(57)【要約】【課題】インバータを用いて電動機を駆動させる場合に、共振の発生する周波数帯域でも正常に電動機を運転させることができるインバータシステムの運転制御装置及び方法を提供する。【解決手段】この方法は、電動機の運転周波数が共振周波数帯域である場合に、インバータシステムが電動機に出力している電流を検出し、検出された電流をｄ軸及びｑ軸電流に変換し、変換されたｄ軸電流と直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）との差分値を計算した後、この差分値にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗じて比例制御電圧を算出し、算出された比例制御電圧に電動機の運転周波数によるトルク分電圧を加算することで電動機の駆動電圧を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータシステムが電動機に出力する電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出された電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換するｄ軸／ｑ軸電流変換部と、
直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）と前記ｄ軸電流との差分値を計算する減算器と、
前記減算器の出力電流にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗じて比例制御電圧を生成する比例制御部と、
前記電動機の運転周波数によるトルク分電圧に前記比例制御電圧を加算して前記電動機の駆動電圧として出力する加算器と、
を含んでなるインバータシステムの運転制御装置。
【請求項２】
電動機の運転周波数が共振周波数帯域である場合に、インバータシステムが電動機に出力している電流を検出する段階と、
前記検出された電流をｄ軸及びｑ軸電流に変換する段階と、
前記変換されたｄ軸電流と直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）との差分値を計算する段階と、
前記計算された差分値にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗じて比例制御電圧を算出する段階と、
前記算出された比例制御電圧に前記電動機の運転周波数によるトルク分電圧を加算して、前記電動機の駆動電圧を生成する段階と、
を含んでなるインバータシステムの運転制御方法。
【請求項３】
前記電動機の運転周波数が共振周波数帯域でない場合に、
前記電動機の運転周波数によるトルク分電圧で前記電動機を駆動させる段階をさらに含む、請求項２に記載のインバータシステムの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータシステムの運転制御装置及び方法に係り、特に、インバータを用いて電動機を駆動させながら共振が発生する場合に、共振の発生する周波数帯域でも正常に電動機を運転させることができるインバータシステムの運転制御装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動機にはそれ自体で発生する機械的な共振周波数が存在する。そして、電動機を精密に駆動させるインバータシステム及びインバータシステムに設けられるトランスフォーマーなどのような部品そのものにも電気的な共振周波数が存在する。
【０００３】
一般のインバータ及びカスケードＨ−ブリッジ方式の高圧インバータなどのようなインバータシステムを構成して電動機を駆動させる場合に、それぞれの部品そのものの共振周波数に加えて、部品相互間の影響による新しい共振周波数が発生する。
【０００４】
このような共振周波数でインバータシステムが電動機を駆動すると、過電流の発生によってインバータシステムの正常動作が不可能になる。また、過電流によって電動機が損なわれ、さらには電動機の回転軸が曲がったり折れたりすることもある。
【０００５】
そこで、インバータシステムの設計にあたり、部品の耐久性及び機械的結合などを考慮して共振の発生を抑止するための多くの努力を傾けてきたが、共振の発生を完全に抑えることはできなかった。
【０００６】
そのため、従来のインバータシステムでは、共振周波数での運転を避けるための一方法として、共振の発生する区間における周波数帯域では電動機を正常に運転せずに飛ばす方法を用いた。
【０００７】
すなわち、従来は、共振を回避するための方法として周波数ジャンプ方法を用いた。この周波数ジャンプ方法では、インバータシステムが無負荷状態で電動機を駆動させながら、電流ハンチングの発生する共振周波数帯域、すなわち、共振の発生する下限周波数及び上限周波数を検出し、インバータシステムが電動機を駆動させる目標周波数が、下限周波数と上限周波数との間で設定されないようにする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記周波数ジャンプ方法は、共振周波数帯域で目標周波数が設定されないようにするもので、電動機を運転する場合に共振周波数帯域を通り過ぎることを防止することはできず、これによる電流ハンチングを避けることができない。
【０００９】
なお、この周波数ジャンプ方法は、共振周波数帯域を除去するものではなく回避するものであるため、電動機の加速時間が延び、さらには、共振周波数帯域で運転をすると、過電流ハンチングが持続して起こることもある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例によるインバータシステムの運転制御装置は、インバータシステムが電動機に出力する電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換するｄ軸／ｑ軸電流変換部と、直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）と前記ｄ軸電流との差分値を計算する減算器と、前記減算器の出力電流にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗算して比例制御電圧を生成する比例制御部と、前記電動機の運転周波数によるトルク分電圧に前記比例制御電圧を加算して前記電動機の駆動電圧として出力する加算器と、を含む。
【００１１】
本発明の他の実施例によるインバータシステムの運転制御方法は、電動機の運転周波数が共振周波数帯域の場合に、インバータシステムが電動機に出力する電流を検出する段階と、前記検出された電流をｄ軸及びｑ軸電流に変換する段階と、前記変換されたｄ軸電流と直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）との差分値を算出する段階と、前記算出された差分値にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗算して比例制御電圧を算出する段階と、前記算出された比例制御電圧に前記電動機の運転周波数によるトルク分電圧を加算して前記電動機の駆動電圧を生成する段階と、を含む。
【００１２】
上記インバータシステムの運転制御方法は、電動機の運転周波数が共振周波数帯域でない場合に、前記電動機の運転周波数によるトルク分電圧で前記電動機を駆動させる段階をさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例による運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による運転制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明は、本発明を例示するためのもので、本発明を限定するためのものではない。なお、下記の本発明の実施例は、本発明の原理と概念を最も有用で且つ容易に説明するために提供される。
【００１５】
したがって、以下の説明では、本発明の要旨を曖昧にする公知構造については適宜説明を省略し、かつ、当該技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できるような様々な形態を図面に基づいて例示する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例による運転制御装置の構成を示すブロック図である。ここで、符号１００は、電流検出部である。電流検出部１００は、インバータシステムが電動機を駆動させる電流を検出する。例えば、電流検出部１００は、インバータシステムと電動機との間に連結されるケーブルに電流トランスを適用して、インバータシステムが電動機に出力する３相電流を検出する。
【００１７】
符号１１０は、ｄ軸／ｑ軸電流変換部である。ｄ軸／ｑ軸電流変換部１１０は、電流検出部１００の検出電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する。
【００１８】
符号１２０は、ｄ軸電流（磁束分）設定部である。ｄ軸電流（磁束分）設定部１２０は、使用者の操作によって直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）を設定する。
【００１９】
符号１３０は減算器である。減算器１３０は、ｄ軸電流（磁束分）設定部１２０から出力される直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）とｄ軸／ｑ軸電流変換部１１０で変換されたｄ軸電流との差分値を計算する。
【００２０】
符号１４０は、比例制御部である。比例制御部１４０は、減算器１３０からの出力電流にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗じて比例制御電圧を生成する。
【００２１】
符号１５０は加算器である。加算器１５０は、トルク分電圧に比例制御部１４０からの出力電圧を加算して、電動機を駆動させる電圧を出力する。
【００２２】
このような構成を有する本発明の運転制御装置は、電動機が共振周波数で運転される場合に、電流検出部１００でインバータシステムから電動機に出力する電流を検出し、検出された電流をｄ軸／ｑ軸電流変換部でｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する。
【００２３】
ここで、ｑ軸電流は、電動機が共振周波数で運転されても一定の値を有する。しかし、ｄ軸電流は、電動機が共振周波数で運転される場合にハンチングが発生する。
【００２４】
したがって、本発明は、減算器１３０で、ｄ軸電流（磁束分）設定部１２０から出力される直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）とｄ軸電流との差分値を計算する。すなわち、ｄ軸電流が直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）よりも大きい場合に、ｄ軸電流から直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）を減算して差分値を算出する。そして、ｄ軸電流が直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）よりも小さい場合に、直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）からｄ軸電流を減算して差分値を算出する。
【００２５】
減算器１３０でｄ軸電流と直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）との差分値が算出されると、比例制御部１４０では、減算器１３０からの出力電流にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗じて比例制御電圧を生成する。
【００２６】
比例制御部１４０で生成された比例制御電圧は加算器１５０に出力されて、電動機の駆動周波数によるトルク分電圧と加算される。この比例制御電圧にトルク分電圧が加算されてなる駆動電圧はインバータシステムに出力されて電動機を駆動させるのに用いられる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施例による運転制御方法を示すフローチャートである。図２を参照すると、インバータシステムに設けられている制御部は、インバータシステムが現在電動機を運転している運転周波数が共振周波数の帯域であるか否かを判断する（Ｓ２００）。
【００２８】
この判断結果、共振周波数帯域でないと、電動機を運転する運転周波数によるトルク分電圧を決定し（Ｓ２０２）、決定されたトルク分電圧を出力して、インバータシステムがこのトルク分電圧によって電動機を駆動させるようにする（Ｓ２１６）。
【００２９】
そして、上記段階Ｓ２００の判断結果、インバータシステムが現在電動機を運転している運転周波数が共振周波数の帯域であると、インバータシステムが電動機に出力する電流を電流検出部１００で検出し（Ｓ２０４）、検出された電流をｄ軸／ｑ軸電流変換部１１０でｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する（Ｓ２０６）。
【００３０】
上記段階Ｓ２０６で電流変換が完了すると、制御部は、ｄ軸電流と、ｄ軸電流（磁束分）設定部１２０から出力される直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）の大きさとを比較する（Ｓ２０８）。
【００３１】
この比較結果、ｄ軸電流が直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）以上であると、減算器１３０ではｄ軸電流から直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）を減算し、比例制御部１４０では、この減算した電流にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗じて比例制御電圧Ａを算出する（Ｓ２１０）。
【００３２】
そして、上記段階Ｓ２０８の比較結果、ｄ軸電流が直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）よりも小さいと、減算器１３０では、直前のサンプリングされたｄ軸電流（磁束分）からｄ軸電流を減算し、比例制御部１４０では、この減算した電流にあらかじめ設定された比例制御利得値を乗じて比例制御電圧Ａを算出する（Ｓ２１２）。
【００３３】
比例制御電圧Ａが算出されると、加算器は、電動機を運転する運転周波数によるトルク分電圧に比例制御電圧Ａを加算して駆動電圧を生成し（Ｓ２１４）、生成された駆動電圧をインバータシステムに出力し、この駆動電圧は電動機を駆動させるのに用いられる。
【００３４】
以上では代表的な実施例に挙げて本発明を詳細に説明してきたが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には、上記の実施例に限定されず、本発明の範ちゅうを逸脱しない限度内で様々な変形実施が可能であるということが理解できる。
【００３５】
したがって、本発明の権利範囲は、以上の実施例によって定められてはならず、添付の特許請求の範囲とその等価範囲で定められるべきである。
【図１】
2011142809.tif 000003
【図２】
2011142809.tif 000004