JPH0965689A - 誘導電動機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調機のファン駆動などに適用される誘導電
動機の駆動装置に関するもので、外部から強力な風を受
けた場合に生じる過電流，回生による過電圧などから保
護することを主な目的とする。 【構成】 インバータ回路３の出力電圧の上限を制限す
る電圧リミッタ手段７と、出力電圧指令手段４の出力信
号の上昇時に、これを緩やかに上昇する信号に変換する
電圧スローアップ手段８と、出力電圧指令手段４の出力
信号の下降時に、これを緩やかに下降する信号に変換す
る電圧スローダウン手段９と、給電遮断時に出力電圧指
令手段４の出力信号値を０にすると共に、所定の時間経
過後に第１の給電遮断信号を出力する給電遮断処理手段
１１とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機をファンモー
タとして、たとえば空調機の室外送風ファン駆動などに
適用する場合の誘導電動機の駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、空調機の送風用ファンモータとし
て誘導電動機を用い、この制御回路にパルス幅変調（以
下、ＰＷＭと略記する）によるインバータ回路を用い
て、誘導電動機を可変電圧，可変周波数で駆動し、回転
数を自在に制御するものが広く利用されるようになって
きている。

【０００３】以下に従来の誘導電動機の駆動装置につい
て説明する。図２０は従来の誘導電動機の駆動装置を示
すブロック図である。図２０において、ＰＷＭによるイ
ンバータ回路を用いて誘導電動機を可変電圧，可変周波
数で駆動し、回転数を自在に制御できる誘導電動機の駆
動装置としては、たとえば図２０に示すように、ファン
１００２が連結された三相誘導電動機１００１と、出力
電圧指令信号ｖと出力周波数指令信号ｆに基づいた三相
交流電圧により前記誘導電動機１００１への給電を行う
インバータ回路１００３と、交流電源１００６と、前記
交流電源１００６の出力を整流平滑して前記インバータ
回路１００３へ直流電圧を印加する整流回路１００７お
よび平滑コンデンサ１００８と、前記出力電圧指令信号
ｖを前記インバータ回路１００３に与える出力電圧指令
手段１００４と、前記出力電圧指令手段１００４から出
力される電圧指令信号に応じて前記出力周波数指令信号
ｆを一義的に定めて前記インバータ回路１００３に与え
る電圧・周波数変換手段１００５とにより構成し、前記
出力電圧指令手段１００４の電圧指令信号ｖとこれに応
じて前記電圧・周波数変換手段１００５により一義的に
定められる周波数指令信号ｆにより、前記三相誘導電動
機１００１を可変電圧，可変周波数で駆動するものがあ
る。

【０００４】このような技術はＶＶＶＦ制御と呼ばれ、
誘導電動機を可変速駆動する方法として一般的によく知
られたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、次のような多くの不具合が生じる。

【０００６】まず、自然の風などにより外部から強制的
にファン１００２が駆動された場合、特に台風の発生時
などの場合に問題が生じる。

【０００７】たとえば、誘導電動機１００１が駆動する
方向に対して逆方向にファン１００２を駆動するような
風（逆風）が発生した場合、誘導電動機１００１に作用
する負荷トルクは増大し駆動電流が増大する。増大した
駆動電流が、誘導電動機１００１およびこれに給電を行
っているインバータ回路１００３の許容電流値を超える
と破壊に至ってしまう。

【０００８】また、誘導電動機１００１が駆動する方向
に対して順方向にファン１００２を駆動するような風
（追い風）が発生した場合、誘導電動機１００１は強制
的に加速され、この回転速度がインバータ回路１００３
が出力する出力周波数に相当する回転速度、すなわち同
期速度を超えると、誘導電動機１００１は発電機として
動作し回生電力が発生する。

【０００９】誘導電動機１００１より発生する回生電力
は、インバータ回路１００３へ逆供給され、この結果平
滑コンデンサ１００８の端子間電圧を上昇させる。平滑
コンデンサ１００８の端子間電圧が上昇すると、平滑コ
ンデンサ１００８およびインバータ回路１００３が過電
圧状態となり、破壊に至ってしまう。

【００１０】このような過電圧破壊を防止するために、
誘導電動機１００１の回生電力を吸収して電圧の上昇を
抑える回生電力処理装置を設ける方法が考えられるが、
回生電力処理装置は大電力に耐える部品が必要であり、
装置の大形化とコスト高が避けられないというデメリッ
トがある。

【００１１】次に、誘導電動機１００１あるいはファン
１００２に何らかの異物が絡み付いたような場合には、
前述した逆風の作用した場合と同様に駆動電流が増大す
るが、このときの電流値が許容電流値を超えない場合で
あっても、風の場合と異なりこの状態が持続するため温
度が上昇し、この熱により誘導電動機１００１およびイ
ンバータ回路１００３が破壊に至る場合がある。

【００１２】さらに、出力電圧指令手段１００４の出力
信号が一定であれば誘導電動機１００１の出力トルク特
性は変化しないため、風が作用して負荷トルクが変化す
れば当然にこの回転速度は変化してしまう。よって、定
速性を要求される用途では問題があった。

【００１３】本発明は上記課題を解決するもので、台風
などにより強力な逆風あるいは追い風が発生した場合に
おいても、過電流，回生電力の発生による過電圧を未然
に防止でき、また過負荷が連続的に作用した場合の加熱
から保護でき、さらに負荷トルクが変動しても回転速度
を一定に保つことのできる誘導電動機の駆動装置を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の誘導電動機の駆動装置は、第１に、誘導電動
機と、前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手
段と、出力電圧指令信号および出力周波数指令信号に基
づいた交流電圧により前記誘導電動機への給電を行うイ
ンバータ回路と、前記出力電圧指令信号を前記インバー
タ回路に与える出力電圧指令手段と、前記速度検出手段
より出力される前記誘導電動機の回転速度に応じた周波
数信号に所定のすべり周波数を加算して得られる周波数
信号を前記出力周波数指令信号として前記インバータ回
路に与える出力周波数指令手段とを備えたすべり周波数
制御により駆動される誘導電動機の駆動装置であって、
前記インバータ回路の出力電圧の上限値を前記出力周波
数指令手段の出力信号または前記速度検出手段の出力信
号に応じて設定する電圧リミットレベル設定手段と、前
記電圧リミットレベル設定手段の設定値に基づいて前記
出力電圧指令手段の出力信号を制限して前記インバータ
回路の出力電圧の上限を制限する電圧リミッタ手段と、
前記出力電圧指令手段の出力信号の上昇時に、これを時
間の経過に対して緩やかな傾きで上昇する信号に変換し
て前記インバータ回路に入力する出力電圧指令信号とす
る電圧スローアップ手段とを設けている。

【００１５】第２に、出力電圧指令手段の出力信号の下
降時に、これを時間の経過に対して緩やかな傾きで下降
する信号に変換してインバータ回路に入力する出力電圧
指令信号とする電圧スローダウン手段を設けている。

【００１６】第３に、誘導電動機への給電を遮断する指
令信号を出力する給電遮断指令手段と、前記給電遮断指
令手段の出力信号が給電を指令する信号値から給電遮断
を指令する信号値に変化した場合に出力電圧指令手段の
出力信号値を０にすると共に、所定の時間経過後に第１
の給電遮断信号を出力する給電遮断処理手段とを設け、
前記給電遮断処理手段が前記第１の給電遮断信号を出力
した場合に誘導電動機への給電を遮断するように構成し
ている。

【００１７】第４に、基準となる負荷が前記誘導電動機
に加わった場合における前記インバータ回路の出力電圧
値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記速度
検出手段の出力信号に応じて設定する基準負荷時電圧レ
ベル設定手段と、前記基準負荷時電圧レベル設定手段の
設定値に対する現在の前記インバータ回路の出力電圧値
の割合を基にした演算により現在の負荷レベルを推測す
る負荷レベル検出手段と、前記負荷レベル検出手段の出
力信号の高域周波数成分を除去するローパスフィルタ
と、予め設定された許容最大負荷レベルと前記ローパス
フィルタの出力信号を比較して後者の方が大なる場合に
第２の給電遮断信号を出力する過負荷検出手段とを設
け、前記過負荷検出手段が前記第２の給電遮断信号を出
力した場合に前記誘導電動機への給電を遮断するように
構成している。

【００１８】第５に、前記誘導電動機の回転速度指令信
号を出力する速度指令手段と、前記速度指令手段より出
力される回転速度指令信号から前記速度検出手段より出
力される回転速度信号を減算した速度偏差信号を出力す
る速度偏差演算手段と、前記速度偏差演算手段より出力
される速度偏差信号を比例形、または積分形、または微
分形、または比例形と積分形と微分形を相互に組み合わ
せた形態で増幅処理した信号を前記出力電圧指令手段に
与える速度偏差増幅手段とを設けている。

【００１９】

【作用】この構成によって、台風などにより強力な逆風
あるいは追い風が発生した場合においても、インバータ
回路の出力周波数の増減変動に合わせて前記インバータ
回路の出力電圧の上限値の設定レベルが増減可変し、か
つ、すべり周波数は正の値に保たれるため過電流，回生
電力の発生を未然に防止できる。

【００２０】また、基準となる負荷が誘導電動機に加わ
った場合におけるインバータ回路の出力電圧値と、現在
の出力電圧値との割合から現在の負荷レベルを推測し、
この推測した負荷レベルが長時間に渡り過大であった場
合に給電遮断処理するため、過負荷による熱破壊を未然
に防止できる。

【００２１】さらに、目標回転速度に対する現在の回転
速度の偏差を算出し、この偏差が０になるように出力電
圧指令値を与えるため、負荷トルクが変動しても回転速
度を一定に保つことができる。

【００２２】このように、空調機のファン駆動に適する
誘導電動機の駆動装置の実現が可能となる。

【００２３】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。

【００２４】図１は本発明の誘導電動機の駆動装置の第
１の実施例を示すものである。図１において、１は誘導
電動機であり、この出力軸にはファン１５が直接連結さ
れている。２は速度検出手段であり、前記誘導電動機１
の回転速度を検出する回転速度センサー２１と、この出
力信号を処理する速度検出器２２により構成され、前記
誘導電動機１の回転速度に比例した周波数信号ｆ２を出
力する。３はインバータ回路であり、図示していないた
とえば商用交流電圧を整流して平滑した直流電圧を、出
力電圧指令信号ｖ８および出力周波数指令信号ｆ５に基
づいた三相交流電圧ｏ１，ｏ２，ｏ３に電力変換し、前
記三相交流電圧ｏ１，ｏ２，ｏ３により前記誘導電動機
１への給電を行うように構成されている。ここで前記三
相交流電圧ｏ１，ｏ２，ｏ３は、互いに電気的に１２０
度の位相差をもち、出力電圧波高値が前記出力電圧指令
信号ｖ８に対応し、出力周波数が前記出力周波数指令信
号ｆ５に対応するものである。

【００２５】５は出力周波数指令手段であり、すべり周
波数設定手段５１と、この出力信号ｆ５１と前記速度検
出手段２の出力信号ｆ２とを加算する加算器５２により
構成され、前記加算器５２の加算出力が出力信号ｆ５と
して出力される。

【００２６】前記出力周波数指令手段５の出力信号ｆ５
は、前記インバータ回路３および電圧リミットレベル設
定手段６に入力される。

【００２７】前記電圧リミットレベル設定手段６は、こ
の出力信号ｖ６を入力信号ｆ５に応じて可変し、入力信
号ｆ５の減少に伴い出力信号ｖ６を減少し、逆に入力信
号ｆ５の増加に伴い出力信号ｖ６を増加するようにして
いるものである。この出力信号ｖ６は、電圧リミッタ手
段７に電圧リミット値設定信号として入力される。

【００２８】４は出力電圧指令手段であり、この出力信
号ｖ４は前記電圧リミッタ手段７により上限を制限され
て出力信号ｖ７として電圧スローアップ手段８に入力さ
れる。

【００２９】すなわち、前記電圧リミッタ手段７は、入
力信号ｖ４が入力信号ｖ６より以下であるとき入力信号
ｖ４を出力信号ｖ７とし、入力信号ｖ４が入力信号ｖ６
を超えるとき、入力信号ｖ６を出力信号ｖ７とするもの
である。

【００３０】電圧スローアップ手段８は、この入力信号
ｖ７の上昇時に出力信号ｖ８を時間の経過にともない徐
々に入力信号ｖ７の信号値まで上昇させるもので、この
上昇度合いは予め設定されている。そして、この出力信
号ｖ８は前記インバータ回路３に出力電圧指令信号とし
て入力される。

【００３１】上記構成において、その動作を説明する。
図１に示すように、速度検出手段２より出力される誘導
電動機１の回転速度に応じた周波数信号ｆ２に、すべり
周波数設定手段５１から出力される所定のすべり周波数
信号ｆ５１を加算して得られる周波数信号ｆ５を、出力
周波数指令信号としてインバータ回路３に入力するよう
にしている。このとき、前記誘導電動機１の回転速度対
トルク特性（以下、Ｎ−Ｔ特性と記す）は、図２に示す
ように直流電動機と似た特性となり、出力電圧指令信号
ｖ８に応じてＮ−Ｔ特性が推移する。また、すべり周波
数信号ｆ５１を適切に設定することで非常に高効率な駆
動を実現することができ、しかもすべり周波数は常に正
の値に制御されるため、誘導電動機１の回転速度は同期
速度を超えることがなく回生電力は発生しない。

【００３２】このようにすべり周波数を制御することに
より駆動される誘導電動機１を、たとえば空調機の室外
ファンの駆動モータとして使用した場合の動作について
図３を用いて説明する。

【００３３】図３の下図は、出力電圧指令手段４の出力
信号ｖ４を一定とした場合の誘導電動機１のＮ−Ｔ特性
と回転速度対駆動電流特性（以下、Ｎ−Ｉ特性と記す）
および負荷であるファン１５のＮ−Ｔ特性を示したもの
である。

【００３４】ファン負荷は図３に示したように回転速度
の増大と共に増加する特性を有しており、誘導電動機１
によりファン１５を駆動した場合、誘導電動機１の出力
トルクとファン１５の負荷トルクがつり合う点（ａ点）
にて回転速度が安定するように動作する。

【００３５】このようにａ点にて回転速度が安定してい
る場合において、送風方向と逆向きの強力な風がファン
１５に吹きつけ負荷トルクが増大すると、誘導電動機１
はこのＮ−Ｔ特性およびＮ−Ｉ特性に応じて回転速度が
低下すると共に駆動電流が増大し、やがて動作点はａ点
からｂ点に移行することになる。

【００３６】ｂ点に動作点が移行してからさらに強力な
逆風がファン１５に吹きつけると、誘導電動機１の回転
速度はさらに低下することになるが、このとき出力電圧
指令手段４の出力信号ｖ４がそのままインバータ回路３
の出力電圧指令信号ｖ８として制限されることなく入力
されていれば、動作点はｂ点からｄ点に移行し、回転速
度の低下と共に誘導電動機１の駆動電流は更に増大する
ことになる。

【００３７】駆動電流が増大すれば、誘導電動機１およ
びインバータ回路３の許容電流値を超えて破壊する恐れ
がある、あるいは破壊を防止するためにインバータ回路
３を構成するパワー半導体部品などに電力容量が大きな
大形形状の素子を使用する必要がある、あるいは過電流
時の保護として、これを検出したときに誘導電動機１へ
の給電を遮断してこの状態を保持する、いわゆるトリッ
プするようにした場合は、強風の度に頻繁に停止して空
調機の室外ファンモータとしては使用困難になるなど、
従来の技術で示したＶＶＶＦ制御により誘導電動機を駆
動した場合と同様の不具合が発生する。

【００３８】このような不具合が生じないように、本実
施例においては電圧リミットレベル設定手段６と電圧リ
ミッタ手段７とを設けている。

【００３９】以下に電圧リミットレベル設定手段６と電
圧リミッタ手段７の動作について説明する。

【００４０】電圧リミットレベル設定手段６は、インバ
ータ回路３の出力電圧である三相交流電圧ｏ１，ｏ２，
ｏ３の電圧波高値の上限値を設定するための設定信号を
出力信号ｖ６として電圧リミッタ手段７に出力するよう
に動作するものである。

【００４１】より具体的には、出力信号ｖ６は出力周波
数指令手段５からの入力信号ｆ５に応じて可変され、入
力信号ｆ５の減少に伴い出力信号ｖ６が減少し、入力信
号ｆ５の増加に伴い出力信号ｖ６が増加するようにして
いる。

【００４２】電圧リミッタ手段７は、電圧リミットレベ
ル設定手段６の出力信号ｖ６に基づいて出力電圧指令手
段４の出力信号ｖ４を制限し、インバータ回路３の出力
電圧である三相交流電圧ｏ１，ｏ２，ｏ３の電圧波高値
の上限を制限するように動作するものである。

【００４３】より具体的には、出力電圧指令手段４から
の入力信号ｖ４が電圧リミットレベル設定手段６からの
入力信号ｖ６より以下であるとき、入力信号ｖ４が電圧
リミッタ手段７の出力信号ｖ７として出力され、誘導電
動機１は出力電圧指令手段４の出力信号ｖ４に基づいて
駆動されるように動作する。また、出力電圧指令手段４
からの入力信号ｖ４が電圧リミットレベル設定手段６か
らの入力信号ｖ６を超えたとき、入力信号ｖ６が電圧リ
ミッタ手段７の出力信号ｖ７として出力され、誘導電動
機１は電圧リミットレベル設定手段６の出力信号ｖ６に
基づいて駆動されるように動作するものである。

【００４４】すなわち、入力信号ｖ４が入力信号ｖ６を
超えたときは、出力周波数指令手段５の出力信号ｆ５の
減少に合わせてインバータ回路３の出力電圧指令が減少
し、出力周波数指令手段５の出力信号ｆ５の増加に合わ
せてインバータ回路３の出力電圧指令が増加するように
動作するものである。

【００４５】以上のように動作する電圧リミットレベル
設定手段６と電圧リミッタ手段７を設けた本実施例にお
いて、強力な逆風がファン１５に吹きつけ、誘導電動機
１の負荷トルクが増大した場合の動作について図３を用
いて以下に説明する。

【００４６】まず図３に示す動作点ａ点は、出力電圧指
令手段４の出力信号ｖ４が電圧リミットレベル設定手段
６の出力信号ｖ６より以下であり、前記出力信号ｖ４に
基づいて誘導電動機１は駆動され、すでに説明した通り
誘導電動機１の出力トルクとファン１５の負荷トルクと
がつり合うように回転速度がＮａで安定している状態で
ある。

【００４７】動作点ａ点の状態から強力な逆風がファン
１５に吹きつけられると誘導電動機１の回転速度は低下
し、やがて動作点ｂ点に達し、回転速度はＮｂとなる。

【００４８】さらに強力な逆風が吹くと、回転速度はさ
らに低下しＮｃとなる。誘導電動機１の回転速度がＮｃ
まで低下したとき、インバータ回路３の出力周波数指令
信号ｆ５も回転速度に連動してｆｃまで減少し、これに
合わせて電圧リミットレベル設定手段６の出力信号ｖ６
が減少する。

【００４９】この時、出力電圧指令手段４の出力信号ｖ
４は出力信号ｖ６を超えた状態となり、インバータ回路
３の出力電圧指令として電圧リミットレベル設定手段６
の出力信号ｖ６が伝えられる。

【００５０】したがって、誘導電動機１に給電される三
相交流電圧ｏ１，ｏ２，ｏ３の電圧波高値が抑えられ、
図３の動作点ｃ点に示すように、駆動電流の増大が抑制
されることになる。

【００５１】ここにおいて、電圧リミットレベル設定手
段６の出力信号ｖ６に基づいて誘導電動機１が駆動され
る部分、つまり図３における動作点ｂ点よりも回転速度
が低い部分については、電圧リミットレベル設定手段６
の入力−出力特性により誘導電動機１のＮ−Ｔ特性およ
びＮ−Ｉ特性を可変することが可能である。

【００５２】すなわち、図４の上図に示すように、電圧
リミットレベル設定手段６の入力信号ｆ５に対する出力
信号ｖ６の変化の割合を（１），（２），（３）と変え
ることにより、図４の下図に示すように誘導電動機１の
Ｎ−Ｔ特性およびＮ−Ｉ特性を（１），（２），（３）
と自在に変化させることができる。

【００５３】これにより、誘導電動機の特性を電気的に
調整することが可能となり、同一の電動機を様々な使用
状態で電気的に容易に適用させていくことが可能とな
る。

【００５４】なお、図３あるいは図４における動作点ｂ
点は、たとえば電圧リミットレベル設定手段６の入力−
出力特性（ｆ５−ｖ６特性）の傾斜を変えるなどして、
任意に設定可能であることは言うまでもない。

【００５５】また、電圧リミットレベル設定手段６の入
力−出力特性（ｆ５−ｖ６特性）は図３あるいは図４に
示したように直線的である必要はなく、任意の曲線であ
っても、不連続点を有する任意の直線または曲線であっ
ても良い。

【００５６】次に、電圧スローアップ手段８について説
明する。まず、この電圧スローアップ手段８がなかった
場合の、誘導電動機１が停止状態から起動し定常状態に
至るまでの過渡状態における動作を図５に示す。誘導電
動機１が停止状態にある時に出力電圧指令手段４に任意
の電圧指令値が与えられたとき、前述したように電圧リ
ミットレベル設定手段６および電圧リミッタ手段７の働
きによりｂ点に至るまでは電圧リミットレベル設定手段
６の出力信号ｖ６がインバータ回路３への出力電圧指令
信号となる。そして、ｂ点を通過後ａ点に至るまでは出
力電圧指令手段４の出力信号ｖ４がインバータ回路３へ
の出力電圧指令信号となる。

【００５７】このとき、ファン１５の負荷トルクはほぼ
回転速度の自乗に比例するため、回転速度が低い状態で
は誘導電動機１の出力トルクからファン１５の負荷トル
クを減算した誘導電動機１の加速に費やされるトルク
（以下、加速トルクと記す）は比較的大きな値となる。
このことに起因して機構系の状態によっては起動時に大
きな振動，騒音を発する場合があった。

【００５８】また、出力周波数指令手段５の出力信号ｆ
５の分解能などの理由により、電圧リミットレベル設定
手段６の出力信号ｖ６は出力信号ｆ５の上昇に応じて連
続的に上昇するものにはできずに、階段状に上昇する不
連続なものとなる場合がある。このときにも、この不連
続点を通過するときに振動，騒音を発する場合があっ
た。

【００５９】このような不具合が生じないように、本実
施例においては電圧スローアップ手段８を設けている。

【００６０】図６は電圧スローアップ手段８の動作を示
すもので、横軸を時間ｔとしたときの入力信号ｖ７と出
力信号ｖ８の動きを表している。図６に示すように、電
圧スローアップ手段８は、電圧リミッタ手段７の出力信
号ｖ７を受けて、この信号ｖ７の上昇時に出力信号ｖ８
を時間の経過に伴い徐々に入力信号ｖ７と同一値まで、
予め設定された度合いで緩やかに上昇させるように動作
する。出力信号ｖ８が入力信号ｖ７と同一値に至るまで
に要する上昇時間ｔｕｐは、０から最大電圧値まで変化
するときに、たとえば数１００ｍｓから数１００ｓ程度
の値をとり、通常は数ｓから数１０ｓ程度の値で前述し
た課題を解決できる。

【００６１】以上のように動作する電圧スローアップ手
段８を設けた本実施例の、誘導電動機１が停止状態から
起動し定常状態に至るまでの過渡状態における動作を図
７を用いて説明する。

【００６２】誘導電動機１が停止状態にある時に出力電
圧指令手段４に任意の電圧指令値が与えられたとき、前
述したように始めは電圧リミットレベル設定手段６およ
び電圧リミッタ手段７の働きにより電圧リミットレベル
設定手段６の出力信号ｖ６が電圧リミッタ手段７の出力
となるが、これがそのままインバータ回路３への出力電
圧指令信号とはならずに、前記電圧スローアップ手段８
の働きにより徐々にこの出力信号ｖ８すなわちインバー
タ回路３への出力電圧指令信号が上昇していく。電圧ス
ローアップ手段８の出力信号ｖ８は、このときこの入力
信号となっている電圧リミットレベル設定手段６の出力
信号ｖ６の値を目標として上昇を続けるが、誘導電動機
１の回転速度が上昇していくため、信号ｖ６の値も上昇
していく。誘導電動機１の回転速度の上昇度すなわち回
転加速度は、誘導電動機１の加速トルクを誘導電動機１
とファン１５の慣性モーメントで除した値でほぼ定ま
る。このことを考慮し、電圧スローアップ手段８の出力
信号ｖ８が十分緩やかに上昇するように予め設定すれ
ば、図７の矢印で示した経路をたどり、この出力信号ｖ
８は電圧リミットレベル設定手段６の出力信号ｖ６に至
ることなくａ点に達することができる。ここで、図７に
おけるｔ１，ｔ２，ｔ３は時刻を示すもので、図６の下
図のｔ１，ｔ２，ｔ３と対応している。

【００６３】整理すれば、ａ点に達するまでの過渡状態
における誘導電動機１の出力特性の経路は、電圧スロー
アップ手段８の出力信号ｖ８の上昇を緩やかにするほ
ど、次第に定常状態における出力特性からファン１５の
負荷特性に接近した特性を示すようになる。よって、電
圧スローアップ手段８の上昇時間ｔｕｐを調整すること
で加速トルクの最適化を図ることができる。

【００６４】したがって、電圧スローアップ手段８を設
けたことにより加速トルクを不必要に大きくせず適切な
値にすることができ、しかも電圧リミットレベルの設定
が不連続なものであってもインバータ回路３への出力電
圧指令信号を連続的に上昇させることができるため、起
動時の振動，騒音の低減を図ることができる。

【００６５】本実施例では電圧スローアップ手段８を電
圧リミッタ手段７とインバータ回路３との間に配した
が、これを出力電圧指令手段４と電圧リミッタ手段７と
の間に配しても良い。ただし、この場合は誘導電動機１
が長時間逆風を受けた後にこの逆風が止み、回転速度が
通常の負荷点まで上昇するときには、時間の経過によっ
て電圧スローアップ手段８の出力信号が出力電圧指令手
段４の出力信号ｖ４と一致してしまうため、電圧スロー
アップ手段８の効果は現れない。これに対し、本実施例
の構成であれば電圧リミッタ手段７の後に配しているた
め、このような状況下でも電圧スローアップ手段８の効
果が得られ、なめらかにａ点に復帰できる。

【００６６】また、電圧スローアップ手段８の出力信号
ｖ８の上昇パターンは、必ずしも図６に示したような直
線状である必要はなく、任意の曲線であっても傾きの異
なる直線を組み合わせたものであっても、さらに曲線と
直線を組み合わせたものであってもかまわない。

【００６７】以上のように本実施例によれば、電圧リミ
ットレベル設定手段６と電圧リミッタ手段７とを設けた
ことにより、台風などの強力な風（逆風）により外部よ
り強制的に誘導電動機１が駆動された場合においても、
駆動電流の増大を抑えることが可能となり、誘導電動機
１およびインバータ回路３の過電流による破壊を防止で
き、またインバータ回路３を構成するパワー半導体部品
などに電力容量が小さな小形形状の素子を使用すること
ができる。

【００６８】また、すべり周波数は常に適切な正の値に
制御されるため、追い風を受けても回生電力が発生する
ことなく、かつ高効率に誘導電動機１を駆動することが
できる。

【００６９】さらに、電圧スローアップ手段８を設けた
ことにより、加速トルクを不必要に大きくせず適切な値
にすることができ、さらにインバータ回路３への出力電
圧指令信号をなめらかに上昇させることができるため、
誘導電動機１が加速する際の振動および騒音の低減を図
ることができる。

【００７０】なお、本実施例においては、電圧リミット
レベル設定手段６には出力周波数指令手段５の出力信号
ｆ５を入力する構成としたが、すべり周波数ｆ５１を加
算する前の信号である速度検出手段２の出力信号ｆ２を
入力する構成としても同様の効果を奏することが可能で
ある。

【００７１】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００７２】図８は本発明の誘導電動機の駆動装置の第
２の実施例を示すものである。図８において、電圧スロ
ーダウン手段９は電圧スローアップ手段８の出力信号ｖ
８を入力信号とし、後述する処理をした後、この出力信
号ｖ９を出力電圧指令信号としてインバータ回路３へ入
力するものである。電圧スローダウン手段９以外の部分
については図１に示した第１実施例と同様であり、第１
の実施例と同一機能を有する部分については同一符号を
付し、その説明を省略する。

【００７３】以上のように構成された第２の実施例の誘
導電動機の駆動装置について、その動作を説明する。

【００７４】前述した第１の実施例においては、高速回
転から低速回転に移行する場合に以下のような課題が発
生する。誘導電動機１の回転速度を高速から低速に移行
する場合には、出力電圧指令手段４の出力信号ｖ４の値
を下げることで行う。このとき、出力信号ｖ４の値を急
減するとインバータ回路３に入力される出力電圧指令信
号はこれを受けて急峻に低下し、誘導電動機１に入力さ
れる電圧は急減する。ここで、このときの電圧の減少量
が大きく、かつ電圧減少前に誘導電動機１に発生してい
る誘起電圧が高い場合、この誘起電圧がすぐには減衰し
ないために一時的に誘導電動機１に残留する誘起電圧の
方が入力電圧よりも高くなることがあり、この誘起電圧
によって過大な電流が流れることがある。この場合に、
インバータ回路３を過電流により破壊してしまう恐れが
ある。図９はこのときの様子を示すもので、出力電圧指
令手段４の出力信号ｖ４の値を０にした場合の誘導電動
機１の相電流を示す。

【００７５】このような不具合を生じないように、本実
施例においては電圧スローダウン手段９を設けている。

【００７６】図１０は電圧スローダウン手段９の動作を
示すもので、横軸を時間ｔとしたときの入力信号ｖ８と
出力信号ｖ９の動作を表している。図１０に示すよう
に、電圧スローダウン手段９は、電圧スローアップ手段
８の出力信号ｖ８を受けて、この信号ｖ８の下降時に出
力信号ｖ９を時間の経過に伴い徐々に入力信号ｖ８と同
一値まで、予め設定された度合いで緩やかに下降させる
ように動作する。出力信号ｖ９が入力信号ｖ８と同一値
に至るまでに要する下降時間ｔｄｏｗｎは、最大電圧値
から０まで変化するときに、たとえば数１０ｍｓから数
１０ｓ程度の値をとり、通常は数１００ｍｓから数ｓ程
度の値で前述した課題を解決できる。

【００７７】したがって、図８に示す本実施例の構成に
おいて、誘導電動機１の運転を高速回転から低速回転に
移行する時に、出力電圧指令手段４の出力信号ｖ４の値
を下げた場合、この信号は電圧リミッタ手段７および電
圧スローアップ手段８を経て電圧スローダウン手段９の
入力信号ｖ８として伝達する。ここで、前述した電圧ス
ローダウン手段９の動作により、この出力信号ｖ９すな
わちインバータ回路３への出力電圧指令信号は、予め設
定した低減時間にしたがって徐々に低下し、誘導電動機
１への入力電圧も徐々に低下する。

【００７８】すべり周波数を常に正の値に制御している
本実施例の構成では、定常状態においては誘導電動機１
に入力する電圧よりも誘起電圧の方が小さく、この差電
圧が実際に誘導電動機１を動作させている電圧となって
いる。したがって、この定常状態における誘起電圧より
も小さくならない範囲で入力電圧を下げれば、前述した
不具合は発生しない。入力電圧を低下すれば、誘起電圧
も次第に低下していく。よって、入力電圧低下時にこの
動作を繰り返す、すなわち徐々に入力電圧を低下する本
実施例の構成とすることで前述した問題は回避される。
このときの電圧の低減の度合いは、誘導電動機１の誘起
電圧の減衰特性により決定するが、たとえばＡＣ２００
Ｖから０Ｖまで低減するのに数１００ｍｓから数ｓ程度
の時間を要すれば前述した不具合を回避できる。

【００７９】以上のように本実施例によれば、電圧スロ
ーダウン手段９を設けたことにより、出力電圧指令手段
４の出力信号ｖ４の値を急減した場合においても、イン
バータ回路３への出力電圧指令信号は徐々に低下し、誘
導電動機１への入力電圧はこの誘起電圧の減衰時間より
も長い時間をかけて徐々に低下する。したがって、残留
する誘起電圧の方が入力電圧よりも高くなることがなく
なって過渡的に過大な電流が流れることはなくなり、イ
ンバータ回路３を安全に動作させることができる。

【００８０】また、電圧スローアップ手段８の出力信号
ｖ８の上昇時間ｔｕｐ、および電圧スローダウン手段９
の出力信号ｖ９の下降時間ｔｄｏｗｎの設定範囲を広く
し、なおかつ、誘導電動機１の運転中に任意に変更すれ
ば、出力電圧指令手段４の出力信号ｖ４をあまり変化さ
せずとも変化に富んだ自由度の高い変速パターンを作成
することのできる、新たな効果が得られる。

【００８１】なお、本実施例では電圧スローダウン手段
９を電圧スローアップ手段８とインバータ回路３との間
に配したが、これを出力電圧指令手段４と電圧リミッタ
手段７との間、または電圧リミッタ手段７と電圧スロー
アップ手段８との間に配しても良い。

【００８２】また、電圧スローダウン手段９の出力信号
ｖ９の下降パターンは、必ずしも図１０に示したような
直線状である必要はなく、任意の曲線であっても、傾き
の異なる直線を組み合わせたものであっても、さらに曲
線と直線を組み合わせたものであってもかまわない。

【００８３】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００８４】図１１は本発明の誘導電動機の駆動装置の
第３の実施例を示すものである。図１１において、給電
遮断指令手段１０は誘導電動機１への給電を行うか遮断
するかのどちらか一方の指令を発生するもので、この出
力信号ｓ１０は給電か給電遮断かの２値をとり給電遮断
処理手段１１に入力される。

【００８５】給電遮断処理手段１１はセレクタ１１１と
給電遮断時ディレイ手段１１２とで構成している。セレ
クタ１１１は入力信号ｓ１０の信号値に応じて０か入力
信号ｖ４かを選択して出力するもので、入力信号ｓ１０
が給電遮断を指令する値である場合に出力信号ｖ１１は
０となり、入力信号ｓ１０が給電を指令する値である場
合に出力信号ｖ１１は入力信号ｖ４と同一値となる。ま
た、給電遮断時ディレイ手段１１２は入力信号ｓ１０が
給電から給電遮断を指令する値に変化したときに、予め
設定された時間が経過した後に出力信号ｓ１１を給電か
ら給電遮断を指令する値に変化させるもので、逆に入力
信号ｓ１０が給電遮断から給電を指令するレベルに変化
したときには、同じタイミングで出力信号ｓ１１を給電
遮断から給電を指令する値にするものである。

【００８６】給電遮断処理手段１１の出力信号ｓ１１は
第１の給電遮断信号としてインバータ回路３へ伝えら
れ、また、出力信号ｖ１１は電圧指令信号として電圧リ
ミッタ手段７へ伝えられる。

【００８７】その他の構成については、図８に示した第
２の実施例と同様であり、第２の実施例と同一機能を有
する部分については同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００８８】以上のように構成された誘導電動機の駆動
装置について、その動作を説明する。

【００８９】前述した第２の実施例においては、誘導電
動機１を停止するために給電状態から給電遮断状態に移
行すると、誘導電動機１に流れていた電流が急峻に停止
する。このため機構系の状態によっては一時的に振動，
騒音を発することがあり、病院や図書館などの室内に設
置される空調機のように静粛性を強く要求される用途に
おいては問題であった。このような不具合を生じないよ
うに、本実施例においては給電遮断処理手段１１を設け
ている。

【００９０】本実施例の動作を図１２のタイムチャート
を用いて説明する。ここで説明を簡単にするため、初期
状態において出力電圧指令手段４の出力信号ｖ４は、電
圧リミットレベル設定手段６の出力信号ｖ６よりも小さ
い値であるものとする。

【００９１】給電遮断指令手段１０の出力信号ｓ１０が
給電から給電遮断を指令する値に変化すると、給電遮断
時ディレイ手段１１２の働きによりこの出力信号ｓ１１
は予め設定された時間ｔｄ遅れて給電から給電遮断を指
令する値に変化する。また、信号ｓ１０が給電から給電
遮断を指令する値に変化したとき、セレクタ１１１の働
きにより出力信号ｖ１１の値は信号ｖ４の値から０に変
化する。この出力信号ｖ１１は電圧リミッタ手段７およ
び電圧スローアップ手段８へ順に伝えられ、電圧スロー
ダウン手段９の入力信号ｖ８となる。よって、信号ｖ８
のレベルは信号ｖ４の値から０に急減するが、電圧スロ
ーダウン手段９の働きによりその出力信号ｖ９は予め設
定された時間ｔｄｏｗｎをかけて徐々に低下していく。
これにしたがい、インバータ回路３の出力電圧ｏ１，ｏ
２，ｏ３の電圧波高値が徐々に低下し、誘導電動機１の
電流も同様に徐々に低下していく。ここで、電圧スロー
ダウン手段９の設定時間ｔｄｏｗｎよりも給電遮断時デ
ィレイ手段１１２の設定遅延時間ｔｄの方が長く設定さ
れているため、誘導電動機１の電流が徐々に低下して０
となった後で給電が遮断されることとなり、停止の際の
振動，騒音を極めて小さく抑えることができる。

【００９２】初期状態において、出力電圧指令手段４の
出力信号ｖ４が電圧リミットレベル設定手段６の出力信
号ｖ６よりも大きい値であった場合でも、信号ｖ９が低
下を開始する前の値が信号ｖ４から信号ｖ６の値になる
だけであり他の動作は同じである。

【００９３】以上のように本実施例によれば、給電遮断
処理手段１１を設けたこと、および電圧スローダウン手
段９の働きにより、給電状態から給電遮断状態に移行す
るときに出力電圧指令信号が徐々に低下して０となり、
誘導電動機１の電流が停止した後に給電が遮断される。
よって、誘導電動機１に流れる電流が急峻に絶たれるこ
とがなくなるため、停止の際の振動，騒音を極めて小さ
く抑えることができる。

【００９４】なお、本実施例において電圧スローダウン
手段９の設定時間ｔｄｏｗｎよりも給電遮断時ディレイ
手段１１２の設定遅延時間ｔｄの方が長く設定している
のは、確実に誘導電動機１の電流が停止した後に給電を
遮断するためである。よって、設定時間ｔｄｏｗｎと設
定遅延時間ｔｄは同じ値であっても、また振動，騒音低
減の要求度によっては設定時間ｔｄｏｗｎよりも若干、
設定遅延時間ｔｄの方が短くてもかまわない。

【００９５】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００９６】図１３は本発明の誘導電動機の駆動装置の
第４の実施例を示すものである。図１３において、基準
負荷時電圧レベル設定手段１２は、予め設定されたパタ
ーンにしたがって、インバータ回路３への出力周波数指
令信号である信号ｆ５の減少に伴い出力信号ｖ１２を減
少し、逆に入力信号ｆ５の増加に伴い出力信号ｖ１２を
増加するものである。この出力信号ｖ１２の増減のパタ
ーンは、誘導電動機１またはインバータ回路３の温度上
昇値がほぼ同じとなる出力電圧指令信号の値を出力周波
数指令信号の値に応じて設定したもので、このときの誘
導電動機１の出力トルクと同等の負荷トルクを生じる負
荷を基準負荷と考えるものである。

【００９７】負荷レベル検出手段１３は基準負荷時電圧
レベル設定手段１２の出力信号ｖ１２とインバータ回路
３への出力電圧指令信号である信号ｖ７を受けて、信号
ｖ１２の値に対する信号ｖ７の値の割合を算出し出力信
号ｉ１３とするもので、たとえば、信号ｖ７の値を信号
ｖ１２の値で除算した結果から出力信号ｉ１３を作成す
るものである。

【００９８】ローパスフィルタ１４はこの入力信号ｉ１
３の高域周波数成分を除去して出力信号ｉ１４とするも
のである。このローパスフィルタ１４は、たとえば図１
４に示すような抵抗１４１とコンデンサ１４２とによっ
て１次遅れ動作するように構成されている。

【００９９】過負荷検出手段１６は比較手段１６１と許
容最大負荷レベル設定手段１６２とで構成され、許容最
大負荷レベル設定手段１６２の出力信号ｉ１６２とロー
パスフィルタ１４の出力信号ｉ１４との値を比較し、信
号ｉ１４の方が大なるときに出力信号ｓ１６を給電遮断
を指令する値に設定するものである。

【０１００】ラッチ手段１７は過負荷検出手段１６の出
力信号ｓ１６を受け、これが給電遮断を指令する値であ
るときに出力信号ｓ１７をセットし、ラッチ解除手段１
８の出力信号ｓ１８によりリセットされるように構成さ
れている。ラッチ手段１７の出力信号ｓ１７はインバー
タ回路３へ第２の給電遮断信号として伝えられ、ラッチ
手段１７がセット状態にあるときインバータ回路３は給
電遮断状態になるよう構成されている。

【０１０１】その他の構成については、図１に示した第
１の実施例と同様であり、第１の実施例と同一機能を有
する部分については同一符号を付し、その説明を省略す
る。ただし、電圧スローアップ手段８については本実施
例の必須構成要素ではないため、図１３から除去してい
る。

【０１０２】以上のように構成された第４の実施例にお
ける誘導電動機の駆動装置について、その動作を説明す
る。

【０１０３】第１の実施例では電圧リミットレベル設定
手段６と電圧リミッタ手段７の働きにより、誘導電動機
１およびインバータ回路３に過大な電流が流れないよう
にしてこの破壊を防いでいるが、電流が破壊に至らない
レベルであっても誘導電動機１の出力軸やファン１５に
何らかの異物が絡みついた場合のように、過大な負荷が
長時間かかり大きな電流が流れ続けたときには、温度が
上昇し熱によって破壊に至ることがある。これを防ぐた
め、電圧リミットレベル設定手段６の設定レベル、すな
わち信号ｖ６値を小さくして電流を絞ることで、長時間
にわたり過大な負荷が加わった場合でも温度が一定値以
上に上昇しないようにして回避することはできるが、当
然に誘導電動機１の出力トルクが小さくなるため要求さ
れる仕様を満たすことができない場合が多い。通常の運
転状態においてファン１５に強力な逆風が長時間にわた
り吹き付け続けることは希であるため、このようなある
種の異常状態はこれを検出し通電を遮断して保護するこ
とが望ましい。この過負荷状態を検出するため、本実施
例の構成をとっている。

【０１０４】図１５は基準負荷時電圧レベル設定手段１
２と負荷レベル検出手段１３の動作を示すもので、横軸
は出力周波数指令信号ｆ５、縦軸は基準負荷時電圧レベ
ル設定手段の出力信号ｖ１２と出力電圧指令信号ｖ７で
ある。

【０１０５】図１５において、インバータ回路３の出力
周波数指令信号であるｆ５が変化すると、この変化に応
じて基準負荷時電圧レベル設定手段１２の出力信号ｖ１
２は予め設定されたパターンにしたがって変化する。こ
のパターンは図１５では直線状の例を示しているが、こ
れは誘導電動機１またはインバータ回路３の温度上昇が
ほぼ同じ値となる出力電圧指令信号の値を出力周波数指
令信号の値に応じて設定することから定まったものであ
り、場合によっては曲線状あるいは不連続点を有する直
線状である場合も有り得る。換言すれば、回転速度によ
らず温度上昇値がほぼ一定となる基準負荷が誘導電動機
１に加わった場合の出力電圧指令信号の値を出力周波数
指令信号をパラメータとして示すものである。よって、
インバータ回路３に入力する出力電圧指令信号がこのラ
イン上の値をとる場合には、この基準負荷と等しい負荷
が誘導電動機１に加わっていることを意味し、このとき
出力周波数によらず誘導電動機１またはインバータ回路
３の温度上昇はほぼ一定の値をとることになる。

【０１０６】負荷レベル検出手段１３では、インバータ
回路３に入力している出力電圧指令信号である信号ｖ７
の、基準負荷時電圧レベル設定値である信号ｖ１２に対
する割合を基にして演算することで、基準負荷に対して
どの程度の負荷が加わっているかを推測する。すなわ
ち、出力周波数指令信号である信号ｆ５の値が同一の時
における出力電圧指令信号である信号ｖ７の値と誘導電
動機１、およびインバータ回路３の温度上昇値との関係
に基づいた演算を行うことで、基準負荷に対してどの程
度の負荷が加わっているかを検出する。

【０１０７】より具体的には、たとえば出力周波数指令
信号である信号ｆ５の値が同一の時において、出力電圧
指令信号である信号ｖ７の値に比例して誘導電動機１ま
たはインバータ回路３の温度上昇値が上昇する場合に
は、信号ｖ７のレベルを信号ｖ１２のレベルで除算する
ことで基準負荷に対する現在の負荷の度合いが求められ
る。

【０１０８】また、たとえば出力周波数指令信号である
信号ｆ５の値が同一の時において、出力電圧指令信号で
ある信号ｖ７の値の自乗に比例して誘導電動機１または
インバータ回路３の温度上昇値が上昇する場合には、信
号ｖ７のレベルを信号ｖ１２のレベルで除算し、この結
果を自乗することで基準負荷に対する現在の負荷の度合
いが求められる。

【０１０９】このようにして得られた基準負荷に対する
現在の負荷の度合いに単位および次元を整合させるため
の係数を掛け合わせる、あるいは前述した基準負荷に対
する現在の負荷の度合いを求める演算の前に、あらかじ
め信号ｖ７のレベルに掛け合わせておくことにより、現
在の負荷レベルが算出され、これを出力信号ｉ１３とす
る。

【０１１０】ここで、負荷トルクが増大した場合の動作
を図１５で説明する。初期状態でｘ点にある時に負荷ト
ルクが増大すると、回転速度が低下することにより出力
周波数指令信号ｆ５は低下して動作点はｙ点に移動す
る。このとき信号ｖ７の値は変わらないため、信号ｖ１
２に対する信号ｖ７の割合値はｘ点よりもｙ点の方が高
くなり、よって負荷レベル検出手段１３の出力信号ｉ１
３は増大する。すなわち、負荷トルクの増大が検出され
る。

【０１１１】ローパスフィルタ１４では、負荷レベル検
出手段１３の出力信号ｉ１３を高域周波数成分の除去を
して出力信号ｉ１４とする。このフィルタの時定数はイ
ンバータ回路３または誘導電動機１の熱時定数に基づい
て設定されている。よって、温度の上昇にあまり影響し
ない一時的な過負荷によって信号ｉ１３の値が大きくな
ったような場合には、出力信号ｉ１４の値はほとんど変
化しない。また、入力信号ｉ１３に重畳するノイズも除
去される。このようにして、不必要な過負荷の検出が防
止される。

【０１１２】過負荷検出手段１６は、許容最大負荷レベ
ル設定手段１６２に予め設定されている許容最大負荷レ
ベルｉ１６２とローパスフィルタ１４の出力信号ｉ１４
との値を比較して、信号ｉ１４の方が大なるとき、すな
わち許容レベルを越えた過大な負荷が加わっているとき
に、出力信号ｓ１６を給電遮断を指令するレベルに設定
する。

【０１１３】この過負荷検出手段１６の出力信号ｓ１６
が給電遮断を指令する値になるとラッチ手段１７がセッ
トされ、この信号がインバータ回路３に伝えられ給電遮
断状態になる。ラッチ手段１７は一度セットされると、
ラッチ解除手段１８がこれをリセットしない限りセット
状態を保持するため、給電遮断状態が保持される。

【０１１４】負荷レベル検出手段１３の出力信号ｉ１３
がステップ状に変化した場合における動作例を、図１６
のタイムチャートに示す。

【０１１５】以上のように本実施例によれば、基準負荷
時電圧レベル設定手段１２の設定値ｖ１２に基づいて、
負荷レベル検出手段１３がインバータ回路３への出力電
圧指令信号から負荷レベルを検出し、この検出した負荷
レベル信号ｉ１３の内の温度上昇に影響を与える成分を
ローパスフィルタ１４により抽出した信号ｉ１４が、許
容できる最大負荷レベル値よりも大なるときに給電遮断
処理するため、過大な負荷が長時間加わった場合におけ
るインバータ回路３および誘導電動機１の熱による破壊
を防止できる。

【０１１６】本実施例の構成に対し、従来から広く用い
られている誘導電動機１の相電流を電流検出器で検出し
てその実効値を負荷レベルとする構成では、比較的高コ
ストな電流検出器を使用しなければならない。しかも、
電流値が一定であっても回転数が低くなると風量が減少
し冷却効果が悪くなるなどの理由により誘導電動機１の
発熱は上昇する傾向を示すため、過負荷を検出するレベ
ルは低速域に合わせた低い値とせざるを得ず、このため
に高速域で十分な駆動電流が流せず十分な出力トルクが
得られないという問題を有する。本実施例の構成では、
電流検出器を使用しないため低コストに実現できる上、
基準負荷時電圧レベル設定手段１２の設定値は回転数に
連動して推移する出力周波数指令信号ｆ５に応じて、実
際の誘導電動機１の温度上昇値に基づいて任意に設定で
きるため、高速域で十分な出力トルクが得られ、かつ低
速域においても確実に誘導電動機１を発熱から保護する
ことができる。

【０１１７】さらに、基準負荷時電圧レベル設定手段１
２の設定値は、電圧リミットレベル設定手段６の設定値
と同様に、この入力信号ｆ５の増減に合わせて出力信号
が増減する特性を示すため、共通化を図ることが可能で
ある。すなわち、電圧リミットレベル設定手段６の出力
信号ｖ６を負荷レベル検出手段１３の入力信号ｖ１２と
し、電圧リミットレベル設定手段６の設定値をインバー
タ回路３または誘導電動機１の温度上昇を考慮して予め
設定しておけば良い。このようにすれば基準負荷時電圧
レベル設定手段１２は不要となるため、構成を簡素化で
きる。

【０１１８】なお、基準負荷時電圧レベル設定手段１２
の入力信号は出力周波数指令手段５の出力信号ｆ５とし
ているが、これを速度検出手段２の出力信号ｆ２として
も同様の効果が得られる。

【０１１９】また、すでに述べた実施例１、または実施
例２、または実施例３の構成と組み合わせた構成とすれ
ば、新たにそれらの効果を付加することができる。

【０１２０】（実施例５）以下本発明の第５の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【０１２１】図１７は本発明の誘導電動機の駆動装置の
第５の実施例を示すものである。図１７において、速度
指令手段１９は誘導電動機１の回転速度指令信号ｎ１９
を出力するもので、この回転速度指令信号ｎ１９と速度
検出手段２から出力される回転速度信号ｎ２は速度偏差
演算手段２０に入力される。速度偏差演算手段２０の出
力信号ｎ２０は速度偏差増幅手段２３に伝達し、この速
度偏差増幅手段２３の出力信号ｖ２３は出力電圧指令手
段４に伝達する。ここで、速度偏差増幅手段２３は図１
８に示すように比例動作手段２３１と、積分動作手段２
３２と、その２つの出力信号を加算する加算手段２３３
とで構成されている。図１８の中に示した記号ＫＰは比
例ゲイン、ＫＩは積分ゲイン、ｓはラプラス演算子を表
す。

【０１２２】その他の構成については、図１に示した第
１の実施例と同様であり、第１の実施例と同一機能を有
する部分については同一符号を付し、その説明を省略す
る。ただし、電圧スローアップ手段８については本実施
例の必須構成要素ではないため、図１７から除去してい
る。

【０１２３】以上のように構成された誘導電動機の駆動
装置について、その動作を説明する。

【０１２４】第１の実施例では誘導電動機１の回転速度
の調整は出力電圧指令手段４に与える出力電圧指令値を
可変することで行うが、風がファン１５に吹き付けるな
どして外力が作用すれば負荷トルクが変化するためその
回転速度は変化してしまう。このため、定速性を強く要
求される用途では適用することができなかった。負荷ト
ルクが変動しても回転速度を一定に保つため、本実施例
の構成をとっている。

【０１２５】本実施例の動作を図１７，図１８を用いて
説明する。速度指令手段１９から出力された誘導電動機
１の速度指令信号ｎ１９は速度偏差演算手段２０に入力
され、ここで速度検出手段２より出力される回転速度信
号ｎ２との差が演算され出力信号ｎ２０となる。すなわ
ち、信号ｎ２０は信号ｎ１９から信号ｎ２を差し引いた
ものとなる。この信号ｎ２０は速度偏差増幅手段２３に
入力されて増幅処理されて信号ｖ２３となり、これが出
力電圧指令信号として出力電圧指令手段４に入力され
る。出力電圧指令手段４ではこの信号ｖ２３がそのまま
出力信号ｖ４として伝えられる。

【０１２６】したがって、たとえば目標回転速度を表す
速度指令信号ｎ１９の値に対して回転速度信号ｎ２の値
が小さい場合、すなわち現在の速度が目標値に至ってい
ない場合には、この速度の偏差量が大きいほど高い出力
電圧指令値が出力電圧指令手段４に設定されるため、誘
導電動機１は加速する。速度指令信号ｎ１９の値と速度
検出信号ｎ２の値が等しい場合、すなわち現在の速度が
目標値と一致している場合には、速度偏差増幅手段２３
の積分動作手段２３２の働きにより出力電圧指令値は現
在の値を保持し、誘導電動機１は現在の回転数を保つ。
速度指令信号ｎ１９の値に対して回転速度信号ｎ２の値
が大きい場合、すなわち現在の速度が目標値よりも高い
場合には、出力電圧指令値が下がり誘導電動機１は減速
する。よって、常に目標回転速度に至るように出力電圧
指令手段４に与えられる出力電圧指令値が調節されるた
め、負荷トルクが変動しても回転速度を一定に保つこと
ができる。

【０１２７】以上のように本実施例によれば、速度偏差
演算手段２０が目標回転速度に対する現在の誘導電動機
１の回転速度の偏差を算出し、この偏差が０になるよう
に速度偏差増幅手段２３が出力電圧指令手段４に対して
出力電圧指令値を与えるため、負荷トルクが変動しても
回転速度を一定に保つことができる。

【０１２８】なお、本実施例では速度偏差増幅手段２３
は比例動作手段２３１と、積分動作手段２３２とで構成
しているものとしたが、図１９に示すように微分動作手
段２３４を追加した構成としても良い。ここで、記号Ｋ
Ｄは微分ゲインを表す。このようにすれば、速度指令に
対する回転速度の応答特性を向上することができる。ま
た、比例動作手段２３１，積分動作手段２３２，微分動
作手段２３４の内の１つないしは２つだけの手段で速度
偏差増幅手段２３を構成しても要求される定速精度を満
たせる場合もあり、このようにすれば構成の簡素化を図
ることができる。

【０１２９】また、本実施例では速度指令手段１９の出
力信号ｎ１９、および速度検出手段２の出力信号ｎ２は
回転速度信号であると説明したが、回転周波数信号であ
っても当然構わない。

【０１３０】さらに、すでに述べた実施例１、または実
施例２、または実施例３、または実施例４の構成と組み
合わせた構成とすれば、新たにそれらの効果を付加する
ことができる。

【０１３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１に、
電圧リミットレベル設定手段と電圧リミッタ手段とを設
けたことにより、台風などの強力な風（逆風）により外
部より強制的に誘導電動機が駆動された場合において
も、駆動電流の増大を抑えることが可能となり、誘導電
動機およびインバータ回路の過大な電流による破壊を防
止でき、またインバータ回路を構成するパワー半導体部
品などに電力容量が小さな小形形状の素子を使用するこ
とができる。

【０１３２】また、電圧スローアップ手段を設けたこと
により、加速トルクを不必要に大きくせず適切な値にす
ることができ、さらにインバータ回路への出力電圧指令
信号をなめらかに上昇させることができるため、誘導電
動機が加速する際の振動および騒音の低減を図ることが
できる。

【０１３３】第２に、電圧スローダウン手段を設けたこ
とにより、出力電圧指令手段の出力信号レベルを急減し
た場合においても、インバータ回路への出力電圧指令信
号は徐々に低下して、誘導電動機への入力電圧はこの誘
起電圧の減衰時間よりも長い時間をかけて徐々に低下す
る。これにより、残留する誘起電圧の方が入力電圧より
も高くなることがなくなって過渡的に過大な電流が流れ
ることがなくなり、インバータ回路を安全に動作させる
ことができる。

【０１３４】第３に、給電遮断処理手段および電圧スロ
ーダウン手段を設けたことにより、給電状態から給電遮
断状態に移行するときに、電圧指令値が徐々に低下して
０となり誘導電動機の電流が停止した後に給電が遮断さ
れる。したがって、誘導電動機に流れる電流が急峻に絶
たれることがなくなり、停止の際の振動，騒音を極めて
小さく抑えることができる。

【０１３５】第４に、基準負荷時電圧レベル設定手段の
設定値に基づいて、負荷レベル検出手段がインバータ回
路への出力電圧指令信号から負荷レベルを検出し、この
検出した負荷レベル信号の内の温度上昇に影響を与える
成分をローパスフィルタで抽出した信号が、許容できる
最大負荷レベル値よりも大なるときに給電遮断処理する
ため、過大な負荷が長時間加わった場合におけるインバ
ータ回路および誘導電動機の熱による破壊を防止でき
る。

【０１３６】また、基準負荷時電圧レベル設定手段の設
定値は、電圧リミットレベル設定手段の設定値と同様に
この入力信号の増減に合わせて出力信号が増減する特性
であるため、共通化を図ることができ、このようにすれ
ば構成を簡素化することができる。

【０１３７】第５に、速度偏差演算手段が目標回転速度
に対する現在の誘導電動機の回転速度の偏差を算出し、
この偏差が０になるように速度偏差増幅手段が出力電圧
指令手段に対して出力電圧指令値を与えるため、負荷ト
ルクが変動しても回転速度を一定に保つことができる。

【０１３８】なお、本発明の各実施例において、インバ
ータ回路の出力および誘導電動機が三相である場合を説
明したが、これらは三相である必要はなく、たとえば単
相であっても同様の効果が得られる。また、説明を理解
し易いものにするために各実施例の構成要素をハードウ
ェア的に説明した部分があるが、当然にこれはソフトウ
ェアにて構成してもかまわない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における誘導電動機の駆
動装置を示すブロック図

【図２】本発明の第１の実施例におけるすべり周波数制
御による誘導電動機のＮ−Ｔ特性図

【図３】本発明の第１の実施例における動作説明図

【図４】本発明の第１の実施例における動作説明図

【図５】本発明の第１の実施例における動作説明図

【図６】本発明の第１の実施例における電圧スローアッ
プ手段の動作説明図

【図７】本発明の第１の実施例における動作説明図

【図８】本発明の第２の実施例における誘導電動機の駆
動装置を示すブロック図

【図９】本発明の第２の実施例における動作説明図

【図１０】本発明の第２の実施例における電圧スローダ
ウン手段の動作説明図

【図１１】本発明の第３の実施例における誘導電動機の
駆動装置を示すブロック図

【図１２】本発明の第３の実施例における動作説明のた
めのタイムチャート

【図１３】本発明の第４の実施例における誘導電動機の
駆動装置を示すブロック図

【図１４】本発明の第４の実施例におけるローパスフィ
ルタの一例を示す構成図

【図１５】本発明の第４の実施例における動作説明図

【図１６】本発明の第４の実施例における動作説明のた
めのタイムチャート

【図１７】本発明の第５の実施例における誘導電動機の
駆動装置を示すブロック図

【図１８】本発明の第５の実施例における速度偏差増幅
手段の一例を示す構成図

【図１９】本発明の第５の実施例における速度偏差増幅
手段の一例を示す構成図

【図２０】従来の誘導電動機の駆動装置を示すブロック
図

【符号の説明】

１ 誘導電動機 ２ 速度検出手段 ３ インバータ回路 ４ 出力電圧指令手段 ５ 出力周波数指令手段 ６ 電圧リミットレベル設定手段 ７ 電圧リミッタ手段 ８ 電圧スローアップ手段 ９ 電圧スローダウン手段 １０ 給電遮断指令手段 １１ 給電遮断処理手段 １２ 基準負荷時電圧レベル設定手段 １３ 負荷レベル検出手段 １４ ローパスフィルタ １５ ファン １６ 過負荷検出手段 １９ 速度指令手段 ２０ 速度偏差演算手段 ２３ 速度偏差増幅手段 ｓ１１ 第１の給電遮断信号 ｓ１７ 第２の給電遮断信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘導電動機と、前記誘導電動機の回転速度
   を検出する速度検出手段と、出力電圧指令信号および出
   力周波数指令信号に基づいた交流電圧により前記誘導電
   動機への給電を行うインバータ回路と、前記出力電圧指
   令信号を前記インバータ回路に与える出力電圧指令手段
   と、前記速度検出手段より出力される前記誘導電動機の
   回転速度に応じた周波数信号に所定のすべり周波数を加
   算して得られる周波数信号を前記出力周波数指令信号と
   して前記インバータ回路に与える出力周波数指令手段と
   を備えたすべり周波数制御により駆動される誘導電動機
   の駆動装置であって、前記インバータ回路の出力電圧の
   上限値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記
   速度検出手段の出力信号に応じて設定する電圧リミット
   レベル設定手段と、前記電圧リミットレベル設定手段の
   設定値に基づいて前記出力電圧指令手段の出力信号を制
   限して前記インバータ回路の出力電圧の上限を制限する
   電圧リミッタ手段と、前記出力電圧指令手段の出力信号
   の上昇時に、これを時間の経過に対して緩やかな傾きで
   上昇する信号に変換して前記インバータ回路に入力する
   出力電圧指令信号とする電圧スローアップ手段とを設け
   たことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
2. 【請求項２】出力電圧指令手段の出力信号の下降時に、
   これを時間の経過に対して緩やかな傾きで下降する信号
   に変換してインバータ回路に入力する出力電圧指令信号
   とする電圧スローダウン手段を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の誘導電動機の駆動装置。
3. 【請求項３】誘導電動機への給電を遮断する指令信号を
   出力する給電遮断指令手段と、前記給電遮断指令手段の
   出力信号が給電を指令する信号値から給電遮断を指令す
   る信号値に変化した場合に出力電圧指令手段の出力信号
   値を０にすると共に、所定の時間経過後に第１の給電遮
   断信号を出力する給電遮断処理手段とを設け、前記給電
   遮断処理手段が前記第１の給電遮断信号を出力した場合
   に誘導電動機への給電を遮断するように構成したことを
   特徴とする請求項２記載の誘導電動機の駆動装置。
4. 【請求項４】誘導電動機と、前記誘導電動機の回転速度
   を検出する速度検出手段と、出力電圧指令信号および出
   力周波数指令信号に基づいた交流電圧により前記誘導電
   動機への給電を行うインバータ回路と、前記出力電圧指
   令信号を前記インバータ回路に与える出力電圧指令手段
   と、前記速度検出手段より出力される前記誘導電動機の
   回転速度に応じた周波数信号に所定のすべり周波数を加
   算して得られる周波数信号を前記出力周波数指令信号と
   して前記インバータ回路に与える出力周波数指令手段と
   を備えたすべり周波数制御により駆動される誘導電動機
   の駆動装置であって、前記インバータ回路の出力電圧の
   上限値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記
   速度検出手段の出力信号に応じて設定する電圧リミット
   レベル設定手段と、前記電圧リミットレベル設定手段の
   設定値に基づいて前記出力電圧指令手段の出力信号を制
   限して前記インバータ回路の出力電圧の上限を制限する
   電圧リミッタ手段と、基準となる負荷が前記誘導電動機
   に加わった場合における前記インバータ回路の出力電圧
   値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記速度
   検出手段の出力信号に応じて設定する基準負荷時電圧レ
   ベル設定手段と、前記基準負荷時電圧レベル設定手段の
   設定値に対する現在の前記インバータ回路の出力電圧値
   の割合を基にした演算により現在の負荷レベルを推測す
   る負荷レベル検出手段と、前記負荷レベル検出手段の出
   力信号の高域周波数成分を除去するローパスフィルタ
   と、予め設定された許容最大負荷レベルと前記ローパス
   フィルタの出力信号を比較して後者の方が大なる場合に
   第２の給電遮断信号を出力する過負荷検出手段とを設
   け、前記過負荷検出手段が前記第２の給電遮断信号を出
   力した場合に前記誘導電動機への給電を遮断するように
   構成したことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
5. 【請求項５】誘導電動機と、前記誘導電動機の回転速度
   を検出する速度検出手段と、出力電圧指令信号および出
   力周波数指令信号に基づいた交流電圧により前記誘導電
   動機への給電を行うインバータ回路と、前記出力電圧指
   令信号を前記インバータ回路に与える出力電圧指令手段
   と、前記速度検出手段より出力される前記誘導電動機の
   回転速度に応じた周波数信号に所定のすべり周波数を加
   算して得られる周波数信号を前記出力周波数指令信号と
   して前記インバータ回路に与える出力周波数指令手段と
   を備えたすべり周波数制御により駆動される誘導電動機
   の駆動装置であって、前記インバータ回路の出力電圧の
   上限値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記
   速度検出手段の出力信号に応じて設定する電圧リミット
   レベル設定手段と、前記電圧リミットレベル設定手段の
   設定値に基づいて前記出力電圧指令手段の出力信号を制
   限して前記インバータ回路の出力電圧の上限を制限する
   電圧リミッタ手段と、前記誘導電動機の回転速度指令信
   号を出力する速度指令手段と、前記速度指令手段より出
   力される回転速度指令信号から前記速度検出手段より出
   力される回転速度信号を減算した速度偏差信号を出力す
   る速度偏差演算手段と、前記速度偏差演算手段より出力
   される速度偏差信号を比例形、または積分形、または微
   分形、または比例形と積分形と微分形を相互に組み合わ
   せた形態で増幅処理した信号を前記出力電圧指令手段に
   与える速度偏差増幅手段とを設けたことを特徴とする誘
   導電動機の駆動装置。