JPH0750996B2 - インバータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はインバータ制御装置、特にその過電流の防止
に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来からよく知られているインバータ制御装置
のブロック図である。図において、（１）は交流電源、
（２）は交流電源（１）を整流する順変換器、（３）は
順変換器（２）の出力を平滑するコンデンサ、（４）は
平滑された直流電圧を変換して交流出力を送出する逆変
換器で、（５）は交流出力により運転される誘導電動機
である。また、（６）はインバータの起動指令信号、
（７）は周波数設定器、（８）は起動信号及び設定周波
数信号の入力に基づいて出力周波数指令信号（10）を出
力する加減速制御器で、（９）は出力周波数指令信号
（10）により逆変換器（４）の制御信号を出力するPWM
制御器である。

次に動作について説明する。交流電源（１）は順変換器
（２）により整流され、更にコンデンサ（３）により平
滑される。この平滑された電圧は直流電源として逆変換
器（４）に与えられる。逆変換器（４）はトランジスタ
及び逆並列ダイオードのブリッジで構成されており、こ
れをPWM制御することで、所望の周波数及び電圧の交流
出力が誘導電動機（５）に与えられ、誘導電動機（５）
は可変速運転される。このとき、PWM制御器（９）は出
力周波数指令信号（10）を受けて、トランジスタのベー
スにPWM制御された信号を出力している。

さて、この制御装置は出力周波数指令信号（10）を得る
ため、起動信号（６）、周波数設定器（７）及び加減速
制御器（８）が装備されている。加減速制御器（８）は
積分器で構成されており、ランプ状信号を出力する。従
って、起動信号がオン又はオフ時或いは周波数設定器
（７）からの設定周波数信号が急変した時も、出力周波
数指令信号（10）が連続的に変化するようにしている。

このような従来のインバータ制御装置で誘導電動機
（５）を運転する場合、インパクト負荷が加わった時過
電流になり易いと言う問題点があった。特に運転中に電
動機軸が拘束された場合、例えば搬送機で定点ストッパ
ーに当てて停止させるような時には誘導電動機（５）の
すべりが過大となり過電流となる。

このような問題点を改善したものとして第３図に示した
制御方式が実用化されている。これは「すべり周波数制
御方式」と呼ばれるものである。第３図において、（1
1）は電動機速度を検出する回転数検出器、（12）は増
幅器、（13）は比較器で、（14）は加算器である。その
他の符号は第２図の装置と同様である。

次に動作について説明する。この装置では電動機速度が
回転数検出器（11）により検出され、加減速制御器
（８）の出力と比較器（13）により比較される。そし
て、これらの差が増幅器（12）により増幅され、電動機
速度と加算器（14）で加算され、出力周波数指令信号
（10）としてPWM制御器（９）に送出されている。ここ
で、増幅器（12）の出力は誘導電動機（５）のすべり指
令に相当する。従って、出力周波数指令信号（10）は、
電動機速度にこのすべり分を加算したものとなってい
る。

このようなことから、増幅器（12）の飽和値を適切に選
ぶことにより誘導電動機（５）の最大すべりが適切に制
限され、電動機軸拘束時でも過電流が流れるのが防止で
きる。

［発明が解決しようとする問題点］ 第３図に示した従来の制御方式は過電流保護を適切に行
い得るものの次のような問題点があった。

この制御方式では電動機速度を検出する回転数検出器
（11）が必要で、かつこの精度を十分確保する必要があ
る。すなわち、一般に誘導電動機のすべりは小さいた
め、すべり周波数制御を有効に行うには、このすべり分
より十分小さい誤差で回転数検出を行う必要があり、そ
のような要求を満たした回転数検出器（11）は一般に高
価となる。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
のであり、回転検出器を使用しないで、且つ、電動機に
インパクト負荷が加えられたときに過電流が流れないよ
うにしてトリップの発生を防止するようにしたインバー
タ制御装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るインバータ制御装置は、出力周波数が一
定値以下で動作する第１の比較手段と、インバータの出
力電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出
値が一定値以上で動作する第２の比較手段と、第１の比
較手段の出力と第２の比較手段の出力とのAND条件で動
作し、出力周波数信号を急速に低減させる急速減速制御
手段とを有するものである。

［作用］ この発明においては、設定出力周波数と実際の回転速度
とは通常ほぼ一致するので、電動機の回転速度が所定の
速度以下の状態は第１の比較手段により検出される。そ
して、電動機軸が拘束されると、その状態は出力電流が
一定値以上という条件で第２の比較手段により検出され
る。第１の比較手段及び第２の比較手段のアンド条件が
成立すると、急速減速制御手段により出力周波数指令信
号が急速に低減させられる。この出力周波数指令信号の
低減の速さを電動機軸拘束による速度低下の速さと合わ
せることで、電動機すべり過大が防止でき、その結果過
電流が抑制される。

［実施例］ 以下この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。
第１図において、（21）は出力電流検出器、（22）は制
御基準となる基準周波数を設定する比較基準設定器、
（23）は制御基準となる出力電流を設定する基準設定器
である。（24）は第１比較器で、加減速制御器（８）か
らの設定出力周波数と比較基準設定器（22）の設定値と
を比較して、その比較結果を送出する。（25）は第２の
比較器で、出力電流検出器（21）の出力と比較基準設定
器（23）の設定値とを比較して、その比較結果を送出す
る。

（26）はアンド回路で、第１比較器（24）の出力と第２
比較器（25）の出力とのAND論理を求める。（27）は急
速減速器で、加減速制御器（８）の出力を一定の減速度
で低減して周波数信号を送出する。（28）は低速選択器
で、加減速制御器（８）の出力と急速減速器（27）の出
力とを入力し、両者の内からより低速の信号を選択して
出力周波数指令値（10）としてPWM制御器（９）へ送出
する。その他の部分は第２図に示した従来装置と同様で
ある。

次に動作について説明する。加減速制御器（８）の出力
である設定出力周波数信号が第１比較器（24）で比較較
基準器（22）の設定値と比較され、設定出力周波数信号
が小さい場合はAND回路（26）に出力が送出される。一
方、出力電流検出器（21）によりインバータの出力電流
が検出され、第２比較器（25）に与えられる。第２比較
器（25）では出力電流検出器（21）の出力と比較基準設
定器（23）の設定値とを比較し、出力電流検出器（21）
の出力が大きい場合はND回路（26）に出力が送出され
る。

このように、一定速度以下で（第１の比較器（24）によ
り検出）、かつ一定値以上の電流が流れた（第２の比較
器（25）により検出）時に（例えば、電動機軸の拘束
時）、急速減速回路（27）が動作する。急速減速回路
（27）は積分器から構成され、加減速制御器（８）の出
力を一定の減速度で急速に低減させた出力を送出する。

急速減速回路（27）の出力は、出力周波数信号選択器
（28）に加減速制御器（８）の出力と共に与えられる。
出力周波数信号選択器（28）はこれらの入力の内より低
速信号を出力周波数信号指令値（10）としてPWM制御器
（９）に与える。このため、急速減速回路（27）が動作
した時は、急速減速回路（27）の出力が優先し、出力周
波数指令信号（10）は急速に低減する。この減速度を電
動機軸拘束による電動機速度の低下の速さと合わせるこ
とにより、出力周波数指令信号と実際の電動機速度とを
ほぼ合わすことができ、電動機すべりが過大となるのが
防止される。

次に、第１比較器（22）による検出すなわち設定出力周
波数の検出の必要性について説明する。電動機軸拘束に
よる誘導電動機（５）の速度低下と急速減速回路（27）
の減速度指令が一致しておれば、電動機はいかなる速度
から拘束されても、すべり過大すなわち過電流にはなら
ないはずである。しかし、現実には搬送機でストッパー
に当てた場合等では一定に減速することはなく、また、
この減速度のバラツキも大きい。従って、高速状態から
急減速させると、誘導電動機（５）の実速度と出力周波
数指令信号（10）との誤差が大きくなり、過電流になり
易い。従って、減速の開始を一定の速度以下に制限し誤
差を小さくする必要がある。

一方、ストッパーに当てて停止する場合には全速より当
てれば衝撃が大きくなるため減速後停止させる必要があ
り、急速減速開始点を一定の速度以下に制限しても実用
上差しつかえない。また、過電流保護をより確実に行う
ためには出力電流の比較値を小さくして、より小さいす
べりで急速減速回路（27）が動作するようにすることが
望ましい。しかし、設定出力周波数の制限を行わない
と、急速減速回路（27）は全ての速度で動作することと
なり、通常運転時にわずかな負荷変動があっても、これ
が動作して不要な急速減速動作をすることとなる。この
ようなことから、この制御装置は停止前の減速時にのみ
動作可能な状態にする必要があり、第１比較器（22）が
設けられている。

なお、上記実施例では加減速制御器（８）及び急速減速
回路（27）として積分器を用いたハードウエア構成によ
るものを示したが、これらの機能をマイクロプロセッサ
のプログラムによるもの、すなわちソフトウエア構成に
よるもので実現しても同一の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、電動機拘束時のよう
に、出力周波数が一定値以下即ち速度が一定値以下で、
且つ出力電流が一定値以上のときには出力周波数指令信
号を急速に低減して、電動機を急速減速動作をさせるよ
うにしており、過大なすべりの発生が防止され、その結
果過電流の発生が阻止され、出力電流が抑制されてトリ
ップの発生がまぬがれる。このため、過電流に対する保
護のための制御系に高価な高精度回転数検出器が不要に
なり、安価な制御装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるインバータ装置のブ
ロック図、第２図は従来の一般のインバータ装置のブロ
ック図、第３図は従来のすべり周波数制御方式によるイ
ンバータ装置のブロック図である。 （１）は交流電源、（２）は順変換器、（３）はコンデ
ンサ、（４）は逆変換器、（５）は誘導電動機、（６）
はインバータ起動信号、（７）は周波数設定器、（８）
は加減速制御器、（９）はPWM制御器、（10）は出力周
波数指令信号、（11）は回転数検出器、（12）は増巾
器、（13）は比較器、（14）は加算器、（21）は出力電
流検出器、（22），（23）は比較基準設定器、（24）は
第１比較器、（25）は第２比較器、（26）はAND回路、
（27）は急速減速制御器、（28）は出力周波数指令信号
選択器である。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力周波数が一定値以下で動作する第１の
   比較手段と、 インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段の検出値が一定値以上で動作する第２
   の比較手段と、 前記第１の比較手段の出力と前記第２の比較手段の出力
   とのAND条件で動作し、出力周波数信号を急速に低減さ
   せる急速減速制御手段と を有することを特徴とするインバータ装置。