(57)【要約】【課題】要求される制御性能に応じて最適なハードウェア構成を選択できるインバータ装置を提供する。【解決手段】電流制御指令に基づき電流制御演算を行う第1のマイクロコンピュータ１０３と、電流制御演算以外のモータ制御演算を行い電流制御指令を生成する第２のマイクロコンピュータ１０４と、を備え、第1のマイクロコンピュータ１０３と第２のマイクロコンピュータ１０４は、シリアル伝送を介してそれぞれの演算結果を互いに受け渡しする。尚、この第２のマイクロコンピュータ１０４は、仕様の異なるマイクロコンピュータと交換可能に備えられている。【選択図】図１
2007300694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を直流電圧に変換するコンバータ部と、
前記直流電圧を任意の周波数の交流電力に変換するインバータ部と、
を備えモータを駆動制御するインバータ装置において、
電流制御指令に基づき電流制御演算を行う第1のマイクロコンピュータと、
前記電流制御演算以外のモータ制御演算を行い前記電流制御指令を生成する第２のマイクロコンピュータと、を備え、
前記第1のマイクロコンピュータと前記第２のマイクロコンピュータは、
シリアル伝送を介してそれぞれの演算結果を互いに受け渡しすることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記第２のマイクロコンピュータは、仕様の異なるマイクロコンピュータと交換可能に備えられていることを特徴とする請求項１に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、モータを駆動制御するインバータ装置に関し、特に、複数のマイクロコンピュータを備えたインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマイクロコンピュータを備えたインバータ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
図２は、従来技術を示す複数のマイクロコンピュータを備えたインバータ装置の構成図である。図２において、２００はインバータ基本部、２０１はコンバータ部すなわち整流回路、２０２はコア用マイクロコンピュータ、２０３は制御用の電源回路、２０４はインバータ部すなわちスイッチング素子、２０５は温度検出回路、２０６は電圧検出回路、２０７はドライブ回路、２０８は電流検出回路、２０９は通信回路、２１０はＩ／Ｏブロック部、２１１は最小Ｉ／Ｏ回路、２１２はＩ／Ｏブロック、２１３は入力回路、２１４は出力回路、２１５はＩ／Ｏ用マイクロコンピュータ、２１６はオペレータ、２２０はモータである。
先ず、図２を用いて、従来技術のインバータ装置の構成を説明する。
インバータ装置は、インバータ基本部２００と、Ｉ／Ｏブロック部２１０とを備えて構成され、制御対象のモータ２２０の速度やトルクを制御するものである。インバータ基本部２００は、コア用マイクロコンピュータ２０２、コンバータ部２０１、電源回路２０３、インバータ部２０４、ドライブ回路２０７、電流検出回路２０８、電圧検出回路２０６、温度検出回路２０５を備えて構成されている。また、Ｉ／Ｏブロック２１０は、最小Ｉ／Ｏ回路２１１、Ｉ／Ｏブロック２１２を備えて構成され、更にＩ／Ｏブロック２１２は、Ｉ／Ｏ用マイクロコンピュータ２１５、オペレータ２１６、入力回路２１３、出力回路２１４を備えて構成されている。
次に、図２を用いて、従来技術のインバータ装置の動作を説明する。
Ｉ／Ｏブロック２１０は、入力回路２１３やオペレータ２１６からの情報をＩ／Ｏ用マイクロコンピュータ２１５で解釈して、モータ２２０を制御するための速度指令やトルク指令を生成し、シリアル信号に変換して通信回路２０９を介してコア用マイクロコンピュータ２０２に送信する。また、Ｉ／Ｏブロック２１０は、コア用マイクロコンピュータ２０２の持つ速度検出値やトルク検出値といったモータ２２０の挙動にかかわる情報を通信回路２０９を介してＩ／Ｏ用マイクロコンピュータ２１５で受信し、オペレータ２１６に表示したり出力回路２１４に出力したりして外部に通知している。さらに、モータの運転/停止やインバータ装置故障などの最低限必要な入出力を最小Ｉ／Ｏ回路２１１を介して外部に通知している。
インバータ基本部２００は、Ｉ／Ｏブロック２１０から伝送された速度指令やトルク指令、最低限必要な入出力をコア用マイクロコンピュータ２０２で受信し、温度検出回路２０５、電圧検出回路２０６、および電流検出回路２０８からの検出値と合わせて速度制御、電圧制御、電流制御を行い、ドライブ回路２０７へのＰＷＭ指令を生成し、ドライブ回路２０７を介してインバータ部２０４を駆動することによって、モータ２２０を速度指令やトルク指令に従った動作をさせている。
【０００３】
また、モータ制御演算を担うメインマイクロコンピュータの他に、インバータ基本部の制御条件を設定する制御条件設定部にサブマイクロコンピュータを備えているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
このように、従来技術における複数のマイクロコンピュータを備えたインバータ装置は、速度制御や電圧制御や電流制御といったモータ制御演算自体はコア用マイクロコンピュータまたはメインマイクロコンピュータ一つで実施するのである。
【特許文献１】特開平１１−４１９４３号公報（第３−６頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−２８９７７２号公報（第３−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の複数のマイクロコンピュータを備えたインバータ装置では、モータ制御演算を１つのマイクロコンピュータで担うようになっているため、モータの制御性能を向上するためにはマイクロコンピュータの演算能力を向上しなければならないが、演算能力の向上による電源電圧低下などのマイクロコンピュータ特有の物理的な課題を回避できないという問題があった。
また、インバータ装置では、高速な演算能力を持ち、且つモータ制御に使用されるＰＷＭ信号出力機能を持つマイクロコンピュータを使用しなければならないため、マイクロコンピュータの選定範囲が狭まるという問題があった。
また、モータ制御の演算の中でも、電流制御演算は簡単な演算を高速に実行することを求められ、その他の制御演算には各制御との協調を取りながら複雑な演算を実行することを求められるにもかかわらず、一つのマイクロコンピュータですべてを実施するために、マイクロコンピュータ内の制御構成が複雑になるという問題があった。
【０００６】
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、モータ制御演算を複数のマイクロコンピュータに分散処理することで、低い演算能力を持つ複数のマイクロコンピュータで一つの高い演算能力を持つマイクロコンピュータを代替することができる高い制御性能のインバータ装置を提供することを目的とする。さらに、用途に応じて演算能力が大きく変化する電流制御以外の制御を担当するマイクロコンピュータを変更可能とし、用途に応じて最適なインバータ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】
【０００７】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、交流電力を直流電圧に変換するコンバータ部と、前記直流電圧を任意の周波数の交流電力に変換するインバータ部と、を備えモータを駆動制御するインバータ装置において、電流制御指令に基づき電流制御演算を行う第1のマイクロコンピュータと、前記電流制御演算以外のモータ制御演算を行い前記電流制御指令を生成する第２のマイクロコンピュータと、を備え、前記第1のマイクロコンピュータと前記第２のマイクロコンピュータは、シリアル伝送を介してそれぞれの演算結果を互いに受け渡しすることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインバータ装置において、前記第２のマイクロコンピュータは、仕様の異なるマイクロコンピュータと交換可能に備えられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、モータ制御演算を複数のマイクロコンピュータで分担するようにしているので、低い演算速度のマイクロコンピュータでも高い制御性能のインバータを構成することができる。
【００１０】
また請求項２に記載の発明によると、電流制御以外の制御を担当するマイクロコンピュータを変更できるようにしているので、用途に応じて最適なインバータを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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】
【００１２】
図１は、本発明を示すインバータ装置の構成図である。
図1において、１００はドライブ部、１０１は電流制御部、１０２は主制御部、１０３は第1のマイクロコンピュータすなわち電流制御用マイクロコンピュータ、１０４は第２のマイクロコンピュータすなわち主制御用マイクロコンピュータ、１０５はＩ／Ｏブロック、１０６はシリアル伝送用の通信回路、２０１はコンバータ部すなわち整流回路、２０３は制御用の電源回路、２０４はインバータ部すなわちスイッチング素子、２０５は温度検出回路、２０６は電圧検出回路、２０７はドライブ回路、２０８は電流検出回路、２１３は入力回路、２１４は出力回路、２１６はオペレータ、２２０はモータである。
本発明が特許文献１および特許文献２と異なる点は、本発明は、電流制御演算を行う電流制御用マイクロコンピュータ１０３と、速度制御や電圧制御といった電流制御演算以外のモータ制御演算を行う主制御用マイクロコンピュータ１０４とを別々に備え、電流制御用マイクロコンピュータ１０３と主制御用マイクロコンピュータ１０４は、シリアル伝送を介してそれぞれの演算結果を互いに受け渡しするようにしている点である。さらに、主制御用マイクロコンピュータ１０４は、仕様の異なるマイクロコンピュータと交換可能としている点である。
【００１３】
先ず、図１を用いて本発明のインバータ制御装置の構成をより詳細に説明する。
本発明のインバータ制御装置は、ドライブ部１００と、電流制御部１０１と、主制御部１０２とを備えて構成され、制御対象のモータ２２０の速度制御やトルク制御を行うものである。なお、ドライブ部１００、電流制御部１０１、主制御部１０２はモジュール化されそれぞれ基板として構成されている。
ドライブ部１００は、コンバータ部２０１、電源回路２０３、インバータ部２０４、ドライブ回路２０７、電流検出回路２０８、温度検出回路２０５、電圧検出回路２０６を備えて構成され、交流入力を整流した直流電圧をスイッチングする。
また、電流制御部１０１は、電流制御用マイクロコンピュータ１０３、通信回路１０６を備えて構成され、インバータ装置の出力周波数および出力電流を制御する。尚、通信回路１０６はフォトカプラなどの絶縁素子を用いてドライブ部１００との絶縁回路を構成し、高電圧部であるドライブ部１００と低電圧部であるI／Ｏブロック１０５との絶縁を確保している。
また、主制御部１０２は、主制御用マイクロコンピュータ１０４、Ｉ／Ｏブロック１０５を備えて構成され、Ｉ／Ｏブロック１０５内には外部とのインターフェイスのために、入力回路２１３、出力回路２１４、オペレータ２１６を備えて構成され、外部からの指令を受けてシーケンス制御、電圧制御演算、および速度制御演算を行い電流制御指令を生成する。
【００１４】
次に、図１を用いて本発明を示すインバータ制御装置の動作を説明する。
ドライブ部１００は、商用電源の出力をコンバータ部２０１で直流に変換し、該直流電圧をインバータ部２０４でＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流に変換してモータ２２０の駆動電圧を生成する。また、ドライブ部１００は、モータ２２０の回転数と、電流検出回路２０８を用いて検出した出力電流と、電圧検出回路２０６を用いて検出した商用電源の変動とモータ２２０からの回生電圧の状態と、温度検出回路２０５を用いて検出したインバータ装置の内部状態と、を電流制御部１０１に送る。
電流制御部１０１は、ドライブ部１００からの電流検出値、電圧検出値、温度検出値を電流制御用マイクロコンピュータ１０３で受け取り、該検出値と主制御部１０２から通信回路１０６を介して送られてくる電流指令値を元にＰＷＭ信号を生成し、ドライブ部１００に送る。同時に、該検出値を元に速度制御や電圧制御や異常状態表示に必要となる情報を抽出し、通信回路１０６を介して主制御部１０２に送る。
主制御部１０２の主制御用マイクロコンピュータ１０４は、電流制御用マイクロコンピュータ１０３からの情報とＩ／Ｏブロック１０５の入力回路２１３とオペレータ２１６から入力される情報とを元に、シーケンス制御演算、速度制御演算、電圧制御演算を実施し、得られた電流指令値を電流制御部１０１に送り、現在の速度、出力電圧、出力電流、指令電流、異常状態などのモータの挙動を示す情報とインバータ装置の動作を示す情報とを、出力回路２１４とオペレータ２１６に出力する。
【００１５】
もし速度制御に通常のインバータ装置よりも高速な応答性を求められた場合、主制御用マイクロコンピュータ１０４に高速演算可能なマイクロコンピュータを用い、速度制御を高速に実行可能な主制御部１０２を用意して交換してインバータ装置全体を再構成することで高速な応答性を実現することができる。
また、入力回路２１３に通常のインバータ装置より多数のデジタル入力を要求された場合も、主制御用マイクロコンピュータ１０４の入力端子数を増やし、入力回路を増設した主制御部１０２を用意して交換することでインバータ装置を要求に応じた装置に変更することができる。
【００１６】
一般に電流制御演算は簡単な演算を高速に行うことを求められるのに対し、シーケンス制御演算、速度制御演算、電圧制御演算は複雑な演算を制御演算同士で協調しつつ行うことを求められることが多いが、本実施例で述べた構成を用いれば、それぞれの演算に最適なマイクロコンピュータを必要最小限の性能で選定することができる。またインバータ装置の用途に応じてＩ／Ｏ構成のみならず制御性能までの構成を容易に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、幅広い用途のインバータ装置やサーボドライブ装置などの電力変換装置に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を示すインバータ装置の構成図
【図２】従来技術を示す複数のマイクロコンピュータを備えたインバータ装置の構成図
【符号の説明】
【００１９】
１００  ドライブ部
１０１  電流制御部
１０２  主制御部
１０３  電流制御用マイクロコンピュータ
１０４  主制御用マイクロコンピュータ
１０５、２１２  Ｉ／Ｏブロック
１０６、２０９  通信回路
２００  インバータ基本部
２０１  コンバータ部
２０２  コア用マイクロコンピュータ
２０３  電源回路
２０４  インバータ部
２０５  温度検出回路
２０６  電圧検出回路
２０７  ドライブ回路
２０８  電流検出回路
２１０  Ｉ／Ｏブロック部
２１１  最小Ｉ／Ｏ回路
２１３  入力回路
２１４  出力回路
２１５  Ｉ／Ｏ用マイクロコンピュータ
２１６  オペレータ
２２０  モータ
【図１】
2007300694.tif 000003
【図２】
2007300694.tif 000004