JPH04281392A - インバータの制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインバータの制御方式に
係り、特に出力周波数に対する出力電圧の特性（以下Ｖ
／Ｆ特性という）を運転状態によって切り替える制御方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインバータを用いたシステムは、
１台のインバータで１台又は複数台のモートルを選択運
転する場合に、Ｖ／Ｆ特性の設定はインバータが停止中
に内部に記憶されたＶ／Ｆ特性の中からモートルと運転
条件に合ったものを選択して運転し、運転中は固定設定
し、モートルは運転指令に基ずきインバータとモートル
間のコンタクタ等の接点を切り替え運転していた。

【０００３】これに対する従来例としては、例えば特開
昭６３−３１０３９７号、特開平１−２５２１９９号等
がある。

【０００４】このように従来のインバータでは、インバ
ータの停止時にＶ／Ｆ特性が１種類のみ設定され、モー
タとインバータの組合せは運転中は変更しないため、Ｖ
／Ｆ特性も運転中は変更していなかった。運転条件の制
約のある設備には、最大必要トルクの発生する最悪条件
での運転を優先させたＶ／Ｆ特性を設定していた。この
ため運転条件によってはモートルの特性が有効に利用で
きない場合があった。また運転条件によっては過電圧、
不足電圧あるいは過電流が発生しインバータの保護機能
が動作して停止することがあった。これを防止するため
にインバータ容量の選定を大きくしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では最悪条件でＶ／Ｆ特性を設定している為運転効
率が悪く、Ｖ／Ｆ特性を変更する為には一時的に運転停
止する必要があり、インバータ容量が大きくなり寸法的
にも大きなスペースを必要としていた。

【０００６】本発明の目的は、それぞれ異なる運転モー
ドに合わせて運転中にインバータのＶ／Ｆ特性を任意に
選択して切り替え、運転効率を向上し、インバータの容
量も低減するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に、１台のインバータに内部定数の記憶領域を複数個準
備し、モートルの駆動状況に応じてＶ／Ｆ特性を含む内
部定数を複数組設定し、更にこれらのＶ／Ｆ特性を含め
た内部定数を、運転モードに対応して、インバータが運
転中であっても自動又は手動等で切り替えるようにした
。さらに設定されたＶ／Ｆ特性の合理性を判断するよう
にした。

【０００８】

【作用】モートルの駆動状況に応じてＶ／Ｆ特性が、運
転モードに対応して、運転中に切り替えられ、モートル
は各々の運転パターンに合わせて効率良く運転出来る。

【０００９】また設定されたＶ／Ｆ特性の合理性を判断
しているので、異常な設定にたいしては警告を発するこ
とができる。

【００１０】

【実施例】図１に本発明のインバータを含む制御システ
ムの一例を示す。電源１よりインバータ２に電源を供給
してモートル３を駆動し、負荷設備のファン４の速度制
御を行なう。このシステムは、シーケンスコントローラ
あるいはマイクロコンピュータ等を使用したシステムの
制御回路６により制御されている。インバータ２の内部
はコンバータ部７と平滑部８とインバータ部９と制御回
路１０よりなる。インバータ内の状態信号（例えば、直
流電圧信号１１）やインバータ制御信号１２は制御回路
１０に入力／出力される。インバータの記憶エリアは制
御回路１０内にあり、オペレータ５やシステムの制御回
路６より設定出来る。

【００１１】図２は上記実施例の運転パターンとインバ
ータ内の直流電圧（図１のインバータ２内の平滑回路８
の電圧で、以下直流電圧と称す。）の変化を示す。運転
範囲Ｐａはインバータでモートルを介してファン等の負
荷設備（以下、ファンと称す。）を加速中であり、直流
電圧は電源側のインピーダンスにもよるが図のように低
下する。運転範囲Ｐｃは一定速運転中であり、直流電圧
は図のように多少低下する。運転範囲Ｐｄは減速中であ
り、負荷トルクと減速トルクの関係にもよるが直流電圧
は図のように上昇傾向にある。

【００１２】図３は一実施例の負荷トルク特性を示す。 ファンの加速中に必要なトルクは曲線Ｔａで表わされ、
モートルトルク、モートル及びファンを含む機械系の慣
性モーメント及び設定した加速時間等を加味している。 一定速中に必要なトルクは曲線Ｔｃで表わされ、ファン
の一般的な二乗低減トルク特性とファンを含む機械系の
トルク等を加え合わせたものである。一方、減速中に必
要なトルクは曲線Ｔｄで表わされる。

【００１３】図４はインバータ制御する出力電圧と出力
周波数の関係（Ｖ／Ｆ特性）を示す。加速中のトルク特
性Ｔａを実現するために、Ｖ／Ｆ特性は曲線Ｖａとして
出力する。一定速中はモートルを効率良く運転するため
に、Ｖ／Ｆ特性は曲線Ｖｃとして出力する。減速中は直
流電圧の上昇を限度内に抑制するためにＶ／Ｆ特性は曲
線Ｖｄとして出力する。

【００１４】図５はインバータ内の記憶内容を示す。イ
ンバータの記憶エリアはＶ／Ｆ特性、加速時間、減速時
間等の制御定数を複数個記憶出来るように設定してある
。今回の一実施例では、テーブルＡには加速中の内部定
数、テーブルＢには一定速中の内部定数、及びテーブル
Ｃには減速中の内部定数がそれぞれ設定されている。

【００１５】図６は今回の１実施例のフローチャートを
示す。次のように制御される。 １．　　各設定が必要数設定されていることを確認する
（ステップ１）。 ２．　　更に、上記設定が合理的であることを確認する
（ステップ２）。 ３．　　上記にて異常が発見された場合は警告表示をす
る（ステップ３）。 ４．　　外部からの切り替え信号により、使用するテー
ブルを切り替える（ステップ４）。 ５．１）　　加速中の場合はテーブルＡ（ステップ５）
。 ２）　　一定速中の場合はテーブルＢ（ステップ６）。 ３）　　減速中の場合はテーブルＣ（ステップ７）を使
用する。 ６．　　上記テーブルからインバータ制御を行なう（ス
テップ８）。

【００１６】ここで、インバータ制御を行なう場合、指
令された電圧が出力されるように、インバータの直流電
圧を制御回路に入力して自動電圧調整を行なうことも出
来るが、この機能がないインバータでは、予め電圧の変
動が分かっている場合に、指令電圧を予め変動分を予想
して設定しておくことが出来る。またステップ２、ステ
ップ３で、設定された定数から算出される出力電流とイ
ンバータの定格電流の比較や、負荷トルクとモートル回
転数等より算出されるモートル容量とインバータ容量の
比較よりインバータ容量が小さい場合にはエラーメッセ
ージとして［インバータ容量不足］、［使用不可］、等
のコメントをオペレータのデジタル表示部に表示し、注
意を喚起することが可能である。

【００１７】本実施例によれば、インバータ容量から使
用可能なモートルのモートル回路定数を複数個インバー
タの記憶手段内にインバータの内部定数として記憶させ
ておくことにより、ユーザーのオペレータからの設定は
前記内部定数は全て設定する必要がなくなり、使用する
モートルの機種、出力、極数を設定することで自動設定
することもでき、確実でしかも簡単に設定することがで
きる効果がある。また駆動するモートルに対応して、し
かも運転条件に合わせて運転中にＶ／Ｆ特性を切り替え
るので運転効率が改善される効果がある。また設定され
た内部定数の合理性を判断し、異常な場合に警告を発す
ることで、設定誤りを防止できる効果がある。また負荷
機のトルク特性により、Ｖ／Ｆ特性の選択が可能で、機
能選択のバリエーションがさらに広がり、使い勝手が向
上する効果がある。

【００１８】次に搬送装置の一つである台車を利用した
場合の一実施例を説明する。図７は台車に荷物を積載し
た状態を示している。荷物の積載状態により移動に要す
るトルクが異なってくる。図８は、この台車設備をイン
バータ装置を搭載した台車設備とした場合の運転パタ−
ンとインバ−タ内の直流電圧の変化を示す。加速中、一
定速中、減速中、クリ−プ速度運転中を各々Ｐａ１、Ｐ
ｃ１、Ｐｄ１、Ｐｃ２で示す。Ａ点は静止摩擦力により
始動時のポイントを示す。台車が動き始めるまでは、拘
束運転となる為、大きなモートルトルク（始動トルク）
が必要となる。

【００１９】図９は出力周波数に対するモートルトルク
の関係を示す。図９の実線は荷物が定常時（定格負荷時
）であり、一点鎖線は定常時より荷物が軽い場合（軽負
荷時）を示す。図中で重負荷時の加速中、一定速中、減
速中のトルクは各々Ｔａ１、Ｔｃ１、Ｔｄ１で示し、軽
負荷時のトルク特性は各々Ｔａ２、Ｔｃ２、Ｔｄ２に示
す。又、ＴａＡは始動時の負荷トルクを考慮したモート
ルのトルク特性である。

【００２０】図１０に、図９のモータトルクを発生する
ためのＶ／Ｆ特性を示す。重負荷時の加速中、一定速中
、減速中のＶ／Ｆ特性は各々Ｖａ１、Ｖｃ１、Ｖｄ１に
示し、軽負荷時のトルクを各々Ｖａ２、Ｖｃ２、Ｖｄ２
に示す。ＶａＡは始動時のトルクＴａＡを満足する為の
ものである。さらに図示はしていないが運転状態（荷物
の状態）に合わせたＶ／Ｆ特性Ｖａ３、Ｖｃ３、Ｖｄ３
、………が記憶される。そして各々の区間Ｐａ１、Ｐｃ
１、Ｐｄ１、Ｐｃ２に対応したＶａＡ、Ｖａ１、Ｖｃ１
、Ｖｄ１、Ｖａ２、Ｖｃ２、Ｖｄ２、………が設定され
る。

【００２１】加速中、始動時は始動トルクを出す為にＶ
／Ｆ特性ＶａＡで始動し、その後はＶａ１にて加速する
など、運転中での変更を行う。このように重負荷時と軽
負荷時で各特性を変えることで、騒音低減、振動低減、
運転効率向上等が出来、安全性、使用環境も良くなる。

【００２２】ここで、台車設備を例にとり図６のフロー
チャート内ステップ２の合理性の確認について説明する
。設備の慣性モーメント（Ｊ）、効率（η）、最大負荷
トルク（ＴＬ）、最小負荷トルク（ＴＬｍｉｎ）、モー
トル定格トルク（ＴＭ）、モートルの定格回転数（Ｎ）
、平均加速トルク率（α）、平均減速トルク率（β）と
すると、加速時間（ｔａ）、減速時間（ｔｂ）は、数１
、数２の関係式に表せる。

【００２３】

【数１】

【００２４】

【数２】

【００２５】平均加速トルク率（α）、平均減速トルク
率（β）は標準Ｖ／Ｆ特性と設定Ｖ／Ｆ特性の電圧変化
分から、トルクが電圧の二乗に比例することを利用して
推定することができる。従って、上記定数をインバータ
に入力し、演算させ数１、数２の関係式に基づいて合理
性の判定が可能となる。

【００２６】この実施例によれば、制御システムを用い
ることにより、運転パターン図及び運転状態に基づいて
Ｖ／Ｆ特性を切り替え駆動することができ、常に最適な
運転ができる効果がある。また設定された内部定数の合
理性を判断し、異常な場合に警告を発することで、設定
誤りを防止できる効果がある。。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、それぞれ異なる運転モ
ードに合わせて運転中にインバータのＶ／Ｆ特性を任意
に選択して切り替え、運転効率を向上し、インバータの
容量も低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す駆動システム構成図で
ある。

【図２】本発明の一実施例に供する運転パターンを示す
。

【図３】本発明の一実施例に供する負荷トルク特性を示
す。

【図４】本発明の一実施例に供するインバータのＶ／Ｆ
特性を示す。

【図５】本発明の一実施例に供するインバータの記憶内
容を示す。

【図６】本発明の一実施例を示す動作フローチャートを
示す。

【図７】本発明の一実施例に供する駆動システム構成図
を示す。

【図８】本発明の一実施例に供する運転パターンを示す
。

【図９】本発明の一実施例に供する負荷トルク特性を示
す。

【図１０】本発明の一実施例に供するインバータのＶ／
Ｆ特性を示す。

【略号の説明】１…電源、２…インバータ、３…モート
ル、４…ファン、５…オペレータ、６…制御回路、７…
コンバータ部、８…平滑部、９…インバータ部、１０…
制御回路、１１…直流電圧信号、１２…インバータ制御
信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のＶ／Ｆ特性を記憶し、前記Ｖ／Ｆ特
   性に基づいてインバータの出力電圧と出力周波数を制御
   するインバータの制御方法において、インバータの運転
   モードを判定するステップ１と、前記ステップ１で判定
   された運転モードに対応して前記複数のＶ／Ｆ特性から
   特定のＶ／Ｆ特性を設定するステップ２と、前記ステッ
   プ２で設定された前記特定のＶ／Ｆ特性に基づいてイン
   バータ制御するステップ３を備えたことを特徴とするイ
   ンバータ制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、さらに前記ステップ２
   で設定されたＶ／Ｆ特性の合理性を判断するステップ４
   を備えたことを特徴とするインバータ制御方法。