JPH09285185A

JPH09285185A - インバータ装置

Info

Publication number: JPH09285185A
Application number: JP8086520A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Ohashi; 和治大橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-31
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JP3472662B2

Abstract

(57)【要約】【課題】誘導電動機が力行時、回生時のいずれの運転
状態においても負荷を正確に検出すると共に、軽負荷時
に誘導電動機を高速運転となるように制御し得るように
する。【解決手段】運転周波数ｆ^＊が指令周波数ｆ１に達す
ると、軽負荷高速運転切換手段１５は、出力電流検出手
段１９からの出力電流の実効値Ｉ及び判断信号Ｓａに基
づいて軽負荷高速運転指令周波数演算手段２０において
演算された軽負荷高速運転指令周波数ｆ２をホールドす
ると共に、周波数指令切換手段１４を接点ｂに切換え
る。これにより、加減速制御手段１２は所定の加速時間
で運転周波数ｆ^＊をｆ１からｆ２まで加速する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クレーン等の昇降
機駆動用の誘導電動機の速度制御を行うインバータ装置
に係り、特に軽負荷時の高速度制御を行うインバータ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】クレーンなどの昇降機は、負荷を上下に
移動させることを目的とし、その駆動用の誘導電動機を
インバータ装置により制御することにより容易に可変速
運転が可能となっている。このような誘導電動機の速度
制御においては、荷役能率の向上のため、軽負荷時には
高速運転となるような制御がなされており、これを実現
する方法として、特公平７−４０８０号公報に記載の技
術がある。

【０００３】この方法は、いわゆる定格速度まではＶ
（電圧）／Ｆ（周波数）を一定にした定トルク制御によ
り、定格荷重までのあらゆる負荷に対応すると共に、イ
ンバータ装置の出力周波数が定格周波数に達したとき、
電動機の負荷を演算して、インバータ装置の出力周波数
を、予め軽負荷に対応して登録された周波数設定値とす
るように制御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成においては、
誘導電動機の負荷の演算は電動機への入力電力、即ちイ
ンバータ装置の出力電力を検出し、この検出値から負荷
を推定するものである。この場合、インバータ装置の出
力電力は出力電圧と出力電流とを積算することにより求
めるため、これら出力電圧と出力電流とを検出する必要
があった。また、誘導電動機の特性から、負荷が同じで
あっても誘導電動機への入力電力は、力行時に比べて回
生時の方が小さくなるが、上記従来構成では、力行時、
回生時に関係なく出力電力から負荷を推定するため、負
荷が同一の場合において、力行時（巻き上げ時）より回
生時（巻き下げ時）の方が大きな周波数、即ち大きな速
度を設定することがあった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、誘導電動機が力行時、回生時のいずれ
の運転状態においても負荷を正確に検出し得て、軽負荷
時に誘導電動機を高速運転制御し得るインバータ装置を
提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のインバータ装置
は、出力周波数が与えられた指令周波数に等しくなるよ
うに制御する加減速制御手段と、出力電圧が設定値であ
ると共に出力周波数が前記指令周波数であるときに出力
電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段によ
る検出出力と出力電圧の位相とに基づいて前記誘導電動
機が力行状態であるか回生状態であるかを判断する判断
手段と、この判断手段による判断結果と前記電流検出手
段による検出出力とに基づいて軽負荷高速運転時の出力
周波数として基底周波数よりも大きい軽負荷高速運転指
令周波数を演算して出力する軽負荷高速運転指令周波数
演算手段と、出力周波数が与えられた指令周波数に等し
くなった後、出力周波数の目標値を前記指令周波数から
前記軽負荷高速運転指令周波数に切換える軽負荷高速運
転切換手段とを備えたことを特徴とするものである（請
求項１）。

【０００７】これによると、インバータ装置の出力電圧
が設定値であるときの出力電流に基づいて負荷容量を推
定し、この推定負荷容量が定格負荷以下の軽負荷である
ときには、その負荷容量に応じた軽負荷高速運転指令周
波数が演算されて誘導電動機の指令周波数即ち回転速度
が変更されるので、軽負荷時において誘導電動機の高速
運転が可能となる。しかも、判断手段により誘導電動機
が力行状態であるか回生状態であるかが判断され、この
判断結果と出力電流値に基づいて軽負荷高速運転指令周
波数が演算されるので、正確に負荷容量を推定すること
ができる。

【０００８】この場合、前記軽負荷高速運転切換手段
を、出力周波数が指令周波数に等しくなった後、外部か
ら軽負荷高速運転許可信号が入力されているときだけ、
出力周波数の目標値を前記指令周波数から前記軽負荷高
速運転指令周波数に切換えるように構成すると、作業条
件等に応じて軽負荷高速運転を実行するか否かを選択す
ることができる（請求項２）。

【０００９】また、前記電流検出手段を、出力周波数が
指令周波数に等しくなってから所定時間の平均出力電流
を検出するように構成すると（請求項３）、より安定し
た、しかも正確な出力電流を検出することができる。或
いは、出力周波数が指令周波数に等しくなってから設定
時間が経過した後の所定時間の平均出力電流を検出する
ように構成することにより（請求項４）、誘導電動機の
すべりが安定したときの出力電流を検出することが可能
となる。

【００１０】さらに、本発明のインバータ装置は、出力
周波数が与えられた指令周波数に等しくなるように制御
する加減速制御手段と、出力電圧が設定値であると共に
出力周波数が前記指令周波数であるときに出力電流を検
出すると共にこの検出した出力電流からトルク成分電流
を演算するトルク成分電流検出手段と、このトルク成分
電流検出手段による検出出力に基づいて軽負荷高速運転
時の出力周波数として基底周波数よりも大きい軽負荷高
速運転指令周波数を演算して出力する軽負荷高速運転指
令周波数演算手段と、出力周波数が与えられた指令周波
数に等しくなった後、出力周波数の目標値を前記指令周
波数から前記軽負荷高速運転指令周波数に切換える軽負
荷高速運転切換手段とを備えたことを特徴とするもので
ある（請求項５）。これによると、インバータ装置の出
力電流からトルク成分電流を演算し、このトルク成分電
流に基づいて軽負荷高速運転指令周波数を演算すること
ができる。

【００１１】そして、上述した請求項２ないし４の構成
と同様に、この場合も、前記軽負荷高速運転切換手段
を、出力周波数が指令周波数に等しくなった後、外部か
ら軽負荷高速運転許可信号を入力しているときだけ、出
力周波数の目標値を前記指令周波数から前記軽負荷高速
運転指令周波数に切換えるように構成しても良く（請求
項６）、また、前記トルク成分電流検出手段を、出力周
波数が指令周波数に等しくなってから所定時間の平均ト
ルク成分電流を検出するように（請求項７）、或いは、
出力周波数が指令周波数に等しくなってから設定時間が
経過した後の所定時間の平均トルク成分電流を検出する
ように（請求項８）構成しても良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のインバータ装置
を、クレーンなどの昇降機の主軸ドライブに使用される
誘導電動機の制御用のインバータ装置に適用した第１実
施例について図１ないし図３を参照しながら説明する。

【００１３】全体の電気的構成を示す図１において、イ
ンバータ装置１は、三相交流電源２の出力を整流回路３
及び平滑コンデンサ４を通じて整流平滑して、その直流
出力をインバータ主回路５により交流電力に変換する構
成となっており、その変換出力によって交流電動機とし
ての三相誘導電動機６を可変速制御するようになってい
る。この場合、インバータ主回路５は、例えばＩＧＢＴ
等からなる６個のスイッチング素子５ａを三相ブリッジ
接続すると共に各スイッチング素子５ａにフライホイー
ルダイオード５ｂを接続して構成されている。上記イン
バータ主回路５の各スイッチング素子５ａがＰＷＭドラ
イブ手段７によりＰＷＭ方式でオン・オフされることに
応じて、インバータ主回路５から可変電圧及び可変周波
数の三相交流出力が三相誘導電動機６へ供給される構成
となっている。

【００１４】また、整流回路３と平滑コンデンサ４とか
ら構成された直流電源部の一対の電源線８，９間には直
流電圧検出手段１０が設けられている。この直流電圧検
出手段１０は、電源線８，９間の直流電圧Ｖ_ＤＣを検出
すると共にこの直流電圧Ｖ_Ｄ _Ｃを出力電圧補正手段１１
に与える構成となっている。

【００１５】この出力電圧補正手段１１は、加減速制御
手段１２から与えられる運転周波数ｆ^＊について所定の
出力電圧をインバータ主回路５が出力するように制御す
るもので、直流電圧Ｖ_ＤＣが基準電圧より低いときは電
圧指令Ｖ^＊を大きくし、直流電圧Ｖ_ＤＣが基準電圧より
高いときは電圧指令Ｖ^＊を小さくする補正をし、その電
圧指令Ｖ^＊をＰＷＭドライブ手段７に出力する。さらに
ＰＷＭドライブ手段７には、積分手段１３から出力電圧
の位相指令θ^＊が入力される。この位相指令θ^＊は、加
減速制御手段１２から入力された運転周波数ｆ^＊を積分
することにより求められる。そして、ＰＷＭドライブ手
段７は、これら電圧指令Ｖ^＊及び位相指令θ^＊に基づい
てパルス幅変調し、インバータ主回路５にドライブ信号
を与えるようになっている。

【００１６】また、周波数指令切換手段１４は上記加減
速制御手段１２に入力される周波数指令を切換えるもの
で、詳しくは後述するように軽負荷高速運転切換手段１
５により動作されるように構成されている。上記周波数
指定切換手段１４は、誘導電動機６の運転開始時には接
点（ｃ−ａ）間がオンされており、加減速制御手段１２
には外部から例えば数値入力により入力された指令周波
数ｆ１が与えられている。この場合、加減速制御手段１
２は、インバータ主回路５の運転周波数ｆ^＊（出力周波
数）を０から加速して指令周波数ｆ１に達するように制
御する。このとき、インバータ主回路５の運転周波数ｆ
^＊が指令周波数ｆ１に達するまでは、前記ＰＷＭドライ
ブ手段７は、Ｖ^＊／ｆ^＊を一定とする制御を行い、これ
により誘導電動機６のトルクは速度に対し定トルク特性
となる。

【００１７】一方、誘導電動機６の給電線１６の三相の
うちの二相には、電流検出器１７，１８が設けられてい
る。これら電流検出器１７，１８は、給電線１６の二相
に流れる電流を検出し、各検出信号Ｉａ，Ｉｂを出力電
流検出手段１９に与えるようになっている。出力電流検
出手段１９は、出力電流の実効値Ｉの検出及び三相誘導
電動機６が力行状態であるか回生状態であるかの判断を
行うように構成されている。従って、出力電流検出手段
１９が、本発明の電流検出手段及び判断手段として機能
する。

【００１８】具体的には、出力電流検出手段１９は、電
流検出器１７，１８の検出電流をピークホールドして出
力電流の実効値Ｉを検出する。また、出力電流検出手段
１９は、出力電流のゼロクロス点と、積分手段１３から
与えられた出力電圧の位相指令θ^＊とから力行、回生を
判断する。即ち、同じ相の電流位相が電圧位相より遅れ
ていれば力行、進んでいれば回生と判断する。

【００１９】上記のように検出された出力電流の実効値
Ｉ及び力行状態であるか回生状態であるかの判断結果Ｓ
ａは、出力電流検出手段１９から軽負荷高速運転指令周
波数演算手段２０（以下、演算手段２０とする）に入力
される。この演算手段２０には、力行状態の場合におい
て図２（ａ）に示す出力電流の実効値Ｉに対応するよう
に設定された軽負荷高速運転指令周波数ｆ２と、回生状
態の場合において図２（ｂ）に示す出力電流の実効値Ｉ
に対応するように設定された軽負荷高速運転指令周波数
ｆ２とが予め登録されている。この図２（ａ），（ｂ）
に示す、出力電流の実効値Ｉと軽負荷高速運転指令周波
数ｆ２との関係の求め方について以下、述べる。

【００２０】誘導電動機６が一定速度で運転中は、力行
状態と回生状態のそれぞれにおいて負荷容量と誘導電動
機６の入力電力とは対応する。誘導電動機６の入力電
力、即ちインバータ主回路５の出力電力は、出力電圧と
出力電流との積に比例することから、運転周波数ｆ^＊が
指令周波数ｆ１に達して出力電圧が設定電圧であるとき
のインバータ主回路５の出力電流に基づいて負荷容量を
推定することができる。そして、本実施例においては、
インバータ主回路５の出力電流と負荷容量とは、図３
（ａ）に実線Ａで示すような関係を有している。図３
（ａ）から、力行時においては負荷容量が軽負荷判断値
Ｌ１のときは出力電流はＩｄとなり、回生時においては
負荷容量が軽負荷判断値Ｌ１のときは出力電流はＩｒと
なることがわかる。

【００２１】また、負荷容量が推定されると、この負荷
容量が無負荷から軽負荷判断値Ｌ１までの軽負荷の場合
には、インバータ主回路５の出力周波数、即ち運転周波
数ｆ^＊を、図３（ｂ）に示すように基底周波数以上の軽
負荷高速運転指令周波数ｆ２となるように上昇させるこ
とにより、軽負荷時に高速運転を行うことができる。こ
れにより、作業の迅速化を図ることができる。この場
合、軽負荷高速運転指令周波数ｆ２は負荷容量に対応す
ると共に最高周波数で制限されるようになっている。

【００２２】以上、図３（ａ），（ｂ）の関係から、図
２に示すような、誘導電動機６の運転状態が力行および
回生それぞれの場合におけるインバータ主回路５の出力
電流の実効値Ｉと軽負荷高速運転指令周波数ｆ２との関
係が得られる。而して、インバータ主回路５の出力電圧
が設定値であると共に出力周波数が指令周波数ｆ１であ
るときの出力電流の実効値Ｉと誘導電動機６の運転状態
（力行状態または回生状態）とを検出することにより、
軽負荷のときの指令周波数（軽負荷高速運転指令周波数
ｆ２）を求めることができる。

【００２３】尚、本実施例においては、負荷容量が軽負
荷判断値Ｌ１以上の場合、即ち、力行時においては出力
電流の実効値ＩがＩｄ≦Ｉ、回生時においてはＩｒ≦Ｉ
の場合は、軽負荷高速運転指令周波数ｆ２は基底周波数
である指令周波数ｆ１に設定するように構成されてい
る。

【００２４】一方、前記軽負荷高速運転切換手段１５に
は、指令周波数ｆ１と運転周波数ｆ^＊とを入力し、これ
ら運転周波数ｆ^＊と指令周波数ｆ１とを比較するように
構成されている。そして、軽負荷高速運転切換手段１５
は、運転周波数ｆ^＊が指令周波数ｆ１と等しくなったと
き、前記演算手段２０において出力電流の実効値Ｉ及び
判断信号Ｓａに基づいて求められた軽負荷高速運転指令
周波数ｆ２を入力してホールドする。

【００２５】さらに軽負荷高速運転切換手段１５は、運
転周波数ｆ^＊が指令周波数ｆ１に等しくなったとき、周
波数指令切換手段１４の接点（ｃ−ｂ）間をオン動作さ
せるように構成されている。これにより、上記加減速制
御手段１２には、指令周波数ｆ１に代えて軽負荷高速運
転指令周波数ｆ２が与えられる。この軽負荷高速運転指
令周波数ｆ２を受けて、加減速制御手段１２は、運転周
波数ｆ^＊を指令周波数ｆ１から加速して軽負荷高速運転
指令周波数ｆ２へ達するように運転制御する機能を有し
ている。

【００２６】次に上記構成の作用を説明する。まず、運
転を開始すると、ＰＷＭドライブ手段７は、出力電圧補
正手段１１から与えられる電圧指令Ｖ^＊及び積分手段１
３から与えられる位相指令θ^＊に基づいてドライブ信号
を生成してインバータ主回路５の各スイッチング素子５
ａの制御端子に与える。これにより、上記各スイッチン
グ素子５ａがオンオフ動作されてインバータ主回路５か
ら三相交流が出力される。このとき、インバータ主回路
５の運転周波数ｆ^＊は、加減速制御手段１２からの指令
に基づいて所定の加速時間で０から加速して指令周波数
ｆ１に達するようになる。

【００２７】一方、運転周波数ｆ^＊が指令周波数ｆ１に
達すると、軽負荷高速運転切換手段１５は、出力電流検
出手段１９からの出力電流の実効値Ｉ及び判断信号Ｓａ
に基づいて軽負荷高速運転指令周波数演算手段２０にお
いて演算された軽負荷高速運転指令周波数ｆ２をホール
ドする。このとき、力行状態の場合には出力電流の実効
値ＩがＩｄより小さいとき、また回生状態の場合には出
力電流の実効値ＩがＩｒより小さいとき、軽負荷高速運
転指令周波数ｆ２は基底周波数より大きい値をとる。

【００２８】さらに、軽負荷高速運転切換手段１５は、
周波数指令切換手段１４を接点（ｃ−ａ）間オンから接
点（ｃ−ｂ）間オンに切換える。従って、加減速制御手
段１２には、指令周波数ｆ１に代えて軽負荷高速運転指
令周波数ｆ２が与えられる。すると、加減速制御手段１
２は、所定の加速時間で運転周波数ｆ^＊をｆ１からｆ２
まで加速する。

【００２９】尚、判断信号Ｓａが力行状態であって出力
電流の実効値ＩがＩｄ以上の場合、或いは判断信号Ｓａ
が回生状態であって出力電流の実効値ＩがＩｒ以上の場
合は、軽負荷高速運転指令周波数ｆ２は指令周波数ｆ１
と一致するため、周波数指令切換手段１４が接点（ｃ−
ａ）間オンから接点（ｃ−ｂ）間オンに切換えられて
も、運転周波数ｆ^＊は変更されることなく運転を続ける
ことになる。

【００３０】このような構成の本実施例によれば、ま
ず、インバータ主回路の運転周波数ｆ^＊が指令周波数ｆ
１に達するまではＶ^＊／ｆ^＊一定制御によって制御し、
指令周波数ｆ１に達したときに、負荷容量が定格負荷以
下の軽負荷の場合には、指令周波数ｆ１を軽負荷高速運
転指令周波数ｆ２に変更するようにしたので、軽負荷時
に基底速度（基底周波数）以上の運転速度で運転するこ
とができる。

【００３１】しかも、誘導電動機６の運転状態が力行状
態であるか回生状態であるかの判断信号Ｓａを得ると共
にインバータ主回路５の出力電流の実効値Ｉを検出し、
これら判断信号Ｓａ及び出力電流の実効値Ｉに基づいて
負荷容量を推定するようにしたので、正確に負荷容量を
検出することができ、同一負荷容量であれば、回生時で
あっても力行時であっても同一速度に制御することがで
きる。

【００３２】さらに、軽負荷高速運転指令周波数ｆ２
は、演算手段２０に予め登録されているので、推定され
た負荷容量に対応する軽負荷高速運転指令周波数ｆ２を
迅速に出力することができる。

【００３３】尚、本実施例においては、運転周波数ｆ＊
が指令周波数ｆ１と等しくなると周波数指令切換手段１
４が接点（ｃ−ａ）間オンから接点（ｃ−ｂ）間オンに
切換わるように構成したが、これに代えて、運転周波数
ｆ^＊が指令周波数ｆ１と等しくなり且つ軽負荷であると
判断されたときに上記周波数指令切換手段１４が切換わ
るように構成しても良い。

【００３４】図４及び図５は本発明の第２実施例を示し
たものであり、上記した第１実施例とは次の点が異なっ
ている。すなわち、誘導電動機６の給電線１６に設けら
れた電流検出器１７，１８は、検出信号Ｉａ，Ｉｂをト
ルク成分電流検出手段２１に与えるように構成されてい
る。

【００３５】誘導電動機の１次電流（入力電流）を２次
磁束に対して平行及び直角な起磁力を作る互いに直交す
る成分に分けると、平行な起磁力を作る成分により誘導
電動機の磁束を、直角な起磁力を作る成分により負荷ト
ルクを制御することができる。即ち、負荷トルクは２次
磁束に対して直角な起磁力を作る成分であるトルク成分
電流と比例することから、図３（ａ）において二点鎖線
Ｂで示すトルク成分電流と負荷容量との関係を得ること
ができる。そして、トルク成分電流検出手段２１では、
インバータ主回路５の出力電流を交流電動機固定子座標
系から回転磁束座標系の出力電流に変換し、その出力電
流に対するトルク成分電流ＩＱを演算している。この場
合、トルク成分電流ＩＱが正の値であるときは力行状態
であると、負の値であるときは回生状態であると判断す
ることができる。

【００３６】上記のように演算されたトルク成分電流Ｉ
Ｑは、トルク成分電流検出手段２１から軽負荷高速運転
指令周波数演算手段２０（以下、演算手段２０という）
に与えられる。そして、演算手段２０は、予め登録され
ている図５に示すトルク成分電流ＩＱと軽負荷高速運転
指令周波数ｆ２との関係に基づき、トルク成分電流検出
手段２１から入力されたトルク成分電流ＩＱに対応した
軽負荷高速運転指令周波数ｆ２を求めるように構成され
ている。図５は、図３（ａ）において二点鎖線Ｂで示す
トルク成分電流と負荷容量との関係、及び、図３（ｂ）
において示す負荷容量と軽負荷高速運転指令周波数との
関係から得られたものである。従って、この構成の場
合、負荷容量が無負荷から軽負荷判断値Ｌ１までの軽負
荷に対応する値（ＩＱｒ＜ＩＱ＜ＩＱｄ）のトルク成分
電流ＩＱが演算手段２０に入力されたときは、基底周波
数よりも大きい値である軽負荷高速運転指令周波数ｆ２
が出力されるようになる。

【００３７】このように本実施例においては、インバー
タ主回路５の出力電流のうち誘導電動機６のトルクの発
生に寄与するトルク成分電流ＩＱに基づいて軽負荷高速
運転指令周波数ｆ２を演算するように構成したので、負
荷容量に応じた速度制御の精度がより一層向上する。

【００３８】図６は本発明の第３実施例を示したもので
あり、上記した第１実施例とは次の点が異なる。即ち、
軽負荷高速運転切換手段１５には軽負荷高速運転許可信
号入力手段３１が接続されている。そして、軽負荷高速
運転切換手段１５は、軽負荷高速運転許可信号入力手段
３１から軽負荷高速運転許可信号が入力されているとき
のみ、運転周波数ｆ^＊が指令周波数ｆ１に等しくなった
ときに運転周波数ｆ^＊の目標値を指令周波数ｆ１から軽
負荷高速運転指令周波数ｆ２に切換えるように構成され
ている。

【００３９】従って、本実施例においては、作業条件等
に応じて軽負荷時であっても軽負荷高速運転を実行する
か否かを選択することができる。

【００４０】図７は本発明の第４実施例を示しており、
本実施例は第２実施例で示したトルク成分電流検出手段
２１を備えた構成において、軽負荷高速運転切換手段１
５に軽負荷高速運転許可信号入力手段３１が接続されて
いる。そして、この場合も軽負荷高速運転切換手段１５
は、上記した第３実施例同様、軽負荷高速運転許可信号
入力手段３１より軽負荷高速運転許可信号が入力されて
いるときのみ、運転周波数ｆ^＊の目標値を指令周波数ｆ
１から軽負荷高速運転指令周波数ｆ２に切換えるように
構成されており、第３実施例と同様の効果を得ることが
できる。

【００４１】図８は、本発明の第５実施例を示したもの
で、本実施例は、図示はしないが上記第１実施例或いは
第３実施例と同様の構成とするインバータ装置１におい
て、誘導電動機の回転速度が同期速度と略等しくなるよ
うにすべり分を補償するようにインバータ装置１（イン
バータ主回路５）の出力周波数を制御するものである。
そして、図８は、軽負荷高速運転指令周波数演算手段２
０に登録される出力電流の実効値Ｉと軽負荷高速運転指
令周波数ｆ２との関係を示しており、以下、この図８に
ついて説明する。

【００４２】誘導電動機６においては、負荷すなわちト
ルクとすべりとの間には相関があり、トルクは誘導電動
機６の入力電流から無負荷時の入力電流Ｉ0 を差し引い
た電流値（Ｉ−Ｉ0 ）と相関がある。従って、トルク
（負荷）の変化によってすべりＳが変化すると共に、誘
導電動機６への入力電流即ちインバータ主回路５の出力
電流が変化することになる。また、誘導電動機のすべり
Ｓは、力行時においては正の値を示し、同期速度に対し
て回転速度は低下するため、低下した回転速度を一定値
まで回復させるにはインバータ主回路５の出力周波数を
増加させれば良い。一方、誘導電動機のすべりＳは、回
生時においては負の値を示し、同期速度に対して回転速
度は上昇するため、上昇した回転速度を一定値まで回復
させるにはインバータ主回路の出力周波数を低下させれ
ば良い。以上より、本実施例においては、インバータ主
回路５の出力電流の実効値Ｉに基づいて誘導電動機のす
べりＳを求め、このすべりＳに応じて軽負荷高速運転指
令周波数ｆ２を補正するようにしている。

【００４３】図８において、二点鎖線Ｃは補正前の、即
ち第１実施例や第３実施例で軽負荷高速運転指令周波数
演算手段２０に登録されている出力電流の実効値Ｉと軽
負荷高速運転指令周波数ｆ２との関係を示しており、実
線Ｄはすべり分を補正したものを示している。

【００４４】この結果、負荷の大きさに応じたすべりＳ
に見合った軽負荷高速運転指令周波数ｆ２が出力される
ので、負荷の大きさによらず回転速度を同期速度と略等
しくなるように制御することができる。尚、本実施例で
は、力行時は出力電流ＩがＩｄ以上、回生時はＩｒ以上
の場合、即ち負荷容量が定格負荷以上の場合も、すべり
Ｓ分を補正するようにしたが、軽負荷時のみ補正するよ
うにしても良い。

【００４５】図９は、本発明の第６実施例を示してお
り、本実施例は、図示はしないが上記第２実施例或いは
第４実施例と同様の構成であるインバータ装置１におい
て、誘導電動機の回転速度が同期速度と略等しくなるよ
うにすべり分を補償するようにインバータ主回路５の出
力周波数を制御するものである。従って、本実施例にお
いては、上記第５実施例と異なり、誘導電動機１のすべ
りをインバータ主回路５の出力トルク成分電流に基づい
て求めている。図９は、軽負荷高速運転指令周波数演算
手段２０に登録される出力電流の実効値Ｉと軽負荷高速
運転指令周波数ｆ２との関係を示している。而して、本
実施例においても、第５実施例と同様の作用効果を得る
ことができる。

【００４６】尚、本発明は上記し且つ図面に記載した実
施例にのみ限定されるものではなく、例えば次のような
拡張或いは変更も可能である。即ち、第１実施例あるい
は第３実施例において、出力電流検出手段１７を運転周
波数ｆ^＊が指令周波数ｆ１であるときに出力電流Ｉを検
出するように構成したが、運転周波数ｆ^＊が指令周波数
ｆ１に等しくなってから所定時間の平均出力電流を検出
するように構成することもできる。この場合には、軽負
荷高速運転指令周波数演算手段１８は出力電流Ｉの平均
値に基づいて負荷容量を推定して軽負荷高速運転指令周
波数ｆ２を出力するようになるので、より正確に負荷容
量に対応した制御を行うことができる。

【００４７】或いは、出力電流検出手段１７を、運転周
波数ｆ^＊が指令周波数ｆ１に等しくなってから設定時間
が経過した後の所定時間の平均出力電流を検出するよう
に構成してもよい。この場合は、運転周波数ｆ^＊が指令
周波数ｆ１に等しくなって、誘導電動機６のすべりが安
定したときの出力電流Ｉの平均値に基づいて負荷容量を
推定することができる。

【００４８】さらに、第２実施例或いは第４実施例にお
けるトルク成分電流検出手段２１を、運転周波数ｆ^＊が
指令周波数ｆ１に等しくなってから所定時間の平均トル
ク成分電流を検出するように、或いは、運転周波数ｆ^＊
が指令周波数ｆ１に等しくなってから設定時間が経過し
た後の所定時間の平均トルク成分電流を検出するように
構成することもできる。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のインバータ装置によれば以下の効果を奏する。まず、
インバータ装置の出力電圧が設定値であるときの出力電
流に基づいて負荷容量を推定するように構成したので、
出力電圧と出力電流とから出力電力を演算し、この出力
電力から負荷容量を推定する場合に比べて構成を簡単に
することができる。そして、推定された負荷容量が定格
負荷以下の軽負荷であるときには、その負荷容量に応じ
た軽負荷高速運転指令周波数が演算されて誘導電動機の
指令周波数即ち回転速度が変更される。従って、軽負荷
時においては誘導電動機の高速運転が可能となり作業の
迅速化を図ることができる。

【００５０】しかも、判断手段により誘導電動機が力行
状態であるか回生状態であるかが判断され、この判断結
果と出力電流値に基づいて軽負荷高速運転指令周波数が
演算されるので、正確に負荷容量を推定することができ
る。

【００５１】また、インバータ装置の出力電流からトル
ク成分電流を演算するように構成したので、より一層正
確に負荷容量を推定することができると共に軽負荷高速
運転指令周波数を演算することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の電気的構成を示すブロッ
ク図

【図２】出力電流と軽負荷高速運転指令周波数との関係
を示す図であって、（ａ）は誘導電動機の運転状態が力
行時、（ｂ）は回生時のときの様子を示す

【図３】（ａ）負荷容量と出力電流及びトルク成分電流
との関係を示す図、（ｂ）負荷容量と軽負荷高速運転指
令周波数との関係を示す図

【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図５】図２相当図

【図６】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図８】本発明の第５実施例を示す図２相当図

【図９】本発明の第６実施例を示す図２相当図

【符号の説明】

図中、１はインバータ装置、６は三相誘導電動機、１５
は軽負荷高速運転切換手段、１９は出力電流検出手段
（電流検出手段、判断手段）、２０は軽負荷高速運転指
令周波数演算手段、２１はトルク成分電流検出手段を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導電動機に可変電圧可変周波数の交流
を出力するインバータ装置において、出力周波数が与えられた指令周波数に等しくなるように
制御する加減速制御手段と、出力電圧が設定値であると共に出力周波数が前記指令周
波数であるときに出力電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段による検出出力と出力電圧の位相とに
基づいて前記誘導電動機が力行状態であるか回生状態で
あるかを判断する判断手段と、この判断手段による判断結果と前記電流検出手段による
検出出力とに基づいて軽負荷高速運転時の出力周波数と
して基底周波数よりも大きい軽負荷高速運転指令周波数
を演算して出力する軽負荷高速運転指令周波数演算手段
と、出力周波数が与えられた指令周波数に等しくなった後、
出力周波数の目標値を前記指令周波数から前記軽負荷高
速運転指令周波数に切換える軽負荷高速運転切換手段と
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】前記軽負荷高速運転切換手段は、出力周
波数が指令周波数に等しくなった後、外部から軽負荷高
速運転許可信号を入力しているときだけ、出力周波数の
目標値を前記指令周波数から前記軽負荷高速運転指令周
波数に切換えるように構成され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。
【請求項３】前記電流検出手段は、出力周波数が指令
周波数に等しくなってから所定時間の平均出力電流を検
出するように構成されていることを特徴とする請求項１
または２記載のインバータ装置。
【請求項４】前記電流検出手段は、出力周波数が指令
周波数に等しくなってから設定時間が経過した後の所定
時間の平均出力電流を検出するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１または２記載のインバータ装
置。
【請求項５】誘導電動機に可変電圧可変周波数の交流
を出力するインバータ装置において、出力周波数が与えられた指令周波数に等しくなるように
制御する加減速制御手段と、出力電圧が設定値であると共に出力周波数が前記指令周
波数であるときに出力電流を検出すると共にこの検出し
た出力電流からトルク成分電流を演算するトルク成分電
流検出手段と、このトルク成分電流検出手段による検出出力に基づいて
軽負荷高速運転時の出力周波数として基底周波数よりも
大きい軽負荷高速運転指令周波数を演算して出力する軽
負荷高速運転指令周波数演算手段と、出力周波数が与えられた指令周波数に等しくなった後、
出力周波数の目標値を前記指令周波数から前記軽負荷高
速運転指令周波数に切換える軽負荷高速運転切換手段と
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項６】前記軽負荷高速運転切換手段は、出力周
波数が指令周波数に等しくなった後、外部から軽負荷高
速運転許可信号を入力しているときだけ、出力周波数の
目標値を前記指令周波数から前記軽負荷高速運転指令周
波数に切換えるように構成されていることを特徴とする
請求項５記載のインバータ装置。
【請求項７】前記トルク成分電流検出手段は、出力周
波数が指令周波数に等しくなってから所定時間の平均ト
ルク成分電流を演算するように構成されていることを特
徴とする請求項５または６記載のインバータ装置。
【請求項８】前記トルク成分電流検出手段は、出力周
波数が指令周波数に等しくなってから設定時間が経過し
た後の所定時間の平均トルク成分電流を演算するように
構成されていることを特徴とする請求項５または６記載
のインバータ装置。