JPH06245576A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流電動機のフィードバック制御を、交流電
動機の回転数を示す回転数信号に基づいて行う構成のも
のでありながら、その回転数信号の誤差に起因して交流
電動機の回転が不安定になることを防止する。 【構成】 図１は、制御装置によるフィードバック制御
時に行われる動作安定化ルーチンの内容を示している。
制御装置は、電動機側からフィードバックされる回転数
信号に基づいて演算したフィードバック周波数の上限値
及び下限値の差Δｆが予め設定した一定値以下であった
場合には、これを上記フィードバック周波数の変動原因
が回転数信号Ｓｎの読み取り遅れ及び読み取り精度から
くる誤差にあるものと判断し、フィードバック制御に代
えて出力周波数指令値を決定した状態でのフィードフォ
ワード制御を行う。このようなフィードフォワード制御
は、負荷変動などによってフィードバック周波数が限度
幅以上変化するまでの期間だけ継続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電動機の可変速駆
動を行うためのインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機を可変速駆動するためのイン
バータ装置においては、出力周波数を変えるのに応じて
出力電圧も変えなければ効率の良い運転特性を得ること
ができないため、インバータ出力電圧と出力周波数との
比を一定の関係で変化させるという所謂Ｖ／Ｆ制御を行
うようにしている。このようなインバータ装置におい
て、速度フィードバック制御を行う場合には、誘導電動
機の回転数を例えばタコジェネレータによって検出し
て、その回転数に比例した電圧信号を回転数信号として
フィードバックする構成とした上で、ＣＰＵを含んで構
成された制御装置によって、上記のようにフィードバッ
クされる回転数信号と周波数指令のための信号とを比較
すると共に、それらの各信号により示される周波数の差
（すべり）を補正する方向にインバータ出力周波数を上
昇または下降させるという制御を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなフィード
バック系が設けられている場合には、フィードバックさ
れる回転数信号の変動要因として、実際に負荷トルクが
変動すること以外に、制御装置側でのフィードバック信
号の読み取り遅れ及び読み取り精度からくる誤差に起因
したものがある。このような誤差に起因したフィードバ
ック信号の変動がある場合には、制御装置によるインバ
ータ出力周波数の補正制御が不要に行われることになる
ため、常時において出力周波数指令値の上昇及び下降が
無闇に繰り返されて出力周波数が変動し、この結果とし
て電動機の回転が不安定になる虞があった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、フィードバックされる回転数信号が
負荷の変動以外の原因で変動する場合には、その回転数
信号の変動を無視したフィードフォワード制御を行うこ
とによって、駆動対象である交流電動機の回転を安定化
できるようになるインバータ装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【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、交流電動機を可変電圧及び可変周波数の交
流出力によって可変速駆動するためのインバータ回路部
と、前記交流電動機の回転数を示す回転数信号を発生す
る回転数検出手段と、前記インバータ回路部に与える出
力周波数指令値を前記回転数信号と外部からの周波数指
令信号により示される周波数設定値との比較結果に基づ
いて決定することにより前記交流電動機の回転数が安定
するようにフィードバック制御する制御装置とを備えた
インバータ装置において、前記制御装置を、前記回転数
信号の変動量が所定の範囲内に収まっている状態では、
前記フィードバック制御を停止して前記インバータ回路
部の出力周波数を一定値に保持するためのフィードフォ
ワード制御を実行する構成としたものである。

【０００６】この場合、前記制御装置を、前記フィード
フォワード制御に切換えられたときには、前記インバー
タ回路部に与える出力周波数指令値を、その切換直前の
前記フィードバック制御時における出力周波数指令値の
平均値となるように制御する構成とすることもできる。

【０００７】

【作用】請求項１記載のインバータ装置では、制御装置
は、回転数検出手段からの回転数信号（つまり交流電動
機の実際の回転数に対応）と、外部から与えられる周波
数指令信号により示される周波数設定値（交流電動機に
対する回転数指令値に対応）とを比較した結果に基づい
て、インバータ回路部に与える出力周波数指令値を決定
するものであり、これにより交流電動機の回転数を安定
化させるためのフィードバック制御が行われる。また、
制御装置は、上記のようなフィードバック制御時におい
て、回転数信号の変動量が所定の範囲内に収まっている
状態、つまり、上記回転数信号の変動が、交流電動機の
負荷変動に起因した比較的大きなものではなく、当該回
転数信号の読み取り遅れ及び読み取り精度からくる誤差
に起因した比較的小さなものであった状態時には、前記
フィードバック制御を停止して前記インバータ回路部の
出力周波数を一定値に保持するためのフィードフォワー
ド制御を実行するようになる。この結果、交流電動機側
からフィードバックされる回転数信号の読み取り遅れ及
び読み取り精度からくる誤差に起因して、出力周波数指
令値の上昇及び下降が無闇に繰り返される事態が未然に
防止されるようなって、インバータ回路部の出力周波数
ひいては交流電動機の回転が不安定になるという問題点
を効果的に解決できるようになる。

【０００８】請求項２記載のインバータ装置では、制御
装置は、上述のようにしてフィードフォワード制御から
フィードフォワード制御に切換えられたときには、イン
バータ回路部に与える出力周波数指令値を、その切換直
前のフィードバック制御時における出力周波数指令値の
平均値となるように制御するから、フィードフォワード
制御への切換時において交流電動機の回転数が大きく変
動する虞がなくなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。即ち、図３において、ＰＷＭインバ
ータ１は、三相交流電源２の出力を整流する整流回路に
より構成されたコンバータ部３と、コンデンサにより構
成された平滑回路部４と、その平滑出力を直流出力を可
変周波数の交流電流に変換するインバータ回路部５とを
含んだ構成となっている。上記インバータ回路部５は、
例えば６個のパワートランジスタ５ａを三相ブリッジ接
続して成るもので、各パワートランジスタ５ａをベース
ドライブ回路６により所定のタイミングでオン・オフさ
せることによって三相交流出力を発生し、その出力によ
り交流電動機としての三相誘導電動機７を駆動する構成
となっている。

【００１０】回転数検出手段たるタコジェネレータ８
は、三相誘導電動機７の回転数に比例した電圧レベルの
回転数信号Ｓｎを出力するもので、その回転数信号Ｓｎ
は制御装置としてのマイクロコンピュータ９に与えられ
る。

【００１１】このマイクロコンピュータ９は、前記平滑
回路部４に接続された定電圧電源回路１０から給電され
るもので、ＰＷＭインバータ１の出力周波数（つまり誘
導電動機８の回転数）を設定するための周波数指令信号
Ｓｆを受けるようになっている。そして、マイクロコン
ピュータ９は、前記ベースドライブ回路６の制御を、上
記のような各入力信号（回転数信号Ｓｎ、周波数指令信
号Ｓｆ）、ＲＯＭ９ａに記憶された制御プログラム及び
ＲＡＭ９ｂとの間のデータ転送に基づいて行う構成とな
っている。

【００１２】しかして、以下においてはマイクロコンピ
ュータ９の制御内容のうち、本発明の要旨に関係した部
分を図１及び図２も参照しながら説明する。マイクロコ
ンピュータ９は、運転指令信号である周波数指令信号Ｓ
ｆの入力中においては、タコジェネレータ８からの回転
数信号Ｓｎに基づいて速度フィードバック制御を行うよ
うになっている。この速度フィードバック制御時には、
回転数信号Ｓｎに基づいて誘導電動機７の回転数に対応
した運転周波数を演算すると共に、この運転周波数つま
りフィードバック周波数と周波数指令信号Ｓｆにより示
される周波数設定値との差を演算し、その差の値と予め
設定された定数に従った演算（この演算はＰＩＤ制御に
よって行われる）により得た値を周波数設定値に加算ま
たは減算して求めた出力周波数指令値に従ってパワート
ランジスタ５ａをスイッチングする。

【００１３】具体的には、誘導電動機７の負荷が急激に
増加してその回転数が低下したときには、フィードバッ
ク周波数と周波数設定値との差の値と予め設定された定
数に従った演算（ＰＩＤ制御）により得た値を周波数設
定値に加算し、その加算により求めた出力周波数指令値
に基づいてパワートランジスタ５ａをスイッチングする
ものであり、これによりＰＷＭインバータ１の出力周波
数が高められて誘導電動機７の回転数が上昇するという
速度フィードバック制御が行われる。また、誘導電動機
７の負荷が急激に減少してその回転数が上昇したときに
は、上述と逆のフィードバック制御が行われる。

【００１４】ところで、上記のようなフィードバック制
御系では、負荷変動などのように誘導電動機７の回転数
を変化させる要因がなくて、その電動機７の回転が安定
している状況においても、フィードバック信号である回
転数信号Ｓｎの読み取り遅れ及び読み取り精度からくる
誤差に起因して、出力周波数指令値の上昇及び下降を繰
り返されて出力周波数が不安定になることがあり、マイ
クロコンピュータ９は、このような事態に対処するため
に、図１に示すような動作安定化ルーチンを実行するよ
うになっている。

【００１５】即ち、この動作安定化ルーチンでは、フィ
ードバックされる回転数信号Ｓｎに基づいて演算したフ
ィードバック周波数の上限値及び下限値の差Δｆが予め
設定した一定値以下か否かを判断する（ステップＳ
１）。上記差Δｆが一定値以下であった場合には、これ
を上記フィードバック周波数の変動原因が回転数信号Ｓ
ｎの読み取り遅れ及び読み取り精度からくる誤差にある
ものと判断し、出力周波数指令値を決定するためのステ
ップＳ２を実行するが、差Δｆが一定値を越えていた場
合には、これをフィードバック周波数の変動原因が負荷
の変動にあるものと判断し、前述のような速度フィード
バック制御を行うメインルーチンへリターンする。

【００１６】上記ステップＳ２では、直前での速度フィ
ードバック制御時における出力周波数指令値の上限値及
び下限値の平均値を、周波数設定値に誘導電動機７のす
べり分に対応した周波数値を加えた新たな出力周波数指
令値として決定し、この後には速度フィードバック制御
を停止して、上記新たな出力周波数指令値に従ってパワ
ートランジスタ５ａをスイッチングするというフィード
フォワード制御（オープンループ制御）を行う（ステッ
プＳ３）。尚、このようなフィードフォワード制御は、
その制御中に負荷変動などによってフィードバック周波
数が予め定めた限度幅以上変化するまでの期間だけ継続
されるものである（ステップＳ４）。

【００１７】以上要するに、マイクロコンピュータ９
は、ＰＷＭインバータ１を通じた誘導電動機７の速度フ
ィードバック制御時においては、図２に示すように、出
力周波数指令値を、フィードバック周波数と周波数設定
値の差に応じた値となるように制御する。さらに、マイ
クロコンピュータ９は、上記のようなフィードバック制
御時において、誘導電動機７の回転数に応じた回転数信
号Ｓｎひいてはフィードバック周波数の変動量が所定の
範囲内に収まっている状態では、その変動原因が負荷の
変動にあるのではなく、当該フィードバック周波数の演
算の基礎となる回転数信号Ｓｎの読み取り遅れ及び読み
取り精度からくる誤差にあるものと判断し、このように
判断したときには、図２に示すように、ＰＷＭインバー
タ１の出力周波数が一定の値となるようにフィードフォ
ワード制御する状態に切換える。

【００１８】この結果、従来のような問題点、つまり誘
導電動機７側からフィードバックされる回転数信号Ｓｎ
の読み取り遅れ及び読み取り精度からくる誤差に起因し
て、出力周波数指令値の上昇及び下降が無闇に繰り返さ
れて、ＰＷＭインバータ１の出力周波数が変動し、これ
により誘導電動機７の回転が不安定になるという問題点
を効果的に解決できるようになる。特に、このようにフ
ィードフォワード制御に切換えられたときには、インバ
ータ回路部５に与える出力周波数指令値を、その切換直
前のフィードバック制御時における出力周波数指令値の
平均値となるように制御するから、フィードフォワード
制御への切換時において誘導電動機７の回転数が大きく
変動する虞がなくなるものである。

【００１９】尚、上記実施例では、誘導電動機７の回転
数を検出する手段として電圧信号を発生するタコジェネ
レータ８を利用する構成としたが、回転数検出手段とし
てロータリエンコーダのように回転数に比例したパルス
信号を発生する手段を用いる構成としても良いものであ
り、この場合には、マイクロコンピュータ９は、上記パ
ルス信号に基づいて誘導電動機７の回転数に対応した運
転周波数を演算することになる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば以上の説明によって明ら
かなように、駆動対象である交流電動機の回転数を示す
回転数信号の変動量が所定の範囲内に収まっている状態
では、その回転数信号に基づいたフィードバック制御を
停止してインバータ回路部の出力周波数を一定値に保持
するためのフィードフォワード制御を実行する構成とし
たから、フィードバックされる回転数信号が負荷の変動
以外の原因で変動する場合には、その回転数信号の変動
を無視したフィードフォワード制御が行われることにな
って、回転数信号に誤差が含まれる場合でも交流電動機
の回転を安定化できるようになるという優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における制御装置の制御内容
を示すフローチャート

【図２】前記制御装置の制御内容を説明するための波形
図

【図３】全体の電気的構成を示す図

【符号の説明】

図面中、１はＰＷＭインバータ、２は三相交流電源、３
はコンバータ部、４は平滑回路部、５はインバータ回路
部、５ａはパワートランジスタ、７は三相誘導電動機
（交流電動機）、８はタコジェネレータ（回転数検出手
段）、９はマイクロコンピュータ（制御装置）を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電動機を可変電圧及び可変周波数の
   交流出力によって可変速駆動するためのインバータ回路
   部と、前記交流電動機の回転数を示す回転数信号を発生
   する回転数検出手段と、前記インバータ回路部に与える
   出力周波数指令値を前記回転数信号と外部からの周波数
   指令信号により示される周波数設定値との比較結果に基
   づいて決定することにより前記交流電動機の回転数が安
   定するようにフィードバック制御する制御装置とを備え
   たインバータ装置において、 前記制御装置は、前記回転数信号の変動量が所定の範囲
   内に収まっている状態では、前記フィードバック制御を
   停止して前記インバータ回路部の出力周波数を一定値に
   保持するためのフィードフォワード制御を実行する構成
   となっていることを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は、前記フィードフォワー
   ド制御に切換えられたときには、前記インバータ回路部
   に与える出力周波数指令値を、その切換直前の前記フィ
   ードバック制御時における出力周波数指令値の平均値と
   なるように制御する構成となっていることを特徴とする
   請求項１記載のインバータ装置。