(57)【要約】  インバータ装置は、交流電圧を出力するインバータ回路と、指令電圧を入力する指令電圧入力端子５３と、指令電圧に基づき負荷の回転速度およびトルクの少なくとも一方を制御する電圧指令を生成してインバータ回路を制御する制御部と、指令電圧入力端子５３に印加される指令電圧の基準電位を与えるコモン端子５２と、コモン端子５２の電位を基準にして、指令電圧を較正するための基準電圧を出力するアナログ出力端子５１と、基準電圧をアナログ出力端子５１へ印加する基準電圧印加部８と、アナログ出力端子５１とアナログ出力端子５１とを接続する配線１１とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を負荷に印加するインバータ装置であって、
前記交流電圧を出力するインバータ回路と、
指令電圧を入力する第１の端子と、
前記指令電圧に基づき負荷の回転速度およびトルクの少なくとも一方を制御する電圧指令を生成して前記インバータ回路を制御する制御部と、
前記指令電圧を較正するための基準電圧を出力する第２の端子と、
前記基準電圧を前記第２の端子へ印加する基準電圧印加部と、
前記第１の端子と前記第２の端子とを接続する配線と
を備えることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記第１の端子および前記第２の端子が接続された状態で、前記第２の端子に印加された前記基準電圧に基づき、前記指令電圧を較正する電圧指令較正部を備えることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記第１の端子は、前記負荷であるモータの回転速度を設定する電圧指令を入力する端子であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記第１の端子は、前記負荷であるモータのトルクを設定する電圧指令を入力する端子であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項５】
負荷の回転速度およびトルクの少なくとも一方を制御する電圧指令を生成して前記負荷を駆動するインバータ装置の電圧指令の較正方法であって、
指令電圧を入力する第１の端子と、前記指令電圧を較正するための基準電圧を出力する第２の端子とを接続するステップと、
前記第１の端子および前記第２の端子が接続された状態で、前記第２の端子に印加された前記基準電圧に基づき、前記指令電圧を較正するステップと
を含むことを特徴とする電圧指令の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ装置および電圧指令の較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置は、外部から与えられる指令電圧に従って、スイッチング制御信号の周波数および位相を制御するための電圧指令を生成することにより、負荷である誘導電動機の回転速度およびトルクを制御する。しかしながら、電圧指令は、インバータ装置内部の部品のばらつきにより、外部から与えられる指令電圧の設定通りの値にならない場合がある。【０００３】
特許文献１に示す従来技術は、出力周波数の精度を向上するため可変周波数設定値である周波数設定値をアナログ信号で取り込み、アナログ信号をデジタル信号に変換し、変換された信号を外部に接続された周波数設定装置へフィードバックし、周波数設定値のデジタル信号と周波数設定装置からフィードバックされた値とを比較することで周波数設定値を補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−４６５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に開示される技術は、インバータ装置に外部機器である周波数設定装置を用いなければ電圧指令である周波数設定値を較正することができないという課題がある。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外部機器を接続することなく電圧指令を較正できるインバータ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインバータ装置は、交流電圧を負荷に印加するインバータ装置であって、交流電圧を出力するインバータ回路と、指令電圧を入力する第１の端子と、指令電圧に基づき負荷の回転速度およびトルクの少なくとも一方を制御する電圧指令を生成してインバータ回路を制御する制御部と、指令電圧を較正するための基準電圧を出力する第２の端子と、基準電圧を第２の端子へ印加する基準電圧印加部と、第１の端子と第２の端子とを接続する配線とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるインバータ装置は、外部機器を接続することなく電圧指令を較正できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかるインバータ装置の構成図
【図２】図１に示す制御部の構成図
【図３】図１に示すインバータ装置の筐体に設けられた配線用端子台の模式図
【図４】アナログ入力較正が行われる前のインバータ装置に設けられた制御端子の状態を模式的に示す図
【図５】アナログ入力較正が行われるときのインバータ装置に設けられた制御端子の状態を模式的に示す図
【図６】基準電圧が印加されたときに演算されるＡＤ値を示す図
【図７】電圧指令較正部で演算される周波数設定値とＡＤ値とを示す図
【図８】アナログ入力較正が行われた後のインバータ装置に設けられた制御端子の状態を模式的に示す図
【図９】電圧指令較正部に記憶されたＡＤ値と指令電圧が印加されたときに演算されるＡＤ値とを用いて電圧指令を構成する動作を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係るインバータ装置および電圧指令の較正方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は実施の形態にかかるインバータ装置の構成図である。図１に示すインバータ装置１００は、交流電源１０から印加される交流電圧を整流する整流回路１と、整流回路１で整流された電圧を平滑する平滑コンデンサ３と、平滑コンデンサ３で平滑された直流電圧を交流電圧に変換し、負荷であるモータ３０へ印加するインバータ回路２とを備える。整流回路１およびインバータ回路２は直流母線２０を介して相互に接続され、平滑コンデンサ３の一端は直流母線２０の正側母線に接続され、平滑コンデンサ３の他端は直流母線２０の負側母線に接続される。
【００１２】
整流回路１はダイオードブリッジによる全波整流回路である。インバータ回路２は、複数のスイッチング素子を備え、複数のスイッチング素子の各々は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＣＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、またはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）といった半導体スイッチである。モータ３０は三相誘導回転電機である。
【００１３】
またインバータ装置１００は、直流母線２０に印加される電圧の値を検出する電圧検出器４と、配線用端子台５０とを備える。またインバータ装置１００は、電圧検出器４で検出された電圧検出値と指令電圧２１とに基づいて、モータ３０の回転速度およびトルクの少なくとも一方を制御する電圧指令を生成してインバータ回路を制御する制御部６と、電圧指令の値を較正する電圧指令較正部７とを備える。電圧指令較正部７は制御部６の内部に設けてもよく、その機能の詳細は後述する。またインバータ装置１００は、指令電圧２１を較正するための基準電圧を配線用端子台５０へ印加する基準電圧印加部８を備える。
【００１４】
図２は図１に示す制御部の構成図である。図２に示す制御部６は、指令電圧２１に基づきモータ３０の回転速度およびトルクの少なくとも一方を制御する電圧指令を設定する電圧指令設定部６１を備える。また制御部６は、電圧指令設定部６１で設定された電圧指令と電圧検出器４で検出された電圧検出値とに基づいてインバータ回路２を構成する複数のスイッチング素子を駆動するためのパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６２を備える。また制御部６は、ＰＷＭ信号生成部６２で生成されたＰＷＭ信号を参照し、インバータ回路２のスイッチング素子をオンオフ制御する駆動信号を生成して出力する駆動部６３を備える。電圧指令設定部６１で設定された電圧指令は、モータ３０の回転速度およびトルクの少なくとも一方を制御する設定値であればよく、以下では説明を簡単化するため、周波数設定値として説明する場合がある。
【００１５】
電圧指令設定部６１には配線用端子台５０を介して指令電圧２１が入力され、電圧指令設定部６１は、通常動作時にはＰＷＭ信号生成部６２に電圧指令を出力し、自動アナログ入力較正機能の開始時には電圧指令較正部７に電圧指令を出力する。本実施の形態では電圧指令較正部７が電圧指令の較正を行い、較正後の電圧指令で制御部６が駆動される。電圧指令較正部７における動作の詳細は後述する。
【００１６】
図３は図１に示すインバータ装置の筐体に設けられた配線用端子台の模式図である。インバータ装置１００の筐体１０１に設けられた配線用端子台５０は複数の配線用端子を有する。
【００１７】
複数の配線用端子の内、点線で囲まれる制御端子５は、交流電圧を調整するための指令電圧２１を入力する第１の端子である指令電圧入力端子５３と、指令電圧入力端子５３に印加される指令電圧２１の基準電位を与えるコモン端子５４とを含む。指令電圧入力端子５３は、モータの回転速度を設定するための電圧指令と、モータのトルクを設定するための電圧指令との少なくとも１つも入力する端子である。
【００１８】
また制御端子５は、指令電圧２１を較正するための基準電圧を出力する第２の端子であるアナログ出力端子５１と、アナログ出力端子５１に印加される電圧の基準電位を与えるコモン端子５２とを含む。
【００１９】
アナログ出力端子５１の一般的な用途としては、インバータ装置１００の動作中にモータ３０に印加される出力電圧をユーザ側がモニタする場合を例示できる。本実施の形態では、アナログ出力端子５１は、インバータ装置１００が有する自動アナログ入力較正機能が開始されたとき、基準電圧印加部８から出力される電圧、すなわち周波数設定値を較正するための基準電圧を、指令電圧入力端子５３へ印加する端子として利用される。
【００２０】
指令電圧入力端子５３には、インバータ装置１００の動作時においては、図１に示す指令電圧２１を入力するための配線が接続され、アナログ入力較正時においては、基準電圧を入力するための配線が接続される。
【００２１】
コモン端子５２およびコモン端子５４は、各々がグランドに接続され、アナログ出力端子５１および指令電圧入力端子５３に印加される電圧の基準電位を与える端子である。
【００２２】
以下、インバータ装置１００におけるアナログ入力較正時の動作を説明する。
【００２３】
図４はアナログ入力較正が行われる前のインバータ装置に設けられた制御端子の状態を模式的に示す図である。図５はアナログ入力較正が行われるときのインバータ装置に設けられた制御端子の状態を模式的に示す図である。
【００２４】
アナログ出力端子５１および指令電圧入力端子５３は配線１１により相互に接続され、コモン端子５２およびコモン端子５４は配線１２により相互に接続される。
【００２５】
図５に示すように配線１１および配線１２が接続された状態で自動アナログ入力較正機能が開始されると、基準電圧印加部８は任意の基準電圧２２を印加する。これにより周波数設定値の自動較正が行われる。以下に周波数設定値の自動較正の具体例を説明する。
【００２６】
自動アナログ入力較正機能の開始後、パラメータにより基準電圧印加部８に予め設定された最大電圧Ｖｍａｘと、最大電圧ＶｍａｘをＮ個（Ｎは１以上の整数）に分割した電圧とが基準電圧２２として出力される。基準電圧印加部８から出力されるこれらの電圧の値は、指令電圧２１の値に対応した電圧である。最大電圧Ｖｍａｘは、指令電圧２１の最大値に相当する。最大電圧ＶｍａｘをＮ個に分割する場合、最大電圧ＶｍａｘをＮ個に分割する電圧点数情報を予め電圧指令較正部７に設定しておき、自動アナログ入力較正機能が開始されたとき、電圧指令較正部７が電圧点数情報に基づき最大電圧ＶｍａｘをＮ個に分割した電圧値を演算することで実現される。Ｎ個の電圧値は、それぞれ（１／Ｎ）×Ｖｍａｘ［Ｖ］、（２／Ｎ）×Ｖｍａｘ［Ｖ］、（（Ｎ−１）／Ｎ）×Ｖｍａｘ、（Ｎ／Ｎ）×Ｖｍａｘ（＝Ｖｍａｘ）［Ｖ］として演算される。このような基準電圧２２は、アナログ出力端子５１、配線１１および指令電圧入力端子５３を介して、電圧指令設定部６１に印加される。
【００２７】
図６は基準電圧が印加されたときに演算されるＡＤ値を示す図である。横軸は電圧指令設定部６１に印加される基準電圧であり、図６では最大電圧ＶｍａｘとＮ個に分割された電圧とが示される。縦軸のＡＤ値は、電圧指令設定部６１で演算された電圧指令の値であり、最大電圧ＶｍａｘとＮ個に分割された電圧とにそれぞれ対応する。これらのＡＤ値Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ（Ｎ−１），ＡＮ（Ｎは１以上の整数）は電圧指令較正部７に入力される。ＡＤ値Ａ０はＮ個の電圧値を印加する前に検出しておき、Ａ０を含むＮ個のＡＤ値は電圧指令較正部７に記憶される。
【００２８】
図６に示すように、指令電圧入力端子５３に印加される電圧とＡＤ値との特性は、インバータ装置１００を構成する部品、特に電圧指令設定部６１を構成する部品のばらつきにより、非直線性を有する。部品のばらつきには、制御部６を構成するコンデンサを含む回路素子の劣化を例示できる。
【００２９】
図７は電圧指令較正部で演算される周波数設定値とＡＤ値とを示す図である。縦軸は電圧指令較正部７に記憶されたＡ０を含むＮ個のＡＤ値である。横軸は電圧指令較正部７で演算される電圧指令の一例である周波数設定値を表す。ＡＤ値「Ａ０」は０％の周波数設定値に対応する。同様にＡＤ値「Ａ１」は１／Ｎ×１００％の周波数設定値に対応し、ＡＤ値「Ａ２」は２／Ｎ×１００％の周波数設定値に対応し、ＡＤ値「Ａ（Ｎ−１）」はＮ−１／Ｎ×１００％の周波数設定値に対応し、ＡＤ値「ＡＮ」はＮ／Ｎ×１００％の周波数設定値に対応する。なおＮ／Ｎ×１００％の周波数設定値は、パラメータにより予め設定されるものである。１００％未満の周波数設定値は、隣り合うデータをつないだ直線によって補完することで算出される。これらの周波数設定値は電圧指令較正部７に記憶される。
【００３０】
図８はアナログ入力較正が行われた後のインバータ装置に設けられた制御端子の状態を模式的に示す図である。図９は電圧指令較正部に記憶されたＡＤ値と指令電圧が印加されたときに演算されるＡＤ値とを用いて電圧指令を構成する動作を説明するための図である。図９の縦軸は、電圧指令較正部７に記憶されたＡ０を含むＮ個のＡＤ値と、部品のばらつきを考慮せずに得られる理想的なＡＤ値とを表す。図９の横軸は、指令電圧入力端子５３を介して電圧指令設定部６１に印加される指令電圧２１を表す。図９の実線の特性は、電圧指令較正部７に記憶されたＡ０を含むＮ個のＡＤ値と基準電圧２２とによる特性を表す。図９の点線の特性は、指令電圧入力端子５３に印加された２点の電圧に対応するＡＤ値を直線近似することで得られた理想的な特性である。
【００３１】
アナログ入力較正が行われた後、指令電圧入力端子５３には図８に示すように、指令電圧２１を印加するための配線１３が接続される。電圧指令設定部６１は、配線１３を介して指令電圧入力端子５３に印加された指令電圧２１により、電圧指令を設定する。電圧指令設定部６１で設定された電圧指令は電圧指令較正部７に入力される。電圧指令較正部７は、記憶されたＮ個のＡＤ値の内、この電圧指令に対応するＡＤ値と、電圧指令に対応する理想的なＡＤ値とを比較する。具体的には、図９に示すようにＶ１［Ｖ］の指令電圧２１が印加された場合、電圧指令較正部７は、指令電圧２１によって設定された電圧指令に対応するＡＸ２のＡＤ値と、指令電圧２１によって設定された電圧指令に対応する理想的なＡＸ１とを比較する。電圧指令較正部７は、ＡＸ２のＡＤ値とＡＸ１のＡＤ値との差分を求め、この差分を補償するように電圧指令設定部６１で設定される電圧指令、すなわち周波数設定値を較正する。これによりインバータ装置内部の部品のばらつきが存在した場合にも、操作者が想定する周波数を設定することができる。
【００３２】
なお、図９に示す点線の特性は、図示しない外部機器の一例であるボリュームによって印加された２点のボリューム電圧より求めることができる。このようなボリュームを用いることにより、ボリュームの設定値と周波数設定値との関係に線形性を持たせることができるが、この方法では、インバータ装置１００内の部品のばらつきにより、周波数設定値通りの周波数にならない可能性がある。すなわちＰ０およびＰ１の電圧を直線近似した場合、操作者がＡＸ１のＡＤ値を想定してＶ１［Ｖ］の指令電圧を印加しても、実際にはＡＸ２のＡＤ値となり、想定した周波数にならない可能性がある。
【００３３】
本実施の形態によれば、外部機器を用いることなくインバータ装置１００の自動アナログ入力較正機能により、ＡＸ１のＡＤ値とＡＸ２のＡＤ値との差分を補償するように周波数設定値を較正できる。従ってインバータ装置１００内の部品にばらつきが存在する場合にも、操作者が想定する周波数を設定することができる。また本実施の形態の自動アナログ入力較正機能では、較正のためにアナログ入力部の回路定数を用いていないため、部品ごとの定数のばらつきの影響を受け難い。また本実施の形態は、較正時にボリュームを必要としないため、ボリューム以外の外部機器により周波数を設定する場合においても効果的である。ボリューム以外の外部機器は直流電源を例示できる。
【００３４】
また本実施の形態に係る電圧指令の較正方法は、指令電圧を入力する第１の端子と、指令電圧を較正するための基準電圧を出力する第２の端子とを接続するステップと、第１の端子および第２の端子が接続された状態で、第２の端子に印加された基準電圧に基づき、指令電圧を較正するステップとを含む。これにより、インバータ装置１００内の部品のばらつきが存在する場合にも、第１の端子である指令電圧入力端子５３および第２の端子であるアナログ出力端子５１を接続するだけで自動的に電圧指令を較正できる。従って、ボリュームの調整操作が不要になり、操作者の負担を軽減しながら周波数またはトルクを所望の値に設定することができる。
【００３５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  整流回路、２  インバータ回路、３  平滑コンデンサ、４  電圧検出器、５  制御端子、６  制御部、７  電圧指令較正部、８  基準電圧印加部、１０  交流電源、１１，１２，１３  配線、２０  直流母線、２１  指令電圧、２２  基準電圧、３０  モータ、５０  配線用端子台、５１  アナログ出力端子、５２，５４  コモン端子、５３  指令電圧入力端子、６１  電圧指令設定部、６２  ＰＷＭ信号生成部、６３  駆動部、１００  インバータ装置、１０１  筐体。
【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】
2017195255.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017195255.tif 000011
【国際調査報告】
2017195255.tif 000012
2017195255.tif 000013