JPH10174491A - インバータおよびその制御方法 - Google Patents

インバータおよびその制御方法

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JPH10174491A
JPH10174491A JP10003645A JP364598A JPH10174491A JP H10174491 A JPH10174491 A JP H10174491A JP 10003645 A JP10003645 A JP 10003645A JP 364598 A JP364598 A JP 364598A JP H10174491 A JPH10174491 A JP H10174491A
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JP
Japan
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inverter
motor
internal
during
characteristic
Prior art date
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Pending
Application number
JP10003645A
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English (en)
Inventor
Osamu Matsumoto
修 松本
Akio Imai
翠男 今井
Kunihiko Fuji
邦彦 冨士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】異なる種類のモートルや種々の運転パターンに
合わせて、使用するインバータのV/F特性を任意にし
かも運転中でも選択変更することにより、最適運転を可
能にする。 【解決手段】インバータ内部に、各運転条件に合った制
御定数を設定し、外部信号や内部信号により、使用する
インバータのV/F特性を任意にしかも運転中に選択で
きるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明はインバータの制御方
式に係り、特に出力周波数に対する出力電圧の特性(以
下V/F特性という)を運転状態によって切り替える制
御方式に関する。
【従来の技術】従来のインバータを用いたシステムは、
1台のインバータで1台又は複数台のモートルを選択運
転する場合に、V/F特性の設定はインバータが停止中
に内部に記憶されたV/F特性の中からモートルと運転
条件に合ったものを選択して運転し、運転中は固定設定
し、モートルは運転指令に基ずきインバータとモートル
間のコンタクタ等の接点を切り替え運転していた。これ
に対する従来例としては、例えば特開昭63−3103
97号、特開平1−252199号等がある。このよう
に従来のインバータでは、インバータの停止時にV/F
特性が1種類のみ設定され、モータとインバータの組合
せは運転中は変更しないため、V/F特性も運転中は変
更していなかった。運転条件の制約のある設備には、最
大必要トルクの発生する最悪条件での運転を優先させた
V/F特性を設定していた。このため運転条件によって
はモートルの特性が有効に利用できない場合があった。
また運転条件によっては過電圧、不足電圧あるいは過電
流が発生しインバータの保護機能が動作して停止するこ
とがあった。これを防止するためにインバータ容量の選
定を大きくしていた。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では最悪条件でV/F特性を設定している為運転効
率が悪く、V/F特性を変更する為には一時的に運転停
止する必要があり、インバータ容量が大きくなり寸法的
にも大きなスペースを必要としていた。本発明の目的
は、それぞれ異なる運転モードに合わせて運転中にイン
バータのV/F特性を任意に選択して切り替え、運転効
率を向上し、インバータの容量も低減するものである。
【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に、1台のインバータに内部定数の記憶領域を複数個準
備し、モートルの駆動状況に応じてV/F特性を含む内
部定数を複数組設定し、更にこれらのV/F特性を含め
た内部定数を、運転モードに対応して、インバータが運
転中であっても自動又は手動等で切り替えるようにし
た。さらに設定されたV/F特性の合理性を判断するよ
うにした。モートルの駆動状況に応じてV/F特性が、
運転モードに対応して、運転中に切り替えられ、モート
ルは各々の運転パターンに合わせて効率良く運転出来
る。また設定されたV/F特性の合理性を判断している
ので、異常な設定にたいしては警告を発することができ
る。
【発明の実施の形態】図1に本発明のインバータを含む
制御システムの一例を示す。電源1よりインバータ2に
電源を供給してモートル3を駆動し、負荷設備のファン
4の速度制御を行なう。このシステムは、シーケンスコ
ントローラあるいはマイクロコンピュータ等を使用した
システムの制御回路6により制御されている。インバー
タ2の内部はコンバータ部7と平滑部8とインバータ部
9と制御回路10よりなる。インバータ内の状態信号
(例えば、直流電圧信号11)やインバータ制御信号1
2は制御回路10に入力/出力される。インバータの記
憶エリアは制御回路10内にあり、オペレータ5やシス
テムの制御回路6より設定出来る。 図2は上記実施例
の運転パターンとインバータ内の直流電圧(図1のイン
バータ2内の平滑回路8の電圧で、以下直流電圧と称
す。)の変化を示す。運転範囲Paはインバータでモー
トルを介してファン等の負荷設備(以下、ファンと称
す。)を加速中であり、直流電圧は電源側のインピーダ
ンスにもよるが図のように低下する。運転範囲Pcは一
定速運転中であり、直流電圧は図のように多少低下す
る。運転範囲Pdは減速中であり、負荷トルクと減速ト
ルクの関係にもよるが直流電圧は図のように上昇傾向に
ある。図3は一実施例の負荷トルク特性を示す。ファン
の加速中に必要なトルクは曲線Taで表わされ、モート
ルトルク、モートル及びファンを含む機械系の慣性モー
メント及び設定した加速時間等を加味している。一定速
中に必要なトルクは曲線Tcで表わされ、ファンの一般
的な二乗低減トルク特性とファンを含む機械系のトルク
等を加え合わせたものである。一方、減速中に必要なト
ルクは曲線Tdで表わされる。図4はインバータ制御す
る出力電圧と出力周波数の関係(V/F特性)を示す。
加速中のトルク特性Taを実現するために、V/F特性
は曲線Vaとして出力する。一定速中はモートルを効率
良く運転するために、V/F特性は曲線Vcとして出力
する。減速中は直流電圧の上昇を限度内に抑制するため
にV/F特性は曲線Vdとして出力する。図5はインバ
ータ内の記憶内容を示す。インバータの記憶エリアはV
/F特性、加速時間、減速時間等の制御定数を複数個記
憶出来るように設定してある。今回の一実施例では、テ
ーブルAには加速中の内部定数、テーブルBには一定速
中の内部定数、及びテーブルCには減速中の内部定数が
それぞれ設定されている。図6は今回の1実施例のフロ
ーチャートを示す。次のように制御される。 1. 各設定が必要数設定されていることを確認する
(ステップ1)。 2. 更に、上記設定が合理的であることを確認する
(ステップ2)。 3. 上記にて異常が発見された場合は警告表示をする
(ステップ3)。 4. 外部からの切り替え信号により、使用するテーブ
ルを切り替える(ステップ4)。 5.1) 加速中の場合はテーブルA(ステップ5)。
2) 一定速中の場合はテーブルB(ステップ6)。
3) 減速中の場合はテーブルC(ステップ7)を使用
する。 6. 上記テーブルからインバータ制御を行なう(ステ
ップ8)。ここで、インバータ制御を行なう場合、指令
された電圧が出力されるように、インバータの直流電圧
を制御回路に入力して自動電圧調整を行なうことも出来
るが、この機能がないインバータでは、予め電圧の変動
が分かっている場合に、指令電圧を予め変動分を予想し
て設定しておくことが出来る。またステップ2、ステッ
プ3で、設定された定数から算出される出力電流とイン
バータの定格電流の比較や、負荷トルクとモートル回転
数等より算出されるモートル容量とインバータ容量の比
較よりインバータ容量が小さい場合にはエラーメッセー
ジとして[インバータ容量不足]、[使用不可]、等の
コメントをオペレータのデジタル表示部に表示し、注意
を喚起することが可能である。本実施例によれば、イン
バータ容量から使用可能なモートルのモートル回路定数
を複数個インバータの記憶手段内にインバータの内部定
数として記憶させておくことにより、ユーザーのオペレ
ータからの設定は前記内部定数は全て設定する必要がな
くなり、使用するモートルの機種、出力、極数を設定す
ることで自動設定することもでき、確実でしかも簡単に
設定することができる効果がある。また駆動するモート
ルに対応して、しかも運転条件に合わせて運転中にV/
F特性を切り替えるので運転効率が改善される効果があ
る。また設定された内部定数の合理性を判断し、異常な
場合に警告を発することで、設定誤りを防止できる効果
がある。また負荷機のトルク特性により、V/F特性の
選択が可能で、機能選択のバリエーションがさらに広が
り、使い勝手が向上する効果がある。次に搬送装置の一
つである台車を利用した場合の一実施例を説明する。図
7は台車に荷物を積載した状態を示している。荷物の積
載状態により移動に要するトルクが異なってくる。図8
は、この台車設備をインバータ装置を搭載した台車設備
とした場合の運転パタ−ンとインバ−タ内の直流電圧の
変化を示す。加速中、一定速中、減速中、クリ−プ速度
運転中を各々Pa1、Pc1、Pd1、Pc2で示す。
A点は静止摩擦力により始動時のポイントを示す。台車
が動き始めるまでは、拘束運転となる為、大きなモート
ルトルク(始動トルク)が必要となる。図9は出力周波
数に対するモートルトルクの関係を示す。図9の実線は
荷物が定常時(定格負荷時)であり、一点鎖線は定常時
より荷物が軽い場合(軽負荷時)を示す。図中で重負荷
時の加速中、一定速中、減速中のトルクは各々Ta1、
Tc1、Td1で示し、軽負荷時のトルク特性は各々T
a2、Tc2、Td2に示す。又、TaAは始動時の負
荷トルクを考慮したモートルのトルク特性である。図1
0に、図9のモータトルクを発生するためのV/F特性
を示す。重負荷時の加速中、一定速中、減速中のV/F
特性は各々Va1、Vc1、Vd1に示し、軽負荷時の
トルクを各々Va2、Vc2、Vd2に示す。VaAは
始動時のトルクTaAを満足する為のものである。さら
に図示はしていないが運転状態(荷物の状態)に合わせ
たV/F特性Va3、Vc3、Vd3、………が記憶さ
れる。そして各々の区間Pa1、Pc1、Pd1、Pc
2に対応したVaA、Va1、Vc1、Vd1、Va
2、Vc2、Vd2、………が設定される。加速中、始
動時は始動トルクを出す為にV/F特性VaAで始動
し、その後はVa1にて加速するなど、運転中での変更
を行う。このように重負荷時と軽負荷時で各特性を変え
ることで、騒音低減、振動低減、運転効率向上等が出
来、安全性、使用環境も良くなる。ここで、台車設備を
例にとり図6のフローチャート内ステップ2の合理性の
確認について説明する。設備の慣性モーメント(J)、
効率(η)、最大負荷トルク(TL)、最小負荷トルク
(TLmin)、モートル定格トルク(TM)、モートルの
定格回転数(N)、平均加速トルク率(α)、平均減速
トルク率(β)とすると、加速時間(ta)、減速時間
(tb)は、数1、数2の関係式に表せる。
【数1】
【数2】 平均加速トルク率(α)、平均減速トルク率(β)は標
準V/F特性と設定V/F特性の電圧変化分から、トル
クが電圧の二乗に比例することを利用して推定すること
ができる。従って、上記定数をインバータに入力し、演
算させ数1、数2の関係式に基づいて合理性の判定が可
能となる。この実施例によれば、制御システムを用いる
ことにより、運転パターン図及び運転状態に基づいてV
/F特性を切り替え駆動することができ、常に最適な運
転ができる効果がある。また設定された内部定数の合理
性を判断し、異常な場合に警告を発することで、設定誤
りを防止できる効果がある。
【発明の効果】本発明によれば、それぞれ異なる運転モ
ードに合わせて運転中にインバータのV/F特性を任意
に選択して切り替え、運転効率を向上し、インバータの
容量も低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す駆動システム構成図で
ある。
【図2】本発明の一実施例に供する運転パターンを示
す。
【図3】本発明の一実施例に供する負荷トルク特性を示
す。
【図4】本発明の一実施例に供するインバータのV/F
特性を示す。
【図5】本発明の一実施例に供するインバータの記憶内
容を示す。
【図6】本発明の一実施例を示す動作フローチャートを
示す。
【図7】本発明の一実施例に供する駆動システム構成図
を示す。
【図8】本発明の一実施例に供する運転パターンを示
す。
【図9】本発明の一実施例に供する負荷トルク特性を示
す。
【図10】本発明の一実施例に供するインバータのV/
F特性を示す。
【略号の説明】
1…電源、2…インバータ、3…モートル、4…ファ
ン、5…オペレータ、6…制御回路、7…コンバータ
部、8…平滑部、9…インバータ部、10…制御回路、
11…直流電圧信号、12…インバータ制御信号

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記憶された出力電圧と出力周波数の比であ
    るV/F特性に基づいてモートルを駆動するインバータ
    において、複数のモートル回路定数を記憶する記憶手段
    と、使用するモートルの機種、出力、極数の少なくとも
    1つを設定する手段と、加速中、一定速中、減速中など
    の運転状態を設定する運転状態設定手段と、前記モート
    ルの機種、出力、極数の少なくとも1つと前記運転状態
    の設定に基づいて前記V/F特性を設定する手段を備え
    たことを特徴とするインバータ。
  2. 【請求項2】記憶された出力電圧と出力周波数の比であ
    るV/F特性に基づいてモートルを駆動するインバータ
    において、モートル加速中の内部定数、一定速中の内部
    定数、減速中の内部定数を記憶する内部定数記憶手段
    と、前記内部定数記憶手段に記憶された内部定数とモー
    トル加速中、一定速中、減速中などの運転状態に基づい
    て前記V/F特性を運転中に切り替える手段を備えたこ
    とを特徴とするインバータ。
  3. 【請求項3】記憶された内部定数に基づいてモートルを
    駆動するインバータにおいて、モートル加速中の内部定
    数、一定速中の内部定数、減速中の内部定数をインバー
    タ内のテーブルに記憶する手段と、モートル加速中、一
    定速中、減速中を示す外部からの信号により前記テーブ
    ルから対応するテーブルに自動的に切り替える手段を備
    えたことを特徴とするインバータ。
  4. 【請求項4】記憶された出力電圧と出力周波数の比であ
    るV/F特性に基づいてモートルを駆動するインバータ
    の制御方法において、複数のモートル回路定数をインバ
    ータの記憶手段に記憶し、使用するモートルの機種、出
    力、極数の少なくとも1つと、加速中、一定速中、減速
    中などの運転状態を設定することにより前記V/F特性
    が自動的に設定されることを特徴とするインバータの制
    御方法。
  5. 【請求項5】記憶された出力電圧と出力周波数の比であ
    るV/F特性に基づいてモートルを駆動するインバータ
    の制御方法において、モートル加速中の内部定数、一定
    速中の内部定数、減速中の内部定数に基づいて、モート
    ル加速中、一定速中、減速中の前記V/F特性が運転中
    に自動的に切り替えられることを特徴とするインバータ
    の制御方法。
  6. 【請求項6】記憶された内部定数に基づいてモートルを
    駆動するインバータの制御方法において、予めモートル
    加速中の内部定数、一定速中の内部定数、減速中の内部
    定数をインバータ内に記憶し、モートル加速中、一定速
    中、減速中の運転状態を判断して対応する内部定数に切
    り替えることを特徴とするインバータの制御方法。
JP10003645A 1998-01-12 1998-01-12 インバータおよびその制御方法 Pending JPH10174491A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006003135A1 (de) * 2004-06-30 2006-01-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur automatischen einstellung des netzfrequenzparameters eines an einem netz angeschlossenen frequenzumrichters
KR100745409B1 (ko) 2006-01-31 2007-08-03 엘에스산전 주식회사 모터 제어 장치 및 방법
WO2015045497A1 (ja) * 2013-09-30 2015-04-02 株式会社日立産機システム 電力変換装置

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