JPS6035964A - 周波数変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、周波数変換装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

電動機を駆動する場合、供給電流がある値以上になると
、回転数が上昇しない現象が生じるが、これを防止する
所謂ストール防止制御及び回転数の加速を制御する加速
制限制御が行なえるようにマイクロコンピュータ等を装
備した電動機駆動用の周波数変換装置がある。

上記ストール防止制御及び加速制限制御が行なえる周波
数変換装置の従来の一構成例を第１図を参照して説明す
る。第１図において、交流電源１の交流電源は、整流器
からなる順変換器２により直流電力に変換され、その直
流電力はコンデンサ３によって平滑される。この平滑化
された直流電力は、外部から与えられる制御信号によシ
、電圧と周波数との比（以下Ｖ／Ｆ比と略称する）が制
御可能な逆変換器４によシ任意のφ比を有した交流電力
に変換され、この交流電力は、負荷である電動機５に供
給される。

一方、ｌは逆変換器４の出力周波数を設定する周波数設
定器であり、この周波数設定器Ｉの出力である周波数設
定信号は、〜０変換器ＩでＡ／Ｄ変換変換器用力に所定
の演算制御を施こし、その出力信号をデジタル分周器９
に分周信号として与える。デジタル分周器９は、発振器
１０から与えられる一定周波数のパルス信号を上記分周
信号に基づいて分周し、この分周された・ぐルス信号は
アドレス発生器１１へ与えられる。

アドレス発生器１１では、上記デジタル分周器９から出
力されたノ４’ルス信号のパルス数を計数し、その割数
ｎ１４をアドレス指定信号として記憶器１２に与える。

この記憶器１２には、予じめプログラムにより設定され
た複数の制御情報（逆変換器４のφ比を制御する情報）
が、夫々アドレス指定された記憶エリアに格納されてお
シ、上記アドレス発生器１ノからのアドレス指定信号を
受けると、そのアドレスに格納された制御情報を読出し
て、その制御情報に応じた制御信号を増幅器１３で増幅
して、逆変換器４へ与える。したがって、例えばトラン
ジスタでリッジ回路で構成された逆変換器４は、上記制
御信号を受けると、各トランジスタのペース電流を制御
して、所定のＶ〃比を有した交流電力を出力する。

一方、逆変換器４からの交流電力は電動機５に供給され
てこれを駆動し、そのときの電動機５に流れる電流は、
変流器１４によシ検出される。この変流器１４の出力信
号は整流器１５により整流され、い変換器１６によシデ
ジタル値に変換した後、電流フィードバック信号として
制御器８に与えられる。この電流フィードバック信号は
、制御器８内で、Ａ／Ｄ変換器７からの周波数設定信号
と検照され、前述と同様の径路を通して逆変換器４から
出力される交流電力の電流を制御するようにしている。

次に上記のように構成された周波数変換装置において、
電動機５を加速させる場合の制御器８０制御動作につい
て第２図を参照して説明する。即ち、周波数設定器６で
設定された周波数設定信号は、第２図に示すように時刻
ｔｏにてステップ関数状に与えられる。一方、逆変換器
４の出力周波数ｆは、電動機５の始動シｍツクの緩衝及
び始動電流を低減するために第２図に示すように漸増さ
せるのが一般的である。このため、制御器８はステップ
関数状に与えられた周波数設定信号■を受けると、出力
周波数ｆが時間ｔｌ−ｔ、を要して設定周波数１１とな
る＝５− ような分周信号を分周器９へ与える。更に時刻ｔｌで電
動機５の電流■が設定値１１以上になると、制御器８は
出力周波数ｆの増加が一時停止するような分周信号をデ
ジタル分周器９に与える。このような分局信号がデジタ
ル分周器９に与えられると時刻ｔｌから時刻ｔ２の間で
出力周波数ｆの増加が停止するため、電動機５０回転数
が増加し、電動機５の電流■は減少する。

そして電流Ｉが設定値Ｉｌ以下になると、制御器８は出
力周波数ｆが設定値ｆ＊ｃｆｚ＞ｆｌ）に漸増するよう
な分周信号をデジタル分周器９へ与える。その後、時刻
１．で逆変換器４の出力周波数ｆは、周波数設定器６で
設定された設定値ｆ３に相当する周波数となシ、この時
点で電動機５は定常運転状態となる。

〔背景技術の問題点〕

上述したように、この周波数変換装置は、時刻ｔ１から
時刻ｔｌにて、ストール防止制御を行ない、また時刻ｔ
８から時刻ｔ、にて加速制限制御を行なっている。そし
て上記ストール防−６＝ 止制御及び加速制限制御は、デジタル分周器９としてレ
ートマルチプライヤ（例えば東京芝浦電気株式会社製の
集積回路ＴＣ４５２７Ｂ７）等を用いて、発振器１０が
発生する一定周波数のノ９ルス出力を、正確にデジタル
分周することによシ実施している。ところが、このデジ
タル分周器９は、デジタル分周の原理上、発振器１０か
ら出力される高周波パルスを適当間隔で間引くため、こ
のデジタル分周器９から出力される出力・９ルスの間隔
は不均等となる。このため、制御器８からの出力が漸増
してデジタル分周器９に与えられても、デジタル分周器
９からの出力はまばらになり、記憶器１２には不連続性
を持ったアドレス指定信号が与えられることになシ、こ
れにより記憶器１２から読出される制御信号の読出し速
度が変化してしまう。従って、逆変換器４には、制御信
号が時間変動を伴って与えられ、このため出力周波数ｆ
は１サイクルの周期としては変化しないが、１サイクル
の周期内での電圧波形は第３図に示すように歪むように
なり、電動機５の駆動中には、騒音が発生するという問
題を招くことになった。

〔発明の目的］ 本発明は」二記小情に基づいてなされたもので、その目
的とするところは、電動機負荷に対して、ストール防止
制御及び加速制限制御が行なえると共に、出力周波数の
１サイクル内での出力電圧の波形歪を防止することが可
能な周波数変換装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明による周波数変換装置は、発振周波数設定部にて
入力電圧が与えられる毎に出力電圧を順次増加して出力
すると共に逆変換器の出力電流を検出する電流検出部か
らの出力に基づいて上記出力電圧の出力制限を行ない、
比較器において上記発振周波数設定部の出力値が周波数
設定器からの出力値を超えたことを条件に上記発振周波
数設定部に入力信号を与え、発振器では、上記発振周波
数設定部からの出力電圧を受け、この出力電圧の電圧レ
ベルに応じた周波数のパルスを出力し、このパルス出力
を制御信号出力部に与え、ここで予じめ複数個用意され
た逆変換器の出力周波数を制御する制御信号の１つを上
記発振器からの出力・臂ルスの周波数に応じて選択して
上記逆変換器に与えるように構成し、上記発振周波数設
定部にて、出力電圧の出力制限によジストール防止制御
及び加速制限制御を行なうと共に発振器の出力周波数を
制御す〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第４
図は本発明による周波数変換装置゛の一実施例を示すブ
ロック図であシ、第１図と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略する。

第４図において、周波数設定器６からの周波数設定信号
は比較器１２０基準信号入力端に与えられる。この比較
器１７の被比較信号入力端には後述するＤ／Ａ変換器の
出力が与えられ、そ９− してこの比較器１７からの信号はマイクロコンビーータ
等からなる制御器８に与えられる。制御器８では、予じ
め設定されている加速レートで比較器１７からの信号を
受ける毎にパルス信号を２進コードで増加させて出力す
ると共に、変流器１４．整流器１５及びの変換器１６か
らなる電流検出部からの電流検出信号により逆変換器４
から出力される交流電力の電流値を検照している。」ユ
記における制御器８の増加分は、周波数設定器６の設定
周波数分解能に相当する値であり、制御器８が出力する
パルスのビット数を増やせば実用上支障ない値まで小さ
くすることが可能である。制御器８からの２進コードの
ｔＪ？ルス出力はＤ／Ａ変換器１８によシアナログ信号
に変換さね、被比較信号として比較器１７の被比較信号
入力端に与えられると共に、発振周波数設定信号として
発振器１９に与えられる。

上記において制御器８及びＤ／Ａ変換器１８は発振周波
数設定部を構成している。発振器１９は、例えばＶＣＯ
（電圧制御発振器）等からなシ、上１０− 起用波数設定信号の電圧レベルに応じた周波数のパルス
が出力されるものである。発振器１９からの／’？ルス
出力はアドレス発生器１１に被計数信号として与えられ
る。以下第１図と同様に、アドレス発生器１１．記憶器
１２及び増幅器１３（これらは制御信号出力部を構成し
ている）の動作により、制御信号を逆変換器４に与え、
交流電力の出力周波数が、周波数設定器６で設定された
周波数となるように制御する。

次に上記のように構成された本実施例の動作について第
２Ｍ及び第４図を参照して説明する。

時刻１．にて周波数設定器６を操作して第２図に示す周
波数設定信号Ｖを■１に設定して比較器１７に与える。

このとき、制御器８からの出力は零であシ、またＤ／Ａ
変換器１８からの出力も零であり、従って発振器１９の
出力は零であシ、また比較器１７では、Ｖｔ　＞　０を
判断して、信号を出力する。この信号を受けた制御器８
はノ９ルスを１個出力する。そしてＤ／Ａ変換器１８は
上記パルスをアナログ信号に変換した後、比較器１７に
対しては被比較信号として、′また発振器１９には、発
振周波数設定信号として与える。発振器１９は上記発振
周波数設定信号の電圧レヘルニ応シた周波数のノ９ルス
をアドレス発生器１ノに出力する。アドレス発生器１１
は上記・ヤルスを計数し、その計数値により記憶器１２
に対しアドレスを指定する。記憶器１２では、予じめ所
定のアドレスに格納された制御内容を読み出して、その
制御信号は増幅器１３で増幅した後、逆変換器４に与え
られる。そして逆変換器４では−１，Ｍｒ’：制御信号
により出力周波数ｆを上昇さ硝る。一方、比較器１７で
は上記Ｄ／Ａ変換器１８から出力された被比較信号が周
波数設定器−’ｉ　Ｖ　ｌ　よりも小であることを判断
して、出力信号を制御器８に与え、制御器８は例えば、
“１０＃のパルスを出力する。このような動作を繰り返
えして記憶器１２からの制御信号の読み出し速度は早く
なり逆変換器４の出力周波数ｆは−Ｌ昇して行く。制御
器８が、電流検出部からの出力によシ逆変換器４の出力
電流■が、時刻ｔ１にて設定値■１に達したことを判断
すると、比較器１７から信号出力されていても、制御器
８からの出力パルスの増加を停止する。これによシ、出
力周波数ｆは上昇を停止して、時刻ｔ１のときの周波数
ｆｌを維持する。この出力周波数ｆの上昇が停止してい
る間に電動機５の回転数が上昇して、時刻ｔ２にて、電
流■が所定値Ｉ、以下になると、制御器８は、比較器１
７からの出力信号によシ、所定の加速レートによジノ９
ルスを増加させる。これによシ、再び出力周波数ｆは上
昇する。そして時刻ｔ３にてＤ／Ａ変換器１８の出力が
周波数設定器６の出力と同一となったとき、比較器１７
は反転出力となるため制御器８は動作しなくなシ、この
とき出力周波数ｆは、周波数設定信号ｖ１に相当する周
波数１２に設定される。

上記において制御器８は、第５図に示す流れ図に従って
動作する。第５図において、Ｎは制御器８の出力パルス
であり、ΔＮはその増加分である。ステップ１、即ち初
期状態では、Ｎは１３− 零であり、結合イＡを介してステップ２にて比較器１７
からの信号が出力されているか否かを判定し、出力され
ている場合（イエス）ステップ３・＼進む、ステップ３
では、予じめ設定された加速レートに↓るＮが出力され
る時間に達したか否かを判断し、達している場合（イエ
ス）ステ、プ４へ進む。ステップ４では、電流検出部に
より電流Ｉが設定値Ｉｌに達したか否かを判断し、達し
でいない場合（ノー）ステップ５へ進む。ステップ５で
は出力Ｎを増加分ΔＮだけ増加させて、ステップ６にて
Ｄ／Ａ変換器１８に与える。上記においてステップ２で
ノーの場合、ステップ３でノーの場合、ステップ４でイ
エスの場合及びステップ６の後は、結合子のに戻る。

上述したように本実施例では、時刻１Ｋから時刻ｔ２に
てストール防止制御が行なわれ、また時刻１．から時刻
ｔ３にて加速制限制御が行なわれる。

また、発振器１９からは、い変換器１８か＝１４− ら与えられるアナログ信号に比例した等間隔なノＲルス
となるため、逆変換器４の出力周波数１／２ サイクル内に読み出され、記憶器谷内のデータの読み出
し速度が変動することはない。従って第６図に示すよう
に逆変換器４から出力される交流電力の電圧波形は歪む
ことがなく、電動機５は騒音を発生することはない。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
比較器１７．制御器８　、　Ｄ／Ａ変換器１８、発振器
１９．アドレス発生器１１．記憶器１２　、　Ｖｏ変換
器１６等の１部或いは全部を一体化した、所謂１チツプ
マイクロコンピユータとして構成されたものであっても
、上記実施例と同様の動作及び作用が得られ、且つ小型
化と信頼性を向上させることが出来る。この他に本発明
はその要旨を変更しない範囲で種々変形して実施できる
〇 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、発振周波数設定部に
て、入力電圧が与えられる毎に出力電圧を順次増加１−
て出力すると共に逆変換器の出力′市原を検出する′ｒ
イ流検出部からの出力に基づいて一部記出力電圧の出力
制限を行ない、比較器において上記発振周波数設定部の
出力値が周波数設定器からの出力値を超えたことを条件
にＬ記発振周波数設定部に入力信号を与え、発振器では
、上記発振周波数設定部からの出力電圧を受け、この出
力１ｐ、：圧の電圧レベルに応じた周波数の・ｑルスを
出力し、このパルス出力を制御４１出力部に与え、ここ
で予じめ複数個用意された逆変換器の出力周波数を制御
する制御信号の１つを−Ｊ−，記発振器からの出力パル
スの周波数に応じて選択して」二記逆変換器に与えるよ
うに構成したので、上記発振周波数設定部にて出力電圧
の出力制限によりストール防止制御及び加速制限制御を
行なうと共に発振器の出力周波数出力周波数の１サイク
ル内で出力電圧の電圧波形が歪むことがない周波数変換
装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数変換装置の一例を示すブロック図
、第２図はストール防止制御及び加速制限制御を説明す
るための波形図、第３図は第１図に示す周波数変換装置
の出力電圧の波形図、第４図は本発明による周波数変換
装置の一実施例を示すブロック図、第５図は第４図にお
ける制御器の動作を説明するための流れ図、第６図は第
４図に示す周波数変換装置の出力電圧の波形図である。 ２・・・順変換器、３・・・コンデンサ、４・・・逆変
換器、６・・・周波数設定器、８・・・制御器、１１・
・・アドレス発生器、１２・・・記憶器、１３・・・増
幅器、１４・・・変流器、１５・・・整流器、１６・・
・Ａ／Ｄ変換器、１７・・・比較器、１８・・・Ｄ／Ａ
変換器、１９・・・発振器。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦１７− 第１Ｅ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電力を直流電力に変換して出力する順変換器
   とこの順変換器の出力を電圧と周波数との比が可変の交
   流電力に変換する逆変換器とからなる周波数変換装置に
   おいて、上記逆変換器の出力電流を検出する電流検出部
   と、入力電圧が与えられる毎に出力電圧を順次増加して
   出力すると共に上記電流検出部からの出力に基づいて上
   記出力電圧の出力制限を行なう発振周波数設定部と、上
   記逆変換器の出力周波数を設定する周波数設定器と、上
   記発振周波数設定部の出力値が上記周波数設定器の出力
   値を超えたことを条件に出力信号を上記周波数設定部に
   入力信号として与える比較器と、上記発振周波数設定部
   からの出力電圧の電圧レベルに応じた周波数のパルスを
   出力する発振器と、上記逆変換器の出力周波数を制御す
   る制御信号が予じめ複数用意され且つ上記発振器からの
   出力パルスの周波数に応じた上記制御信号の１つを選択
   して上記逆変換器に与える制御信号出力部とを具備して
   なる周波数変換装置。
2. （２）発振周波数設定部、比較器２発振器、及び制御信
   号出力部のいずれか或いは全てを１チツプマイクロコン
   ピユータで構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の周波数変換装置。