JPS6255379B2 - - Google Patents
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- JPS6255379B2 JPS6255379B2 JP57053824A JP5382482A JPS6255379B2 JP S6255379 B2 JPS6255379 B2 JP S6255379B2 JP 57053824 A JP57053824 A JP 57053824A JP 5382482 A JP5382482 A JP 5382482A JP S6255379 B2 JPS6255379 B2 JP S6255379B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/36—Means for starting or stopping converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
- H02H3/093—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means
- H02H3/0935—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current with timing means the timing being determined by numerical means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本発明は電動機に対する供給電圧あるいは供給
周波数が変化し電動機の可変速運転を行なつて
も、電動機の保護を行なつてゆくことができる過
負荷保護装置を備えたインバータ装置に関するも
のである。 従来から過電流あるいは過負荷時の回路遮断方
式として、負荷装置を連結する電源供給ラインに
電流検出遮断装置（サーマルリレー）を設けるこ
とが行なわれている。しかし、このような電流検
出遮断装置は単に電流値のみを検出しているもの
であるから電源条件例えば電源周波数が変化し負
荷装置の運転条件が変わつた場合、負荷装置の保
護を適切に行なえないことがある。例えば電動機
をインバータ運転してゆく場合、特に他冷却装置
を持たない通常の電動機ではインバータ装置の出
力周波数を減少させてゆくと電動機の自冷能力が
極端に低下し、電動機の負荷耐量がなくなつてし
まう。すなわち、インバータ装置の出力周波数を
減少させて運転を続ける場合、電動機の自冷能力
の低下により負荷電流が小さな範囲でも電動機の
温度が上昇してしまうことがある。したがつて、
このような場合は従来の電流検出遮断装置では負
荷電流の値が動作値まで達しないため、負荷装置
の保護を行なうことができなくなる。このように
電源周波数が変化し負荷装置の冷却効果が変わつ
てしまう場合、従来の電流検出遮断装置では負荷
装置の保護不完全となる問題があつた。 そこで本発明はインバータ装置の出力電圧、あ
るいは出力周波数などの出力条件が変化する場合
にも、確実に電動機を保護してゆくことができる
過負荷保護装置を備えたインバータ装置を提供す
るものである。 すなわち本発明は交流電力を直流電力に変換す
るコンバータ部と直流電力を交流電力に再変換す
るインバータ部とを持ち、速度設定器により設定
した運転条件でインバータ部に接続する電動機を
可変速運転してゆくインバータ装置において、イ
ンバータ部を介して電動機に供給される負荷電流
を検出する電流検出手段と、運転速度の変化に応
じて変化する電動機固有の冷却効果を考慮した連
続運転可能時間を示す熱時限特性をあらかじめ記
憶した記憶手段と、電流検出手段の検出値を取り
んで積算処理を行ない、この積算値が記憶手段に
記憶した記憶値を越えたとき異常信号を発し前記
インバータ部の再変換動作を停止する異常検出手
段とを備えたことを特徴とする過負荷保護装置を
備えたインバータ装置を提供するものである。 以下、図に示す実施例を説明してゆく。この実
施例はインバータ装置内部の直流回路部の直流平
均電流からインバータ装置に接続した電動機に供
給される一次電流に相当する値をインバータ装置
内のインバータ装置演算部を利用して算出し、さ
らに記憶部に予め記憶させた電動機の熱時限特性
と算出した一時電流の積算値とを比較演算し、過
負荷または過電流による電動機の温度上昇を推定
して、インバータ装置自身の出力を遮断すること
により電動機の保護を行なつてゆくものである。
すなわち、第１図は過負荷保護装置を組み込んだ
インバータ装置の全体構成を説明するためのブロ
ツク図であり、T1，T2，T3は３相交流電源の入
力端子、CNVは３相交流電力を直流電力に変換
するコンバータ部、INVは直流電力を再び３相交
流電力に変換するインバータ部であり、トランジ
スターあるいはサイリスタなどの組み合わせによ
り構成される。RS、CBはそれぞれコンバータ部
CNVとインバータ部INVを連結する直流回路中に
配置した限流抵抗器と平滑コンデンサである。
CONは主にインバータ部INVのトランジスターの
ベース回路あるいはサイリスタのゲート回路を制
御するためのインバータ制御回路であり、次のも
のから構成されている。ROMは記憶装置であり
インバータ部INVの制御手順、および制御上必要
な各種データを記憶している。RAMは一時記憶
装置であり、制御上必要な各種中間データを記憶
する。ｉ／ｏはインターフエースであり各種アナ
ログ量をデジタル変換あるいはデジタル量をアナ
ログ変換してゆくものである。CPUはインバー
タ装置演算部であり記憶装置ROMにあらかじめ
記憶したプログラムに従い各種演算を行ない、イ
ンターフエースｉ／ｏを通じてインバータ部INV
のトランジスタのベース回路あるいはサイリスタ
のゲート回路を制御するための信号を発するもの
である。T4，T5，T6はインバータ部INVの出力
を取り出すための出力端子、IMは出力端子T4，
T5，T6に接続した３相誘導電動機である。 このように構成したインバータ装置では一般的
にインバータ装置の運転を始めるとあらかじめ定
められたプログラムに従い、インバータ部INVの
出力周波数および出力電圧が制御されて３相誘導
電動機IMが始動してゆくことになる。また、図
示しない速度設定器を操作することにより、イン
ターフエースｉ／ｏを通じて、この速度指令信号
が入力されると、インバータ装置演算部CPUは
速度設定器により設定された運転条件を実現する
ために必要な各種ベース信号あるいはゲート信号
を算出し、インターフエースｉ／ｏを通じてイン
バータ部INVに与え、３相誘電導動機IMを指示
された速度で運転してゆく。 さらに説明を続けると、RSHは電流検出抵抗
器であり、コンバータ部CNVとインバータ部INV
を連続する直流回路中に設け、インバータ部INV
が消費する直流電流量を検出するものである。こ
の直流電流量に比例する電流検出抵抗器の両端の
電圧降下値はインターフエースｉ／ｏを介してイ
ンバータ制御回路CON内に取り込まれる。ま
た、記憶装置ROMには負荷装置保護のための各
種計算プログラム、および電動機個有の冷却効果
を考慮した熱時限特性などがあらかじめ記憶され
ている。 さて、このように構成したものにおける過負荷
保護の基本的な動作原理を説明する。第２図は誘
導電動機を商用電源で駆動した時の熱特性の一例
を示す図であり、横軸は誘導電動機に流入する一
次電流の大きさiM、縦軸に連続運転可能時間
（熱許容時限）の関数ｋを取つたものであり、領
域Ａ内では誘導電動機の安全運転が行なえ、領域
Ｂでは誘導電動機が過負荷となり保護を必要とす
るものである。誘導電動機の温度上昇は一般に流
入電流の自乗i2と時間の関数ｋの積、i2×ｋと冷
却効果を表わす冷却係数に比例する。今、誘導電
動機の一次電流をiM、運転時間をｔ、温度上昇
を△Ｔとすると、温度上昇△Ｔは、 △Ｔ＝∫ｔ ｐK0・iM2・dt ………(1) で表わされる。ここで、K0は誘導電動機の構造
により異なる比例定数であり、冷却係数はこの中
に含まれ、運転速度（回転数）に関連する関数と
なる。一方、コンバータ部CNVとインバータ部
INVの間の直流回路に流れる直流電流idと誘導電
動機に流れる一次電流iMの関係はPWMインバー
タ装置の場合、次のようになる。 iM＝K1×K2×ａｆｍａｘ＋ｂ／ａｆ＋ｂid………
(2) ここで、 ｆ；インバータ装置の出力周波数 fmax；定トルク領域における最大周波数 K1；直流回路の直流電圧と、fmaxにおける誘導
電動機の一次電圧（実効値）との比、 ａ、ｂ；定数 K2；
周波数が変化し電動機の可変速運転を行なつて
も、電動機の保護を行なつてゆくことができる過
負荷保護装置を備えたインバータ装置に関するも
のである。 従来から過電流あるいは過負荷時の回路遮断方
式として、負荷装置を連結する電源供給ラインに
電流検出遮断装置（サーマルリレー）を設けるこ
とが行なわれている。しかし、このような電流検
出遮断装置は単に電流値のみを検出しているもの
であるから電源条件例えば電源周波数が変化し負
荷装置の運転条件が変わつた場合、負荷装置の保
護を適切に行なえないことがある。例えば電動機
をインバータ運転してゆく場合、特に他冷却装置
を持たない通常の電動機ではインバータ装置の出
力周波数を減少させてゆくと電動機の自冷能力が
極端に低下し、電動機の負荷耐量がなくなつてし
まう。すなわち、インバータ装置の出力周波数を
減少させて運転を続ける場合、電動機の自冷能力
の低下により負荷電流が小さな範囲でも電動機の
温度が上昇してしまうことがある。したがつて、
このような場合は従来の電流検出遮断装置では負
荷電流の値が動作値まで達しないため、負荷装置
の保護を行なうことができなくなる。このように
電源周波数が変化し負荷装置の冷却効果が変わつ
てしまう場合、従来の電流検出遮断装置では負荷
装置の保護不完全となる問題があつた。 そこで本発明はインバータ装置の出力電圧、あ
るいは出力周波数などの出力条件が変化する場合
にも、確実に電動機を保護してゆくことができる
過負荷保護装置を備えたインバータ装置を提供す
るものである。 すなわち本発明は交流電力を直流電力に変換す
るコンバータ部と直流電力を交流電力に再変換す
るインバータ部とを持ち、速度設定器により設定
した運転条件でインバータ部に接続する電動機を
可変速運転してゆくインバータ装置において、イ
ンバータ部を介して電動機に供給される負荷電流
を検出する電流検出手段と、運転速度の変化に応
じて変化する電動機固有の冷却効果を考慮した連
続運転可能時間を示す熱時限特性をあらかじめ記
憶した記憶手段と、電流検出手段の検出値を取り
んで積算処理を行ない、この積算値が記憶手段に
記憶した記憶値を越えたとき異常信号を発し前記
インバータ部の再変換動作を停止する異常検出手
段とを備えたことを特徴とする過負荷保護装置を
備えたインバータ装置を提供するものである。 以下、図に示す実施例を説明してゆく。この実
施例はインバータ装置内部の直流回路部の直流平
均電流からインバータ装置に接続した電動機に供
給される一次電流に相当する値をインバータ装置
内のインバータ装置演算部を利用して算出し、さ
らに記憶部に予め記憶させた電動機の熱時限特性
と算出した一時電流の積算値とを比較演算し、過
負荷または過電流による電動機の温度上昇を推定
して、インバータ装置自身の出力を遮断すること
により電動機の保護を行なつてゆくものである。
すなわち、第１図は過負荷保護装置を組み込んだ
インバータ装置の全体構成を説明するためのブロ
ツク図であり、T1，T2，T3は３相交流電源の入
力端子、CNVは３相交流電力を直流電力に変換
するコンバータ部、INVは直流電力を再び３相交
流電力に変換するインバータ部であり、トランジ
スターあるいはサイリスタなどの組み合わせによ
り構成される。RS、CBはそれぞれコンバータ部
CNVとインバータ部INVを連結する直流回路中に
配置した限流抵抗器と平滑コンデンサである。
CONは主にインバータ部INVのトランジスターの
ベース回路あるいはサイリスタのゲート回路を制
御するためのインバータ制御回路であり、次のも
のから構成されている。ROMは記憶装置であり
インバータ部INVの制御手順、および制御上必要
な各種データを記憶している。RAMは一時記憶
装置であり、制御上必要な各種中間データを記憶
する。ｉ／ｏはインターフエースであり各種アナ
ログ量をデジタル変換あるいはデジタル量をアナ
ログ変換してゆくものである。CPUはインバー
タ装置演算部であり記憶装置ROMにあらかじめ
記憶したプログラムに従い各種演算を行ない、イ
ンターフエースｉ／ｏを通じてインバータ部INV
のトランジスタのベース回路あるいはサイリスタ
のゲート回路を制御するための信号を発するもの
である。T4，T5，T6はインバータ部INVの出力
を取り出すための出力端子、IMは出力端子T4，
T5，T6に接続した３相誘導電動機である。 このように構成したインバータ装置では一般的
にインバータ装置の運転を始めるとあらかじめ定
められたプログラムに従い、インバータ部INVの
出力周波数および出力電圧が制御されて３相誘導
電動機IMが始動してゆくことになる。また、図
示しない速度設定器を操作することにより、イン
ターフエースｉ／ｏを通じて、この速度指令信号
が入力されると、インバータ装置演算部CPUは
速度設定器により設定された運転条件を実現する
ために必要な各種ベース信号あるいはゲート信号
を算出し、インターフエースｉ／ｏを通じてイン
バータ部INVに与え、３相誘電導動機IMを指示
された速度で運転してゆく。 さらに説明を続けると、RSHは電流検出抵抗
器であり、コンバータ部CNVとインバータ部INV
を連続する直流回路中に設け、インバータ部INV
が消費する直流電流量を検出するものである。こ
の直流電流量に比例する電流検出抵抗器の両端の
電圧降下値はインターフエースｉ／ｏを介してイ
ンバータ制御回路CON内に取り込まれる。ま
た、記憶装置ROMには負荷装置保護のための各
種計算プログラム、および電動機個有の冷却効果
を考慮した熱時限特性などがあらかじめ記憶され
ている。 さて、このように構成したものにおける過負荷
保護の基本的な動作原理を説明する。第２図は誘
導電動機を商用電源で駆動した時の熱特性の一例
を示す図であり、横軸は誘導電動機に流入する一
次電流の大きさiM、縦軸に連続運転可能時間
（熱許容時限）の関数ｋを取つたものであり、領
域Ａ内では誘導電動機の安全運転が行なえ、領域
Ｂでは誘導電動機が過負荷となり保護を必要とす
るものである。誘導電動機の温度上昇は一般に流
入電流の自乗i2と時間の関数ｋの積、i2×ｋと冷
却効果を表わす冷却係数に比例する。今、誘導電
動機の一次電流をiM、運転時間をｔ、温度上昇
を△Ｔとすると、温度上昇△Ｔは、 △Ｔ＝∫ｔ ｐK0・iM2・dt ………(1) で表わされる。ここで、K0は誘導電動機の構造
により異なる比例定数であり、冷却係数はこの中
に含まれ、運転速度（回転数）に関連する関数と
なる。一方、コンバータ部CNVとインバータ部
INVの間の直流回路に流れる直流電流idと誘導電
動機に流れる一次電流iMの関係はPWMインバー
タ装置の場合、次のようになる。 iM＝K1×K2×ａｆｍａｘ＋ｂ／ａｆ＋ｂid………
(2) ここで、 ｆ；インバータ装置の出力周波数 fmax；定トルク領域における最大周波数 K1；直流回路の直流電圧と、fmaxにおける誘導
電動機の一次電圧（実効値）との比、 ａ、ｂ；定数 K2；
【式】
η；インバータ効率
coso；誘導電動機の一次側の力率
である。
すなわち、電流検出抵抗器RSHを利用してサ
ンプリング時間毎に検出された直流電流idの値を
基に式(2)から誘導電動機の一次電流iMを算出す
る。この一次電流iMの値は、第２図の誘導電動
機の熱時限特性曲線から得られる指数ｎによつて
ｎ乗され、かつ、第３図に示すような関係にある
冷却係数の関数αが乗算され、さらにサンプリン
グ時間（検出時間）Δｔが乗算された値 iMn×α×Δｔ がサンプリング時間Δｔ毎に繰り返し計算され、
すでに計算されている積算値Iiに加算される。す
なわち、一定時間内での運転時間に関する積算値 Ii＝Ii＋iMn×α×ΔＴ ………(3) がサンプリング時間Δｔ毎に再計算される。 なお、第３図は横軸にインバータ装置の出力周
波数（誘導電動機の回転数）、縦軸に冷却係数の
関数αを取つたものである。このように冷却係数
の関数αは誘導電動機の運転速度に応じてプラス
から０付近あるいはマイナスの値を取るものであ
る。このように誘導電動機の運転を続け、積算値
Iiが第２図に示す誘導電動機の熱時限特性曲線を
越えるような場合、これは誘導電動機の温度上昇
が許容範囲を越え、過負荷状態にあると判断でき
るものであるから、インバータ装置の運転を止め
誘導電動機を保護してゆくことが必要になる。 実際、式(2)、式(3)の演算はインバータ装置のイ
ンバータ制御回路CON内のインバータ装置演算
部CPUを利用して行なわれる。次にこのような
例を、第１図、第４図、第５図により説明する。
第４図は熱時限特性曲線ｌの近似処理法を示すも
のであり、一次電流iMを複数区間に分割し、こ
の各区分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ毎に、それぞれ熱許
容時限kA、kB、kC、kD、kEを対応させたもの
である。この段階状に近似した熱時限特性曲線ｍ
の値はあらかじめ一次電流iM−熱許容時限の関
数ｋの数値テーブルとして記憶装置ROMに記憶
する。同時に冷却係数の関数αと電動機IMの運
転速度Ｎ（インバータ装置の出力周波数ｆ）との
関係も数値テーブルとして記憶装置ROMにあら
かじめ記憶する。また、第５図は過負荷保護の処
理フローを示すものであり、この処理フローに示
す内容の処理プログラムをあらかじめ記憶装置
ROM内に記憶して置くものとする。また、一時
記憶装置RAMには各一次電流iMの区分Ａ、Ｂ、
………、Ｅ毎に積算値Iiをそれぞれ記憶するため
の記憶エリアを設ける。 さて、インバータ制御回路CON内のインバー
タ装置演算部CPUは記憶装置ROM内のプログラ
ムを読込んで解読し、まず、第５図に示すよう
に、インターフエースｉ／ｏを通じて電流検出抵
抗器RSHの端子間降下電圧（直流電流idの値）を
取込み、この直流電流id値を基に、式(2)を利用し
て一次電流iMを算出する。次にインバータ装置
演算部CPUは算出した一次電流iMがあらかじめ
記憶装置ROMに記憶した一次電流値区分のどの
区分に該当するか判定した後、さらに現在のイン
バータ装置の出力周波数のデータを、例えば図示
しない速度設定器の設定値あるいはインバータ装
置の司令値（実際はインバータ装置の出力周波数
を管理している一時記憶装置RAM内のデータ）
を読み込むことにより、これと対応する冷却係数
の関数αのデータを記憶装置ROMより読み出し
た上で、式(3)の演算を行ない積算処理した積算値
Iiをすでに判定した一次電流値区分に対応する一
時記憶装置RAMの記憶エリアに記憶する。次に
インバータ装置演算部CPUはあらかじめ判定し
た一次電流値区分に対応する熱許容時限の関数ｋ
をあらかじめ記憶装置ROMに記憶したテーブル
より読み出し、この熱許容時限の関数ｋとすでに
積算処理した積算値Iiとを比較し、積算値Iiが熱
許容時限の関数ｋと等しいかこれを越えた場合に
異常信号を出力し過負荷異常と判断する。インバ
ータ装置演算部CPUは過負荷異常を判断した場
合、インターフエースｉ／ｏを通じてインバータ
部INVに与えるベース信号あるいはゲート信号の
送り出しを止め、インバータ部INVの運転を止め
る。熱許容時限の関数ｋと積算値Iiとを比較し、
積算値Iiが熱許容時限の関数ｋに達していない場
合、インバータ装置演算部CPUはあらかじめ安
全のために設けた一定時間を経過したかどうかの
判定を行ない、この時間が経過していない場合は
サンプリング時間△ｔのカウントを始め、このカ
ウントアツプ後、再び直流電流idの読取り以下の
処理を続ける。この一定時間は式(3)の積算処理を
繰返すと積算誤差が蓄積し、実際の熱許容時限の
関数ｋとの間に差が生じてしまうため、あらかじ
め定めた一定期間過負荷異常と判定されなかつた
場合、一時記憶装置RAMの各一次電流値区分と
対応する記憶エリアに記憶した各積算値Iiを零ク
リアしてゆくためのものである。一時記憶装置
RAMの記憶エリアを零クリアした後、一定時間
を計測するための一定時間タイマも零クリアす
る。このようなイニシヤライズ処理を行なつた
後、インバータ装置演算部CPUは再び直流電流id
を読取り以下の動作を繰返すものである。このよ
うに、インバータ制御回路CONを利用して各種
演算処理を行ない、インバータ部INVに与える信
号を遮断し、これの再変換動作を直接停止するこ
とにより電動機の過負荷保護を行なえば、特に外
部処理装置を設けなくとも過負荷保護装置を構成
してゆくことができる。 すなわち、従来のサーマルリレーを用い、電動
機の過負荷を保護するシステムにおいては、サー
マルリレーの動作を監視し、これの動作信号を取
り込んで電動機の駆動源であるインバータ装置の
制御（停止）を行なうことが必要となり、またサ
ーマルリレーが動作する毎に電動機の再始動を行
なう場合は、これのリセツト操作が必要となり、
システムとして運用上に難点のあるものであつ
た。この点、実施例においてはインバータ装置自
身が、これの出力を遮断することから付加機器を
全く必要としないばかりでなく、インバータ装置
を含めた電動機の操作システムとしての操作性も
向上するものである。 さて、前記した実施例においては複数個に分割
した一次電流iMの各区分毎に、積算処理した積
算値Iiを記憶するための記憶エリアを一時記憶装
置RAM上に設けたが、これは、積算値Iiが熱許
容時限ｔの何％に達したかを記憶する記憶エリア
を一時記憶装置RAM上に設けても同様に処理を
続けることができる。すなわち、式(3)の演算を行
なう過程において、 iMn×α×△ｔ の値が、この一次電流値iMが区分される範囲に
おける熱許容時限の関数ｋの何％に当たるかを算
出し、この算出値を積算してゆき、積算値が100
％に達したら負荷装置の過負荷保護を行なうもの
である。詳しく説明すると、インバータ装置演算
部CPUは直流電流idを読み込んだ後、式(2)により
一次電流iMを算出し、この一次電流iMの区分に
相当する熱許容時限の関数ｋを記憶装置ROMの
一次電流iM−熱許容時限の関数ｋの数値テーブ
ルより読み出し次の演算を行なう。 Ｊ＝ｉＭｎ×α×△ｔ／ｋ×100（％） ………(4) ここで、熱許容時限の関数ｋには一次電流iM
の値によつて、この値に該当する熱許容時限
kA、kB、………、kEの各値が代入される。この
ようにして式(4)により算出された熱許容時限の相
対値Ｊ（％）はすでに一時記憶装置RAMの記憶
エリアに記憶されている前回までの相対値Ｊ
（％）の積算値にさらに積算され同一記憶エリア
に記憶される。このとき、積算値が100（％）に
達するようであればインバータ装置演算部CPU
はこの事実を判別し、過負荷異常処理を実行し、
電動機の保護を行なう。 このように実施例によれば、冷却効果を特に考
慮しない一般的な熱時限特性の数値テーブルと、
運転条件（電動機の回転数）に対応する冷却係数
の関数との関連を示す数値テーブルを別個に記憶
して置き、これらの数値テーブルを参照すること
によつて電動機の熱許容時限の絶対時間、あるい
は相対時間を積算処理してゆくことにより電動機
の温度状態を予測することができ、これを基に電
動機の保護を行なつてゆくことができる。 さらに第６図によつて説明を続けると、第６図
は誘導電動機の負荷耐量Ｌと誘導電動機の運転速
度Ｎとの関係を説明するための図であり、この図
は誘導電動機の運転速度Ｎが低下するに従い負荷
耐量Ｌが減少してゆくことを示すものである。す
なわち、この図の負荷耐量Ｌは先に説明した冷却
係数を考慮した値となつており、誘導電動機の運
転速度が低下すると冷却効果が減少し、誘導電動
機の負荷を大きく掛けられないことを表わすもの
で、この負荷耐量の変化を利用しても先の実施例
と同様に電動機の保護を行なつてゆくことができ
る。 また、すでに説明した実施例においては、各種
数値テーブルを用意する替りに、熱時限特性をあ
る種の数値関数として記憶し、これを基に処理を
進めることも可能である。さらに実施例では、デ
ジタル回路により異常検出手段の説明を進めた
が、これはもちろんアナログ回路によつても実現
してゆくことができるものである。 以上の説明から明らかなように、本発明は交流
電力を直流電力に変換するコンバータ部と直流電
力を交流電力に再変換するインバータ部とを持
ち、速度設定器により設定した運転条件でインバ
ータ部に接続する電動機を可変速運転してゆくイ
ンバータ装置において、インバータ部を介して電
動機に供給される負荷電流を検出する電流検出手
段と、運転速度の変化に応じて変化する電動機固
有の冷却効果を考慮した連続運転可能時間を示す
熱時限特性をあらかじめ記憶した記憶手段と、電
流検出手段の検出値を取り込んで積算処理を行な
い、この積算値が記憶手段に記憶した記憶値を越
えたとき異常信号を発しインバータ部の再変換動
作を停止する異常検出手段とを備えたことを特徴
とする過負荷保護装置を備えたインバータ装置を
提供するものである。したがつて本発明によれ
ば、電動機を可変速運転したような場合にも、確
実に過負荷検出を行ない電動機の保護を果たせる
ものである。
ンプリング時間毎に検出された直流電流idの値を
基に式(2)から誘導電動機の一次電流iMを算出す
る。この一次電流iMの値は、第２図の誘導電動
機の熱時限特性曲線から得られる指数ｎによつて
ｎ乗され、かつ、第３図に示すような関係にある
冷却係数の関数αが乗算され、さらにサンプリン
グ時間（検出時間）Δｔが乗算された値 iMn×α×Δｔ がサンプリング時間Δｔ毎に繰り返し計算され、
すでに計算されている積算値Iiに加算される。す
なわち、一定時間内での運転時間に関する積算値 Ii＝Ii＋iMn×α×ΔＴ ………(3) がサンプリング時間Δｔ毎に再計算される。 なお、第３図は横軸にインバータ装置の出力周
波数（誘導電動機の回転数）、縦軸に冷却係数の
関数αを取つたものである。このように冷却係数
の関数αは誘導電動機の運転速度に応じてプラス
から０付近あるいはマイナスの値を取るものであ
る。このように誘導電動機の運転を続け、積算値
Iiが第２図に示す誘導電動機の熱時限特性曲線を
越えるような場合、これは誘導電動機の温度上昇
が許容範囲を越え、過負荷状態にあると判断でき
るものであるから、インバータ装置の運転を止め
誘導電動機を保護してゆくことが必要になる。 実際、式(2)、式(3)の演算はインバータ装置のイ
ンバータ制御回路CON内のインバータ装置演算
部CPUを利用して行なわれる。次にこのような
例を、第１図、第４図、第５図により説明する。
第４図は熱時限特性曲線ｌの近似処理法を示すも
のであり、一次電流iMを複数区間に分割し、こ
の各区分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ毎に、それぞれ熱許
容時限kA、kB、kC、kD、kEを対応させたもの
である。この段階状に近似した熱時限特性曲線ｍ
の値はあらかじめ一次電流iM−熱許容時限の関
数ｋの数値テーブルとして記憶装置ROMに記憶
する。同時に冷却係数の関数αと電動機IMの運
転速度Ｎ（インバータ装置の出力周波数ｆ）との
関係も数値テーブルとして記憶装置ROMにあら
かじめ記憶する。また、第５図は過負荷保護の処
理フローを示すものであり、この処理フローに示
す内容の処理プログラムをあらかじめ記憶装置
ROM内に記憶して置くものとする。また、一時
記憶装置RAMには各一次電流iMの区分Ａ、Ｂ、
………、Ｅ毎に積算値Iiをそれぞれ記憶するため
の記憶エリアを設ける。 さて、インバータ制御回路CON内のインバー
タ装置演算部CPUは記憶装置ROM内のプログラ
ムを読込んで解読し、まず、第５図に示すよう
に、インターフエースｉ／ｏを通じて電流検出抵
抗器RSHの端子間降下電圧（直流電流idの値）を
取込み、この直流電流id値を基に、式(2)を利用し
て一次電流iMを算出する。次にインバータ装置
演算部CPUは算出した一次電流iMがあらかじめ
記憶装置ROMに記憶した一次電流値区分のどの
区分に該当するか判定した後、さらに現在のイン
バータ装置の出力周波数のデータを、例えば図示
しない速度設定器の設定値あるいはインバータ装
置の司令値（実際はインバータ装置の出力周波数
を管理している一時記憶装置RAM内のデータ）
を読み込むことにより、これと対応する冷却係数
の関数αのデータを記憶装置ROMより読み出し
た上で、式(3)の演算を行ない積算処理した積算値
Iiをすでに判定した一次電流値区分に対応する一
時記憶装置RAMの記憶エリアに記憶する。次に
インバータ装置演算部CPUはあらかじめ判定し
た一次電流値区分に対応する熱許容時限の関数ｋ
をあらかじめ記憶装置ROMに記憶したテーブル
より読み出し、この熱許容時限の関数ｋとすでに
積算処理した積算値Iiとを比較し、積算値Iiが熱
許容時限の関数ｋと等しいかこれを越えた場合に
異常信号を出力し過負荷異常と判断する。インバ
ータ装置演算部CPUは過負荷異常を判断した場
合、インターフエースｉ／ｏを通じてインバータ
部INVに与えるベース信号あるいはゲート信号の
送り出しを止め、インバータ部INVの運転を止め
る。熱許容時限の関数ｋと積算値Iiとを比較し、
積算値Iiが熱許容時限の関数ｋに達していない場
合、インバータ装置演算部CPUはあらかじめ安
全のために設けた一定時間を経過したかどうかの
判定を行ない、この時間が経過していない場合は
サンプリング時間△ｔのカウントを始め、このカ
ウントアツプ後、再び直流電流idの読取り以下の
処理を続ける。この一定時間は式(3)の積算処理を
繰返すと積算誤差が蓄積し、実際の熱許容時限の
関数ｋとの間に差が生じてしまうため、あらかじ
め定めた一定期間過負荷異常と判定されなかつた
場合、一時記憶装置RAMの各一次電流値区分と
対応する記憶エリアに記憶した各積算値Iiを零ク
リアしてゆくためのものである。一時記憶装置
RAMの記憶エリアを零クリアした後、一定時間
を計測するための一定時間タイマも零クリアす
る。このようなイニシヤライズ処理を行なつた
後、インバータ装置演算部CPUは再び直流電流id
を読取り以下の動作を繰返すものである。このよ
うに、インバータ制御回路CONを利用して各種
演算処理を行ない、インバータ部INVに与える信
号を遮断し、これの再変換動作を直接停止するこ
とにより電動機の過負荷保護を行なえば、特に外
部処理装置を設けなくとも過負荷保護装置を構成
してゆくことができる。 すなわち、従来のサーマルリレーを用い、電動
機の過負荷を保護するシステムにおいては、サー
マルリレーの動作を監視し、これの動作信号を取
り込んで電動機の駆動源であるインバータ装置の
制御（停止）を行なうことが必要となり、またサ
ーマルリレーが動作する毎に電動機の再始動を行
なう場合は、これのリセツト操作が必要となり、
システムとして運用上に難点のあるものであつ
た。この点、実施例においてはインバータ装置自
身が、これの出力を遮断することから付加機器を
全く必要としないばかりでなく、インバータ装置
を含めた電動機の操作システムとしての操作性も
向上するものである。 さて、前記した実施例においては複数個に分割
した一次電流iMの各区分毎に、積算処理した積
算値Iiを記憶するための記憶エリアを一時記憶装
置RAM上に設けたが、これは、積算値Iiが熱許
容時限ｔの何％に達したかを記憶する記憶エリア
を一時記憶装置RAM上に設けても同様に処理を
続けることができる。すなわち、式(3)の演算を行
なう過程において、 iMn×α×△ｔ の値が、この一次電流値iMが区分される範囲に
おける熱許容時限の関数ｋの何％に当たるかを算
出し、この算出値を積算してゆき、積算値が100
％に達したら負荷装置の過負荷保護を行なうもの
である。詳しく説明すると、インバータ装置演算
部CPUは直流電流idを読み込んだ後、式(2)により
一次電流iMを算出し、この一次電流iMの区分に
相当する熱許容時限の関数ｋを記憶装置ROMの
一次電流iM−熱許容時限の関数ｋの数値テーブ
ルより読み出し次の演算を行なう。 Ｊ＝ｉＭｎ×α×△ｔ／ｋ×100（％） ………(4) ここで、熱許容時限の関数ｋには一次電流iM
の値によつて、この値に該当する熱許容時限
kA、kB、………、kEの各値が代入される。この
ようにして式(4)により算出された熱許容時限の相
対値Ｊ（％）はすでに一時記憶装置RAMの記憶
エリアに記憶されている前回までの相対値Ｊ
（％）の積算値にさらに積算され同一記憶エリア
に記憶される。このとき、積算値が100（％）に
達するようであればインバータ装置演算部CPU
はこの事実を判別し、過負荷異常処理を実行し、
電動機の保護を行なう。 このように実施例によれば、冷却効果を特に考
慮しない一般的な熱時限特性の数値テーブルと、
運転条件（電動機の回転数）に対応する冷却係数
の関数との関連を示す数値テーブルを別個に記憶
して置き、これらの数値テーブルを参照すること
によつて電動機の熱許容時限の絶対時間、あるい
は相対時間を積算処理してゆくことにより電動機
の温度状態を予測することができ、これを基に電
動機の保護を行なつてゆくことができる。 さらに第６図によつて説明を続けると、第６図
は誘導電動機の負荷耐量Ｌと誘導電動機の運転速
度Ｎとの関係を説明するための図であり、この図
は誘導電動機の運転速度Ｎが低下するに従い負荷
耐量Ｌが減少してゆくことを示すものである。す
なわち、この図の負荷耐量Ｌは先に説明した冷却
係数を考慮した値となつており、誘導電動機の運
転速度が低下すると冷却効果が減少し、誘導電動
機の負荷を大きく掛けられないことを表わすもの
で、この負荷耐量の変化を利用しても先の実施例
と同様に電動機の保護を行なつてゆくことができ
る。 また、すでに説明した実施例においては、各種
数値テーブルを用意する替りに、熱時限特性をあ
る種の数値関数として記憶し、これを基に処理を
進めることも可能である。さらに実施例では、デ
ジタル回路により異常検出手段の説明を進めた
が、これはもちろんアナログ回路によつても実現
してゆくことができるものである。 以上の説明から明らかなように、本発明は交流
電力を直流電力に変換するコンバータ部と直流電
力を交流電力に再変換するインバータ部とを持
ち、速度設定器により設定した運転条件でインバ
ータ部に接続する電動機を可変速運転してゆくイ
ンバータ装置において、インバータ部を介して電
動機に供給される負荷電流を検出する電流検出手
段と、運転速度の変化に応じて変化する電動機固
有の冷却効果を考慮した連続運転可能時間を示す
熱時限特性をあらかじめ記憶した記憶手段と、電
流検出手段の検出値を取り込んで積算処理を行な
い、この積算値が記憶手段に記憶した記憶値を越
えたとき異常信号を発しインバータ部の再変換動
作を停止する異常検出手段とを備えたことを特徴
とする過負荷保護装置を備えたインバータ装置を
提供するものである。したがつて本発明によれ
ば、電動機を可変速運転したような場合にも、確
実に過負荷検出を行ない電動機の保護を果たせる
ものである。
第１図は本発明の一つの実施例の過負荷保護装
置を組み込んだインバータ装置の構成を説明する
ためのブロツク図、第２図は誘導電動機の熱特性
の一例を示す図、第３図は誘導電動機の運転速度
（インバータ装置の出力周波数αとの関係を示す
図、第４図は熱時限特曲線の近似処理法を説明す
るための図、第５図は実施例における演算処理法
を説明するためのフローチヤート、第６図は誘導
電動機の負荷耐量Ｌと誘導電動機の運転速度Ｎと
の関係を説明するための図である。 RSH……電流検出手段、CPU……異常検出手
段、ROM……記憶装置、CNV……コンバータ
部、INV……インバータ部、IM……電動機。
置を組み込んだインバータ装置の構成を説明する
ためのブロツク図、第２図は誘導電動機の熱特性
の一例を示す図、第３図は誘導電動機の運転速度
（インバータ装置の出力周波数αとの関係を示す
図、第４図は熱時限特曲線の近似処理法を説明す
るための図、第５図は実施例における演算処理法
を説明するためのフローチヤート、第６図は誘導
電動機の負荷耐量Ｌと誘導電動機の運転速度Ｎと
の関係を説明するための図である。 RSH……電流検出手段、CPU……異常検出手
段、ROM……記憶装置、CNV……コンバータ
部、INV……インバータ部、IM……電動機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 交流電力を直流電力に変換するコンバータ部
と直流電力を交流電力に再変換するインバータ部
とを持ち、速度設定器により設定した運転条件で
インバータ部に接続する電動機を可変速運転して
ゆくインバータ装置において、 前記インバータ部を介して電動機に供給される
負荷電流を検出する電流検出手段と、 運転速度の変化に応じて変化する電動機固有の
冷却効果を考慮した連続運転可能時間を示す熱時
限特性をあらかじめ記憶した記憶手段と、 前記電流検出手段の検出値を取り込んで積算処
理を行ない、この積算値が前記記憶手段に記憶し
た記憶値を越えたとき異常信号を発し前記インバ
ータ部の前記再変換動作を停止する異常検出手段
とを備えたことを特徴とする過負荷保護装置を備
えたインバータ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、一定時間毎
に前記電流検出手段の検出値を取り込んで積算処
理を行ない、この積算値を記憶する一時記憶手段
と、前記積算値と前記記憶手段に記憶した値とを
比較する比較手段とを備えた前記異常検出手段を
設けたことを特徴とする過負荷保護装置を備えた
インバータ装置。 ３ 前記特許請求の範囲第２項において、前記電
流検出手段の検出値に応じて複数個に分割した検
出範囲毎に分類して前記積算処理を行ない、この
複数個に分割した検出範囲毎の積算値のいずれか
が前記記憶手段に記憶した記憶値を越えたとき異
常信号を発する前記異常検出手段を備えたことを
特徴とする過負荷保護装置を備えたインバータ装
置。 ４ 前記特許請求の範囲第３項において、前記コ
ンバータ部から前記インバータ部へ供給される供
給電流を検出する前記電流検出手段を備えたこと
を特徴とする過負荷保護装置を備えたインバータ
装置。 ５ 前記特許請求の範囲第１項において、電動機
の負荷電流に応じた連続運転可能時間の関数との
関係を示す数値テーブルと、電動機の運転速度に
対応する冷却係数の関数を示す数値テーブルとを
記憶した前記記憶手段を備えたことを特徴とする
過負荷保護装置を備えたインバータ装置。 ６ 特許請求の範囲第５項において、一定時間毎
に前記電流検出手段の検出値を取り込み、この検
出値に前記電動機の運転速度に対応する冷却係数
の関数を示す数値テーブルより電動機の運転速度
に対応する冷却係数の関数を読み込んで乗算処理
を行ない、この乗算結果を逐次積算処理し、この
積算値を記憶する一時記憶手段と、前記積算値と
前記電動機の負荷電流に応じた連続運転可能時間
の関数との関係を示す数値テーブルより電動機の
連続運転可能時間の関数を読みだして比較する比
較手段とを備えた前記異常検出手段を設けたこと
を特徴とする過負荷保護装置を備えたインバータ
装置。 ７ 前記特許請求の範囲第６項において、前記電
流検出手段の検出値に応じて複数個に分割した検
出範囲毎に分類して前記積算処理を行ない、この
複数個に分割した検出範囲毎の積算値のいずれか
が前記記憶手段に記憶した記憶値を越えたとき異
常信号を発する前記異常検出手段を備えたことを
特徴とする過負荷保護装置を備えたインバータ装
置。 ８ 前記特許請求の範囲第７項において、前記コ
ンバータ部から前記インバータ部へ供給される供
給電流を検出する前記電流検出手段を備えたこと
を特徴とする過負荷保護装置を備えたインバータ
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053824A JPS58172927A (ja) | 1982-04-02 | 1982-04-02 | 過負荷保護装置 |
| US06/481,150 US4527214A (en) | 1982-04-02 | 1983-04-01 | Power inverter with overload protection apparatus |
| DE19833312288 DE3312288A1 (de) | 1982-04-02 | 1983-04-05 | Leistungswechselrichter |
| GB08309238A GB2119591B (en) | 1982-04-02 | 1983-04-05 | Power inverter with overload protection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053824A JPS58172927A (ja) | 1982-04-02 | 1982-04-02 | 過負荷保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58172927A JPS58172927A (ja) | 1983-10-11 |
| JPS6255379B2 true JPS6255379B2 (ja) | 1987-11-19 |
Family
ID=12953534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57053824A Granted JPS58172927A (ja) | 1982-04-02 | 1982-04-02 | 過負荷保護装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4527214A (ja) |
| JP (1) | JPS58172927A (ja) |
| DE (1) | DE3312288A1 (ja) |
| GB (1) | GB2119591B (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3237800C2 (de) * | 1982-08-03 | 1986-09-11 | Loher Gmbh, 8399 Ruhstorf | Schutzeinrichtung für Asynchron-Motoren |
| DE3228954C2 (de) * | 1982-08-03 | 1985-11-21 | Loher Gmbh, 8399 Ruhstorf | Schutzeinrichtung für Asynchron-Motoren |
| US4628395A (en) * | 1983-11-21 | 1986-12-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Overload protecting circuit for an inverter device |
| DE3347185A1 (de) * | 1983-12-27 | 1985-07-04 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Anordnung zur beeinflussung eines schaltgeraetes |
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| JPH0649074Y2 (ja) * | 1985-07-02 | 1994-12-12 | 三菱電機株式会社 | 電動機の過負荷検出装置 |
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