JPH10150777A - インバータの制御装置 - Google Patents

インバータの制御装置

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JPH10150777A
JPH10150777A JP8307802A JP30780296A JPH10150777A JP H10150777 A JPH10150777 A JP H10150777A JP 8307802 A JP8307802 A JP 8307802A JP 30780296 A JP30780296 A JP 30780296A JP H10150777 A JPH10150777 A JP H10150777A
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Takanori Ohashi
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Tsunehiro Endo
常博 遠藤
Yoshiyuki Taguchi
義行 田口
Hidenori Sugino
英則 杉野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の設定器を可吸的にソフトウエアで構成
することができ、以て設定をより的確にかつ簡便化し得
ると共に、低コスト化を維持すること。 【解決手段】 電流推定器21の出力が第2の電流制限
値設定器22の設定値を超えた時点で、多少緩慢な過電
流に対処でき、また電流検出器5の出力が第1の電流制
限値設定器9の設定値を超えた時点で、急激な渦電流に
対処でき、種々の過電流の検出を的確に行うことができ
る。また電流推定器21の出力波形が電流検出器5の出
力波形に同期してA/D変換をする必要がなく、そのた
め、電流制御器23をソフトウエアで構成できるばかり
でなく、その電流制御器23の入力部側の第2の電流制
限値設定器22をもソフトウエアで構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流を可変周波数
の交流電圧に変換して出力するインバータの制御装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】インバータ回路を図4に示す。同図にお
いて、符号1は交流電源、2は交流電源1を整流するコ
ンバータ、3は該コンバータ2によって整流された電圧
を平滑化する平滑コンデンサ、4は平滑コンデンサ3に
よって平滑化された電圧を可変周波数に変換するインバ
ータ、6はインバータ4により駆動される誘導電動機で
ある。従って、平滑コンデンサ3により平滑化された電
圧が、インバータ4により可変周波数に変換されること
により、誘導電動機6を駆動するインバータ回路を構成
している。
【0003】そして、このインバータ回路の制御装置と
しては、電流検出器5と、第1の周波数設定器7と、第
2の周波数設定器8と、第1の電流制限値設定器9と、
比較器10と、第1の切り替え器11と、直線加減速制
御器12と、周波数電圧制御器13とを有している。
【0004】電流検出器5は、平滑コンデンサ3からイ
ンバータ4へ流れる電流を検出する。第2の周波数設定
器8は、電流値を制限するときの最低周波数を設定す
る。第1の周波数設定器7及び第1の電流制限値設定器
9は、通常使用される周波数の値及び電流値を設定す
る。
【0005】比較器10は、電流検出器5からの出力電
流と、第1の電流制限値設定器によって設定された電流
値とを比較する。第1の切り替え器11は、比較器10
の出力に基づき第1の周波数設定器7と第2の周波数設
定器8とに切り替える。直線加減速制御器12は、第1
の切り替え器11の出力に基づき、周波数を一定の率で
加減速する。周波数電圧制御器13は、直線加減速制御
器12の出力に基づきインバータ4の周波数と電圧とを
制御する。
【0006】即ち、通常は、第1の切り替え器11では
第1の周波数設定器7で設定された設定値に切り替えて
おり、この状態で誘導電動機6が所望の周波数で駆動さ
れる。そして、誘導電動機6の負荷が増大すると、周波
数と回転数との差である滑りも増大し、インバータ4か
ら誘導電動機6に流れる電流が増加することとなる。そ
して、誘導電動機6の負荷が増大し続けると、やがてイ
ンバータ4は過電流状態となり、誘導電動機6の焼損等
を招くおそれがある。
【0007】この過電流が流れ、電流検出器5の出力が
第1の電流制限値設定器9の設定値を超えると、比較器
10の出力により第1の切り替え器11が第1の周波数
設定器7から第2の周波数設定器8に切り替わる。この
第2の周波数設定器8の設定値が選択されると、直線加
減速制御器12は、一定の減速率で周波数を減速するよ
う周波数電圧制御器13に指令し、該周波数電圧制御器
13がその減速指令に基づきインバータ4の周波数と電
圧とを制御する。これにより、誘導電動機6に流れる電
流が減少すると共に、周波数と回転数との差である滑り
も減少する結果、過電流を防止することができる。さら
にこの状態で負荷が減少し、誘導電動機6の回転数が増
加すると、滑りがいっそう減少すると共に誘導電動機6
に流れる電流も減少する。
【0008】この場合、誘導電動機6に流れる電流の減
少により、電流検出器5の出力が第1の電流制限値設定
器9の設定値以下になると、その旨が比較器10より第
1の切り替え器11に出力され、該第1の切り替え器1
1は、再び第2の周波数設定器8から第1の周波数設定
器7に切り替わる。これにより、直線加減速制御器12
が一定の加速率で周波数を増加させ、これに基づき周波
数電圧制御器13がインバータ4を制御する。
【0009】以下、上記の動作が繰り返される。従っ
て、直線加減速制御器12は、負荷が大きい場合、誘導
電動機6に流れる電流と一致する電流検出器5の出力の
ピークが、第1の電流制限値設定器7の設定値に一致す
るように制御し、負荷が小さい場合、第1の周波数設定
器7の設定値に一致するように制御する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記に示す
従来技術では、インバータ4及び誘導電動機6間に電流
検出器を設ける場合、各相毎に設ける必要があり、その
ため、部品の増設及び高価部品の使用等を招いてコスト
アップの要因となることから、インバータ4へ流れる電
流の大きさを検出することによりインバータを制御する
低コストタイプを採用している。そして、その低コスト
タイプをさらに積極的に押し進めるため、マイクロコン
トローラで構成することが要請されている。
【0011】しかし、従来技術のものをマイクロコント
ローラで構成しようとすると、比較器10は、電流検出
器5の出力と第1の電流制限値設定器9の設定値とをア
ナログで取り込んだ後、それをデジタル信号に変換して
第1の切り替え器11に出力しているので、アナログ→
デジタル変換する必要があり、しかも電流検出器5の出
力を取り込むには該電流検出器5の出力波形に同期して
行う必要がある。
【0012】ところが、電流検出器5の出力が図5に示
す如き波形であり、その出力波形の周期が時間的に長い
場合は問題とならないが、周期が短い場合、同期して検
出することが困難となってしまう。このため、比較器1
0は、ハードウエアで構成せざるを得ないので、種々の
設定器による設定値をソフトウエアに変更することがで
きない問題がある。
【0013】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、種々の設定器を可吸的にソフトウエアで構成する
ことができ、以て設定をより的確にかつ簡便化し得ると
共に、低コスト化を維持し得、しかも急激な電流変動が
生じても、それに対処して過電流防止を図り得るインバ
ータの制御装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の1番目の発明で
は、平滑コンデンサからインバータに流れる電流を検出
する電流検出器と、第1の周波数設定器と、第1の電流
制限値設定器と、通常時、第1の周波数設定器と接続さ
れ、該第1の周波数設定器より取り込んだ周波数に基づ
きあらかじめ設定された加減速率で周波数を加減速する
と共に、該加減速した周波数にインバータの出力周波数
と出力電圧を制御する制御部とを有するインバータの制
御装置において、電流検出器の検出出力に基づいてイン
バータの出力電流の最大値を演算する電流推定手段と、
第1の電流制限値設定器と異なる第2の電流制限値設定
器と、電流推定手段の出力と第2の電流制限値設定器の
設定値とが一致するように周波数を制御する電流制御器
と、前記電流検出器の出力が第1の電流制限値設定器の
設定値を越えた場合には、第1の周波数設定器と制御部
間を切り離すと共に電流制限値の最低周波数を設定する
第2の周波数設定器と接続し、前記電流推定手段尾出力
が第2の電流制限値設定器の設定値を越えた場合には、
第1の周波数設定器と制御部間を切り離すと共に前記電
流制御器と接続する過電流防止手段とを有することを特
徴とするものである。
【0015】また、本発明の2番目の発明では、前記過
電流防止切替手段は、前記電流推定手段尾出力が第2の
電流制限値設定器の設定値を越えた場合には、第1の周
波数設定器と制御部間を切り離すと共に前記電流制御器
と制御部を接続し、前記電流推定手段尾出力が第2の出
力が第2の電流制限値設定器の設定値以下となっても前
記電流制御器の出力が前記第1の周波数設定器を越える
までは前記電流制御器と制御部を接続した状態を保持す
ることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1乃
至図3により説明する。図1は本発明によるインバータ
回路の制御装置の実施例を示す構成図、図2は電流推定
器の構成を示すブロック図、図3は電流推定器の入力波
形及び各部の出力波形を示す説明図であり、これらの図
において図4に示す符号と同一のものはそれぞれ同じも
のを表している。
【0017】図1に示すように、交流電源1からの電圧
がコンバータ2により整流され、整流された電圧が平滑
コンデンサ3で平滑化され、該平滑化された電圧がイン
バータ4に供給されることにより、インバータ4が可変
周波数に変換して誘導電動機6を駆動するインバータ回
路が形成されている。
【0018】この場合、平滑コンデンサ3及びインバー
タ4間に接続された電流検出器5を有する制御装置が設
けられ、該制御装置は、通常では、第1の周波数設定器
7による設定値に基づき、直線加減速制御器12と周波
数電圧制御器13とでインバータ4を制御するように構
成されている。
【0019】さらに詳しく述べると、電流検出器5の出
力部には比較器10と電流推定器21とが接続されてい
る。比較器10の入力部には第1の電流制限値設定器9
が接続され、該電流制限値設定器9によって設定された
設定値と電流検出器5の出力電流の大小を比較し、出力
する。
【0020】電流推定器21は、より詳細には後述する
が、電流検出器5からの出力電流の大きさに基づいて平
均電流をとり、その平均値から電流検出器5に流れる最
大値を推定し、電流制御器23に出力する。電流制御器
23は、その入力部には電流推定器21の他、第2の電
流制限値設定器22が接続され、該第2の電流制限値設
定器22によって設定された設定値と電流推定器21か
らの出力との差が0となるように、周波数制御を行うも
のであり、即ち、フィードバック機能を果たしている。
【0021】電流制御器23の出力部には第1の切替器
24が接続されている。該第1の切替器24は、その入
力部に前記電流制御器23の他、第2の周波数設定器8
が接続され、該第2の周波数設定器8によって設定され
た設定値と電流制御器23との何れかに切り替え可能に
なっている。即ち、第1の切替器24は、通常では図示
の如く電流制御器23に切り替えられた状態となってお
り、第1の電流制限値設定器9の設定値に比較して電流
検出器5の出力値が大きいことを比較器10を介し出力
された場合、第2の周波数設定器8に切り替えられる。
【0022】第1の切替器24の出力部は第2の切替器
25に接続されている。該第2の切替器25は、その入
力部に前記第1の切替器24の他、第1の周波数設定器
7の出力部が設定され、これら第1の周波数設定器7と
第1の切替器24との何れかに切り替え可能に構成され
ている。即ち、第2の切替器25は、通常では図示の如
く第1の周波数設定器7に切り替えられた状態となって
おり、後述するモード切替器26からの指令により第2
の切替器103に切り替えられる。
【0023】モード切替器26は、第1の周波数設定器
7の設定値で装置を駆動する通常モードと、電流制限時
に装置を駆動する制限モードとを有している。このモー
ド切替器26は、電流検出器5に過電流が流れることに
より、比較器10の出力及び電流推定器21の出力が大
きい場合、即ち、第1の電流制限値設定器9の設定値に
比較して電流検出器5の出力値が高い場合、また第2の
電流制限値設定器22の設定値に比較して電流推定器2
1の推定電流値が高い場合、第2の切替器25を第1の
周波数設定器7から第1の切替器24に切り替えるよう
にしている。一方、第2の切替器25の出力が第1の周
波数設定器7の出力より大きくなると、第2の切替器2
5を通常の状態、即ち、第1の切替器24から第1の周
波数設定器7に切り替えるようにしている。従って、モ
ード切替器11と第1の切替器24と第2の切替器25
とにより過電流防止用の切替手段が構成されている。
【0024】従って、実施例の制御装置は、過電流が流
れていない通常モードでは、モード切替器26により第
2の切替器25が第1の周波数設定器7に切り替えら
れ、該周波数設定器7の出力が第2の切替器25を介し
直線加減速制御器12に出力されるので、直線加減速制
御器12がその設定周波数に基づき周波数を加減速し、
該加減速した周波数に応じ周波数電圧制御器13がイン
バータ4の周波数と電圧とを制御する。
【0025】この場合、電流検出器5からの出力が比較
器10に取り込まれると共に、電流推定器21に取り込
まれ、該電流推定器21では取り込んだ電流により平均
値をとり、その平均値に基づき電流検出器5の出力の最
大値を演算により推定し、電流制御器23に出力してい
る。
【0026】ここで、電流推定器21についてさらに詳
細に述べると、この電流推定器21は、概略的には図2
に示すようなブロック形態であり、電流検出器5の出力
の高周波分を除去することによって図5に示す実線の如
く平均電流iqを出力するフィルタ200と、誘導電動
機6の無効電流idを設定する電流設定器201と、こ
れらからの平均電流iq及び無効電流idに基づき電流
検出器5の出力のピーク値を演算により推定する電流演
算器202とを有して構成されている。
【0027】これは、電流検出器5の出力のピーク値は
誘導電動機6に流れる電流の最大値i1である。一方、
誘導電動機の有効電流は、フィルタ200からの平均値
iqと平滑コンデンサ3両端の直流電圧Vdcに比例
し、インバータ4の出力電圧V1に比例するため、平均
値iq,直流電圧Vdc,出力電圧V1,及び電流設定
器201からの無効電流idとから、次の数1式により
演算される電流演算部202の出力が、電流の最大値i
1と一致することによるものである。
【0028】
【数1】
【0029】また、電流演算器202の出力、即ち電流
推定器21の出力は図3に示す波形であるため、電流検
出器5の出力波形に同期してアナログ→デジタル変換を
する必要がない。
【0030】実施例の制御装置は、上記の如き構成より
なるので、次にその動作について説明する。
【0031】過電流が流れていない通常では、モード切
替器26により第2の切替器25が第1の周波数設定器
7に切り替えられ、該周波数設定器7の出力が第2の切
替器25を介し直線加減速制御器12に出力されるの
で、直線加減速制御器12がその設定周波数に基づき周
波数を加減速し、該加減速した周波数に応じ周波数電圧
制御器13がインバータ4の周波数と電圧とを制御す
る。従って、通常モードでは、第1の周波数設定器7の
設定値に基づきインバータ4の出力周波数及び出力電圧
が制御される。
【0032】この場合、電流検出器5からの出力が比較
器10に取り込まれると共に、電流推定器21に取り込
まれ、該電流推定器21では取り込んだ電流により平均
値をとり、その平均値に基づき電流検出器5の出力の最
大値を演算により推定し、電流制御器23に出力してい
る。
【0033】かかる状態にあるとき、誘導電動機6の負
荷が増大すると共に、周波数と回転数との差の滑りも増
大する等により、インバータ4から誘導電動機6に過電
流が流れ、電流推定器21の出力が第2の電流制限値設
定器22の設定値を超えると、モード切替器26が制限
モードに移行し、該モード切替器により第2の切替器2
5が第1の切替器24側に切り替えられる。
【0034】これにより、第2の電流制限値設定器2
2,電流制御器23,第1の切替器24,第2の切替器
25,直線加減速制御器12間の回路が形成されるの
で、第2の電流制限値設定器22で設定された電流制限
値に電流推定器21の出力、即ち、インバータ4から誘
導電動機6に流れる電流が一致するように周波数が制御
される結果、インバータ4から誘導電動機6に流れる過
電流を防止することができる。但し、この場合は、電流
推定器21が電流検出器5の出力に基づいて平均値iq
をとり、かつ最大値i1を演算するので、それだけ時間
遅れが生じるおそれがあることから、過電流が次第に発
生する状態に対処することができる。
【0035】一方、上述の如く誘導電動機6に過電流が
流れ、電流検出器5の出力が第1の制限値設定器9より
大きくなり、その信号が比較器10から出力すると、該
比較器10により第1の切替器24が第2の周波数設定
器8に切り替えられると共に、モード切替器26が制限
モードに移行し、第2の切替器25が第1の周波数設定
器7から第1の切替器24側に切り替えられる。従っ
て、第1の切替器24と第2の切替器25との双方が切
り替えられる。
【0036】これにより、第2の周波数設定器8,第1
の切替器24,第2の切替器25,直線加減速制御器1
2間の回路が形成されるので、第2の周波数設定器で設
定された電流制限時の最低周波数に基づき、直線加減速
制御器12が一定の減速率で周波数を減少させる如く作
動する結果、インバータ4から誘導電動機6に流れる過
電流を防止することができる。即ち、この場合は、電流
検出器5を直接取り込む比較器10の出力に基づき、制
限モードに移行するので、急激に発生する過電流に良好
な応答性をもつことができ、急激な過電流にも容易に対
処することができる。
【0037】上記により、インバータ4の出力周波数が
減少し、インバータ4から誘導電動機6に流れる電流が
減少すると、第1の切替器24は第2の周波数設定器8
から電流制御器23に切り替わり、前述した動作とな
る。さらに、この状態で誘導電動機6の負荷が軽くなる
と、インバータ4から誘導電動機6に流れる電流が減少
し、電流制御器23の出力が増加する。増加した結果、
第2の電流制限値設定器22の出力が第1の周波数設定
器7の出力より大きくなると、モード切替器26が第2
の切替器25を第1の切替器24から第1の周波数設定
器7に切り替え、通常の状態に戻る。
【0038】その結果、過電流発生時においては電流推
定器21の出力が第2の電流制限値設定器22の設定値
に制限することができ、また、電流検出器5の出力が第
1の電流制限値設定器9の設定値を越えた時点で、渦電
流を検出できるので、急激な渦電流に対処することがで
き、信頼性を高め得る。
【0039】また実施例においては、電流推定器21が
電流の平均値iqと無効電流idとに基づき、電流検出
器5の出力の最大値を推定する電流演算器202を有
し、該電流演算値202の出力波形が図3に示す如き波
形であるため、電流検出器5の出力波形に同期してアナ
ログ→デジタル変換をする必要がない。そのため、電流
制御器23をソフトウエアで構成できるばかりでなく、
その電流制御器23の入力部に接続する第2の電流制限
値設定器22をもソフトウエアで構成することができ
る。従って、この制御装置においては、図1に鎖線にて
示すように、大部分をソフトウエアで構成することがで
き、第1の電流制限値設定値9や比較器10をハードウ
エアで構成しているのに拘わらず、低コスト化を維持し
得る。
【0040】また、第2の電流制限値設定器22をソフ
トウエアで構成することで過電流を制限する値をソフト
ウエアで変更可能とすることができる。
【0041】しかも、電流推定器21のフィルタ200
が高周波成分を除去することによって平均電流iqをと
るものであって、かつ図5に示す如き波形を出力するも
のであるから、アナログ→デジタル変換して出力するこ
とが可能となる。このため、電流推定器21の無効電力
設定器201と電流演算器202とをソフトウエアによ
り構成することが可能となり、よりいっそうソフトウエ
ア化を実現し得る。
【0042】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項1に
よれば、電流検出器の検出出力に基づいて該電流検出器
の出力の最大値を演算する電流推定手段と、第1の電流
制限値設定器と異なる第2の電流制限値設定器と、該電
流推定手段の出力と第2の電流制限値設定器の設定値と
が一致するように周波数を制御する電流制御器と、通常
では、第2の周波数設定器と制御部間を切り離し、かつ
電流推定手段の出力が第2の電流制限値設定器の設定値
を超えた時点で、第1周波数設定器と制御部間を切り離
すと共に、第2の周波数設定器を制御部に接続する過電
流防止切替手段とを有して構成したので、過電流でも容
易にかつ確実に防止することができ、また構成要素を可
及的にソフトウエアに構成できる結果、設定をより的確
にかつ簡便化し得ると共に、低コスト化を維持し得る効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインバータ回路の制御装置の一実
施例を示す構成ブロック図。
【図2】電流推定器の構成を示すブロック図。
【図3】電流推定器の入力波形(電流検出器5の出力)
と電流演算器の出力とフィルタの出力波形とを示す説明
図。
【図4】従来の制御装置の一例を示すブロック図。
【図5】電流検出器の出力波形と検出タイミングとを示
す説明図。
【符号の説明】
1…交流電源、2…コンバータ、3…平滑コンデンサ、
4…インバータ、5…電流検出器、7…第1の周波数設
定器、8…第2の周波数設定器、9…第1の電流制限値
設定器、10…比較器、12…直線加減速制御器、13
…周波数電圧制御器、21…電流推定器、22…第2の
電流制限値設定器、23…電流制御器、24…第1の切
替器、25…第2の切替器、26…モード切替器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02P 7/63 302 H02P 7/63 302S (72)発明者 田口 義行 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 杉野 英則 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平滑コンデンサからインバータに流れる
    電流を検出する電流検出器と、第1の周波数設定器と、
    第1の電流制限値設定器と、通常時、第1の周波数設定
    器と接続され、該第1の周波数設定器より取り込んだ周
    波数に基づきあらかじめ設定された加減速率で周波数を
    加減速すると共に、該加減速した周波数にインバータの
    出力周波数と出力電圧を制御する制御部とを有するイン
    バータの制御装置において、電流検出器の検出出力に基
    づいてインバータの出力電流の最大値を演算する電流推
    定手段と、第1の電流制限値設定器と異なる第2の電流
    制限値設定器と、電流推定手段の出力と第2の電流制限
    値設定器の設定値とが一致するように周波数を制御する
    電流制御器と、前記電流検出器の出力が第1の電流制限
    値設定器の設定値を越えた場合には、第1の周波数設定
    器と制御部間を切り離すと共に電流制限値の最低周波数
    を設定する第2の周波数設定器と接続し、前記電流推定
    手段尾出力が第2の電流制限値設定器の設定値を越えた
    場合には、第1の周波数設定器と制御部間を切り離すと
    共に前記電流制御器と接続する過電流防止手段とを有す
    ることを特徴とするインバータの制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のインバータの制御装置におい
    て、過電流防止切替手段は、前記電流推定手段尾出力が
    第2の電流制限値設定器の設定値を越えた場合には、第
    1の周波数設定器と制御部間を切り離すと共に前記電流
    制御器と制御部を接続し、前記電流推定手段尾出力が第
    2の電流制限値設定器の設定値以下となっても前記電流
    制御器の出力が前記第1の周波数設定器を越えるまでは
    前記電流制御器と制御部を接続した状態を保持すること
    を特徴とするインバータの制御装置。
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