(57)【要約】【課題】  インバータ装置で交流電動機をできる限り短い時間で減速できるようにすることと磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータ装置が過電流で停止したり、交流電動機が焼損しないように予め設定した電流以下に制御する。【解決手段】  直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすることにより過励磁状態で減速し、さらに交流電動機に流れる電流を監視し、交流電動機に流れる電流に応じて時定数を調整することで故障が発生することなく交流電動機を減速しかつ減速時間を短くすることができる方法及び装置を提供することを目的とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、
減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすることにより過励磁状態で減速することを特徴とする交流電動機の減速方法。
【請求項２】
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すことを特徴とする請求項１記載の交流電動機の減速方法。
【請求項３】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すことを特徴とする請求項１記載の交流電動機の減速方法。
【請求項４】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すことを特徴とする請求項１記載の交流電動機の減速方法。
【請求項５】
直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータ装置において、
交流電動機を減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすることにより過励磁状態で減速することを特徴とするインバータ装置。
【請求項６】
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すことを特徴とする請求項５記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すことを特徴とする請求項５記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すことを特徴とする請求項５記載のインバータ装置。
【請求項９】
電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、
減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すことを特徴とする交流電動機の減速方法。
【請求項１０】
前記電流検出値がｄ軸電流検出値である請求項９記載の交流電動機の減速方法。
【請求項１１】
前記電流検出値がｑ軸電流検出値である請求項９記載の交流電動機の減速方法。
【請求項１２】
電圧形インバータ装置において、
交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すことを特徴とするインバータ装置。
【請求項１３】
前記電流検出値がｄ軸電流検出値である請求項１２記載のインバータ装置。
【請求項１４】
前記電流検出値がｑ軸電流検出値である請求項１２記載のインバータ装置。
【請求項１５】
電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、
減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すことを特徴とする交流電動機の減速方法。
【請求項１６】
前記電流検出値がｄ軸電流検出値である請求項１５記載の交流電動機の減速方法。
【請求項１７】
前記電流検出値がｑ軸電流検出値である請求項１５記載の交流電動機の減速方法。
【請求項１８】
電圧形インバータ装置において、
交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すことを特徴とするインバータ装置。
【請求項１９】
前記電流検出値がｄ軸電流検出値である請求項１８記載のインバータ装置。
【請求項２０】
前記電流検出値がｑ軸電流検出値である請求項１８記載のインバータ装置。
【請求項２１】
。
直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、
減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速することを特徴とする交流電動機の減速方法。
【請求項２２】
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項２１記載の交流電動機の減速方法。
【請求項２３】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項２１記載の交流電動機の減速方法。
【請求項２４】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項２１記載の交流電動機の減速方法。
【請求項２５】
直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータ装置において、
交流電動機が減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速することを特徴とするインバータ装置。
【請求項２６】
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項２５記載のインバータ装置。
【請求項２７】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項２５記載のインバータ装置。
【請求項２８】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項２５記載のインバータ装置。
【請求項２９】
電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、
減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速することを特徴とする交流電動機の減速方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の交流電動機の減速方法において、
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すようにすることを特徴とする請求項２９記載の交流電動機の減速方法。
【請求項３１】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すようにすることを特徴とする請求項２９記載の交流電動機の減速方法。
【請求項３２】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すようにすることを特徴とする請求項２９記載の交流電動機の減速方法。
【請求項３３】
交流電動機を駆動する電圧形インバータ装置において、
減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速することを特徴とするインバータ装置。
【請求項３４】
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すようにすることを特徴とする請求項３３記載のインバータ装置。
【請求項３５】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すようにすることを特徴とする請求項３３記載のインバータ装置。
【請求項３６】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すようにすることを特徴とする請求項３３記載のインバータ装置。
【請求項３７】
直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、
減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速することを特徴とする交流電動機の減速方法。
【請求項３８】
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項３７記載の交流電動機の減速方法。
【請求項３９】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項３７記載の交流電動機の減速方法。
【請求項４０】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項３７記載の交流電動機の減速方法。
【請求項４１】
直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータおいて、
交流電動機減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速することを特徴とするインバータ装置。
【請求項４２】
前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項４１記載のインバータ装置。
【請求項４３】
前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項４１記載のインバータ装置。
【請求項４４】
前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施することを特徴とする請求項４１記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電動機を減速するインバータ装置において、交流電動機での損失を増大させて減速する方法に関するもので、特に磁気飽和し易い交流電動機に適用する際に、過電流等の問題により前記インバータ装置が異常停止しないようにしたり、交流電動機の焼損を防止するための交流電動機の減速方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例として、制動時には電動機端子電圧を高くして損失を増大させるような電圧形のインバータ装置に関する提案がされている。（例えば、特許文献１参照。）
図１３は従来のインバータ装置のブロック図で、商用電源を整流部１０１で直流に変換し、ここで整流された電圧をコンデンサ１０２で平滑してインバータ部１０３へ与える。インバータ部１０３では後述する信号により順次半導体素子をスイッチングして交流を江、この交流出力を交流電動機１０４へ供給して駆動する。ここで、インバータ部１０３は半導体スイッチング素子としてたとえば６個のトランジスタ２０１〜２０６と６個のダイオード２０７〜２１２を設けている。一方１１１は周波数設定器であり、その出力信号Ｓａを加減速制限回路１２０へ入力する。この加減速制限回路１２０は電圧制御回路１２１および電圧・周波数変換回路１１４へ与える第１の出力信号Ｓｂ１と、電圧制御回路１２１のみへ与える減速動作中であることを示す第２の出力信号にＳｂ2により電圧制御回路１２１の利得を高め、交流電動機１０４の端子電圧を高めるようにしている。そして電圧・周波数変換回路１１４はアナログ・デジタル変換回路であり、入力信号Ｓｂ１の電圧Ｖｂに比例した周波数ｆｄのパルスＳｄを出力する。そして、電圧制御回路１１３の出力信号Ｓｃおよび、電圧・周波数変換回路１１４の出力パルスｆｄを変調回路１１５へ与える。変調回路１１５はインバータ１０３の各トランジスタ２０１〜２０６へベースドライブ回路１１６を介して制御パルスを与えパルス幅変調制御する。一方インバータ１０３の出力電圧は上記制御パルスのパルス幅によって制御される各トランジスタ２０１〜２０６のオン・オフ期間によって決まり、かつこの制御パルスのパルス幅は電圧制御回路１２１の出力電圧Ｖｃによって決定される。したがって変調回路１１５から制御パルスを与えられるベースドライブ回路１１６はこの制御パルスに応じてトランジスタ２０１〜２０６の特性に合ったベース電圧、およびベース電流を出力してスイッチング制御する。そして、このインバータ１０３の出力により交流電動機を可変周波数電源で運転することができる。
コンデンサ１０２の端子電圧の所定の上限値を設定する設定器１１８の出力信号をヒステリシス特性を持つ比較器１１９へ与え、これによりコンデンサ１０２の端子電圧を監視する。そして、制動中にコンデンサ２の端子電圧が所定の上限値を越えた時には比較器１１９から出力信号ＶＣＯＭを発生する。加減速制限回路１２０は周波数設定器１１１の設定電圧に対して所定の勾配の変化率で追従する。そして、減速動作中は電圧制御回路１２１の増幅率を大きくするようになっている。これにより変調回路１１５から出力される制御パルスのパルス幅を広くし、それによって交流電動機１０４へ印加される電圧を高くするようにしている。しかして交流電動機１０４はその端子電圧が上昇することにより鉄損および銅損が増加して、それによって短時間に減速することができることが提案されている。
【０００３】
また、別の従来例として、減速以外の運転時には直流検出回路が検出した直流電圧に対して、常に同一出力電圧となるような関数でスイッチング出力を演算し、減速運転時には前記交流電源の定格時の直流電圧値の関数でスイッチング出力を演算するインバータ装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
図１４は従来例のインバータ装置を示すブロック図である。図において、３０１は交流電源３０７の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路であるコンバータ回路、３０２はコンバータ回路３０１の直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、３０３はスイッチング素子を決められたタイミングでオン・オフすることにより、平滑コンデンサ３０２の直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換する逆変換回路であるインバータ回路、３０４はインバータ回路３０３をＰＷＭ制御するマイクロコンピュータ、３０５はインバータ回路３０３のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号を出力するベースアンプ、３０６は平滑コンデンサ３０２の直流電圧を検出する直流電圧検出回路、３５０はコンバータ回路３０１〜直流電圧検出回路３０６で構成されたインバータ装置である。３０８はインバータ回路３０３の交流電圧により駆動される誘導電動機、４００はインバータ装置３５０の運転指令を行う運転指令装置であり、この運転指令装置はマイクロコンピュータ４２１、キーシート４２２及び表示器４２３を有して、インバータ装置３５０に正転，逆転，停止の運転指令及び出力周波数の運転指令を設定することができる。３１４はインバータ回路３０３をＰＷＭ制御するマイクロコンピュータで、減速以外の運転指令時と減速の運転指令時のスイッチング出力信号を演算するスイッチング出力演算回路３１５と運転指令装置４００によって設定された正転、逆転、停止及び出力周波数の運転指令を記憶するＲＡＭ３１６とを有して構成されている。次に、誘導電動機を運転する場合の動作について図１５の運転時のフローチャートに基づいて説明する。まず、運転指令装置４００より例えば正転の運転指令が入力され、次に、出力周波数の運転指令が入力されて運転が開始される（ステップＳ１１）。次に、運転指令装置４００のマイクロコンピュータ４２１に停止フラッグが立っているかをみてマイクロコンピュータ４２１が停止か否かを判断する（ステップＳ１２）。停止でないと判断した場合にはマイクロコンピュータ３１４が所定の周波数に設定された出力周波数の運転指令を読み込み（ステップＳ１３）、停止であると判断した場合にマイクロコンピュータ３１４が０Ｈｚの出力周波数指令を読み込む（ステップＳ１４）。しかる後に、運転指令装置４００のマイクロコンピュータ４２１に減速フラッグが立っているかをみてマイクロコンピュータ３１４が減速か否かを判断する（ステップＳ１５）。そして、減速でないと判断した場合にはマイクロコンピュータ３１４は直流電圧検出回路３０６が検出した直流電圧を読み込み（ステップＳ１６）、その直流電圧に対して常に出力電圧が設定された値となるような関数、即ちその直流電圧に対して常に同一出力電圧となるような関数でスイッチング出力を演算し（ステップＳ１８）、そのスイッチング出力をベースアンプ３０５に出力し、インバータ回路３０３のスイッチング素子をＰＷＭ信号により駆動してインバータ回路３０３より設定された出力周波数の交流電圧を出力させる（ステップＳ１９）。ここに、検出した直流電圧に対して常に同一の出力電圧となるような関数とは直流電圧の変動に対し、出力電圧が変動しないよう直流電圧の変化に対して出力電圧を補正する動作を行わせる関数を意味する。また、減速であると判断した場合には平滑コンデンサ３０２の直流電圧値を定格交流電源電圧時の直流電圧値、例えば、定格交流電源電圧が２００Ｖであるとすれば、２００×２1/2 ＝２８３Ｖを直流電圧値とし（ステップＳ１７）、その関数でスイッチング出力を演算し（ステップＳ１８）、そのスイッチング出力をベースアンプ３０５に出力し、インバータ回路３０３のスイッチング素子をＰＷＭ信号により駆動してインバータ回路３０３より交流電圧を出力させる（ステップＳ１９）。これにより、減速時のインバータ回路３０３の出力電圧は直流電圧が定格値であれば、設定値どおりになるが、誘導電動機８の回生電力により直流電圧が上昇した場合にはこれに比例して設定値が上昇する。つまり、減速でない例えば加速及び定速の運転中はたとえ交流電源３０７の電源電圧が変動してもインバータ回路３０３の出力電圧は所定の出力電圧となるが、減速運転中は回生電力により直流電圧が上昇しても直流電圧値は実際よりも低い値である定格値２８３Ｖとしての関数でスイッチング出力信号の演算を行う。その結果、インバータ回路３０３のスイッチング素子の駆動を直流電圧の変化にかかわらず交流電源３０７の定格時の直流電圧値の関数で同じように行うため、直流電圧の上昇に比例し、出力電圧が上昇する。ここに、交流電源３０７の定格時の直流電圧値の関数とは交流電源３０７における定格入力電圧時のスイッチングを直流電圧が変動しても行い、出力電圧を補正する動作を行わせない関数を意味する。このように、減速時のインバータ回路３０３の出力電圧が上昇することにより、誘導電動機３０８への励磁電流が増加し、誘導電動機３０８の巻線での損失が増加する。これは、つまりインバータ回路３０３への回生電力を誘導電動機３０８への励磁電流の増加により誘導電動機３０８で消費するということであり、インバータ回路３０３への回生電力は従来に比べて減少し、直流電圧の上昇も少なくなる。従って、減速運転を中断することなく、しかも回生電力を抵抗器等で消費するような回路を伴わずに減速能力を高めることができる。また、励磁電流の増加により、減速トルクも向上するが提案されている。
【特許文献１】特開昭５８−１６５６９５号公報
【特許文献２】特開平５−２１９７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のインバータ装置では、減速動作中に前記電圧制御回路１２１の増幅率を大きくすることにより交流電動機１０４の端子電圧を上昇し、鉄損および銅損が増加させることによって短時間に減速することができることが提案されている。また、減速運転中は回生電力により直流電圧が上昇しても直流電圧値は実際よりも低い値である定格値２８３Ｖとしての関数でスイッチング出力信号の演算を行い出力電圧を上昇することにより、誘導電動機３０８への励磁電流が増加し、誘導電動機３０８の巻線での損失が増加するため、減速能力を高めることができ、励磁電流の増加により、減速トルクも向上するが提案されている。これらの提案は減速時に交流電動機の磁束レベルを増やすことにより、交流電動機での損失を増やすことにより、減速時間を短くする方法である。しかしながら、近年磁気飽和し易い交流電動機が増えてきており、提案の方法をそのまま使おうとした場合、所定の磁束レベルに達せず交流電動機に流れる電流が急増し、インバータ装置の過電流レベルまで電流が流れたり、交流電動機が焼損してしまう可能性がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、減速時に過励磁状態にして交流電動機を駆動する際に交流電動機に流れる電流を監視し、交流電動機に流れる電流が所定値に達したら、過励磁状態から通常の磁束状態に戻すことにより、交流電動機に流れる電流がそれ以上増えないようにすることにより、故障が発生することなく交流電動機を減速しかつ減速時間を短くすることができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすることにより過励磁状態で減速するという手順をとったのである。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すという手順をとったのである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すという手順をとったのである。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すこという手順をとったのである。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータ装置において、交流電動機を減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすることにより過励磁状態で減速するものである。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すものである。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すものである。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すものである。
【００１４】
また、請求項９に記載の発明は、電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すという手順をとったのである。
【００１５】
また、請求項１０に記載の発明は、電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すという手順をとったのである。
【００１６】
また、請求項１１に記載の発明は、電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すという手順をとったのである。
【００１７】
また、請求項１２に記載の発明は、電圧形インバータ装置において、交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すものである。
【００１８】
また、請求項１３に記載の発明は、電圧形インバータ装置において、交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すものである。
【００１９】
また、請求項１４に記載の発明は、電圧形インバータ装置において、交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すものである。
【００２０】
また、請求項１５に記載の発明は、電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すという手順をとったのである。
【００２１】
また、請求項１６に記載の発明は、電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すという手順をとったのである。
【００２２】
また、請求項１７に記載の発明は、電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻す方法という手順をとったのである。
【００２３】
また、請求項１８に記載の発明は、電圧形インバータ装置において、交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れる電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すものである。
【００２４】
また、請求項１９に記載の発明は、電圧形インバータ装置において、交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すものである。
【００２５】
また、請求項２０に記載の発明は、電圧形インバータ装置において、交流電動機が減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速し、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すものである。
【００２６】
また、請求項２１に記載の発明は、直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速という手順をとったのである。
【００２７】
また、請求項２２に記載の発明は、請求項２１記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施するという手順をとったのである。
【００２８】
また、請求項２３に記載の発明は、請求項２１記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施するという手順をとったのである。
【００２９】
また、請求項２４に記載の発明は、請求項２１記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施するという手順をとったのである。
【００３０】
また、請求項２５に記載の発明は、直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータ装置において、交流電動機が減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速ものである。
【００３１】
また、請求項２６に記載の発明は、請求項２５記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施するものである。
【００３２】
また、請求項２７に記載の発明は、請求項２５記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施するものである。
【００３３】
また、請求項２８に記載の発明は、請求項２５記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が第１の所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくし、第２の所定値以上では前記ゲインを１に戻すまたはその両方を実施するものである。
【００３４】
また、請求項２９に記載の発明は、電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するという手順をとったのである。
【００３５】
また、請求項３０に記載の発明は、請求項２９記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すという手順をとったのである。
【００３６】
また、請求項３１に記載の発明は、請求項２９記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すという手順をとったのである。
【００３７】
また、請求項３２に記載の発明は、請求項２９記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すという手順をとったのである。
【００３８】
また、請求項３３に記載の発明は、交流電動機を駆動する電圧形インバータ装置において、減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するものである。
【００３９】
また、請求項３４に記載の発明は、請求項３３記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すものである。
【００４０】
また、請求項３５に記載の発明は、請求項３３記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すものである。
【００４１】
また、請求項３６に記載の発明は、請求項３３記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すものである。
【００４２】
また、請求項３７に記載の発明は、直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータによる交流電動機を駆動する方法において、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するという手順をとったのである。
【００４３】
また、請求項３８に記載の発明は、請求項３７記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施するという手順をとったのである。
【００４４】
また、請求項３９に記載の発明は、請求項３７記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施するという手順をとったのである。
【００４５】
また、請求項４０に記載の発明は、請求項３７記載の交流電動機の減速方法において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施するという手順をとったのである。
【００４６】
また、請求項４１に記載の発明は、直流母線電圧検出値を一次遅れフィルタを通した値を用いて、与えられた電圧指令を補正する電圧補正手段を内蔵した電圧形インバータおいて、交流電動機減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するものである。
【００４７】
また、請求項４２に記載の発明は、請求項４１記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたは電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施するものである。
【００４８】
また、請求項４３に記載の発明は、請求項４１記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施するものである。
【００４９】
また、請求項４４に記載の発明は、請求項４１記載のインバータ装置において、前記交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を短くし、通常制御状態での時定数に戻すまたはｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、周波数が所定値まで減速する前であっても、電圧指令も下げるようにし、周波数と電圧の比率を通常制御状態の比率に戻すまたはその両方を実施するものである。
【発明の効果】
【００５０】
請求項１に記載の発明によると、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすることにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすることにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項６に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流検出値が所定値以上になると電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項７に記載の発明によると、交流電動機に流れるｄ軸電流検出値が所定値以上になるとｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項８に記載の発明によると、交流電動機に流れるｑ軸電流検出値が所定値以上になるとｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項９に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項１０に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項１１に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項１２に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項１３に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項１４に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れるｑ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項１５に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項１６に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項１７に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れるｑ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項１８に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項１９に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項２０に記載の発明によると、減速時には与えられた電圧指令に直流母線電圧検出値に応じたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができ、前記交流電動機に流れるｑ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを小さくするため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項２１に記載の発明によると、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができる。
また、請求項２２に記載の発明によると、前記交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、電流の大きさに応じて、前記ゲインを調整するか、その両方を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項２３に記載の発明によると、前記交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、ｄ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを調整するか、その両方を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項２４に記載の発明によると、前記交流電動機に流れるｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、ｑ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを調整するか、その両方を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項２５に記載の発明によると、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に与えられた電圧指令に設定されたゲインを乗算することにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項２６に記載の発明によると、前記交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、電流の大きさに応じて、前記ゲインを調整するか、その両方を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項２７に記載の発明によると、前記交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、ｄ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを調整するか、その両方を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項２８に記載の発明によると、前記交流電動機に流れるｑ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、ｑ軸電流の大きさに応じて、前記ゲインを調整するか、その両方を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項２９に記載の発明によると、減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができる。
また、請求項３０に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項３１に記載の発明によると、交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項３２に記載の発明によると、交流電動機に流れるｑ軸電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項３３に記載の発明によると、減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項３４に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項３５に記載の発明によると、交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項３６に記載の発明によると、交流電動機に流れるｑ軸電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項３７に記載の発明によると、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速することができる。
また、請求項３８に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、または電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するか、またはその両方を実施するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項３９に記載の発明によると、交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、またはｄ軸電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するか、またはその両方を実施するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項４０に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、または電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するか、またはその両方を実施するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止することができる。
また、請求項４１に記載の発明によると、減速時には一次遅れフィルタの時定数を通常制御状態の時定数に対して大きくすると同時に減速指令が入力された時には現在出力している周波数と電圧指令のうち電圧指令のみを保持したまま、周波数のみを下げ、所定の周波数まで減速すると、周波数と電圧を設定したレートで減速させることにより過励磁状態で減速するため、通常の磁束レベルよりも短い時間で減速するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項４２に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、または電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するか、またはその両方を実施するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項４３に記載の発明によると、交流電動機に流れるｄ軸電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、またはｄ軸電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するか、またはその両方を実施するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
また、請求項４４に記載の発明によると、交流電動機に流れる電流の大きさに応じて、前記一次遅れフィルタの時定数を調整するか、または電流の大きさに応じて、周波数と電圧の比率を調整するか、またはその両方を実施するため、磁気飽和し易い交流電動機であってもインバータが過電流で停止したり、交流電動機を焼損せずに減速停止するインバータ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００５２】
図１は、本発明の方法を適用するインバータ装置の第１の実施例のブロック図、図２は時定数調整手段の例である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、交流電源１、コンバータ部２、コンデンサ３、インバータ部４、交流電動機５、直流母線電圧検出手段６、電流検出器７、電流変換手段８、時定数調整手段９、フィルタ手段１０、電圧指令補正手段１１、周波数／位相変換手段１２、ＰＷＭ演算手段１３及びスイッチＳＷ１を備えている。本インバータ装置のコンバータ部２は交流電源１の交流電圧を整流することにより直流電圧に変換する。コンデンサ３はコンバータ部２により変換された直流電圧を平滑する。インバータ部４はパワー素子をＰＷＭ制御することにより任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動機５に供給する。直流母線電圧検出手段６はコンデンサ３の両端にかかる直流母線電圧Vdcを検出する。電流検出器７は前記交流電動機５に供給される電流を検出する。電流変換手段８は前記電流検出器７で検出された電流を交流電動機に流れる電流i1及びトルク電流検出値iqと励磁電流検出値idに分離する。時定数調整手段９は交流電動機５に流れる電流の大きさに応じて、フィルタ手段１０で使用する時定数Tdcを調整する。フィルタ手段１０は直流母線電圧検出手段６で検出した直流母線電圧Vdcを時定数Tdcの一次遅れフィルタを通した直流母線電圧補正値Vdcfilとして出力する。電圧指令補正手段１１は任意の電圧指令V1*とインバータ部４の出力電圧が一致するように前記直流母線電圧補正値Vdcfilから電圧指令補正値を演算する。周波数／位相変換手段１２は任意の出力周波数f1を入力し、電圧位相の演算をする。ＰＷＭ演算手段１３は電圧指令補正手段１１からの電圧指令補正値と周波数／位相変換手段１２からの電圧位相とからＰＷＭ信号を演算する。インバータ部４のパワー素子はＰＷＭ演算手段１３から出力されるＰＷＭ信号で駆動される。時定数調整手段９の実施例として図２のような横軸に電流、縦軸に時定数が演算される手段で説明する。時定数演算手段９に入力される電流の大きさに応じて、フィルタ手段１０で使用する時定数を演算するものであり、具体的な動作は後述する。
【００５３】
本発明での通常運転状態から減速状態に移行する場合の動作を具体的に説明する。まず、通常制御状態では、ＳＷ１がａ側であり、予め設定されているフィルタ時定数Tdc0で運転されるため、インバータ部４の出力電圧は電圧指令値V1*に一致している。減速指令が入るとＳＷ１がｂ側に切替る。このときフィルタ時定数はTdc0に比べてはるかに長い時定数のTdc1になる。このため、減速中はフィルタ手段１０の出力する直流母線電圧補正値Vdcfilが減速開始時の値が維持されるようになる。実際には減速することにより直流母線電圧が上昇するため、電圧指令補正手段１１が正しく動作せず、任意の電圧指令よりも大きな出力電圧を出すように電圧指令補正値を演算する。これにより交流電動機５が過励磁状態となるため、交流電動機５での鉄損や銅損等が増えるので、インバータ装置側に戻ってくる回生電力が小さくなり、インバータ装置が過電圧状態になりにくくなり、通常の磁束レベルに比べて減速時間を短くすることができる。減速開始してある程度時間が経過すると、フィルタ手段１０の出力する直流母線電圧補正値Vdcfilは次第に真値に近づくため、次第に電圧指令補正手段１１が正しく動作するようになる。交流電動機５の負荷イナーシャが大きい場合には、減速停止する前に直流母線電圧補正値Vdcfilに真値になるが、交流電動機の持っている回転エネルギーは速度が高いほどエネルギーが大きく、速度が下がるとエネルギーは小さくなる。従って、減速開始時にフィルタ時定数をTdc1にすることは、速度が高いところで過励磁にすることができるため、減速途中で直流母線電圧補正値Vdcfilは次第に真値になっても減速時間を短くできるという効果は大きい。
【００５４】
一方、近年磁気飽和し易い交流電動機５が増えてきており、過励磁にしようとしても磁気飽和してしまい電流ばかり流れてしまい磁束がそれ以上増えなくなってしまう。磁気飽和し易い交流電動機に従来例２のインバータ装置を適用した場合、減速時に２８３Ｖと設定して制御するため、交流電動機５が磁気飽和してしまうと交流電動機５に過大な電流が流れることとなり、インバータ装置が過電流異常となったり、交流電動機５がこの電流のために焼損してしまう可能性がある。そこで本発明では、図２のように交流電動機５に流れる電流i1に応じて、i1がi11になるまではフィルタ時定数Tdcを通常のフィルタ時定数Tdc0の10〜10000倍程度のはるかに長いTdc1にしておき、i11を越えると徐々にフィルタ時定数を短くし、i12になると通常のフィルタ時定数Tdc0に戻すことにより直流母線電圧補正値Vdcfilが素早く真値に近づくため、過励磁状態から通常磁束状態に戻る。予めインバータ装置の特性や交流電動機の特性からi11やi12を設定することにより、磁気飽和し易い交流電動機でもインバータ装置の過電流異常や交流電動機５の焼損を心配することなく減速時間を短くすることができる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、フィルタ時定数を調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、フィルタ時定数を調整しても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００５５】
図３は、本発明の方法を適用するインバータ装置の第２の実施例のブロック図、図４はゲイン調整手段の例である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、交流電源１、コンバータ部２、コンデンサ３、インバータ部４、交流電動機５、直流母線電圧検出手段６、電流検出器７、電流変換手段８、フィルタ手段１０、電圧指令補正手段１１、周波数／位相変換手段１２、ＰＷＭ演算手段１３、ゲイン調整手段１４、乗算手段１５及びスイッチＳＷ２を備えている。本インバータ装置のコンバータ部２は交流電源１の交流電圧を整流することにより直流電圧に変換する。コンデンサ３はコンバータ部２により変換された直流電圧を平滑する。インバータ部４はパワー素子をＰＷＭ制御することにより任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動機５に供給する。直流母線電圧検出手段６はコンデンサ３の両端にかかる直流母線電圧Vdcを検出する。電流検出器７は前記交流電動機５に供給される電流を検出する。電流変換手段８は前記電流検出器７で検出された電流を交流電動機に流れる電流i1及びトルク電流検出値iqと励磁電流検出値idに分離する。フィルタ手段１０は時定数Tdcを直流母線電圧検出手段６で検出した直流母線電圧Vdcを時定数Tdc0の一次遅れフィルタを通した直流母線電圧補正値Vdcfilとして出力する。ゲイン調整手段１４は交流電動機５に流れる電流の大きさに応じてゲインＧを調整する。乗算手段１５は任意の電圧指令V1*とゲインＧを乗算し、調整後の電圧指令V1*'を出力する。電圧指令補正手段１１は調整後の電圧指令V1*'とインバータ部４の出力電圧が一致するように前記直流母線電圧補正値Vdcfilから電圧指令補正値を演算する。周波数／位相変換手段１２は任意の出力周波数f1を入力し、電圧位相の演算をする。ＰＷＭ演算手段１３は電圧指令補正手段１１からの電圧指令補正値と周波数／位相変換手段１２からの電圧位相とからＰＷＭ信号を演算する。インバータ部４のパワー素子はＰＷＭ演算手段１３から出力されるＰＷＭ信号で駆動される。
【００５６】
本発明での通常運転状態から減速状態に移行する場合の動作を具体的に説明する。まず、通常制御状態では、ＳＷ２がａ側であり、ゲインＧは1.0であるため、任意の電圧指令V1*と調整後の電圧指令V1*'が一致した状態で運転される。減速指令が入るとＳＷ２がｂ側に切替る。このときゲインＧは予め設定するものであって、1.0〜2.0の範囲内で1.0よりも大きな値としておくため、任意の電圧指令V1*に対して、調整後の電圧指令V1*'はこのゲインＧの分だけ大きくなる。これにより指令としては交流電動機５の磁束レベルがゲインＧ分だけ大きくなり過励磁状態となるため、交流電動機５での鉄損や銅損等が増えるので、インバータ装置側に戻ってくる回生電力が小さくなり、インバータ装置が過電圧状態になりにくくなり、通常の磁束レベルに比べて減速時間を短くすることができる。
【００５７】
一方、近年磁気飽和し易い交流電動機５が増えてきており、過励磁にしようとしても磁気飽和してしまい電流ばかり流れてしまい磁束がそれ以上増えなくなってしまう。磁気飽和し易い交流電動機に従来例１のインバータ装置を適用した場合、減速時にゲインＧにより電動機端子電圧を高くするため、交流電動機５が磁気飽和してしまうと交流電動機５に過大な電流が流れることとなり、インバータ装置が過電流異常となったり、交流電動機５がこの電流のために焼損してしまう可能性がある。そこで本発明では、図４のように交流電動機５に流れる電流i1に応じて、i1がi13になるまではゲインを予め設定された1.0よりも大きなにしておき、i13を越えると徐々にゲインを小さくし、i14になると1.0に戻すことにより過励磁状態から通常磁束状態に戻る。予めインバータ装置の特性や交流電動機の特性からi13やi14を設定することにより、磁気飽和し易い交流電動機でもインバータ装置の過電流異常や交流電動機５の焼損を心配することなく減速時間を短くすることができる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、ゲインを調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、ゲインを調整しても同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００５８】
図５は、本発明の方法を適用するインバータ装置の第３の実施例のブロック図、図６はゲイン演算手段のブロック図である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、交流電源１、コンバータ部２、コンデンサ３、インバータ部４、交流電動機５、直流母線電圧検出手段６、電流検出器７、電流変換手段８、フィルタ手段１０、電圧指令補正手段１１、周波数／位相変換手段１２、ＰＷＭ演算手段１３、ゲイン演算手段１６、乗算手段１５及びスイッチＳＷ３を備えている。本インバータ装置のコンバータ部２は交流電源１の交流電圧を整流することにより直流電圧に変換する。コンデンサ３はコンバータ部２により変換された直流電圧を平滑する。インバータ部４はパワー素子をＰＷＭ制御することにより任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動機５に供給する。直流母線電圧検出手段６はコンデンサ３の両端にかかる直流母線電圧Vdcを検出する。電流検出器７は前記交流電動機５に供給される電流を検出する。電流変換手段８は前記電流検出器７で検出された電流を交流電動機に流れる電流i1及びトルク電流検出値iqと励磁電流検出値idに分離する。フィルタ手段１０は時定数Tdcを直流母線電圧検出手段６で検出した直流母線電圧Vdcを時定数Tdc0の一次遅れフィルタを通した直流母線電圧補正値Vdcfilとして出力する。ゲイン演算手段１６は図６のようにゲイン調整手段１４と直流母線電圧基準化手段１７とから構成されており、フィルタ手段１０が出力する直流母線電圧補正値Vdcfilを直流母線電圧基準化手段１７で直流母線電圧基準値Vdc0に対して基準化してゲインＧを決定する。このゲインＧに対して、図４のように交流電動機５に流れる電流の大きさに応じてゲインＧを調整する。乗算手段１５は任意の電圧指令V1*とゲインＧを乗算し、調整後の電圧指令V1*'を出力する。電圧指令補正手段１１は調整後の電圧指令V1*'とインバータ部４の出力電圧が一致するように前記直流母線電圧補正値Vdcfilから電圧指令補正値を演算する。周波数／位相変換手段１２は任意の出力周波数f1を入力し、電圧位相の演算をする。ＰＷＭ演算手段１３は電圧指令補正手段１１からの電圧指令補正値と周波数／位相変換手段１２からの電圧位相とからＰＷＭ信号を演算する。インバータ部４のパワー素子はＰＷＭ演算手段１３から出力されるＰＷＭ信号で駆動される。
【００５９】
本発明での通常運転状態から減速状態に移行する場合の動作を具体的に説明する。まず、通常制御状態では、ＳＷ３がａ側であり、ゲインＧは1.0であるため、任意の電圧指令V1*と調整後の電圧指令V1*'が一致した状態で運転される。減速指令が入るとＳＷ３がｂ側に切替る。このときゲインＧは直流母線電圧補正値Vdcfilに応じて、1.0〜1.5の範囲内の値となり、減速することにより直流母線電圧が上昇する程1.0よりも大きな値となるため、任意の電圧指令V1*に対して、調整後の電圧指令V1*'が大きくなる。これにより交流電動機５が過励磁状態となるため、交流電動機５での鉄損や銅損等が増えるので、インバータ装置側に戻ってくる回生電力が小さくなり、インバータ装置が過電圧状態になりにくくなり、通常の磁束レベルに比べて減速時間を短くすることができる。
【００６０】
一方、近年磁気飽和し易い交流電動機５が増えてきており、過励磁にしようとしても磁気飽和してしまい電流ばかり流れてしまい磁束がそれ以上増えなくなってしまう。本発明では、図４のように交流電動機５に流れる電流i1に応じて、i1がi13になるまではゲインを予め設定された1.0よりも大きな値にしておき、i13を越えると徐々にゲインを小さくし、i14になると1.0に戻すことにより過励磁状態から通常磁束状態に戻る。予めインバータ装置の特性や交流電動機の特性からi13やi14を設定することにより、磁気飽和し易い交流電動機でもインバータ装置の過電流異常や交流電動機５の焼損を心配することなく減速時間を短くすることができる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、ゲインを調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、ゲインを調整しても同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００６１】
図７は、本発明の方法を適用するインバータ装置の第４の実施例のブロック図である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、交流電源１、コンバータ部２、コンデンサ３、インバータ部４、交流電動機５、直流母線電圧検出手段６、電流検出器７、電流変換手段８、時定数調整手段９、フィルタ手段１０、電圧指令補正手段１１、周波数／位相変換手段１２、ＰＷＭ演算手段１３、ゲイン調整手段１４、乗算手段１５及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２を備えている。本インバータ装置のコンバータ部２は交流電源１の交流電圧を整流することにより直流電圧に変換する。コンデンサ３はコンバータ部２により変換された直流電圧を平滑する。インバータ部４はパワー素子をＰＷＭ制御することにより任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動機５に供給する。直流母線電圧検出手段６はコンデンサ３の両端にかかる直流母線電圧Vdcを検出する。電流検出器７は前記交流電動機５に供給される電流を検出する。電流変換手段８は前記電流検出器７で検出された電流を交流電動機に流れる電流i1及びトルク電流検出値iqと励磁電流検出値idに分離する。時定数調整手段９は交流電動機５に流れる電流の大きさに応じて、フィルタ手段１０で使用する時定数Tdcを調整する。フィルタ手段１０は直流母線電圧検出手段６で検出した直流母線電圧Vdcを時定数Tdcの一次遅れフィルタを通した直流母線電圧補正値Vdcfilとして出力する。ゲイン調整手段１４は交流電動機５に流れる電流の大きさに応じてゲインＧを調整する。乗算手段１５は任意の電圧指令V1*とゲインＧを乗算し、調整後の電圧指令V1*'を出力する。電圧指令補正手段１１は調整後の電圧指令V1*'とインバータ部４の出力電圧が一致するように前記直流母線電圧補正値Vdcfilから電圧指令補正値を演算する。周波数／位相変換手段１２は任意の出力周波数f1を入力し、電圧位相の演算をする。ＰＷＭ演算手段１３は電圧指令補正手段１１からの電圧指令補正値と周波数／位相変換手段１２からの電圧位相とからＰＷＭ信号を演算する。インバータ部４のパワー素子はＰＷＭ演算手段１３から出力されるＰＷＭ信号で駆動される。
【００６２】
本発明での通常運転状態から減速状態に移行する場合の動作を具体的に説明する。まず、通常制御状態では、ＳＷ２がａ側であり、ゲインＧは1.0であるため、任意の電圧指令V1*と調整後の電圧指令V1*'が一致しており、同時にＳＷ１がａ側であり、予め設定されているフィルタ時定数Tdc0で運転されるため、インバータ部４の出力電圧は電圧指令値V1*に一致している。減速指令が入るとＳＷ１及びＳＷ２がｂ側に切替る。このときゲインＧは予め設定するものであって、1.0〜2.0の範囲内で1.0よりも大きな値としておくため、任意の電圧指令V1*に対して、調整後の電圧指令V1*'はこのゲインＧの分だけ大きくなる。また、フィルタ時定数はTdc0の10〜10000倍程度のはるかに長い時定数のTdc1になる。このため、減速中はフィルタ手段１０の出力する直流母線電圧補正値Vdcfilが減速開始時の値が維持されるようになる。実際には減速することにより直流母線電圧が上昇するため、電圧指令補正手段１１が正しく動作せず、調整後の電圧指令V1*'よりも大きな出力電圧を出すように電圧指令補正値を演算する。これにより交流電動機５が過励磁状態となるため、交流電動機５での鉄損や銅損等が増えるので、インバータ装置側に戻ってくる回生電力が小さくなり、インバータ装置が過電圧状態になりにくくなり、通常の磁束レベルに比べて減速時間を短くすることができる。減速開始してある程度時間が経過すると、フィルタ手段１０の出力する直流母線電圧補正値Vdcfilは次第に真値に近づくため、次第に電圧指令補正手段１１が正しく動作するようになる。
【００６３】
一方、近年磁気飽和し易い交流電動機５が増えてきており、過励磁にしようとしても磁気飽和してしまい電流ばかり流れてしまい磁束がそれ以上増えなくなってしまう。そこで本発明では、図２のように交流電動機５に流れる電流i1に応じて、i1がi11になるまではフィルタ時定数Tdcを通常のフィルタ時定数Tdc0の10〜10000倍程度のはるかに長いTdc1にしておき、i11を越えると徐々にフィルタ時定数を短くし、i12になると通常のフィルタ時定数Tdc0に戻すことにより直流母線電圧補正値Vdcfilが素早く真値に近づくため、過励磁状態から通常磁束状態に戻る。予めインバータ装置の特性や交流電動機の特性からi11やi12を設定することにより、磁気飽和し易い交流電動機でもインバータ装置の過電流異常や交流電動機５の焼損を心配することなく減速時間を短くすることができる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、フィルタ時定数を調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、フィルタ時定数を調整しても同様の効果が得られる。または、図４のように交流電動機５に流れる電流i1に応じて、i1がi13になるまではゲインを予め設定された1.0よりも大きな値にしておき、i13を越えると徐々にゲインを小さくし、i14になると1.0に戻すことにより過励磁状態から通常磁束状態に戻る。予めインバータ装置の特性や交流電動機の特性からi13やi14を設定することにより、磁気飽和し易い交流電動機でもインバータ装置の過電流異常や交流電動機５の焼損を心配することなく減速時間を短くすることができる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、ゲインを調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、ゲインを調整しても同様の効果が得られる。または、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、フィルタ時定数を調整すると同時にゲインを調整することでも同様の効果が得られる。または、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、フィルタ時定数を調整すると同時にゲインを調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、フィルタ時定数を調整すると同時にゲインを調整することでも同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００６４】
図８は、本発明の方法を適用するインバータ装置の第５の実施例のブロック図、図９は電圧指令調整手段のブロック図、図１０は電圧指令保持手段の例、図１１は電圧指令減量分演算手段の例である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、交流電源１、コンバータ部２、コンデンサ３、インバータ部４、交流電動機５、直流母線電圧検出手段６、電流検出器７、電流変換手段８、フィルタ手段１０、電圧指令補正手段１１、周波数／位相変換手段１２、ＰＷＭ演算手段１３、電圧指令調整手段１８及びスイッチＳＷ４を備えている。本インバータ装置のコンバータ部２は交流電源１の交流電圧を整流することにより直流電圧に変換する。コンデンサ３はコンバータ部２により変換された直流電圧を平滑する。インバータ部４はパワー素子をＰＷＭ制御することにより任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動機５に供給する。直流母線電圧検出手段６はコンデンサ３の両端にかかる直流母線電圧Vdcを検出する。電流検出器７は前記交流電動機５に供給される電流を検出する。電流変換手段８は前記電流検出器７で検出された電流を交流電動機に流れる電流i1及びトルク電流検出値iqと励磁電流検出値idに分離する。フィルタ手段１０は時定数Tdcを直流母線電圧検出手段６で検出した直流母線電圧Vdcを時定数Tdc0の一次遅れフィルタを通した直流母線電圧補正値Vdcfilとして出力する。電圧指令調整手段１８は図９のように任意の電圧指令V1*と任意の出力周波数f1と交流電動機５に流れる電流の大きさに応じて、調整後の電圧指令V1*'を出力する。電圧指令補正手段１１は任意の電圧指令V1*または調整後の電圧指令V1*'とインバータ部４の出力電圧が一致するように前記直流母線電圧補正値Vdcfilから電圧指令補正値を演算する。周波数／位相変換手段１２は任意の出力周波数f1を入力し、電圧位相の演算をする。ＰＷＭ演算手段１３は電圧指令補正手段１１からの電圧指令補正値と周波数／位相変換手段１２からの電圧位相とからＰＷＭ信号を演算する。インバータ部４のパワー素子はＰＷＭ演算手段１３から出力されるＰＷＭ信号で駆動される。
【００６５】
本発明での通常運転状態から減速状態に移行する場合の動作を具体的に説明する。まず、通常制御状態では、ＳＷ４がａ側であり、電圧指令補正手段１１に入力される電圧指令は任意の電圧指令V1*で運転される。減速指令が入るとＳＷ４がｂ側に切替る。このとき電圧指令補正手段１１に入力される電圧指令は電圧指令調整手段１８が出力する調整後の電圧指令V1*'となる。この電圧指令調整手段１８の動作は、図１０のように電圧指令保持手段１９で周波数が予め設定したf11より高い場合、減速開始した場合の電圧指令を保持しf11よりも減速した場合には徐々に通常の一点破線に示すような周波数と電圧の比に近づける、そして、f12よりも減速した場合には、通常の電圧と周波数の比になるよな調整後の電圧指令V1*'を出力する。この例では設定した周波数f11、f12は予め設定しておくと説明したが、現在の出力周波数に対してある割合という形で決定しても良い。これにより減速開始してf12まで減速するまでは任意の電圧指令V1*に対して、調整後の電圧指令V1*'が大きくなる。これにより交流電動機５が過励磁状態となるため、交流電動機５での鉄損や銅損等が増えるので、インバータ装置側に戻ってくる回生電力が小さくなり、インバータ装置が過電圧状態になりにくくなり、通常の磁束レベルに比べて減速時間を短くすることができる。
【００６６】
一方、近年磁気飽和し易い交流電動機５が増えてきており、過励磁にしようとしても磁気飽和してしまい電流ばかり流れてしまい磁束がそれ以上増えなくなってしまう。そこで本発明では、図１１のように電圧指令減量分演算手段２０が交流電動機５に流れる電流i1に応じて、i1がi15になるまでは不感帯として何もしないが、i15を越えると徐々にi1に応じて、電圧指令減量分V1dを大きく出力し、i16を越えると固定した電圧指令減量分V1dを出力する。電圧指令保持手段１９の出力から電圧指令減量分演算手段２０を減算した値を周波数f1に応じて、図１０の一点破線の値でリミット手段２１によりリミットして、調整後の電圧指令V1*'として出力する。電流の大きさに応じて、電圧指令減量分演算手段２０が電圧指令保持手段１９の出力を調整することにより過励磁状態から通常磁束状態に戻る。予めインバータ装置の特性や交流電動機の特性からi15やi16を設定することにより、磁気飽和し易い交流電動機でもインバータ装置の過電流異常や交流電動機５の焼損を心配することなく減速時間を短くすることができる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、電圧指令と周波数の比率を調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、電圧指令と周波数の比率を調整しても同様の効果が得られる。
【実施例６】
【００６７】
図１２は、本発明の方法を適用するインバータ装置の第６の実施例のブロック図である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、交流電源１、コンバータ部２、コンデンサ３、インバータ部４、交流電動機５、直流母線電圧検出手段６、電流検出器７、電流変換手段８、時定数調整手段９、フィルタ手段１０、電圧指令補正手段１１、周波数／位相変換手段１２、ＰＷＭ演算手段１３、電圧指令調整手段１８及びスイッチＳＷ１、ＳＷ４を備えている。本インバータ装置のコンバータ部２は交流電源１の交流電圧を整流することにより直流電圧に変換する。コンデンサ３はコンバータ部２により変換された直流電圧を平滑する。インバータ部４はパワー素子をＰＷＭ制御することにより任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動機５に供給する。直流母線電圧検出手段６はコンデンサ３の両端にかかる直流母線電圧Vdcを検出する。電流検出器７は前記交流電動機５に供給される電流を検出する。電流変換手段８は前記電流検出器７で検出された電流を交流電動機に流れる電流i1及びトルク電流検出値iqと励磁電流検出値idに分離する。時定数調整手段９は交流電動機５に流れる電流の大きさに応じて、フィルタ手段１０で使用する時定数Tdcを調整する。フィルタ手段１０は直流母線電圧検出手段６で検出した直流母線電圧Vdcを時定数Tdcの一次遅れフィルタを通した直流母線電圧補正値Vdcfilとして出力する。電圧指令調整手段１８は図９のように任意の電圧指令V1*と任意の出力周波数f1と交流電動機５に流れる電流の大きさに応じて、調整後の電圧指令V1*'を出力する。電圧指令補正手段１１は任意の電圧指令V1*または調整後の電圧指令V1*'とインバータ部４の出力電圧が一致するように前記直流母線電圧補正値Vdcfilから電圧指令補正値を演算する。周波数／位相変換手段１２は任意の出力周波数f1を入力し、電圧位相の演算をする。ＰＷＭ演算手段１３は電圧指令補正手段１１からの電圧指令補正値と周波数／位相変換手段１２からの電圧位相とからＰＷＭ信号を演算する。インバータ部４のパワー素子はＰＷＭ演算手段１３から出力されるＰＷＭ信号で駆動される。
【００６８】
本発明での通常運転状態から減速状態に移行する場合の動作を具体的に説明する。まず、通常制御状態では、ＳＷ４がａ側であり、電圧指令補正手段１１に入力される電圧指令は任意の電圧指令V1*となると同時にＳＷ１がａ側であり、予め設定されているフィルタ時定数Tdc0で運転されるため、インバータ部４の出力電圧は電圧指令値V1*に一致している。減速指令が入るとＳＷ１及びＳＷ４がｂ側に切替る。このとき電圧指令補正手段１１に入力される電圧指令は電圧指令調整手段１８が出力する調整後の電圧指令V1*'となる。この電圧指令調整手段１８の動作は、図１０のように電圧指令保持手段１９で周波数が予め設定したf11より高い場合、減速開始した場合の電圧指令を保持しf11よりも減速した場合には徐々に通常の一点破線に示すような周波数と電圧の比に近づける、そして、f12よりも減速した場合には、通常の電圧と周波数の比になるよな調整後の電圧指令V1*'を出力する。また、フィルタ時定数はTdc0の10〜10000倍程度のはるかに長い時定数のTdc1になる。このため、減速中はフィルタ手段１０の出力する直流母線電圧補正値Vdcfilが減速開始時の値が維持されるようになる。実際には減速することにより直流母線電圧が上昇するため、電圧指令補正手段１１が正しく動作せず、調整後の電圧指令V1*'よりも大きな出力電圧を出すように電圧指令補正値を演算する。これにより交流電動機５が過励磁状態となるため、交流電動機５での鉄損や銅損等が増えるので、インバータ装置側に戻ってくる回生電力が小さくなり、インバータ装置が過電圧状態になりにくくなり、通常の磁束レベルに比べて減速時間を短くすることができる。
【００６９】
一方、近年磁気飽和し易い交流電動機５が増えてきており、過励磁にしようとしても磁気飽和してしまい電流ばかり流れてしまい磁束がそれ以上増えなくなってしまう。そこで本発明では、図２のように交流電動機５に流れる電流i1に応じて、i1がi11になるまではフィルタ時定数Tdcを通常のフィルタ時定数Tdc0の10〜10000倍程度のはるかに長いTdc1にしておき、i11を越えると徐々にフィルタ時定数を短くし、i12になると通常のフィルタ時定数Tdc0に戻すことにより直流母線電圧補正値Vdcfilが素早く真値に近づくため、過励磁状態から通常磁束状態に戻る。予めインバータ装置の特性や交流電動機の特性からi11やi12を設定することにより、磁気飽和し易い交流電動機でもインバータ装置の過電流異常や交流電動機５の焼損を心配することなく減速時間を短くすることができる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、フィルタ時定数を調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、フィルタ時定数を調整しても同様の効果が得られる。または、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、電圧指令減量分演算手段２０が電圧指令保持手段１９の出力を調整することにより過励磁状態から通常磁束状態に戻すことにより同じ効果が得られる。また、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、電圧指令と周波数の比率を調整するのではなく、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、電圧指令と周波数の比率を調整しても同様の効果が得られる。または、交流電動機５に流れる電流i1に応じて、電圧指令と周波数の比率を調整すると同時にフィルタ時定数を調整しても同様の効果が得られる。また、トルク電流検出値iqや励磁電流検出値idに応じて、電圧指令と周波数の比率を調整すると同時にフィルタ時定数を調整しても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明では交流電源をコンバータ部により直流に変換するインバータ装置の例で説明したが、交流電源及びコンバータ部をバッテリーなどの直流電源に置き換えたインバータ装置であっても、同様な方法で交流電動機を過励磁にした状態で減速することにより、減速時間を短くすることができる。また、図２の時定数調整手段９は電流検出値に対して、時定数が直線状に変化するような例で示したが、任意の関数で定義しても同様の効果が得られる。また、図４のゲイン調整手段１４は電流検出値に対して、ゲインが直線状に変化するような例で示したが、任意の関数で定義しても同様の効果が得られる。また、図１０の電圧指令保持手段１８は周波数がf11〜f12まで直線状に元の周波数と電圧の比率となるように変化させているが、任意の関数であっても同様の効果が得られる。また、図１１の電圧指令減量分演算手段１９は電流に対して不感帯を持たせたり、電流に比例して電圧減量分を演算しているが、任意の関数であっても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の方法を適用するインバータ装置の第１の実施例のブロック図
【図２】時定数調整手段の例
【図３】本発明の方法を適用するインバータ装置の第２の実施例のブロック図
【図４】ゲイン調整手段の例
【図５】本発明の方法を適用するインバータ装置の第３の実施例のブロック図
【図６】ゲイン演算手段のブロック図
【図７】本発明の方法を適用するインバータ装置の第４の実施例のブロック図
【図８】本発明の方法を適用するインバータ装置の第５の実施例のブロック図
【図９】電圧指令調整手段のブロック図
【図１０】電圧指令保持手段の例
【図１１】電圧指令減量分演算手段の例
【図１２】本発明の方法を適用するインバータ装置の第６の実施例のブロック図
【図１３】従来例のインバータ装置の第１の実施例のブロック図
【図１４】従来例のインバータ装置の第２の実施例のブロック図
【図１５】従来例のインバータ装置の第２の実施例運転時のフローチャート
【符号の説明】
【００７２】
１  交流電源
２  コンバータ部
３、１０２  コンデンサ
４、１０３  インバータ部
５  交流電動機
６  直流母線電圧検出手段
７  電流検出器
８  電流変換手段
９  時定数調整手段
１０  フィルタ手段
１１  電圧指令補正手段
１２  周波数／位相変換手段
１３  ＰＷＭ演算手段
１４  ゲイン調整手段
１５  乗算手段
１６  ゲイン演算手段
１７  直流母線電圧基準化手段
１８  電圧指令調整手段
１９  電圧指令保持手段
２０  電圧指令減量分演算手段
２１  リミット手段
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４  スイッチ
１０１  整流部
１０４  交流電動機
１１１  周波数設定器
１１４  電圧・周波数変換回路
１１５  変調回路
１１６  ベースドライブ回路
１１８  設定器
１１９  比較器
１２０  加減速制限回路
１２１  電圧制御回路
２０１〜２０６  トランジスタ
３０１  コンバータ回路
３０２  平滑コンデンサ
３０３  インバータ回路
３０４、３１４、４２１  マイクロコンピュータ
３０５  ベースアンプ
３０６  直流電圧検出回路
３０８  誘導電動機
３１５  出力演算回路
３１６  ＲＡＭ
３５０  インバータ装置
４００  運転指令装置
４２２  キーシート
４２３  表示器
【図１】
2005295614.tif 000003
【図２】
2005295614.tif 000004
【図３】
2005295614.tif 000005
【図４】
2005295614.tif 000006
【図５】
2005295614.tif 000007
【図６】
2005295614.tif 000008
【図７】
2005295614.tif 000009
【図８】
2005295614.tif 000010
【図９】
2005295614.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005295614.tif 000014
【図１３】
2005295614.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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