JPS61285075A - インバ−タ装置 - 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］ 本発明は誘導電動機等の交流電動機を駆動するためのイ
ンバータ装置に関する。

［発明の技術的背１］ 一般に、インバータ装置により交流電動機例えば誘導電
動機を可変速制御する場合には、第２図に示すように出
力周波数（Ｆ）と出力電圧（Ｖ）の比率所謂Ｆ／Ｖ比を
一定に制御することにより、誘導電動機の磁束が一定に
なるようにして磁束の飽和を防ぐようにしているととも
に、負荷電流が最小となるように出力電圧を補正するよ
うにしている。

第３図は従来のインバータ装置の一例を示すもので、こ
れはチョッパ形ＲＡＭ　（パルス振幅変調）方式のもの
である。即ち、１は交流電源２からの交流電力を直流電
力（直流出力）に変換する複数個の整流素子からなる交
流直流変換器、３はこの交流直流変換器１からの直流出
力を交流出力に変換するための直流交流変換器である。

この直流交流変換器３は、前記交流直流変換器１からの
直流出力を断続させて出力電圧を変化させるスイッチン
グ素子たるトランジスタからなるチョッパ４と、このチ
ョッパ４からの出力を平滑する平滑用コンデンサ５と、
この平滑用コンデンサ５からの直流出力を交流出力に変
換する複数個のスイッチング素子たるトランジスタから
なる直流交流変換主回路６とから構成されている。そし
て、この直流交流変換主回路６からの交流出力は誘導電
動１７に供給されるようになっている。８は周波数設定
器、９はこの周波数設定器８からの設定周波数信号を受
ける周波数制御器である。この周波数制御器９は、設定
周波数信号に基づいて出力パルスを出力し、その出力パ
ルスを前記直流交流変換主回路６のトランジスタに与え
てその導通タイミングを制御することにより、上記直流
交流変換主回路６の交流出力の周波数が前記周波数設定
器８による設定周波数になるように制御する。１０は前
記周波数制御器９の出力パルスが与えられる関数発生器
であり、これは、その出力パルスに基づく出力周波数に
対応した出力電圧となるような第２図に示す如きＦ／Ｖ
比の関数出力信号をデジタル信号として出力するように
なっている。そして、この関数発生器１０からの関数出
力信号は加減算器１１の正（＋）入力端子に与えられる
ようになっている。この加減算器１１は、正入力端子に
与えられる関数出力信号と負〈−）入力端子に後述する
ように与えられる補正信号とを加減算して加減算出力信
号を出力するようになっており、その加減算出力信号は
Ｄ／Ａ　（デジタル−アナログ）変換器１２を介してア
ナログ信号に変換されるようになっている。１３は正（
＋）入力端子に前記Ｄ／Ａ変換器１２からのアナログ信
号即ち加減算出力電圧が与えられる加減算器であり、そ
の負（−）入力端子には負荷電圧検出器たる変圧器１４
及びダイオード１５を介して前記直流交流変換主回路６
の出力電圧即ち負荷電圧が与えられるようになっている
。この加減算器１３は、正入力端子に与えられる加減算
出力電圧と負入力端子に与えられる負荷電圧とを加減算
して加減算出力信号を出力するようになっている。１６
は加減算器１３からの加減算出力信号が与えられるチョ
ッパ制御器であり、これは、その加減算出力信号に応じ
た出力パルスを出力し、出力パルスを前記チョッパ４の
トランジスタに与えてその導通タイミングを制御するこ
とにより直流交流変換主回路６の出力電圧即ち負荷電圧
を変化させ、以て、加減算器１３の加減算信号が零とな
るように制御するようになっている。そして、以上の周
波数制御器９．関数発生器１０．加減算器１１．０／Ａ
変換器１２．加減算器１３．変圧器１４．ダイオード１
５及びチョッパ制御器１６は制御回路１７を構成してい
る。

一方、１８は電圧補正手段たる電圧補正回路であり、以
下これについて述べる。即ち、１９は前記直流交流変換
主回路６の出力電流即ち負荷電流を検出する負荷電流検
出器たる変流器であり、その検出負荷電流はダイオード
２０を介してＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器２１
に与えられてデジタル信号に変換され、そのデジタル信
号は補正信号発生器２２に与えられるようになっている
。

そして、この補正信号発生器２２はデジタル信号が示す
検出負荷電流が最小となるように補正信号を出力して前
記加減算器１１の負入力端子に与えるようになっている
。

［前頭技術の問題点］ 以上のような従来のインバータ装置によれば、直流交流
変換主回路６の交流出力の周波数が第２図のＢ点即ち第
１の出力周波数Ｆ１で一定運転されているとすると、直
流交流変換主回路６の交流出力の電圧は出力周波数Ｆ１
に対して第２図の直線Ａ上の８点く出力、電圧Ｖｔ　）
ではなく電圧補正回路１８の補正信号により負荷電流が
最小となる即ち出力電圧が最小となるように補正された
０点（出力電圧Ｖ１′　）に移って運転していることに
なる。ところが、ここで周波数設定器８により現在の第
１の出力周波数Ｆ１より高い第２の出力周波数Ｆ２が設
定されたとすると、直流交流変換主回路６の交流出力の
周波数は第１の出力周波数Ｆ１から上昇していくが、そ
の交流出力の電圧は第１の出力周波数Ｆ１に対応する出
力電圧Ｖ１よりも低い出力電圧■ｌ′から周波数の上昇
にともなって高くなっていくので、加速トルクを得るた
めに誘導電動機７のすべりが大きくなって、直流交流変
換主回路６の出力電流たる負荷電流は出力電圧の上昇開
始にともなって急激に増加するようになり、従って、誘
導電動機７の安定した加速運転を行なえなくなるという
問題がある。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、負荷電流を最小とするよう直流交流変換器の交流出力
の電圧を補正する電圧補正手段を有するものにおいて、
定周波数運転状態からこれより高い周波数運転に加速運
転を開始する場合でも負荷電流が急激に増加することを
防止し得て、交流電動機の安定した加速運転が可能なイ
ンバータ装置を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は、直流交流変換器の交流出力の周波数が定周波
数状態から高い周波数になった時に検出信号を出力する
状態検出回路を設け、この検出信号に基づいて直流交流
変換器の交流出力の電圧を補正前の出力電圧に復帰させ
、その後に出力周波数と出力電圧とをＦ／Ｖ比に従って
上昇させる構成に特徴を有する。

［発明の実施例１ 以下本発明の一実施例につき第１図を参照しながら説明
するに、第１図においては第３図と同一部分には同一符
号を付して示す。

２３は状態検出回路たる加速検出回路であり、これは遅
延特性を有するホールド回路２４及び比較回路２５とか
らなる。ホールド回路２４は、入力端子に周波数設定器
８からの設定周波数信号が与えられるようになっており
、制御端子にハイレベルの信号が与えられた時にはホー
ルド状態になって入力端子に与えられた設定周波数信号
をホールドして出力端子からホールド周波数信号として
出力し、制御端子にロウレベルの信号が与えられた時に
は若干の遅延時間後にホールド解除状態になって入力端
子に与えられた設定周波数信号を通過させて通過周波数
信号として出力端子から出力するようになっている。又
、比較回路２５は、第１の入力端子に前記周波数設定器
８からの設定周波数信号が与えられ、第２の入力端子に
ホールド回路２４からのホールド周波数信号９適過周波
数信号が与えられるようになっていて、第１の入力端子
に与えられる設定周波数信号の示す周波数が第２の入力
端子に与えられるホールド周波数信号。

通過周波数信号の示す周波数より大なる時に出力端子か
らハイレベルの出力信号を検出信号として出力するよう
になっている。そして、前記ホールド回路２４からのホ
ールド周波数信号９適過周波数信号は周波数制御器９に
与えられるようになっており、周波数制御器９はそのホ
ールド周波数信号１適過周波数信号に基づいて出力パル
スを出力する。２６はゲート手段例えばトランスファゲ
ート回路（アナログスイッチ）からなるゲート回路であ
り、これは加減算器１１の負入力端子と補正信号発生器
２２の出力端子との間に介在されている。このゲート回
路２６は、ゲート端子に前記比較回路２５からの出力信
号が与えられるようになっており、その出力信号がロウ
レベルの時には導通状態になって補正信号発生器２２の
補正信号を通過させハイレベルの時には非導通状態とな
って補正信号をしゃ断するようになっている。２７は電
圧判定回路であり、これは、入力端子に加減算器１３か
らの加減算信号が与えられるようになっていて、その加
減算信号が零となると出力端子からハイレベルの出力信
号を出力するようになっている。２８はイクスクルーシ
ブオア回路からなる論理回路であり、その第１の入力端
子には前記比較回路２５の出力信号が与えられ、第２の
入力端子には前記電圧判定回路２７の出力信号が与えら
れ、出力端子からの出力信号は前記ホールド回路２４の
制御端子に与えられるようになっている。

次に、本実施例の作用につき第２図をも参照しながら説
明する。

今、周波数設定器８が第１の周波数Ｆ１を示す設定周波
数信号を出力しているとし、この時にホールド回路２４
がホールド解除状態にあるとすると、設定周波数信号と
ホールド回路２４の通過周波数信号との示す周波数は等
しく第１の周波数Ｆ１であるので、比較回路２５の出力
信号はロウレベルであり、ゲート回路２６は導通状態と
なって補正信号発生器２２からの補正信号を通過させて
加減算器１１の負入力端子に与える。又、周波数制御器
９にはホールド回路２４からの第１の周波数Ｆ＋を示す
通過周波数信号が与えられるので、周波数制御器９はこ
れに応じた出力パルスを出力して直流交流変換主回路６
のトランジスタに与えるようになり、直流交流変換主回
路６の交流出力の周波数は第１の周波数Ｆ１どなる。更
に、関数発生器１０は第１の周波数Ｆｌに対応する出力
電圧■１を示す関数出力信号を出力するようになり、従
って、加減算器１１は補正信号発生器２２からの補正信
号により補正された出力電圧Ｖ１’を示す加減算出力信
号を出力するようになり、チョッパ制御器１６は直流交
流交換主回路６の交流出力の電圧が出力電圧Ｖ１’　と
なるようにチョッパ４のトランジスタの導通タイミング
を制御する。このようにして、誘導電動機７が定周波数
たる第１の周波数Ｆ１での運転状態になると、加減算器
１３の加減算出力信号が零になるので、電圧判定回路２
７の出力信号がハイレベルとなり、従って、論理回路２
８は二つの入力信号の内の一方のみがハイレベルとなっ
たことにより出力信号をハイレベルとするようになり、
ホールド回路２４はホールド状態となって第１の周波数
Ｆｌを示す設定周波数信号をホールドしこれをホールド
周波数信号として出力する。この第１の周波数Ｆ１を示
すホールド周波数信号は周波数制御器９及び比較回路２
５に与えられるので、誘導電動１７はその模も出力周波
数Ｆ１及び出力電圧■１／で運転を継続することになる
。

その後において、周波数設定器８により第１の周波数Ｆ
五から第２の周波数Ｆ２に高められた場合には、周波数
設定器８の設定周波数信号の示す第２の周波数Ｆ２はホ
ールド回路２４のホールド周波数信号の示す第１の周波
数Ｆ１より大となり、比較回路２５の出力信号がハイレ
ベルとなり、従って、ゲート回路２６が非導通状態とな
って補正信号発生器２２からの補正信号をしゃ断する。

これにより、加減算器１１は補正前の出力電圧Ｖ１を示
す加減算出力信号を出力するようになり、加減算器１３
は（ＶＩ　Ｖｔ’）を示す加減算出力信号を出力するよ
うになる。即ち、加減算器１３からの加減算出力信号の
示す値は零以外となるものであり、電圧判定回路２７の
出力信号はロウレベルとなる。この場合、比較回路２５
の出力信号が前述したようにハイレベルとなると、電圧
判定回路２７の出力信号がロウレベルとなるまでの短い
時間は、論理回路２８は二つの入力信号がともにハイレ
ベルになって出力信号を短時間だけロウレベルとするが
、このように論理回路２８の出力信号が短時間だけロウ
レベルとなってもホールド回路２４は直ちにはホールド
解除状態にはならず若干の遅延時間を有するものであり
、従って、ホールド回路２４はＭｌの周波数Ｆ！を示す
ホールド周波数信号を出力し続けることになる。そして
、ホールド回路２４の遅延時間の経過前に電圧判定回路
２７の出力信号がロウレベルとなるものであり、論理回
路２８は再び二つの入力信号の内の一方のみがハイレベ
ルとなったことにより出力信号をハイレベルとするよう
になり、ホールド回路２４はホールド状態を続行するこ
とになる。その後、直流交流変換主回路６の交流出力の
電圧が補正前の出力電圧Ｖ１まで上昇すると、加減算器
１３の加減算出力信号は零となり、電圧判定回路２７の
出力信号がハイレベルとなり、論理回路２８は二つの入
力信号がともにハイレベルとなったことにより出力信号
をロウレベルとする。これにより、ホールド回路２４は
若干の遅延時間後にホールド解除状態になって第２の周
波数Ｆ２を示す設定周波数信号を通過させてこれを通過
周波数信号として出力するようになる。この結果、比較
回路２５に与えられる設定周波数信号と通過周波数信号
とが示す周波数はともに第２の周波数Ｆ２となって、そ
の比較回路２５の出力信号はロウレベルとなり、ゲー］
・回路２６が導通状態になって補正信号発生器２２から
の補正信号を通過させて加減算器１１の負入力端子に与
えるようになる。又、ホールド回路２４からの第２の周
波数Ｆ２を示す通過周波数は周波数制御器９に与えられ
るので、直流交流変換主回路６はその交流出力の周波数
が第２の周波数Ｆ２となるように制御されるとともに、
関数発生器１０も第２図に示すＦ／Ｖ比に基づく関数出
力信号を出力することから加減算器１３は補正信号によ
り補正した加減算出力信号を出力するようになるので、
チョッパ４は直流交流変換主回路６の交流出力の電圧が
第２の周波数Ｆ２に対応し且つ負荷電流が最小となるよ
うに補正された出力電圧となるように制御されるように
なる。

このように本実施例によれば、誘導電動Ｒ７を第１の周
波数Ｆ１からこれよりも高い第２の周波数Ｆ２に加速す
る場合に、直流交流変換主回路６の交流出力の電圧を補
正後の出力電圧Ｖ１′から補正前の出力電圧ｖ１に復帰
させ、しかる後Ｆ／■比に基づいて第１の周波数Ｆ１か
ら第２の周波数Ｆ２に加速するようにしたので、従来と
は異なり加速開始時に負荷電流が急激に増加することは
なく、安定した加速運転が可能になる。

尚、上記実施例は本発明をチョッパ形ＰＡＭ方式のイン
バータ装置に適用した場合であるが、これに限らず例え
ば位相制御形ＰＡＭ方式或いはＰＷＭ（パルス幅変調）
方式のインバータ装置にも同様に適用することができる
。

その伯、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限
定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜
変形して実施し得ることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように、負荷電流を最小にすべく
交流出力の電圧を補正するようにしたインバータ装置に
おいて、交流電動機を加速する時に交流出力の電圧を補
正前の電圧に復帰させるようにしたので、・負荷電流が
急激に増加することを防止し得て、安定した加速運転が
可能になるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック線図、第２図
は直流交流変換器のＦ／Ｖ比を示す特性図、第３図は従
来例を示すブロック線図である。 図面中、１は交流直流変換器、３は直流交流変換器、７
は誘導電動機（交流電動ｔｌ）、８は周波数設定器、１
７は制御回路、１８は電圧補正回路（電圧補正手段）、
２３は加速検出回路（状態検出回路）、２６はゲート回
路（ゲート手段）を示す。 代理人　　弁理士　則近　憲佑（ほか１名）第２図 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直流電力を交流出力に変換するための複数個のスイ
   ッチング素子からなる直流交流変換器と、この直流交流
   変換器のスイッチング素子の導通タイミングを制御して
   その直流交流変換器の交流出力の周波数及び電圧を制御
   する制御回路と、前記直流交流変換器の負荷電流を検出
   してこれが最小となるように前記制御回路に補正信号を
   与える電圧補正手段と、前記直流交流変換器の交流出力
   の周波数を検出してこれが定周波数状態から高くなった
   時に検出信号を出力する状態検出回路と、この状態検出
   回路からの検出信号に基づいて前記直流交流変換器の交
   流出力の電圧を電圧補正手段による補正前の電圧に復帰
   させるゲート手段とを具備してなるインバータ装置。