JP6319631B2

JP6319631B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP6319631B2
Application number: JP2014136429A
Authority: JP
Inventors: 糸魚川　信夫; 信夫糸魚川; 野村　哲也; 哲也野村; 樋口　新一; 新一樋口
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: CN105322821A; CN105322821B; JP2016015818A

Description

本発明は、電動機や発電機等の各種機器の出力、速度、トルク等を制御する電力変換装置において、制御動作に必要なパラメータをユーザによる所望の初期値に設定する機能を備えた電力変換装置に関するものである。

この種の電力変換装置では、ユーザの用途に応じて多種多様な制御を可能にするため、制御動作に必要な複数のパラメータを変更して使用する場合がある。
例えば、インバータによって運転される電動機やその負荷機械に不具合が発生し、その原因の調査が必要な場合には、インバータの制御動作に用いるパラメータをインバータメーカの工場出荷時における初期値（以下、既定初期値という）に戻して検証し、不具合の原因となったパラメータを特定することが行われている。

ここで、図４は、電動機を駆動するインバータの外観図であり、１００はインバータ本体、１１０はインバータ本体１００から着脱可能な操作部（操作パネル）である。
操作部１１０は、キー操作により表示部に表示される情報を確認しながら機能項目や制御用のパラメータを入力する機能を備えている。

この種の操作部を有する電力変換装置は、例えば特許文献１に開示されている。
図５は、特許文献１に記載されているインバータの操作部１２０を示し、図６は、操作部１２０を用いてインバータのパラメータの設定値を既定初期値に戻す操作を示すフローチャートである。

図５において、１２１は機能コードを表示する表示部、１２２は機能コードや操作内容、パラメータの設定値等を表示する表示部、１２３は各種の入力・設定操作を行う入力キーである。
この操作部１２０を用いてパラメータの設定値を既定初期値に戻す操作を図６に基づいて説明する。

まず、インバータ本体が停止している状態で入力キー１２３内のＰＲＧキーを押して動作を開始する（ステップＳ１）。次に、スクロールキーを使用し、図５に示すごとく、表示部１２１に設定値を既定初期値に戻す機能である機能コード「８０」を表示させ（Ｓ２）、Ｒ／Ｗキーを押して機能コード「８０」の処理を開始する（Ｓ３）。
次いで、スクロールキー及びＲ／Ｗキーを使用し、設定値を既定初期値に戻す領域の先頭（ここでは「００」）及び後尾（同じく「２５」）を決定した後（Ｓ４）、Ｒ／Ｗキーを更に押す（Ｓ５）。
これにより、インバータ本体のメモリから読み出した領域「００」〜「２５」のパラメータを、メモリに予め記憶されている既定初期値とそれぞれ比較し、両者が異なっていれば設定値を前記既定初期値に変更する処理を行う（Ｓ６）。

特許第３２５４９０３号（段落［００１１］〜［００１３］、図２，図３等）

特許文献１に記載された従来技術によれば、ユーザの操作により、パラメータを既定初期値に設定することができ、これによってインバータ御の制御動作を検証することができる。
しかし、インバータ等の電力変換装置と電動機及び各種の機械を組み合わせた加工機械を製作または使用するユーザでは、電力変換装置と機械系とのマッチングを行うために独自に初期値を変更したい場合があるが、上記従来技術では不可能であった。

また、電動機の容量や電源電圧仕様（例えば、２００［Ｖ］／４００［Ｖ］）の変更により、負荷ごとに使用する電力変換装置が複数台存在する場合には、電力変換装置の制御に用いるパラメータの初期値情報も複数台分存在する。この場合、１台の電力変換装置に付属する操作部により複数台の電力変換装置に対する初期値情報を管理し、変更することができれば便利であるが、従来ではこれも不可能であった。
このような事情により、ユーザ独自の負荷ごとに多種多様な調整・メンテナンス等を簡便かつ適切に行うことは困難であった。

更に、上述した電動機の容量や電源電圧仕様のほか、定格速度（例えば、１８００［ｒ／ｍｉｎ］／３６００［ｒ／ｍｉｎ］）も含めた多様な組み合わせに応じてパラメータを初期値に設定する（初期化する）場合、対象パラメータの初期値を複数種類分、変更して設定する際に、初期化の順序によっては所望の値に初期化されないケースも生じていた。

そこで、本発明の解決課題は、上述した種々の問題点を解消し、電力変換装置本体を制御するためのパラメータの初期値をユーザが任意に設定、変更可能とすると共に、パラメータの初期化順序をユーザが任意に選定できるようにした電力変換装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、半導体スイッチング素子の動作により機器を制御する電力変換装置本体と、前記電力変換装置本体による制御動作に用いられるパラメータの設定機能を備えた操作部と、を有し、前記パラメータの設定値を既定初期値に戻す機能を備えた電力変換装置において、
前記電力変換装置本体または前記操作部は、
前記パラメータとして前記既定初期値とは別の任意初期値を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された前記任意初期値を記憶する記憶手段と、を備え、
前記パラメータの設定値を、前記任意初期値に変更できると共に、前記任意初期値へ変更する対象または前記任意初期値へ変更しない対象となるパラメータあるいはパラメータ領域を設定できることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、半導体スイッチング素子の動作により機器を制御する電力変換装置本体と、前記電力変換装置本体による制御動作に用いられるパラメータの設定機能を備えた操作部と、を有し、前記パラメータの設定値を既定初期値に戻す機能を備えた電力変換装置において、
前記電力変換装置本体または前記操作部は、
前記パラメータとして前記既定初期値とは別の任意初期値を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された前記任意初期値を所定のアドレス領域に記憶する記憶手段と、を備え、
任意の前記アドレス領域に対応して予め設定された初期化順序に従って、前記パラメータの設定値を、各アドレス領域に記憶されている前記任意初期値に変更することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した電力変換装置において、
前記入力手段及び前記記憶手段を複数の前記電力変換装置本体に対して共通して使用可能とし、
前記入力手段により各電力変換装置本体に対応してそれぞれ入力された前記任意初期値を、前記記憶手段の互いに異なる領域にそれぞれ記憶させることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した電力変換装置において、
前記入力手段及び前記記憶手段を、前記電力変換装置本体に対して着脱可能に形成された前記操作部に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、工場出荷時における既定初期値とは別に、一または複数台の電力変換装置本体に対する制御用のパラメータの初期値を、ユーザが任意に設定、変更することができる。このため、ユーザ独自の負荷に応じた多種多様な調整・メンテナンス作業を適切に実行することができる。
また、パラメータの初期化順序をユーザが任意に選定可能とすることにより、調整・メンテナンス作業の簡便化が可能になる。

本発明の実施形態の全体構成図である。本発明の第１実施例を説明するためのメモリ構成の概念図である。本発明の第２実施例を説明するためのメモリ構成の概念図である。従来の電力変換装置の説明図である。特許文献１に記載されている操作部の外観図である。特許文献１において、パラメータを初期値に戻す操作を示すフローチャートである。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る電力変換装置の全体構成を示している。図１において、Ａは操作部であり、制御に必要なパラメータの入力・設定機能、記憶機能、表示機能、及び、複数台の電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…を識別して個別にデータを送受信する機能を備えている。勿論、電力変換装置本体は１台であっても良い。
ここで、電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…は、例えば電動機駆動用のインバータ本体である。

この実施形態では、一つの操作部Ａを複数台の電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…に共用しており、操作部Ａによって電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…に対するパラメータの設定、変更、伝送等が可能である。操作部Ａは、前述した図４のように、ある電力変換装置本体、例えばＢ１の筺体に着脱可能な形状、構造とすることが望ましいが、操作部Ａの機能を１台の電力変換装置本体に内蔵して本体外部から操作できるようにしても良い。
以下では、図１に示すごとく操作部Ａが電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…とは別個に構成されて着脱可能となっている場合について説明する。

まず、操作部Ａは、入力キーやタッチパネルを用いて、電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…の識別コード、パラメータの種類（制御の機能項目）、メモリ上の領域（アドレス）、パラメータの設定値、各種指令等を入力する入力手段１１と、入力されたデータ及び指令に基づいて電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…にパラメータを設定するために各種の演算処理を行うＣＰＵ１２と、パラメータを記憶する読出し／書き込み可能な不揮発性ＳＲＡＭ（ＮＶＳＲＡＭ）等のメモリ１３と、ＣＰＵ１２による演算結果等を表示させるための表示制御手段１４と、液晶ディスプレイ等の表示手段１５と、ＣＰＵ１２と電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…との間の送受信動作を制御する送受信制御手段１６と、無線電波や赤外線等を用いて実際の送受信動作を行う送受信手段１７と、を備えている。なお、操作部Ａと電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…とは、互いに設けたコネクタ同士を接続してデータを送受信するようにしてもよいし、操作部Ａと電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…とを、ケーブルにより接続してデータを送受信するようにしてもよい。

一方、電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…は、操作部Ａから受信したパラメータを用いて制御信号を生成する制御手段２１と、この制御手段２１により複数の半導体スイッチング素子を動作させて電力変換を行う主回路２２と、プログラム及びデータが格納されるＲＯＭやＮＶＳＲＡＭ等のメモリ２３と、を備えている。なお、主回路２２には電動機（図示せず）等の負荷が接続されている。

次に、図２は、操作部Ａまたは電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…に内蔵されたメモリ１３または２３の構成を概念的に示した図であり、本発明の第１実施例に相当し、以下では、一例としてメモリ１３について説明する。
メモリ１３には、複数の領域が設けられており、ここでは、２台の電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２にそれぞれ対応したＢ１用領域１３１及びＢ２用領域１３２を有する場合を示している。

一例として、電力変換装置本体Ｂ１に対応するＢ１用領域１３１の構成を説明する。この領域１３１には、電力変換装置本体Ｂ１を制御するための複数のパラメータが所定のアドレスに設定される設定値領域１３１ａに加えて、新たに任意初期値設定領域１３１ｂが設けられている。
設定値領域１３１ａは、従来と同様にパラメータの設定値を記憶する領域であり、この設定値領域１３１ａに記憶されたパラメータを用いて電力変換装置が制御される。図２における設定値領域１３１ａ内の「１２３」，「１００」，「６０」等は、ユーザが図１の入力手段１１を用いて各アドレスに設定したパラメータの設定値、または、工場出荷時の初期値（前述した既定初期値）のままとした値である。ここで、既定初期値は、工場出荷時において、別途、他の領域に固定的に記憶されるものであり、従来と同様に、操作部Ａを用いてパラメータを既定初期値に初期化する操作が行われると、設定値領域１３１ａに記憶されたパラメータの設定値を既定初期値に戻すことができる。

また、任意初期値設定領域１３１ｂは、電力変換装置本体Ｂ１により駆動される負荷の特性（電動機の容量や定格速度等）、電源電圧仕様等に応じて、ユーザが任意に設定可能なパラメータの初期値（以下、任意初期値という）を記憶する領域である。すなわち、任意初期値設定領域１３１ｂ内の「０００」，「１００」，「６０」等は、ユーザが入力手段１１を用いて各アドレスに設定した任意初期値である。

なお、電力変換装置本体Ｂ２に対応するＢ２用領域１３２の構成もＢ１用領域１３１と同様であり、設定値領域１３２ａには所定の設定値が、任意初期値設定領域１３２ｂには任意初期値がそれぞれ記憶されている。

この実施形態では、上述したように、既定初期値とは別に、電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２にそれぞれ対応させてユーザが任意に設定した任意初期値を記憶するための任意初期値設定領域１３１ｂ，１３２ｂを備えている。
例えば、ユーザは図１の操作部Ａを用いて予めＢ１用領域１３１の任意初期値設定領域１３１ｂに任意初期値を入力する。その後、電力変換装置本体Ｂ１や負荷の動作を検証するために制御用のパラメータを任意初期値へ初期化したい場合、操作部Ａを用いて任意初期値へ戻す初期化操作を行う。この初期化操作により、ＣＰＵ１２は、任意初期値設定領域１３１ｂ及び設定値領域１３１ａのアドレスを読み出し、対応する両アドレスのパラメータが互いに不一致である時の任意初期値設定領域１３１ｂのパラメータ（図示例では「０００」）を、設定値領域１３１ａの該当アドレスに書き込むことにより、工場出荷時の既定初期値ではなくユーザが選定した任意初期値を設定値領域１３１ａに記憶させることができる。この動作は、Ｂ２用領域１３２の任意初期値設定領域１３２ｂにおけるパラメータ「１１１」，「５０」についても同様である。

電力変換装置本体、例えばＢ１が、初期化されたパラメータ（すなわち任意初期値）を用いて運転する場合には、制御手段２１が、操作部Ａに対して電力変換装置本体Ｂ１の識別コードを含む指令を送信して設定値領域１３１ａを読み出し、ＣＰＵ１２の動作により送受信制御手段１６及び送受信手段１７を介して送受信されたパラメータの初期値を解読して制御を実行すれば良い。
これにより、複数の電力変換装置本体Ｂ１，Ｂ２，…に対して、それぞれの負荷の特性や電源電圧仕様等に応じた任意初期値に基づき、多種多様な調整・メンテナンス作業を行うことができる。
また、上記において、パラメータを任意初期値に戻す対象となる一つまたは複数のパラメータあるいは任意の範囲のパラメータ領域を選択して設定できるようにしてもよい。すなわち、任意初期値に戻すパラメータあるいはパラメータ領域を予め指定しておくことにより、任意初期値への初期化操作を行う際に、ユーザが所望するパラメータあるいはパラメータ領域のみを任意初期値へ初期化することが可能になる。なお、上記とは逆に、パラメータを任意初期値に戻さないパラメータあるいはパラメータ領域を選択して設定できるようにしてもよい。

次いで、図３は、本発明の第２実施例を説明するためのメモリ構成の概念図である。ここでは、電力変換装置本体Ｂ１に対応するＢ１用領域１３１を例に挙げて説明するが、電力変換装置本体Ｂ２に対応するＢ２用領域１３２についても同様に当てはまることは言うまでもない。
この第２実施例は、複数のパラメータを初期化する際に、初期化の順序をユーザが選定可能としたものである。

図３において、前記同様に、任意初期値設定領域１３１ｂにはユーザが設定した任意初期値が多数記憶されている。
ＣＰＵ１２は、任意初期値設定領域１３１ｂにおけるアドレス「０」から始まるｎ_１個のアドレス領域を指定し、以下、このアドレス領域に連続してｎ_２個，ｎ_３個，……というようにアドレス領域をそれぞれ指定すると共に、各アドレス領域を単位として、初期化の順序を指定する。上述したアドレスの個数や初期化順序の指定処理は、一種のプログラミング機能として実現可能である。

図３では、初期化順序が、ｎ_１個のアドレス領域を１番目、以下、ｎ_３個のアドレス領域（２番目）→ｎ_５個のアドレス領域（３番目）→ｎ_２個のアドレス領域（４番目）→ｎ_４個のアドレス領域（５番目）というように指定されている。ここでは、任意初期値設定領域１３１ｂのアドレス「０」〜「２５５」を５つの領域に分割しているが、アドレス「０」〜「２５５」の全領域は任意の複数に分割可能であり、言い換えれば、各アドレス領域に対応する任意初期値の個数は、任意に設定可能である。

次に、電力変換装置本体Ｂ１や負荷の動作を検証するために制御用のパラメータを任意初期値へ初期化したい場合、操作部Ａを用いて任意初期値へ戻す初期化操作を行うことにより、ＣＰＵ１２は、上述した初期化順序に従い、任意初期値設定領域１３１ｂにおける各アドレス領域の任意初期値を設定値領域１３１ａの対応するアドレス領域にそれぞれコピーしていく。その際、アドレス領域ごとコピー（上書き）しても良いし、個々のアドレスについてコピー動作を順次行う場合には、コピー元（任意初期値設定領域１３１ｂ）の初期値がコピー先（設定値領域１３１ａ）に記憶されている設定値と同一であるアドレスについてはスキップすれば良い。
また、上記においても、パラメータを任意初期値に戻す対象となる一つまたは複数のパラメータあるいは任意の範囲のパラメータ領域を選択して設定できるようにしてもよい。逆に、パラメータを任意初期値に戻さないパラメータあるいはパラメータ領域を選択して設定できるようにしてもよい。

このように、本実施例では初期化順序をユーザが任意に設定可能であるため、例えばパラメータを順次初期化しながら動作を検証していくような場合に、不具合の原因となったパラメータを特定することが容易になり、調整・メンテナンス作業の簡便化を図ることができる。

本発明は、操作部からの入力・設定操作により制御に必要な複数のパラメータを初期化する機能を備えた各種産業用途のインバータ、コンバータ等に利用することができる。

Ａ：操作部
１１：入力手段
１２：ＣＰＵ
１３：メモリ
１３１：Ｂ１用領域
１３１ａ：設定値領域
１３１ｂ：任意初期値設定領域
１３２：Ｂ２用領域
１３２ａ：設定値領域
１３２ｂ：任意初期値設定領域
１４：表示制御手段
１５：表示手段
１６：送受信制御手段
１７：送受信手段
Ｂ１，Ｂ２：電力変換装置本体
２１：制御手段
２２：主回路
２３：メモリ

Claims

半導体スイッチング素子の動作により機器を制御する電力変換装置本体と、前記電力変換装置本体による制御動作に用いられるパラメータの設定機能を備えた操作部と、を有し、前記パラメータの設定値を既定初期値に戻す機能を備えた電力変換装置において、
前記電力変換装置本体または前記操作部は、
前記パラメータとして前記既定初期値とは別の任意初期値を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された前記任意初期値を記憶する記憶手段と、を備え、
前記パラメータの設定値を、前記任意初期値に変更できると共に、前記任意初期値へ変更する対象または前記任意初期値へ変更しない対象となるパラメータあるいはパラメータ領域を設定できることを特徴とする電力変換装置。
半導体スイッチング素子の動作により機器を制御する電力変換装置本体と、前記電力変換装置本体による制御動作に用いられるパラメータの設定機能を備えた操作部と、を有し、前記パラメータの設定値を既定初期値に戻す機能を備えた電力変換装置において、
前記電力変換装置本体または前記操作部は、
前記パラメータとして前記既定初期値とは別の任意初期値を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された前記任意初期値を所定のアドレス領域に記憶する記憶手段と、を備え、
任意の前記アドレス領域に対応して予め設定された初期化順序に従って、前記パラメータの設定値を、各アドレス領域に記憶されている前記任意初期値に変更することを特徴とする電力変換装置。
請求項１または２に記載した電力変換装置において、
前記入力手段及び前記記憶手段を複数の前記電力変換装置本体に対して共通して使用可能とし、
前記入力手段により各電力変換装置本体に対応してそれぞれ入力された前記任意初期値を、前記記憶手段の互いに異なる領域にそれぞれ記憶させることを特徴とする電力変換装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載した電力変換装置において、
前記入力手段及び前記記憶手段を、前記電力変換装置本体に対して着脱可能に形成された前記操作部に設けたことを特徴とする電力変換装置。