JPH10229695A - デュアルインバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のターボ機械を制御する複数のインバー
タの上位に設ける外付けの高価な制御装置を不要とし、
簡単で小型軽量，低コスト化を実現する。 【解決手段】 並列に設けられた２台のターボ機械5-1,
5-2の夫々に対応したインバータINV1,INV2を２台設け、
各インバータは、ターボ機械5-1,5-2の負荷状態検出値
を取り込み自己に接続されたターボ機械5-1,5-2を負荷
状態検出値に応じて駆動制御するマイコンを内蔵してい
ると共に、信号配線S3により相互に接続され信号配線S3
を介して各々の運転状態を連絡し合い各インバータINV
1,INV2の運転可否を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数のターボ機械を駆動
制御するデュアルインバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボ形ポンプやターボ形送風機等のタ
ーボ機械では、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、そしてこれらの機
械出力は運転速度の３乗に比例する。このことは、負荷
量の低減に伴ってその運転速度を下げることができるこ
とを示しており、省エネルギーを図ることができる等の
メリットがある。

【０００３】従来から、複数のインバータを用い、複数
のターボ機械の吐出し側の圧力がある一定の関係を保つ
よう速度制御すると共に、これら複数のインバータ，タ
ーボ機械の運転順序の制御と運転台数の制御を行ってい
る。

【０００４】複数のターボ機械を複数のインバータで駆
動し、速度制御及び運転台数制御を行うと、比較的容易
にその給水用，風量，給水圧，風圧などを負荷変動に応
じて効率よく制御できる。このため、今後、増す増すイ
ンバータによる速度制御が普及してくるものと考えられ
る。

【０００５】従来のターボ機械の一例として、給水装置
にインバータを使用した例を図２〜図４により説明す
る。図４は給水装置の構成図であり、１は水道給水管、
２−１，２−２は配水管枝管、３−１，３−２，３−
３，３−４は仕切弁、４−１，４−２はポンプ、５−
１，５−２は電動機、６−１，６−２は逆止め弁、７は
給水管、８は内部に空気溜まりを有する圧力タンク、
９，１０はそれぞれポンプ吸込側及びポンプ吐出側の圧
力を検出する圧力センサであり、検出部の圧力に応じた
電気信号を発する。

【０００６】ＦＳ１，ＦＳ２はフロースイッチであり、
後で述べる図２，図３で示す過少水量ＱＳ以下でＯＮす
るフロースイッチである。ＣＮＵは制御装置であり、電
動機５−１，５−２を可変速駆動するインバータＩＮＶ
１，ＩＮＶ２と、漏電保護する漏電しゃ断器ＥＬＢ１，
ＥＬＢ２から成る動力回路部と、リレー回路部Ｒと、コ
ントローラＣＵとから構成されている。リレー回路Ｒ
は、トランスＴＲと、安定化電源Ｚと、リレー５２Ｘ
１，５２Ｘ２と、コントローラＣＵとのインターフェー
スＩ／Ｏとを備えている。

【０００７】コントローラＣＵは、演算処理装置ＣＰＵ
（以下、ＣＰＵと略す。）と、圧力センサ９，１０から
の信号（アナログ量）をディジタル信号に変換するため
のＡ／Ｄ変換器と、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に給
水系が所望成速度指令信号Ｎ１，Ｎ２を指令するＤ／Ａ
変換器と、コントローラＣＵに電源を供給するための電
源端子Ｅと、前述したリレー５２Ｘ１，５２Ｘ２を駆動
するためのインターフェースＩ／Ｏに信号Ｓ４を送信す
るための出力ポートＰＩＯ−１とを備える。

【０００８】また同様に、コントローラＣＵは、図２，
図３に示すポンプの運転特性に応じて運転するよう設定
手段Ｃにより設定した設定値を読込むための入力ポート
ＰＩＯ−２と、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２のそれ
ぞれが漏電等によりトリップした時に動作する接点ＥＬ
ＢＡＬ１，ＥＬＢＡＬ２と、インバータＩＮＶ１，ＩＮ
Ｖ２が過負荷等によりトリップした時に動作する接点Ｉ
ＮＶＡＬ１，ＩＮＶＡＬ２の状態を読込むための入力ポ
ートＰＩＯ−３とを備えている。即ち、ＣＰＵはこれら
の故障状態に応じてポンプを停止させ、休止している他
方のポンプへ切替えて運転するよう指令しその運転制御
を実行する。

【０００９】図２は以上説明した給水装置によって、ポ
ンプ１台を単独で運転しまたは２台のポンプを交互に運
転する際の運転特性図であり、縦軸に圧力Ｈをとり、横
軸に水量Ｑを取って示している。曲線Ａは、インバータ
により運転速度Ｎ３すなわち１００％の運転速度でポン
プを駆動した場合のＱ−Ｈ性能曲線である。同様に、曲
線Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、Ｎ２，Ｎ１，Ｎ０の運転速度
でポンプを駆動した時のＱ−Ｈ性能曲線である。

【００１０】曲線Ｆは管路抵抗曲線であり、例えば使用
水量が水量Ｑ１から水量Ｑ０に変化した時、ポンプの吐
出し側でこの曲線Ｆより高い圧力で給水すれば、末端水
栓において所望の圧力が得られることを示している。
尚、前述したインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、設定さ
れた条件、例えば加減速時間をどの程度にするかや、い
かなる値のＶ／Ｆ（出力電圧／出力周波数特性）で回転
するかを制御するが、これらの条件は、コンソールＣＯ
ＮＳ１，ＣＯＮＳ２により外部から設定される。即ち、
給水装置は曲線Ｆ上をＯ３→Ｏ２→Ｏ１→Ｏ０に沿って
ポンプを運転する。

【００１１】図４において、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，Ｅ
ＬＢ２を投入し、制御電源用しゃ断器ＣＢを投入する
と、コントローラＣＵの電源が確立し、ＣＰＵは予めメ
モリＭに記憶させているプログラムに基き、初期設定を
行い、設定手段Ｃから設定情報を読み込み、インバータ
及び漏電しゃ断器の状態（故障していないこと）を入力
ポートＰＩＯ−３より読込み、さらに圧力センサ９，１
０の信号をＡ／Ｄ変換器を介して読込む。給水圧力は運
転速度の変化に対応し、例えば管路抵抗曲線Ｆを負荷運
転制御として記憶している。こうして運転準備が完了す
る。

【００１２】この状態のもとで、需要者が水を使用する
と、給水圧力が低下し、図２に示す始動圧力ＨＯＮ以下
迄低下すると、ＣＰＵは出力ポートＰＩＯ−１を介し
て、インターフェースＩ／Ｏヘリレー５２Ｘ１を付勢す
る信号を出力すると共に、Ｄ／Ａ変換器を介して、イン
バータＩＮＶ１へ運転速度Ｎ１の信号を出力する。これ
によりインバータＩＮＶ１が始動し、電動機５−１が駆
動される。運転した後は、給水圧力が曲線Ｆ上にくるよ
う圧力センサ１０の信号に基き制御される。使用水量が
減少し、ポンプ停止条件が確立すると、ＣＰＵはリレー
５２Ｘ１を消勢すると共に現在出力しているインバータ
ＩＮＶ１への速度指令信号Ｎ１を解除する。これにより
ポンプ４−１は停止する。再度、水が使用され、給水圧
力ＨＯＮ以下となり始動条件が確立すると、リレー５２
Ｘ２の付勢信号と運転速度Ｎ２の信号が発せられ、今度
は他方のインバータＩＮＶ２が駆動されて電動機５−２
が駆動され、ポンプ４−２が運転を開始する。以後、同
様に、切り替え制御が行われ交互運転が行われる。

【００１３】図３はポンプ２台を並列運転した時の特性
図であり、図２と同一符号で示すものは同じ意味をも
つ。即ち、図２に示すようにポンプ２台を１台づつ交互
に運転していて、さらに使用水量が増大した場合には２
台のポンプ４−１，４−２を同時に運転する。ポンプ１
台で運転している状態で使用水量がＱ３以上となると、
運転速度Ｎ３は最高速度であるため、１台のポンプでは
給水能力が足りず、給水圧力がＨＬヘ低下する。これに
より、ＣＰＵはリレー５２Ｘ１，５２Ｘ２に付勢信号を
出力すると共に各インバータに速度Ｎ１，Ｎ２の指令信
号を発する。こうして２台のインバータＩＮＶ１，ＩＮ
Ｖ２により２台の電動機５−１，５−２が同時に運転さ
れ、２台のポンプ４−１，４−２が並列に運転される。
ポンプの並列運転後は、給水圧力が曲線Ｆ上にくるよう
圧力センサ１０の信号に基く制御が行われる。

【００１４】図３に於いて使用水量が減少し、運転速度
がＮ４→Ｎ３となり、給水圧力がＨＨとなると２台のう
ち１台が停止して単独運転となる。これらの公知例とし
ては特公平５−２３１３３２号公報が参考になる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、次のような問題点がある。すなわち、 （１）２台のインバータを負荷に応じて最適に制御する
には、例えば使用量が変動しても給水圧力をある定めた
負荷特性曲線上にくるよう制御するには、インバータ外
部に制御装置ＣＵやリレー回路部Ｒ等を設ける必要があ
る。このため、制御盤のコストが高くなり、寸法や重量
も大きくなる。

【００１６】（２）従来の汎用インバータを、多重系で
構成される給水装置などのターボ機械に適用してインバ
ータを交互運転や並列運転するには、各インバータより
上位に高度なマイクロコンピュータなどを備える制御装
置を設けて各インバータに指令を出力する構成にする必
要がある。この制御装置には、必要により、ターボ機械
の運転状態や異常状態，負荷状態を検出するセンサー群
を接続しなければならず、システムが高度に複雑になる
という問題がある。更に、交互運転や並列運転をするに
は、インバータ間で互いにインターロックをとり、これ
らの状態を検出して運転指令を出力する必要がある。

【００１７】（３）インバータには、電源変動や過負荷
から装置を保護するためにトリップ機能が内蔵されてい
る。このため、この保護機能が動作するとターボ機械の
運転ができなくなる。従って、ターボ機械の負荷状態や
インバータの異常状態をチェックし、必要に応じてリト
ライ運転を行う構成にする必要があるが、このために
も、インバータより上位に各インバータに指令を出す制
御装置が必要となる。

【００１８】（４）制御盤などに表示器を設け、運転状
態，異常状態などの状態量、圧力、周波数などの物理量
をこの表示器に表示しているが、この表示器のコストが
かさみ、装置低コスト化が望まれている。

【００１９】本発明の目的は、各インバータの上位に設
ける外付けの高価な制御装置を不要とし、しかも、簡単
で小型軽量，低コスト化を実現できるデュアルインバー
タを提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、並列に設け
られた２台のターボ機械の夫々に対応したインバータを
備えるデュアルインバータにおいて、各インバータは、
ターボ機械の負荷状態検出値を取り込み自己に接続され
たターボ機械を前記負荷状態検出値に応じて駆動制御す
るマイコンを内蔵していると共に、信号配線により相互
に接続され該信号配線を介して各々の運転状態を連絡し
合い各インバータの運転可否を決定する構成にすること
で、達成される。

【００２１】

【作用】同一のインバータ２台で構成するデュアルイン
バータの各インバータに内蔵されるマイコンにセンサ検
出信号に基づく制御を実行させる機能を持たせたため、
各インバータの上位に各インバータを統括する制御装置
を設ける必要がなくなる。しかも、各インバータ間を信
号配線で接続するため、上位の制御装置無しでも、この
信号配線を通して各インバータが協調して制御を行うこ
とができる。更に、ターボ機械制御装置やインバータ装
置自体に表示器を設けてて各種情報を表示するため、表
示器を別に設けるよりもコストが低減する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例に係るターボ機械制御装置
を給水装置に適用した例を示す全体構成図であり、従来
技術説明に引用した図４の構成と同一構成部分には同一
符号を付け、その省略する。図１において、制御装置Ｃ
ＮＵは漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２と、インバータ
ＩＮＶ１，ＩＮＶ２と、ノイズフィルタＺＣＬ０，ＺＣ
Ｌ１，ＺＣＬ２を備える。これは、図４で示したリレー
回路部Ｒと制御装置（ハードウェアとソフトウェアを共
に）ＣＵを前述したインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に組
込んだことによるものである。

【００２３】即ち、このインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２
は、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２のトリップ信号Ａ
Ｌを、信号線Ｓ１または信号線Ｓ２を介して端子ＤＩ
３，ＤＩ４に入力し、フロースイッチＦＳ１またはＦＳ
２の信号ＦＳ１ｂまたはＦＳ２ｂを信号線Ｓ４またはＳ
５を介して端子ＦＷＣＯＭに入力し、圧力センサ９，１
０の信号をそれぞれ信号線Ｓ６，Ｓ７を介して端子ＡＮ
０，ＡＮ１，Ｌに入力する。尚、この圧力センサ９，１
０は、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に共通に使用する
ため、両者間を信号線Ｓ８により接続する。インバータ
ＩＮＶ１，ＩＮＶ２の端子ＤＩ１，ＤＩ２，ＤＯ１，Ｄ
Ｏ２間を信号線Ｓ３で接続し、運転状態，故障状態，運
転要求などの信号のやり取りを行う。さらに、信号線Ｓ
９，Ｓ１０は、本装置の故障状態や運転状態を中央の監
視盤等へ出力する。

【００２４】図５，図６は、本発明の一実施例に係るイ
ンバータ装置を２台接続して構成したデュアルインバー
タ装置の制御手順と運転手順を説明するフローチャート
である。また、図７は、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ
２のトリップ時の動作、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２
のトリップ時の動作、及び交互運転動作を説明するため
のタイミングチャートである。

【００２５】図８は、図１のインバータのパネル面を詳
細に示したもので、１３は表示部であり、例えば７セグ
メントのＬＥＤまたは液晶等により構成する。１４はＲ
ＵＮ／ＳＴＯＰすなわち運転，停止を指令する例ばタッ
チスイッチである。１５は運転条件を設定する際の例え
ばタッチスイッチであり、コマンドを示す。１６，１７
は、メモリ書込みのコマンドを呼び出す際に、アドレス
をインクリメントまたはデクリメントするためのタッチ
キーである。１８はデータを打込むための、例えば英数
字等のデータキーであり、１９は、コマンド操作確定の
ためのキーである。２０は表示部１３が示す状態を説明
するための表示部であり、通常は銘板で構成する。

【００２６】図１０は、前述したタッチキー機能を説明
した図であり、各タッチキーの働きは次の通りである。 （１）コマンドキー「Ｃ」１５を押下げる。これによ
り、表示部１３の「イ」にに「Ｃ」の文字が点灯する。 （２）メモリ番地を英数字キー１８により指定する。こ
れにより、表示部１３の「ロ」、「ハ」に、指定したア
ドレスが表示される。 （３）確定キー「Ｒ」１９を押下げる。これにより、上
記（１）（２）に対応した設定値が表示部１３の「イ」
「ロ」「ハ」にデフォルト値が表示される。 （４）上記（３）で表示されたデフォルト値は、必要に
応じてタッチキー１５，１６，１７，１８，１９により
訂正することができる。

【００２７】図１１はこのようにして設定したインバー
タ状態量の設定例を示した図である。さらに、インバー
タをどのように運転させるかについても、図２，図３に
示すポンプ負荷特性に従って設定する。加えて、２台の
インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２のどちらを先に運転させ
るかについても予めこの設定部を利用して設定する。

【００２８】図９は、図１に示す信号の外部出力部Ｓ
９，Ｓ１０の詳細を示したもので、例えばインバータＩ
ＮＶ１，ＩＮＶ２が何かの不具合でトリップすると内部
ＣＰＵはその出力ポート１に「Ｈ」の信号を出力する。
これによりリレーＸ１が付勢され、信号端子Ｋｃ，Ｋ０
に故障を示すＯＮ信号が出力される。同様に、信号端子
ＫｃとＫ１からは例えば流入圧力低下を示す信号が出力
され、信号端子ＫｃとＫ２からは例えば吐出圧力低下を
示す信号が出力される。

【００２９】次に、図５，図６を使用して、運転動作に
ついて詳細に説明する。図１の漏電しゃ断器ＥＬＢ１，
ＥＬＢ２を投入すると、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２
の電源が確立すると（図５の５０１〜５０３ステップ参
照）、表示部１３に、例えば“０００”と表示される。
図５の５０４ステップで、キースイッチ１４を押下げた
か否かを確認し、ＮＯであれば５０５ステップに進み、
ＹＥＳであれば５０６ステップへ進む。このキースイッ
チ１４は、ＲＵＮ／ＳＴＯＰ（運転／停止）指令用スイ
ッチであり、１回目で運転指令、もう一回押すと停止指
令を意味する。５０６ステップでは、キースイッチ１５
を押下げて運転条件等の前述した各種条件が設定されて
いるか否かを確認する。確認した結果、設定されていれ
ば５０８ステップへ進み、そうでなければ５０５ステッ
プへ進む。５０５〜５０７ステップでは前述した各種設
定を行う。

【００３０】また、この例では、１号機を優先機として
優先運転フラグＰＲ１０ＦをＯＦＨ（この場合、Ｈは１
６進数を意味する。）にセットし、２号機を００Ｈにセ
ットしてある（人為的な設定）。この後、５０８ステッ
プへ進み、図６に示す割込処理ルーチンを許可する。

【００３１】図６（ａ）に示す割込み処理ＩＮＴ０で
は、６０１〜６０４ステップに示すように内部状態をチ
ェックし、漏電しゃ断器えＬＢ１，ＥＬＢ２がトリップ
状態であれば、または、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２
がトリップ状態であれば、６０７ステップで運転可能フ
ラグをリセットする。これらがトリップ状態でなく正常
であれば６０９ステップで運転可能フラグをセットし、
もし、トリップ状態であれば６０８ステップで停止しこ
れに対応した処理を実行する。さらに、６０３〜６０５
ステップでは、並列運転要求があるか否かを判定し、並
列運転要求であれば優先運転フラグＰＲ１０Ｆを０１Ｆ
にセットし、そうでなければ０１Ｈをマスクしておく。

【００３２】図６（ｂ）で示す割込処理ＩＮＴ１では、
インバータ内部状態量（６１２ステップ参照：電圧，電
源，圧力，周波数の測定とコマンドに応じた表示部への
表示を行う。詳細な表示内容は図８による。）のチェッ
クや、入出力ポートのチェック（６１３ステップ参照：
入出力端子ＤＩ１〜Ｄ０４の監視とデータをメモリに格
納）や、各センサの信号のチェック（６１４ステップ参
照：ＡＮ０，ＡＮ１，Ｌなどの監視とデータをメモリに
格納）を行う。

【００３３】図５に戻り、５０９ステップではどちらの
インバータ，ポンプが先発機として設定されているかを
判定する。例えば、インバータＩＮＶ１を電源投入初期
時の優先機（優先運転フラグＰＲ１０Ｆが０ＦＦＨにセ
ットされている。）とし、インバータＩＮＶ２を非優先
機（優先運転フラグＰＲ１０Ｆが００Ｈにセットされて
いる。）としているとする（０ＦＦＨが優先、０１Ｈが
並列運転要求、００Ｈが追従）。この判定の結果、イン
バータＩＮＶ１を先発機として（後で詳細に説明するが
図５の優先運転フラグＰＲ１０Ｆが０ＦＦＨの状態であ
るから）、次の５１０ステップへ進む。インバータＩＮ
Ｖ２は、フラグの状態が００Ｈであるから０ＦＦＨとな
るまで５０９ステップで待機する。

【００３４】インバータＩＮＶ１は、５１０ステップで
圧力センサ１０の検出した圧力信号が、図２，図３に示
す始動圧力Ｈ０Ｎ以下であれば、５１１ステップへ進
み、ここでインバータＩＮＶ１及びポンプ４−１を始動
させる。以下、５０５ステップでインバータに設定した
負荷条件のもとで負荷変動に応じた運転を続ける（５１
２，５１３ステップ）。

【００３５】このような状態から使用水量が減少する
と、少水量検出手段（インバータ内部の負荷電流であっ
たり、フロースイッチＦＳ１又はＦＳ２等である。）が
動作する。そこで、次の５１４ステップで、少水量検出
手段が少水量を検出しているか否か即ちフロースイッチ
であればこれがＯＦＦしているか否かを判定する。判定
した結果、水量が少なくポンプの停止条件が確立（始動
頻度抑制を考慮して、数分間の時間をかけて停止条件が
確立しているか否かの判定を行う。）していれば、次の
５１５ステップで停止処理を実行する。この後、５０９
ステップへ戻り、これ以降の処理を繰返し処理する。

【００３６】ところで、図３に示すように、使用水量が
Ｑ３以上に増大すると、もはや、ポンプ１台の運転では
需要要求に対応できなくなる。この状態となると２台並
列運転要求信号が発生する。即ち、図６（ａ）の６０
３，６０５ステップで優先運転フラグＰＲ１０Ｆを０１
Ｈにセットする。尚、並列運転要求条件とは図３に於い
て、例ばインバータ運転速度が最高速度Ｎ３に適し、給
水圧力がＨＬ以下に達した場合であり、並列運転要求解
除条件とはインバータ運転速度が最低速度Ｎ４に達し、
給水圧力がＨＨ以上に達した場合であり、この場合には
優先運転フラグＰＲ１０Ｆの０１Ｈをマスクする。

【００３７】このような並列条件が満たされると、追従
機として設定されていたインバータＩＮＶ２は５０９ス
テップでの判定の結果、優先運転フラグＰＲ１０Ｆが０
１Ｈであり、次の５１０ステップ以降で、前述した要領
でインバータＩＮＶ２，ポンプ４−２が始動し、並列運
転となる。並列運転後、両方のインバータＩＮＶ１，Ｉ
ＮＶ２、ポンプ４−１，４−２、及びモートル５−１，
５−２は前述した５１２〜５１３ステップによって、そ
れぞれ停止条件が確立すると停止する。

【００３８】次に、図７のタイムチャートを使用して、
交互運転及び異常時の動作について説明する。図７の時
刻１に於いて、運転要求信号が１台でており、運転優先
は１号機にあるため、インバータＩＮＶ１，１号ポンプ
４−１が運転し、信号Ｓ３のうち、Ｄ０１をインバータ
ＩＮＶ２に対して出力し、インバータＩＮＶ１が運転中
であれことを宣言する。インバータＩＮＶ２はこの信号
を端子ＤＩ１で受けて、アンサーバック信号（インバー
タＩＮＶ２，２号ポンプ４−２が運転可能状態にないこ
と）を端子Ｄ０１より、インバータＩＮＶ１に対して出
力する。インバータＩＮＶ１はこの信号を端子ＤＩ１で
受ける。

【００３９】時刻２〜３間では運転要求信号がなく、イ
ンバータ，ポンプは停止している。尚、この時、インバ
ータＩＮＶ１の運転優先フラグＰＲ１０Ｆを００Ｈと
し、運転状態信号Ｄ０１をＬとし、インバータＩＮＶ２
の運転優先フラグＰＲ１０Ｆを０ＦＦＨとし、運転状態
信号Ｄ０１をＬとする。

【００４０】次に、時刻３で運転要求信号が入ると、運
転優先フラグＰＲ１０Ｆが０ＦＦＨであるインバータＩ
ＮＶ２，２号ポンプ４−２が運転し、運転中であること
をＤ０１をＨとし、インバータＩＮＶ１に対して出力す
る。このようにして互いにインバータＩＮＶ１とインバ
ータＩＮＶ２間で信号の授受を行い、交互運転を行う。

【００４１】次に、時刻５〜６間で、インバータＩＮＶ
１，１号ポンプ４−１が運転している状態でインバータ
又は漏電しゃ断器がトリップした場合を考える。トリッ
プすると、インバータＩＮＶ１は即、停止し、運転状態
信号Ｄ０１をＬ、故障状態信号Ｄ０２をＨとし、運転優
先信号ＰＲ１０Ｆを００Ｈとする信号を発する。又、あ
わせて、インバータＩＮＶ１の故障判定用タイマーＲＥ
ＳＣ１，ｔ０秒を起動し、故障時強制停止タイマーＲＥ
ＳＴ１，ｔ１秒を起動する。これらの信号に対応してイ
ンバータＩＮＶ２は運転優先信号ＰＲ１０Ｆを０ＦＦＨ
とし、運転状態信号をＤ０１をＨとして運転を始める。

【００４２】時刻６では運転要求信号がなくなり、イン
バータＩＮＶ２は停止し、運転状態信号Ｄ０１をＬとす
る。時刻７では再び運転要求信号が発せられるが、前述
したインバータＩＮＶ１の故障時強制停止タイマＲＥＳ
Ｔ１，ｔ１秒が計時中でインバータＩＮＶ１の故障状態
信号Ｄ０２がＨ状態のため、再び、インバータＩＮＶ２
が運転する。

【００４３】時刻７〜８間では前述したインバータＩＮ
Ｖ１の故障強制停止タイマーＲＥＳＴ１、ｔ１秒が計時
終了し、故障状態信号Ｄ０２がＨ→Ｌとなる。時刻８で
はインバータＩＮＶ２が停止し、運転優先フラグＰＲ１
０Ｆを００Ｈとし、逆にインバータＩＮＶ１はこの信号
を０ＦＦＨとしておく。時刻９の運転要求時はインバー
タＩＮＶ１が運転する。この後、インバータＩＮＶ１が
故障すると前述した信号発して、停止し、再度、強制停
止タイマＲＥＳＴ１を起動し、ｔ１秒の計時を開始し、
インバータＩＮＶ２の運転へ切り替える。以下、時刻１
１まで前述の作動を繰返す。

【００４４】時刻１１で運転要求があり、インバータＩ
ＮＶ１が運転し、やはり運転後にトリップすると、時刻
１２で、強制停止時間ｔ１が計時終了し、故障判定用タ
イマーＲＥＳＣ１のｔ０秒間に３サイクルのインバース
ＩＮＶ１の故障が生じており、この段階でインバータＩ
ＮＶ１は故障とみなし運転不能状態とし、運転状態信号
Ｄ０１をＬ、故障状態信号Ｄ０２をＨとし、運転優先フ
ラグＰＲ１０Ｆを００Ｈとする。合せて、図８の表示部
にＥ０１を表示し、図９に示すＣＰＵの出力ポート１に
Ｈの信号を出力し、リレーＸ１を付勢させ、外部にＫ
ｃ，Ｋ０の故障信号を発する。この後は２号機のみの運
転となる。

【００４５】尚、故障判定タイマーＲＥＳＣ１のｔ０秒
内に、そのインバータの運転・故障を３回リトライする
と故障とみなし、図７の時刻１１の破線で示すように、
正常に復帰した場合、即ち、リトライ３回未満で正常に
復帰したら故障とせず、運転を続けられるようにする。
ここで言う故障とは漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２の
トリップとインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２のトリップを
意味しているが、図７はインバータトリップの例で示し
た。

【００４６】漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２のトリッ
プについて説明を加えると次の通りとなる。１号漏電し
ゃ断器ＥＬＢ１がトリップすると、これの主電源が落
ち、アラーム信号Ｓ１が入る。インバータＩＮＶ１の制
御電源はサーキットプロテクターＣＰ１を介して、端子
Ｒ１，Ｒ２へ供給されている。アラーム信号Ｓ１に基
き、運転状態信号Ｄ０１をＬ、故障状態信号Ｄ０２をＨ
とし、運転優先信号ＰＲ１０Ｆを００Ｈとする。さら
に、ポンプ並列運転時の作動を説明すると次の通りとな
る。図７に於いて、時刻１３でインバータＩＮＶ１が運
転しており、時刻１４で２台運転要求信号が出ると、イ
ンバータＩＮＶ２の運転優先フラグＰＲ１０Ｆを０１Ｈ
とする。すると、図５の５０９ステップ以降の処理を実
行して、インバータＩＮＶ２が運転し、運転状態信号Ｄ
０１をＨとした信号を発する。

【００４７】次に、図１，図９により、他の故障時の対
応について説明する。水道配水管１の圧力が規定値（通
常は１〜３．５ｋｇｆ／ｃｍ²あり、配管の破裂や工事
断水となり、例ば０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以下に低下した
状態）以下になると、ポンプ吸込側に設置されている圧
力センサー９がこれを検知する。この時、インバータＩ
ＮＶ１及びインバータＩＮＶ２は信号Ｓ６とＳ８によ
り、この状態を検出し、同インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ
２を停止させ、水道配水管圧力が規定値以上に復帰する
と、両インバータを運転可能とする。

【００４８】同様の要領で、ポンプ吐出側圧力が規定値
以下（ポンプエアー噛み等により、給水系が所望する圧
力の例えば５０％以下に低下）になると、圧力センサー
１０がこれを検知して（運転不能状態を）、信号Ｓ７，
Ｓ８により、インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２を停止さ
せ、規定値以上に復帰したら、両インバータを運転可能
とする。そして、この異常状態、即ち、吸込側圧力が低
下した場合には表示部にＥ０２を表示し、図９の出力ポ
ート２からＨ信号を発し、リレーＸ２を付勢し、外部に
Ｋｃ，Ｋ１の信号を出力する。吐出側圧力が低下した場
合には表示部にＥ０３を表示し、図９の出力ポートにＨ
信号を発して、リレーＸ３を付勢させ、外部に信号Ｋ
ｃ，Ｋ２を出力する。

【００４９】以上述べた本発明の実施例に係るデュアル
インバータを略述すると、以下のようになる。インバー
タの外付けに、従来使用していた上位の高度な制御装置
と、リレー回路部をインバータ内に収めて（殆どをイン
バータ内マイコンソフトに置き換える。）インバータは
同じものを２台で構成して、デュアル構成のインバータ
としている。各インバータは内部にＣＰＵ，記憶部を有
し、そのパネル面に表示部と設定部を設けてある。ま
た、２台のインバータ間は運転状態及び故障状態を伝達
する信号線で連結し、互いに信号の授受を行う構成とし
ている。さらに、これらのインバータは予め設定部によ
り、どのようにインバータを運転するか、あるいは負荷
の運転パターンを設定しておき、どちらを先に運転させ
るか優先機を設定してある。このようにして、交互及び
並列運転、異常時のリトライ及びバックアップ運転を行
うことができる。

【００５０】また、運転状態及び故障状態をインバータ
の表示部に表示させている。特に、圧力，電流，周波
数，電圧はその他を故障内容についてはエラーコード化
して表示する。更に、吸込側圧力状態及び負荷状態を検
出する圧力センサは２台のインバータに共用できるよう
にしている。

【００５１】漏電しゃ断器は主回路の短絡保護及び二次
側の漏電保護を行い、主回路をしゃ断し、その信号線を
インバータと連結する構成にしている。インバータはタ
ーボ機械を駆動し、完全２重系で構成され、負荷状態を
検出する圧力センサー、過少負荷状態検出手段、吸込側
圧力センサーの各信号線を直接取り込む。インバータに
はそれぞれ予め制御方法、手順を記述したマイコンソフ
トが搭載されている。使用初期、漏電しゃ断器を投入す
ると、両インバータの電源が確立し、予め優先機として
設定されている方が運転を待機する。

【００５２】負荷状態を検出する圧力センサが予め設定
してある始動圧力を検出したら、待機している方のイン
バータが始動する。過少負荷状態を検出するセンサがこ
れを検出し、予め設定してある停止条件が確立したら同
インバータが停止させ、休止中のインバータは先行機の
停止信号により運転可能状態とし、前述した要領で始
動、停止を行う。さらに負荷状態を検出する圧力センサ
が、予め設定してある並列運転圧力状態を検出したら、
休止中のインバータは運転可能状態とし、並列運転す
る。

【００５３】さらに、漏電しゃ断器のトリップ、インバ
ータのトリップ時には両インバータ間を連結する信号線
によりこの状態を互いに伝達し、異常側の停止と他方へ
の切替え、内部信号の発生を行いリトライを行う。さら
に、インバータの盤面表示部にエラーコードによりこの
状態を表示し、外部に信号を発する。この他この表示部
を利用して、圧力、電流、電圧、周波数の値を表示する
ようにしている。

【００５４】これにより、本発明の実施例によれば、２
台のインバータに制御回路、運転手順、制御内容を収納
しているので、外付けのリレー回路部及び上位の高度な
制御装置を必要とせず交互運転又は交互・並列運転を行
うことができ、制御装置が簡略化され、小形軽量で且
つ、低コスト化が実現できる効果がある。さらに、部品
点数削減されるので信頼性が向上する。

【００５５】また、主回路の短絡及び漏電は漏電しゃ断
器により、これ以外の負荷側の故障状態はインバータの
内部状態量の変化により、インバータ自身が監視してい
るため、簡単で確実に異常時の切替え運転が可能であ
る。更に、予め優先機をインバータで外部設定可能とし
てあるので、運転順序が乱れることがない（停電復帰時
など）。更にまた、故障時リトライ動作を付加してある
ので、故障状態を確実に検出できる効果がある。

【００５６】更にまた、運転状態及び故障状態をインバ
ータの表示部を利用して表示するので簡単で低コスト化
が実現可能である。更にまた、負荷状態を検出する圧力
センサ、吸込側圧力を検出する圧力センサーを２台のイ
ンバータで共有できるようにしたので簡単・安価とな
る。更にまた、完全多重系（実施例では２重系）のシス
テム構成により、故障バックアップを取っているので、
より一層、信頼性を向上できる効果がある。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、複数台のインバータ間
で信号授受を行い、連係して運転できるようにしたた
め、外付けの制御装置が不要で、簡単、小形軽量、低コ
スト化を図ることのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るターボ機械制御装置を
給水装置として適用した構成図である。

【図２】ポンプを単独または交互に運転する際の運転特
性図である。

【図３】ポンプ２台並列運転時の運転特性図である。

【図４】従来の給水システムの全体構成図である。

【図５】図１に示すターボ機械制御装置の運転手順を示
すフロ−チャ−トである。

【図６】図１に示すターボ機械制御装置の制御方法を示
すフロ−チャ−トである。

【図７】デュアルインバータの制御動作を示すタイミン
グチャートである。

【図８】インバータの表示部，設定部の詳細図である。

【図９】インバータの故障状態の外部出力回路図であ
る。

【図１０】インバータ表示部，設定部の機能説明図であ
る。

【図１１】インバータ内部状態量の設定例を示す図であ
る。

【符号の説明】 ４−１，４−２…ターボ機械であるそれぞれポンプ、５
−１，５−２…モータ、ＦＳ１，ＦＳ２…過少負荷検出
手段、ＥＬＢ１，ＥＬＢ２…漏電しゃ断器、ＩＮＶ１，
ＩＮＶ２…インバータ。

フロントページの続き (72)発明者 国井 寛 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 遠藤 常博 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 本間 敏 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並列に設けられた２台のターボ機械の夫
   々に対応したインバータを備えるデュアルインバータに
   おいて、各インバータは、ターボ機械の負荷状態検出値
   を取り込み自己に接続されたターボ機械を前記負荷状態
   検出値に応じて駆動制御するマイコンを内蔵していると
   共に、信号配線により相互に接続され該信号配線を介し
   て各々の運転状態を連絡し合い各インバータの運転可否
   を決定する構成になっていることを特徴とするデュアル
   インバータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、ターボ機械が電動機
   付きの給水用ポンプであり、負荷状態検出値は、前記給
   水用ポンプの吸込側の圧力検出値または吐出側の圧力検
   出値であることを特徴とするデュアルインバータ。
3. 【請求項３】 請求項１において、ターボ機械が電動機
   付きの給水用ポンプであり、負荷状態検出値は各給水用
   ポンプ毎の流量検出値であることを特徴とするデュアル
   インバータ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
   て、次に起動させるターボ機械を指定する優先フラグを
   前記信号配線を介して当該ターボ機械に接続されたイン
   バータ内蔵のメモリに書き込み該ターボ機械を起動させ
   ることを特徴とするデュアルインバータ。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
   て、２台のターボ機械を交互運転，並列運転させること
   を特徴とするデュアルインバータ。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかにおい
   て、電源投入後に最初に起動するターボ機械を指定する
   優先フラグが予め当該ターボ機械に接続されたインバー
   タ内蔵のメモリに設定されていることを特徴とするデュ
   アルインバータ。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかにおい
   て、各マイコンは夫々が前記負荷状態検出値を取り込み
   他のマイコンとは独立して負荷制御の演算処理を行うこ
   とを特徴とするデュアルインバータ。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれかにおい
   て、故障が生じたとき故障表示を行う表示部を備えるこ
   とを特徴とするデュアルインバータ。