(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の直流電源を持つ複数台の電圧形インバータで複数台のモータを運転し、前記直流電源に停電が発生したとき、前記各モータ及びその負荷の慣性エネルギーを前記各インバータを通した前記直流電源への回生によって該直流電源の電圧を一定にする制御状態で各モータの速度を同じ比率で減速させる停電制御手段を備えたインバータシステムにおいて、
前記停電制御手段は、停電発生時に制御周期毎の前記直流電源の電圧と設定電圧の偏差ＥＶ及び該偏差の変化量ΔＥＶに応じて前記各インバータの周波数指令の減速補正信号Δｆをファジイ推論で求め、この補正信号Δｆを積分した値Ｋfを減速係数として該周波数指令を乗算補正することを特徴とするインバータシステム。
【請求項２】
前記停電制御手段は、前記偏差ＥＶ及び変化量ΔＥＶに応じた前記減速補正信号Δｆを予めファジイ推論で求めて二次元テーブル化しておき、この二次元テーブルから前記偏差ＥＶ及び変化量ΔＥＶの状態に応じて前記減速補正信号Δｆを求めることを特徴とする請求項１に記載のインバータシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共通の直流電源を持つ複数台の電圧形インバータで複数台のモータを運転するインバータシステムに係り、特に瞬時停電が発生したときの制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数台のインバータによってそれぞれ１台又は複数台のモータを運転するにおいて、設備の効率化のために、１台の直流電源を各インバータの共通の直流電源とするシステム構成が採られることがある。
【０００３】
このシステムの直流電源は、一般に交流電力を整流によって所期の電圧で所期の電流容量を持つ直流電力に変換する。
【０００４】
システムの運転中において、直流電源の電源になる交流電源（例えば商用電源）に停電が発生した場合、従来の制御方式は、直流電源の出力電圧がインバータの動作が可能な最低レベルになるまではそれまでの運転状態を継続し、この間に復電しないで直流出力電圧が最低レベルよりも低くなった場合にはインバータの運転を中断し、モータをフリーラン状態として自然に減速・停止させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の停電対策は、各インバータに接続されたモータ及びモータ負荷（機械系）の慣性モーメントや負荷トルク、回転角速度が同じになるシステムでは有効である。
【０００６】
しかしながら、モータや機械負荷の大きさが運転状態によって異なり、モータのフリーラン状態での減速時間にバラツキを生じるため、各モータの協調した減速・停止が得られない。
【０００７】
このため、例えば、生産ラインの工程に設けられる複数台のモータをそれぞれインバータで運転するシステムでは、各モータの減速・停止のバラツキが生産ライン上の製品の渋滞や破損を起こす恐れがある。
【０００８】
本発明の目的は、停電発生時に各モータの減速・停止をバランスさせる制御方式を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、停電発生時に各モータの回転数を同じ比率で減速させることにより慣性や回転角速度の大きなモータ及びその負荷から慣性エネルギーを電気エネルギーとして回収（電力回生）し、この回生で慣性や回転角速度の小さなモータへ直流電源を介して供給することで直流電源電圧を一定にしながら各モータをバランスさせた運転及び減速・停止を得るものであり、
共通の直流電源を持つ複数台の電圧形インバータで複数台のモータを運転し、前記直流電源に停電が発生したとき、前記各モータ及びその負荷の慣性エネルギーを前記各インバータを通した前記直流電源への回生によって該直流電源の電圧を一定にする制御状態で各モータの速度を同じ比率で減速させる停電制御手段を備えたインバータシステムにおいて、
前記停電制御手段は、停電発生時に制御周期毎の前記直流電源の電圧と設定電圧の偏差ＥＶ及び該偏差の変化量ΔＥＶに応じて前記各インバータの周波数指令の減速補正信号Δｆをファジイ推論で求め、この補正信号Δｆを積分した値Ｋfを減速係数として該周波数指令を乗算補正することを特徴とする。
【００１１】
また、前記停電制御手段は、前記偏差ＥＶ及び変化量ΔＥＶに応じた前記減速補正信号Δｆを予めファジイ推論で求めて二次元テーブル化しておき、この二次元テーブルから前記偏差ＥＶ及び変化量ΔＥＶの状態に応じて前記減速補正信号Δｆを求めることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示すシステム構成図である。Ｎ台のＰＷＭインバータは、主回路１１〜１ＮとＶ／Ｆ一定制御の制御回路２１〜２Ｎで構成され、共通の直流電源になる整流器３に得る直流電力をＰＷＭ波形の交流電力に変換してモータ（誘導機又は同期機）４１〜４Ｎを駆動する。
【００１３】
制御回路２１〜２Ｎは、あらかじめＶ／Ｆパターンを設定しておき、システムコントローラ５からの周波数指令ｆ１〜ｆｎによってＶ／Ｆ一定のＰＷＭ波形信号を得る。
【００１４】
システムコントローラ５は、制御回路２１〜２Ｎへの周波数指令ｆ１〜ｆｎを周波数指令発生部６により周波数指令ｆ１０〜ｆｎ０として発生する。また、システムコントローラ５は、停電発生時に各モータの周波数指令ｆ１０〜ｆｎ０をファジイ推論で補正する停電制御部７を設ける。
【００１５】
停電制御部７は、整流器３の交流電源の停電を検出する停電検出器８からの停電検出信号で停電制御を開始し、ファジイ推論によって直流電源電圧を一定にしながら各モータをバランスさせた運転及び減速・停止を得るための周波数補正制御を行う。
【００１６】
このため、停電制御部７は、制御周期毎に整流器３の直流電圧Ｖｄｅｔを取り込み、この電圧Ｖｄｅｔと直流電圧設定値Ｖｓｅｔとの偏差ＥＶを比較部７１で求め、この偏差ＥＶと１制御周期前の偏差ＥＶとの差分演算を行う比較部７２で制御周期毎の変化量ΔＥＶを求める。
【００１７】
そして、これら比較部７１及び７２からの偏差ＥＶ及び変化量ΔＥＶをファジイ推論演算部７３に取り込み、ファジイ推論演算部７３のファジイ推論によって直流電圧を一定に維持するために必要な周波数低減量になる減速補正信号Δｆを制御周期毎に得る。
【００１８】
ファジイ推論演算部７３からの減速補正信号Δｆは、積算部７４によって制御周期毎に積算する。この積算部７４に得る積分値Ｋｆを掛算部７５によってそれぞれの周波数指令ｆ１０〜ｆｎ０に乗算して制御回路２１〜２Ｎへの周波数指令ｆ１〜ｆｎとする。
【００１９】
これにより、停電制御部７は、停電発生時にモータや機械負荷の大きさにバラツキがある運転状態にあっても、慣性や回転角速度の大きなモータ及びその負荷から慣性エネルギーを電気エネルギーとして電力回生し、この回生で慣性や回転角速度の小さなモータへ直流電源を介して供給することで直流電圧を一定にするために必要な各モータの減速補正信号Δｆをファジイ推論により得、その積分値Ｋｆにしたがって各インバータへの周波数指令を同じ比率で低減させ、各モータ４１〜４Ｎの速度をバランスさせながら低下させ、最終的には速度をバランスさせた状態で停止させる。
【００２０】
また、停電によるバランスさせた減速途中で復電した場合にはファジイ推論により直流電圧を一定にするために必要な各モータの減速補正信号Δｆを得、同じ比率で周波数指令を上昇させ、各速度をバランスさせながら正規の速度になる運転状態に戻す。
【００２１】
上記のファジイ推論演算部７３によるファジイ推論は、予め設定されるメンバーシップ関数とファジイルールに基づいて制御周期毎の周波数補正信号Δｆを荷重平均で求めるもので、この推論方法を以下に詳細に説明する。
【００２２】
図２の（ａ）及び（ｂ）は、２つの入力信号ＥＶ及びΔＥＶに対する前件部メンバーシップ関数を示し、ＮＢ，ＮＳ，ＺＲ，ＰＳ，ＰＢの５つのグレードへの評価の度合い（メンバーシップ値）として０．０〜１．０の三角形型で表現した関数である。なお、後に示すものを含めた７つのグレードＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，ＺＲ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢの意味は、以下の通りである。
【００２３】
ＮＢ：負に大きい、ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｂｉｇ
ＮＭ：負に中くらい、ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｍｅｄｉｕｍ
ＮＳ：負に小さい、ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｓｍａｌｌ
ＺＲ：ほぼ零、ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｉｙ  ｚｅｒｏ
ＰＳ：正に小さい、ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｓｍａｌｌ
ＰＭ：正に中くらい、ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｍｅｄｉｕｍ
ＰＢ：正に大きい、ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｂｉｇ
また、各グレードへのメンバーシップ値は、以下の変数で表す。
【００２４】
ＥＶのメンバーシップ値：ＨＮＢ，ＨＮＳ，ＨＺＲ，ＨＰＳ，ＨＰＢ
ΔＥＶのメンバーシップ値：ＱＮＢ，ＱＮＳ，ＱＺＲ，ＱＰＳ，ＱＰＢ
下記表は、ファジイルールを示し、２つの入力信号ＥＶとΔＥＶの状態に応じて周波数補正信号Δｆをどのように変化させるかを決定する。
【００２５】
【表１】
0003551623.tif 000002
【００２６】
ファジイ推論演算部７３は、２つの入力信号ＥＶとΔＥＶに対する２５通りのファジイルールから７つのグレードへのメンバーシップ値ＺＮＢ，ＺＮＭ，ＺＮＳ，ＺＺＲ，ＺＰＳ，ＺＰＭ，ＺＰＢを以下の演算から求める。
【００２７】
【数１】
ＺＮＢ＝ＱＮＢ＊（ＨＮＢ＋ＨＮＳ）＋ＱＮＳ＊ＨＮＢ
ＺＮＭ＝ＱＮＢ＊（ＨＺＲ＋ＨＰＳ＋ＨＰＢ）＋ＱＮＳ＊ＨＮＳ＋ＱＺＲ＊ＨＮＢ
ＺＮＳ＝ＱＺＲ＊ＨＮＳ＋ＱＮＳ＊（ＨＺＲ＋ＨＰＳ＋ＨＰＢ）
ＺＺＲ＝ＱＺＲ＊ＨＺＲ
ＺＰＳ＝ＱＺＲ＊ＨＰＳ＋ＱＰＳ＊（ＨＺＲ＋ＨＮＳ＋ＨＮＢ）
ＺＰＭ＝ＱＰＢ＊（ＨＺＲ＋ＨＮＳ＋ＨＮＢ）＋ＱＰＳ＊ＨＰＳ＋ＱＺＲ＊ＨＰＢ
ＺＰＢ＝ＱＰＢ＊（ＨＰＳ＋ＨＰＢ）＋ＱＰＳ＊ＨＰＢ
さらに、ファジイ推論演算部７３は、これらメンバーシップ値の荷重平均から周波数補正信号Δｆを確定するため、図３の後件部メンバーシップ関数に従って以下の演算を行う。
【００２８】
【数２】
0003551623.tif 000003
【００２９】
以上までの実施形態において、ファジイ推論演算部７３による制御周期毎の推論演算は、２つの入力ＥＶとΔＥＶに対して出力すべき周波数補正信号Δｆの値を二次元テーブルでファームウェア化しておき、推論演算のための演算処理を簡単にすることができる。なお、二次元テーブルは、前記のファジイ推論演算をオフラインで実施することでデータを収集する。
【００３０】
また、図１の実施形態において、直流電源３にインバータ主回路１１〜１Ｎ以外の負荷（例えば、コンピュータ）９が接続され、この負荷９の消費エネルギーがモータ４１〜４Ｎの慣性エネルギーより低いものであれば、停電発生時の減速制御で回生した電力を該負荷９の消費電力として利用することでその運転継続時間を延ばすことができる。この場合、負荷９がコンピュータなど、バックアップを行うことが要求される場合には、停電検出器８の検出信号を利用して運転継続時間中にそのバックアップを行い、信頼性の高いシステムを実現できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、停電発生時に各モータの回転数を同じ比率で減速させることにより慣性や回転角速度の大きなモータ及びその負荷から慣性エネルギーを電気エネルギーとして電力回生し、この回生で慣性や回転角速度の小さなモータへ直流電源を介して供給することで直流電源電圧を一定にしながら各モータをバランスさせた運転及び減速・停止制御を行うため、停電発生時に各モータの負荷状態のバラツキに対してもバランスさせた運転及び減速・停止ができる。
【００３２】
また、インバータの直流電源にコンピュータなどの他の負荷が接続されるシステムでは、停電発生時の動作可能な時間を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム構成図。
【図２】実施形態におけるファジイ推論のためのメンバーシップ関数。
【図３】実施形態におけるファジイ推論のためのメンバーシップ関数。
【符号の説明】
１１、１Ｎ…インバータの主回路
２１、２Ｎ…制御回路
３…直流電源
４１、４Ｎ…モータ
５…システムコントローラ
６…周波数指令発生部
７…停電制御部
７３…ファジイ推論演算部
８…停電検出器
９…他の負荷
【図１】
0003551623.tif 000004
【図２】
0003551623.tif 000005
【図３】
0003551623.tif 000006