JPH0837796A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転中のワークの速度とインバータ駆動の
回転体の速度が一致しない場合に、インバータ装置が速
度のずれを補償するように動作させ、インバータ装置の
トリップを発生しないようにすることを目的とする。 【構成】 インバータ駆動の回転体速度が速い場合は
モータは力行状態となるが、遅い場合には回転している
ワークによって回転速度が上昇するから回生状態とな
る。回生状態になると直流電圧が上昇するからこれを電
圧検出手段にて検出し、制限値より高い場合には回転し
ているワークの速度が高いと判断し、周波数指令固定手
段、周波数指令演算手段により、インバータ装置の出力
周波数を上昇させるように作用し、回生状態をなくす方
向に周波数を変化させるので、回転しているワークにイ
ンバータで可変速を行うモータで駆動している回転体が
接触して加工を行うような機械にも適用可能なインバー
タ装置を提供できる。

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制御
を行うインバータ装置に関し、特にインバータ装置にて
制御されるモータが回生運転となる場合のインバータ装
置の制御特性の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインバータ装置の一例を図５に示
す。同図において交流電圧を平滑回路１にて直流に変換
し、この直流電圧をインバータブリッジ２にてスイッチ
ングすることにより、パルス幅変調を行う。

【０００３】外部からの周波数指令は、例えばボリュー
ムでなる設定器３で与えられ、加減速手段４に入力され
所定の加減速時間に従い、現在の出力周波数から周波数
指令値へと変化する周波数基準ｆ^* として出力される。
電圧演算手段５は周波数基準ｆ^* をパラメータとする演
算にて電圧基準ｖ^* を出力する。パルス幅変調信号発生
手段６は、入力された周波数基準ｆ^* ，電圧基準ｖ^* に
基づくＰＷＭ信号を発生し駆動回路７を経てインバータ
ブリッジ２をスイッチングし、所望の電圧，周波数を得
ている。

【０００４】このようなインバータ装置を用いてモータ
を減速停止すると減速時間が速い場合にモータが回生状
態となり、平滑回路１の直流電圧が上昇してインバータ
装置の過電圧トリップが動作するという問題がある。こ
の問題に対して従来から減速中に直流電圧が制限値を超
えた場合は減速を停止するという対策がとられている。
これは一例として、主回路直流電圧を検出する電圧検出
手段１０と、この直流電圧が制限値を超えたことを判定
する直流電圧上昇判定手段１１にて制限値を超えたこと
を検出すると加減速手段４にて減速を停止するという処
置をすることで実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インバ
ータ装置の使用されるシステムや機械は多様であり、回
転しているワークにインバータで可変速を行うモータで
駆動している回転体が接触して加工を行う機械がある。
このような機械の場合、回転中のワークの速度とインバ
ータ駆動の回転体の速度が一致しないと問題になる場合
がある。例えばインバータ駆動の回転体の速度が遅い場
合はモータが回生動作となる。即ち、加速時や低速運転
中も回生動作となって直流電圧が上昇し、減速中だけが
回生動作となるわけではない。

【０００６】従って、直流電圧が制限値を超えることは
加速中や低速中にも発生し、従来の手段では過電圧トリ
ップに至ってしまう。ましてや回転しているワークの速
度が変動する場合、相当頻度で回生運転状態となりトリ
ップする頻度も高くなる。

【０００７】このようなインバータ装置のトリップは、
客先機械の稼働率を下げるだけでなく加工中のワークも
損傷し問題となる。本発明は、上記事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、回転しているワークにインバー
タで可変速を行うモータで駆動している回転体が接触し
て加工を行うような機械において、回転中のワークの速
度とインバータ駆動の回転体の速度が一致しない場合
に、インバータ装置が速度のずれを補償するように動作
させ、インバータ装置のトリップを発生しないようにす
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の請求項１では、直流電圧をパルス幅変調
し周波数と電圧を抑制するインバータ装置において、直
流電圧検出手段と、この直流電圧検出手段による直流電
圧が制限値を超えたことを判定する直流電圧上昇判定手
段と、この直流電圧上昇判定手段により直流電圧が制限
値を超えたときに周波数指令値を上限周波数とし、超え
ていないときに下限周波数とする周波数指令固定手段
と、周波数指令制御可能入力信号によりインバータ装置
の周波数指令値を外部からの周波数指令値からこの周波
数指令固定手段の出力する周波数指令値に切り換える周
波数指令変更手段とを有することを特徴とするインバー
タ装置を構成する。

【０００９】（２） 請求項２では、前記周波数指令変
更手段を除き、周波数指令固定手段の下限周波数を外部
からの周波数指令値とし、この周波数指令固定手段の出
力をインバータ装置の周波数指令値とする請求項１記載
のインバータ装置を構成する。 （３） 請求項３で
は、直流電圧上昇判定手段により直流電圧が制限値を超
えたときに周波数指令値を上限周波数とし、超えていな
いときに下限周波数とする周波数指令固定手段を、直流
電圧が制限値を超えたときに周波数指令値を外部からの
周波数指令値に所定の値を加算した周波数とし、超えて
いないときに外部からの周波数指令値から所定の値を減
じた周波数とする周波数指令演算手段とする請求項１記
載のインバータ装置を構成する。

【００１０】（４） 請求項４では、直流電圧検出手段
による直流電圧が制限値を超えたことを判定する直流電
圧上昇判定手段を削除し、直流電圧が制限値を超えたと
きに周波数指令値を外部からの周波数指令値に所定の値
を加算した周波数とした周波数指令固定手段をこの直流
電圧検出値と制限値の差に比例した値を外部からの周波
数指令値に加算し周波数指令値とする周波数指令演算手
段とする請求項３記載のインバータ装置を構成する。

【００１１】

【作用】回転しているワークにインバータで可変速を行
うモータで駆動している回転体が接触して加工を行うよ
うな機械において、回転中のワーク速度とインバータ駆
動の回転体速度が一致しない場合に、インバータ駆動の
回転体速度が速い場合はモータは力行状態となるが、遅
い場合には回転しているワークによって回転速度が上昇
するから回生状態となる。回生状態になると直流電圧が
上昇するからこれを電圧検出手段１０にて検出し、制限
値より高い場合には回転しているワークの速度が高いと
判断し、周波数指令固定手段２０，３０、周波数指令演
算手段４０，５０により、インバータ装置の出力周波数
を上昇させるように作用し、回生状態をなくす方向に周
波数を変化させるので、回転しているワークにインバー
タで可変速を行うモータで駆動している回転体が接触し
て加工を行うような機械にも適用可能なインバータ装置
を提供できる。

【００１２】

【実施例】

（第１実施例）請求項１に対応する第１実施例を図１を
参照して説明する。尚、図５と同一要素には同一符号を
付し、説明は省略する。

【００１３】周波数指令固定手段２０は、直流電圧上昇
判定手段１１の出力にて直流電圧が制限値を超えたと判
断した場合には上限周波数を、制限値を超えていない場
合には下限周波数を選択する。周波数指令変更手段２１
は周波数指令固定手段２０の出力である周波数指令値と
外部からの周波数指令値とを周波数指令制御可能入力信
号にて切り換えるものである。

【００１４】モータが回生状態に至ると平滑回路１の直
流電圧が回生電力により上昇する。これを従来例と同様
に電圧検出手段１０と直流電圧上昇判定１１にて直流電
圧が制限値を超えたことを判定し出力する。周波数指令
固定手段２０は、直流電圧上昇判定手段１１の出力にて
直流電圧が制限値を超えたと判定した場合には上限周波
数を、制限値を超えていない場合には下限周波数を選択
する。

【００１５】周波数指令制御可能入力信号は回転してい
るワークがインバータで可変速を行うモータで駆動して
いる回転体と接触している間、外部から入力される信号
で外部からの周波数指令を周波数指令固定手段２０の出
力に切り換える信号である。従って、周波数指令制御可
能入力信号が入力されている間、周波数指令を周波数指
令固定手段２０の出力に切り換え、直流電圧が制限値を
超えた場合には周波数指令を上限周波数に、制限値を超
えない場合には下限周波数に固定する。

【００１６】このように動作することにより、回生状態
で直流電圧が高くなった場合には、出力周波数を上昇さ
せ回生状態から抜けるように動作する。又、直流電圧が
制限値以下の場合には、出力周波数を減少させ力行状態
の負荷を軽くするように動作する。即ち、ワークの回転
数とのずれを補償する動作となる。

【００１７】以上のように第１実施例のインバータ装置
によれば、ワークの回転数にずれを補償する動作となる
ことから、インバータ装置の直流電圧の上昇をほぼ制限
値付近にできることからトリップが発生しない。従っ
て、客先機械の稼働率を下げることなく加工中のワーク
も損傷させないインバータを提供できる。

【００１８】（第２実施例）請求項２に対応する第２実
施例を図２を参照して説明する。尚、図１及び図５と同
一要素には同一符号を付し、説明は省略する。

【００１９】周波数指令固定手段３０は、直流電圧上昇
判定手段１１の出力にて直流電圧が制限値を超えたと判
定した場合には上限周波数を、制限値を超えていない場
合には外部からの周波数指令値を選択する。この指令値
を加減速手段４に入力するように構成する。

【００２０】モータが回生状態に至ると平滑回路１の直
流電圧が回生電力により上昇する。これを従来の実施例
と同様に電圧検出手段１０と直流電圧上昇判定手段１１
にて直流電圧が制限値を超えたことを判定し出力する。
周波数指令固定手段３０は、直流電圧上昇判定手段１１
の出力にて直流電圧が制限値を超えたと判定した場合に
は上限周波数を、制限値を超えてない場合には外部から
の周波数指令値（例えばボリューム等の設定機３）を選
択する。通常、モータ駆動の回転体がワークに接しない
場合は、直流電圧は上昇しないのでこの場合は外部から
の周波数指令値が選択され、図１にて用いた周波数指令
変更手段２１は不要となる。

【００２１】このように構成することにより、回生状態
で直流電圧が高くなった場合には出力周波数を上昇さ
せ、回生状態から抜けるように動作し、直流電圧が制限
値以下の場合には出力周波数を外部からの設定値に戻す
ように動作する。すなわち、ワークの回転数とのずれを
補償する動作となる。

【００２２】以上のように第２実施例のインバータ装置
によれば、図１による場合と同様にワークの回転数のず
れを補償する動作となることから、インバータ装置の直
流電圧の上昇をほぼ制限値付近とできるからトリップが
発生しない。従って、客先機械の稼働率を下げることな
く加工中のワークも損傷させないインバータを提供でき
る。

【００２３】（第３実施例）請求項３に対応する第３実
施例を図３を参照して説明する。尚、図１，図２及び図
５と同一要素には同一符号を付し、説明は省略する。

【００２４】周波数指令演算手段４０は、直流電圧上昇
判定手段１１の出力にて直流電圧が制限値を超えたと判
定した場合には、外部からの周波数指令値に所定の値を
加算した周波数指令、制限値を超えていない場合には、
外部からの周波数指令値から所定の値を減じた周波数を
選択する。以下は図１の周波数指令固定手段２０を周波
数指令演算手段４０に置き代えた場合と同様である。

【００２５】モータが回生状態に至ると平滑回路１の直
流電圧が回生電力により上昇する。これを従来の実施例
と同様に電圧検出手段１０と直流電圧上昇判定手段１１
にて直流電圧が制限値を超えたことを判定し出力する。
周波数指令演算手段４０は、直流電圧上昇判定手段１１
の出力にて直流電圧が制限値を超えたと判定した場合に
は外部からの周波数指令地に所定の値を加算した周波数
指令を、制限値を超えてない場合には、外部からの周波
数指令値から所定の値を減じた周波数指令を選択する。

【００２６】このように構成することにより、回生状態
で直流電圧が高くなった場合には出力周波数を上昇させ
回生状態から抜けるように動作する。又、直流電圧が制
限値以下の場合には出力周波数を外部からの設定値に戻
すように動作する。即ち、ワークの回転数とのずれを補
償する動作となる。また周波数の変動範囲を外部からの
周波数指令値に対して所定の値の増減としたことはリミ
ッタとして動作する。

【００２７】以上のように第３実施例のインバータ装置
によれば、図１，図２、による場合と同様にワーク回転
数のずれを補償する動作となることから、インバータ装
置の直流電圧の上昇をほぼ制限値付近とできるからトリ
ップが発生しない。従って、客先機械の稼働率を下げる
ことなく加工稠のワークも損傷させないインバータを提
供できる。また万一電圧検出部が故障したり誤動作した
りした場合にも、外部からの指令値に対して所定の値の
みの変化となるから、所望の回転に対し異常に高速回転
したり、低速回転したりする危険はない。

【００２８】（第４実施例）請求項４に対応する第４実
施例を図４を参照して説明する。尚、図１，図２，図３
及び図５と同一要素には同一符号を付し、説明は省略す
る。

【００２９】周波数指令演算手段５０は、直流電圧検出
手段にて検出した直流電圧値から直流電圧上昇制限値を
減算し、さらにその値に所定の定数を乗じた値に外部か
らの周波数指令値を加算する演算手段である。以下は図
１の周波数指令固定手段２０を周波数指令演算手段５０
に置き換えた場合と同様である。

【００３０】モータが回生状態に至ると平滑回路１の直
流電圧が回生電力により上昇する。周波数指令演算手段
５０は、直流電圧検出手段１０の出力にて直流電圧が制
限値を越えた場合には、外部からの周波数指令値にこの
直流電圧と制限値の差に比例した値を加算した周波数指
令を出す。又、制限値を越えていない場合には、外部か
らの周波数指令値からこの制限値と直流電圧の差に比例
した値を減じた周波数指令を選択する。

【００３１】このように構成することにより、回生状態
で直流電圧が高くなった場合には出力周波数を上昇さ
せ、回生状態から抜けるように動作し、直流電圧が制限
値以下の場合には出力周波数を外部からの設定値に戻す
ように動作する。すなわち、ワークの回転数とのずれを
保証する動作となる。また外部からの周波数指令値に対
し変化させる量を直流電圧と、制限値の差に比例するよ
うにしたことから連続的な制御となり、制御性能が向上
する。

【００３２】以上のように第４実施例のインバータ装置
によれば、図１、図２、図３による場合と同様にワーク
の回転数のずれを補償する動作となることから、インバ
ータ装置の直流電圧の上昇をほぼ制限値付近とできるこ
とからトリップが発生しない。従って、客先機械の稼働
率を下げることなく加工中のワークも損傷させないイン
バータを提供できる。

【００３３】（第５実施例）第２実施例において、周波
数指令固定手段３０の直流電圧上昇判定手段１１の出力
にて直流電圧が制限値を超えたと判定した場合には上限
周波数を選択するようにしているが、これを第３実施例
の外部からの周波数指令値に所定の値を加算した周波数
としても、第２実施例と同様の効果が得られ、さらに第
３実施例のリミッタとしての効果も得られる。

【００３４】また、第２実施例において、周波数指令固
定手段３０の直流電圧上昇判定手段１１の出力にて直流
電圧が制限値を超えたと判定した場合には、上限周波数
を選択するようにしている。これを第４実施例の周波数
指令演算手段５０の出力、即ち直流電圧検出手段にて検
出した直流電圧値から直流電圧上昇製現地を減算し、さ
らにその値に所定の定数を乗じた値に外部からの周波数
指令値を加算した周波数としても第２実施例と同様の効
果が得られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明のインバータ装置によれば、ワー
クの回転数のずれを補償する動作となることから、イン
バータ装置の直流電圧の上昇をほぼ制限値付近とでき、
トリップが発生しない。従って、客先機械の稼働率を下
げることなく加工中のワークも損傷させないインバータ
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すインバータ装置のブ
ロック図、

【図２】本発明の第２実施例を示すインバータ装置のブ
ロック図、

【図３】本発明の第３実施例を示すインバータ装置のブ
ロック図、

【図４】本発明の第４実施例を示すインバータ装置のブ
ロック図、

【図５】従来のインバータ装置のブロック図。

【符号の説明】

１…平滑回路、 ２…インバータブ
リッジ、３…周波数設定器、 ４…加減
速手段、５…電圧演算手段、 ６…パル
ス幅変調信号発生手段、７…駆動回路、
１０…電圧検出手段、１１…直流電圧上昇判定手
段、 ２０，３０…周波数指令固定手段 ４０，５０…周波数指令演算手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧をパルス幅変調し、周波数と電
   圧を抑制するインバータ装置において、直流電圧検出手
   段と、この直流電圧検出手段による直流電圧が制限値を
   超えたことを判定する直流電圧上昇判定手段と、この直
   流電圧上昇判定手段により直流電圧が制限値を超えたと
   きに周波数指令値を上限周波数とし、超えていないとき
   に下限周波数とする周波数指令固定手段と、周波数指令
   制御可能入力信号によりインバータ装置の周波数指令値
   を外部からの周波数指令値からこの周波数指令固定手段
   の出力する周波数指令値に切り換える周波数指令変更手
   段とを有することを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 前記周波数指令変更手段を除き、周波数
   指令固定手段の下限周波数を外部からの周波数指令値と
   し、この周波数指令固定手段の出力をインバータ装置の
   周波数指令値とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 直流電圧上昇判定手段により直流電圧が
   制限値を超えたときに周波数指令値を上限周波数とし、
   超えていないときに下限周波数とする周波数指令固定手
   段を、直流電圧が制限値を超えたときに周波数指令値を
   外部からの周波数指令値に所定の値を加算した周波数と
   し、超えていないときに外部からの周波数指令値から所
   定の値を減じた周波数とする周波数指令演算手段とする
   請求項１記載のインバータ装置。
4. 【請求項４】 直流電圧検出手段による直流電圧が制限
   値を超えたことを判定する直流電圧上昇判定手段を削除
   し、直流電圧が制限値を超えたときに周波数指令値を外
   部からの周波数指令値に所定の値を加算した周波数とし
   た周波数指令固定手段をこの直流電圧検出値と制限値の
   差に比例した値を外部からの周波数指令値に加算し周波
   数指令値とする周波数指令演算手段とする請求項３記載
   のインバータ装置。