JPH04145892A - インバータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘導電動機駆動用インバータの制御装置に関
するものである。

従来の技術 近年、インバータが急速に普及し、それに伴って電源の
電圧変動の多い環境で、あるいは、さまざまな電源電圧
のもとでインバータが使用される機会が増えてきており
、電源電圧が異なってもインバータの出力特性を一定に
したいという要望が強くなってきている。

従来、この種の要望に対して電源電圧を検出して出力電
圧を補正する方法としては、たとえば、電気学会論文誌
１０５巻６号の論文「６Ｏ−Ｂ６１Ｊにみられるように
、第３図に示すような構成が一般的であった。

以下、その構成について第３図を参照しながら説明する
。

第３図は従来のインバータ装置およびその制御装置のブ
ロック図であり、１は交流電源、２は交流電源１の出力
を直流に変換する順変換器、３は順変換器２の出力を平
滑するコンデンサ、４は直流を交流に変換する逆変換器
、５は逆変換器４の出力で駆動される誘導電動機、６は
逆変換器４の出力周波数を設定する周波数設定手段、７
は周波数設定手段６の出力に基づいて刻々の出力周波数
を設定する加減速制御手段、１０はコンデンサ３によっ
て平滑された直流電圧を検出する直流電圧検出手段、１
２は加減速制御手段７の出力に基づいて逆変換器４の出
力電圧を設定する出力電圧設定手段、１３は直流電圧検
出手段１０の出力に基づいて出力電圧の補正係数を計算
する補正係数設定手段、１４は補正係数設定手段１３の
出力に基づいて出力電圧設定手段１２の出力を補正する
出力電圧補正手段、１５は出力電圧補正手段１４の出力
に基づいて逆変換器４を４１４成するスイッチング素子
を制御するオン・オフ信号を生成する波形生成手段、１
６は波形生成手段１５の出力を逆変換器４に与える信号
増幅回路である。

上記構成において、交流電源１に接続された順変換器２
て直流に変換された出力はコンデンサ３て平滑化され、
逆変換器４で所定の周波数と電圧の交流に変換され誘導
電動機５に交流電力として供給される。また、周波数設
定手段６で設定された周波数は加減速制御手段７を通し
て刻々の、例えばｌ　ｍ　ｓ毎の出力周波数設定に変換
され出力電圧設定手段１２に入力される。これを受けて
出力電圧設定手段１２では、逆変換器４のスイッチング
素子のスイッチング周期毎に３相分の出力電圧を計算さ
れる。このとき、交流電源１の電圧は正規であると仮定
して算出される。他方、直流電圧検出手段１０でコンデ
ンサ３て平滑化された電圧を検出し、補正係数設定手段
１３て交流電源１の電圧が正規の電圧である場合との比
を補正係数として計算し、出力電圧補正手段１４に入力
される。

出力電圧補止手段１４で出力電圧設定手段１２の出力と
補正係数設定手段１３の出力の積が計算され、最終的な
電圧設定として波形生成手段１５に入力される。これを
元に波形生成手段１５てはスイッチング周期からオン・
オフの時間が決定され、スイッチング素子を制御する信
号として信号増幅回路１６を介して逆変換器４に一シｊ
えられる。

以上で述べた動作により、交流電源１の電源が変動して
も誘導電動機５に供給される電圧をほぼ一定に保つこと
が可能である。ただし、逆変換器４の出力波形を台形波
や矩形波に近づけない限り、交流電源１の電圧以上の電
圧を出力することは不可能であり、補正にも限界がある
こ七はいうまでもない。

発明が解決しようとする課題 しかしなから上記のような構成では、直流電圧検出手段
１０の検出処理時間遅れが無視できない場合、例えばＡ
／Ｄ変換の方法や波形生成手段１５での処理を優先させ
るなどの理由で数ｍＳ遅れる場合は、補正したために逆
に出力電圧が不安定になる時かあるなと不都合な面があ
った。特に、急加速の場合は、誘導電動機５に流れる負
荷電流が一時的に増加してコンデンサ３の平滑化能力が
不足し、リップルが増えて補正に悪影響を与えたり、ま
た、交流電源１の電圧が正規よりも高いときの急減速の
場合は回生電圧が補正をしないときよりも高（なる場合
があるなど不都合なことが多かった。

本発明は上記課題を解決するもので、電源電圧の検出や
補正係数設定の時間遅れが多少大きくても良好な補正効
果をもたらすインバータ制御装置を提供することを目的
としている。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、周波数比較手段と
、前記周波数比較手段の状態が変化した時点で直流電圧
検出手段の出力を記憶する直流電圧記憶手段と、前記周
波数比較手段の出力が定速状態を検出してから所定の時
間を測定するタイマとを備え、出力電圧を補正する係数
を複数個の中から選択的に使用できるように構成したも
のである。

作用 本発明は上記の構成により、通常は直流電圧検出手段の
出力を参照して補正係数を計算し、加速や減速をして直
流電圧のリップルが多くなったり回生電圧で急に直流電
圧が変動することが予測されるときは、変動の直前に記
憶した直流電圧記憶手段の出力を参照して補正係数を計
算したり、あるいは補正を中断するなどして補正の悪影
響を小さ（することができるものである。

また、特に急加速時には誘導電動機のロータの回転数が
一定になるのか逆変換器の出力周波数が一定になるより
も太き（後れるため、この後れ時間をタイマに設定する
ことにより通常の補正係数の計算に移行するのを遅らせ
、ロータの回転数を直接検出することなしに、より実態
に即した補正効果を得ることができるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図および第２図を
参照しながら説明する。

第１図は本発明に係わるインバータ装置および制御装置
のブロック図である。従来の技術の項で説明した第３図
のイア４成と異なる点は、周波数設定手段６の出力であ
る設定周波数と加減速制御手段７の出力である出力周波
数とを比較する周波数比較手段８を設け、周波、数比較
手段８の状態が変化した時点で直流電圧検出手段１０の
出力を記憶する直流電圧記憶手段１１を設けてその出力
を補正係数設定手段１３に入力した点である。さらに、
周波数比較手段８が定速状態を検出した時点で起動され
るタイマ９を設けて、その出力を周波数比較手段８の出
力とともに補正係数設定手段１３に入力した点である。

第２図は上記構成の制御部分をマイクロコンピュータで
実現した場合のプログラムの内容を示す流れ図である− 以下、第２図の流れ図に従って本発明の詳細な説明する
。

まず、メインプログラムについて第２図（ａ）にしたが
って説明する。プログラムかスタートすると、まずスタ
ックポインタを設定したりＲＡＭをクリアするとともに
基準タイマ用の割り込みを設定・許可するなとのマイク
ロコンピュータの初期化処理をする（ステップ１）。次
に運転指令の有無を判定しくステップ２）、運転指令が
あれば設定周波数を読み込み（ステップ３）、な：」れ
は設定周波数をゼロにしてお（（ステップ４）。次に直
流電圧を読み込む（ステップ５）。

次にインバータの出力周波数の加減速状態を判定しくス
テップ６とステップ、８）、一定速でかつタイマ９が終
了していれば誘導電動機５も定常状態になっていると判
断し、直流電圧検出手段１０の出力を基に交流電源］の
電源か正規である場合との比（例えば、交流電源１か３
相２００Ｖのときは２８３を分母、直流電圧検出手段１
０の出力を分子に）を補正係数として計算するくステッ
プ７）。また、減速時は回生電圧の影響を避けるために
補正係数を「１」（補正を中断）にしくステ・ツブ９）
、それ以外のとき（おもに加速時）は直流電圧記憶手段
１１の出力を基に交流電源１の電源が正規である場合と
の比を補正係数として計算する（ステップ１０）。この
ようにステップ６からステップ１０までて周波数比較手
段８とタイマ９との状態にしたがって出力電圧の補正係
数を選択的に準備することができる。

以上のステップ２からステップ１０までは、その他のイ
ンバータのシーケンス制御に関する処理（図示せず）と
ともに無限ループとして繰り返し実行される。

次に加減速制御手段を実現する割り込み処理について第
２図（ｂ）にしたがって説明する。

この割り込み処理は定期的に、例えば１　ｍ　Ｓ毎に起
動される。周波数設定手段６の出力である設定周波数と
加減速制御手段７の出力である出力周波数とを比較しく
ステップ１００とステップ１０１）、等しい場合は加減
速処理は不要なのでそのまま割り込み処理から復帰する
。ステップ１０１で出力周波数が低いときは設定周波数
と一致するまで加速の処理をするわけであるが、その前
に加速処理のエツジを検出するために、今まで加速中で
あったかとうかを判定しくステップ１０２）、加速中で
なかったならば直流電圧記憶手段１１の値を直流電圧検
出手段１０の出力で更新しくステップ１０３、）、加速
開始時の直流電圧を記憶する。次に所定の加速レートに
したがって出力周波数を加算更新しくステップ１０４．
３、設定周波数以上になれば（ステップ１０５）出力周
波数を設定周波数と等しくおき（ステップ１０（３）、
急加速時に誘導電動機５のロータの回転数が定常状態に
なるまで待つための所定の時間（例えば、１００ｍ５）
を計測するためにタイマ９を起動しくステップ１０７）
、割り込み処理から復帰する。

ステップ１０１で出力周波数が設定周波数より高いと判
定した場合は、所定の減速レートにしたがって出力周波
数を減算更新しくステップ１１０）、設定周波数以下に
なれば（ステップ１１１）出力周波数を設定周波数と等
しくおき（ステップ１１２）、割り込み処理から復帰す
る。

次に、出力電圧設定手段と出力電圧補正手段を実現する
割り込み処理について第２図（Ｃ）にしたがって説明す
る。この割り込み処理は定期的に、例えばギヤリア周期
毎に起動される。まず、交流電源１の電圧が正規である
場合の３相分の出力電圧を計算する（ステップ２００）
。次に、その結果に第２図（ａ）のステップ７、ステッ
プ９．ステップ１０で計算しておいた補正係数を掛けて
最終的な３相分の出力電圧を求める（ステップ２０１）
。

このように本発明の実施例のインバータの制御装置によ
れば、周波数比較手段８とタイマ９との状態にしたがっ
て、直流電圧検出手段１ｏと直流電圧記憶手段１１とを
選択的に参照して補正係数を求めているので、加減速動
作による直流電圧の変動に伴う補正の悪影響を小さくす
ることができる。

なお、上記実施例では出力周波数とキャリア周波数とが
非同期であるとして説明したが、同期方式のインバータ
制御装置であっても同様である。

また、上記実施例では出力電圧を一定に保つ場合を説明
したが、例えば、第２図（ａ）のステップ７において省
エネルギーを目的に「省エネ係数」を掛けて誘導電動機
５が定常状態になったときに意図的に出力電圧を下げる
こともできることは以上の説明で明らかである。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、出
力周波数と設定周波数とを比較する周波数比較手段と、
周波数比較手段の出力が定速状態を検出してから所定の
時間を測定するタイマの状態にしたがって、直流電圧検
出手段と周波数比較手段の状態が変化した時点で直流電
圧検出手段の出力を記憶する直流電圧記憶手段とを選択
的に参照して補正係数を求めているので、加減速動作に
よる直流電圧の変動に伴う補正の悪影響を小さくするこ
とができ、電源電圧の検出や補正係数設定の時間遅れが
多少大きくても良好な補正効果をもたらすインバータ制
御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のインバータ制御装置　３ 置のブロック図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ
）は同装置の制御部分をマイクロコンピュータで実現し
た場合のプログラムの内容を示す流れ図、第３図は従来
のインバータ制御装置のブロック図である。 ６・・・・・・周波数設定手段、７・・・・・・加減速
制御手段、８・・・・・・周波数比較手段、９・・・・
・・タイマ、１０・・・・・・直流電圧検出手段、１１
・・・・・・直流電圧記憶手段、１２・・・・・・出力
電圧設定手段、１３・・・・・・補正係数設定手段、１
４・・・・・・出力電圧補正手段。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治明　ほか２名第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インバータの出力周波数を設定する周波数設定手段と、
   前記周波数設定手段の出力に基づいて刻々の出力周波数
   を設定する加減速制御手段と、前記周波数設定手段の出
   力と前記加減速制御手段の出力を比較して、加減速の状
   態が加速状態・減速状態・定速状態のいずれであるかを
   判断する周波数比較手段と、前記周波数比較手段で定速
   状態を検出した時点から所定の時間を計測するタイマと
   、インバータの直流部の電圧を検出する直流電圧検出手
   段と、前記周波数比較手段の状態が変化した時点で、前
   記直流電圧検出手段の出力を記憶する直流電圧記憶手段
   と、前記加減速制御手段の出力に基づいてインバータの
   出力電圧を設定する出力電圧設定手段と、前記周波数比
   較手段の結果および前記タイマの状態にしたがって、前
   記直流電圧検出手段の出力を参照して計算される補正係
   数と、前記直流電圧記憶手段の出力を参照して計算され
   る補正係数と、補正をしない場合の係数としての「１」
   との中から補正係数を選択的に設定する補正係数設定手
   段と、前記補正係数設定手段により設定された補正係数
   に基づいて前記出力電圧設定手段の結果を補正する出力
   電圧補正手段とから構成されるインバータの制御装置。