(57)【要約】  インバータ一体型モータユニット２００と、インバータ及びモータを制御する上位制御装置１００と、が分離して形成されたモータ駆動システムにおいて、インバータ２０５及びモータ２０７を制御するための各種指令を、上位制御装置１００からモータユニット２００に無線送信する。モータユニット２００は、自己の運転状態や運転履歴を示す情報を記憶する状態監視装置２０９を備え、上位制御装置１００から送信された指令に従って状態監視装置２０９内の情報を上位制御装置１００に無線送信する。上位制御装置１００とモータユニット２００との間で、リアルタイム性の要求度が低い指令やデータを無線ＬＡＮ等にて送受信することにより、上位制御装置１００が複数台のモータユニット２００を統括的に制御し、配線作業を省略してノイズの影響を受けにくいモータ駆動システムを提供する。
2013136627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動用の電力変換器が前記モータと一体化された電力変換器一体型モータユニットと、
前記モータユニットとは分離して形成され、かつ、前記電力変換器及びモータを制御する上位制御装置と、
を備えたモータ駆動システムにおいて、
前記電力変換器及びモータを制御するための各種指令を、前記上位制御装置から前記モータユニットに無線にて送信することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記電力変換器一体型モータユニットは、自己の運転状態及び／または運転履歴を示す情報を記憶する状態監視装置を備え、前記上位制御装置からの指令に従って前記状態監視装置から読み出した前記情報を前記上位制御装置に無線にて送信することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項３】
請求項２に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記電力変換器一体型モータユニットは、前記状態監視装置に自己のアラーム情報を更に記憶し、前記電力変換器一体型モータユニットから前記上位制御装置に送信する情報に前記アラーム情報を含めることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御装置は、前記電力変換器一体型モータユニットから受信した情報に基づいて前記電力変換器一体型モータユニットの運転状況を記憶して保守点検のために管理する運転管理装置を備えたことを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御装置が単一であり、前記電力変換器一体型モータユニットが複数台であることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項６】
請求項４に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御装置が単一であり、前記電力変換器一体型モータユニットが複数台であることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項７】
請求項１〜３の何れか１項に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御装置と前記電力変換器一体型モータユニットとの間の無線送受信に、３０[ＭＨｚ]以上の周波数帯の搬送波を用いることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項８】
請求項１〜３の何れか１項に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御装置と前記電力変換器一体型モータユニットとの間の無線送受信に、１[ＧＨｚ]以上の周波数帯の搬送波を用いることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項９】
請求項８に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御装置と前記電力変換器一体型モータユニットとの間の無線送受信に、２．４[ＧＨｚ]帯の搬送波による無線ＬＡＮを使用することを特徴とするモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動用のインバータ等の電力変換器をモータと一体化して電力変換器一体型モータユニットを形成し、このモータユニットを上位制御装置から無線通信によって制御するモータ駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インバータ一体型モータは、インバータとモータとの間で配線を簡素化し、配線距離を短縮できる利点がある。また、近年では、永久磁石同期モータの小型化が著しいと共に、インバータ用の半導体スイッチング素子としてＳｉＣ（Silicon Carbide）パワーデバイスが注目されており、これらを背景として、インバータ一体型モータの小型化、高効率化が期待されている。【０００３】
一方、この種のインバータ一体型モータを無線通信により制御するものとして、特許文献１〜３に記載された先行技術が存在する。
例えば、特許文献１には、インバータ，ＣＰＵ等を備えた制御装置とポンプやファン等の回転機械とを一体化して制御装置一体型回転機械を形成し、複数台の制御装置一体型回転機械の相互間で無線通信を行って追加・解列運転、交互運転等を可能にした技術が開示されている。【０００４】
特許文献２には、インバータ装置、その制御回路基板、及びモータを一体化してインバータ一体型モータを形成し、外部機器から赤外線等の無線通信によりモータの運転条件を設定するようにしたインバータ一体型モータが記載されている。【０００５】
また、特許文献３には、図６に示すように、モータ駆動部２１，制御対象モータ（ブラシレスモータ）２２，位置検出センサ部２３，検出処理部２４，異常検出部２５，送受信回路２６、過電流保護部２７を備えた主回路部２０と、電源部１１，制御回路１２，送受信回路１３を備えた制御部１０と、を分離して形成し、送受信回路１３，２６の間で無線通信可能としたモータ駆動装置が記載されている。
なお、主回路部２０において、２１ａはインバータ回路、２１ｂはＰＷＭ回路、２４ａはロジック回路、２４ｂは回転検出パルス出力回路、２８はロジックＩＣであり、制御部１０において、１１ａは交流電源、１１ｂはノイズ除去フィルタ部、１１ｃはモータ２２の駆動電源を生成する整流・平滑部、１１ｄは制御電源を生成する安定化電源回路部である。【０００６】
このモータ駆動装置では、制御回路１２が、回転検出パルス出力回路２４ｂから送受信回路２６，１３を介して送信されるモータ２２の回転検出パルスを受信し、モータ２２やモータ駆動部２１の異常を検出すると共に、異常検出部２５に信号を送信してインバータ回路２１ａを停止させる等の異常処理を行う。
また、制御回路１２は、モータ２２の回転検出パルスから回転速度を検出し、検出速度と目標速度との偏差に応じて生成した速度指令を主回路部２０に送信し、モータ駆動部２１は前記速度指令に従ってモータ２２を駆動している。すなわち、この従来技術では、モータ２２の回転速度を制御するための速度フィードバックループの信号伝送手段として、無線通信を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３６０７０４号公報（段落［００１８］〜[００２８]、図１〜図３等）。
【特許文献２】特開平１０−２４８１９８号公報（段落［００２５］等）。
【特許文献３】特開２００８−１７６５１号公報（請求項２、段落［００６０］、図１等）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された従来技術によれば、制御装置と回転機械との間の配線長を短縮することができ、配線部材としてブスバー等を用いれば配線の引き回しによる煩雑さが解消される。しかし、制御装置には、外部の配管に取り付けられた圧力センサや温度センサ等の検出信号を取り込まなくてはならず、そのための配線作業が必要であると共に、劣悪な周囲環境の中では断線のおそれもある。
また、回転機械と一体型された制御装置は、回転機械の運転に必要な各種の指令や運転条件を生成する制御回路を内蔵しているため、インバータや回転機械の運転時に発生するノイズの影響を受け易い。加えて、制御プログラムを書き換える場合には、回転機械の設置現場に持ち込んだパソコンを制御装置に接続して実行しなくてはならず、その作業が煩雑であった。【０００９】
特許文献２に記載された従来技術では、モータ本体の端面部に各種センサが取り付けられているので、特許文献１のようなセンサの配線に伴う問題はある程度解消されている。
しかしながら、特許文献２では、インバータ一体型モータに内蔵された制御回路に対して外部機器から無線通信により送られる運転条件の具体的内容については、特に言及されていない。【００１０】
更に、特許文献３に記載された従来技術では、速度指令だけでなく、モータの回転速度や主回路部の異常処理を行うための情報のやり取りに無線通信を利用しており、これらの情報は、通常、制御回路を構成するマイコンの演算周期に同期して送受信することが要求される。特に、特許文献３では、前述したように、モータ２２の速度フィードバックループにおいて、モータ２２の回転検出パルス出力回路２４ｂから制御回路１２への信号伝送に無線を用いている。この場合、無線により送受信される信号（回転検出パルス）に遅れや欠陥が生じると、速度フィードバック系が乱れ、動作が直ちに不安定になって安定した速度制御が不可能になるので、送受信回路２６，１３の間の無線通信には厳密なリアルタイム性が要求されることとなる。【００１１】
ここで、無線通信方式として、例えば２．４[ＧＨｚ]帯の搬送波を使用する無線ＬＡＮ（Local Area Network）は、通信品質が安定しており、システムが低コストである等の理由により広く利用されている。しかし、この無線ＬＡＮを、特許文献３のように厳密なリアルタイム性が要求される回転速度情報や異常処理情報の通信手段として用いるためには専用のプロトコルが別途、必要になり、いわゆるパソコン等に用いられる汎用の無線ＬＡＮを適用することは極めて困難であった。
また、特許文献３では、制御部から電源ケーブルを介して主回路部に直流電源を供給しているため、制御部及び主回路部の配置や両者間の距離に制約があり、各機器のレイアウト上の自由度が低い。従って、工場や各種プラント内の限られた空間において、１台の制御部により複数台の主回路部（複数台のモータ）を制御するような用途には不向きである。【００１２】
そこで本発明の目的は、上位制御装置と、この上位制御装置とは分離して形成された電力変換器一体型モータユニットとの間で、リアルタイム性の要求度が比較的低い、またはリアルタイム性が要求されない情報を汎用の無線ＬＡＮ等により相互に通信するモータ駆動システムを提供することにある。特に本発明は、複数台の電力変換器一体型モータユニットを１台の上位制御装置により統括的に無線制御可能とすることを目的としている。
更に、本発明の他の目的は、配線作業の負担を軽減して断線の恐れを少なくし、しかも、ノイズの影響を受けにくいモータ駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明のモータ駆動システムは、モータ駆動用の電力変換器がモータと一体化された１台または複数台の電力変換器一体型モータユニットと、このモータユニットとは分離して形成されて前記電力変換器及びモータを制御する上位制御装置と、を備えている。ここで、電力変換器一体型モータユニットとは、例えばインバータやマトリクスコンバータ等の各種のモータ駆動用電力変換器をモータと一体化した装置をいう。
そして、本発明は、前記電力変換器及びモータを制御するための運転・停止指令，モータの正転・逆転指令，速度指令等の各種指令を、上位制御装置からモータユニットに無線にて送信することを特徴としている。【００１４】
ここで、電力変換器一体型モータユニットは、自己の運転状態及び／または運転履歴を示す情報を記憶する状態監視装置を備え、上位制御装置からの指令に従って状態監視装置から読み出した前記情報を上位制御装置に無線にて送信可能であることが望ましい。
また、状態監視装置に記憶されて上位制御装置に送信される情報としては、電力変換器一体型モータユニットのアラーム情報を含めることが望ましい。
更に、上位制御装置には、電力変換器一体型モータユニットから受信した情報に基づき当該モータユニットの運転状況を記憶して保守点検のために管理する運転管理装置を備えるとよい。【００１５】
なお、本発明に係るモータ駆動システムは、工場や各種プラントにおいて、単一の上位制御装置が複数台の電力変換器一体型モータユニットを統括して制御するシステムに適用すると好適である。【００１６】
上位制御装置と電力変換器一体型モータユニットとの間の無線送受信には、３０[ＭＨｚ]（特に１[ＧＨｚ]）以上の周波数帯の搬送波を用いればよく、好ましくは、２．４[ＧＨｚ]帯の搬送波による無線ＬＡＮを使用することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、電力変換器一体型モータユニットの運転パターンを決定する運転・停止指令，モータの正転・逆転指令，速度指令、加減速時間指令等の各種指令や、モータユニットの運転状態，運転履歴のように、リアルタイム性の要求度が比較的低い、または要求されない情報を、上位制御装置と電力変換器一体型モータユニットとの間で汎用の無線ＬＡＮ等により相互に送受信するものである。このため、上位制御装置による１台または複数台のモータユニットの駆動制御を、安定した通信品質のもとで低コストにて実現することができる。
特に、本発明は、特許文献３のように、インバータ等の一機能を構成する速度フィードバックループにおいて回転速度情報等を無線通信するのではなく、厳密なリアルタイム性が要求されない情報を無線通信するものであるから、特別なプロトコルを必要としない汎用の無線ＬＡＮを適用可能としてその通信品質やコスト等の利点を享受することができる。
加えて、送受信回路や各種制御回路、状態監視装置等を基板上に実装して電力変換器及びモータと一体化することにより電力変換器一体型モータユニットを構成することも可能であり、このモータユニットに電源を繋ぎ込んで負荷を結合するだけで直ちに実用運転に入ることができる。
また、上位制御装置と電力変換器一体型モータユニットとを完全に分離して配置可能であり、両装置の間を接続する電源線や制御線が不要であるため、断線のおそれやノイズが重畳する心配もなく、設置場所や距離の制約が少ないモータ駆動システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１における上位制御回路の概略的な構成を、周辺の回路・装置と共に示したブロック図である。
【図３】図１における下位制御回路の概略的な構成を、周辺の回路・装置と共に示したブロック図である。
【図４】図１におけるインバータ制御回路の一構成例を示す主要部のブロック図である。
【図５】本発明の実施形態において、上位制御装置とインバータ一体型モータユニットとの間で送受信される情報の説明図である。
【図６】従来技術を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。なお、この実施形態では、電力変換器一体型モータユニットとして、インバータをモータと一体化したインバータ一体型モータユニットについて説明するが、モータ駆動用の電力変換器としては、インバータ以外に、マトリクスコンバータ等の各種の電力変換器を用いることができる。
図１は、本実施形態に係るモータ駆動システムの全体構成を示すブロック図である。図１において、１００は上位制御装置、２００はインバータ一体型モータユニット（以下、単にモータユニットともいう）、３００は永久磁石同期モータ等のモータである。
ここでは、１台の上位制御装置１００により複数台のモータユニット２００を制御し、各モータユニット２００に接続された負荷３００をそれぞれ駆動するシステムを例に挙げて説明する。なお、後述するように、上位制御装置１００と複数台のモータユニット２００とがインフラストラクチャモードの無線ＬＡＮを構成する場合、上位制御装置１００はアクセスポイントとして動作し、モータユニット２００はクライアントとして動作する。
【００２０】
上位制御装置１００は、上位制御回路１０１、送受信回路１０２、アンテナ１０３、運転管理装置１０４及び表示装置１０５を備えている。
上位制御回路１０１は、複数台のモータユニット２００を制御するために、運転条件を含む各種指令を生成する機能と、送受信回路１０２，運転管理装置１０４及び表示装置１０５を制御する機能と、を有する。
【００２１】
図２は上位制御回路１０１の概略的な構成を、周辺の回路・装置と共に示したブロック図である。この上位制御回路１０１は、各モータユニット２００に対する各種指令（前述のように運転条件を含む）を生成する指令生成手段１０１ａと、運転管理装置１０４及び表示装置１０５の動作を制御するための装置制御手段１０１ｂと、送受信回路１０２を制御する送受信制御手段１０１ｃ及び入出力インターフェース１０１ｄを備えている。
【００２２】
また、送受信回路１０２は、上位制御回路１０１と各モータユニット２００との間で各種指令やデータを無線により送受信する機能を有する。この送受信回路１０２は、例えば、３０[ＭＨｚ]（特に１[ＧＨｚ]）以上の周波数帯の搬送波を利用する無線通信装置であり、好ましくは、２．４[ＧＨｚ]帯（２．４〜２．５[ＧＨｚ]）の搬送波を利用する無線ＬＡＮ標準規格「ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ」のアクセスポイントとして構成されている。
【００２３】
上記の３０[ＭＨｚ]は、国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）による規格であるＣＩＳＰＲ２２「情報技術装置からの妨害波の許容値と測定法」に規定された伝導性ノイズの許容周波数の上限値であり、１[ＧＨｚ]は同じく放射性ノイズの許容周波数の上限値である。これらの上限値以上の周波数帯を搬送波として用いる場合には、周辺機器にノイズによる悪影響を及ぼすことがなく、実質的に、後述のインバータ２０５によるスイッチングノイズの影響を受ける恐れが少ない。
特に、無線通信手段として２．４[ＧＨｚ]帯の搬送波を利用する無線ＬＡＮを用いれば、上述した作用効果に加えて、送受信回路１０２等のハードウェア及びソフトウェアを低コストにて提供することができ、例えば１００ｍ程度の距離であれば、クライアントとの間で安定した無線通信を行うことができる。
【００２４】
図１の運転管理装置１０４は、複数台のモータユニット２００の現在の運転状態（インバータの出力電圧・電流値、インバータやモータの温度、モータの回転速度等）を統括してモニタリングし、必要に応じてアラームを発生する機能と、各モータユニット２００の運転履歴を記憶し、保守点検のために管理する機能と、を有する。
また、表示装置１０５は、運転管理装置１０４から上位制御回路１０１を経由して送られた各モータユニット２００の現在の運転状態や運転履歴を、数値やトレンドグラフ等により表示するディスプレイ装置、ランプ等を備えている。
【００２５】
なお、図１，図２に示した上位制御回路１０１及び運転管理装置１０４は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）及び大容量の記憶装置等を備えた演算処理装置によって構成されている。
【００２６】
一方、複数台のインバータ一体型モータユニット２００はすべて構成が同一であり、アンテナ２０１を備えた送受信回路２０２，下位制御回路２０３，インバータ制御回路２０４，インバータ２０５，電流検出器２０６，モータ２０７，位置検出器２０８，状態監視装置２０９及び表示装置２１０を備えている。なお、インバータ２０５の電源としては、例えば系統の交流電源を整流、平滑して得た整流電源が使用される。
【００２７】
送受信回路２０２は、上位制御装置１００の送受信回路１０２と無線通信可能なクライアントとしての機能を有する。
下位制御回路２０３は、上位制御回路１０１から送信された各種指令を後続の回路に送り、かつ、状態監視装置２０９に記憶された情報を上位制御回路１０１側に送信するための監視制御機能と、送受信回路２０２，状態監視装置２０９及び表示装置２１０の動作を制御する機能と、を備えている。
【００２８】
図３は、下位制御回路２０３の概略的な構成を、周辺の回路・装置と共に示したブロック図である。この下位制御回路２０３は、指令・監視制御手段２０３ａと、送受信回路２０２を制御する送受信制御手段２０３ｂ及び入出力インターフェース２０３ｃを備えている。
指令・監視制御手段２０３ａは、上位制御回路１０１から受信した各種指令をインバータ制御回路２０４に送信すると共に、状態監視装置２０９と協働してインバータ２０５及びモータ２０７の運転状態を監視し、その運転状態や運転履歴を上位制御回路１０１に送信するための一連の動作を行う。
【００２９】
状態監視装置２０９は、インバータ２０５及びモータ２０７の現在の運転状態を監視する機能、アラームを発生させる機能、アラーム発生時にインバータ２０５の運転を停止させる機能、運転履歴を記憶する機能等を備えており、その状態監視項目は、前述した上位制御装置１００内の運転管理装置１０４によるモニタリング項目とほぼ同一である。
状態監視装置２０９には、電流検出器２０６により検出したインバータ２０５の出力電流（モータ２０７の電流）ｉ、位置検出器２０８により検出したモータ２０７の磁極位置θが入力されているほか、図示されていない電圧検出器により検出したインバータ２０５の出力電圧（モータ２０７の端子電圧）、温度検出器により検出したインバータ２０５やモータ２０７の温度が入力されている。
なお、下位制御回路２０３及び状態監視装置２０９も、ＣＰＵや記憶装置を備えた演算処理装置によって構成されている。
【００３０】
上記構成において、モータ２０７の磁極位置は、位置検出器２０８を用いずに、いわゆる位置センサレス方式により電流検出値及び速度指令から推定してもよい。
表示装置２１０は、状態監視装置２０９による監視結果や運転履歴、アラーム等を表示するものであり、必要に応じて設ければよい。
【００３１】
モータユニット２００内のインバータ制御回路２０４は、下位制御回路２０３からの指令を受けて、前述した電流検出値等の情報に基づき、インバータ２０５を駆動するためのゲートパルスを生成して出力する。
図４は、インバータ制御回路２０４の一構成例を示す主要部のブロック図である。
【００３２】
図４において、速度検出手段２０４ａは磁極位置θからモータ２０７の速度を検出し、減算手段２０４ｂ及び電流指令演算手段２０４ｃに出力する。減算手段２０４ｂは、下位制御回路２０３から送られた速度指令ω＊と速度検出値ωとの偏差を求め、電流指令演算手段２０４ｃは、上記偏差と速度検出値ωとに基づいて回転座標上の二軸電流指令値を演算し、出力する。電流調節手段２０４ｄは、前記電流指令値と電流検出値ｉ及び磁極位置θに基づいて電圧指令値を演算し、出力する。ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）演算手段２０４ｅは、前記電圧指令値に従ってＰＷＭ演算を行い、インバータ２０５の半導体スイッチング素子に与えるゲートパルスを生成して出力する。
上記のごとく本実施形態では、モータ２０７の速度フィードバックループのように信号伝送に厳密なリアルタイム性が要求される通信手段については無線を使用していないため、伝送される信号に乱れや欠陥が生じる恐れがなく、高応答かつ安定した速度フィードバック制御を実現することができる。
なお、インバータの制御方式は本発明の要旨ではないため、インバータ制御回路２０４の構成は図２に示したものに何ら限定されず、例えばＶ／ｆ一定制御方式やセンサレスベクトル制御方式を用いてもよい。
また、モータ２０７と一体化される電力変換器がインバータ以外のものである場合には、その電力変換器の構成、電力変換方式等に応じた制御回路がモータユニットに内蔵されることは言うまでもない。
【００３３】
次に、この実施形態の動作を説明する。
上位制御装置１００と複数台のモータユニット２００にはそれぞれアドレスが割り付けられており、上位制御装置１００と各モータユニット２００との間ではアドレスを指定して各種指令やデータ等の情報を無線にて送受信する。
【００３４】
図５は、上位制御装置１００とモータユニット２００との間で送受信される情報を例示した図である。
図５に示すように、上位制御装置１００から各モータユニット２００に対しては、インバータ２０５及びモータ２０７の運転条件を含む各種指令を送信し、各モータユニット２００から上位制御装置１００に対しては、インバータ２０５及びモータ２０７の運転状態、運転履歴、アラーム情報等を送信する。
【００３５】
ここで、上位制御装置１００から各モータユニット２００に送信される指令には、インバータ２０５及びモータ２０７の運転指令・停止指令，モータ２０７の正転・逆転指令，速度指令（最高周波数・基底周波数・始動周波数等の周波数指令），加減速時間指令，瞬時停電再始動指令，インバータ２０５のトリップ時に再始動するためのリトライ指令，負荷の種類（低減トルク負荷，定トルク負荷）やモータ２０７の特性に応じてインバータ２０５の出力周波数−出力電圧（トルク）特性を調整するためのトルクブースト指令，直流制動を行う場合の動作レベル指令，インバータ２０５の出力電流異常時に調整するためのモータ特性指令，インバータ２０５及びモータ２０７に対する過熱保護指令，運転履歴保存指令・消去指令，アラーム履歴の呼び出し指令・解除指令，設定データの初期化指令・ロック指令等である。
【００３６】
また、各モータユニット２００から上位制御装置１００に送信されるインバータ２０５及びモータ２０７の運転状態は、インバータ２０５の出力電圧・電流値、インバータ２０５やモータ２０７の温度、モータ２０７の回転速度等であり、運転履歴には、例えば１日当たりの運転時間や累積運転時間，力行・回生運転の状況，モータ２０７の機械出力に応じた負荷３００の変動等を含む。更に、アラーム情報には、電圧・電流・温度・速度等の異常によるアラーム発生時刻，発生場所，発生回数を含む。
【００３７】
ここで、上位制御装置１００から各モータユニット２００に送信される各種指令は、主として各モータユニット２００に与えられる運転パターンに関するものである。すなわち、これらの情報は、通常、モータユニット２００の運転に先立って設定されるものであり、無線送信するに当たってリアルタイム性の要求度が比較的低いか、あるいは要求されない情報である。
【００３８】
また、各モータユニット２００から上位制御装置１００に送信される情報は、主として各モータユニット２００の現在または過去の運転状況であり、仮にアラームが発生したとしても、インバータ２０５を停止させる等の対応はモータユニット２００側の状態監視装置２０９により自己完結的に行うことが可能であるため、上位制御装置１００側で即座に取得して対応するべき情報ではない。つまり、各モータユニット２００から上位制御装置１００に送信される情報も、リアルタイム性の要求度が比較的低いか、あるいは要求されない情報である。
【００３９】
従って、これらの情報を上位制御装置１００と各モータユニット２００との間で無線通信する本実施形態のシステムでは、有線通信する場合に比べてコモンモードノイズの影響もなく、特に無線ＬＡＮの特性（高品質かつ低コスト）を十分に享受することができる。
また、工場や各種プラント等の劣悪な設置環境において上位制御装置１００と各モータユニット２００との間の煩雑な配線作業が不要になり、断線のおそれも払拭されるものである。
【００４０】
駆動システム全体の動作としては、上位制御装置１００内の上位制御回路１０１が生成した前述の各種指令をモータユニット２００に送信する。モータユニット２００では、下位制御回路２０３を介して受信した指令に従い、インバータ２０５を運転してモータ２０７を所定速度及び速度パターンにより正転または逆転させ、負荷３００を駆動する。
インバータ２０５及びモータ２０７の運転状態は状態監視装置２０９が常時監視しており、上位制御装置１００からの指令に応じて、状態監視装置２０９が運転状態や運転履歴、アラーム情報を記憶すると共に、下位制御回路２０３を介して上位制御装置１００に送信する。なお、表示装置２１０は、必要に応じて状態監視結果を表示する。
【００４１】
上位制御装置１００では、上位制御回路１０１が各モータユニット２００から受信した運転状態、運転履歴、アラーム情報を含む運転状況を、運転管理装置１０４が記憶し、管理すると共に、表示装置１０５がこれらの運転状況を逐次、表示するものである。
運転管理装置１０４によって管理されるすべてのモータユニット２００の運転状況は、各モータユニット２００の保守点検、モータ駆動システム全体の電力使用状況の把握等に役立てることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、特許文献３のように上位制御装置１００から通信相手である各モータユニット２００に直流電源を供給する必要がないため、両者間を電源ケーブルにより接続する必要がない。従って、無線通信が可能な距離であれば、上位制御装置１００及びモータユニット２００の配置の自由度は特許文献３に比べて高く、機器のレイアウトの点で有利である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば工場や各種プラントにおいて、１台の上位制御装置により複数台の電力変換器一体型モータを並行して駆動制御する用途に最適である。また、本発明は、１台の電力変換器一体型モータを運転するシステムとしても利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１００：上位制御装置
１０１：上位制御回路
１０１ａ：指令生成手段
１０１ｂ：装置制御手段
１０１ｃ：送受信制御手段
１０１ｄ：入出力インターフェース
１０２：送受信回路
１０３：アンテナ
１０４：運転管理装置
１０５：表示装置
２００：インバータ一体型モータユニット
２０１：アンテナ
２０２：送受信回路
２０３：下位制御回路
２０３ａ：指令・運転条件生成手段
２０３ｂ：送受信制御手段
２０３ｃ：入出力インターフェース
２０４：インバータ制御回路
２０４ａ：速度検出手段
２０４ｂ：減算手段
２０４ｃ：電流指令演算手段
２０４ｄ：電流調節手段
２０４ｅ：ＰＷＭ演算手段
２０５：インバータ
２０６：電流検出器
２０７：モータ
２０８：位置検出器
２０９：状態監視装置
２１０：表示装置
３００：負荷
【図１】
2013136627.tif 000003
【図２】
2013136627.tif 000004
【図３】
2013136627.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2013136627.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月4日(2014.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図４において、速度検出手段２０４ａは磁極位置θからモータ２０７の速度を検出し、減算手段２０４ｂ及び電流指令演算手段２０４ｃに出力する。減算手段２０４ｂは、下位制御回路２０３から送られた速度指令ω＊と速度検出値ωとの偏差を求め、電流指令演算手段２０４ｃは、上記偏差と速度検出値ωとに基づいて回転座標上の二軸電流指令値を演算し、出力する。電流調節手段２０４ｄは、前記電流指令値と電流検出値ｉ及び磁極位置θに基づいて電圧指令値を演算し、出力する。ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）演算手段２０４ｅは、前記電圧指令値に従ってＰＷＭ演算を行い、インバータ２０５の半導体スイッチング素子に与えるゲートパルスを生成して出力する。
上記のごとく本実施形態では、モータ２０７の速度フィードバックループのように信号伝送に厳密なリアルタイム性が要求される通信手段については無線を使用していないため、伝送される信号に乱れや欠陥が生じる恐れがなく、高応答かつ安定した速度フィードバック制御を実現することができる。
なお、インバータの制御方式は本発明の要旨ではないため、インバータ制御回路２０４の構成は図４に示したものに何ら限定されず、例えばＶ／ｆ一定制御方式やセンサレスベクトル制御方式を用いてもよい。
また、モータ２０７と一体化される電力変換器がインバータ以外のものである場合には、その電力変換器の構成、電力変換方式等に応じた制御回路がモータユニットに内蔵されることは言うまでもない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
１００：上位制御装置
１０１：上位制御回路
１０１ａ：指令生成手段
１０１ｂ：装置制御手段
１０１ｃ：送受信制御手段
１０１ｄ：入出力インターフェース
１０２：送受信回路
１０３：アンテナ
１０４：運転管理装置
１０５：表示装置
２００：インバータ一体型モータユニット
２０１：アンテナ
２０２：送受信回路
２０３：下位制御回路
２０３ａ：指令・監視制御手段
２０３ｂ：送受信制御手段
２０３ｃ：入出力インターフェース
２０４：インバータ制御回路
２０４ａ：速度検出手段
２０４ｂ：減算手段
２０４ｃ：電流指令演算手段
２０４ｄ：電流調節手段
２０４ｅ：ＰＷＭ演算手段
２０５：インバータ
２０６：電流検出器
２０７：モータ
２０８：位置検出器
２０９：状態監視装置
２１０：表示装置
３００：負荷
【国際調査報告】
2013136627.tif 000009
2013136627.tif 000010
2013136627.tif 000011
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