を示す図実施の形態１および２にかかるインバータ装置を実現するハードウェアの構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるインバータ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるインバータ装置の構成例を示す図である。インバータ装置１は、交流電源２から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を再び交流電圧に変換し、変換した交流電圧をモータ３に供給する。モータ３は、図示を省略した機械装置、具体的には、吊荷を上下に移動させるクレーン、ホイストまたは昇降機といった機械装置を駆動する。

インバータ装置１は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路１１と、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１２と、インバータ回路１２の出力電流を検出する電流検出部１３と、後述する出力周波数を決定する制御部１４と、パルス信号を生成するパルス信号生成部１５とを備える。コンバータ回路１１とインバータ回路１２との間には、コンバータ回路１１により変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサ１６が挿入されている。コンバータ回路１１、インバータ回路１２、パルス信号生成部１５および平滑コンデンサ１６は電力変換部１０を構成する。また、インバータ装置１は、記憶部１７を備えている。記憶部１７は、制御部１４が出力周波数を決定する処理で使用する情報を保持する。記憶部１７が保持する情報としては、後述する判定基準データ、軽負荷時運転周波数および重負荷時運転周波数が該当する。

コンバータ回路１１は、交流電源２から供給された交流電圧を直流電圧に変換して出力する。

インバータ回路１２は、パルス信号生成部１５から出力されたパルス信号に基づいて、コンバータ回路１１から出力された直流電圧をモータ３の駆動に対応した周波数の交流電圧に変換し、変換後の交流電圧をモータ３に供給する。具体的には、インバータ回路１２は、ＶＶＶＦ（ＶａｒｉａｂｌｅＶｏｌｔａｇｅＶａｒｉａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）制御によって、モータ３に供給する交流電圧の周波数と電圧とを可変制御する。

電流検出部１３は、インバータ回路１２から出力されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の相電流を、相ごとに検出する。なお、以下の説明では、各相の相電流をまとめて出力電流と称する。

制御部１４は、電流検出部１３により検出された出力電流に基づいて、トルク電流を負荷として検出する負荷検出部２１を備える。また、制御部１４は、記憶部１７に記憶されている判定基準データ、軽負荷時運転周波数および重負荷時運転周波数に基づいて軽負荷高速運転を行う運転制御部２０を備える。制御部１４は、さらに、通常運転モードとは区別されたデータ設定モードにおいて、モータ３を駆動し、その駆動状態で負荷検出部２１により検出された負荷に基づいて判定基準データを決定する基準データ決定部２２を備える。

ここで、通常運転モードは、外部から入力される運転指令および移動量指令と、記憶部１７に記憶されている判定基準データとに基づいてモータ３を駆動し、モータ３が適用されている機械装置を駆動する運転モードである。また、データ設定モードは、モータ３の制御動作で使用する判定基準データをインバータ装置１に設定する運転モード、すなわち、判定基準データを決定して記憶部１７に記憶させる運転モードである。

負荷検出部２１が検出するトルク電流は、モータ３が発生させるトルクを表す電流であり、出力電流を用いて算出される。負荷検出部２１は、例えば、モータ３の一次磁束あるいは二次磁束方向をｄ軸とし、それに直交する軸をｑ軸として、インバータ回路１２の出力電流である各相の相電流をｄｑ軸に座標変換した際のｑ軸電流を求めてトルク電流とする。軽負荷時運転周波数とは、軽負荷時のモータ３の制御で使用する情報であり、重負荷時運転周波数とは、重負荷時すなわち軽負荷時に該当しない場合のモータ３の制御で使用する情報である。これらの情報を使用した制御方法については後述する。

なお、負荷検出部２１は、上述したトルク電流の代わりに、出力電流から演算した推定トルク、または、出力電流を全波整流して得られた電流値（３相全波整流値）を検出してもよい。また、負荷検出部２１は、インバータ装置１への入力電力、インバータ装置１の出力電力などを検出してもよい。また、負荷検出部２１は、これらの推定トルク、３相全波整流値、入力電力または出力電力に相当する値またはこれらを代替可能な量を検出するようにしてもよい。すなわち、負荷検出部２１は、モータ３が軽負荷状態か否かを判定する処理で使用することが可能な、モータ３の負荷状態の変動に対応して値が変動する物理量であれば、どのような物理量を検出してもよい。本実施の形態では、上述したように、負荷検出部２１がトルク電流を検出するものとして説明を行う。

外部から入力される運転指令は、モータ３を正転させるか逆転させるかを指示する指令であり、移動量指令は、モータ３が駆動対象の機械装置を移動させる量を指示する指令である。モータ３を正転させるとは、モータ３の回転子を第１の方向に回転させることを表し、モータ３を逆転させるとは、モータ３の回転子を第１の方向の逆方向である第２の方向に回転させることを表す。運転指令と移動量指令とをまとめたものはモータ３の駆動を指令するモータ駆動指令に該当する。

なお、移動量指令はモータ３が駆動対象の機械装置を移動させる量を指示する指令に限定するものではなく、目標周波数を軽負荷時運転周波数とする高速運転指令や、重負荷時運転周波数以上の任意の指令周波数としてもよい。

なお、制御部１４と記憶部１７とを別構成としたが、制御部１４が記憶部１７を含んだ構成としてもよい。また、図１では記載を省略しているが、制御部１４は、タイマを備えているものとする。

また、制御部１４は、外部から入力される運転指令、移動量指令およびデータ設定選択の各信号に従い、通常運転モードまたはデータ設定モードでの動作を行う。制御部１４が通常運転モードとデータ設定モードのどちらで動作を行うかはデータ設定選択信号で指令される。制御部１４の運転制御部２０は、通常運転モードで動作する場合、運転指令および移動量指令と、記憶部１７で記憶されている判定基準データ、軽負荷時運転周波数および重負荷時運転周波数とに基づいて出力周波数を算出し、パルス信号生成部１５に出力する。

運転制御部２０は、データ設定モードの場合、予め決められた動作を実行して出力周波数を算出し、パルス信号生成部１５に出力する。制御部１４の基準データ決定部２２は、データ設定モードの場合に、上述した判定基準データを決定する動作を実行する。負荷検出部２１は、通常運転モードおよびデータ設定モードのいずれの場合にも、トルク電流を検出する。

パルス信号生成部１５は、制御部１４で算出された出力周波数に基づいてパルス信号を生成し、インバータ回路１２に出力する。パルス信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）された信号であり、インバータ回路１２を構成するスイッチング素子をオンオフさせるための信号である。なお、制御部１４が算出する出力周波数は、周波数指令値とも称される。そのため、以下の説明では「周波数指令値」を使用する。

次に、インバータ装置１の動作について、図２、図３および図４を参照しながら説明する。インバータ装置１は、通常運転モードおよびデータ設定モードの２つの運転モードを有するため、通常運転モードでの動作とデータ設定モードでの動作とに分けて動作を説明する。

（通常運転モードでの動作）
インバータ装置１は、外部から入力されるデータ設定選択信号がＬレベルの場合、通常運転モードで動作する。なお、本実施の形態では、インバータ装置１はデータ設定選択信号がＬレベルの場合に通常運転モードで動作を行い、Ｈレベルの場合にデータ設定モードで動作を行うものとして説明を行うが、運転モードを外部から指示する方法は一例である。通常運転モードおよびデータ設定モードのいずれか一方を指定可能な信号であればどのような信号であってもよい。

インバータ装置１は、通常運転モードで動作する場合、モータ３が軽負荷状態か否かを判別し、軽負荷状態の場合にはモータ３の運転速度を通常よりも高速化する軽負荷高速運転を行う。

図２は、実施の形態１にかかるインバータ装置１の通常運転モードでの動作例を示す図である。図２の上段では、インバータ装置１が動作を開始してからの経過時間と制御部１４がパルス信号生成部１５に出力する周波数指令値との関係を使用してインバータ装置１の動作を表している。図２の上段では、太い実線が軽負荷時の動作を示し、太い点線が軽負荷時以外の重負荷時の動作を示している。図２の下段には、負荷検出部２１が検出するモータトルクの例を示している。モータトルクはモータ３が発生させるトルクである。太い実線が軽負荷時のモータトルクを示し、太い点線が重負荷時のモータトルクを示している。細い実線は判定基準トルクを示している。

通常運転モードで動作するインバータ装置１において、制御部１４は、運転指令および移動量指令が入力され、モータ３を駆動する動作を開始すると、軽負荷時運転周波数を目標周波数として、図２に示したように、周波数指令値を増加させてモータ３を加速させる。このときの周波数指令値は、制御部１４の運転制御部２０が、記憶部１７に記憶された軽負荷時運転周波数に基づいて決定する。すなわち、運転制御部２０は、周波数指令値が最終的に軽負荷時運転周波数となるよう、予め決められた一定の増加量で周波数指令値を徐々に増加させる。一定の増加量、すなわち、周波数指令値の時間あたりの増加量は、例えば、モータ３の性能、モータ３が適用される機械装置の仕様などを考慮して決定する。

運転制御部２０は、モータ３が加速中、すなわち、周波数指令値を増加させている最中、加速トルクが安定する任意の周波数f1から周波数f2までの区間である速度リミット判定区間において、軽負荷状態か否かを確認する。具体的には、運転制御部２０は、速度リミット判定区間において負荷検出部２１により検出されたモータトルクと、記憶部１７に記憶された判定基準データに含まれる判定基準トルクとを比較し、モータトルクが判定基準トルク未満であれば軽負荷状態と判断する。

このとき、運転制御部２０は、モータ３が力行中であれば、力行時の判定基準である力行時の判定基準トルクとモータトルクとを比較し、モータ３が回生中であれば、回生時の判定基準である回生時の判定基準トルクとモータトルクとを比較する。運転制御部２０は、モータ３が力行中か回生中かの判断はトルク電流を用いて判断する。力行中はインバータ回路１２からモータ３に向かって電流が流れ、回生中はモータ３からインバータ回路１２に向かって電流が流れるため、運転制御部２０は、回生電流からモータ３が力行中か回生中かを判別可能である。

なお、モータ３が力行中であるか回生中であるかは、モータ３の駆動条件および負荷状態に依存する。

運転制御部２０は、軽負荷状態と判断した場合、周波数指令値を、目標周波数すなわち軽負荷時運転周波数まで増加させる。この結果、モータ３の運転速度は軽負荷高速運転に対応した運転速度である第１の速度となる。一方、運転制御部２０は、軽負荷状態ではないと判断した場合、周波数指令値を重負荷時運転周波数に制限する。すなわち、運転制御部２０は、軽負荷状態ではないと判断した場合、目標周波数を重負荷時運転周波数に変更し、周波数指令値を重負荷時運転周波数まで増加させる。なお、運転制御部２０は、軽負荷状態と判断した時点の周波数指令値が重負荷時運転周波数を超えている場合、重負荷時運転周波数となるまで周波数指令値を減少させる。この結果、モータ３の運転速度は軽負荷高速運転に対応した運転速度である第１の速度よりも遅い通常の運転速度である第２の速度となる。

運転制御部２０が判定基準トルクと比較するモータトルクは、負荷検出部２１で検出された瞬時値に限定するものではなく、速度リミット判定区間における平均値、一定時間の平均値、瞬時値を任意の時定数の一次遅れフィルタを通した値などとしてもよい。

運転制御部２０がモータトルクとの比較に用いる判定基準トルクの選択、すなわちモータ３が力行中か回生中かの判断は、負荷検出部２１で検出されたトルク電流を用いて行ってもよいが、他の方法で選択してもよい。例えば、インバータ装置１は、モータ３の正転および逆転にそれぞれ力行および回生を割り付けて記憶部１７で記憶し、正転の運転指令が入力されたか逆転の運転指令が入力されたかに従い、力行中か回生中かの判断を行ってもよい。

また、図２に示した例では速度リミット判定区間を、周波数f1から周波数f2までの区間としているが、これに限るものではなく、運転指令入力後の時間t1からt2までの区間を速度リミット判定区間としてもよい。また、速度リミット判定区間を、周波数f1以上の区間、時間t1以降の区間などとしてもよい。

また、運転制御部２０は、モータ３を駆動させた後、移動量指令に基づいてモータ３の減速を開始させるタイミング、すなわち周波数指令値を減少させはじめるタイミングを決定する。モータ３が駆動する機械装置の移動量はモータ３の回転数に基づいて算出することができ、また、モータ３の回転数は周波数指令値に基づいて算出することができる。そのため、運転制御部２０は、周波数指令値を増加させる区間の長さ、周波数指令値を一定に保つ区間の長さおよび周波数指令値を減少させる区間の長さに基づいて、周波数指令値を減少させはじめるタイミングを決定する。運転制御部２０は、決定したタイミングで周波数指令値を減少させはじめてモータ３を減速させ、最終的に停止させる。なお、移動量指令の値によっては、モータ３が一定速運転となる前に減速を開始させる場合、すなわち、モータ３を目標周波数に向けて加速させている途中に減速を開始させる場合もある。

また、移動量指令を、目標周波数を軽負荷時運転周波数とする高速運転指令とした場合は、運転制御部２０は、高速運転指令が入力されている場合のみ、負荷に応じた軽負荷高速運転を行い、高速運転指令が入力されていない場合は、別途設定されている低速運転周波数にて運転する。この場合、モータ３の減速を開始するタイミングは、運転指令もしくは高速運転指令の入力が無くなったタイミングとなる。

また、移動量指令を、重負荷時運転周波数以上の任意の指令周波数とした場合、運転制御部２０は、軽負荷高速運転周波数をこの任意の指令周波数として軽負荷高速運転を行う。この場合、モータ３の減速を開始するタイミングは、運転指令の入力が無くなったタイミングとなる。また、任意の指令周波数が重負荷時運転周波数未満の場合、運転制御部２０は、軽負荷高速運転を行わず、この指令周波数を目標周波数として運転する。

図３は、実施の形態１にかかるインバータ装置１の通常運転モードでの動作の一例を示すフローチャートである。

インバータ装置１の運転制御部２０は、通常運転モード中に運転指令および移動量指令の入力があると、軽負荷時運転周波数を目標周波数に設定し、加速動作、すなわちモータ３を加速させる動作を開始する（ステップＳ１）。すなわち、運転制御部２０は、パルス信号生成部１５への周波数指令値が軽負荷時運転周波数となるよう、周波数指令値を増加させる。次に、インバータ装置１の負荷検出部２１がモータトルクを測定し（ステップＳ２）、運転制御部２０が、モータ３を力行運転させるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ２において、負荷検出部２１は、モータトルク電流をモータトルクとして測定する。ステップＳ３において、運転制御部２０は、モータトルク電流に基づいて力行運転か否かを判定する。モータ３を力行運転させる場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、運転制御部２０は、ステップＳ２で負荷検出部２１が測定したモータトルクを、記憶部１７で記憶されている力行時の判定基準トルクと比較する（ステップＳ４）。モータ３を力行運転させない、すなわちモータ３を回生運転させる場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、運転制御部２０は、モータトルクを、回生時の判定基準トルクと比較する（ステップＳ５）。

モータトルクが判定基準トルク未満の場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、運転制御部２０は、予め決められた軽負荷時の運転速度すなわち第１の速度となるまでモータ３を加速させる（ステップＳ７）。具体的には、運転制御部２０は、パルス信号生成部１５への周波数指令値を軽負荷時運転周波数となるまで増加させて、モータ３を加速させる。モータトルクが判定基準トルク以上の場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、運転制御部２０は、予め決められた重負荷時の運転速度すなわち第２の速度となるまでモータ３を加速または減速させる（ステップＳ８）。具体的には、運転制御部２０は、パルス信号生成部１５への周波数指令値を、重負荷時運転周波数となるまで増加または減少させて、モータ３を加速または減速させる。なお、軽負荷時の運転速度である第１の速度は、重負荷時の速度である第２の速度よりも高速である。

運転制御部２０は、パルス信号生成部１５への周波数指令値を、軽負荷時運転周波数または重負荷時運転周波数とした後、減速開始タイミングか否かを判定し（ステップＳ９）、減速開始タイミングではない場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、減速開始タイミングか否かの判定を再度行う。減速開始タイミングの場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、運転制御部２０は、パルス信号生成部１５への周波数指令値を減少させてモータ３の減速を開始し、停止させる（ステップＳ１０）。

（データ設定モードでの動作）
インバータ装置１は、外部から入力されるデータ設定選択信号がＨレベルの場合、データ設定モードで動作する。

インバータ装置１は、データ設定モードで動作する場合、上述した通常運転モードにおける軽負荷高速運転に用いる判定基準データを設定するため、判定基準データを決定して記憶部１７に記憶させる。

図４は、実施の形態１にかかるインバータ装置１のデータ設定モードでの第１の動作を示す図である。図４の上段は、力行時の判定基準トルクを設定する動作を示し、下段は、設定する判定基準トルクを示している。図４に示した第１の動作は、データ設定モード時のインバータ装置１にモータ３の正転を指令する運転指令が入力された場合に実行する動作である。

図５は、実施の形態１にかかるインバータ装置１のデータ設定モードでの第２の動作を示す図である。図５の上段は、回生時の判定基準トルクを設定する動作を示し、下段は、設定する判定基準トルクを示している。図５に示した第２の動作は、データ設定モード時のインバータ装置１にモータ３の逆転を指令する運転指令が入力された場合に実行する動作である。

図４および図５の上段では、図２と同様に、インバータ装置１が動作を開始してからの経過時間と制御部１４がパルス信号生成部１５に出力する周波数指令値との関係を使用してインバータ装置１の動作を表している。また、図４および図５では、モータ３の正転と逆転とを周波数の符号で表しており、具体的には、周波数の符号が正の場合は正転、負の場合は逆転を表している。パルス信号生成部１５は、入力された周波数指令値が正の場合はモータ３を正転させるパルス信号を生成して出力し、入力された周波数指令値が負の場合はモータ３を逆転させるパルス信号を生成して出力する。

インバータ装置１をデータ設定モードで動作させる場合、インバータ装置１の使用者は、軽負荷状態と判断して高速運転を許容する負荷状態にモータ３を設定する。具体的には、モータ３の負荷状態を、負荷が最小となる状態と負荷が最大となる状態との間の状態に設定する。負荷が最小となる状態と最大となる状態のちょうど中間の状態とする必要は無い。使用者は、例えば、モータ３が駆動する機械装置によって移動させる吊荷の最大重量よりも重量が十分小さい吊荷を機械装置に取り付ける。使用者は、モータ３を軽負荷状態に設定した後、インバータ装置１に対してレベルＨのデータ設定選択信号を入力させるとともに、モータ３の正転を指令する運転指令を入力させる。

データ設定モード中のインバータ装置１に対してモータ３の正転を指令する運転指令が入力された場合、図４に示したように、運転制御部２０は、パルス信号生成部１５への周波数指令値が予め決められた値となるまで、周波数指令値を増加させる。予め決められた値は、上述した軽負荷時運転周波数としてもよい。

なお、データ設定モードでの動作において運転制御部２０が周波数指令値を増加させる際の時間あたりの増加量および運転制御部２０が周波数指令値を減少させる際の時間あたりの減少量は、通常運転モードでの動作において運転制御部２０が周波数指令値を増加させる際の時間あたりの増加量および運転制御部２０が周波数指令値を減少させる際の時間あたりの減少量と同じとする。すなわち、インバータ装置１がデータ設定モードでモータ３を加速させる際の加速度は、インバータ装置１が通常運転モードでモータ３を加速させる際の加速度と同一であり、また、インバータ装置１がデータ設定モードでモータ３を減速させる際の加速度は、インバータ装置１が通常運転モードでモータ３を減速させる際の加速度と同一とする。

図４に示したように、運転制御部２０が周波数指令値の出力を開始してから一定時間が経過してモータ３の加速トルクが安定すると、基準データ決定部２２が、負荷検出部２１で検出された加速中のモータトルクを記憶部１７に一時的に記憶させる。その後、運転制御部２０は、出力する周波数指令値が決められた値に達すると、モータ３を一定速運転させることなく減速、すなわち、周波数指令値を減少させる。そして、基準データ決定部２２は、モータ３が減速中に負荷検出部２１により検出された減速中のモータトルクを記憶部１７に一時的に記憶させる。

次に、基準データ決定部２２は、記憶部１７に一時的に記憶させた加速中のモータトルクと減速中のモータトルクとを比較する。基準データ決定部２２は、加速中のモータトルクの方が大きい場合、加速中のモータトルクを力行時の判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させる。基準データ決定部２２は、減速中のモータトルクの方が大きい場合、減速中のモータトルクを回生時の判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させる。このとき、基準データ決定部２２は、判定基準トルク以外の、記憶部１７に一時的に記憶させた加速中のモータトルクおよび減速中のモータトルクを消去する。

図４に示した場合では、加速中のモータトルクの方が減速中のモータトルクより大きいため、図４の加速中のモータトルクを力行時の判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させる。

また、データ設定モード中のインバータ装置１に対してモータ３の逆転を指令する運転指令が入力された場合、図５に示したように、運転制御部２０は、パルス信号生成部１５への周波数指令値が予め決められた値となるまで、周波数指令値を減少させる。

図５に示したように、運転制御部２０が周波数指令値の出力を開始してから一定時間が経過してモータ３の加速トルクが安定すると、基準データ決定部２２が、負荷検出部２１で検出された加速中のモータトルクを記憶部１７に一時的に記憶させる。その後、運転制御部２０は、出力する周波数指令値が決められた値に達すると、モータ３を一定速運転させることなく減速、すなわち、周波数指令値を増加させる。そして、基準データ決定部２２は、モータ３が減速中に負荷検出部２１により検出された減速中のモータトルクを記憶部１７に一時的に記憶させる。

図５で示した場合では、減速中のモータトルクの方が加速中のモータトルクより大きいため、図５の減速中のモータトルクを回生時の判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させる。

なお、図４に示した動作を先に行うこととして説明を行ったが、図５に示した動作を先に行ってから図４に示した動作を行うようにしても構わない。

図６は、実施の形態１にかかるインバータ装置１のデータ設定モードでの動作の一例を示すフローチャートである。なお、図６は、インバータ装置１がデータ設定モードでの動作を開始する前に行う事前準備も記載している。

インバータ装置１をデータ設定モードで動作させるための事前準備として、使用者はモータ３の負荷状態を軽負荷状態に設定する（ステップＳ２１）。

インバータ装置１の運転制御部２０は、データ設定モード中に運転指令の入力があると、予め決められた周波数を目標周波数に設定し、加速動作、すなわち、周波数指令値を目標周波数まで増加または減少させることによりモータ３を加速させる動作を開始する（ステップＳ２２）。

なお、運転制御部２０は、運転指令が正転を示す場合は目標周波数の符号を正に設定し、運転指令が逆転を示す場合は目標周波数の符号を負に設定する。ここでは運転指令が正転を示すものとして説明を続ける。

次に、負荷検出部２１が、加速中のモータトルクを測定する（ステップＳ２３）。加速中のモータトルクをモータトルクＴ_Aとする。モータトルクＴ_Aは基準データ決定部２２に渡され、基準データ決定部２２は、受け取ったモータトルクＴ_Aを記憶部１７に記憶させる。

運転制御部２０は、出力する周波数指令値が目標周波数になると、加速動作を終了して減速動作、すなわち、周波数指令値をゼロに近づけることによりモータ３を減速させる動作を開始する（ステップＳ２４）。

次に、負荷検出部２１が、減速中のモータトルクを測定する（ステップＳ２５）。減速中のモータトルクをモータトルクＴ_Bとする。モータトルクＴ_Bは基準データ決定部２２に渡され、基準データ決定部２２は、受け取ったモータトルクＴ_Bを記憶部１７に記憶させる。

次に、基準データ決定部２２が、記憶部１７で記憶されているモータトルクＴ_AとモータトルクＴ_Bとを比較し、モータトルクＴ_AがモータトルクＴ_Bよりも大きい場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、モータトルクＴ_Aを力行時の判定基準トルクに設定する（ステップＳ２７）。モータトルクＴ_AがモータトルクＴ_B以下の場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、基準データ決定部２２は、モータトルクＴ_Bを回生時の判定基準トルクに設定する（ステップＳ２８）。なお、上述したように、ステップＳ２７およびＳ２８における設定とは、基準データ決定部２２が、モータトルクを判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させることをいう。

なお、モータトルクＴ_AがモータトルクＴ_Bと等しい場合は、力行時の判定基準トルクと回生時の判定基準トルクをいずれもＴ_Aと設定してもよい。

運転指令が正転を示す場合について説明したが、運転指令が逆転を示す場合のインバータ装置１の動作も同様である。

このように、本実施の形態では、図４に示すようにモータ３の正転時に力行時の判定基準トルクを設定し、図５に示すようにモータ３の逆転時に回生時の判定基準トルクが設定できる。ただし、これに限定したものではなく、正転時に回生時の判定基準トルクを設定し、逆転時に力行時の判定基準トルクを設定してもよい。また、正転時と逆転時とで、それぞれの周波数指令値の時間あたりの増加量に応じた、力行時あるいは回生時の判定基準トルクとして設定してもよい。

すなわち、図６で示すデータ設定モードのフローを、正転および逆転の場合についてそれぞれ実施すれば、力行時および回生時の判定基準トルクを設定できる。尚、モータ３が力行時であれば加速中のモータトルクが減速中のモータトルクよりも大きくなり、モータ３が回生時であれば減速中のモータトルクが加速中のモータトルクよりも大きくなる。

本実施の形態では、加速中のモータトルクと減速中のモータトルクとを比較することにより、記憶部１７が記憶する判定基準トルクが力行時の判定基準トルクと回生時の判定基準トルクのどちらに該当するのかを判定することとしたが判定方法をこれに限定するものではない。例えば、インバータ装置１は、モータ３の正転および逆転にそれぞれ力行および回生を割り付けて記憶部１７で記憶し、正転の運転指令が入力されたか逆転の運転指令が入力されたかに従い、記憶部１７で記憶する判定基準トルクが力行時の判定基準トルクと回生時の判定基準トルクのどちらに該当するのかを判断してもよい。

また、後述する図９に示すように、回生時の、加速中のモータトルクおよび減速中のモータトルクについて、加速中のモータトルクを回生時の加速中の判定基準トルクとしてもよい。

また、基準データ決定部２２は、判定基準トルクを記憶部１７に記憶させる際、負荷検出部２１で検出されたモータトルクに対して、トルク変動などの誤差を考慮して決定したマージンを加算または減算してもよい。すなわち、基準データ決定部２２は、マージンを加算または減算した後のモータトルクを判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させてもよい。

以上のように、本実施の形態にかかるインバータ装置１は、クレーン、ホイストまたは昇降機の駆動に用いられるモータ３に対して交流電圧を供給する。インバータ装置１は、データ設定モードでの動作で決定した力行時の判定基準トルクおよび回生時の判定基準トルクを保持し、通常運転モードでモータ３を駆動させる際、まず、モータ３が軽負荷状態の場合の運転周波数である軽負荷時運転周波数を目標周波数に設定して加速動作を開始させる。次に、インバータ装置１は、モータ３を加速させている途中に、モータ３が軽負荷状態か否かを、力行時の判定基準トルクおよび回生時の判定基準トルクに基づいて判定する。この判定では、モータ３が力行中であれば力行時の判定基準トルクを使用し、モータ３が回生中であれば回生時の判定基準トルクを使用する。

インバータ装置１は、モータ３が軽負荷状態と判定した場合、軽負荷時運転周波数を目標周波数としたままの状態でモータ３を軽負荷時の運転速度まで加速させる。一方、インバータ装置１は、モータ３が軽負荷状態ではない重負荷状態と判定した場合、目標周波数を、軽負荷時運転周波数よりも低い重負荷時運転周波数に変更し、モータ３を重負荷時の運転速度まで加速または減速させる。これにより、モータ３が軽負荷状態であるか否かの判定時にも、軽負荷状態と判定した場合にも、モータ３が一定速運転を行う必要なく高速運転を開始できるので、軽負荷時に高速運転の開始が遅れるのを防止でき、軽負荷時の動作を効率化できる。

一般的に、吊荷を上下に移動させるクレーン、ホイストまたは昇降機の駆動に用いられるモータでは、一定速運転中と加速中とで負荷状態が異なる。具体的には、一定速運転中は吊荷に応じた負荷トルクのみが発生するが、加速中は吊荷に応じた負荷トルクに加えて、加速度に応じた加速トルクが発生する。この加速トルクは力行時と回生時とで発生方向が異なるため、吊荷に応じた負荷トルクのみを加速中に求めるには、力行運転中か回生運転中かの判定結果、加速度ごとの加速トルクの測定結果および加速トルクの演算に用いる負荷イナーシャの測定結果といった情報が必要となる。

本実施の形態に係るインバータ装置１を用いれば、データ設定モードにおいて加速中あるいは減速中の負荷トルクに基づいて判定基準トルクを設定するので、通常運転モードにおいて加速中あるいは減速中の負荷トルクを用いても、軽負荷判定を精度よく実施できる。すなわち、データ設定モードで加速トルクを含めた負荷トルクを判定基準トルクとして設定しているので、通常運転モードにおいて加速中あるいは減速中に検出した加速トルクを含んだ負荷トルクからも、高精度に軽負荷判定を行うことができる。

本実施の形態では、インバータ装置１がデータ設定モードでモータ３を加速させる際の加速度と、通常運転モードでモータ３を加速させる際の加速度とが同じであることとした。しかし、データ設定モードと通常運転モードとで異なる加速度を使用してもよい。

その場合、通常運転モードで使用する加速度を、データ設定モードで使用する加速度に一定の比率を掛け合わせたものとし、また、この比率を補正前の判定基準トルクに掛け合わせて補正後の判定基準トルクを生成し、補正後の判定基準トルクを用いて軽負荷状態か否かを判定するようにしてもよい。モータ３の減速時も同様である。なお、補正前の判定基準トルクは、データ設定モードでの動作で基準データ決定部２２が決定した判定基準トルクである。

なお、通常運転モードで軽負荷状態と判断し、軽負荷高速運転まで加速中に負荷変動が生じた場合の対応としては、加速中に負荷検出部２１が検出したモータトルクの一定時間の平均値、または、検出した瞬時値を任意の時定数の一次遅れフィルタを通した値を記憶部１７に記憶しておき、運転中に負荷検出部２１が検出したモータトルクの瞬時値、モータトルクの一定時間の平均値または検出した瞬時値を任意の時定数の一次遅れフィルタを通した値と、記憶部１７に記憶しておいた値との差が任意に設定した値を超えた場合に、重負荷時運転周波数での運転となるように速度を制限してもよい。すなわち、過去に測定して記憶部１７に記憶しておいたモータトルクと現在のモータトルクとの２つのモータトルクを使用し、２つのモータトルクの差が一定の値を超えた場合に軽負荷状態ではなくなったと判断し、重負荷時運転周波数での運転となるように速度を制限してもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、モータの加速中に負荷状態を判定し、判定結果に従って軽負荷時運転周波数または重負荷時運転周波数となるように制御するインバータ装置について説明した。これに対して、実施の形態２では、モータの加速中に加えて、モータが一定速運転となった後も負荷状態を確認して運転周波数を制御するインバータ装置について説明する。

実施の形態２にかかるインバータ装置の構成は実施の形態１にかかるインバータ装置１と同様である。実施の形態１にかかるインバータ装置１と区別するため、実施の形態２にかかるインバータ装置をインバータ装置１ａと記載する。本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分について説明を行う。

（通常運転モードでの動作）
図７は、実施の形態２にかかるインバータ装置１ａの通常運転モードでの動作例を示す図である。図７の上段では、実施の形態１の説明に用いた図２などと同様に、インバータ装置１ａが動作を開始してからの経過時間と制御部１４がパルス信号生成部１５に出力する周波数指令値との関係を使用してインバータ装置１ａの動作を表している。また、図７の下段にはモータトルクの例を示している。

通常運転モードで動作するインバータ装置１ａにおいて、制御部１４の運転制御部２０は、運転指令および移動量指令が入力され、モータ３を駆動する動作を開始すると、軽負荷時運転周波数を目標周波数として周波数指令値を増加させてモータ３を加速させる。運転制御部２０は、加速トルクが安定する任意の周波数f1まで周波数指令値を増加させると、軽負荷状態か否かを確認する。運転制御部２０は、軽負荷状態と判断した場合、軽負荷時運転周波数となるまで周波数指令値を増加させる。一方、運転制御部２０は、軽負荷状態ではないと判断した場合、重負荷時運転周波数となるように周波数指令値を増加または減少させる。ここまでの動作は実施の形態１にかかるインバータ装置１と同様である。

運転制御部２０が周波数指令値を軽負荷時運転周波数まで増加させると、モータ３は軽負荷状態での一定速運転となる。運転制御部２０は、軽負荷時運転周波数を周波数指令値として出力している状態の場合、負荷検出部２１で検出されたモータトルクを判定基準トルクと比較する処理を周期的に実行し、モータトルクが判定基準トルクを上回ったと判断すると、周波数指令値を重負荷時運転周波数まで減少させる。すなわち、インバータ装置１ａは、モータ３の運転速度を重負荷時の運転速度まで減速させる。

モータ３が軽負荷状態で一定速運転を行っているときに運転制御部２０がモータトルクとの比較に用いる判定基準トルクは、加速動作中での比較で用いるものとは異なる判定基準トルクとする。以下、この判定基準トルクを一定速運転用判定基準トルクと称する。

なお、運転制御部２０が一定速運転用判定基準トルクを含む判定基準トルクと比較するモータトルクは、負荷検出部２１で検出された瞬時値に限定されない。運転制御部２０は、判定基準トルクと比較する対象を、モータトルクの瞬時値の一定時間の平均値、瞬時値を任意の時定数の一次遅れフィルタを通した値などとしてもよい。

モータ３が軽負荷状態での一定速運転を行っているときにモータトルクが一定速運転用判定基準トルクを上回るようになる要因としては地切りが考えられる。地切りとは、クレーンおよびホイストの駆動で荷吊用のワイヤがたるんだ状態からワイヤを巻上げ、巻上げ途中で荷を吊ることをいう。地切りが発生すると、モータ３の負荷が急変する。

（データ設定モードでの動作）
インバータ装置１ａのデータ設定モードでの動作は、実施の形態１におけるインバータ装置１のデータ設定モードでの動作に加えて、一定速運転用判定基準トルクを決定する動作を含む。

実施の形態１のインバータ装置１は、データ設定モードでの動作において、モータ３を加速させた後、一定速運転を行わずに減速させることとしていた。これに対して、本実施の形態におけるインバータ装置１ａは、データ設定モードでの動作において、モータ３を加速させた後、一定速運転を行い、一定速運転区間において測定したモータトルクを一定速運転用判定基準トルクに決定して記憶部１７で記憶する。インバータ装置１ａは、データ設定モードでモータ３を正転させた場合に決定した一定速運転用判定基準トルクと、モータ３を逆転させた場合に決定した一定速運転用判定基準トルクとを記憶部１７で記憶する。モータ３の加速動作中および減速動作中のデータ設定モードでのインバータ装置１ａの動作は、インバータ装置１の動作と同様である。

図８は、実施の形態２にかかるインバータ装置１ａのデータ設定モードでの動作の一例を示すフローチャートである。図８に示したフローチャートは、図６に示したフローチャートのステップＳ２４をステップＳ３１およびＳ３２に置き換えたものである。図８に示したステップＳ２１〜Ｓ２３，Ｓ２５〜２８については図６に示したステップＳ２１〜Ｓ２３，Ｓ２５〜２８と同じ処理であるため、説明を省略する。

負荷検出部２１が、ステップＳ２３で加速中のモータトルクＴ_Aを測定した後、運転制御部２０は、出力する周波数指令値が目標周波数になると、周波数指令値を増加させる加速動作を終了し、モータ３を一定速運転させる。この状態において、負荷検出部２１がモータトルクを測定する（ステップＳ３１）。このモータトルクを基準データ決定部２２が受け取り、一定速運転用判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させる。負荷検出部２１によるモータトルクの測定が終了すると、運転制御部２０は、一定速運転を終了して減速動作、すなわち、周波数指令値をゼロに近づけることによりモータ３を減速させる動作を開始する（ステップＳ３２）。

なお、本実施の形態におけるインバータ装置１ａは、データ設定モードでの動作において、モータ３を加速させた後、一定速運転を行わずに減速させ、加速中あるいは減速中に測定したモータトルクを一定速運転用判定基準トルクに決定して記憶部１７で記憶してもよい。また、加速中あるいは減速中に測定したモータトルクから一定速運転用判定基準トルクを演算して記憶部１７で記憶してもよい。例えば、加速時と減速時の速度変化率の比率に応じて加速中に測定したモータトルクと減速中に測定したモータトルクの加重平均を演算して一定速運転用判定基準トルクに決定して記憶部１７で記憶してもよい。この場合、前述のステップＳ３１は省略してもよい。

また、本実施の形態におけるインバータ装置１ａは、データ設定モードでモータ３を正転させた場合に決定した一定速運転用判定基準トルクと、モータ３を逆転させた場合に決定した一定速運転用判定基準トルクとを記憶部１７で記憶することとしたが、一定速運転用判定基準トルクは正転時と逆転時に限定するものではなく、実施の形態１と同様に、トルク電流に基づいて力行か回生かを判定し、力行時および回生時のそれぞれの一定速運転用判定基準トルクを記憶部１７に記憶して、通常運転モードでの力行時および回生時に用いてもよい。また、加速中のモータトルクと減速中のモータトルクとを比較することにより、記憶部１７が記憶する一定速運転用判定基準トルクが力行時の一定速運転用判定基準トルクと回生時の一定速運転用判定基準トルクのどちらに該当するのかを判定してもよい。

なお、基準データ決定部２２がモータトルクを一定速運転用判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させる際には、トルク変動などの誤差を考慮して決定したマージンを加算または減算したモータトルクを一定速運転用判定基準トルクとして記憶部１７に記憶させてもよい。以降の動作は実施の形態１にかかるインバータ装置１のデータ設定モードでの動作と同様である。

実施の形態１にかかるインバータ装置１および実施の形態２にかかるインバータ装置１ａは、データ設定モードにおいて、加速中のモータトルクおよび減速中のモータトルクの値が大きい方を判定基準トルクとして設定することとしたが、図９に示すように、加速中と加速中以外とで個別に判定基準トルクを設定してもよい。すなわち、インバータ装置１および１ａは、データ設定モードにおいて、加速中のモータトルクおよび減速中のモータトルクを測定して記憶部１７で記憶した後、記憶した加速中のモータトルクおよび減速中のモータトルクが回生時のものである場合、加速中のモータトルクを回生時の加速中の判定基準トルクとして記憶部１７で記憶し、減速中のモータトルクを加速中以外の判定基準トルクとして記憶部１７で記憶する。加速中以外の判定基準トルクは、上述した一定速運転用判定基準トルクとして使用してもよい。

以上のように、本実施の形態にかかるインバータ装置１ａは、実施の形態１にかかるインバータ装置１と同様に、通常運転モードでモータ３を駆動させる際、モータ３を加速させている途中にモータ３が軽負荷状態か否かを確認し、確認結果に対応する運転速度までモータ３を加速させる。また、インバータ装置１ａは、モータ３を軽負荷時の運転速度まで加速させた後の一定速運転において、モータ３が重負荷状態となったか否かの確認を繰り返し行い、重負荷状態となった場合には、モータ３の運転速度を重負荷時の運転速度に変更する。

これにより、インバータ装置１ａがクレーン、ホイストまたは昇降機の駆動に用いられ、通常運転モードにおいてモータ３が軽負荷状態の場合に、モータ３が加速途中で一定速運転となる必要がなく高速運転を開始できるので、軽負荷時に高速運転の開始が遅れるのを防止でき、軽負荷時の動作を効率化できる。

また、インバータ装置１ａは、軽負荷時の運転速度に従った一定速運転中にもモータ３が軽負荷状態か否かを確認し、軽負荷状態ではなくなった場合、すなわち重負荷状態となった場合、モータ３の運転速度を重負荷時の運転速度に変更する。そのため、地切り、すなわちクレーンおよびホイストの駆動で荷吊用のワイヤがたるんだ状態からワイヤを巻上げ、巻上げ途中で荷を吊ることになり運転中に負荷が急変する場合でも、負荷の変化を検出して検出結果に合わせた速度で運転することができる。この結果、適切な速度で吊荷を吊ることができる。

なお、地切りへの対応としては、加速中および一定速運転中に負荷検出部２１が検出したモータトルクの一定時間の平均値、または、検出した瞬時値を任意の時定数の一次遅れフィルタを通した値を記憶部１７に記憶しておき、運転中に負荷検出部２１が検出したモータトルクの瞬時値、モータトルクの一定時間の平均値または検出した瞬時値を任意の時定数の一次遅れフィルタを通した値と、記憶部１７に記憶しておいた値との差が任意に設定した値を超えた場合に、重負荷時運転周波数での運転となるように速度を制限してもよい。すなわち、インバータ装置１ａは、過去に測定して記憶部１７に記憶しておいたモータトルクと現在のモータトルクとの２つのモータトルクを使用し、２つのモータトルクの差が一定の値を超えた場合に軽負荷状態ではなくなったと判断し、重負荷時運転周波数での運転となるように速度を制限してもよい。

次に、各実施の形態で説明したインバータ装置１および１ａのハードウェア構成について説明する。

インバータ装置１および１ａのコンバータ回路１１は、複数の整流素子を組み合わせて実現される。インバータ装置１および１ａのインバータ回路１２は、複数のスイッチング素子を組み合わせて実現される。

インバータ装置１および１ａの電流検出部１３は、Ｕ相の相電流を検出する電流検出器、Ｖ相の相電流を検出する電流検出器およびＷ相の相電流を検出する電流検出器で構成される。あるいは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうち任意の一相ないし二相分を検出する構成として演算により各相の相電流を算出してもよいし、インバータ母線電流やスイッチング素子に流れる電流を検出する構成としてスイッチング素子の状態から演算により各相の相電流を算出してもよい。

インバータ装置１および１ａの制御部１４およびパルス信号生成部１５は、図１０に示した制御回路、具体的にはプロセッサ１０１およびメモリ１０２により実現することができる。

プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）である。メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスクを含む。

制御部１４およびパルス信号生成部１５は、これらの各部が実行する処理が記述されたプログラムをメモリ１０２が保持し、このプログラムをプロセッサ１０１が読み出して実行することにより実現される。なお、制御部１４およびパルス信号生成部１５の両方、または一方を専用のハードウェアとしての処理回路で実現してもよい。この場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものである。

インバータ装置１および１ａの記憶部１７は、図１０に示した制御回路のメモリ１０２により実現される。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

例えば、運転中に負荷検出部２１により検出されたモータトルクの瞬時値もしくは検出されたモータトルクの一定時間の平均値、または、検出された瞬時値を任意の時定数の一次遅れフィルタを通した値が、別途設定した過荷重判定トルクを超えた場合に運転を停止する過荷重停止機能と組み合わせて使用してもよい。

１インバータ装置、２交流電源、３モータ、１０電力変換部、１１コンバータ回路、１２インバータ回路、１３電流検出部、１４制御部、１５パルス信号生成部、１６平滑コンデンサ、１７記憶部、２０運転制御部、２１負荷検出部、２２基準データ決定部。

Claims

モータを駆動する交流電圧を生成する電力変換部と、
前記モータの負荷を検出する負荷検出部と、
通常運転モードにおいて、前記モータが加速中に前記負荷検出部が検出した負荷である加速動作時負荷と判定基準データとに基づいて前記モータが軽負荷状態か否かを判定し、前記モータが軽負荷状態の場合は前記モータの運転速度が第１の速度となるよう前記電力変換部を制御し、前記モータが軽負荷状態ではない場合には前記モータの運転速度が前記第１の速度よりも遅い第２の速度となるよう前記電力変換部を制御する運転制御部と、
を備え、
前記運転制御部は、前記モータの運転速度が前記第２の速度よりも遅い速度の状態において、前記モータが軽負荷状態か否かを判定する、
ことを特徴とするインバータ装置。
前記判定基準データは、前記モータが力行中の場合に前記モータが軽負荷状態か否かを判定する処理で使用する力行時の判定基準と、前記モータが回生中の場合に前記モータが軽負荷状態か否かを判定する処理で使用する回生時の判定基準とを含み、
前記運転制御部は、前記モータが力行中であれば前記力行時の判定基準を使用して前記モータが軽負荷状態か否かを判定し、前記モータが回生中であれば前記回生時の判定基準を使用して前記モータが軽負荷状態か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
前記運転制御部は、前記モータが加速中に前記電力変換部から前記モータに流れる電流の値に基づいて、前記モータが力行中か回生中かを判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
前記運転制御部は、さらに、前記モータの運転速度が前記第１の速度の場合に前記モータが軽負荷状態か否かを判定し、前記モータが軽負荷状態ではないと判定した場合、前記モータの運転速度が前記第２の速度となるよう前記電力変換部を制御する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のインバータ装置。
前記運転制御部は、前記モータの運転速度が前記第１の速度のときに前記負荷検出部が検出した過去の負荷および現在の負荷に基づいて、前記モータが軽負荷状態か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項４に記載のインバータ装置。
前記運転制御部は、前記モータの運転速度に対応する周波数を用いて前記電力変換部を制御する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のインバータ装置。
前記運転制御部は、前記負荷の状態が安定する区間における前記加速動作時負荷を使用して前記モータが軽負荷状態か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のインバータ装置。
前記運転制御部は、前記加速動作時負荷の一定時間の平均値、または、前記加速動作時負荷を一次遅れフィルタに通した値を使用して前記モータが軽負荷状態か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のインバータ装置。
データ設定モードでの動作の指令を受けた場合に前記力行時の判定基準および前記回生時の判定基準を決定する基準データ決定部、
を備え、
前記データ設定モードでの動作の指令を受けた場合、
前記運転制御部は、前記モータの運転速度が予め決められた速度となるまで前記モータが加速し、前記運転速度が前記予め決められた速度となった後に前記モータが減速するよう、前記電力変換部を制御し、
前記基準データ決定部は、力行時及び回生時において、前記モータが加速中に前記負荷検出部が検出した負荷と、前記モータが減速中に前記負荷検出部が検出した負荷と、の少なくとも一方に基づいて前記力行時の判定基準および前記回生時の判定基準を決定する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のインバータ装置。
前記基準データ決定部は、力行時の前記モータが加速しているときに前記負荷検出部が検出した負荷に基づいて前記力行時の判定基準を決定し、回生時の前記モータが減速しているときに前記負荷検出部が検出した負荷に基づいて前記回生時の判定基準を決定する、
ことを特徴とする請求項９に記載のインバータ装置。
前記基準データ決定部は、力行時の前記モータが加速しているときに前記負荷検出部が検出した負荷に基づいて前記力行時の判定基準を決定し、回生時の前記モータが加速しているときに前記負荷検出部が検出した負荷に基づいて前記回生時の判定基準を決定し、回生時の前記モータが減速しているときに前記負荷検出部が検出した負荷を、前記第１の速度において一定速運転を行っているときの前記モータが軽負荷状態か否かを判定する処理で使用する判定基準に決定する、
ことを特徴とする請求項９に記載のインバータ装置。
前記基準データ決定部は、前記負荷検出部が検出した負荷の一定時間の平均値、または、前記負荷検出部が検出した負荷を一次遅れフィルタに通した値を使用して前記力行時の判定基準および前記回生時の判定基準を決定する、
ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか一つに記載のインバータ装置。
前記データ設定モードにおける前記モータの加速度と、前記通常運転モードにおける前記モータの加速度とが同じである、
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一つに記載のインバータ装置。
前記データ設定モードにおける前記モータの加速度である第１の加速度と、前記通常運転モードにおける前記モータの加速度である第２の加速度とが異なり、
前記基準データ決定部は、前記力行時の判定基準および前記回生時の判定基準を、前記第１の加速度と前記第２の加速度との比率に基づいて補正する、
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一つに記載のインバータ装置。
モータを駆動するインバータ装置が実行するモータの軽負荷判定方法であって、
データ設定モードにおいて前記モータを加速中に前記モータの負荷を検出する第１の工程と、
前記第１の工程で検出された前記モータの負荷に基づいて判定基準トルクを設定する第２の工程と、
前記データ設定モードと異なる通常運転モードにおいて前記モータを加速中に前記モータの負荷を検出する第３の工程と、
前記第３の工程で検出された前記モータの負荷と、前記判定基準トルクとに基づいて、前記モータが軽負荷状態か否かを判定する第４の工程と、
前記第４の工程において前記モータが軽負荷状態と判定した場合、前記モータを第１の速度まで加速し、前記第４の工程において軽負荷状態ではないと判定した場合、前記モータを前記第１の速度よりも遅い第２の速度まで加速する第５の工程と、
を含み、
前記第４の工程では、前記モータの運転速度が前記第２の速度よりも遅い速度の状態において、前記モータが軽負荷状態か否かを判定する、
ことを特徴とするモータの軽負荷判定方法。