JPH06141550A - インバータ装置及びモータ制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数軸のモータを制御する場合でも、そのモ
ータ毎にインバータ装置を設けなくても駆動制御可能な
ようにする。 【構成】パワー変換手段は、制御信号に応じて直流駆動
電流を所定周波数の交流駆動電流に変換する。インバー
タ制御手段は、速度指令信号及び内部に設定されたパラ
メータに応じて制御信号をパワー変換手段に出力する。
パワー変換手段とインバータ制御手段とは分離してそれ
ぞれ別々のユニットで構成され、両者間のデータ伝送は
双方向のシリアル通信回線で行われるようになっている
ので、１つのインバータ制御手段はシリアル通信回線を
介して複数のパワー変換手段を制御できるようになって
いる。また、インバータ制御手段と同じユニット内には
パラメータ設定手段が設けられいる。パラメータ設定手
段は通信回線を介して上位コントローラに接続されてお
り、インバータ制御手段の動作中でも、通信回線を介し
てパラメータの設定変更が行えるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの可変速制御及
び位置決め制御を行うインバータ装置及びそれを用いて
モータ制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、自動化システム等の位置決め用の
駆動手段として、誘導電動機とインバータ装置とを一対
一に組合せたモータ制御システムが利用されるようにな
っている。図５は従来のインバータ装置を用いて誘導電
動機を位置決め制御する場合のモータ制御システムの概
略構成を示す図である。

【０００３】誘導電動機（ＩＭ）１は３相駆動型のモー
タである。誘導電動機１の回転軸には、その現在位置検
出用の回転位置センサ２が結合されている。この回転位
置センサ２の出力Ｐ０は位置センサ変換回路６２に取り
込まれる。位置制御手段４は位置制御部６１と位置セン
サ変換回路６２とから構成される。位置センサ変換回路
６２は、回転位置センサ２の出力Ｐ０を現在位置データ
Ｐ２に変換して、位置制御部６１に出力する。位置制御
部６１は図示していない上位コントローラから誘導電動
機１の目標位置を示す位置指令データＰ１を入力すると
共に、誘導電動機１の現在位置を示す現在位置データＰ
２とを入力する。位置制御部６１は位置指令データＰ１
と現在位置データＰ２との間の偏差を求め、その位置偏
差に応じた速度指令信号Ｔ１をインバータ装置３のイン
バータ制御回路３４に出力する。

【０００４】インバータ装置３は、制御信号に応じて直
流駆動電流を所定周波数の交流駆動電流に変換するパワ
ー変換部と、このパワー変換部内のパワーデバイスを駆
動制御する電流制御部とに大別される。パワー変換部は
コンバータ回路３１、電圧制御回路３２及びインバータ
回路３３から構成され、電流制御部はインバータ制御回
路３４から構成される。

【０００５】コンバータ回路３１は、電磁接触器５１を
介して外部電源５から３相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ
相）を入力し、それを所定の直流駆動電流に変換する。
電圧制御回路３２は、コンバータ回路３１で変換された
直流電圧の一部を電源電圧として抽出してインバータ制
御回路３４に供給したり、制動時の回生エネルギーで直
流電圧が所定値以上になったりしないか、または外部電
源５の電圧低下により直流電圧が所定値以下になったり
しないかを常時監視する。そして、電圧制御回路３２
は、直流電圧が所定値以上になったり、所定値以下にな
ったりした場合には過電圧信号や電圧低下信号をインバ
ータ制御回路３４に出力する。

【０００６】インバータ回路３３は、電圧制御回路３２
を介して入力される直流電圧をインバータ制御回路３４
からの制御信号に基づいて所定範囲（〜３６０Ｈｚ程
度）の周波数の３相交流電圧（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に変
換して誘導電動機１に供給する。パラメータ設定器４
は、インバータ装置３の運転・機能の設定や運転状態の
モニタ・異常内容の表示等を行う。パラメータ設定器４
で設定された各種のパラメータはインバータ制御回路３
４内のメモリに記憶される。

【０００７】インバータ制御回路３４は、パラメータ設
定器４からのパラメータ及び位置制御部６１からの速度
指令信号Ｔ１を入力し、それらに応じた制御信号をイン
バータ回路３３に出力して、誘導電動機１の回転速度等
を制御する。すなわち、インバータ制御回路３４はＰＷ
Ｍ信号によってインバータ回路３３内のパワートランジ
スタを駆動し、誘導電動機１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ
相）に所定周波数の駆動電流を供給することによって、
誘導電動機１の回転速度等を制御する。

【０００８】このとき、電流検出アイソレータＣＴによ
って検出された電流フィードバック信号Ｔ２がインバー
タ制御回路３４にフィードバックされる。インバータ制
御回路３４は、電流フィードバック信号Ｔ２に基づいて
定格出力電流以上の過電流でないかどうかを監視する。
また、インバータ制御回路３４は、コンバータ回路３１
の直流電圧が所定範囲外にある場合、すなわち電圧制御
回路３２から過電圧信号や電圧低下信号等を入力した場
合には、インバータ装置３の動作を停止させるための保
護回路として動作する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなモータ制
御システムにおいては、誘導電動機１には、それに応じ
たインバータ装置３を一対一で設ける必要があり、誘導
電動機１を交換した場合にはインバータ装置３もそれに
応じたものに交換しなければならなかった。また、一般
には、各誘導電動機毎にインバータ装置３と位置制御手
段６とをそれぞれ設けるのが普通であるから、複数の軸
（誘導電動機）を同じように制御する場合でも、それぞ
れ別々に制御する場合でも、各軸のインバータ制御回路
３４にパラメータ設定器４を接続し、パラメータ設定を
行わなければならなかった。また、複数の軸を制御する
場合であっても、各軸の誘導電動機毎にインバータ装置
を設けなければならずコスト的にも無駄であり、システ
ム全体が大型化するという問題もあった。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、複数軸のモータを制御する場合でも、そのモータ
毎にインバータ装置を設けなくても駆動制御可能なイン
バータ装置及びモータ制御システムを提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のインバータ装置
は、制御信号に応じて直流駆動電流を所定周波数の交流
駆動電流に変換するパワー変換手段と、速度指令信号及
び内部に設定されたパラメータに応じて前記制御信号を
前記パワー変換手段に出力するインバータ制御手段とか
らなるインバータ装置において、前記パワー変換手段と
前記インバータ制御手段とを分離してそれぞれ別々のユ
ニットで構成し、両者間のデータ伝送を双方向のシリア
ル通信回線で行うようにしたものである。

【００１２】本発明のモータ制御システムは、複数個の
モータと、前記複数個のモータにそれぞれ設けられ、外
部から入力される制御信号に応じて直流駆動電流を所定
周波数の交流駆動電流に変換して前記モータに供給する
複数個のパワー変換手段と、前記複数個のモータにそれ
ぞれ設けられ、前記モータの現在位置を示す信号を検出
する位置センサと、外部から入力される速度指令信号及
び内部に設定されたパラメータに応じて前記制御信号を
双方向のシリアル通信回線を介して前記複数個のパワー
変換手段のそれぞれに出力するインバータ制御手段と、
前記パラメータの設定変更を行うパラメータ設定手段
と、前記モータの目標位置を示す位置指令信号及び前記
モータの現在位置を示す信号を入力し、これらの信号に
基づいた前記速度指令信号を前記インバータ制御手段に
出力する位置制御手段と、前記モータの回転を制御する
ための前記位置指令信号及び前記パラメータを出力する
上位コントローラと、前記上位コントローラに第２の通
信回線を介して接続され、前記位置指令信号を前記位置
制御手段に、前記パラメータを前記パラメータ設定手段
にそれぞれ出力する通信手段とから構成されるものであ
る。

【００１３】

【作用】本発明のインバータ装置では、パワー変換手段
とインバータ制御手段とが分離してそれぞれ別々のユニ
ットで構成され、さらに両者間のデータ伝送が双方向の
シリアル通信回線で行われるようになっているので、高
電流高電圧を制御するパワー変換手段をモータ等に近接
配置する一方で、ロジック回路等で構成されたインバー
タ制御手段をモータ等とはある程度の距離をもって設置
できる。従って、インバータ制御手段内のロジック回路
はパワー変換手段で発生するノイズ等の影響を受けなく
なり、ロジック回路の誤動作も減少する。また、パワー
変換手段は高電流高電圧を制御しているために、インバ
ータ制御手段に比べて故障が多いので、故障時にはパワ
ー変換手段だけを交換してやればよく、インバータ制御
手段内のパラメータ等を再度設定したりしなくてもよく
なる。さらに、インバータ制御手段の動作速度はパワー
変換手段に比べて非常に高速なので、１つのインバータ
制御手段で複数のパワー変換手段を制御することができ
るようになる。

【００１４】本発明のモータ制御システムでは、パワー
変換手段は複数個のモータにそれぞれ設けられており、
複数個のパワー変換手段は、双方向のシリアル通信回線
を介して１個のインバータ制御手段及び位置制御手段に
よって制御されるようになっている。また、上位コント
ローラは、それぞれのモータの回転を制御するための位
置指令信号及びパラメータを通信手段によって位置制御
手段及びパラメータ設定手段に出力するだけで、複数個
のモータの回転速度等を制御することができる。また、
モータやパワー変換手段の定格等が変更された場合で
も、変更後のモータやパワー変換手段の定格に合わせて
パラメータを変更設定してやるだけで、モータの変更等
にも迅速に対応することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って詳
細に説明する。図１は本発明に係るモータ制御システム
の一実施例を示す図である。なお、本実施例では、本発
明に係るインバータ装置を用いて３個の誘導電動機１
ａ、１ｂ及び１ｃを制御するモータ制御システムについ
て説明する。

【００１６】誘導電動機（ＩＭ）１ａ、１ｂ及び１ｃは
例えば３相交流駆動型のモータである。各誘導電動機１
ａ、１ｂ及び１ｃの回転軸には、その現在位置をアブソ
リュートに検出するための回転位置センサ２ａ、２ｂ及
び２ｃがそれぞれ結合されている。この回転位置センサ
２ａ、２ｂ及び２ｃとしては、例えば特開昭５７−７０
４０６号公報に示されたような誘導型の位相シフト型位
置センサを使用する。回転位置センサ２ａ、２ｂ及び２
ｃの各出力Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃは位置制御手段７内の位
置センサ変換回路７２に取り込まれる。

【００１７】位置制御手段７は位置制御部７１、位置セ
ンサ変換回路７２、各軸インバータ制御回路７３、パラ
メータ設定部７４及び通信インタフェイス７５，７６か
ら構成される。各軸インバータ制御回路７３、パラメー
タ設定部７４及び通信インタフェイス７５，７６は、本
発明のインバータ装置の一部であり、パワー変換器３
ａ、３ｂ及び３ｃからそれぞれ分離された、主にロジッ
ク回路で構成されたインバータ制御手段である。

【００１８】位置センサ変換回路７２は回転位置センサ
２ａ、２ｂ及び２ｃの各出力Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃをデジ
タルの位置データＰ２ａ、Ｐ２ｂ及びＰ２ｃに変換し
て、位置制御部７１に出力する。通信インタフェイス７
５は、通信回線（例えばＲＳ２３２Ｃ、ＲＳ４２２又は
ＰＬＣリンク等）を介して外部の上位コントローラ８と
位置制御部７１及びパラメータ設定部７４との間を接続
し、それぞれの間におけるデータの送受信を行う。

【００１９】位置制御部７１は上位コントローラ８から
送信されてくる誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃの目標位
置を示す位置指令データＰ１ａ、Ｐ１ｂ及びＰ１ｃをそ
れぞれ通信インタフェイス７５を介して入力すると共
に、誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃの現在位置を示す現
在位置データＰａ、Ｐｂ及びＰｃを入力する。そして，
位置制御部７１は位置指令データＰ１ａ、Ｐ１ｂ及びＰ
１ｃと現在位置データＰａ、Ｐｂ及びＰｃとの間の偏差
をそれぞれ求め、その位置偏差に応じた速度指令信号Ｔ
１ａ、Ｔ１ｂ及びＴ１ｃを各軸インバータ制御回路７３
に出力する。

【００２０】パラメータ設定部７４は、負荷や運転仕様
に応じたパラメータを各軸インバータ制御回路７３内の
所定箇所に記憶設定するものである。パラメータの内容
は、通信インタフェイス７５を介して接続された外部の
上位コントローラ８によって適宜設定変更されるか、又
はパラメータ設定部７４の操作子やスイッチ類などによ
って直接設定変更されるようになっている。

【００２１】各軸インバータ制御回路７３は、パラメー
タ設定部７４によって設定されたパラメータ及び位置制
御部７１からの速度指令信号Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ及びＴ１ｃ
に応じた制御信号をパワー変換器３ａ、３ｂ及び３ｃに
出力して、誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃの回転速度等
をそれぞれ制御する。各軸インバータ制御回路７３の制
御信号は、シリアル通信インタフェイス７６及びパワー
変換器３ａ、３ｂ及び３ｃ内のシリアル通信インタフェ
イス３４ａ、３４ｂ及び３４ｃを介して電圧制御回路３
２ａ、３２ｂ及び３２ｃ、並びにインバータ回路３３
ａ、３３ｂ及び３３ｃにそれぞれ入力される。すなわ
ち、各軸インバータ制御回路７３は、ＰＷＭ信号をイン
タフェイス３４ａ、３４ｂ及び３４ｃを介してインバー
タ回路３３ａ、３３ｂ及び３３ｃに出力し、それぞれの
パワートランジスタを駆動制御し、誘導電動機１ａ、１
ｂ及び１ｃの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に所定周波数の
駆動電流を供給し、誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃの回
転速度等を制御する。

【００２２】シリアル通信インタフェイス７６は通信イ
ンタフェイス７５を介して上位コントローラ８に接続さ
れており、上位コントローラ８からの各種データをパワ
ー変換器３ａ、３ｂ及び３ｃ内のシリアル通信インタフ
ェイス３４ａ、３４ｂ及び３４ｃに伝送する。シリアル
通信インタフェイス７６とシリアル通信インタフェイス
３４ａとの間、通信インタフェイス３４ａとシリアル通
信インタフェイス３４ｂとの間、通信インタフェイス３
４ｂとシリアル通信インタフェイス３４ｃとの間はそれ
ぞれ双方向のシリアル通信回線で接続され、マルチポイ
ント接続となっており、上位コントローラ８からの各種
データやパワー変換器３ａ、３ｂ及び３ｃ内で生成され
るデータは両者間で相互にやりとりされる。

【００２３】パワー変換器３ａ、３ｂ及び３ｃは、それ
ぞれコンバータ回路３１ａ、３１ｂ及び３１ｃ、電圧制
御回路３２ａ、３２ｂ及び３２ｃ、インバータ回路３３
ａ、３３ｂ及び３３ｃ、並びにシリアル通信インタフェ
イス３４ａ、３４ｂ及び３４ｃから構成される。コンバ
ータ回路３１ａ、３１ｂ及び３１ｃは、外部電源５から
の３相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を直流電圧に変換
し、この直流電圧を電圧制御回路３２ａ、３２ｂ及び３
２ｃを介してインバータ回路３３ａ、３３ｂ及び３３ｃ
に供給する。

【００２４】電圧制御回路３２ａ、３２ｂ及び３２ｃ
は、コンバータ回路３１ａ、３１ｂ及び３１ｃからの直
流電圧の一部をパワー変換器３ａ、３ｂ及び３ｃの電源
電圧として抽出したり、制動時の回生エネルギーで直流
電圧が所定値以上になったり、外部電源５からの電圧が
低下し所定値以下になったりしないかどうかを監視し、
所定値以下になった場合には電圧低下信号をシリアル通
信インタフェイス７６、３４ａ、３４ｂ及び３４ｃ並び
に通信インタフェイス７５を介して上位コントローラ８
に送信する。

【００２５】インバータ回路３３ａ、３３ｂ及び３３ｃ
は、電圧制御回路３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを介して供
給される直流電圧をインバータ制御回路３４からの制御
信号に基づいて所定範囲（〜３６０Ｈｚ程度）の周波数
の３相交流電圧（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に変換して誘導電
動機１ａ、１ｂ及び１ｃにそれぞれ印加する。

【００２６】このとき、電流検出アイソレータＣＴによ
って検出された電流フィードバック信号Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ
及びＴ２ｃがシリアル通信インタフェイス３４ａ、３４
ｂ及び３４ｃを介して各軸インバータ制御回路７３にフ
ィードバックされる。各軸インバータ制御回路７３は、
この電流フィードバック信号Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ及びＴ２ｃ
に基づいて定格出力電流以上の過電流でないかどうかを
監視する。また、各軸インバータ制御回路７３は、電圧
制御回路３２ａ、３２ｂ及び３２ｃから電圧低下信号が
出力された場合には、該当するパワー変換器３ａ、３ｂ
又は３ｃの動作を停止させるための保護回路としての動
作を行う。そして、各軸インバータ制御回路７３はこの
ような異常が発生した場合には、シリアル通信インタフ
ェイス７６及び通信インタフェイス７５を介してその状
態を上位コントローラ８に送信する。

【００２７】また、各パワー変換器３ａ、３ｂ及び３ｃ
のシリアル通信インタフェイス３４ａ、３４ｂ及び３４
ｃは、インバータ回路３３ａ、３３ｂ及び３３ｃの定格
を示すインバータ定格コードや、誘導電動機１ａ、１ｂ
及び１ｃの定格を示すモータ定格コード等の各種のデー
タを格納しているデータメモリを有する。上位コントロ
ーラ８は、必要に応じてこのデータメモリ内のデータを
通信インタフェイス７５及びシリアル通信インタフェイ
ス７６を介して読み出し、そして、インバータ回路及び
誘導電動機の定格に応じたパラメータを各軸インバータ
制御回路７３に設定する。従って、誘導電動機及びパワ
ー変換器が適宜交換された場合でも位置制御手段７は交
換後の誘導電動機及びパワー変換器を適切に制御できる
ようになる。

【００２８】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
図１のようなモータ制御システムにおいて、上位コント
ローラ８は、それぞれのパワー変換器３ａ、３ｂ及び３
ｃ、並びに誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃの定格を示す
インバータ定格コード及びモータ定格コードを通信イン
タフェイス７５及びシリアル通信インタフェイス７６を
介してシリアル通信インタフェイス３４ａ、３４ｂ及び
３４ｃ内のデータメモリから読み取る。そして、上位コ
ントローラ８は、読み取ったデータに基づいたパラメー
タを通信インタフェイス７５及びパラメータ設定部７４
を介して各軸インバータ制御回路７３内に設定する。こ
れによって、各軸インバータ制御回路７３はパワー変換
器３ａ、３ｂ及び３ｃ、並びに誘導電動機１ａ、１ｂ及
び１ｃの定格を特定し、その定格に応じて機能するよう
になる。

【００２９】次に、上位コントローラ８は誘導電動機１
ａ、１ｂ及び１ｃの目標位置を示す位置指令信号Ｐ１
ａ、Ｐ１ｂ及びＰ１ｃを通信インタフェイス７５を介し
て位置制御部７１に出力する。位置制御部７１は位置指
令信号Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ及びＰ１ｃと、位置センサ変換回
路７２からの現在位置信号Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃとの位置
偏差に基づいた速度指令信号Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ及びＴ１ｃ
を各軸インバータ制御回路７３に出力する。各軸インバ
ータ制御回路７３は速度指令信号Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ及びＴ
１ｃ並びに予め設定されたパラメータに応じた制御信号
をシリアル通信インタフェイス７６、３４ａ、３４ｂ及
び３４ｃを介してインバータ回路３３ａ、３３ｂ及び３
３ｃに出力し、誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃの回転速
度等をそれぞれ制御する。誘導電動機１ａ、１ｂ及び１
ｃに結合されたか回転位置センサ２ａ、２ｂ及び２ｃの
出力Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃはそれぞれ位置制御手段７にフ
ィードバックされる。モータ制御システムは以上の動作
を繰り返して、誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃの回転を
制御する。

【００３０】この制御の途中で、電源電圧低下、過電
流、過電圧及びオーバーヒート等の異常が発生した場
合、これらの制御状態を示すデータが各パワー変換器３
ａ、３ｂ及び３ｃのシリアル通信インタフェイス３４
ａ、３４ｂ及び３４ｃ、シリアル通信インタフェイス７
６及び通信インタフェイス７５を介して上位コントロー
ラ８に送信される。これらのデータを受けた上位コント
ローラ８はそのデータに応じて処理を行う。

【００３１】次に、本実施例で使用される回転位置セン
サ２ａ、２ｂ及び２ｃの構成について説明する。図２は
本実施例で使用する回転位置センサ２ａの一例である誘
導型の位相シフト型位置センサからなるアブソリュート
型の位置センサを示す図である。尚、この位置センサの
詳細については特開昭５７−７０４０６号公報又は特開
昭５８−１０６６９１号公報にて公知なので、ここでは
簡単に説明する。

【００３２】回転位置センサ２ａは、複数の極Ａ〜Ｄが
円周方向に所定間隔（一例として９０度）で設けられた
ステータ２１と、各極Ａ〜Ｄによって囲まれたステータ
２１の空間内に挿入されたロータ２２とを備えている。
ロータ２２は、誘導電動機１ａの回転軸に結合してお
り、回転軸の角度に応じて各極Ａ〜Ｄのリラクタンスを
変化させる形状及び材質からなり、一例として偏心円筒
形である。ステータ２１の各極Ａ〜Ｄには、１次コイル
１Ａ〜１Ｄ及び２次コイル２Ａ〜２Ｄがそれぞれ巻回さ
れている。そして、半径方向で対向する２つの極Ａと極
Ｃの第１の対及び極Ｂと極Ｄの第２の対は差動的に動作
するようにコイルが巻かれて、かつ差動的なリラクタン
ス変化が生じるように構成されている。

【００３３】第１の極の対Ａ及びＣに巻かれている１次
コイル１Ａ及び１Ｃは、正弦信号ｓｉｎωｔで励磁さ
れ、第２の極の対Ｂ及びＤに巻かれている１次コイル１
Ｂ及び１Ｃは余弦信号ｃｏｓωｔで励磁されている。そ
の結果、２次コイル２Ａ〜２Ｄからは、それらの合成出
力信号Ｙが得られる。この合成出力信号Ｙは、基準信号
となる１次交流信号（１次コイルの励磁信号）ｓｉｎω
ｔ又はｃｏｓωｔに対して、ロータ２２の回転角度θに
応じた電気的位相角度θだけ位相シフトした信号Ｙ＝ｓ
ｉｎ（ωｔ−θ）である。

【００３４】従って、上述のような誘導型の位相シフト
型位置検出手段を用いる場合には、１次交流信号ｓｉｎ
ωｔ又はｃｏｓωｔを発生する基準信号発生部と、合成
出力信号Ｙの電気的位相ずれθを測定しロータの位置デ
ータを算出する位相差検出部とを備える必要がある。こ
の基準信号発生部及び位相差検出部は位置センサ変換回
路７２の中に設けられる。

【００３５】図３は位置センサ変換回路７２の一例を示
す図である。図３において、位置センサ変換回路７２は
基準交流信号ｓｉｎωｔ及びｃｏｓωｔを発生する基準
信号発生部と、２次コイル２Ａ〜２Ｄの相互誘導電圧と
基準交流信号ｓｉｎωｔとの間の位相差（位相ずれ量）
Ｄθを検出する位相差検出部とからなる。

【００３６】基準信号発生部はクロック発振器５２、同
期カウンタ５３、ＲＯＭ５４ａ，５４ｂ、Ｄ／Ａ変換器
５５ａ，５５ｂ及びアンプ５６ａ，５６ｂからなり、位
相差検出部はアンプ５７、ゼロクロス回路５８及びラッ
チ回路５９からなる。クロック発振器５２は高速の正確
なクロック信号を発生するものであり、このクロック信
号に基づいて他の回路は動作する。同期カウンタ５３は
クロック発振器５２のクロック信号をカウントし、その
カウント値をアドレス信号としてＲＯＭ５４ａ及び位相
差検出部のラッチ回路５９に出力する。

【００３７】ＲＯＭ５４ａ及び５４ｂは基準交流信号に
対応した振幅データを記憶しており、同期カウンタ５３
からのアドレス信号（カウント値）に応じて基準交流信
号の振幅データを発生する。ＲＯＭ５４ａはｓｉｎωｔ
の振幅データを、ＲＯＭ５４ｂはｃｏｓωｔの振幅デー
タを記憶している。従って、ＲＯＭ５４ａ及び５４ｂは
同期カウンタ５３から同じアドレス信号を入力すること
によって、２種類の基準交流信号ｓｉｎωｔ及びｃｏｓ
ωｔを出力する。なお、同じ振幅データのＲＯＭを位相
のそれぞれ異なるアドレス信号で読み出しても同様に２
種類の基準交流信号を得ることができる。

【００３８】Ｄ／Ａ変換器５５ａ及び５５ｂはＲＯＭ５
４ａ及び５４ｂからのデジタルの振幅データをアナログ
信号に変換してアンプ５６ａ及び５６ｂに出力する。ア
ンプ５６ａ及び５６ｂはＤ／Ａ変換器からのアナログ信
号を増幅し、それを基準交流信号ｓｉｎωｔ及びｃｏｓ
ωｔとして１次コイル１Ａ，１Ｃ及び１Ｂ〜１Ｄのそれ
ぞれに印加される。同期カウンタ５３の分周数をＭとす
ると、そのＭカウント分が基準交流信号の最大位相角２
πラジアン（３６０度）に相当する。すなわち、同期カ
ウンタ５３の１カウント値は２π／Ｍラジアンの位相角
を示している。

【００３９】アンプ５７は２次コイル２Ａ〜２Ｄに誘起
された２次電圧の合成値を増幅して、ゼロクロス回路５
８に出力する。ゼロクロス回路５８は回転位置センサ２
ａの２次コイル２Ａ〜２Ｄに誘起された相互誘導電圧
（２次電圧）に基づいて負電圧から正電圧へのゼロクロ
ス点を検出し、検出信号をラッチ回路５９に出力する。

【００４０】ラッチ回路５９は基準交流信号の立上りの
クロック信号にてスタートした同期カウンタのカウント
値をゼロクロス回路５８の検出信号の出力時点（ゼロク
ロス点）でラッチする。従って、ラッチ回路５９にラッ
チされた値はちょうど基準交流信号と相互誘導電圧（合
成２次出力）との間の位相差（位相ずれ量）Ｄθとな
る。

【００４１】すなわち、２次コイル２Ａ〜２Ｄの合成出
力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）は、ゼロクロス回路５８
に与えられる。ゼロクロス回路５８は合成出力信号Ｙの
電気位相角がゼロのタイミングに同期してパルスＬを出
力する。パルスＬはラッチ回路５９のラッチパルスとし
て使用される。従って、ラッチ回路５９がパルスＬの立
ち上がり応じて同期カウンタ５３のカウント値をラッチ
する。同期カウンタ５３のカウント値が一巡する期間と
正弦波信号ｓｉｎωｔの１周期とを同期させる。する
と、ラッチ回路５９には基準交流信号ｓｉｎωｔと合成
出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）との位相差θに対応す
るカウント値がラッチされることとなる。従って、ラッ
チされた値がデジタルの位置データＤθとして出力され
る。尚、ラッチパルスＬはタイミングパルスとして適宜
利用することもできる。

【００４２】尚、図３ような位相シフト型位置検出手段
の合成出力信号Ｙは絶対的な回転位置を位相差信号とし
て出力しているので、ノイズの影響を受けにくいという
特徴を有する。なお、図３の回転位置検出手段は、一回
転の範囲をアブソリュートに検出するものであるが、こ
のようなアブソリュートセンサを複数個組み合わせるこ
とによって多回転にわたってアブソリュート位置を検出
することができる。

【００４３】図４は図１のモータ制御システムをラック
内に収納した際の外観を示す図である。電源ユニット５
０は、図１の外部電源５と電磁接触器５１を収納してお
り、位置制御ユニット７、パワー変換ユニット３ａ、３
ｂ及び３ｃに３相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を供給
するためのユニットである。位置制御ユニット７０は図
１の位置制御手段７を収納し、パワー変換ユニット３０
ａ、３０ｂ及び３０ｃは図１のパワー変換手段３ａ、３
ｂ及び３ｃをそれぞれ収納している。

【００４４】それぞれのユニットは、ラック８１内に格
納される。パワー変換ユニット３０ａ、３０ｂ及び３０
ｃはコンバータ回路３１ａ、３１ｂ及び３１ｃ並びにイ
ンバータ回路３３ａ、３３ｂ及び３３ｃを収納している
ので、電源ユニット５０及び位置制御ユニット７０に比
べてかなりの発熱がある。従って、本実施例では、パワ
ー変換ユニット３０ａ、３０ｂ及び３０ｃをラック８１
内で互いに隣接配置し、その発熱部となる後部側面に吸
熱板８２を取り付けている。

【００４５】吸熱板８２には、ヒートパイプ８３が結合
されており、これを介してパワー変換ユニット３０ａ、
３０ｂ及び３０ｃにおける発熱はラック８１の外部に設
けられた放熱部に放出されるようになっている。すなわ
ち、本実施例では、発熱の大きいパワー変換ユニット３
０ａ、３０ｂ及び３０ｃをそれぞれ隣接配置し、それぞ
れのユニットから発生する熱を共通の放熱装置（吸熱板
８２及びヒートパイプ８３）で外部に逃がして放熱して
いる。なお、放熱板８２をフィン構造として、直接外気
中に放熱するような構造としてもよい。

【００４６】なお、図５の従来技術においては、インバ
ータ装置内にロジック回路を内蔵していたため、インバ
ータ装置とモータとを近接して配置できなかったが、本
実施例では、インバータ装置のパワー変換部とロジック
部とが分離配置されているので、図１の実施例におい
て、パワー変換手段３ａ、３ｂ及び３ｃをそれぞれの対
応する誘導電動機１ａ、１ｂ及び１ｃに内蔵し、両者を
一体構成とすればよい。

【００４７】なお、誘導電動機を例に説明したが、同期
型の電動機でもよいし、ＡＣ型にかぎらず、ＤＣ型の電
動機などその他のタイプのモータでもよい。また、回転
位置センサも誘導式位相シフト型検出手段に限らず、光
学式アブソリュートエンコーダやインクリメンタルエン
コーダ又はその他のタイプのセンサを使用してアブソリ
ュートの位置データを出力するものでもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明のインバータ装置によれば、高電
流高電圧を制御するパワー変換手段をモータ等に近接配
置する一方で、ロジック回路等で構成されたインバータ
制御手段をモータ等とはある程度の距離をもって設置で
きるので、インバータ制御手段内のロジック回路はパワ
ー変換手段で発生するノイズ等の影響を受けなくなり、
ロジック部の誤動作等が減少するという効果がある。

【００４９】本発明のモータ制御システムによれば、モ
ータやパワー変換手段の定格等が変更された場合でも、
変更後のモータやパワー変換手段の定格に合わせてパラ
メータを変更設定してやるだけで、モータの変更等にも
迅速に対応することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のモータ制御システムの一実施例を示
す図である。

【図２】 図１の実施例で使用する回転位置センサの一
例である誘導型の位相シフト型位置センサの詳細構成を
示す図である。

【図３】 図１の実施例で使用する位置センサ変換回路
の一例を示す図である。

【図４】 図１のモータ制御システムをラック内に収納
した場合の外観を示す図である。

【図５】 従来のインバータ装置を用いて誘導電動機を
位置決め制御する場合のモータ制御システムの概略構成
を示す図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ…誘導電動機、２ａ，２ｂ，２ｃ…回
転位置センサ、３ａ，３ｂ，３ｃ…パワー変換手段、３
１ａ，３１ｂ，３１ｃ…コンバータ回路、３２ａ，３２
ｂ，３２ｃ…電圧制御回路、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…
インバータ回路、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…シリアル通
信インタフェイス、５…外部電源、５１…電磁接触器、
７…位置制御手段、７１…位置制御部、７２…位置セン
サ変換手段、７３…各軸インバータ制御回路、７４…パ
ラメータ設定部、７５…通信インタフェイス、７６…シ
リアル通信インタフェイス、８…上位コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 5/41 ３０２ Ｑ 9178−5Ｈ 7/74 Ｇ 9063−5Ｈ Ｈ０４Ｌ 12/00 Ｈ０４Ｑ 9/00 7170−5Ｋ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号に応じて直流駆動電流を所定周
   波数の交流駆動電流に変換するパワー変換手段と、 速度指令信号及び内部に設定されたパラメータに応じて
   前記制御信号を前記パワー変換手段に出力するインバー
   タ制御手段とからなるインバータ装置において、 前記パワー変換手段と前記インバータ制御手段とを分離
   してそれぞれ別々のユニットで構成し、両者間のデータ
   伝送を双方向のシリアル通信回線で行うようにしたこと
   を特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 第２の通信回線を介して上位コントロー
   ラに接続され、前記インバータ装置の運転中でも、この
   第２の通信回線を介した前記上位コントローラからの指
   示に従ってパラメータの設定変更を行うパラメータ設定
   手段を前記インバータ制御手段と同じユニット内に有す
   ることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 複数個のモータにそれぞれ設けられ、外
   部から入力される制御信号に応じて直流駆動電流を所定
   周波数の交流駆動電流に変換して前記モータに供給する
   複数個のパワー変換手段と、 外部から入力される速度指令信号及び内部に設定された
   パラメータに応じて前記制御信号を双方向のシリアル通
   信回線を介して前記複数個のパワー変換手段のそれぞれ
   に出力するインバータ制御手段と、 第２の通信回線を介して上位コントローラに接続され、
   前記インバータ制御手段の運転中でも、この第２の通信
   回線を介した前記上位コントローラからの指示に従って
   前記パラメータの設定変更を行うパラメータ設定手段と
   を具えたことを特徴とするインバータ装置。
4. 【請求項４】 複数個のモータと、 前記複数個のモータにそれぞれ設けられ、外部から入力
   される制御信号に応じて直流駆動電流を所定周波数の交
   流駆動電流に変換して前記モータに供給する複数個のパ
   ワー変換手段と、 前記複数個のモータにそれぞれ設けられ、前記モータの
   現在位置を示す信号を検出する位置センサと、 外部から入力される速度指令信号及び内部に設定された
   パラメータに応じて前記制御信号を双方向のシリアル通
   信回線を介して前記複数個のパワー変換手段のそれぞれ
   に出力するインバータ制御手段と、 前記パラメータの設定変更を行うパラメータ設定手段
   と、 前記モータの目標位置を示す位置指令信号及び前記モー
   タの現在位置を示す信号を入力し、これらの信号に基づ
   いた前記速度指令信号を前記インバータ制御手段に出力
   する位置制御手段と、 前記モータの回転を制御するための前記位置指令信号及
   び前記パラメータを出力する上位コントローラと、 前記上位コントローラに第２の通信回線を介して接続さ
   れ、前記位置指令信号を前記位置制御手段に、前記パラ
   メータを前記パラメータ設定手段にそれぞれ出力する通
   信手段とから構成されることを特徴するモータ制御シス
   テム。
5. 【請求項５】 前記モータの現在位置を検出する位置セ
   ンサは、前記モータの位置を絶対位置にて検出するアブ
   ソリュート型の位置センサであり、巻線部と、この巻線
   部に対して相対的に変位し、前記巻線部における磁気抵
   抗をその相対位置に応じて変化させる部材とを有し、前
   記巻線部を位相のずれた複数の１次交流信号によって励
   磁し、モータの絶対位置に対応する電気的位相ずれを持
   つ出力交流信号を発生する位相シフト型位置センサで構
   成されることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御
   システム。
6. 【請求項６】 前記複数個のパワー変換手段をラック内
   で隣接配置し、前記パワー変換手段の各発熱部に対して
   放熱手段を共通に設け、この放熱手段を介して前記発熱
   部からの熱を外部に放熱するようにしたことを特徴とす
   る請求項４に記載のモータ制御システム。
7. 【請求項７】 前記パワー変換手段を前記モータに内蔵
   し、両者を一体構成としたことを特徴とする請求項４に
   記載のモータ制御システム。