(57)【要約】  １以上の可変周波数ドライブがパケットネットワークに接続され、所望のパルス幅変調（ＰＷＭ）モータ駆動信号を生成するためにＶＦＤにより発生されるパワートランジスタ駆動信号はパケットネットワークにあるソフトウエアコントローラにより発生される。ＶＦＤの制御は、（１）パケットネットワークを介してＶＦＤと通信する集中化ソフトウエアコントローラを使用する集中化、及び／又は（２）制御状態を通信するためにパケットネットワークを介してＶＦＤ間がピア接続できる分散化、であり得る。【選択図】  図２
2019536417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがモータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するように構成された１以上の可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）を制御する方法であって、
各々の制御されるＶＦＤに対して、所望のＰＷＭ信号を発生するために、第１の時間間隔でＶＦＤ内の複数のパワートランジスタをスイッチするための複数の駆動信号を計算し、
前記第１の時間間隔の前に、送信パケットの少なくともメインダウンリンク（ＤＬ）フレームでそれぞれのＶＦＤへ前記複数の駆動信号を無線送信することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、複数の駆動信号を無線送信することは、前記第１の時間間隔を含む複数の連続する時間間隔で複数の駆動信号を送信することを含み、前記連続する時間間隔の１つで送信される前記駆動信号は次回の時間間隔に対して有効である方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、前記駆動信号は各々のパワートランジスタをオンかオフにスイッチする別々の指示を含み、さらに前記スイッチするタイミングを指示する方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記駆動信号は制動トランジスタをオンかオフにスイッチする指示をさらに含み、さらに前記スイッチするタイミングも指示する方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の方法であって、各々のトランジスタのスイッチング信号の前記タイミングは前記次回の時間間隔の初めの部分からのオフセットである方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法であって、１以上の前記時間間隔において、前記送信パケットの付加的なＤＬフレームで命令又はパラメータ値を１以上のＶＦＤへ追加的に送信することをさらに特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法であって、同じ駆動信号、命令又はパラメータ値は２以上の制御されるＶＦＤへブロードキャストされる方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法であって、前記駆動信号、命令又はパラメータ値は各々の制御されるＶＦＤへ別個に送信される方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、付加的なＤＬフレームで前記ＶＦＤに自律的に動作をするための命令を送信し、前記自律的なＶＦＤへメインＤＬフレームでの前記駆動信号の送信を中止することをさらに特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、制御される前記ＶＦＤへ付加的なＤＬフレームで命令を送信し、前記自律的なＶＦＤへメインＤＬフレームで前記駆動信号の送信を再開することをさらに特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法であって、１以上の前記時間間隔において、受信パケットのメインアップリンク（ＵＬ）フレームで前記ＶＦＤ又はモータの状態に関するフィードバックを１以上のＶＦＤから受信することをさらに特徴とする方法。
【請求項１２】
それぞれがモータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するように構成された１以上の可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）を制御するように構成されたコントローラであって、前記コントローラは無線送受信機を含み、
前記無線送受信機と動作可能に接続されたプロセッサであって、各々の制御されるＶＦＤについて、所望のＰＷＭ信号を発生するために、時間間隔で前記ＶＦＤ内の複数のパワートランジスタをスイッチするための複数の駆動信号を計算し、
前記複数の駆動信号を、各々の制御されるＶＦＤへ、それらが適用される前記時間間隔の前に、少なくとも送信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで無線送信するように構成されたプロセッサを特徴とするコントローラ。
【請求項１３】
リモートコントローラによって制御される可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）によりモータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生する方法であって、
受信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで、時間間隔に対する複数の駆動信号を前記コントローラから無線で受信し、
後続の時間間隔において、前記受信された駆動信号に従って、前記ＰＷＭ信号を発生するために複数のパワートランジスタをスイッチする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、複数の駆動信号を無線で受信することは、各々の連続する時間間隔で前記複数の駆動信号を受信することを含み、後続の時間間隔は次回の時間間隔を含む方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の方法であって、前記駆動信号は各々のパワートランジスタをオンかオフにスイッチする別々の指示を含み、さらに前記スイッチするタイミングを指示する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記駆動信号は制動トランジスタをオンかオフにスイッチする指示をさらに含み、さらに前記スイッチするタイミングを指示する、方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の方法であって、各々のトランジスタスイッチング信号の前記タイミングは前記次回の時間間隔の初めの部分からのオフセットである方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の方法であって、１以上の前記時間間隔において、前記受信パケットの付加的なＤＬフレームで命令又はパラメータ値を追加的に受信することをさらに特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、付加的なＤＬフレームで自律的に動作するための命令を受信し、前記トランジスタをスイッチするための駆動信号を発生することをさらに特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、付加的なＤＬフレームで、再び制御するための命令を受信し、前記コントローラから各々の時間間隔で受信される駆動信号に従って前記トランジスタをスイッチすることを再開することをさらに特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１３乃至２０のいずれか１項に記載の方法であって、１以上の前記時間間隔において、送信パケットのメインアップリンク（ＵＬ）フレームにおいて前記ＶＦＤ又はモータの状態に関するフィードバックを前記コントローラへ無線送信することをさらに特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記フィードバックは、瞬間のモータ速度、瞬間のモータ電流、パワートランジスタ温度、モータのロータの温度、ＤＣバス電圧及び電流と電圧とからモータ速度を計算するためのコントローラに対する指示の内の１以上を含む方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、１以上の前記時間間隔において、送信パケットの付加的なアップリンク（ＵＬ）フレームで１以上のパラメータの値を前記コントローラへ無線送信することをさらに特徴とする方法。
【請求項２４】
モータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するように構成された可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）であって、リモートコントローラにより制御され、無線送受信機を含み、
前記無線送受信機と動作可能に接続されたプロセッサであって、前記コントローラから、受信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで、時間間隔についての複数の駆動信号を無線で受信するように構成され、
後続の時間間隔において、前記受信された駆動信号に従って、前記ＰＷＭ信号を発生するために複数のパワートランジスタをスイッチする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年１１月２３日に出願された米国仮特許出願６２／４２５，７１１についての優先権を主張する。その開示内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は基本的に可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）に関し、とりわけパケット交換ネットワークを介したＶＦＤの制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気モータの速度、トルク、始動、制動などの運転特性はモータに供給される電流の大きさとタイミングによって制御される。制御される電流供給の一般的な形態はパルス幅変調（ＰＷＭ）であり、パルスのデューティサイクル又は方形波の信号が、ゼロと最大レベルとの間で所望の大きさの平均電流を供給するように制御される。電子的可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）はモータを駆動するためにＰＷＭ電流信号を発生する回路である。
【０００４】
図１は、モータ１６に駆動信号を供給する代表的なＶＦＤ１０のブロック図を示す。一般的に言えば、ＶＦＤ１０は、出力電流を発生するパワーセクション１２、プログラムされた又はユーザ入力パラメータに従ってパワーセクション１２を制御するコントローラ１４を備える。ＶＦＤ１０は通常は回路に接続されており、要求されるモータ制御とアプリケーションの複雑さに依存して、ポテンショメータ、ローカルのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又は他のＶＦＤ１０を介して制御される。
【０００５】
ＶＦＤ１０の機能を説明する簡単な方法は、コントローラ１４、パワーセクション１２及びそれが駆動するモータをそれぞれ脳、筋肉、人体の残りに例えることである。身体からある動きプロファイルが望まれると、脳は所望の方法で身体部位を的確に動かすために必要な電気信号を筋肉へ送る。神経系を介して脳へ送られるフィードバック信号は身体部位の位置、その速度、もしあればそれが経験する抵抗を脳へ与える。人体におけるこれらの量を測定するセンサは目と筋肉それ自体である。人体の重さ又は外部の負荷が所望の動きプロファイルを邪魔している場合は、目は脳へ、ある意味で、脳が見出した実速度が所望の速度を下回ることを知らせる。また、筋肉は抵抗する負荷を克服するのに十分な力を発生するためにより収縮が必要であることを脳へ知らせる。ＶＦＤの世界では、目はモータシャフトに取り付けられたインクリメントする速度エンコーダ又はレゾルバであり、筋肉の収縮はモータへ届けられるＶＦＤの出力電流である。筋肉はそのような収縮を測定するメカニズムを含む。同様に、パワーセクション１２は、モータ１６へ供給される電流を測定し、コントローラ（脳）へそれをフィードバックする電流センサを含む。
【０００６】
現在の最新技術の３相モータおいて、パワーセクション１２は、それぞれが逆並列フリーホイールダイオードを有する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）又はＭＯＳＦＥＴのような６個のパワートランジスタを含む。ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴは、各々のハーフブリッジが２つのトランジスタから構成される、３つのハーフブリッジに配置される：ＤＣリンクの正負のレールに上側の１つと下側の１つとがそれぞれ接続される。モータ電流は各々のハーフブリッジの上側と下側のトランジスタの間の中点から出力される。いくつかのケースでは、電気制動（electric braking）における電圧チョッパとして動作する第７のトランジスタがある。この追加のトランジスタは、電気制動の間の過剰な電圧の増大を避けるために一定の許容範囲内にＤＣリンク電圧を保つような方法でオン及びオフする。最新のＶＦＤ１０においては、６個（又は７個）のトランジスタがＩＧＢＴモジュール、トランジスタモジュール又はパワーモジュールと呼ばれる１つの筐体内に存在し、場合によっては電圧整流器も、場合によってはトランジスタゲートドライブ回路も組み込まれる。パワーセクション１２は、出力電流、ＤＣリンク電圧、トランジスタモジュールの温度、実際のモータシャフト速度及び位置の少なくともいずれか、パワーセクション１２の過電圧又は過電流を示す各種の障害信号、その他同様なものを示す各種のフィードバック信号もコントローラ１４へ送る。
【０００７】
コントローラ１４はパワートランジスタをオン及びオフにスイッチする働きをする６つ（又は７つ）のゲート信号を生成する。これらのゲート信号は、トランジスタに、駆動されるモータの要求される瞬間速度をぴったりと追跡する基本周波数のＰＷＭ電圧を発生させる。
【０００８】
ＶＦＤ１０と人体との間の前のメタファーを更に一歩進めると、所定の運動プロファイルを実行することの決定は、脳内局所的に生じるか他の外部のマスタ又はピアからそれに送信され得る。駆動自動化語法（drive automation parlance）において、第１のケースは外部の観察に応じて複雑な動きプロファイルを生成するようにプログラムされた十分に高度なＶＦＤコントローラ１４に対応する。第２のケースは図１にも示されるように、その命令をマスタコントローラ１８から取り込むＶＦＤ１０に対応する。マスタコントローラ１８は１つの場所でＶＦＤ１０のグループを駆動するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、マスタ／スレーブ接続シナリオにおいてマスタＶＦＤ１０、又は分散化インストールシナリオにおいてピアＶＦＤ１０であってよい。後の制御構成の一例は区分されたコンベアアプリケーションであり、コンベアの各々の区分は別個のドライブ（ＶＦＤ１０とモータ１６の組み合わせ。）により実行される。このアプリケーションでは、近接センサ又は隣接のＶＦＤ１０は、引き継ぐときや停止するときにＶＦＤ１０と通信する。図１に示されるように、マスタコントローラ１８は、速度、位置、又はトルクセットポイント及び各種のパラメータ設定のような高レベル命令をＶＦＤ１０へ提供してもよい。そして、ＶＦＤ１０はマスタコントローラ１８へフィードバック信号を追加的に提供してもよい。
【０００９】
現在の最新技術
・コントローラ１４とパワーセクション１２は同じ筐体内にある。同じプリント回路基板（ＰＣＢ）上又はヘッダコネクタを介して共に接続される異なる基板上のいずれかである。
【００１０】
・コントローラ１４はプリセットされた速度プロファイルに従ってモータを駆動するのに必要なＰＷＭ信号を発生するためにパワートランジスタをオン及びオフにスイッチするためのゲート信号を発行する。前記速度プロファイルは、マスタコントローラ１８（外部の）、ＶＦＤ１０にローカルに格納されたプログラム（命令セット）又はポテンショメータを介する手動設定により指示され得る。
【００１１】
・外部のマスタコントローラ１８は通常はＶＦＤ１０と同じ場所にあるＰＬＣである。ＰＬＣのプログラミングはささいな仕事ではない。また、いくつかのアプリケーションにおいて、条件は同じ場所にあるマスタコントローラのインストールにとって非常に厳しくなり得る（アクセス可能性、ケーブル長、高さ（elevation）、温度、塵など）。
【００１２】
・マスタコントローラ１８は、ワイヤケーブルを介してアナログ又はデジタル信号として速度又は位置の設定点（set point）のような高次レベル信号のみを送信する。ＶＦＤ１０はローカルに記憶されたプログラムを介してこれらの入力に反応するよう指示される。コントローラ１４はマスタコントローラの高レベル入力に基づいてパワートランジスタに対するゲート信号を発生する。
【００１３】
・ＶＦＤ１０のプログラムを変更したい場合、それはオンザフライ（on the fly）で行うことはできない。パーソナルコンピュータかラップトップが、プログラムを編集又はアップデートするために規格インタフェース（例えばＵＳＢ）を介してＶＦＤ１０に接続されなければならない。このような変更が頻繁に行われなければならない場合、それは面倒なタスクである。
【００１４】
・マスタコントローラ１８とＶＦＤ１０との間の接続は、ケーブルを取り付けるコストとメインテナンス（これは現実的には稀なケースだが）を避けるために無線接続（例えばブルートゥース（登録商標）又は無線プロフィバス（wireless profibus））であり得る、しかしマスタコントローラ１８はＶＦＤ１０と同じ場所に配置されなければならず、それはゲート信号を発生も発行もしない。それは設定点を発行するだけで、コントローラ１４はそれらをそのローカルなプログラミングに従ってゲート信号に変換する。ＰＷＭモータ駆動信号を発生するためのパワートランジスタを直接スイッチする、ゲート信号の厳しいタイミング要求を満たすことが必要である。
【００１５】
・ＶＦＤ１０は、速度リミット、電流リミット、速度のランプアップ（ramp up）及びダウン時間等、並びにそのアナログ及びデジタルＩ／Ｏの定義など、そのパラメータセットの値を格納するためにオンボードに十分なメモリを有する。例えば、第１のデジタル入力は動作／停止などに対応するように形成されてもよい。より高度なＶＦＤ１０は、ＶＦＤ１０に動きプロファイルを実行し、外部入力に対して所定の方法で反応すること命じる所定の命令セットを運んでもよい。
【００１６】
実際のＶＦＤ１０は図１のブロック図に示されていない追加の回路を含む。例えば、ＶＦＤ１０は、各種電子基板へ動作電力を供給するＤＣ電源装置、パワートランジスタにより発生される余計な熱を放熱するためのヒートシンク、コントローラにより発行された弱いゲート信号を強めてそれらをパワートランジスタを駆動できるように形成するための電流アンプとして動作するゲート駆動回路、オペレータが検査し制御命令を与えるためのキーパッド又はスクリーンのような入出力手段、及び他のアクセサリーなどを含んでいてもよい。
【００１７】
本書の背景は、技術的及び動作のコンテキストにおいて本発明の実施形態を置くために提供され、当業者がそれらの範囲と実用性を理解するのをアシストする。背景に記載されたアプローチは追及されることができるが、必ずしも以前に思いつかれた又は追及されたアプローチではない。明示的にそのようなものとして特定されていない限り、ここの記載は背景に含まれるだけで先行技術とは認められない。
【発明の概要】
【００１８】
当業者に基本的な理解を提供するために開示の簡略な概要を以下に提示する。この概要は開示の広範囲にわたる概観ではなく、本発明の実施形態の重要／主要な要素を特定すること又は本発明の範囲を線引きすることを意図するものでもない。この概要の唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略な形式でここに開示されたいくつかの概念を提示することである。
【００１９】
本開示の例示的な実施形態において、１以上のＶＦＤはパケットネットワークに接続され、ＶＦＤコントローラにより通常実行される制御機能のいくつかはパケットネットワーク内に配置されたソフトウエアコントローラにより実行される。パケットネットワークは有線又は無線ネットワークであり得る。ＶＦＤの制御は、（１）パケットネットワークを介してＶＦＤと通信するいくつかの集中ソフトウエアコントローラを使う集中化、及び／又は（２）ＶＦＤがパケットネットワークを介してお互いにピア接続できるケースで、例えば引き継ぐベルトコンベアについてＶＦＤが次のＶＦＤに問うように、制御状態を通信する分散化、とすることができる。本発明は言い換えれば、
【００２０】
制御はＶＦＤから地理的に分離することができ、より大きな、よりパワフルなコンピュータ又は携帯機器がＶＦＤをモニタ又は遠隔制御するために使用できる。
【００２１】
コントローラは高次レベル命令を発行するのではなく、むしろその所望の動きプロファイルを実現するためにパワートランジスタをオン及びオフにする低レベルのゲート信号を発行する。
【００２２】
これらのゲート信号は遠隔のコンピュータで算出されてダウンリンク方向のパケットネットワークを介してＶＦＤへ送られる。
【００２３】
コントローラは、ゲート信号の算出を生成するのに役立つように、瞬間のモータ速度、モータ温度、トランジスタ温度、モータトルク、モータ電流、ＤＣバス電圧などについて詳細なフィードバックを受け取る。これらのフィードバック信号はアップリンク方向においてパケットネットワークを介して送信される。
【００２４】
Ｌ２／Ｌ３ネットワークアドレスが複数のＶＦＤのそれぞれに割り当てられ、いずれの事業のＩＴアプリケーションと同様にいずれのＶＦＤは遠隔的にモニタされ制御されてもよい。
【００２５】
ＶＦＤと外部のコントローラの間のデータは双方向でブロック（パケット）で送信される。１以上のパケットフォーマットエンコーディングが、所与のＶＦＤを制御／モニタするために必要なものをエンコードするための必要なビットを搬送するために提案される。ＩＰ又はＵＤＰなどのシンプルなトランスポートプロトコルがＶＦＤ間でパケットフレームを搬送するために使用されてもよい。
【００２６】
データパケットは送信時間間隔（ＴＴＩ）内に送信される。
【００２７】
１つのＴＴＩはＰＷＭ期間毎に必要とされ、少量の情報を搬送する。典型的なＰＷＭ周波数は４、８、１２、又は１６ｋＨｚであり、パケットネットワークによって容易にサポートできる。
【００２８】
スケールするために、コントローラの連合（federation）はスケールアウトでき、より多くのＶＦＤを制御／モニタすることができる。コントローラの連合はアクティブ／アクティブ及びアクティブ／スタンバイの冗長性を追加的に提供することができる。
【００２９】
ＶＦＤのネットワークの制御／モニタのためのパケットネットワークへの収束は、パケットネットワークにおいて利用可能な弾力性と冗長性から利益を得るだろう。ソフトウエアコントローラはパブリックなクラウドからオンプレミス（on premise）又は遠隔で実行することができる。制御はモビリティアプリケーションを介して提供される。この制御は集中コントローラからでもでき、又は一つの（スーパー）ＶＦＤから他のＶＦＤへも可能である。
【００３０】
一実施形態は、各々のＶＦＤがモータを駆動するＰＷＭ信号を発生するように構成された、１以上のＶＦＤを制御する方法に関する。各々の制御されるＶＦＤに対して、複数の駆動信号が計算される。駆動信号は、所望のＰＷＭ信号を発生するために、ＶＦＤ内の複数のパワートランジスタをある時間間隔でスイッチするように構成される。複数の駆動信号が無線で各々の制御されるＶＦＤへ、それらが適用される時間間隔の前に、少なくとも送信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで送信される。他の実施形態は、各々のＶＦＤがモータを駆動するＰＷＭ信号を発生するように構成された、１以上のＶＦＤを制御するように構成されたコントローラに関する。コントローラは無線送受信機と、無線送受信機に動作可能に接続されたプロセッサを含む。プロセッサは、各々の制御されるＶＦＤについて、所望のＰＷＭ信号を発生するために、ある時間間隔でＶＦＤ内の複数のパワートランジスタをスイッチするための複数の駆動信号を計算するように構成される。プロセッサはさらに、複数の駆動信号を、各々の制御されるＶＦＤへ、それらが適用される時間間隔の前に、少なくとも送信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで無線で送信するように構成される。
【００３１】
さらに別の実施形態は、リモートコントローラにより制御されるＶＦＤにより、モータを駆動するためのＰＷＭ信号を発生する方法に関する。時間間隔についての複数の駆動信号はコントローラから、受信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームにおいて、無線で受信される。後続の時間間隔において、複数のパワートランジスタは、受信された駆動信号に従って、ＰＷＭ信号を発生するためにスイッチされる。
【００３２】
さらに別の実施形態は、モータを駆動するためのＰＷＭ信号を発生するように構成されたＶＦＤに関する。ＶＦＤはリモートコントローラにより制御され、無線送受信機と、無線送受信機に動作可能に接続されたプロセッサを含む。プロセッサは、受信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームにおいて、時間間隔に対する複数の駆動信号を無線で受信するように構成される。そして、後続の時間間隔で、受信された駆動信号に従って、ＰＷＭ信号を発生するために複数のパワートランジスタをスイッチする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明は、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して以下により十分に説明される。しかし、本発明はここで明らかにされる実施形態に制限されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は開示が徹底的かつ完全になり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供される。全体を通じて同じ番号は同じ要素を参照する。
【図１】図１は従来のＶＦＤのブロック図。
【図２】図２は本開示の一実施形態によるＶＦＤのネットワークを示す。
【図３】図３はＶＦＤからマスタコントローラへ送られるアップリンク（ＵＬ）フレームについての構造を示す。
【図４】図４はコントローラからＶＦＤへ送られるダウンリンク（ＤＬ）フレームについての構造を示す。
【図５】図５はＵＬフレームの例示的なヘッダを示す。
【図６】図６はＤＬフレームの例示的なヘッダを示す。
【図７】図７は１つ以上のＶＦＤを制御するリモートコントローラによって実施される例示的な方法１００を示す。
【図８】図８はモータを駆動するＰＷＭ信号を発生するＶＦＤによって実施される例示的な方法２００を示す。
【図９】図９はオンボードコントローラ無しの例示的なＶＦＤの概略図。
【図１０】図１０はオンボードコントローラ有りの例示的なＶＦＤの概略図。
【図１１】図１１は例示的なコントローラの概略図。
【図１２】図１２はオンボードコントローラ無しの例示的なＶＦＤの詳細なブロック図。
【図１３】図１３はオンボードコントローラ有りの例示的なＶＦＤの詳細なブロック図。
【図１４】図１４はオンボードコントローラ無しの例示的なＶＦＤの別の詳細なブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
簡素化と説明に役立つ目的のために、本発明は例示的実施形態を主に参照することにより説明される。以下の説明において、本発明の徹底的な理解を提供するために多くの特定の詳細が説示される。しかし、本発明はこれらの特定の詳細に限定されずに実施できることは当業者には容易に明らかであろう。この説明において、周知の方法と構成は、本発明を不必要に不明瞭化しないように詳細には説明されない。また、図において使用される同じ参照番号は同じ構成を参照する。
【００３５】
図２は特定のサイトでのＶＦＤ２０間の新規接続スキームを示す。この接続スキームはＶＦＤ２０が外界と同様にお互い同士が通信することを可能にする。各々のＶＦＤ２０はもののインターネット（ＩｏＴ）ネットワークのノードとして見られ、バックボーンはパケットベースのネットワークである。１つの場所にあるＶＦＤ２０のグループを、そのＶＦＤを、１）同じ基本サービスセット（ＢＳＳ）内に配置されたマスタコントローラ３０、２）１より多いＢＳＳを束ねる分散システム、及び／又は３）有線世界と間でデータをやりとりするパケットゲートウエイ５０、と接続するＢＳＳごとに１つのアクセスポイント（ＡＰ）４０を有するパケットネットワーク（例えば、８０２．１．１ｘｘ）におけるＢＳＳの局（ＳＴＡ）として見ることができる。以下により詳細に説明するように、接続スキームは、ＶＦＤ２０のパワーセクション２２（図１０）のパワートランジスタをスイッチするよう働く低レベルのゲート信号の発生をマスタコントローラ３０へ移動させることを可能にする。別の実施形態では、ＶＦＤ１０とコントローラ２０の間のメディエータ（mediator）として動作するＡＰ４０は完全に除外されるか、コントローラ２０自身に統合することができる。
【００３６】
図２は、ＢＢＳ１とＢＢＳ２とラベル付された２つのグループの複数のＶＦＤ２０を含む１以上の実施形態に係るパケットベースのＶＦＤネットワークを示す。また図２はマスタコントローラ３０を配置する可能性を示す。同じＢＳＳ内に一緒に、異なるＢＳＳ内に又は工業サイトから地理的に離れて配置することができる。これが、パケットゲートウエイ５０がＤＳを有線インターネットへ接続して、コントローラの離れた場所とデータをやり取りするために必要な理由である。マスタコントローラ３０が同じＢＳＳ内に一緒に配置される場合、それはＶＦＤ２０の１つに組み込まれることすらでき、それはスーパーＶＦＤとして考えることができる。スーパーＶＦＤ２０は、ここで説明されるように、パケットネットワークを介して他のＶＦＤ２０と通信しかつ駆動命令を与えることに加えてそれ自身の負荷を駆動する能力を有する。名前が示唆するように、アップリンク及びダウンリンク情報はＶＦＤ２０とコントローラ３０／スーパーＶＦＤ２０との間でパケットで送信される。これはＶＦＤデータの性質に完全に適合する。駆動技術において、動き制御はパルス幅変調（ＰＷＭ）により実現され、時間領域は小さな間隔（ＰＷＭ間隔）へ分割される。それぞれの間隔において、コントローラ３０は、この間隔内での所定の平均電圧と電流を実現するためにパワートランジスタ（ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ）をオン又はオフにする決定をする。
【００３７】
このシナリオでは、ナローバンドＩｏＴ、８０２．ＸＸＸ又はブルートゥース又はそれらの変形版などのパケットネットワークのＰＨＹ、ＭＡＣ及びネットワークレイヤプロトコルが利用され得る。
【００３８】
アドレスが必要でない回線交換のケースと異なり、各々のＶＦＤ２０は、所定のデータパケットをそれへ送るために一般的なＬ２又はＬ３アドレスを有する。アドレッシングは絶対又はＢＳＳに相対であり得る。すなわち、そのアドレスはＢＳＳに割り当てられた絶対グループアドレスと相対アドレスの連結である。それがＬ２アドレスの場合、それはＭＡＣヘッダの一部になる。
【００３９】
時間領域はＰＷＭ間隔（ＰＷＭ周波数の逆）又はその半分に等しい短い間隔に分割される。これらの間隔のそれぞれ１つは送信時間間隔（ＴＴＩ）と呼ばれる。これらのＴＴＩのそれぞれにおいて、ＶＦＤ２０は所定の物理量とパラメータの値を報告するアップリンク（ＵＬ）パケットをコントローラ３０へ送信する。また各々のＴＴＩにおいて、コントローラ３０は、次のＴＴＩにおいてどのパワートランジスタがオン及びオフにスイッチされるかに関してＶＦＤ２０に指示をするダウンリンク（ＤＬ）パケットを送信すると共に、いくつかのパラメータの値をそれに送信する。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ＶＦＤ２０はまた、それ自身のパワートランジスタに対する権限を取り戻し、それらをオンおよびオフにするゲート信号を発行する、「ヘッドレス」で動作する能力を与えられる。
【００４１】
ＵＬ及びＤＬパケットはＶＦＤの適切な動作を可能にする所定の情報を搬送しなければならない。
【００４２】
ＵＬ方向において、ＶＦＤ２０は、例えば、瞬間のモータ速度（インバータにより推定されるかモータシャフトにエンコーダが搭載されている場合に測定される）、瞬間のモータ電流、ＩＧＢＴモジュールの温度、ロータの温度及びＤＣバス電圧のためのフィールドを含むメインアップリンク（ＵＬ）フレームと呼ばれる、メインＭＡＣフレームを構築する。ＶＦＤ２０の処理能力がローカルにモータ速度を推定しそれを報告するのに十分高くない場合、それは、報告された電流及び電圧値をもとに速度推定を行うようにコントローラ３０に指示するために、速度フィールド又は別のフィールドにて所定のビットパターン（例えばオール１）を送信できる。報告された速度が測定されたのか推定されたのかも別のフィールドでコントローラへ示すことが出来る。上述されたフィールドはＶＦＤ２０とコントローラ３０の両方に既知である定められた順序とビット数を有する。当業者は所定のアプリケーション、本発明の所定の教示に対してビット定義を構築してもよい。一例が図３に示される。
【００４３】
ＶＦＤ２０はＴＴＩ毎にメインＵＬフレームを送信する必要はない。ＵＬトラヒックが非常に高いかＶＦＤ２０の動作がその頻繁な報告を要求しない場合は、コントローラ３０によりＮＴ個のＴＴＩ毎に送信することを指示されてもよい。
【００４４】
ＶＦＤ２０は、タイプ、長さ及び値（ＴＬＶ）又は単純に各種パラメータのタイプと値（ＴＶ）を周期的に報告する「付加的なＵＬフレーム」と呼ばれる第２のＭＡＣフレームを構築してもよい。ＴＶフォーマットでパラメータを報告する場合、値のフィールドの長さはＶＦＤ２０とコントローラ３０との両方に分かっていなければならない。付加的なＵＬフレームは、ＴＴＩ毎、ＮＴ個毎又はコントローラ３０が要求するときはいつでも送信されてよい。付加的なフレームがＴＴＩ毎に義務とされていない場合は、現送信におけるその存在を示すフィールドをアドレスフィールドの後のＭＡＣヘッダに含めなければならない。例えばコントローラハンドオーバ（１つのコントローラ３０が新しいコントローラ３０へＶＦＤ２０のプロビジョニングをハンドオーバする）する場合に、新しいサービングコントローラ３０がＶＦＤ２０の動作パラメータ値を知るために、新しいコントローラ３０は所定のパラメータの送信を要求してもよい。
【００４５】
付加的なＵＬフレームが送信される度に、全てのパラメータ値が報告されなければならない訳ではない。例えば、ＶＦＤのランプアップ又はランプダウン時間を定めるパラメータはコントローラ３０がそれらを更新しない限り変わらない。不必要なＵＬトラヒックを減らすために、
ｉ）パラメータを、それぞれグループＩＤが割り当てられたＮＰ個のグループに分割でき、ラウンドロビン法で付加的なフレームが送信される度に一つのグループのみが送信される、
ｉｉ）それらはコントローラ３０が所定のグループの送信を要求するときにのみ送信される、又は
ｉｉｉ）コントローラがハンドオーバするシナリオにおいて、コントローラ３０はすべてのグループの送信を順次要求することができる。メインＵＬフレームのＭＡＣヘッダのフィールドはどのパラメータグループが送信されているかを示さなければならない。グループは１つのパラメータのみを含んでいてもよい。
【００４６】
マスタコントローラ３０からＶＦＤ２０へのダウンリンク（ＤＬ）ＭＡＣフレームは、それぞれメインＤＬフレーム及び付加的なＤＬフレームと呼ばれるメイン及び付加的なフレームを含む。メインＤＬフレームは、各々のパワートランジスタの、ＴＴＩの始めの部分に対して相対的に、スイッチオン及びオフ時間オフセットを示す、６つのフィールド（各々の出力位相に２つ）を含む。ブレーキチョッパ（ＢＲＣ）トランジスタのための第７番目のフィールドが含まれてもよい。一実施形態では、下側のトランジスタのスイッチングパターンは上側のトランジスタと対（complement）だから、フィールドの数は６から３へ減らされる。マルチレベルのスイッチングが使用される場合は、フィールドの数は増加してもよい。ＶＦＤ２０とコントローラ３０とにそれらの順序が知られている限り、当業者はメインＤＬフレームに特定のフィールドを定義してもよい。図４に例が示される。
【００４７】
また、付加的なＤＬフレームはメインＤＬフレームの後ろに含まれていてよく、それが含まれていることはメインＤＬフレームのＭＡＣヘッダの所定のフィールドにより示されなければならない。それはＶＦＤ２０に所定のパラメータグループの値を送信することを要求するフィールドを含んでもよく、又はそれはＴＬＶ又はＴＶフォーマットでパラメータ値を設定してもよい。
【００４８】
命令が外部のマスタコントローラ３０により発行されるという事実はＶＦＤ２０のオンボードコントローラ２８（図１１参照）を有することの可能性を減じない。垂直運動（昇降機（hoist）、エレベータなど）のような、ＶＦＤ２０とリモートコントローラ３０との間の切断を許容しないアプリケーションは最小の機能、例えば、コントローラの信号が許容できない遅延を被る場合にＶ／Ｆ操作モード又は機械的ブレーキと係わるための対策のみ、を持ったオンボードコントローラ２８を必要とする。ある場合には、コントローラ３０はＶＦＤ２０に、それ自身のコントローラ２８によって「ヘッドレス」で実行することを指示してもよい。この場合、それはＶＦＤ２０へ、ここで説明した付加的なＤＬの一部として、実行する設定点速度を送信しなければならない。コントローラ３０が改めて制御を主張する（assert）するときはいつでも、メインＤＬフレームで、自身のコントローラ２８を止めさせ、コントローラ３０により送信される低レベルなゲート信号に従わせるための要求をＶＦＤ２０へ送信する。コントローラ３０からＶＦＤ２０に、ヘッドレスで実行すること又はリーダーシップを取り戻すことを求める要求は所定のＤＬヘッダフィールドを介して実行されることができる。
【００４９】
動作の初めに、コントローラ３０はＶＦＤ２０がモータのパラメータを収集するためのトレーニングセッションを実行することを指示してもよい。このセッションは、上述したように、ローカルのオンボードコントローラ２８により又はコントローラ３０からＶＦＤ２０へ低レベルなゲート信号を送信することにより実行できる。ＶＦＤ２０は付加的なフレームでモータモデルパラメータをコントローラへ送り返す。付加的なフレームがＴＶフォーマットでモータパラメータ又はＶＦＤパラメータを搬送するかどうかを示すフィールドがＵＬフレームのヘッダ内になければならない。
【００５０】
ＵＬヘッダは図５に示されるフィールドを含むべきだが、必ずしも示される順序になっている必要はない。第２フィールドは付加的なフィールドで報告されているパラメータグループのＩＤを搬送する。このフィールドの所定の値はモータトレーニングプロセスにおいてモータモデルパラメータを識別するために予約され得る。第３及び第４フィールドは、それぞれ、ＶＦＤ２０が付加的なフィールドのパラメータ値に基づいてヘッドレスで実行する又は制御を戻すコントローラ要求を確認応答するためのものである。最後のフィールドは将来の使用のために確保されている。
【００５１】
ＤＬヘッダは図６に示されるフィールドを含むべきだが、必ずしも示される順序になっている必要はない。ＳＴＡアドレスフィールドは１つのＶＦＤアドレス、マルチキャストアドレス又はブロードキャストアドレスであり得る。第２フィールドで、コントローラは所定のパラメータグループを送信することをＶＦＤ２０に対して要求する。第３及び第４フィールドで、ＶＦＤ２０に、ヘッドレスで実行するか又はコントローラ３０へ制御を戻すことを指示する。最後のフィールドは将来の使用のために確保されている。
【００５２】
いくつかの実施形態では、コントローラ３０とＶＦＤ２０との間又は複数のＶＦＤ２０間の通信はセキュアなパケットトンネルを介して行われる。このトンネルは、例えば、ＶＦＤ２０を攻撃するサービスの否定（Denial of Service（DoS））を防ぐためのＳＳＬＶＰＮ又はＩＰＳｅｃトンネルであり得る。いくつかの実施形態では、認証の機構がコントローラと所定のＶＦＤ２０との間のセキュアな通信を認証するために使用される。
【００５３】
図７は１つ以上のＶＦＤ２０を制御する、地理的に離れたリモートコントローラ３０によって実施される例示的な方法１００を示す。各々のＶＦＤ２０はモータを駆動するためにＰＷＭ信号を発生するように構成される。コントローラ３０は、各々の制御されるＶＦＤ２０に対して、所望のＰＷＭ信号を発生するために、第１の時間間隔でＶＦＤ２０内の複数のパワートランジスタをスイッチするための複数の駆動信号を計算する（ブロック１１０）。コントローラ３０は第１の時間間隔の前に、それぞれのＶＦＤ２０へ複数の駆動信号を無線で送信する（ブロック１２０）。一実施形態によれば、各々のＶＦＤ２０に対する駆動信号が送信パケットのダウンリンク（ＤＬ）フレームで送信される。
【００５４】
方法１００の一実施形態では、複数の駆動信号を無線で送信することは、第１の時間間隔を含む複数の連続する時間間隔で複数の駆動信号を送信することを含み、連続する時間間隔の１つで送信される駆動信号は次回の時間間隔に対して有効である。
【００５５】
方法１００の一実施形態では、駆動信号は各々のパワートランジスタをオンかオフにスイッチする別々の指示を含み、さらにスイッチするタイミングも指示する。
【００５６】
方法１００の一実施形態はさらに、制動トランジスタ（brakingtransistor）をオンかオフにスイッチする指示を含み、さらにスイッチするタイミングを指示する。
【００５７】
方法１００の一実施形態では、各々のトランジスタのスイッチング信号のタイミングは次回の時間間隔の初めの部分からのオフセットである。
【００５８】
方法１００の一実施形態はさらに、時間間隔の１つ以上において、送信パケットの付加的なＤＬフレームで１以上のＶＦＤへ命令やパラメータ値を追加的に送信することを含む。
【００５９】
方法１００の一実施形態では、同じ駆動信号、命令又はパラメータ値が２以上の制御されるＶＦＤへブロードキャストされる。
【００６０】
方法１００の一実施形態では、駆動信号、命令又はパラメータ値が各々の制御されるＶＦＤへ別個に送信される。
【００６１】
方法１００の一実施形態はさらに、ＶＦＤに自律的に動作するための命令を付加的なＤＬフレームで送信すること、及び自律的なＶＦＤへメインＤＬフレームで駆動信号の送信を中止することを含む。
【００６２】
方法１００の一実施形態はさらに、制御するためにＶＦＤに対して付加的なＤＬフレームで命令を送信すること、及び自律的なＶＦＤへメインＤＬフレームで駆動信号の送信を再開することを含む。
【００６３】
方法１００の一実施形態はさらに、１以上の時間間隔において、受信パケットのメインアップリンク（ＵＬ）フレームにおいてＶＦＤ又はモータの状態に関するフィードバックを１以上のＶＦＤからの受信することを含む。
【００６４】
方法１００のいくつかの実施形態では、コントローラ３０は第１のＶＦＤ内に収容され、第２のＶＦＤ２０へ駆動信号を無線送信する。
【００６５】
図８はモータを駆動するＰＷＭ信号を発生するＶＦＤ２０により実施される例示的な方法２００を示す。ＶＦＤ２０は遠隔の地理的に離れたリモートコントローラ３０により制御される。ＶＦＤ２０は、受信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで時間間隔に対する複数の駆動信号をコントローラ３０から無線で受信する（ブロック２１０）。後続の時間間隔において、ＶＦＤ２０は、受信された駆動信号に従って、ＰＷＭ信号を発生するために複数のパワートランジスタをスイッチする。
【００６６】
方法２００のいくつかの実施形態では、複数の駆動信号を無線で受信することは、各々の連続する時間間隔で複数の駆動信号を受信することを含み、後続の時間間隔は次回の時間間隔を含んでいる。
【００６７】
方法２００いくつかの実施形態では、駆動信号は各々のパワートランジスタをオンかオフにスイッチする別々の指示を含み、さらにスイッチするタイミングを指示する。
【００６８】
方法２００のいくつかの実施形態では、駆動信号は制動トランジスタをオンかオフにスイッチする指示をさらに含み、さらにスイッチするタイミングも指示する。
【００６９】
方法２００のいくつかの実施形態では、各々のトランジスタのスイッチング信号のタイミングは次回の時間間隔の初めの部分からのオフセットである。
【００７０】
方法２００のいくつかの実施形態は、１つ以上の時間間隔において、受信パケットの付加的なＤＬフレームで命令かパラメータ値を追加的に受信することをさらに含む。
【００７１】
方法２００のいくつかの実施形態は、付加的なＤＬフレームで自律的に動作するための命令を受信することとトランジスタをスイッチするための駆動信号を発生することをさらに含む。
【００７２】
方法２００のいくつかの実施形態は、再び制御するための命令を付加的なＤＬフレームで受信すること及びコントローラからの各々の時間間隔で受信される駆動信号に従ってトランジスタをスイッチすることを再開することをさらに含む。
【００７３】
方法２００のいくつかの実施形態は、１以上の時間間隔において、送信パケットのメインアップリンク（ＵＬ）フレームでＶＦＤ又はモータの状態に関するフィードバックをコントローラへ無線送信することをさらに含む。
【００７４】
方法２００のいくつかの実施形態では、フィードバックは、瞬間のモータ速度、瞬間のモータ電流、パワートランジスタ温度、モータのロータの温度、ＤＣバス電圧及び電流と電圧とからモータ速度を計算するためのコントローラに対する指示の内の１以上を含む。
【００７５】
方法２００のいくつかの実施形態は、１以上の時間間隔において、送信パケットの付加的なアップリンク（ＵＬ）フレームにおいて１以上のパラメータの値をコントローラへ無線送信することをさらに含む。
【００７６】
方法２００のいくつかの実施形態では、コントローラ３０は第１のＶＦＤ内に収容され、第２のＶＦＤ２０へ駆動信号を無線送信する。
【００７７】
図９は、オンボードコントローラ２８を有さない、一実施形態による例示的なＶＦＤ２０を示す。ＶＦＤ２０はパワーセクション２２と無線送受信機／信号アダプタ２４とを含む。無線送受信機／信号アダプタ２４は無線送受信機（例えば、ブルートゥース、ナローバンドＩｏＴ、プロフィバス（Profibus）など）を、ＶＦＤ２０により送信及び受信される信号を処理するための信号アダプタと組み合わせる。信号処理は、例えば、信号の符号化及び復号化、フィルタリング、信号変換及びフォーマットを含む。無線送受信機／信号アダプタはマイクロプロセッサ、ハードウェア回路又は他の処理回路を備える。無線送受信機／信号アダプタ２４はさらに、送信のために温度及び電流をデジタル型式に変換する検知ＡＤＣを含む。無線送受信機／信号アダプタ２４はマスタコントローラ３０からゲート信号を受信し、パワーセクション２２へゲート信号を出力し、パワーセクション２２へゲート信号を出力する。パワーセクション２２はモータ１６を駆動するためのモータ駆動信号を発生する。
【００７８】
図１０は一実施形態に拠るオンボードコントローラ２８を有する例示的なＶＦＤ２０を示す。ＶＦＤ２０はパワーセクション２２と無線送受信機／信号アダプタ２４とを備える。無線送受信機／信号アダプタ２４は無線送受信機（例えば、ブルートゥース、ナローバンドＩｏＴ、プロフィバス（Profibus）など）を、ＶＦＤ２０により送信及び受信される信号を処理するための信号アダプタと組み合わせる。信号処理は、例えば、信号の符号化及び復号化、フィルタリング、信号変換及びフォーマットを含む。信号アダプタはマイクロプロセッサ、ハードウェア回路又は他の処理回路を備える。無線送受信機／信号アダプタ２４はさらに、温度及び電流を送信のためにデジタル型式に変換する検知ＡＤＣを含む。無線送受信機／信号アダプタ２４はマスタコントローラ３０からゲート信号及び／又は制御信号を受信し、それらをローカルのコントローラ２８へ渡す。一動作モードでは、ローカルのコントローラ２８はマスタコントローラ３０から受信したパワーセクション２２へのゲート信号をパワーセクション２２へ出力する。ヘッドレスモードでは、ローカルのコントローラ２８がゲート信号をローカルで発生し、パワーセクション２２へゲート信号を出力してもよい。ローカルのコントローラ２８は、無線送受信機／信号アダプタ２４を介してマスタコントローラ３０と制御信号を交換できる。
【００７９】
図１１は、オンボードコントローラ２８を有さない、一実施形態による例示的なコントローラ３０を示す。コントローラ３０は処理回路３２、メモリ３４及び無線送受信機３６（例えば、ブルートゥース、ナローバンドＩｏＴ、プロフィバスなど）を備える。処理回路３２は、ここに説明したようなゲート信号を発生するため及びＶＦＤ２０の動作を制御するために１以上のマイクロプロセッサ、ハードウェア回路、ファームウェア又はその組み合わせを備える。処理回路３２はメモリ３４に格納されているコンピュータプログラム命令を実行する。メモリ３４は、機能を実行するために処理回路３２により必要なコンピュータプログラムとデータを格納する。メモリ３４はコンピュータプログラムと命令を格納するための不揮発性メモリ（例えば電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）又はフラッシュメモリ）と一時的にデータを格納するための揮発性メモリ（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））との両方を備える。処理回路はここで説明されたようにゲート信号及び／又は制御信号を発生する。無線送受信機３４はゲート信号及び／又は制御信号をＶＦＤ２０へ送信する。無線送受信機３４はまた、フィードバック信号及び／又は制御信号をＶＦＤ２０から受信し、これらの信号を処理回路３２へ渡す。
【００８０】
図１２はオンボードコントローラ無しの例示的なＶＦＤ２０の詳細なブロック図である。図１２の実施形態は基本的に図９の概略図に対応する。パワーセクション２２は青で示されるようにＶＦＤ２０の構成要素によって表される。
【００８１】
図１３は、オンボードコントローラ２８を有さない、一実施形態による例示的なコントローラ３０を示す。図１２の実施形態は基本的に図１０の概略図に対応する。パワーセクション２２は青で示されるようにＶＦＤ２０の構成要素によって表される。
【００８２】
図１４はオンボードコントローラ２８の無しの例示的なＶＦＤ２０の別の詳細なブロック図である。図１４の実施形態は基本的に図９の概略図に対応する。パワーセクション２２は青で示されるようにＶＦＤ２０の構成要素によって表される。
【００８３】
本発明の実施形態は従来技術に係るＶＦＤ２０を越える多くの利点を提示する。
【００８４】
・コントローラ２０はＶＦＤ２０の構造、ブランド、アナログ及びデジタル入出力などにとらわれないようになる。いくつデジタル入力があるか又はＶＦＤ２０はそれらをどう解釈するかを心配する必要はない。事前の設定や試運転は必要がない。コントローラ２０は計算に基づいて低レベルゲートスイッチング信号を送信する。
【００８５】
・ＶＦＤ２０は、いかなる命令の実行も、いかなる計算も、いかなるデジタル入力の解釈もする必要なしに、単にゲート信号を見るにすぎないから、ＶＦＤのプログラム又は機能を更新することは簡単な仕事になり、シームレスに実行される。
【００８６】
・同期動作を要求するアプリケーションにおいて、コントローラ３０は、同じ速度で動作することになっているすべてのＶＦＤ２０へ１つのパケットをマルチキャストすることができ、制御工程を簡単化する。それらのアップリンクデータは低速なので、コントローラ３０はそれら全てを聴取（listen）することができ、各々のＶＦＤ２０へ適切なパケットをブロードキャストするか個々のパケットを送信することができる。
【００８７】
・全てのデータがＶＦＤ１０の場所よりももっと便利な場所で利用可能になるので、制御をパワーセクション１２から分離することは工業サイト管理に革命を起こす。エンジニアや技術者は、パラメータを読み、速度を設定し、ラップトップを接続するために、高さ、温度、ほこり、移動物の危険などのために骨が折れる、ＶＦＤ２０の場所へ行く必要はない。全てのデータはリモートコントロール室で利用可能である。
【００８８】
・協調動作（例えば、ストレージシステムの軸（axes））を必要とするアプリケーションでは、単一のコントローラ３０が、高価なケーブル配線やメインテナンスを必要としないで、個々のＶＦＤ２０とセンサをモニタすることができる。
【００８９】
・ＶＦＤ２０がそのコントローラが変更されたことを気付くことすらせずに、コントローラハンドオーバシナリオをシームレスに可能にすることができる。コントローラハンドオーバによって意味されることは、移動性やオフロードなどのため１つのコントローラ３０が別のコントローラ３０へ制御をハンドオーバできることである。
【００９０】
・コンベアアプリケーションのようなＶＦＤ２０ハンドオーバシナリオは、同じコントローラ３０が、コントローラが速度と、それゆえにコンベア部によりすすむ距離を記憶するので、１つのＶＦＤ２０がいつその目標に近づくか、いつ停止する必要があるか、そしていつ次のＶＦＤが近接センサなしであっても引き継がなければならないかを知っているので、本発明の実施形態にとって非常に良い使用例である。
【００９１】
・処理は、今、単純なＰＬＣやマイクロコントローラよりもよりパワフルなコンピュータに存在するので、より高度なアルゴリズムが利用され得る。例えば、速度及びトルクコントローラについて、ＰＩコントローラは多くのケースで利用できない負荷パラメータの情報が必要なので、ロバスト性のより低いＰＩコントローラの代わりにカルマンフィルタが使用できる。
【００９２】
・バイポーラＰＷＭと対照的なマルチレベルＰＷＭのようなより高度なスイッチング技術を使用することができる。マルチレベルスイッチングは、高調波歪を減少させるので、バイポーラＰＷＭよりもいくつかの利点をもつ公知の技術であるが、高い複雑性のために通常は実装されない。全ての計算を行い、ＶＦＤ２０へ低レベルな命令のみを送る処理をよりパワフルなコントローラへ移すことにより、マルチレベルスイッチングのようなより複雑な技術を簡単に実現することができる。
【００９３】
・よりパワフルなコンピュータに有るコントローラは、ＶＦＤに内蔵されたマイクロコントローラで実行できるよりも、より高度なアルゴリズムを実行することができる。
【００９４】
・コントローラをＶＦＤのネットワークへ接続し、ＶＦＤにそれぞれお互いのピア接続(peer to）を可能にするために使用されるパケットネットワークは有線でも有線でなくても構わない。
【００９５】
・交換される制御メッセージはＬ２／Ｌ３／Ｌ４パケットであり、それらはＶＦＤを制御しモニタするために使用される。
【００９６】
・ＶＦＤのネットワークはコントローラにより集中制御され得、制御メッセージを中継すること又は他のＶＦＤを制御／モニタすることをＶＦＤに可能にするための分散制御も同様に可能にする。
【００９７】
・決定論的パケットネットワークは、ＶＦＤのリアルタイムアプリケーションの配信と待ち時間（latency）を保証できる。
【００９８】
・全てのＶＦＤ制御はコントローラへオフロードでき、又はＶＦＤはその動作又は他のＶＦＤの動作を制御するためのローカル制御を維持することもできる。
【００９９】
・コントローラとＶＦＤのネットワークとの間又はＶＦＤ間の通信は、通信の機密と完全性を保証するために暗号化と認証のようなセキュリティ技術を使って攻撃に対して保護され得る。
【０１００】
・ＶＦＤは、Ｌ２ＭＡＣアドレスとＬ３アドレスを使ってパケットネットワークにおいてアドレスされる。
【０１０１】
当然のことながら、本発明は、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく、本明細書に具体的に記載されたもの以外の方法で実施することができる。本実施形態は、あらゆる点で例示的であり限定的ではないと考えられるべきである。
【図１】
2019536417.tif 000003
【図２】
2019536417.tif 000004
【図３】
2019536417.tif 000005
【図４】
2019536417.tif 000006
【図５】
2019536417.tif 000007
【図６】
2019536417.tif 000008
【図７】
2019536417.tif 000009
【図８】
2019536417.tif 000010
【図９】
2019536417.tif 000011
【図１０】
2019536417.tif 000012
【図１１】
2019536417.tif 000013
【図１２】
2019536417.tif 000014
【図１３】
2019536417.tif 000015
【図１４】
2019536417.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月1日(2019.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがモータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するように構成された１以上の可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）を制御する方法であって、
各々の制御されるＶＦＤに対して、所望のＰＷＭ信号を発生するために、第１の時間間隔で前記ＶＦＤ内の複数のパワートランジスタをスイッチするための複数の駆動信号を計算し、
前記第１の時間間隔の前に、送信パケットの少なくともメインダウンリンク（ＤＬ）フレームでそれぞれのＶＦＤへ前記複数の駆動信号を無線送信することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、複数の駆動信号を無線送信することは、前記第１の時間間隔を含む複数の連続する時間間隔で複数の駆動信号を送信することを含み、前記連続する時間間隔の１つで送信される前記駆動信号は次回の時間間隔に対して有効である方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記駆動信号は各々のパワートランジスタをオンかオフにスイッチする別々の指示を含み、さらに前記スイッチするタイミングを指示する方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
１以上の前記時間間隔において、前記送信パケットの付加的なＤＬフレームで命令又はパラメータ値を１以上のＶＦＤへ追加的に送信することをさらに特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
付加的なＤＬフレームで前記ＶＦＤに自律的に動作をするための第１の命令を送信し、
前記第１の命令に応じて、前記自律的なＶＦＤへメインＤＬフレームでの駆動信号の前記送信を中止し、
付加的なＤＬフレームで制御されるべき前記ＶＦＤに第２の命令を送信し、
前記第２の命令に応じて、前記自律的なＶＦＤへメインＤＬフレームでの駆動信号の前記送信を再開することをさらに特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
１以上の前記時間間隔において、受信パケットのメインアップリンク（ＵＬ）フレームで前記ＶＦＤ又はモータの状態に関するフィードバックを１以上のＶＦＤから受信することをさらに特徴とする方法。
【請求項７】
それぞれがモータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するように構成された１以上の可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）を制御するように構成されたコントローラであって、前記コントローラは無線送受信機を含み、
前記無線送受信機と動作可能に接続されたプロセッサであって、各々の制御されるＶＦＤについて、所望のＰＷＭ信号を発生するために、時間間隔で前記ＶＦＤ内の複数のパワートランジスタをスイッチするための複数の駆動信号を計算し、
前記複数の駆動信号を、各々の制御されるＶＦＤへ、それらが適用される前記時間間隔の前に、少なくとも送信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで無線送信するように構成されたプロセッサを特徴とするコントローラ。
【請求項８】
リモートコントローラによって制御される可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）によりモータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生する方法であって、
受信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで、時間間隔に対する複数の駆動信号を前記コントローラから無線で受信し、
後続の時間間隔において、前記受信された駆動信号に従って、前記ＰＷＭ信号を発生するために複数のパワートランジスタをスイッチすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、複数の駆動信号を無線で受信することは、各々の連続する時間間隔で前記複数の駆動信号を受信することを含み、後続の時間間隔は次回の時間間隔を含む方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、前記駆動信号は各々のパワートランジスタをオンかオフにスイッチする別々の指示を含み、さらに前記スイッチするタイミングを指示する方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、
１以上の前記時間間隔において、前記受信パケットの付加的なＤＬフレームで命令又はパラメータ値を追加的に受信することをさらに特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法であって、
付加的なＤＬフレームで自律的に動作するための第１の命令を受信し、
前記第１の命令に応じて前記トランジスタをスイッチするための駆動信号を発生し、
付加的なＤＬフレームで、再び制御されるための第２の命令を受信し、
前記第２の命令に応じて、前記コントローラから各々の時間間隔で受信される駆動信号に従って前記トランジスタをスイッチすることを再開することをさらに特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法であって、
１以上の前記時間間隔において、送信パケットのメインアップリンク（ＵＬ）フレームにおいて前記ＶＦＤ又はモータの状態に関するフィードバックを前記コントローラへ無線送信することをさらに特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
１以上の前記時間間隔において、送信パケットの付加的なアップリンク（ＵＬ）フレームで１以上のパラメータの値を前記コントローラへ無線送信することをさらに特徴とする方法。
【請求項１５】
モータを駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するように構成された可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）であって、リモートコントローラにより制御され、無線送受信機を含み、
前記無線送受信機と動作可能に接続されたプロセッサであって、前記コントローラから、受信パケットのメインダウンリンク（ＤＬ）フレームで、時間間隔についての複数の駆動信号を無線で受信するように構成され、
後続の時間間隔において、前記受信された駆動信号に従って、前記ＰＷＭ信号を発生するために複数のパワートランジスタをスイッチする方法。
【国際調査報告】
2019536417.tif 000017
2019536417.tif 000018