(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ周波数から目標電流を求め、運転時のインバータ電流が目標電流となるようにインバータ周波数を制御してモータと給水ポンプを可変速制御する可変速駆動装置において、
給水ポンプを可変速制御するインバータ部と、
運転時のインバータ電流を検出する電流検出手段と、
検出されたインバータ電流に基いて前記インバータの周波数を制御する制御部と、
目標電流を求める演算式を生成するためのパラメータを入力する設定部と、
前記設定部から入力されたパラメータと、パラメータを用いて演算式を生成する演算式生成プログラムを記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、パラメータとして第１の電流値とインバータ周波数と、第２の電流値とインバータ周波数とを記憶し、
前記制御部は、前記第１の電流値と第１のインバータ周波数で第１座標と、前記第２の電流値と第２のインバータ周波数で第２座標を夫々形成し、前記両座標を通りインバータ周波数から目標電流を求める演算式を生成し、
この演算式で求められた目標電流に不感帯を加えた値と、前記電流検出手段が検出したインバータ電流との比較結果に応じて、下記の制御を繰り返して演算式により目標電流を更新しながらインバータ周波数を制御し、
上記目標電流の更新タイミングを下記の制御でインバータ周波数が指令周波数に到達した時を契機とするとともに、上記不感帯の幅を１回の増減速による電流の増減幅が目標電流領域を超えないように設定されることを特徴とする可変速駆動装置。
１．電流検出手段の検出電流＜目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ減速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
２．電流検出手段の検出電流＞目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ増速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
３．上記以外は変速せず。
【請求項２】
請求項１に記載の可変速駆動装置において、
第１座標を形成する第１のインバータ周波数を給水ポンプの最大負荷を満足する周波数とし、第１の電流値を第１のインバータ周波数で運転したときの給水ポンプの最大負荷時電流とし、第２座標を形成する第２のインバータ周波数を給水ポンプの最少負荷を満足する周波数とし、第２の電流値を第２のインバータ周波数で運転したときの給水ポンプの最少負荷時電流とするように、前記設定部によってパラメータが設定され、前記記憶部に記憶するようにしたことを特徴とする可変速駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変速駆動装置において、
前記制御部は、目標電流の更新タイミングを、一つ前の周波数から現在周波数に変更してインバータ周波数がこれに到達したことを契機としたことを特徴とする可変速駆動装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の可変速駆動装置において、
前記制御部は、目標電流の更新タイミングを、前記インバータ部の出力した周波数が現在周波数に到達するのに十分な所定時間が経過した時を契機としたことを特徴とする可変速駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の可変速駆動装置において、
前記制御部は、目標電流を求める演算式を生成するパラメータを予めモータと給水ポンプの機種ごとに定めておき、特定対象機種に適用する場合、前記予め機種ごとに定めたパラメータから特定対象機種用のパラメータを選択して予め前記記憶部に書き込むようにしたことを特徴とする可変速駆動装置。
【請求項６】
インバータ周波数から目標電流を求め、運転時のインバータ電流が目標電流となるようにインバータ周波数を制御して給水ポンプを可変速制御する給水装置において、
給水ポンプと、
前記給水ポンプを可変速制御するインバータ部と、
運転時のインバータ電流を検出する電流検出手段と、
検出されたインバータ電流に基いて前記インバータの周波数を制御する制御部と、
目標電流を求める演算式を生成するためのパラメータを入力する設定部と、
前記設定部から入力されたパラメータと、パラメータを用いて演算式を生成する演算式生成プログラムを記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、パラメータとして第１の電流値とインバータ周波数と、第２の電流値とインバータ周波数とを記憶し、
前記制御部は、前記第１の電流値と第１のインバータ周波数で第１座標を、前記第２の電流値と第２のインバータ周波数で第２座標を夫々形成し、前記両座標を通りインバータ周波数から目標電流を求める演算式を生成し、
この演算式で求められた目標電流に不感帯を加えた値と、前記電流検出手段が検出したインバータ電流との比較結果に応じて、下記の制御を繰り返して演算式により目標電流を更新しながらインバータ周波数を制御し、
上記目標電流の更新タイミングを下記の制御でインバータ周波数が指令周波数に到達した時を契機とするとともに、上記不感帯の幅を１回の増減速による電流の増減幅が目標電流領域を超えないように設定されることを特徴とする給水装置。
１．電流検出手段の検出電流＜目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ減速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
２．電流検出手段の検出電流＞目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ増速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
３．上記以外は変速せず。
【請求項７】
請求項６に記載の給水装置において、
第１座標を形成する第１のインバータ周波数を給水ポンプの最大負荷を満足する周波数とし、第１の電流値を第１のインバータ周波数で運転したときの給水ポンプの最大負荷時電流とし、第２座標を形成する第２のインバータ周波数を給水ポンプの最少負荷を満足する周波数とし、第２の電流値を第２のインバータ周波数で運転したときの給水ポンプの最少負荷時電流とするように、前記設定部によってパラメータが設定され、前記記憶部に記憶するようにしたことを特徴とする給水装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の給水装置において、
前記制御部は、目標電流の更新するタイミングを、一つ前の周波数から現在周波数に変更してこれに到達したことを契機としたことを特徴とする給水装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の給水装置において、
前記制御部は、目標電流の更新タイミングを、前記インバータ部の出力した周波数が現在周波数に到達するのに十分な所定時間が経過した時を契機としたことを特徴とする給水装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一項に記載の給水装置において、
前記制御部は、目標電流を求める演算式を生成するパラメータを予め給水ポンプの機種ごとに定めておき、特定対象機種に適用する場合、前記予め機種ごとに定めたパラメータから特定対象機種用のパラメータを選択して予め前記記憶部に書き込むようにしたことを特徴とする給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変速駆動装置のインバータ周波数とその電流特性に基づいて回転駆動される給水ポンプを間接的に圧力制御するのに好適な可変速駆動装置および給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給水装置は、可変速駆動装置（誘導電動機を駆動する場合はインバータが使用され、永久磁石電動機を駆動する場合はこれ用のコントローラが使用されるが、このコントローラもインバータをべースにしたものである。）によって駆動される給水ポンプで構成されている。可変速駆動装置は給水ポンプと一体構成のものと、分離して構成されているものとがあり、記憶部と設定手段と電流検出手段と電圧及び周波数出力手段を備えたインバータ機能を有している。
【０００３】
これら給水装置の従来技術として、特許文献１がある。特許文献１は、吐出圧力の制御を行うターボ機械の回転速度をインバータで制御するターボ機械制御方法において、前記吐出圧力を所定の目標値に制御するための目標吐出圧力と回転速度の関係に対応させて、目標電流と回転速度の関係を予め記憶し、前記吐出圧力の変化に対応する前記インバータの内部電流の値を検出し、検出される該値と前記記憶された目標電流との大小を比較し、前記ターボ機械の回転速度を増加又は減少させるようにしたものである。
【０００４】
しかしながら、この特許文献に示す従来技術には、インバータ周波数から目標電流を求めるのに、テーブルに固定的に記憶されたデータや関数を用いており、これらを変えて用いることが想定されていない。又、目標電流を更新するタイミングが特定されておらず、変速中に更新すると正確な目標電流が得られない恐れがある。更に、目標電流の値が固定値であり制御が不安定となる恐れがある。いずれにしても、インバータ周波数から目標電流を求め、運転電流が目標電流となるよう周波数を制御して間接的に吐出圧力を所定の目標値に制御する際に、多様な仕様の給水ポンプに対応して適正な制御を行うには、その都度、テーブルのデータ等を全て変更することになり、かなり面倒な作業が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３２２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、インバータ周波数から目標電流を求め、運転電流が目標電流となるよう周波数を制御して間接的に吐出圧力を所定の目標値に制御する方式において、インバータ周波数から目標電流を求める演算式をパラメータを用いて自動生成し、演算式を無数に生成して多数の機種に簡単に適用できる可変速駆動装置および給水装置を提供することを目的とする。また、目標電流を更新するタイミングを特定してこれの演算式を生成し、目標電流に不感帯を設けて安定化するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、インバータ周波数から目標電流を求め、運転時のインバータ電流が目標電流となるようにインバータ周波数を制御してモータと給水ポンプを可変速制御する可変速駆動装置において、
給水ポンプを可変速制御するインバータ部と、
運転時のインバータ電流を検出する電流検出手段と、
検出されたインバータ電流に基いて前記インバータの周波数を制御する制御部と、
目標電流を求める演算式を生成するためのパラメータを入力する設定部と、
前記設定部から入力されたパラメータと、パラメータを用いて演算式を生成する演算式生成プログラムを記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、パラメータとして第１の電流値とインバータ周波数と、第２の電流値とインバータ周波数とを記憶し、
前記制御部は、前記第１の電流値と第１のインバータ周波数で第１座標と、前記第２の電流値と第２のインバータ周波数で第２座標を夫々形成し、前記両座標を通りインバータ周波数から目標電流を求める演算式を生成し、
この演算式で求められた目標電流に不感帯を加えた値と、前記電流検出手段が検出したインバータ電流との比較結果に応じて、下記の制御を繰り返して演算式により目標電流を更新しながらインバータ周波数を制御し、
上記目標電流の更新タイミングを下記の制御でインバータ周波数が指令周波数に到達した時を契機とするとともに、上記不感帯の幅を１回の増減速による電流の増減幅が目標電流領域を超えないように設定されることを特徴とする。
１．電流検出手段の検出電流＜目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ減速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
２．電流検出手段の検出電流＞目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ増速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
３．上記以外は変速せず。
【０００８】
また、上記に記載の可変速駆動装置において、モータは給水ポンプの最大負荷時の電流より小さな定格電流を有する容量が選定され、前記インバータは前記モータの定格電流より大きな定格電流を有する容量に選定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記に記載の可変速駆動装置において、第１座標を形成する第１のインバータ周波数を給水ポンプの最大負荷を満足する周波数とし、第１の電流値を第１のインバータ周波数で運転したときの給水ポンプの最大負荷時電流とし、第２座標を形成する第２のインバータ周波数を給水ポンプの最少負荷を満足する周波数とし、第２の電流値を第２のインバータ周波数で運転したときの給水ポンプの最少負荷（水量０）時電流とするように、前記設定部によってパラメータが設定され、前記記憶部に記憶するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記に記載の可変速駆動装置において、前記制御部は、前記インバータ部の出力した現在周波数を生成された演算式に代入して目標電流を求め、これの更新するタイミングを、一つ前の周波数から現在周波数に変更してこれに到達したことを契機としたことを特徴とする。
【００１２】
また、上記に記載の可変速駆動装置において、前記制御部は、目標電流を更新するタイミングを前記インバータ部の出力した周波数が現在周波数に到達するのに十分な所定時間が経過した時を契機としたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記に記載の可変速駆動装置において、前記制御部は、目標電流を求める演算式を生成するパラメータを予め機種ごとに定めておき、特定対象機種に適用する場合、前記予め機種ごとに定めたパラメータから特定対象機種用のパラメータを選択して予めメモリに書き込むようにしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するため、インバータ周波数から目標電流を求め、運転時のインバータ電流が目標電流となるようにインバータ周波数を制御して給水ポンプを可変速制御する給水装置において、
給水ポンプと、
前記給水ポンプを可変速制御するインバータ部と、
運転時のインバータ電流を検出する電流検出手段と、
検出されたインバータ電流に基いて前記インバータの周波数を制御する制御部と、
目標電流を求める演算式を生成するためのパラメータを入力する設定部と、
前記設定部から入力されたパラメータと、パラメータを用いて演算式を生成する演算式生成プログラムを記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、パラメータとして第１の電流値とインバータ周波数と、第２の電流値とインバータ周波数とを記憶し、
前記制御部は、前記第１の電流値と第１のインバータ周波数で第１座標を、前記第２の電流値と第２のインバータ周波数で第２座標を夫々形成し、前記両座標を通りインバータ周波数から目標電流を求める演算式を生成し、
この演算式で求められた目標電流に不感帯を加えた値と、前記電流検出手段が検出したインバータ電流との比較結果に応じて、下記の制御を繰り返して演算式により目標電流を更新しながらインバータ周波数を制御し、
上記目標電流の更新タイミングを下記の制御でインバータ周波数が指令周波数に到達した時を契機とするとともに、上記不感帯の幅を１回の増減速による電流の増減幅が目標電流領域を超えないように設定されることを特徴とする。
１．電流検出手段の検出電流＜目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ減速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
２．電流検出手段の検出電流＞目標電流±αならば、現在インバータ周波数をΔｆだけ増速する。（αは不感帯（目標電流の精度）、Δｆは変速幅）
３．上記以外は変速せず。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、インバータ周波数から目標電流を求める演算式を、パラメータを用いて自動生成し、演算式を無数に生成できるようにして多数の機種に適用出来る。目標電流の更新を適切なタイミングで行うので、目標電流を正しく求めることができる。目標電流更新に不感帯を設けたので周波数制御を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明実施例の可変速駆動装置および給水装置のシステム構成図。
【図２】実施例の給水ポンプ運転特性図。
【図３】実施例の使用水量の変化時の目標電流に収束するまでのアルゴリズムの説明図。
【図４】実施例の機種ごとのパラメータ表。
【図５】実施例のメモリマップ。
【図６】実施例の駆動系システムの運転手順フローチャート。
【図７】実施例の起動時アルゴリズムの説明図。
【図８】図６の補足の運転手順フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１８】
本発明の給水装置の実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施例について、図１〜図８を用いて説明する。以下、本発明の実施例を図１〜図８により説明する。
【００２０】
図１は、本発明実施例の給水装置及び給水装置用可変速駆動装置のシステム構成図を示している。１は水源に接続された吸込管、２、６は仕切弁、３はモータ４によって駆動され、水源の水を前記吸込管１を介して吐出配管７に吐き出す給水ポンプ、５は逆止め弁、８は圧力計（例えばブルドン管方式の直読式）である。モータ４は本実施例で誘導モータで示しているが永久磁石モータでも良い。
【００２１】
Ｒ、Ｓ、Ｔは電源、ＥＬＢは漏電遮断器であり、自身以降の配線の短絡及び漏電保護を行う。ＣＵは可変速駆動装置であり、次の構成と機能を有している。
【００２２】
ＣＶは商用電源Ｒ、Ｓ、Ｔに接続され、これを直流に変換するコンバータ、Ｃは平滑コンデンサー、Ｐ，Ｎは前記コンバータＣＶによって生成された直流電源端子、Ｒはシャント抵抗、ＩＮＶはコンバータＣＶによって変換された直流電源を所定の電圧、周波数の交流に逆変換するインバータで、これらの素子によりインバータ部ＩＮＶＵが構成される。ＣＰＵは後述のプログラムによって各種制御を行うマイクロプロセッサ、ＭはＥＥＰＲＯＭ（又はフラッシュメモリ）やＲＡＭ等からなる記憶部で、後述の目標電流を求めるためのパラメータと、パラメータを用いて目標電流を求める演算式を生成する演算式生成プログラムと、生成された演算式に従って運転制御するためのプログラムが記憶される。
【００２３】
Ｉ／Ｏは入出力回路部、ＣＴは電流検出手段（シャント抵抗Ｒの両端電圧を検出して間接的にインバータ電流を検出しても良い）、ＰＷＭはＰＷＭ処理部（パルス、ワイド、モジュレーション）であり、インバータＩＮＶへの指令周波数ｆ（ｆ指令）に基づいて、周波数、電圧を出力するよう指令する。電流検出手段ＣＴから検出された電流は、入出力回路部Ｉ／Ｏ（ＣＰＵに取り込めるレベル電圧信号に処理）を介してＣＰＵに取り込まれる。
【００２４】
ＣＯＮＳは表示部（例えば、周波数、電圧、電流等の表示）とキー操作部（例えばタクトスイッチ等）を有するコンソール（設定部、オペレータ）であり、後述の目標電流を求める演算式等生成のためのパラメータ及び運転、停止等（キー操作部で例えばタクトスイッチ）の信号を入力するのに用いる。Ｓ０は外部運転指令信号の発生部であり、例えば接点Ｓ０ａが閉じると運転、開放すると停止する。
【００２５】
図２は、本発明実施例の可変速駆動装置および給水装置の給水ポンプ運転特性図であり、横軸に水量（Ｑ）、縦軸に全揚程（Ｈ）及び電流（Ｉ）を示している。ここで、曲線Ａは、給水ポンプを周波数ｆ０（例えば１００％の回転数、インバータの最大周波数に対応）で運転した際のＱ−Ｈ性能曲線を示す。曲線Ｄは、周波数ｆ３（例えば最低回転数）で運転した時のＱ−Ｈ性能曲線を示す。同様に、曲線Ｂ，Ｃはそれぞれ周波数ｆ１、ｆ２で運転した時の給水ポンプＱ−Ｈ性能曲線である。これら以外の周波数で運転した時の給水ポンプＱ−Ｈ性能の表示は省略している。
【００２６】
曲線Ｊは、給水ポンプ３で揚水した場合に生ずる弁類、配管等の配管抵抗曲線であり、給水ポンプ３の吐出し側圧力を制御する際の目標圧力値となる。Ｈ３は、水量０（ゼロ）の点での目標圧力であり、前述した配管抵抗曲線Ｊと周波数ｆ３で運転した時の給水ポンプＱ−Ｈ性能曲線Ｄとの交点で示される。Ｈ０は、仕様点（最大使用水量Ｑ０使用時）の目標圧力であり、配管抵抗曲線Ｊと周波数ｆ０（１００％の回転数）で運転した時の給水ポンプＱ−Ｈ性能曲線Ａとの交点で示される。同様に、Ｈ１（抵抗曲線Ｊと周波数ｆ１運転時給水ポンプ性能曲線Ｂとの交点），Ｈ２（抵抗曲線Ｊと周波数ｆ２運転時給水ポンプ性能曲線Ｃとの交点）は中間の目標圧力である。
【００２７】
本発明実施例は、圧力検出を用いずに、予め吐出圧力ヘッドを所定の目標値に制御するための目標吐出圧力ヘッドとインバータ周波数の関係を、目標電流とインバータ周波数（回転速度）の関係に対応させ、運転時のインバータ電流が目標電流値となるようにインバータ周波数を制御して、間接的に給水圧力ヘッドを所定の目標圧力ヘッドに運転制御するものである。次に、これらの対応関係について説明する。
【００２８】
図２において、曲線Ｅは、給水ポンプ３を周波数ｆ０（例えば１００％の回転数、インバータの最大周波数に対応）で運転した際のインバータ電流特性である。すなわち、インバータからモータに流れる電流の特性である。水量Ｑ０の点から上方に伸ばした垂線と曲線Ｅとの交点がＩ０であり、この交点Ｉ０が目標電流である。水量Ｑ０の点から上方に伸ばした垂線は、目標圧力Ｈ０とも交わっており、使用水量Ｑ０の時、運転しているインバータ電流が目標電流Ｉ０と一致していれば、給水圧力は所定の目標圧力ヘッドＨ０を満足していることを意味している。
【００２９】
同様に曲線Ｆは、給水ポンプ３を周波数ｆ１で運転した際のインバータ電流特性であり、水量Ｑ１の点から上方に伸ばした垂線との交点がＩ１で、この交点Ｉ１が目標電流である。給水圧力ヘッドは、目標圧力ヘッドＨ１を満足している。更に、同様にして、水量Ｑ２、水量０（ゼロ）の、夫々の目標電流Ｉ２（インバータ周波数ｆ２で運転）、目標電流Ｉ３（インバータ周波数ｆ３で運転）を求めることができる。これらは、実際に運転して水量、圧力、電流、周波数を測定して対応関係を求めておけば良い。ここで、ＩｔはインバータＩＮＶの定格電流であり、給水ポンプ３の運転範囲の最大値が最大水量Ｑ０のとき、モータ定格電流がＩｔを越えないよう組み合わせの定格容量を予め決定しておく。
【００３０】
さて、ここで、インバー電流と周波数特性のプロットした目標電流の各点Ｉ０、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を結んだものが直線または曲線Ｉ（演算式）である。
【００３１】
本発明実施例では、目標電流を求める演算式をパラメータ化して現在周波数を変数として一般化し、複数のパラメータを入力することにより、多種類の演算式を生成出来る様にして、どのような給水ポンプ機種にも適用出来るようにしたものである。
【００３２】
次に、直線または曲線Ｉを、パラメータを用いて演算式で求めると次の通りとなる。
直線近似の演算式例
Ｉ００＝（（Ｉ０−Ｉ３）／（ｆ０−ｆ３））＊（ｆ０−ｆｘ）＋Ｉ３……（１）
曲線近似の演算式例
Ｉ００＝（（Ｉ０−Ｉ３）／（ｆ０−ｆ３）2）＊（ｆ０−ｆｘ）２＋Ｉ３……（２）
ここで、ｆ０、ｆ３、Ｉ０、Ｉ３は前述の記号の意味を持つパラメータで、ｆｘは変数で現在周波数を示す。これは、使用水量が変わると目標電流も変わるが、現在周波数をこの変数ｆｘに代入することで目標電流Ｉ００を求めることができる。
【００３３】
上記（１）式と（２）式はそれぞれ、最高の点（Ｑ０の垂線とＥ線の交点）を第１座標とし、最小の点（水量ゼロの垂線とＨ線の交点）を第２座標として２点間を結ぶ直線と、２次曲線で近似している。このように、複数のパラメータにより傾斜の異なる直線または曲線Ｉ（演算式）を多数得ることができる。従って、少ないパラメータで多数の演算式（直線または曲線）を求めることができるので、従来例のようにデータを入れ直すことなく、多種類の給水ポンプ機種に対応することができ、作業効率が向上する。この作業は、給水ポンプの製品出荷時や製品設置現場で行われる場合が多く、効率向上は極めて有効である。なお、曲線Ｉは、図２で示したように適宜折れ線としても良く、折れ線の場合はきめ細かな制御が可能となる。
【００３４】
次に、図１、図２において、給水ポンプ３の仕様点（Ｑ０、Ｈ０）が変更になった場合、あるいは、弁、配管等による配管抵抗曲線Ｊの傾きが変更になった場合の応用例について説明する。
【００３５】
いずれの場合も給水ポンプ性能曲線上に、仕様点（Ｑ０、Ｈ０）と、これを通る抵抗曲線（Ｊ相当）と、この抵抗曲線が水量０（ゼロ）で交わる点を締め切り圧力となるようＱ−Ｈ性能曲線（Ａ、Ｄ相当）を作図し、これらを満足するインバータ周波数（ｆ０、ｆ３相当）と、圧力ヘッド（Ｈ０、Ｈ３相当）で示す２座標を求め、これらの２座標に対応して給水ポンプ性能を与える二つの周波数でそれぞれ運転した時の電流曲線（曲線Ｅ、Ｈ相当）を引き、これらの電流曲線と、仕様点水量Ｑ０と水量０（ゼロ）との交点の電流値を求めれば、所望の２個のパラメータ（電流値）を得ることができる。また、上記２座標を求めるためのインバータ周波数（ｆ０、ｆ３に相当）もパラメータとなる。
【００３６】
一般的には、演算式の変更やデータ等を変更する際には、ＣＰＵやメモリを搭載したプリント基板の変更、あるいは、ソフトやデータの書き換えが必要となって大変面倒である。本発明実施例では、パラメータの値をコンソールＣＯＮＳからの入力による変更で、異なる演算式を多数自動生成することができるので、使い勝手が向上する。演算式は、コンソールＣＯＮＳからの入力によるパラメータの変更で、記憶部Ｍに記憶されている演算式生成プログラムにより、マイクロプロセッサＣＰＵで自動生成される。
【００３７】
図３は、使用水量が変化した時の、目標電流に収束するまでのアルゴリズムを示したものである。図２と同じ記号は同一のものを示す。
【００３８】
図３から明らかなように、電流曲線は負荷増（使用水量増）に対して単調増加である。そこで、周波数制御のアルゴリズムを次とする。
１．使用水量の減少に伴って、周波数を変える前のインバータ電流が減少したら、インバータ周波数を減速（低下）する。使用水量の増加に伴い、周波数を変える前のインバータ電流が増加したら、インバータ周波数を増速（上昇）する。増減速の幅は分解能、即ち、周波数をどの位変化させると圧力ヘッドおよび電流がどの位変化するかを検証して決める。
２．上記変速指令後に周波数が安定したら、演算式に現在周波数を代入して目標電流を求める。目標電流を求める演算のタイミングは、周波数が安定するのに必要な所定時間、あるいは変速指令を実行してこれに到達した直後とする。このようすれば、変速途中（周波数の変化中）に目標電流を求めることがないので、正しい目標電流を得ることができる。
３．目標電流とインバータ電流が等しくなったら変速指令しない。
【００３９】
目標電流には、周波数制御の安定性を確保するために、不感帯を設ける。不感帯の幅は１回の増減速による電流の増減幅が目標電流領域を超えないように設定する。このようにすれば、絶えず周波数の変動が起こることが無くなり、給水圧力が安定する。
【００４０】
今、便宜上、使用水量がＱ１で、インバータ周波数がｆ１、給水ポンプ性能曲線がＢ、インバータ運転電流はＩ１であり、運転点はそれぞれＯ１とＯ１０にあるものとする。この状態より使用水量がＱ１よりＱ１ａに減少した場合を考える。
【００４１】
運転点は、給水ポンプ性能曲線Ｂ上で、Ｏ１（圧力ヘッドＨ１）からＯ１´（圧力ヘッドＨ１ａ）へ移動し、インバータの電流曲線Ｆ上で、Ｏ１０（電流Ｉ１）からＯ１０´（電流Ｉ１ａ）へ移動する。ここで、電流については電流Ｉ１ａ＜電流Ｉ１となっており、上記アルゴリズム１によって、インバータ周波数をΔｆだけ減速する。その後、上記アルゴリズム２によって周波数が安定した後、目標電流を求めて更新する。更新後の目標電流をＩ１´（図３参照）は、前記演算式（１）式に基き次の通りとなる。
Ｉ１´＝（（Ｉ０−Ｉ３）／（ｆ０−ｆ３））＊（ｆ０−ｆ１−Δｆ）＋Ｉ３
この結果、給水ポンプ性能曲線はＢ´、インバータ電流曲線はＦ´（ｆ１−Δｆ）となり、運転点はそれぞれ、Ｏ１´´（圧力ヘッドはＨ１ｂ）、Ｏ１０´´（電流Ｉ１ｂ）へ移動する。しかし、電流がＩ１ｂ＜Ｉ１´となって一致しないので、更にΔｆだけ減速する。周波数が安定した後、目標電流を求めて更新するが、更新後の目標電流をＩ１´´（図３参照）とすると次の通りとなる。
Ｉ１´´＝（（Ｉ０−Ｉ３）／（ｆ０−ｆ３））＊（ｆ０−ｆ１−２Δｆ）＋Ｉ３
この結果、給水ポンプ性能曲線はＢ´´、インバータ電流曲線はＦ´´となり、運転点はそれぞれ、Ｏ１´´´（圧力ヘッドはＨ１ｃ）、Ｏ１０´´´（電流Ｉ１ｃ）へ移動する。ここで、電流がＩ１ｃ＜Ｉ１´´（目標電流）となってまだ一致しない。しかし、図３から明らかなように、以上の処理の繰り返しで目標電流を演算式により求めて更新していけば、周波数がｆ２（図２参照）で目標電流Ｉ２（不感帯も含めて）（図２参照）に等しくなる。
【００４２】
上記説明では、使用水量が減少した例で示したが、使用水量が増加する場合では、上記と逆の動作をたどり、その都度、演算式により目標電流を求めて更新していくものである。
【００４３】
図４に、給水ポンプ、モータの機種ごとのパラメータ表を示す。この表は前述したように、予め機種ごとに実験して周波数と電流のパラメータを決めておき整理して作成する。前述したように、パラメータｆ０は給水ポンプ３を例えば１００％の回転数（インバータの最大周波数）で回転するときの周波数で、Ｉ０はその時の目標電流である。パラメータｆ３は給水ポンプ３を例えば水量０（ゼロ）で回転するときの周波数で、Ｉ３はその時の目標電流である。ＩｔはインバータＩＮＶの定格電流であり、給水ポンプ３の運転範囲の最大値が最大水量Ｑ０のとき、モータ定格電流がＩｔを越えないよう組み合わせの定格容量を予め決定しておく。
【００４４】
特定の機種に適用する場合、図４の表よりパラメータを選び、図５に示す記憶部にそれじれ記憶しておく。図５はメモリマップで、ＥＥＰＲＯＭに、Ｉ０、Ｉ３、ｆ０、ｆ３、Ｉｔなどが記憶され、ＲＡＭに変数ｆｘ等が記憶される。どのような機種であっても給水ポンプ性能や電流特性は類似し、パラメータの点数及び構成のしかたが同様なので、制御系のハード構成を共通にして、パラメータの値を入力（又は変更）することで適用することが可能となる。
【００４５】
図６の運転手順フローチャートに従って、制御手順を説明する。図６において、５００ステップで、目標電流Ｉ００を求めるのに必要なパラメータをメモリＭより読み出し、５０１ステップで、メモリＭ内の演算式生成プログラムによりＣＰＵで演算式を生成する。５０２ステップでは、初期値として図３に示す給水ポンプＱ−Ｈ性能を与えるために、演算式の変数ｆｘに現在周波数ｆ３（ｆDATAにｆ3がセットされている）を代入する。これによって目標電流はＩ３となる。
【００４６】
５０３ステップで、外部からの運転指令信号の発生部Ｓ０から、指令信号が入力されているか判定する。入力されてなければ、入力されるまでこのループ処理を実行する。入力されている場合は、５０４ステップで、インバータから周波数ｆ３とこれに対応する電圧をモータに出力して運転を始める。５０５ステップでは、出力した周波数ｆ３が安定するまでに必要な所定時間（ここでは例えばΔｔ１）の待機処理を実行する。５０５ステップの待機時間処理に代えて、５１５〜５１７ステップ（図８参照）で、指令した周波数がｆ３に到達したかを確認する処理としても良い。
【００４７】
図６の５０６ステップでは、運転中のインバータ電流を検出してそのデータ（ＩＤＡＴＡ）を読み出す（図５の記憶部Ｍ１０３参照）。５０７ステップでは、目標電流Ｉ００（この例ではＩ３）を読み出し、５０８ステップでは、この目標電流Ｉ００と運転中のインバータ電流ＩＤＡＴＡとを比較する処理を実行する。比較した結果、
（１）ＩＤＡＴＡ＞Ｉ００±αであれば、５０９ステップの増速処理へジャンプする。
（２）ＩＤＡＴＡ＜Ｉ００±αであれば、５１２ステップの減速処理へジャンプする。
（１）でも（２）でもなければ、変速処理せず５０６ステップへ戻り、これ以降の処理を繰返す。ここで、αは不感帯（目標電流の精度）を示す。
【００４８】
５０９ステップでは、Δｆだけ増速し、現在周波数としてｆDATA（この例ではｆ３）＋Δｆを出力する。５１０ステップでは、前記５０５ステップと同様に出力した周波数が安定するまでの待ち時間処理を実行する。勿論、これは前述した５１５〜５１７ステップ（図８）の周波数到達確認処理と代えても良い。５１１ステップでは、目標電流更新処理を実行し、５０６ステップへ戻って、インバータ電流検出処理を実行し５０７ステップへ進む。
【００４９】
５１２ステップでは、Δｆだけ減速し、現在周波数としてｆDATA（この例ではｆ３）―Δｆを出力する。５１３ステップでは、前記５１０ステップと同様に出力した周波数が安定するまでの待ち時間処理を実行する。５１４ステップでは、目標電流更新処理を実行し、５０６ステップへ戻ってインバータ電流検出処理を実行し５０７ステップへ進む。
【００５０】
以上のアルゴリズムを用い、動作始めの状態例を、図７を用いて説明する。使い始めの使用水量をＱ４とし、インバータ周波数をｆ３、給水ポンプＱ−Ｈ性能曲線をＤ、想定目標圧力をＨ３、インバータ電流曲線をＨ、目標電流をＩ３とする。
【００５１】
使用水量のＱ４への増加によって、運転点がＯ４からＯ４´に移動し、運転電流はＩ３ａとなる。この状態では運転電流Ｉ３ａ＞Ｉ３（目標電流）となるため、Δｆだけ増速する。増速後の更新した目標電流をＩ３´とすると、Ｉ３´は次の通り表せる。
Ｉ３´＝（（Ｉ０−Ｉ３）／（ｆ０−ｆ３））＊（ｆ０−ｆ３＋Δｆ）＋Ｉ３
この結果、給水ポンプ性能曲線はＤ´となり、インバータ電流曲線はＨ´となり、運転点はＯ４´´（圧力ヘッドはＨ３ｂ）、Ｏ４０´´（電流Ｉ３ｂ）へ移動する。この状態では、運転電流Ｉ３ｂ＞Ｉ３´（目標電流）となるため、まだ一致してない。しかし、図７から、以上の処理を繰り返せば、目標電流（不感帯も含めて）に等しくなることが明らかである。
【００５２】
以上の処理を繰り返し続ければ、使用水量変動に伴い、インバータ電流を検出し、現在インバータ周波数から目標電流を求め、これと等しくなるようインバータ周波数を制御すれば、間接的に給水圧力ヘッドを所定の目標圧力ヘッドに制御することが出来る。
【符号の説明】
【００５３】
１…吸込み管、２，６…仕切弁、３…給水ポンプ、４…モータ、５…逆止め弁、７…吐出配管、８…圧力計、Ｒ，Ｓ，Ｔ…電源、ＥＬＢ…漏電遮断器、ＣＵ…可変速駆動装置、ＣＶ…コンバータ、ＩＮＶ…インバータ、ＩＮＶＵ…インバータ部、Ｃ…平滑コンデンサ、Ｒ…シャント抵抗、ＰＷＭ…ＰＷＭ処理部、ＣＴ…電流検出手段、Ｉ／Ｏ…入出力回路部、ＣＰＵ…マイクロプロセッサ、Ｍ…記憶部（メモリ）、ＣＯＮＳ…設定部（コンソール）、Ｓ０…外部運転指令信号の発生部、ＣＵ…可変速駆動装置、Ｉｔ…インバータ部の定格電流。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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