(57)【要約】【課題】高負荷時においてモータおよびインバータの過負荷保護機能が動作しないようにしてモータおよびインバータの性能を最大限に発揮する。【解決手段】  出力電流の制限レベルを２通り設定し、モータおよびインバータの過負荷保護に使用する電子サーマルの値が予め設定された値以下の場合は、出力電流を第１の制限レベルに制限し、電子サーマルの値が予め設定された値を超えた場合は、出力電流を第２の制限レベルに制限し、電子サーマルの値が定格値以下になると再び第１の制限レベルに制限するという手順で処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源を直流電源へ変換するコンバータ部と、前記コンバータ部で変換した直流を可変周波・可変電圧の交流に変換して出力するインバータ部と、前記インバータ部の出力電流を検出する電流検出器および電流検出回路と、設定周波数まで予め設定された加減速レートで加減速した周波数に基づきインバータの出力周波数と出力電圧を制御する制御部を備えたインバータ制御装置において、
前記電流検出回路の出力よりインバータの出力電流の実効値を演算する出力電流演算手段と、前記出力電流演算手段により演算されたインバータの出力電流からモータの過負荷保護を行う電子サーマル演算手段と、インバータの出力電流の制限レベルを２通り設定し、前記電子サーマル演算手段により演算されたモータの過負荷保護に使用する電子サーマルの値が予め設定された値以下の場合は、出力周波数を下げて出力電流を第１の制限レベルに制限し、電子サーマルの値が予め設定された値を超えた場合は、出力周波数を下げて出力電流を第２の制限レベルに制限し、電子サーマルの値が定格値以下になると再び出力電流を第１の制限レベルに制限するストール防止制御手段とを備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記ストール防止制御手段は、インバータの出力電流とモータの電子サーマルの値およびインバータの電子サーマルの値に基づき出力周波数を制御することを特徴とする請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記第１の制限レベルと前記第２の制限レベルの各々にヒステリシスを備えたものである請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記第１の制限レベルはインバータの定格電流以上に設定し、前記第２の制限レベルはインバータの定格電流以下に設定したものである請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
商用交流電源を直流電源へ変換するコンバータ部と、前記コンバータ部で変換した直流を可変周波・可変電圧の交流に変換して出力するインバータ部と、前記インバータ部の出力電流を検出する電流検出器および電流検出回路と、設定周波数まで予め設定された加減速レートで加減速した周波数に基づきインバータの出力周波数と出力電圧を制御する制御部を備えたインバータ制御方法において、
過負荷検出に使用するモータの電子サーマルまたはインバータの電子サーマルの値が予め設定された値を超えたというフラグである電子サーマル検出フラグがＯＮしているかを判断するステップ（Ｓ１）と、
前記ステップ（Ｓ１）で電子サーマル検出フラグがＯＮしていなければ、インバータの出力電流が予め設定された電流制限レベル１の電流値を超えたというフラグである制限レベル１検出フラグがＯＮしているかを判断するステップ（Ｓ２）と、
前記ステップ（Ｓ２）で制限レベル１検出フラグがＯＮしていなければ、出力電流が予め設定された電流制限レベル１の電流値を超えているかどうかを判断するステップ（Ｓ３）と、
前記ステップ（Ｓ３）で出力電流が第１の制限レベルの電流値を超えない場合は、指令周波数に設定周波数をセットするステップ（Ｓ４）と、
出力周波数が指令周波数より小さい場合は出力周波数に加速レートを加え大きくするステップ（Ｓ８）と、
出力周波数が指令周波数より大きい場合は出力周波数に減速レートを減じ小さくするステップ（Ｓ１０）と、
前記ステップ（Ｓ３）で出力電流が第１の制限レベル以上の場合は、第１の制限レベル検出フラグをＯＮし（Ｓ５）、減速を行うために指令周波数に最低出力周波数をセットするステップ（Ｓ６）とからなるインバータ制御方法。
【請求項６】
前記ステップ（Ｓ２）で制限レベル１検出フラグがＯＮしていれば、モータまたはインバータの電子サーマルの値が設定値を超えているかどうかを判断するステップ（Ｓ１１）と、
前記設定値を超えていない場合は出力電流が第１の制限レベルにヒステリシスをもたせた値である復帰レベル１以下であるかどうかを判断し（Ｓ１２）、出力電流が前記復帰レベル１以下であれば、制限レベル１検出フラグをＯＦＦし（Ｓ１４）、指令周波数に設定周波数をセットするステップ（Ｓ１５）と、
出力周波数が指令周波数より小さい場合は出力周波数に加速レートを加え大きくするステップ（Ｓ８）と、
出力周波数が指令周波数より大きい場合は出力周波数に減速レートを減じ小さくするステップ（Ｓ１０）とからなる請求項５記載のインバータ制御方法。
【請求項７】
出力電流が前記復帰レベル１より大きい場合は、指令周波数に最低出力周波数をセットするステップ（Ｓ１３）と、モータまたはインバータの電子サーマル値が前記設定値を超えている場合は電子サーマル検出フラグをＯＮし、指令周波数に最低出力周波数をセット（Ｓ１３）する請求項６記載のインバータ制御方法。
【請求項８】
前記ステップ（Ｓ１）で電子サーマル検出フラグがＯＮしている場合はモータおよびインバータの電子サーマルの値がそれぞれの定格値以下になっているかを判断し（Ｓ１７）、
ステップ１７でモータおよびインバータの電子サーマルの値がそれぞれの定格値より大きい場合は、インバータの出力電流が予め設定された電流制限レベル２の電流値を超えたというフラグである制限レベル２検出フラグがＯＮしているかを判断し（Ｓ１８）、前記制限レベル２検出フラグがＯＮしていない場合は、出力電流が予め設定された電流制限レベル２の電流値を超えているかどうかを判断し（Ｓ１９）、出力電流が電流制限レベル２の電流値を超えている場合は、制限レベル２検出フラグをＯＮし（Ｓ２０）、指令周波数に最低出力周波数をセット（Ｓ２１）する請求項５記載のインバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流を可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ制御装置のストール防止制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ制御装置のストール防止制御方法は、負荷の状態（インバータの出力電流）に応じて以下のように自動的にインバータの出力周波数を調整している。
加速中にインバータの出力電流が予め設定された値を超えると、加速を中止し出力周波数を維持し、出力電流が前記設定値以下になると加速を再開する。
設定周波数出力中に出力電流が予め設定された値を超えると、減速を開始し、出力電流が前記設定値以下になると、設定周波数まで加速する。
図６は、加速中に負荷が増加した場合の出力電流と出力周波数の関係を示した図である。
図７は、設定周波数出力中に負荷が増加した場合の出力電流と出力周波数の関係を示した図である。
また、本技術に関連する特許公報として、例えば特許文献１がある。
【特許文献１】特開平６−３３５２８９号公報  図５参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のインバータ制御装置のストール防止制御方法では、負荷が増加（インバータ出力電流が増加）した場合に、出力電流が予め設定された値を超えると、加速中であれば加速を中止し、設定周波数出力中であれば減速して出力電流を下げるという手順をとっているので、高負荷時に出力電流を多くとれないという問題があった。また、高負荷時に出力電流を多くとりたい用途では、前記設定値を高くせざるを得ないので、モータまたはインバータの過負荷保護機能が動作しやすいという問題もあった。
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、高負荷時においてモータおよびインバータの過負荷保護機能が動作しないようにモータおよびインバータの電子サーマルの値とインバータの出力電流をもとに出力周波数を制御することにより、モータおよびインバータの性能を最大限に発揮することができる方法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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、インバータの出力電流が予め設定された出力電流制限レベル１の設定値を超えた場合には、予め設定された減速レートで出力周波数を下げ、出力電流が出力電流制限レベル１にヒステリシスをもたせた値である復帰レベル１以下になると設定周波数まで予め設定された加速レートで出力周波数を上げることで出力電流を出力電流制限レベル１の設定値に制限する。電子サーマル演算手段により演算されたモータの電子サーマルの値あるいはインバータの電子サーマルの値が予め設定された値を超えた場合は、出力電流が予め設定された出力電流制限レベル２の設定値（モータおよびインバータの定格電流値よりも低い値）にヒステリシスをもたせた値である復帰レベル２以下になるまで予め設定された減速レートで出力周波数を下げ、出力電流が復帰レベル２以下になると設定周波数まで予め設定された加速レートで出力周波数を上げ、出力電流が出力電流制限レベル２の設定値を超えると予め設定された減速レートで出力周波数を下げることで出力電流を出力電流制限レベル２の設定値に制限し、モータの電子サーマルの値とインバータの電子サーマルの値を減少させる。モータの電子サーマルとインバータの電子サーマルの両方の値がそれぞれの定格値以下になると設定周波数まで予め設定された加速レートで出力周波数を上げ出力電流を出力電流制限レベル１に制限するという手順を備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によると、モータおよびインバータの電子サーマルの値とインバータの出力電流をもとに出力周波数を制御することにより、高負荷時においてもモータおよびインバータの過負荷保護機能がなるべく動作しないように運転することができ、モータおよびインバータの性能を最大限に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の方法を実施するインバータ制御装置の構成を示す回路構成図である。図において１は商用交流電源、２は交流電源を整流するコンバータ部、３は整流された電圧を平滑する平滑コンデンサ、４は直流を交流に変換するインバータ部、５は誘導電動機、６は電流検出器、７は電流検出回路、８はインバータ部を駆動するゲートドライブ回路、１０は前記電流検出回路の出力よりインバータの出力電流の実効値を演算する出力電流演算手段、１１は前記出力電流演算手段により演算されたインバータの出力電流からモータ及びインバータの過負荷保護を行う電子サーマル演算手段、１２は前記出力電流演算手段により演算されたインバータの出力電流と前記電子サーマル演算手段により演算されたモータ及びインバータの電子サーマルの値に基づき指令周波数を制御するストール防止制御手段、１３は前記ストール防止制御手段により演算された指令周波数より出力周波数を演算する加減速演算手段、１４は前記加減速演算手段により演算された出力周波数を電圧に変換する周波数／電圧変換手段、１５はＰＷＭ演算手段、１６はモータおよびインバータの過負荷保護用のスイッチとなっている。
図２は出力電流と出力周波数および電子サーマルの関係を示す図である。Ｐ１、Ｐ３はモータおよびインバータの電子サーマル設定値、Ｐ２は定格値である。図においてモータおよびインバータの電子サーマル設定値を超えた動作時点Ｐ１（設定値）で出力周波数を下げる。動作時点Ｐ１（設定値）からＰ２（定格値）までは出力周波数を調整して出力電流を制限レベル２と復帰レベル２の間になるように電流を制限するので、モータおよびインバータの電子サーマルは設定値から定格値へと下がる。
【０００８】
図３，４，５はインバータ制御装置においてストール防止制御の処理手順を示すフローチャートである。図中の符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・はステップ１、ステップ２、ステップ３・・・を表わしている。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
はじめにステップ1で過負荷検出に使用するモータの電子サーマルまたはインバータの電子サーマルの値が予め設定された値を超えたというフラグである電子サーマル検出フラグがＯＮしているかを判断する。ステップ１で電子サーマル検出フラグがＯＮしていなければ、ステップ２でインバータの出力電流が予め設定された電流制限レベル１の電流値を超えたというフラグである制限レベル１検出フラグがＯＮしているかを判断する。ステップ２で制限レベル１検出フラグがＯＮしていなければ、ステップ３で出力電流が予め設定された電流制限レベル１の電流値を超えているかどうかを判断する。ステップ３で出力電流が電流制限レベル１の電流値を超えていない（負荷が軽い）場合はステップ４へ進み、指令周波数に設定周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０で出力周波数と指令周波数を比較し加減速演算（出力周波数を演算する）を実行し終了する。ステップ３で出力電流が電流制限レベル１の電流値を超えている（負荷が増加）場合はステッ５へ進み制限レベル１検出フラグをＯＮし、ステップ６で減速を行うために指令周波数に最低出力周波数をセットする。ステップ７〜ステップ１０では指令周波数に最低出力周波数がセットされているため、減速処理を実行し終了するが、減速することで出力電流を下げようとする。
【０００９】
次にステップ２で制限レベル１検出フラグがＯＮしていればステップ１１へ進み、モータまたはインバータの電子サーマルの値が予め設定された値を超えているかどうかを判断し、超えていない場合はステップ１２進み、出力電流が電流制限レベル１にヒステリシスをもたせた値である復帰レベル１以下であるかどうかを判断する。ステップ１２で出力電流が復帰レベル１以下であればステップ１４へ進み、制限レベル１検出フラグをＯＦＦし、ステップ１５で指令周波数に設定周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は加速）し終了する。ステップ１２で出力電流が復帰レベル１以下でない場合はステップ１３で指令周波数に最低出力周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は減速）し終了するが、減速することで引き続き出力電流を下げようとする。ステップ１１でモータまたはインバータの電子サーマルの値が予め設定された値を超えている場合はステップ１６へ進み、電子サーマル検出フラグをＯＮし、ステップ１３で指令周波数に最低出力周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は減速）し終了する。
【００１０】
次にステップ１で電子サーマル検出フラグがＯＮしている場合はステップ１７へ進み、モータおよびインバータの電子サーマルの値がそれぞれの定格値以下になっているかを判断する。モータおよびインバータの電子サーマルは出力電流をもとに演算されるため、減速により出力電流が下がり、その結果電子サーマルの値も低下していく。ステップ１７でモータおよびインバータの電子サーマルの値がそれぞれの定格値以下でない場合はステップ１８へ進み、インバータの出力電流が予め設定された電流制限レベル２の電流値を超えたというフラグである制限レベル２検出フラグがＯＮしているかを判断する。ステップ１８で制限レベル２検出フラグがＯＮしていない場合は、ステップ１９で出力電流が予め設定された電流制限レベル２の電流値を超えているかどうかを判断する。ステップ１９で出力電流が電流制限レベル２の電流値を超えている場合はステップ２０へ進み、制限レベル２検出フラグをＯＮし、ステップ２１で指令周波数に最低出力周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は減速）し終了する。ステップ１９で出力電流が制限レベル２を超えていない場合は、ステップ２３で制限レベル２検出フラグをＯＦＦし、ステップ２４で指令周波数に設定周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は加速）し終了する。ステップ１８で制限レベル２検出フラグがＯＮしている場合は、ステップ２２で出力電流が電流制限レベル２にヒステリシスをもたせた値である復帰レベル２以下であるかどうかを判断する。ステップ２２で出力電流が復帰レベル２を超えている場合は、ステップ２１で指令周波数に最低出力周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は減速）し終了する。ステップ２２で出力電流が復帰レベル２以下の場合は、ステップ２３で制限レベル２検出フラグをＯＦＦし、ステップ２４で指令周波数に設定周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は加速）し終了する。ステップ１７でモータおよびインバータの電子サーマルの値がそれぞれの定格値以下の場合は、ステップ２５で電子サーマル検出フラグをＯＦＦし、ステップ２３で制限レベル２検出フラグをＯＦＦし、ステップ２４で指令周波数に設定周波数をセットし、ステップ７〜ステップ１０の加減速演算を実行（この場合は加速）し終了する。
【００１１】
このように、負荷が増加した場合に出力周波数を下げて、モータおよびインバータの電子サーマルの値が予め設定した値を超えるまでは出力電流を第１の制限レベルに制限し、モータおよびインバータの電子サーマルの値が予め設定した値を超えた場合は、出力電流をモータおよびインバータ定格電流値以下である第２の制限レベルに制限してモータおよびインバータの電子サーマルの値を定格値以下にすることで、モータおよびインバータの過負荷保護がなるべく動作しないように制御でき、モータおよびインバータの性能を最大限に発揮できる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
出力電流の制限レベルを２通り設定し、モータおよびインバータの過負荷保護に使用する電子サーマルの値が予め設定された値以下の場合は、出力電流を第１の制限レベルに制限し、電子サーマルの値が予め設定された値を超えた場合は、出力電流を第２の制限レベルに制限し、電子サーマルの値が定格値以下になると再び第１の制限レベルに制限するという手順をとるため、高負荷時においてできるだけモータおよびインバータの過負荷保護機能が動作しないようにし、モータおよびインバータの性能を最大限に発揮でき、高負荷時に出力電流多くとりたいという用途にも適用できる。特に真空ポンプ等の負荷トルクが急激に変化する用途におけるストール防止に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の方法を適用するインバータ制御装置の構成を示す回路構成図
【図２】本発明における出力電流と出力周波数および電子サーマルの関係を示す図
【図３】本発明の方法の処理手順を示すフローチャート
【図４】本発明の方法の処理手順を示すフローチャート
【図５】本発明の方法の処理手順を示すフローチャート
【図６】加速中に負荷が増大した場合の出力電流と出力周波数の関係を示す図
【図７】設定周波数出力中に負荷が増大した場合の出力電流と出力周波数の関係を示す図
【符号の説明】
【００１４】
１  交流電源
２  コンバータ部
３  平滑コンデンサ
４  インバータ部
５  誘導電動機
６  電流検出器
７  出力電流検出回路
８  ゲートドライブ回路
９  制御部
１０  出力電流演算手段
１１  電子サーマル演算手段
１２  ストール防止制御手段
１３  加減速演算手段
１４  周波数／電圧変換手段
１５  ＰＷＭ演算手段
１６  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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