(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の電圧をパルス幅変調により所望の周波数，電圧の交流電圧に変換して負荷に給電するインバータ装置において、
前記インバータ装置の出力電流を検出する電流検出器と、
該電流検出器の検出値と前記パルス幅変調の際の信号波とに基づいて前記インバータ装置が出力する電力および電力量のうち、いずれか一方または双方を演算して出力する電力演算回路と、
該電力演算回路の出力値を表示する表示回路とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はインバータ装置が出力する電力または電力量の表示機能に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、この種のインバータ装置の従来例を示す回路構成図である。
図２において、１は商用電源などの交流電源、２は負荷としての交流電動機、３は交流電動機２を動力源とする産業機械などの機械設備、１０はインバータ装置を示す。
【０００３】
このインバータ装置１０には、例えば複数個のダイオードをブリッジ接続してなる整流回路１１と、電解コンデンサなどの平滑用コンデンサ１２と、複数個の半導体スイッチをブリッジ接続してなる逆変換回路１３と、逆変換回路１３を構成する半導体スイッチをパルス幅変調（ＰＷＭ）によりオン・オフさせて逆変換回路１３の出力に所望の周波数，電圧の交流電圧が発生するように制御する制御回路１４と、操作パネル１５とを備えている。
【０００４】
図２に示した操作パネル１５はインバータ装置１０の運転，停止などの操作と、インバータ装置１０が出力する周波数などの設定と、インバータ装置１０の動作状態などの表示とを行わせる機能を備えている。
なお、図２に示したインバータ装置１０は周知の技術により構成されており、その詳細動作説明は省略するが、特に近年、制御回路１４と操作パネル１５の機能の一部を具現するためにマイクロコンピュータが採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した従来のインバータ装置１０で可変速駆動される交流電動機２を介した機械設備３が稼働中には、インバータ装置１０の出力の電力または電力量がその都度変化することが多く、機械設備３の稼働中の前記電力または電力量を把握し、これらの値に基づいて、例えば工場全体の省電力計画を策定する際には、電圧計，電流計，電力計，積算電力計などの計器をインバータ装置１０の出力と交流電動機２の間に接続し、測定をしていた。
【０００６】
しかしながら、インバータ装置１０の出力電圧は一般に可変周波数，可変電圧であることから、上述の計器にはこの特性を満たす比較的高価な計器が必要であり、また、この測定作業も手作業であった。
この発明の目的は前記問題点を解決し、インバータ装置自体に動作中の出力電力または電力量を演算，表示する機能を備えたインバータ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、直流電源の電圧をパルス幅変調により所望の周波数，電圧の交流電圧に変換して負荷に給電するインバータ装置において、前記インバータ装置の出力電流を検出する電流検出器と、該電流検出器の検出値と前記パルス幅変調の際の信号波とに基づいて前記インバータ装置が出力する電力および電力量のうち、いずれか一方または双方を演算して出力する電力演算回路と、該電力演算回路の出力値を表示する表示回路とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、インバータ装置自体に動作中の出力電力または電力量を演算，表示する機能を備えることにより、その測定作業が自動化される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施例を示すインバータ装置の回路構成図であり、図２に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付している。
すなわち図１に示したインバータ装置２０には、整流回路１１，平滑用コンデンサ１２，逆変換回路１３，図２に示した制御回路１４と同一機能及び後述の電力，電力量を演算するためのデータを送出する機能を有する制御回路１４ａの他に、電流検出器２１と、電力演算回路２２と、操作パネル２３とを備えている。
【００１０】
また図１に示した操作パネル２３は、図２に示した操作パネル１５と同一機能のインバータ装置２０の運転，停止などの操作と、インバータ装置２０が出力する周波数などの設定と、インバータ装置２０の動作状態などの表示の他に、インバータ装置２０の出力の電力を求めるための計測期間を設定する機能と、電力量を求めるための積算時間を設定する機能と、電力演算回路２２の動作を開始させる指令を送出する機能と、電力演算回路２２で求められた電力または電力量を表示する機能とが追加装備されている。
【００１１】
このインバータ装置２０に備える電力演算回路２２が該装置の出力の電力および電力量を演算する動作を、電力演算回路２２の機能をマイクロコンピュータを用いて行う場合について、以下に説明をする。
操作パネル２３から発せられた開始指令に基づいて、予め操作パネル２３の操作により設定された計測期間（Ｔ）内の電流検出器２１の検出値（ｉ）から、下記の演算式の演算により、出力電流の実効値ＩRMS を求める。
【００１２】
【数１】
0003661388.tif 000002
ここで、ＴS ：サンプリング周期、ｉP(K)：Ｋ（Ｋ＝１・２・・・Ｎ）回目のサンプル時の電流検出器２１の検出値である。従って計測期間Ｔ＝ＴS ・Ｎの関係から、式（１）は式（２）に変形される。
【００１３】
【数２】
ＩRMS ＝｛（１／Ｔ）（ｉP(1)2 ＋ｉP(2)2 ＋・・＋ｉP(N)2 ）｝1/2 …（２）
同様に、サンプリング周期ＴS 毎の制御回路１４ａにおける前述のパルス幅変調の際の信号波から、式（２）と同様の下記の演算式の演算により、出力電圧の実効値ＶRMS を求める。
【００１４】
【数３】
ＶRMS ＝｛（１／Ｔ）（ｖP(1)2 ＋ｖP(2)2 ＋・・＋ｖP(N)2 ）｝1/2 …（３）
ここで、ｖP(K)：Ｋ（Ｋ＝１・２・・・Ｎ）回目のサンプル時の前記信号波の値である。
また出力電圧と出力電圧の位相差（φ）は、前記ｖP(K)の零点通過値から前記ｉP(K)の零点通過値までの時間差および操作パネル２３からの周波数の設定値に基づいて演算することができる。
【００１５】
上述のそれぞれの値からインバータ装置２０が出力する有効電力Ｐは、式（４）の演算により求められる。
【００１６】
【数４】
Ｐ＝３・ＶRMS ・ＩRMS ・ｃｏｓφ    …（４）
すなわち、式（４）で演算された有効電力を計測期間Ｔが終了した後、この有効電力を電力演算回路２２から操作パネル２３へ送出し、操作パネル２３の表示素子に表示させる。
【００１７】
さらに電力量ＷＨの演算は、操作パネル２３から発せられた開始指令に基づいて、予め操作パネル２３の操作により設定された積算時間をＴWHとすると、ＴWH＝Ｘ・Ｔの関係から、下記の演算式により求められる。
【００１８】
【数５】
ＷＨ＝Ｋ0 （Ｐ(1) ＋Ｐ(2) ＋・・＋Ｐ(X) ）  …（５）
ここで、Ｋ0 （＝Ｔ／１時間）は換算係数を示し、Ｐ(M) ：Ｍ（Ｍ＝１・２・・・Ｘ）回目の式（４）に基づく有効電力である。
すなわち、式（５）で演算された電力量を積算時間ＴWHが終了した後、この電力量を電力演算回路２２から操作パネル２３へ送出し、操作パネル２３の表示素子に表示させる。
【００１９】
なお、式（３）の出力電圧の実効値ＶRMS の演算に代えて、出力電圧の実効値は制御回路１４ａにおける前述のパルス幅変調の際の信号波が正弦波の場合にはその最大振幅に基づく値とする方法、平滑用コンデンサ１２の両端電圧の検出値に基づく値とする方法、逆変換回路１３の出力電圧の検出値に基づく値とする方法、制御回路１４ａがベクトル演算を行っているときにはこの演算値に基づく値とする方法などを用いてもよい。
【００２０】
さらに上述の実施例の動作説明では、操作パネルの操作により、計測期間Ｔ，積算時間ＴWHを設定したが、インバータ装置を運転中に、交流電動機と交流電動機を動力源とする機械設備の動作を目視して、該操作パネルの操作により開始指令と終了指令とを与える方法でもよい。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、インバータ装置自体に動作中の出力電力または電力量を演算，表示する機能を備えることにより、その測定作業が自動化される。その結果、機械設備の稼働中の電力または電力量が容易に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すインバータ装置の回路構成図
【図２】従来例を示すインバータ装置の回路構成図
【符号の説明】
１        交流電源
２        交流電動機
３        機械設備
１０        インバータ装置
１１        整流回路
１２        平滑用コンデンサ
１３        逆変換回路
１４，１４ａ    制御回路
１５        操作パネル
２０        インバータ装置
２１        電流検出器
２２        電力演算回路
２３        操作パネル
【図１】
0003661388.tif 000003
【図２】
0003661388.tif 000004