JPH10205456A

JPH10205456A - 回転機械制御装置およびその制御方法

Info

Publication number: JPH10205456A
Application number: JP9010942A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 幸一佐藤; Hiroshi Kunii; 寛国井; Koji Ono; 浩二大野; Hiroshi Okafuji; 啓岡藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータを用いた給水ユニットにおいて、イ
ンバータの外部からの速度指令入力端子を省略し、イン
バータの起動指令端子に、外部の運転指令手段を接続す
るだけで全自動運転を行うことができるようにし、給水
ユニットを小形軽量、低コストにし、更に該給水ユニッ
トの信頼性向上を図る。【解決手段】インバータを具備し、該インバータにより
回転機械駆動用の電動機を可変速制御する回転機械制御
装置において、前記インバータにはポンプ圧力制御機能
が内蔵され、インバータにはポンプ運転制御用パラメー
タの設定手段を備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ形ポンプ、
ターボ形送風機などの回転機械を駆動する電動機をイン
バータにより制御するようにした装置及びその制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボ形ポンプ、ターボ形送風機などの
回転機械では、その給水量、風量は運転速度に比例し、
給水圧、風圧は運転速度の２乗に比例し、出力は運転速
度の３乗に比例する。

【０００３】このことは、負荷量が低下したら、運転速
度を低下させても良いことを示しており、これにより省
エネルギーを図ることができるなどのメリットがある。

【０００４】そこで、上記回転機械をインバータで駆動
してやれば、回転速度が制御できるため、給水量、給水
圧、風量、風圧などを、負荷変動に応じて容易に制御で
きることになり、このため、今後、ますますインバータ
による速度制御が増えてくるものと考えられる。

【０００５】そこで、これらのうち、回転機械として給
水装置のポンプを対象とし、これの運転にインバータを
使用した例を図１〜図１４により説明する。

【０００６】図１は給水装置全体の構成を示したもの
で、この給水装置は、吸込管１、仕切弁２−１、２−
２、ポンプ３、モータ４、急閉式逆止め弁５、給水管
６、圧力タンク７、圧力センサ８、圧力計９、それに流
量センサ１０と、更に図示されてないが、図３に示す制
御装置とで構成されている。

【０００７】図２は、この給水装置の運転特性を、縦軸
に圧力Ｈ、横軸に水量Ｑを取って示したもので、曲線Ａ
はポンプの運転速度がｆmaxのときのＱ−Ｈ特性曲線で
あり、曲線Ｂ、Ｃはそれぞれ運転速度がｆoff、ｆminの
ときのＱ−Ｈ特性曲線である。

【０００８】ここで、Ｈ01は最大給水流量ＱAを出した
場合に、最高位水栓でも十分に水を使用することができ
るようにするのに必要な所要最低圧力（全揚程）であ
り、従って、ポンプ３としては、吐出圧力Ｈ01のもと
で、流量ＱAが給水可能な容量のポンプが必要である。

【０００９】なお、実際のポンプの運転速度は無段階で
あるが、これらの曲線Ａ、Ｂ、Ｃは便宜上、段階的な速
度での性能を示したものである。

【００１０】ポンプ３は、図２に於いて、使用水量がＱ
A→ＱB→０と変化した場合、イ（運転速度ｆmax）、ロ
（運転速度ｆoff）、ハ（運転速度ｆmin）の各点で、ポ
ンプ吐出圧力が管路の抵抗曲線Ｆ上にくるよう運転され
るようになっている（これを推定末端圧力一定制御方式
と呼んでいる）。

【００１１】又、Ｈ03はポンプをｆmaxで且つ締切運転
時の吐出圧力を示しており、Ｑminは流量センサ１０が
検出する過少水量であり、これを検知したらポンプは停
止する。（公知例特開昭５８−１８０７９６号公報参
照）さらにＨoffはポンプ停止時の加圧圧力を示している。
（特願昭６０−２４３０３号公報参照）又、Ｈonはポンプの始動圧力を示している。

【００１２】図３は、前述した制御装置を示したもの
で、ＰＷは電源、ＥＬＢは漏電しゃ断器、ＩＮＶはイン
バータである。

【００１３】ＣＯＮＳはコンソールで、インバータＩＮ
Ｖの制御定数（例えば加減速時間、Ｖ／Ｆ特性など）の
設定部及び表示部である。

【００１４】次に、ＩＭはポンプ駆動用の電動機で、図
１に示されているモータ４に対応する。そして、ＳＳは
起動用スイッチ、ＳＴＸはリレー、ＣＵは制御ユニット
である。

【００１５】また、制御ユニットＣＵは、マイクロプロ
セッサＣＰＵ、メモリＭ、入出力ポートＰＩＯ−１、Ｐ
ＩＯ−２、ＰＩＯ−３、ＰＩＯ−４、安定化電源ＡＶ
Ｒ、ディジタル・アナログ変換器Ｄ／Ａ、アナログ・デ
ィジタル変換器Ａ／Ｄ、それに定数設定部ＳＷを備えて
いる。

【００１６】定数設定部では図２で示したＨ00，Ｈ01，
Ｈon，Ｈoff，Ｈ03、インバータへの速度指令をする周
波数定数ｆmin，ｆmaxなどのデータを設定する。もちろ
んこれらの設定データはメモリＭに記憶される。

【００１７】同様に、推定末端圧力一定制御を行う演算
式Ｈ0＝ｆ(f)が記憶される（この演算式は目標圧力Ｈ
0が周波数ｆの関数であることを示している。公知例特
願昭５７−１６２３２６号公報、特願昭６０−８８６８
４号公報など参照）さらにメモリＭには本給水装置がど
のような手順で運転されるかを決めたプログラムも記憶
されている。（フローチャート図４参照）この図１と図３の給水装置は、まず、仕切弁２−２だけ
を閉じて、漏電しゃ断器ＥＬＢを投入し、スイッチＳＳ
を閉じると、インバータＩＮＶの主電源Ｒ、Ｓ、Ｔ端子
に電力が供給され、リレーＳＴＸの接点が閉じ、同イン
バータＩＮＶのＦＷ端子とＣＯＭ端子が短絡され、さら
に安定化電源ＡＶＲから制御ユニットＣＵへ電源が供給
されて運転準備が完了する。

【００１８】次に、この状態から仕切弁２−２が開か
れ、或いは末端需要側で水が使用されていると、給水圧
力が低下するので、これが圧力センサ８で検出される。
そして、この圧力センサ８が検出した圧力信号は、変換
器Ａ／Ｄを介して入出力ポートＰＩＯ−２からＣＰＵの
レジスタに読込まれ、メモリＭに格納される。

【００１９】そして、この圧力が、予め定数設定部ＳＷ
により設定されメモリＭに格納してある始動圧力Ｈonよ
り低い場合には、ＣＰＵは、例えば図２に示す運転速度
ｆminを表わす信号を入出力ポートＰＩＯ−１より変換
器Ｄ／Ａを介してインバータＩＮＶの速度入力端子Ｏ、
Ｌに出力する。

【００２０】そこで、インバータＩＮＶは、この運転速
度ｆminの信号に対応した所定の周波数で所定の電圧を
有する３相交流電力をモータＩＭに出力し、ポンプ３を
駆動する。

【００２１】こうして、ポンプ３は、運転速度ｆminで
運転される。

【００２２】この後、使用水量が変動して、給水圧力が
変動すると、前記したように圧力センサ８がこれを検出
し、これと、予め定数設定部ＳＷにより設定し、メモリ
に格納してある圧力定数及び周波数定数を呼び出し、周
波数ｆに基づいて求めた目標圧力Ｈ0（演算式Ｈ0＝ｆ
(f)によって求められる。）とがＣＰＵで比較され、両
者が等しくなるようＣＰＵはインバータＩＮＶに加減速
指令を行い、これにより推定末端圧力一定制御を行って
ゆくものである。（詳細は図４参照）又、使用水量がなく流量スイッチが一定時間以上ＯＮ状
態となるとポンプは停止する。（図４参照）

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、回転
機械の制御にインバータを使用するのは、圧力、風圧な
どの制御と、省エネルギー化のためであるが、このた
め、インバータは、どのような出力周波数と出力電圧で
運転されなければならないかを、外部からの指令により
決めなければならない。

【００２４】そこで、従来技術では、上記したように、
制御ユニットＣＵを備えた制御装置を用い、負荷状態に
応じて、インバータＩＮＶを制御するようになってい
る。

【００２５】しかして、この結果、従来技術では、イン
バータの他にマイコンを使用した高価な制御装置が必要
であり、且つ、インバータとして速度入力端子Ｏ、Ｌを
有するものが必要になり、構成が複雑化して高価になっ
てしまう。

【００２６】最近では、このような回転機械の小形軽量
化、装置全体のコストダウン及び信頼性の向上が強く要
求される。

【００２７】本発明の目的は、以下の通りである。

【００２８】１）インバータ速度指令入力端子Ｏ、Ｌを
省略し、負荷状態の検出手段である圧力センサ及び流量
センサをインバータの入力端子に直接接続し、これ以外
の複雑な周辺回路や上位の制御装置を設けなくても、イ
ンバータ自身が負荷状態に合った最適な運転を行えるよ
うにする。

【００２９】２）周辺の制御回路を不要にし、簡単な回
路構成で、小形軽量、低コスト化及び信頼性の向上を図
る。

【００３０】３）インバータの起動指令端子ＦＷ、ＣＯ
Ｍ１端子に外部の運転指令手段を接続し、負荷状態入力
端子ＡＮ，ＣＯＭ３及びＳＴＯＰ，ＣＯＭ２に端子に負
荷状態検出手段を接続するだけで、全自動運転ができる
ようにする。

【００３１】４）従来上位の制御装置で実行していた推
定末端圧力一定制御等の圧力制御及びこれに必要な制御
定数設定、インバータの運転停止指令、運転手順などの
プログラムをインバータ内に予め入れるようにする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明では、インバータ
を具備し、該インバータはポンプの運転停止及び圧力制
御するため定数設定部及び制御プログラムを有しており
これにより回転機械駆動用の電動機を可変速制御する回
転機械制御装置において、前記インバータの出力周波数
に対するポンプ吐出圧力との関係を前記回転機械の運転
特性に合わせて記憶した記憶手段と、前記回転機械の負
荷状態を表わすインバータの出力電流を検出する電流検
出手段及び圧力、流量検出手段とを設け、該圧力検出手
段により検出した圧力と前記出力周波数に対する吐出圧
力との関係を記憶した前記記憶手段から読出した目標圧
力と突合せ、両者が一致するようインバータの出力周波
数を制御するように構成したものである。

【００３３】従って、本発明は、好ましい実施態様によ
れば、次のようになる。

【００３４】上位の制御装置及びインバータに対する外
部からの速度指令を不要とするため、インバータ内部に
設けた記憶手段に、予め速度指令のアルゴリズムを記憶
しておき、これに基づいて速度指令を作成する。又、こ
の速度制御するために必要な制御定数設定手段（コンソ
ール）を有している。

【００３５】ここで言う速度指令のアルゴリズムとは、
予めインバータの出力周波数に対応してポンプ吐出圧力
の関係を決めておき（周波数によって目標圧力が決定さ
れる）、この関係に基づいて目標圧力を決定し、圧力セ
ンサによって検出した実際の吐出圧力と比較し、両者が
一致するよう周波数制御を行う。これらの運転制御に必
要な制御定数を設定するコンソールがあり、この設定し
たデータを格納する記憶手段があり、インバータ内に圧
力センサ及び流量センサの信号入力端子、及び始動スイ
ッチ入力端子がある。

【００３６】負荷の運転開始が何を契機としているか
を、給水装置の場合には、圧力や流量の変化とし、これ
を外部からインバータに入力し、インバータは、この信
号の存在により運転を行い、信号がなければ停止するよ
うになっている。

【００３７】さらに、水の使用のないあるいは極少量の
負荷状態を検出する手段として、流量の変化（流量検出
手段）に代え、インバータ内の負荷状態量の変化、即
ち、周波数、電流の変化を利用している。

【００３８】上記のように、インバータにはどのように
運転するかを決定する制御定数設定手段を備えており、
これにより設定された制御定数を記憶する記憶手段をイ
ンバータ内に持っている。インバータ出力周波数とポン
プ吐出圧力との関係を記憶する記憶手段をインバータの
内部に持ち、インバータの出力周波数に基づいてインバ
ータの内部で目標圧力が決定され、外部の圧力センサの
信号を取り込み、これと前記目標圧力と一致しているか
比較する比較部が内部にありこれによって速度指令が作
成される。これによりインバータの外部からの速度指令
が不要になる。

【００３９】また好ましい実施態様では、インバータが
出力周波数に基づいて目標圧力が決定され圧力センサ及
び流量センサの検出した負荷状態に応じて、どんな速度
で運転するかを、制御定数として予めコンソールから設
定する。インバータ内部の記憶手段には、この設定した
データが格納されると共に、運転プログラムが格納され
ている。

【００４０】また、インバータには、運転指令入力端子
としてＦＷ、ＣＯＭ１端子、圧力センサ入力端子として
ＡＮ，ＣＯＭ３、流量センサ入力端子としてＳＴＯＰ，
ＣＯＭ２が設けてあり、これに信号が入力されることに
より、前述の設定条件に基づいて運転が開始される。あ
るいは停止される。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図示の実
施例により詳細に説明する。

【００４２】図５は本発明の一実施例で、例えば図１に
示した給水装置のモータ４を駆動するに好適な、インバ
ータ装置１００を構成したもので、図において、Ｒ、
Ｓ、Ｔは交流電源入力端子で、ここに、漏電保護として
漏電ブレーカＥＬＢが接続されＵ、Ｖ、Ｗは出力端子で
あり、この出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗには、負荷となるモータ
４が接続されるものである。

【００４３】次に、インバータの主回路は、商用交流電
源からの電力を直流に変換するＣＮＶ（コンバータ回
路）と、直流電力を任意の周波数で任意の電圧の交流電
力に変換するＩＮＶ（インバータ回路）とで構成されて
いる。なお、主回路の直流回路に接続されているＳＨ
は、電流検出用のシャントである。

【００４４】つぎに、ＲＳは電源投入時の突入電流抑制
用の抵抗、ＣＢは平滑用のコンデンサ、ＣＴ１、ＣＴ２
は負荷電流を検出する電流検出手段で、負荷側のＵ及び
Ｖ相の電流を検出する。なお、ＣＴは、カレントトラン
ス（電流変成器）の略称であり、これにより検出された
電流の大きさを表わす電圧信号ＳＶ’は、変換器Ａ／Ｄ
によりディジタルデータに変換され、ＭＣＵに読込まれ
る。なお、ＳＨ、ＣＴ１、ＣＴ２としてホール素子を使
った電流検出器等も使うことができる。

【００４５】ＩＮＶはトランジスタモジュールなどで構
成され、後で述べる点弧回路と電流制御回路Ｇからの指
令により変換動作を行い、ＣＮＶからの直流電力を、所
望の周波数で所望の電圧の交流電力に変換し、モータ４
に供給する働きをする。

【００４６】ＭＣＵはインバータ装置を監視、制御する
ためのマイクロコンピュータで、例えばワンチップマイ
コンなどで構成されている。

【００４７】次に、ＡＶＲは安定な直流制御電源を供給
するための安定化電源、ＣＯＮＳはコンソール、ＬＣＤ
は表示回路であり、ここで、コンソールＣＯＮＳは、従
来例で説明したポンプ運転制御に必要制御定数を設定し
たり、インバータの加減速時間、Ｖ／Ｆ特性（インバー
タの出力電圧と周波数の関係比）などを設定するのに使
用され、ＬＣＤは、入力操作の指示や入力すべきデー
タ、或いは出力データなどを表示する働きをする。

【００４８】なお、ＦＷ及びＣＯＭ１は、上記したよう
に運転指令端子で、これら端子間がスイッチＳＳにより
短絡されることにより、フォトカプラＦＴＣ１、抵抗Ｒ
１、Ｒ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、それにコンデンサＣ
１などからなる入力回路を介してＭＣＵに信号が入力さ
れるようになっている。コンソールＣＯＮＳや表示回路
ＬＣＤは、インバータと一体構成にしたものの他、ケー
ブルなどで引き出して使用する、いわゆるリモート形式
とすることもできる。

【００４９】同様にＳＴＯＰ及びＣＯＭ２は流量センサ
１０の入力端子でありこれが短絡されることによりフォ
トカプラＦＴＣ２，抵抗Ｒ３，Ｒ４，ダイオードＤ３，
Ｄ４，コンデンサＣ２等から成る入力回路を介してＭＣ
Ｕに信号が入力されるようになっており、ポンプ停止の
役目を行う。又、ＡＮ及びＣＯＭ３は圧力センサＰＳか
らの信号入力端子であり、ＭＣＵのアナログ入力端子Ｐ
Ｎ７に入力される。

【００５０】図５から明らかなように、まず、ＭＣＵは
負荷状態を表わす信号として、ＡＮ，ＣＯＭ３端子より
圧力センサＰＳの信号を読み込み、ＳＴＯＰ，ＣＯＭ２
端子より流量センサ１０の信号を読み込む。

【００５１】一方、ＭＣＵに対する運転指令信号は、上
記したように、端子ＦＷ、ＣＯＭ１間がスイッチＳＳで
短絡されたことにより与えられ、これによりフォトカプ
ラＦＴＣ１がＯＮされると、抵抗Ｒ２の下端の電位レベ
ルがＨ（高レベル）からＬ（低レベル）になり、これが
信号端子ＰＮ５から読込まれるようになっている。

【００５２】そして、ＭＣＵは、圧力センサＰＳから入
力した信号がコンソールにて設定し記憶手段に記憶して
あるポンプ始動圧力より低いと判定したら、水が使用さ
れていると判断し、信号端子ＳＧ１を介して点弧回路に
インバータ周波数を指令し、さらに、信号端子ＳＧ２を
介して電流制御回路Ｇを駆動し、インバータ出力電圧を
制御し、運転を始める。

【００５３】この図５の実施例によるインバータ装置１
００を、上記したように、給水装置に適用した場合に
は、運転指令手段として、圧力センサＰＳの信号と、流
量検出手段１０の接点ＦＳをそれぞれインバータ装置１
００のＡＮ，ＣＯＭ３端子とＳＴＯＰ，ＣＯＭ２端子に
接続するだけで済み、極めて簡単な回路構成となってい
る。

【００５４】圧力センサＰＳは所定の給水管圧力に応じ
て信号を発する。

【００５５】次に、流量検出手段は、所定の流量で動作
するスイッチでその接点ＦＳはＮＣ接点、つまり常閉接
点で、ポンプから送り出される水の流量が所定値以上に
なったときに開くものである。

【００５６】なお、上記したように、ＥＬＢは漏電しゃ
断器でＳＳは入切のスイッチであり、このＥＬＢが投入
され及びＳＳが閉じられることにより、給水装置は運転
可能な状態にされる。

【００５７】従って、この実施例では、ＥＬＢ及びＳＳ
投入された後、給水圧力ＨON以下になっていれば、ポン
プの運転が開始され、流量スイッチ接点ＦＳが閉じてい
ると停止されることになる。

【００５８】次に図６〜図１０によりポンプが始動し、
使用水量がＱyになった場合のアルゴリズムを考えてみ
る。図６に於いて、推定末端圧力一定制御を行う場合の
演算式は数１で与えられる。図６で示される目標圧力Ｈ
0はポンプの回転数、即ちインバータ運転時周波数ｆの
関数であり、この周波数ｆは刻々と変化するため、その
値がメモリＭに変数として記憶されている。尚、説明を
簡単にするため、直線近似した演算式を用いて説明を行
う。

【００５９】

【数１】

【００６０】（数１）の近似式はＨ00，Ｈ01，ｆmax，
ｆminが前述したように定数であり、後で述べるが予め
コンソール等の設定手段によりパラメータとして設定さ
れメモリに記憶されている。ｆは変数で、ｆの値を演算
式（数１）に代入すると目標圧力Ｈ0が求まる。

【００６１】図１２はインバータ加減速処理のうち加速
処理を示した線図で、縦軸に周波数（Ｈｚ）、横軸に時
間（ｓ）を取って表わしており、直線Ｙは周波数（Ｈ
ｚ）が時間（ｓ）の関数であることを示している。

【００６２】ここで、ｆs：インバータ基底周波数Ｈｚ（例えばコンソールに
よってパラメータとして設定される。

【００６３】ｆ：設定周波数ＨｚｆG：インバータの現在の周波数Ｈｚｔa：加速時間ｓ（0Ｈｚから基底周波数に到達するまで
の時間を言い、例えばコンソールによってパラメータと
して設定される。）ｔd：減速時間ｓ（基底周波数から0Ｈｚに到達するまで
の時間で、例えばコンソールによってパラメータとして
設定される。） Δｔs：加減速処理の周期(ｍｓ)（例えば割込処理で、
この周期毎にここの処理が実行される。） Δｆ1：インバータが加速時間ta（ｓ）で0Ｈｚから基底
周波数ｆs Ｈｚに到達するとした時の１回の処理Δｔs
(ｍs)で指令する周波数制御幅であり、

【００６４】

【数２】

【００６５】で与えられる。

【００６６】Δｆ2＝インバータが減速時間ｔd (ｓ)で
基底周波数ｆs ＨzからＯＨｚに到達するとした時の１
回の処理Δｔs (ｍs)で指令する周波数制御幅であり、

【００６７】

【数３】

【００６８】で与えられる。

【００６９】次に末端圧力一定制御のアルゴリズムにつ
いて説明する。

【００７０】Ｉ）初期値図６から初期値として、インバータ周波数設定値ｆをｆ
＝ｆminとして出力する、この時、ポンプ、モータは始
動現在のインバータ周波数ｆGは０からｆminに到達す
る。（ｆG＝ｆmin）ここでｆ及びｆGをｆminとしてメモリに記憶しておく。

【００７１】さらにｆ＝ｆG＝ｆminの値を演算式（数
１）に代入し、初期目標圧力Ｈ0を（数４）のように求
めこれもメモリに記憶しておく。

【００７２】

【数４】

【００７３】この時の使用水量をＱyとするとインバー
タ周波数はｆminのためポンプ性能カーブはＡで運転点
は点にある。初期目標圧力はＨ00のため、これを一定
にするためインバータ周波数はｆminからｆyに上がり、
ポンプ特性はＢとなり、運転点はに移動する。又、こ
の時給水圧力はＨ00に到達している。

【００７４】II）インバータ周波数ｆyより目標圧力
を演算

【００７５】

【数５】

【００７６】となる点で決定されている。（メモリの
値を更新）現在の給水圧力Ｈ00と更新した目標圧力Ｈ00′はＨ00＜
Ｈ00′であり、給水圧力をＨ00′に一定となるよう増速
処理を行うため、インバータ周波数はｆy′となる、こ
の時ポンプ性能はＣとなりポンプ運転点は点に移動す
る。

【００７７】III）以上の処理を繰り返し、インバー
タ周波数はｆy″、ポンプの運転点は点へ移動し、最
終的に点に到達し、この時の目標圧力は

【００７８】

【数６】

【００７９】となる。

【００８０】IV）説明は省くが使用水量減少した場合
も前述の処理と同じように、更新前の目標圧力と圧力セ
ンサの検出した給水圧力と比較しこれが等しくなるよう
インバータ設定周波数ｆを絞り、設定周波数ｆと現在の
インバータ周波数ｆGが一致したらこの周波数に基づい
て目標圧力を更新して末端圧力一定制御を行う。

【００８１】図７〜図１１は、前述のアルゴリズムを具
現化するためのフローチャートで、上記実施例では、こ
れに基づいたプログラムが、予め制御装置１００のＭＣ
Ｕ内のメモリに記憶してある。

【００８２】まず、図７に於いて、ステップ１００でＭ
ＣＵの初期設定を実行する。この後、ステップ１０１で
タイマ割込処理（図８）の割込み許可を実行する。

【００８３】割込みが掛ると、図８に示す処理を実行す
る。

【００８４】この割込み処理は、制御装置１００内の表
示回路ＬＣＤに対する表示処理及びコンソールから制御
用パラメータ設定処理で、例えばタイマ割込み等で実施
されるもので、まずステップ２０１で図９、図１０の他
の割込処理が実行されないよう割込み禁止を実行し、ス
テップ２０２で、コンソールＣＯＮＳのモード確認を行
い、ステップ２０３〜２０５では、何れの表示モードに
されているか判定し、この判定結果に基づいて、例えば
ステップ２０６では、圧力（Ｐ）表示、ステップ２０７
で負荷電流（Ｉ）表示、ステップ２０８では周波数
（Ｆ）表示を行う。

【００８５】ステップ２０３で判定した結果、表示モー
ドでなかったときはステップ２０９へ進み、ここで、定
数設定（パラメータ）モードか否か判定し、定数設定
（パラメータ）モードであればステップ２１０へ進み、
ここでポンプ末端圧力一定制御を行う上で必要なパラメ
ータＨ00，Ｈ01，Ｈ03，ＨON，ＨOFF、インバータ基底
周波数ｆs、最高周波数ｆmax、最低周波数ｆmin、加速
時間ｔa、減速時間ｔdなどのデータをメモリに記憶して
おく。

【００８６】また、このとき、他の定数として、Ｖ／Ｆ
特性、定格電流等を設定する。

【００８７】これが終了したらステップ２１１で次の割
込処理（図９）の割込を許可し、２１２ステップで割込
みから復帰され、図７のステップ１０１へ戻る。次に図
９のアナログ入力割込処理へジャンプする。３０１ステ
ップでTIMINT,INT1の割り込み禁止を行い、３０２ステ
ップで圧力センサの信号を入力し、その値をメモリＰＳ
に格納し、３０３ステップで次の図１０のINT1割込み処
理を許可して図７のステップ１０１へ戻る。次に図１０
の割込処理へジャンプし、４０２ステップで、起動スイ
ッチＳＳがＯＮしているかの判定処理を実行し、ＯＮし
ていれば４０５ステップでフラグＳＳ＝ＯＦＦＨ，ＯＦ
Ｆならば４０３ステップでＳＳ＝００Ｈにセットして次
のフロースイッチがＯＮしているかどうかの判定を４０
６ステップで実行する。ＯＮしていれば４０８ステップ
でフラグＦＳ＝ＯＦＦＨ，ＯＦＦならば４０７ステップ
でＦＳ＝００Ｈにして図７、１０１ステップへ戻る。以
後これらの割込処理は周期的に実行される。次に図７の
１０２ステップへ進みここでフラグＳＳ＝ＯＦＦＨであ
るか判定し、ＯＦＦＨでなければ起動スイッチＳＳが閉
じられるまで、ステップ１０２をループする。

【００８８】当然図５のＥＬＢは投入されており、図５
に示す圧力センサＰＳの検出した圧力が、予めコンソー
ルにて設定してあるパラメータのポンプ始動圧力Ｈon以
下になっていると、１０３ステップ始動条件確立と判定
する。

【００８９】Ｈon以上であれば、Ｈon以下となるまで１
０２〜１０３ステップをループする。

【００９０】１０３ステップで始動条件が確立したと判
定すると次の１０４ステップへ進む。ここで図１１のサ
ブルーチンへジャンプする。即ち、末端圧力一定制御及
びインバータ加減速処理制御へ移行する。図１１に於い
て、５０１ステップでポンプ運転中か判定し、停止中で
あれば５０９ステップへ進み、ここで初期値としてイン
バータ設定周波数ｆに最低周波数ｆmin、目標圧力Ｈ0に
Ｈ0＝Ｈ00をセットする（メモリに格納する）。セット
したら５０２へステップジャンプする。５０２ステップ
ではポンプが運転中の場合は、インバータ設定周波数ｆ
には前の処理の値が入っている。ここで現在の周波数ｆ
Ｇとｆとが一致しているか判定する。初回はｆG＝０Ｈ
ｚであり、ポンプ運転中はｆGは前の処理の値が入って
いる。

【００９１】当然始動時はｆ＞ｆGであり、５０３ステ
ップへ進む。ここで圧力センサの検出した給水圧力Ｈと
目標圧力Ｈ0（初期値は５０９の処理でＨ00となってい
る。）と比較し、その偏差が所定値ａ以内であればルー
プを抜ける（ａは不感帯を示す所定値であり例えば１bi
tである。この場合ＨとＨ0は一致あるいはほぼ一致）。
偏差が所定値ａより大きい（一致していない）と判定し
たら次の５０４，５０５ステップで前述した演算式（数
２）によりΔｆ1を求め現在周波数ｆGにΔｆ１だけ増速
してループより抜ける。

【００９２】以下、５０２ステップの判定結果がｆ＞ｆ
Ｇ，５０３ステップの判定結果｜Ｈ0−Ｈ｜＞ａであれ
ばここのループの処理を繰り返し実行し、Δｆ1だけ増
速してゆき、結果として、５０２ステップでｆ＝ｆGと
なるまで処理を続ける。ｆ＝ｆGとなると次の５０２Ａ
ステップへ進みここで目標圧力Ｈ0と給水圧力Ｈとが所
定値ａ以内で一致しているか判定する。判定した結果一
致していれば５０９ステップで前述のアルゴリズムで示
したようにｆ＝ｆGの値を演算式（数１）にｆを代入し
て求め、目標圧力をこれに更新する。５０２Ａステップ
で｜Ｈ0−Ｈ｜＞ａであった場合は５０６ステップへ進
む。

【００９３】５０６の判定がＨ0＞Ｈと判定だった場合
には５０７ステップでインバータ設定周波数ｆを１ｂｉ
ｔだけ増速し、Ｈ0＜Ｈと判定だった場合には５０８ス
テップでインバータ設定周波数ｆを１ｂｉｔだけ減速し
て加減速処理を行う。

【００９４】使用水量が減少すると５１０〜５１２ステ
ップで前述とは逆の減速処理を行う。

【００９５】以上の処理を繰り返すことにより前述した
アルゴリズムを実現することができる。

【００９６】図７に於いて、１０４ステップの処理が終
わると１０５〜１０７ステップへ進む。１０５ステップ
でフロースイッチＦＳがＯＦＦしているか否かを判定
し、ＯＮであれば１０２ステップへ戻る。フロースイッ
チＦＳがＯＦＦであれば１０６ステップでタイマー計時
中かを判断し、タイマー計時中でなければ１０８ステッ
プでタイマーを起動し、タイマー計時中であれば１０７
ステップでフロースイッチが一定時間以上ＯＮしている
か確認し、一定時間以上ＯＮしてタイムアップしている
場合には１０９ステップでポンプの停止処理を実行す
る。ＯＦＦしている場合には１０２ステップへ戻り運転
を継続する。

【００９７】以上の実施例では需要側での水の使用のな
いことをフロースイッチにより実施しているが、このフ
ロースイッチに代えて、水使用のないことをインバータ
内の状態量、例えば周波数や電流を用いることができ
る。

【００９８】周波数を用いた具体的な実施例としては図
２に示すように過少水量使用状態として周波数ｆminを
使用し、フローチャート図７の１０５ステップの判定を
フロースイッチＦＳがＯＦＦしているか否かの判定か
ら、周波数がｆmin以下か否かの判定に変更すれば同様
の機能が実現できる。

【００９９】電流を用いた具体的な実施例としては図示
していないが、図２に示した周波数ｆminの時、予め、
使用水量Ｑminのもとでインバータの負荷電流を図５に
示すＣＴ１，ＣＴ２で測定して記憶手段に記憶させてお
き（例えばＩmin）、周波数を用いた時と同様に１０５
ステップの判定を負荷電流がＩmin以下になったかとの
判定に変更すれば良い。

【０１００】以上により、アルゴリズムで説明したよう
に、所定値に収束する動作が得られる。

【０１０１】従って、以上に説明した実施例によれば、
インバータにはどのように運転するかを決定する制御定
数設定手段を備え、及びこれの定数記憶手段を備え、イ
ンバータ出力周波数とポンプ吐出圧力との関係を予め記
憶する手段をインバータ内に持ち、これに基づいて、目
標圧力が決定され、外部の負荷状態検出手段（圧力セン
サ、流量センサ）の信号を取り込み、これと前記目標圧
力と一致するよう運転制御するので、これにより上位の
制御装置が不要となりインバータの外部からの速度指令
が不要になる。

【０１０２】従って以下に列挙する効果が得られる。

【０１０３】インバータの外部からの速度指令入力端子
及び、速度指令に必要な回路が省略できるので、周辺の
複雑な制御回路が不要となり、低コスト化、小形軽量化
が実現でき、回路簡略化による大きな信頼性の向上が得
られる。

【０１０４】予めインバータ周波数と給水圧力の関係に
基づいて、運転負荷状態に対応したロード曲線を決定し
ておき、コンソールにより、インバータに直接設定して
記憶し、実際の負荷状態は圧力センサにより検出し、こ
の検出した圧力と前記した設定した負荷状態（ロード曲
線）とが一致するように制御するので、ターボ形回転機
械に最適な運転が可能となる。

【０１０５】そして、これらの結果、簡単な運転指令手
段で全自動運転が可能になる。

【０１０６】また、この回転機械を冷却水用等の補機と
して使用した場合には、圧力センサＰＳ、流量センサ１
０を用いることなく主機との連動運転となるので、主機
から運転指令信号を貰うようにでき、この運転指令信号
をスイッチＳＳに代えてＦＷ，ＣＯＭ１端子に接続すれ
ばよくセンサレスの極めて簡単な装置にすることができ
る。

【０１０７】

【発明の効果】本発明によれば、インバータの外部から
の速度指令入力端子を省略でき、インバータの起動指令
端子に、外部の運転指令手段を接続するだけで全自動運
転を行うことができるので、簡単な回路構成で、小形軽
量、低コスト化及び信頼性向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】給水装置の全体構成図である。

【図２】給水装置の運転特性を示す。

【図３】従来の給水装置の制御装置の構成図を示す。

【図４】従来のポンプ制御系の制御プログラムの一例を
示す。

【図５】本発明の一実施例を示す図である。

【図６】本発明の一実施例の給水装置の運転特性を説明
する図である。

【図７】本発明による、ポンプ制御系の制御プログラム
の具体的一実施例を示す。

【図８】本発明による、ポンプ制御系の制御プログラム
の具体的一実施例を示す。

【図９】本発明による、ポンプ制御系の制御プログラム
の具体的一実施例を示す。

【図１０】本発明による、ポンプ制御系の制御プログラ
ムの具体的一実施例を示す。

【図１１】本発明による、ポンプ制御系の制御プログラ
ムの具体的一実施例を示す。

【図１２】本発明による一実施例の、インバータ加速処
理の線図である。

【符号の説明】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡藤啓千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インバータを具備し、該インバータにより
回転機械駆動用の電動機を可変速制御する回転機械制御
装置において、前記インバータにポンプ圧力制御機能が内蔵されたこと
を特徴とする回転機械制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記インバータはポン
プ運転制御用パラメータの設定手段があることを特徴と
する回転機械制御装置。
【請求項３】請求項２において、前記ポンプ運転制御用
パラメータは圧力制御する際の目標圧力、始動圧力、停
止圧力であることを特徴とする回転機械制御装置。
【請求項４】請求項２において、前記ポンプ制御用パラ
メータは圧力制御する際の目標圧力、始動圧力であるこ
とを特徴とする回転機械制御装置。
【請求項５】請求項１において、負荷状態検出手段の信
号が直接インバータに取り込めるように構成したことを
特徴とする回転機械制御装置。
【請求項６】請求項５において、前記負荷状態検出手段
は圧力センサ、フロースイッチであることを特徴とする
回転機械制御装置。
【請求項７】請求項５において、起動は圧力検出手段の
信号が入ったことを契機とし、停止は流量検出手段の信
号が入ったことを契機としていることを特徴とする回転
機械制御装置。
【請求項８】請求項５において、起動はインバータ入力
端子に需要側で水の使用があったことを示す信号が入っ
たことを契機とし、停止は前記インバータ入力端子に需
要側で水の使用がないことを示す信号が入ったことを契
機としていることを特徴とする回転機械制御装置。
【請求項９】請求項５の発明において、起動はインバー
タ入力端子に需要側で水の使用があったことを示す信号
が入ったことを契機とし、停止は前記インバータ内の水
の使用がないことを示す状態量がその規定値となったこ
とを契機としていることを特徴とする回転機械制御装
置。
【請求項１０】請求項９の発明において、前記状態量は
インバータの周波数または出力電流であることを特徴と
する回転機械制御装置。
【請求項１１】インバータにより回転機械駆動用の電動
機を可変速制御する回転機械制御装置の制御方法におい
て、予め前記インバータ内の設定手段に目標圧力と始動
圧力と停止圧力を設定し、前記インバータに圧力センサ
の信号を直接取り込み、前記圧力センサの信号が前記始
動圧力以下になったら前記インバータで前記電動機を起
動し、前記圧力センサの信号が前記停止圧力以上になっ
たら前記電動機を停止することを特徴とする回転機械制
御装置。
【請求項１２】インバータにより電動機でポンプを可変
速制御する回転機械制御装置の制御方法において、予め
前記インバータ内の設定手段に目標圧力と始動圧力と停
止流量を設定し、前記インバータに前記ポンプの吐き出
し側圧力を検出する圧力センサと前記ポンプの吐き出し
流量を検出する流量センサの信号を直接取り込み、前記
圧力センサの信号が前記始動圧力以下になったら前記イ
ンバータで前記電動機を起動し、前記流量センサの信号
が前記停止流量以下になったら前記電動機を停止するこ
とを特徴とする回転機械制御装置。
【請求項１３】インバータにより電動機でポンプを可変
速制御する回転機械制御装置の制御方法において、予め
前記インバータ内の設定手段に前記ポンプの停止条件を
設定し、前記インバータの電流または周波数で停止条件
を判断して前記ポンプを停止することを特徴とする回転
機械制御装置。
【請求項１４】インバータにより電動機でポンプを可変
速制御する回転機械制御装置の制御方法において、予め
前記インバータ内の設定手段に目標圧力と、始動圧力
と、停止流量に対応した電流値または周波数値を設定
し、前記インバータに前記ポンプの吐き出し側圧力を検
出する圧力センサの信号を直接取り込み、前記圧力セン
サの信号が前記始動圧力以下になったら前記インバータ
で前記電動機を起動し、前記インバータ内で検知された
出力電流または出力周波数が前記設定した電流値または
周波数値以下になったら前記電動機を停止することを特
徴とする回転機械制御装置。