JP6686472B2 - Power calculator - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置およびその駆動対象である負荷における損失を算出する電力演算装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a power calculation device that calculates a loss in a load that is a driving target thereof.
工場や各種プラント等の産業施設では、各種操業を制御するための制御システムが構築されることが多い。この種の制御システムは、インバータ等の電力変換装置や、電力変換装置を制御する制御装置、電力変換装置の駆動対象である負荷(例えば、モータ)等により構成される。近年では、ポンプや送風機等、モータ等を駆動源とする装置の普及に伴って、制御システムで消費される電力は、日本国内で消費される総消費電力の50%以上を占めると言われている。 In industrial facilities such as factories and various plants, a control system for controlling various operations is often constructed. This type of control system includes a power conversion device such as an inverter, a control device that controls the power conversion device, and a load (for example, a motor) that is a drive target of the power conversion device. In recent years, it has been said that the power consumed by the control system accounts for 50% or more of the total power consumed in Japan due to the widespread use of devices such as pumps and blowers having a motor as a drive source. There is.
世界的なエネルギー消費量の増大を背景に、制御システムを構成する各種装置に対する高効率化の要請が高まっている。国際電気標準会議(IEC)では、インバータやモータの効率クラスを算定するための試験条件に関する規定、およびその試験条件を用いて算定されたインバータやモータの効率クラスに関する規定の発行が進められており、IECの規定に沿った効率クラスのインバータやモータの採用、およびこれらを含む制御システム全体の消費電力を管理するためのエネルギー管理システムの構築が企業等には要求されている。 Background of the Invention Due to an increase in global energy consumption, there is an increasing demand for high efficiency of various devices that constitute a control system. The International Electrotechnical Commission (IEC) is in the process of issuing regulations regarding test conditions for calculating efficiency classes of inverters and motors, and regulations regarding efficiency classes of inverters and motors calculated using those test conditions. Companies are required to adopt inverters and motors of efficiency class in accordance with IEC regulations, and to construct an energy management system for managing the power consumption of the entire control system including these.
この種のエネルギー管理システムの一例としては、消費電力の大きな機器、例えばインバータ主回路の入力部に、その入力電流等を検出するセンサを設け、そのセンサの検出結果に基づいて消費電力を算出するシステムが挙げられる。より詳細には、上記センサの検出結果はネットワークを介して上位の管理システムに送信され、当該検出結果を基に算出されたインバータ主回路の入力電力が消費電力として管理される。 As an example of this type of energy management system, a device that consumes a large amount of power, for example, an input unit of an inverter main circuit is provided with a sensor that detects the input current, and the power consumption is calculated based on the detection result of the sensor. System. More specifically, the detection result of the sensor is transmitted to the upper management system via the network, and the input power of the inverter main circuit calculated based on the detection result is managed as power consumption.
しかし、エネルギー管理システムを構築する企業等にとっては、新たなセンサの設置分だけ、そのコストを負担する必要があり、また、このようなセンサを設置したとしても、工場等の生産性が向上することもない。このため、上記センサのような新たな設備を設けることなく、インバータ主回路の入力電力の計測を実現することが望まれている。 However, for a company that builds an energy management system, it is necessary to bear the cost of installing a new sensor, and even if such a sensor is installed, the productivity of a factory or the like is improved. Nothing. Therefore, it is desired to measure the input power of the inverter main circuit without providing new equipment such as the sensor.
新たな設備を設けることなく、インバータ主回路の入力電力の計測を実現する技術としては、インバータ主回路の出力電流を検出するモータ制御用のセンサ、すなわち既存のセンサを利用する技術が考えられ、その一例としては特許文献1に開示の技術が挙げられる。特許文献1に開示のインバータ装置は、インバータ主回路の出力電流を検出する電流検出回路(センサ)の検出結果を基にインバータ主回路の出力電力を算出し、当該算出結果とインバータ装置が有する内部回路(整流回路、平滑化コンデンサ回路、インバータ主回路等)における損失とを加算することにより、インバータ主回路の入力電力の瞬時値を算出する。
As a technique for measuring the input power of the inverter main circuit without providing new equipment, a motor control sensor for detecting the output current of the inverter main circuit, that is, a technique using an existing sensor is considered. An example thereof is the technique disclosed in
IECにおける規定では、「運転条件に応じた年間省エネ効果」や「産業施設における1日当たりの消費電力」等についての各種多様な規格が定められており、企業等には上記規格を遵守することが要請されている。例えば、その規定の対象がインバータ主回路である場合、1年間の運転条件(インバータによる駆動対象がモータである場合には、当該モータの運転速度や出力トルク)に応じた損失を算出し、その損失値と規格で要求される損失値とを対比することで、前者の規格に準拠しているか否かを検証することができる。また、例えば1日あたりのインバータ主回路の消費電力(入力電力)を算出し、その消費電力と規格で要求される消費電力とを対比することで、後者の規格に準拠しているか否かを検証することができる。インバータ主回路の出力電力が予め分かっている場合には、インバータ主回路における損失を算出し、当該損失と上記出力電力とを基に算出した入力電力(消費電力)を規格で要求される消費電力と対比してもよい。つまり、上記規格を遵守するためには、所定期間におけるインバータ主回路等の消費電力や損失を検証する必要がある。 The IEC regulations stipulate various various standards such as "annual energy-saving effect according to operating conditions" and "power consumption per day in industrial facilities", and companies are required to comply with the above standards. Has been requested. For example, when the target of the regulation is the inverter main circuit, the loss according to the operating condition for one year (when the target driven by the inverter is a motor, the operating speed and output torque of the motor) is calculated, and the loss is calculated. By comparing the loss value with the loss value required by the standard, it is possible to verify whether or not the former standard is complied with. In addition, for example, by calculating the power consumption (input power) of the inverter main circuit per day and comparing the power consumption with the power consumption required by the standard, it is possible to determine whether or not the latter standard is complied with. Can be verified. If the output power of the inverter main circuit is known in advance, the loss in the inverter main circuit is calculated, and the input power (power consumption) calculated based on the loss and the output power is the power consumption required by the standard. May be compared with. That is, in order to comply with the above standards, it is necessary to verify the power consumption and loss of the inverter main circuit and the like in a predetermined period.
特許文献1に開示の技術では、インバータ主回路の消費電力(入力電力)の瞬時値をリアルタムに算出できるが、リアルタイムに算出した消費電力や損失を所定期間に亘って集計することはできない。このような集計処理は、上位システムで行わなければならず、その実現には過大な演算負荷に耐え得る高性能なCPUを上位システムに設ける必要があり、コストが増大する虞がある。
In the technique disclosed in
また、制御システム全体の消費電力や損失を算出する場合、インバータ主回路の他、モータにおける損失についても算出する必要がある。特許文献1には、モータにおける損失を算出するための手段について開示されてはいない。このため、制御システム全体の消費電力や損失を得るためには、モータの機械出力を測定するための装置を別途設ける必要があり、コストが増大する虞がある。
When calculating the power consumption and loss of the entire control system, it is necessary to calculate the loss in the motor as well as the inverter main circuit.
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、コストを増大させることなく、所定期間におけるインバータ主回路における損失を算出する技術を提供することにある。また、この発明の第2の目的は、コストを増大させることなく、モータにおける損失を算出する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to provide a technique of calculating a loss in an inverter main circuit in a predetermined period without increasing cost. . A second object of the present invention is to provide a technique for calculating the loss in the motor without increasing the cost.
上記第1の目的を達成するために本発明は、運転時におけるインバータ主回路からその駆動対象であるモータへの入力を示すデータを受け取り、当該データを基に前記インバータ主回路における損失の瞬時値を演算し、その演算結果を出力する第1の電力演算手段と、前記第1の電力演算手段による演算結果を受け取り、当該演算結果を所定の積算期間に亘って積算する第2の電力演算手段とを有することを特徴とする電力演算装置を提供する。インバータ主回路からその駆動対象であるモータへの入力を示すデータの具体例としては、インバータ主回路からモータへ印加される交流電圧の周波数を示すデータおよびインバータ主回路からモータへの出力電流の電流値を示すデータが挙げられる。インバータ主回路からモータへ印加される交流電圧の周波数はモータの運転速度を表し、インバータ主回路からモータへの出力電流の電流値はモータの出力トルクを表すのである。運転時におけるインバータ主回路からその駆動対象であるモータへの入力を示すデータは、当該モータの運転条件を表すデータである。 In order to achieve the first object, the present invention receives data indicating an input to a motor that is a driving target from an inverter main circuit during operation, and based on the data, an instantaneous value of loss in the inverter main circuit. And a second power calculation means for receiving the calculation result by the first power calculation means and integrating the calculation result over a predetermined integration period. There is provided a power calculation device having: Specific examples of the data indicating the input from the inverter main circuit to the motor to be driven include data indicating the frequency of the AC voltage applied from the inverter main circuit to the motor and the current of the output current from the inverter main circuit to the motor. Data showing a value can be given. The frequency of the AC voltage applied from the inverter main circuit to the motor represents the operating speed of the motor, and the current value of the output current from the inverter main circuit to the motor represents the output torque of the motor. The data indicating the input from the inverter main circuit to the motor to be driven during operation is the data indicating the operating condition of the motor.
この発明によれば、モータの運転条件に応じたインバータ主回路における損失の瞬時値を演算する処理を第1の電力演算手段が実行し、第1の電力演算手段の演算結果を所定の積算期間に亘って積算する処理、すなわち所定期間におけるモータの運転条件に応じたインバータ主回路における損失を演算する処理を第2の電力演算手段が実行する。このように、2つの電力演算手段(2つのCPUまたはCPUコア)が上記各処理を分担しつつ実行することにより、負荷分散を図ることが可能となる。従って、過大な演算負荷に耐え得る高性能なCPUを用いることなく、所定期間におけるモータの運転条件に応じたインバータ主回路における損失を算出することが可能となる。 According to the present invention, the first power calculation means executes the process of calculating the instantaneous value of the loss in the inverter main circuit according to the operating condition of the motor, and the calculation result of the first power calculation means is calculated for a predetermined integration period. The second power calculation means executes a process of integrating over a period of time, that is, a process of calculating the loss in the inverter main circuit according to the operating condition of the motor in a predetermined period. In this way, the two power calculation units (two CPUs or CPU cores) execute the respective processes while sharing the respective processes, whereby the load can be distributed. Therefore, it is possible to calculate the loss in the inverter main circuit according to the operating condition of the motor in a predetermined period without using a high-performance CPU that can withstand an excessive calculation load.
上記第2の目的を達成するために本発明は、インバータ主回路からその駆動対象であるモータへの入力を示すデータ(すなわち、モータの運転条件を示すデータ)とモータにおける損失を示すデータとを対応付けて格納したテーブルが記憶された記憶手段と、運転時における前記入力を示すデータを受け取り、前記テーブルの格納内容を基に、受け取った前記入力を示すデータに応じたモータにおける損失を演算し、その演算結果を出力する電力演算手段とを有することを特徴とする電力演算装置を提供する。 In order to achieve the second object, the present invention provides data indicating an input from an inverter main circuit to a motor to be driven (that is, data indicating a motor operating condition) and data indicating a loss in the motor. The storage means storing a table stored in association with each other and the data indicating the input during operation are received, and the loss in the motor is calculated according to the received data indicating the input based on the stored content of the table. And a power calculation means for outputting the calculation result.
この発明によれば、モータの機械出力を測定するための装置を別途設けることなく、モータの運転条件に応じた当該モータにおける損失を演算することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to calculate the loss in the motor according to the operating conditions of the motor without separately providing a device for measuring the mechanical output of the motor.
本発明によれば、次の効果が得られる。第1に、コストを増大させることなく、所定期間におけるインバータ主回路における損失を算出することが可能となる。第2に、コストを増大させることなく、モータにおける損失を算出することが可能となる。 According to the present invention, the following effects can be obtained. First, it is possible to calculate the loss in the inverter main circuit in a predetermined period without increasing the cost. Secondly, it is possible to calculate the loss in the motor without increasing the cost.
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態である制御装置1の構成を示すブロック図である。制御装置1は、インバータ主回路およびその駆動対象であるモータを制御するとともに、インバータ主回路およびモータにおける消費電力量等を算出する電力演算装置の役割を果たす。制御装置1は、例えば複数のコアを有するプロセッサであり、記憶手段(図示略)に格納されたソフトウェアを実行することにより、電圧指令生成部10と、PWM信号生成部20と、電流検出部30と、電力演算部40として機能する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
電圧指令生成部10、PWM信号生成部20および電流検出部30については、周知の制御装置におけるものと変わるところはなく、その概略は以下の通りである。電流検出部30は、インバータ主回路の出力電流を検出する電流センサ(図示略)からその検出結果を示すデータ(以下、電流検出値)を取得する毎に、当該検出結果を電圧指令生成部10と電力演算部40とに出力する。後述するように、電流検出値はモータの出力トルクを表すデータである。
The voltage
電圧指令生成部10は、インバータ主回路の出力電圧の周波数(換言すれば、モータの運転速度)を指定する周波数指令値を外部の上位装置(例えばVCU(Vehicle Control Unit))から取得するとともに、電流検出値を取得する。電圧指令生成部10は、周波数指令値と電流検出値とを基に、例えばV/f一定制御等の周知の方法により電圧指令を生成し、当該電圧指令をPWM信号生成部20に与える。PWM信号生成部20は、電圧指令生成部10から受け取った電圧指令に基づきPWM信号を生成し、当該PWM信号をインバータ主回路に出力する。このPWM信号により、インバータ主回路のスイッチング素子のオン/オフ切り替えが行われ、電圧指令に対応した交流電圧がインバータ主回路からモータに出力される。
The
電力演算部40は、インバータ主回路およびモータにおける損失の瞬時値、およびインバータ主回路およびモータの所定期間における消費電力量を演算する。図2は、電力演算部40の構成を示すブロック図である。図2に示すように、電力演算部40の構成は、インバータ損失演算部410と、モータ損失演算部420と、システム損失演算部430とに大別される。
The
インバータ損失演算部410はインバータ用リアルタイム処理部411とインバータ用バッチ処理部412とを有する。モータ損失演算部420はモータ用リアルタイム処理部421とモータ用バッチ処理部422とを有する。以下において、インバータ用リアルタイム処理部411およびモータ用リアルタイム処理部421の各々を区別する必要がない場合には「リアルタイム処理部」と表記する。また、インバータ用バッチ処理部412およびモータ用バッチ処理部422の各々を区別する必要がない場合には「バッチ処理部」と表記する。
The inverter loss calculation unit 410 has an inverter real-
リアルタイム処理部は、インバータまたはモータにおける当該モータの運転条件に応じた損失の瞬時値を演算する。バッチ処理部は、所定期間におけるインバータまたはモータにおける当該モータの運転条件に応じた損失および消費電力量を演算する。リアルタイム処理部とバッチ処理部は、それぞれ別個のCPUコア(或いは、CPU)で実現される。つまり、本実施形態では、リアルタイム処理部の処理とバッチ処理部の処理を2つのCPUコアで分担しつつ行うことにより、負荷分散を図るのである。インバータ損失演算部410およびモータ損失演算部420の各々が実行する処理の内容は、その演算対象である損失および消費電力の種別を除いて特段変わるところはなく、以下ではインバータ損失演算部410を中心に電力演算部40の機能について説明する。
The real-time processing unit calculates an instantaneous value of loss in the inverter or the motor according to the operating conditions of the motor. The batch processing unit calculates loss and power consumption in the inverter or the motor in a predetermined period according to the operating conditions of the motor. The real-time processing unit and the batch processing unit are realized by separate CPU cores (or CPUs). That is, in the present embodiment, the load distribution is achieved by sharing the processing of the real-time processing unit and the processing of the batch processing unit by the two CPU cores. The contents of the processing executed by each of the inverter loss calculation unit 410 and the motor loss calculation unit 420 are not particularly changed except for the types of loss and power consumption that are the calculation targets, and the inverter loss calculation unit 410 will be mainly described below. The function of the
インバータ用リアルタイム処理部411は、電流検出値を取得するとともに、周波数指令値を取得する。そして、インバータ用リアルタイム処理部411は、周波数指令値および電流検出値の各値を取得する毎に、各値を基にインバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクを算出する。モータのトルクの算出方法については、種々の算出方法が考えられる。その一例を挙げると、インバータ用リアルタイム処理部411は、電流検出値をq軸成分であるq軸電流iqと、d軸成分であるd軸電流idの各電流値に分解する。ここで、モータのd軸電流idの電流値は一定であるため、モータのトルクはq軸電流iqの電流値に比例する。従って、q軸電流iqの電流値に基づき、モータのトルクを算出することが可能となる。インバータ用リアルタイム処理部411は、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各値を算出すると、記憶手段(図示略)に予め格納されているインバータ損失テーブル411aを読み出す。
The inverter real-
インバータ損失テーブル411aには、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各値(すなわち、モータの運転条件を示すデータ)に対応付けてその運転条件でモータを駆動させた場合のインバータ主回路における損失値が格納されている。以下では、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各々を変数とする二次元座標上の点を「損失点」と呼ぶ。IECでは、所定の損失点におけるインバータ主回路における損失値が規格化されており、インバータ主回路の製造メーカに対して、当該損失点におけるインバータ主回路の損失値の開示を要請している。この点は、モータの製造メーカについても同様であり、所定の損失点におけるモータの損失値について開示が要請されている。図3は、IECの規格で定められている損失点を示す図である。図3において、横軸はインバータ主回路の出力周波数(速度)の最大出力周波数(最大速度)に対する割合(20〜90%)を示し、縦軸はモータのトルクの最大トルクに対する割合(25〜100%)を示す。図3に示すように、(1)〜(7)に示す7つの損失点について、インバータ主回路における損失値の開示がIECにより要請されている。 The inverter loss table 411a is associated with the output frequency of the inverter main circuit and each value of the torque of the motor (that is, data indicating the operating condition of the motor) in the inverter main circuit when the motor is driven under the operating condition. Stores the loss value. Hereinafter, a point on the two-dimensional coordinates that has the output frequency of the inverter main circuit and the torque of the motor as variables is called a "loss point". In IEC, the loss value in the inverter main circuit at a predetermined loss point is standardized, and the manufacturer of the inverter main circuit is requested to disclose the loss value of the inverter main circuit at the loss point. This also applies to motor manufacturers, and disclosure of motor loss values at predetermined loss points is required. FIG. 3 is a diagram showing the loss points defined by the IEC standard. In FIG. 3, the horizontal axis represents the ratio (20 to 90%) of the output frequency (speed) of the inverter main circuit to the maximum output frequency (maximum speed), and the vertical axis represents the ratio of the motor torque to the maximum torque (25 to 100). %) Is shown. As shown in FIG. 3, regarding the seven loss points shown in (1) to (7), disclosure of loss values in the inverter main circuit is requested by the IEC.
インバータ主回路の製造メーカは、製造したインバータ主回路について、図3に示す7つの損失点における損失値を形式試験で求め、各損失点における損失値をインバータ損失テーブル411aに格納した形で利用者に提供する。すなわち、インバータ損失テーブル411aには、IECの規格で定められた7つの損失点におけるインバータ主回路の損失値が格納されている。インバータ損失テーブル411aおよびモータ損失テーブル421a(図2参照)をどのようなタイミングで記憶手段(図示略)に格納するのかについては、種々の態様が考えられる。例えば、インバータ主回路とモータの製造メーカが同一の場合、インバータ損失テーブル411aとモータ損失テーブル421aは記憶手段(図示略)に格納して工場出荷する態様が考えられる。インバータ主回路とモータの製造メーカが異なる場合には、例えばインバータ損失テーブル411aのみ工場出荷時に記憶手段に記憶し、モータ損失テーブル421aについては工場出荷後に、ユーザがPC(Personal Computer)等を介して記憶手段に追って記憶するといった態様が考えられる。 The manufacturer of the inverter main circuit obtains the loss values at the seven loss points shown in FIG. 3 in the format test of the manufactured inverter main circuit, and stores the loss values at each loss point in the inverter loss table 411a. To provide. That is, the inverter loss table 411a stores the loss values of the inverter main circuit at the seven loss points defined by the IEC standard. Various modes are conceivable as to when to store the inverter loss table 411a and the motor loss table 421a (see FIG. 2) in the storage means (not shown). For example, when the manufacturers of the inverter main circuit and the motor are the same, the inverter loss table 411a and the motor loss table 421a may be stored in the storage means (not shown) and shipped from the factory. When the manufacturers of the inverter main circuit and the motor are different, for example, only the inverter loss table 411a is stored in the storage means at the time of factory shipment, and the motor loss table 421a is shipped from the factory by the user via a PC (Personal Computer) or the like. A mode in which the data is stored after the storage means is conceivable.
図4は、各損失点におけるインバータ主回路の損失値を示す図である。図4において、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクを変数とする二次元平面に直交する軸は、インバータ主回の損失値を示す。図4では、IECの規格で定められた7つの損失点の各々についてインバータ主回路の製造メーカにより算出された損失値が棒グラフで表現されている。 FIG. 4 is a diagram showing the loss value of the inverter main circuit at each loss point. In FIG. 4, the axis orthogonal to the two-dimensional plane having the output frequency of the inverter main circuit and the torque of the motor as variables indicates the loss value of the main inverter. In FIG. 4, the loss value calculated by the manufacturer of the inverter main circuit for each of the seven loss points defined by the IEC standard is represented by a bar graph.
インバータ用リアルタイム処理部411は、インバータ損失テーブル411aを記憶手段(図示略)から読み出すと、当該インバータ損失テーブル411aの格納内容を参照し、上述したインバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各々の算出値から定まる損失点について、インバータ主回路における損失の瞬時値を演算する。
When the inverter real-
ここで、インバータ損失テーブル411aには7つの損失点におけるインバータ主回路における損失値しか格納されていない。このため、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各々の算出値から定まる損失点が上記7つの損失点の何れとも一致しない場合には、インバータ用リアルタイム処理部411は、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各々の算出値から定まる損失点における損失の瞬時値を補間により算出する。より詳細には、インバータ用リアルタイム処理部411は、上記7つの損失点のうち、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各々の算出値から定まる損失点の最寄りに位置する1または複数の損失点における損失値と、記憶手段(図示略)から読み出したインバータ用補間演算式411a(補間アルゴリズム)とから、線形補間法や重み付け平均法(バイキュービック法)等の周知の補間方法に従って補間処理を実行する。図5は、図4に示す7つの損失点以外の損失点について補間処理により得られた損失値を示す図である。図5に示すように、補間処理を実行することにより、任意の損失点におけるインバータ主回路における損失値を算出することが可能となる。
Here, the inverter loss table 411a stores only the loss values in the inverter main circuit at seven loss points. Therefore, when the loss point determined from the output frequency of the inverter main circuit and the calculated value of the motor torque does not match any of the above seven loss points, the inverter real-
インバータ用リアルタイム処理部411は、図5に示す補間処理後のインバータ主回路における損失値を参照して、インバータ主回路における損失の瞬時値を演算する。そして、インバータ用リアルタイム処理部411は、上記演算結果をインバータ用バッチ処理部412に与えるとともに、外部機器(例えば、上位の管理システムに含まれる表示装置等)に送信する。この結果、ユーザは外部機器に出力されるインバータ主回路における損失の瞬時値を確認することができる。
The inverter real-
インバータ用バッチ処理部412は、電流検出値およびインバータ主回路における損失の瞬時値を取得するとともに、外部の上位装置等からインバータ主回路(またはモータ)についての運転時間情報を取得する。ここで、運転時間情報は、IECの規格で定められている所定期間(例えば、1日または1年)を示す情報であり、例えばVCUや制御装置1内に設けられた計測手段(タイマー等)から送信される。インバータ用バッチ処理部412は、運転時間情報の示す時間を積分範囲として、インバータ主回路における損失の瞬時値を積分し、所定期間(運転時間情報の示す時間)におけるインバータ主回路における損失値を算出する。
The inverter
次いで、インバータ用バッチ処理部412は、電流検出値を基に所定期間(運転時間情報の示す時間)におけるモータの運転条件に応じたインバータ主回路の出力電力量を算出する。次いで、インバータ用バッチ処理部412は、その算出結果と所定期間におけるインバータ主回路における損失値の算出結果とを加算し、所定期間におけるモータの運転条件に応じたインバータ主回路の入力電力量(消費電力量)を算出する。そして、インバータ用バッチ処理部412は、上記入力電力量(消費電力量)をシステム損失演算部430に与えるとともに、外部機器に送信する。この結果、ユーザは外部機器に出力される所定期間におけるモータの運転条件に応じたインバータ主回路の消費電力量を確認することができる。
以上が、インバータ損失演算部410が実行する処理の詳細である。
Next, the inverter
The above is the details of the processing executed by the inverter loss calculation unit 410.
上述したように、制御システム全体における損失を算出する場合、インバータ主回路の他、モータにおける損失についても算出する必要がある。これを実現するために、本実施形態では、モータ損失演算部420による次のような処理が行われる。 As described above, when calculating the loss in the entire control system, it is necessary to calculate the loss in the motor as well as the inverter main circuit. In order to realize this, in the present embodiment, the following processing is performed by the motor loss calculation unit 420.
モータ損失算出部420は、モータ損失テーブル421a(図6参照)の格納内容を基に、モータの運転条件に応じた当該モータにおける損失の瞬時値を演算するという点と、補間処理の実行時にモータ用補間演算式421b(補間アルゴリズム)を実行するという点においてのみ、インバータ損失算出部410と異なる。モータ損失テーブル421aには、インバータ主回路の出力周波数およびモータのトルクの各値(すなわち、モータの運転条件を示すデータ)に対応付けてその運転条件でモータを駆動させた場合における当該モータの損失値が格納されている。
The motor loss calculation unit 420 calculates the instantaneous value of the loss in the motor according to the operating conditions of the motor based on the stored contents of the motor loss table 421a (see FIG. 6) and that the motor loss calculation unit 420 executes the interpolation process. It differs from the inverter loss calculation unit 410 only in that the
モータ用リアルタイム処理部421は、モータの運転条件に応じた当該モータにおける損失の瞬時値をモータ用バッチ処理部422に与えるとともに、外部機器に送信する。モータ用バッチ処理部422は、所定期間におけるモータの運転条件に応じた当該モータの消費電力量をシステム損失算出部430に与えるとともに、外部機器に送信する。この結果、ユーザは外部機器に出力されるモータにおける損失の瞬時値と、所定期間におけるモータの消費電力量とを確認することができる。
The motor real-
システム損失算出部430は、インバータ用バッチ処理部412およびモータ用バッチ処理部422から所定期間におけるインバータ主回路の消費電力量およびモータの消費電力量の各値を取得すると、各値を加算し、その算出結果を外部機器に出力する。この結果、ユーザは外部機器に出力される所定期間におけるインバータ主回路とモータについての当該モータの運転条件に応じた消費電力量の総和を確認することができる。
When the system
以上、本実施形態によれば、インバータ主回路における損失の瞬時値を演算する処理をリアルタイム処理部が実行し、リアルタイム処理部の演算結果を所定の積算期間に亘って積算する処理、すなわち所定期間におけるインバータ主回路における損失を算出する処理をバッチ処理部が実行する。このように、リアルタイム処理部とバッチ処理部が上記各処理を分担しつつ実行することにより、負荷分散を図ることが可能となる。従って、過大な演算負荷に耐え得る高性能なCPUを用いることなく、所定期間におけるインバータ主回路における損失を算出することが可能となる。従って、コストを増大させることなく、所定期間におけるインバータ主回路における損失を算出することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the real-time processing unit executes the process of calculating the instantaneous value of the loss in the inverter main circuit, and the calculation result of the real-time processing unit is integrated over a predetermined integration period, that is, the predetermined period. The batch processing unit executes the process of calculating the loss in the inverter main circuit in. In this way, the real-time processing unit and the batch processing unit execute the respective processes while sharing the respective processes, whereby the load can be distributed. Therefore, it is possible to calculate the loss in the inverter main circuit in a predetermined period without using a high-performance CPU that can withstand an excessive calculation load. Therefore, it is possible to calculate the loss in the inverter main circuit for a predetermined period without increasing the cost.
また、本実施形態によれば、モータ損失テーブルが電力演算部40に格納されており、このモータ損失テーブルを基にモータにおける損失の瞬時値の演算が行われる。従って、モータの機械出力を測定するための装置を別途設けることなく、モータにおける損失の瞬時値を演算することが可能となる。従って、コストを増大させることなく、モータにおける損失を算出することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the motor loss table is stored in the
以上、この発明の各実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば、以下の通りである。 Although the respective embodiments of the present invention have been described above, other embodiments can be considered for the present invention. For example,
(1)上記実施形態において、インバータ損失演算部410とモータ損失演算部420のうち、いずれか一方を省略してもよい。モータ損失演算部420を残す場合、モータ用バッチ処理部422を省略してもよい。このような態様であっても、モータの運転条件に応じた当該モータにおける損失の瞬時値を把握することが可能になるからである。この態様によれば、制御装置1(CPU)の演算負荷をより一層低減することができる。
(1) In the above embodiment, either one of the inverter loss calculation unit 410 and the motor loss calculation unit 420 may be omitted. When leaving the motor loss calculation unit 420, the motor
(2)上記実施形態において、リアルタイム処理部とバッチ処理部を別個のCPUで構成してもよい。この態様によれば、制御装置1の演算負荷をより一層低減することができる。
(2) In the above embodiment, the real-time processing unit and the batch processing unit may be configured by separate CPUs. According to this aspect, the calculation load of the
(3)上記実施形態において、リアルタイム処理部、バッチ処理部およびシステム損失演算部430の各部による算出結果を外部機器に送信するための送信手段を制御装置1に設けてもよい。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態において、インバータ損失テーブル411aに格納されている一部の損失点における損失値を用いて補間処理を実行してもよい。例えば、インバータ主回路の駆動対象である負荷がファン等の二乗低減トルク負荷である場合、図3に示す(1)〜(7)の損失点のうち、(1)、(5)および(7)の損失点のみを用いて補間処理を実行してもよい。また、上記負荷がコンベア等の低トルク負荷である場合、図(3)に示す(1)〜(7)の損失点のうち、(1)、(2)および(3)の損失点のみを用いて補間処理を実行してもよい。このように、負荷の種別に応じて補間ポイントを省略することにより、制御装置1の演算負荷をより一層低減することができる。
(4) In the above embodiment, the interpolation process may be executed using the loss values at some loss points stored in the inverter loss table 411a. For example, when the load to be driven by the inverter main circuit is a squared reduction torque load such as a fan, among the loss points (1) to (7) shown in FIG. 3, (1), (5) and (7) are included. The interpolation process may be executed by using only the loss point of). Further, when the load is a low torque load such as a conveyor, among the loss points (1) to (7) shown in FIG. (3), only the loss points (1), (2) and (3) are The interpolation process may be executed by using this. Thus, by omitting the interpolation points according to the type of load, the calculation load of the
1…制御装置、10…電圧指令生成部、20…PWM信号生成部、30…電流検出部、40…電力演算部、410…インバータ損失演算部、420…モータ損失演算部、411…インバータ用リアルタイム処理部、412…インバータ用バッチ処理部、421…モータ用リアルタイム処理部、422…モータ用バッチ処理部、430…システム損失演算部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
運転時における前記出力周波数を指定する周波数指令値と、前記インバータ主回路の出力電流を示す電流検出値とを取得し、前記周波数指令値が示す前記出力周波数と、前記電流検出値から演算される前記モータのトルクと、前記記憶手段に記憶されたインバータ損失テーブルとに基づいて、前記インバータ主回路における損失の瞬時値を演算し、その演算結果を出力する第1の電力演算手段と、
前記第1の電力演算手段による演算結果を受け取り、当該演算結果を所定の積算期間に亘って積算する第2の電力演算手段と
を有することを特徴とする電力演算装置。 A storage unit that stores an inverter loss table that associates a set of information indicating the output frequency from the inverter main circuit to the motor that is the driving target and information indicating the torque of the motor with the loss value of the inverter main circuit,
A frequency command value designating the output frequency during operation and a current detection value indicating the output current of the inverter main circuit are acquired, and the output frequency indicated by the frequency command value and the current detection value are calculated. First power calculation means for calculating an instantaneous value of the loss in the inverter main circuit based on the torque of the motor and the inverter loss table stored in the storage means, and outputting the calculation result;
And a second power calculation means for receiving the calculation result of the first power calculation means and integrating the calculation result over a predetermined integration period.
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