(57)【要約】【課題】設置するスペースやコストがかからず、高精度な積算電力情報を出力する電力変換装置を提供する。【解決手段】電動機２に印加する電圧指令と電流検出部１２で検出した電流検出値に基づいて電動機２の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部１３と、予め設定された第１の所定時間毎に電力演算値を積算する積算電力演算部１４と、積算電力値と予め設定された所定積算電力値を比較し、積算電力値と所定積算電力値が一致すると一致信号を出力する比較部１５と、一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部１６と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機（２）に電力を供給する電力変換部（１１）と、
前記電動機（２）の電流を検出する電流検出部（１２）と、
を備えた電力変換装置（１）において、
前記電動機（２）に印加する電圧指令と前記電流検出部（１２）で検出した電流検出値に基づいて前記電動機（２）の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部（１３）と、
予め設定された第１の所定時間毎に前記電力演算値を積算し積算電力値を取得する積算電力演算部（１４）と、
前記積算電力値と予め設定された所定積算電力値とを比較し、前記積算電力値と前記所定積算電力値が一致すると一致信号を出力する比較部（１５）と、
前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部（１６）と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記パルス出力部（１６）の代わりに、
前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅の接点信号を出力する接点出力部（１７）を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
電動機（２）に電力を供給する電力変換部（１１）と、
トルク指令を受け、回転速度を検出する回転速度検出部（３）を有する前記電動機（２）を制御するベクトル制御演算部（１８）と、
を備えた電力変換装置（１）において、
前記回転速度検出部（３）で検出した前記電動機（２）の回転速度検出値及び前記トルク指令に基づいて前記電動機（２）の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部（１３）と、
予め設定された第１の所定時間毎に前記電力演算値を積算し積算電力値を取得する積算電力演算部（１４）と、
前記積算電力値と予め設定された所定積算電力値を比較し、前記積算電力値が前記所定積算電力値と一致すると一致信号を出力する比較部（１５）と、
前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部（１６）と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記パルス出力部（１６）の代わりに、
前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅の接点信号を出力する接点出力部（１７）を備えたことを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
電動機（２）に電力を供給する電力変換部（１１）と、
トルク指令および前記電動機（２）の回転速度推定値を受けて前記電動機（２）を制御するベクトル制御演算部（１８）と、
を備えた電力変換装置において、
前記回転速度推定値及び前記トルク指令に基づいて前記電動機（２）の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部（１３）と、
予め設定された第１の所定時間毎に前記電力演算値を積算し積算電力値を取得する積算電力演算部（１４）と、
前記積算電力値と予め定められた所定積算電力値を比較し、前記積算電力値が前記所定積算電力値と一致すると一致信号を出力する比較部（１５）と、
前記一致信号に基づき予め定められた第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部（１６）と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記パルス出力部（１６）の代わりに、
前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅だけ接点信号を出力する接点出力部（１７）を備えたことを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動する電力変換装置に関し、特に積算電力情報を外部に出力する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
積算電力情報を外部に出力する従来の技術として、電力変換器と電動機の間に電力量積算装置を設置し、電気的物理量から電力値を演算し、その積算電力値が所定の単位毎にパルスを出力する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、積算電力情報を得る別の従来技術として、電流検出手段及び電圧検出手段を電力変換器の２次側電力線に接続し、検出された電流と電圧の瞬時値に基づいて電力測定及び電力積算値を表示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）。
【特許文献１】特開２００２−５５１２０号公報（第１図）
【特許文献２】特開平１１−２０６１８８号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の装置では電力変換装置の出力は通常ＰＷＭスイッチングが伴う為、電力量積算装置の入力電圧は高周波となり、ノイズの為に電力値の演算に誤差が発生する等の要因により、積算電力量の精度が悪いという問題があった。また、電力量積算装置を別途設置する必要があったが、設置するスペースを必要とし、コストがかかるという問題もあった。
また、特許文献２の装置では電圧検出手段を搭載した電力変換器が必要であり、かつ、上記と同様にＰＷＭスイッチングによる積算電力量の精度の問題があった。
本発明はこれらの問題点を鑑みてなされたものであり、電力量積算装置のための設置スペースを不要とし、コストがかからず、高精度な積算電力情報を出力する電力変換装置を提供することを目的としている。
【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、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、電動機に電力を供給する電力変換部と、前記電動機の電流を検出する電流検出部と、を備えた電力変換装置において、前記電動機に印加する電圧指令と前記電流検出部で検出した電流検出値に基づいて前記電動機の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部と、予め設定された第１の所定時間毎に前記電力演算値を積算し積算電力値を取得する積算電力演算部と、前記積算電力値と予め設定された所定積算電力値とを比較し、前記積算電力値と前記所定積算電力値が一致すると一致信号を出力する比較部と、前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電力変換装置において、前記パルス出力部の代わりに、前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅の接点信号を出力する接点出力部を備えたことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、電動機に電力を供給する電力変換部と、トルク指令を受け、回転速度を検出する回転速度検出部を有する前記電動機を制御するベクトル制御演算部と、を備えた電力変換装置において、前記回転速度検出部で検出した前記電動機の回転速度検出値及び前記トルク指令に基づいて前記電動機の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部と、予め設定された第１の所定時間毎に前記電力演算値を積算し積算電力値を取得する積算電力演算部と、前記積算電力値と予め設定された所定積算電力値を比較し、前記積算電力値が前記所定積算電力値と一致すると一致信号を出力する比較部と、前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３記載の電力変換装置において、前記パルス出力部の代わりに、前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅の接点信号を出力する接点出力部を備えたことを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、電動機に電力を供給する電力変換部と、トルク指令および前記電動機の回転速度推定値を受けて前記電動機を制御するベクトル制御演算部と、を備えた電力変換装置において、前記回転速度推定値及び前記トルク指令に基づいて前記電動機の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部と、予め設定された第１の所定時間毎に前記電力演算値を積算し積算電力値を取得する積算電力演算部と、前記積算電力値と予め定められた所定積算電力値を比較し、前記積算電力値が前記所定積算電力値と一致すると一致信号を出力する比較部と、前記一致信号に基づき予め定められた第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５記載の電力変換装置において、前記パルス出力部の代わりに、前記一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅だけ接点信号を出力する接点出力部を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、電力変換装置内部における電動機制御で使用する電圧指令及び電流検出値に基づき積算電力を演算するため、高精度な積算電力情報のパルス列を出力することができる。
また、請求項２に記載の発明は、電力変換装置内部における電動機制御で使用する電圧指令及び電流検出値に基づき積算電力を演算するため、高精度な積算電力情報の接点信号を出力することができる。
また、請求項３に記載の発明は、電力変換装置内部における電動機制御で使用する前記電動機の回転数検出値及びトルク指令に基づき積算電力を演算するため、高精度な積算電力情報のパルス列を出力することができる。
また、請求項４に記載の発明は、電力変換装置内部における電動機制御で使用する前記電動機の回転数検出値及びトルク指令に基づき積算電力を演算するため、高精度な積算電力情報の接点信号を出力することができる。
また、請求項５に記載の発明は、電力変換装置内部における電動機制御で使用する前記電動機の回転数推定値及びトルク指令に基づき積算電力を演算するため、高精度な積算電力情報のパルス列を出力することができる。
また、請求項６に記載の発明は、電力変換装置内部における電動機制御で使用する前記電動機の回転数推定値及びトルク指令に基づき積算電力を演算するため、高精度な積算電力情報の接点信号を出力することができる。
また、この請求項１乃至６の何れかに記載の発明の電力変換装置を使用することで、パルス出力部あるいは接点出力部の出力に接続するカウンタの設置のみで積算電力を計測することができユーザでの積算電力検出装置を設置する必要がなくなるので、省スペース、省コストの観点からも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１実施例を示す電力変換装置のブロック図である。
図１において、１は電力変換装置、２は電動機、１１は電力変換部、１２は電流検出部、１３は電力演算部、１４は積算電力演算部、１５は比較部、１６はパルス出力部である。
本実施例の電力変換装置１の特徴とする点は以下のとおりである。
すなわち、電動機２に印加する電圧指令と電流検出値とから電動機２の電力を演算し電力演算値を取得する電力演算部１３と、予め設定された第１の所定時間毎に電力演算値を積算し積算電力値を取得する積算電力演算部１４と、積算電力値と予め設定された所定積算電力値とを比較し、前記積算電力値と前記所定積算電力値が一致すると一致信号を出力する比較部１５と、一致信号に基づき予め設定された第２の所定時間幅のパルスを出力するパルス出力部１６と、を備えるようにしている点である。
また、図２は、本発明の電力変換装置における積算電力値とパルス出力部の動作を示す説明図である。図２において、横軸は時間軸を示している。
以下、図１、２を用いて本実施例における電力変換装置の動作を説明する。
電力変換部１１は、電動機２に電力を供給する。電流検出部１２は電動機２に流れる電流を検出する。電力演算部１３は与えられた電圧指令と電流検出部１２により検出された電流値の大きさと電圧指令との力率角から瞬時電力を演算する。積算電力演算部１４は電力演算部１３で演算された瞬時電力を所定時間毎、例えば、毎スキャンあるいは毎秒毎に積算することにより積算電力値を演算する。比較部１５は積算電力演算部１４から出力される積算電力値と接続されるカウンタの応答能力や電力変換装置１の容量に応じて予めパラメータなどで設定された所定の積算電力値とを比較して、積算電力値が所定の積算電力値と一致すると一致信号を出力する。パルス出力部１６は一致信号が入力されると図２に示すように所定時間、例えば０．１秒間だけパルス出力端子(不図示)にパルスを出力する。
【実施例２】
【０００８】
図３は、本発明の第２実施例を示す電力変換装置のブロック図である。
図３において、１は電力変換装置、２は電動機、１１は電力変換部、１２は電流検出部、１３は電力演算部、１４は積算電力演算部、１５は比較部、１７は接点出力部である。
本実施例が第１実施例と相違する点は以下の通りである。
すなわち、本実施例は、パルス出力部１６の代わりに、一致信号に基づき予め設定された所定時間幅だけ接点信号を出力する接点出力部１７を備えるようにしている点である。
以下、図３を用いて、本実施例の電力変換装置１の動作を説明する。
電力変換部１１は、電動機２に電力を供給する。電流検出部１２は電動機２に流れる電流を検出する。電力演算部１３は与えられた電圧指令と電流検出部１２により検出された電流値の大きさと電圧指令との力率角から瞬時電力を演算する。積算電力演算部１４は電力演算部１３で演算された瞬時電力を所定時間毎、例えば、毎スキャンあるいは毎秒毎に積算することにより積算電力値を演算する。比較部１５は積算電力演算部１４から出力される積算電力値と接続されるカウンタの応答能力や電力変換装置１の容量に応じて予めパラメータなどで設定された所定の積算電力値とを比較して、積算電力値が所定の積算電力値と一致すると一致信号を出力する。接点出力部１７は一致信号が入力されると所定時間、例えば０．１秒間だけ接点をオンにする。尚、積算電力値と接点信号の出力の時間関係は、図２で示したパルス出力のタイミングと同じである。
【実施例３】
【０００９】
図４は、本発明の第３実施例を示す電力変換装置のブロック図である。
図４において、１は電力変換装置、２は電動機、３は回転速度検出部、１１は電力変換部、１２は電流検出部、１３は電力演算部、１４は積算電力演算部、１５は比較部、１６はパルス出力部、１８はベクトル制御演算部である。
本実施例が第１実施例と相違する点は以下の通りである。
すなわち、本実施例における電力演算部１３は、電動機２に印加する電圧指令と電流検出値とから電動機２の電力を演算するのではなく、回転速度検出部３で検出した回転速度検出値と与えられたトルク指令から瞬時電力を演算するようにしている点である。
以下、図４を用いて、本実施例の電力変換装置の動作を説明する。
電力変換部１１は、電動機２に電力を供給する。電流検出部１２は電動機２に流れる電流を検出する。回転速度検出部３は電動機２の回転速度を検出する。ベクトル制御演算部１８は与えられたトルク指令と回転速度検出値と電流検出値から電動機２を制御する為の指令を電力変換部１１に出力する。電力演算部１３は回転速度検出値と与えられたトルク指令から瞬時電力を演算する。積算電力演算部１４は電力演算部１３で演算された瞬時電力を所定時間毎、例えば、毎スキャンあるいは毎秒毎に積算することにより積算電力値を演算する。比較部１５は積算電力演算部１４から出力される積算電力値と接続されるカウンタの応答能力や電力変換装置１の容量に応じて予めパラメータなどで設定された所定の積算電力値とを比較して、積算電力値が所定の積算電力値と一致すると一致信号を出力する。パルス出力部１６は一致信号が入力されると所定時間、例えば０．１秒間だけパルス出力端子(不図示)にパルスを出力する。
【実施例４】
【００１０】
図５は、本発明の第４実施例を示す電力変換装置のブロック図である。
図５において、１は電力変換装置、２は電動機、３は回転速度検出部、１１は電力変換部、１２は電流検出部、１３は電力演算部、１４は積算電力演算部、１５は比較部、１７は接点出力部、１８はベクトル制御演算部である。
本実施例の電力変換装置１が第３実施例と相違する点は以下の通りである。
すなわち、本実施例は、パルス出力部１６の代わりに、一致信号に基づき予め設定された所定時間だけ接点信号を出力する接点出力部１７を備えるようにしている点である。
以下、図５を用いて、本実施例の電力変換装置１の動作を説明する。
電力変換部１１は、電動機２に電力を供給する。電流検出部１２は電動機２に流れる電流を検出する。回転速度検出部３は電動機２の回転速度を検出する。ベクトル制御演算部１８は与えられたトルク指令と回転速度検出値と電流検出値から電動機２を制御する為の指令を電力変換部１１に出力する。電力演算部１３は回転速度検出値と与えられたトルク指令から瞬時電力を演算する。積算電力演算部１４は電力演算部１３で演算された瞬時電力を所定時間毎、例えば、毎スキャンあるいは毎秒毎に積算することにより積算電力値を演算する。比較部１５は積算電力演算部１４から出力される積算電力値と接続されるカウンタの応答能力や電力変換装置１の容量に応じて予めパラメータなどで設定された所定の積算電力値とを比較して、積算電力値が所定の積算電力値と一致すると一致信号を出力する。接点出力部１７は一致信号が入力されると所定時間、例えば０．１秒間だけ接点をオンにする。
【実施例５】
【００１１】
図６は、本発明の第５実施例を示す電力変換装置のブロック図である。
図６において、１は電力変換装置、２は電動機、１１は電力変換部、１２は電流検出部、１３は電力演算部、１４は積算電力演算部、１５は比較部、１６はパルス出力部、１８はベクトル制御演算部である。
本実施例が第３実施例と相違する点は以下の通りである。
すなわち、本実施例における電力演算部１３は、回転速度検出部３で検出した回転速度検出値と与えられたトルク指令から瞬時電力を演算するようにしているのではなく、与えられた電動機２の回転速度推定値及び与えられたトルク指令から電動機２の電力を演算するようにしている点である。
以下、図６を用いて、本実施例の電力変換装置１の動作を説明する
電力変換部１１は、電動機２に電力を供給する。電流検出部１２は電動機２に流れる電流を検出する。ベクトル制御演算部１８は与えられたトルク指令と与えられた回転速度推定値と電流検出値から電動機２を制御する為の指令を電力変換部１１に出力する。電力演算部１３は与えられた回転速度推定値と与えられたトルク指令から瞬時電力を演算する。積算電力演算部１４は電力演算部１３で演算された瞬時電力を所定時間毎、例えば、毎スキャンあるいは毎秒毎に積算することにより積算電力値を演算する。比較部１５は積算電力演算部１４から出力される積算電力値と接続されるカウンタの応答能力や電力変換装置１の容量に応じて予めパラメータなどで設定された所定の積算電力値とを比較して、積算電力値が所定の積算電力値と一致すると一致信号を出力する。パルス出力部１６は一致信号が入力されると所定時間、例えば０．１秒間だけパルス出力端子（不図示）にパルスを出力する。
【実施例６】
【００１２】
図７は、本発明の第６実施例を示す電力変換装置のブロック図である。
図７において、１は電力変換装置、２は電動機、１１は電力変換部、１２は電流検出部、１３は電力演算部、１４は積算電力演算部、１５は比較部、１７は接点出力部、１８はベクトル制御演算部である。
本実施例の電力変換装置１が第５実施例と相違する点は以下の通りである。
すなわち、本実施例は、パルス出力部１６の代わりに、一致信号に基づき予め設定された所定時間だけ接点信号を出力する接点出力部１７を備えるようにしている点である。
以下、図７を用いて、本実施例の電力変換装置１の動作を説明する。
電力変換部１１は、電動機２に電力を供給する。電流検出部１２は電動機２に流れる電流を検出する。ベクトル制御演算部１８は与えられたトルク指令と与えられた回転速度推定値と電流検出値から電動機２を制御する為の指令を電力変換部１１に出力する。電力演算部１３は与えられた回転速度推定値と与えられたトルク指令から瞬時電力を演算する。積算電力演算部１４は電力演算部１３で演算された瞬時電力を所定時間毎、例えば、毎スキャンあるいは毎秒毎に積算することにより積算電力値を演算する。比較部１５は積算電力演算部１４から出力される積算電力値と所定の積算電力値とを比較して、積算電力値が接続されるカウンタの応答能力や電力変換装置１の容量に応じて予めパラメータなどで設定された所定の積算電力値と一致すると一致信号を出力する。接点出力部１７は一致信号が入力されると所定時間、例えば０．１秒間だけ接点をオンにする。
【００１３】
本発明の適用において、電動機の積算電力の検出が可能な電力変換装置について述べてきたが、同様な考え方で発電機の制御をする電力変換装置の積算電力の出力も可能である。また、駆動対象が電動機だけでなく任意の電気駆動に関する物であれば同様な装置として提供することができる。また、電力変換装置内部で電力を演算する方法として、実施例ではベクトル制御演算部としたが、制御対象の電動機に応じた制御方式により、トルク指令から電力変換装置を制御する演算手段であれば問題ない。ここでいう電動機とは直流電動機、多相誘導電動機、単相誘導電動機、同期電動機等の電力変換装置を使用して駆動する電動機を全て含める。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明は、積算電力情報を外部に出力することが要求される省エネルギー用途に用いられるサーボ制御装置やインバータ制御装置などの電力変換装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例を示す電力変換装置のブロック図
【図２】本発明の電力変換装置における積算電力値とパルス出力部の動作を示す説明図
【図３】本発明の第２実施例を示す電力変換装置のブロック図
【図４】本発明の第３実施例を示す電力変換装置のブロック図
【図５】本発明の第４実施例を示す電力変換装置のブロック図
【図６】本発明の第５実施例を示す電力変換装置のブロック図
【図７】本発明の第６実施例を示す電力変換装置のブロック図
【符号の説明】
【００１６】
１  電力変換装置
２  電動機
３  回転速度検出部
１１  電力変換部  
１２  電流検出部
１３  電力演算部
１４  積算電力演算部
１５  比較部
１６  パルス出力部
１７  接点出力部
１８  ベクトル制御演算部
【図１】
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【図２】
2007202287.tif 000004
【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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