(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷側に機械式ブレーキを備えた誘導電動機を電圧形ＰＷＭインバータで駆動するものにおいて、
前記誘導電動機の出力トルク演算値（τE ）を求めるトルク演算器と、
前記出力トルク演算値（τE ）に所定のすべり係数を乗じ、この乗算値を前記誘導電動機のすべり周波数の第１演算値（ｆS1）として出力するすべり補償量演算器と、
前記第１演算値（ｆS1）に所定の補正係数（α）を乗じて前記第１演算値（ｆS1）より小さい値を前記誘導電動機のすべり周波数の第２演算値（ｆS2）として出力する乗算演算器と、
前記機械式ブレーキが作動中または釈放動作中のときは前記第２演算値（ｆS2）を選択し、前記機械式ブレーキの開放時は前記第１演算値（fS1）を選択し、この選択した演算値を前記誘導電動機のすべり周波数演算値（ｆS ）として出力する切替演算回路と、
前記電圧形ＰＷＭインバータへの周波数指令値（ｆ* ）に前記すべり周波数演算値（ｆS ）を加算し、この加算値を該電圧形ＰＷＭインバータへの新たな周波数指令値（ｆ**）として出力する加算演算器とを備えた制御装置を設けたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項２】
負荷側に機械式ブレーキを備えた誘導電動機を電圧形ＰＷＭインバータで駆動するものにおいて、
前記誘導電動機の出力トルク演算値（τE ）を求めるトルク演算器と、
前記出力トルク演算値（τE ）に所定のすべり係数を乗じ、この乗算値を前記誘導電動機のすべり周波数の第１演算値（ｆS1）として出力するすべり補償量演算器と、
前記第１演算値（ｆS1）に所定の補正係数（α）を乗じて前記第１演算値（ｆS1）より小さい値を前記誘導電動機のすべり周波数の第２演算値（ｆS2）として出力する乗算演算器と、
前記機械式ブレーキが作動中または釈放動作中のときは前記第２演算値（ｆS2）を選択し、前記機械式ブレーキの開放時は前記第１演算値（fS1）を選択し、この選択した演算値を前記誘導電動機のすべり周波数演算値（ｆS ）として出力する切替演算回路と、
前記第１すべり周波数演算値（ｆS ）に一次遅れ関数を乗じた値を前記誘導電動機の第２すべり周波数演算値（ｆSF）として出力するフィルタ回路と、
前記電圧形ＰＷＭインバータへの周波数指令値（ｆ* ）に前記第２すべり周波数演算値（ｆSF）を加算し、この加算値を該電圧形ＰＷＭインバータへの新たな周波数指令値（ｆ**）として出力する加算演算器とを備えた制御装置を設けたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の誘導電動機の制御装置において、
前記切替演算回路は、
この誘導電動機の制御装置に前記電圧形ＰＷＭインバータの運転指令が発せられ、所定の切替時限が経過するまでは前記第２演算値（ｆS2）を選択する切替演算を行うことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の誘導電動機の制御装置において、
前記切替演算回路は、
この誘導電動機の制御装置に外部より切替指令が発せられたときには、前記第２演算値（ｆS2）を選択する切替演算を行うことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の誘導電動機の制御装置において、
前記切替演算回路は、
前記誘導電動機の出力トルク演算値（τE ）が所定の切替トルク値を越えているときには、前記第２演算値（ｆS2）を選択する切替演算を行うことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電圧形ＰＷＭインバータで駆動される誘導電動機の制御装置に関し、特に、該誘導電動機の負荷側に機械式のブレーキを備えた誘導電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はこの種の誘導電動機の制御装置の従来例を示す回路構成図であり、１は商用電源などの交流電源、２は電圧形ＰＷＭインバータと該電圧形ＰＷＭインバータで駆動される誘導電動機３を可変速制御する制御装置とからなる電圧形ＰＷＭインバータ装置である。
【０００３】
図５に示した電圧形ＰＷＭインバータ装置２は交流電源１の交流を整流するダイオード整流器１１，ダイオード整流器１１の整流電圧を平滑するコンデンサ１２，コンデンサ１２の両端電圧が入力され、この電圧から所望の電圧，周波数の交流に変換するインバータ回路１３，インバータ回路１３から誘導電動機３に流れる電流を検出するＣＴ１４からなる電圧形ＰＷＭインバータと、周波数設定器２１，加減速演算器２２，加算演算器２３，電圧演算器２４，ＰＷＭ演算器２５，電流演算器２６，トルク演算器２７，すべり補償量演算器２８からなる制御装置とから構成されている。
【０００４】
先ず、この電圧形ＰＷＭインバータ装置２で駆動される誘導電動機３が無負荷（誘導電動機３の出力トルク≒０）のときの動作を以下に説明する。
【０００５】
周波数設定器２１の周波数設定値（Ｆ* ）が設定された状態で電圧形ＰＷＭインバータ装置２が運転を開始すると、加減速演算器２２では所定の加減速勾配（単位時間当りの周波数増加分又は減少分）で出力する周波数指令値（ｆ* ）を前記周波数設定値（Ｆ* ）になるまで増大させる。
【０００６】
このとき、誘導電動機３が無負荷であることから加算演算器２３が出力する周波数指令値（ｆ**）はｆ**≒ｆ* の状態にあり、また、電圧演算器２４では誘導電動機３の定格周波数での定格一次電圧に基づき、増大中の前記周波数指令値（ｆ**）に対応した電圧指令値（ｖ* ）を出力する。
【０００７】
ＰＷＭ演算器２５では入力される周波数指令値（ｆ**）と電圧指令値（ｖ* ）とから導出される正弦波の搬送波と、内蔵するキャリァ信号とに基づくＰＷＭ（パルス幅変調）演算を行い、この演算結果の駆動信号をインバータ回路１３のそれぞれのトランジスタに与える。
【０００８】
その結果、インバータ回路１３が出力する電圧、すなわち、誘導電動機３の一次電圧は前記電圧指令値（ｖ* ）に対応した振幅と、前記周波数指令値（ｆ**）に対応した周波数を有し、従って、加減速を完了した定常状態における誘導電動機３の回転速度は、前記周波数設定値（Ｆ* ）での該電動機の同期速度にほぼ等しい値となる。
【０００９】
次に、この電圧形ＰＷＭインバータ装置２で駆動される誘導電動機３が負荷を駆動しているときの動作を以下に説明する。
【００１０】
トルク演算器２７では、ＣＴ１４と電流演算器２６とにより導出される誘導電動機３への電流（ｉ）の実効値（Ｉ）と、前記周波数指令値（ｆ**）と、前記電圧指令値（ｖ* ）と、誘導電動機３の等価一次抵抗値（Ｒ1 ）とから、下記式（１）の演算を行い、誘導電動機３の出力トルク演算値（τE ）を求めている。
【００１１】
0003865111.tif 000002
ここで、Ｋは比例定数、ｓは誘導電動機３のすべりである。
【００１２】
すべり補償量演算器２８ではトルク演算器２７で得られた誘導電動機３の出力トルク演算値（τE ）に該誘導電動機のすべり周波数−トルク特性から得られるすべり係数を乗ずることにより、該電動機のすべり周波数演算値（ｆs ）を得ている。
【００１３】
すなわち、この電圧形ＰＷＭインバータ装置２ではインバータ回路１３が出力する電圧、すなわち、誘導電動機３の一次電圧は前記周波数指令値（ｆ* ）と前記すべり周波数演算値（ｆs ）とを加算した値（ｆ**）に対応した周波数，振幅となり、従って、前記定常状態における誘導電動機３の回転速度は、前記周波数設定値（Ｆ* ）での該電動機の同期速度にほぼ等しい値となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電圧形ＰＷＭインバータ装置２によると、誘導電動機３の負荷側に機械式のブレーキを備え、このブレーキを作動させて、例えば、誘導電動機２の停止中に負荷が動くのを防止しているような用途では、この誘導電動機３の可変速動作を開始するときには前記ブレーキを釈放する必要がある。
【００１５】
しかしながら、前述の如く負荷が動くのを防止するために、前記ブレーキが作動中、或いは、釈放動作中に電圧形ＰＷＭインバータ装置２により誘導電動機３の可変速動作を開始すると、誘導電動機３に過大な電流が流れ、この過大電流により誘導電動機３が拘束状態にも係わらずトルク演算器２７は前記式（１）の演算結果として、大きな値の出力トルク演算値（τE ）を出力し、この出力トルク演算値（τE ）から導出されるすべり周波数演算値（ｆS ）も大きな値となり
、従って、前記電圧指令値（ｖ* ）が増大することから、誘導電動機３の一次電圧を増大させ、その結果、誘導電動機３に更に過大な電流が流れ、インバータ回路１３，誘導電動機３などがこの過電流で損傷したり、この過電流に対する保護動作として電圧形ＰＷＭインバータ装置２がトリップすることがあった。
【００１６】
従来は上述の損傷やトリップ動作の防止策として、前記ブレーキが釈放直後ではこの電圧形ＰＷＭインバータ２が出力する交流電圧が小さい値であることに着目し、すべり補償量演算器２８におけるすべり係数をより小さくして、すべり周波数演算値（ｆS ）が小さな値になるようにすると、前記ブレーキが開放された通常運転時に、前記周波数設定値（Ｆ* ）が誘導電動機３の回転速度の目安にならなくなるという難点があった。
【００１７】
この発明の目的は、上記問題点を解決する誘導電動機の制御装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この第１の発明は、負荷側に機械式ブレーキを備えた誘導電動機を電圧形ＰＷＭインバータで駆動するものにおいて、
前記誘導電動機の出力トルク演算値（τE ）を求めるトルク演算器と、
前記出力トルク演算値（τE ）に所定のすべり係数を乗じ、この乗算値を前記誘導電動機のすべり周波数の第１演算値（ｆS1）として出力するすべり補償量演算器と、
前記第１演算値（ｆS1）に所定の補正係数（（α）を乗じて前記第１演算値（ｆS1）より小さい値を前記誘導電動機のすべり周波数の第２演算値（ｆS2）として出力する乗算演算器と、
前記機械式ブレーキが作動中または釈放動作中のときは前記第２演算値（ｆS2）を選択し、前記機械式ブレーキの開放時は前記第１演算値（fS1）を選択し、この選択した演算値を前記誘導電動機のすべり周波数演算値（ｆS ）として出力する切替演算回路と、
前記電圧形ＰＷＭインバータへの周波数指令値（ｆ* ）に前記すべり周波数演算値（ｆS ）を加算し、この加算値を該電圧形ＰＷＭインバータへの新たな周波数指令値（ｆ**）として出力する加算演算器とを備えた制御装置を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また第２の発明は、
【請求項２】  負荷側に機械式ブレーキを備えた誘導電動機を電圧形ＰＷＭインバータで駆動するものにおいて、
前記誘導電動機の出力トルク演算値（τE ）を求めるトルク演算器と、
前記出力トルク演算値（τE ）に所定のすべり係数を乗じ、この乗算値を前記誘導電動機のすべり周波数の第１演算値（ｆS1）として出力するすべり補償量演算器と、
前記第１演算値（ｆS1）に所定の補正係数（（α）を乗じて前記第１演算値（ｆS1）より小さい値を前記誘導電動機のすべり周波数の第２演算値（ｆS2）として出力する乗算演算器と、
前記機械式ブレーキが作動中または釈放動作中のときは前記第２演算値（ｆS2）を選択し、前記機械式ブレーキの開放時は前記第１演算値（fS1）を選択し、この選択した演算値を前記誘導電動機のすべり周波数演算値（ｆS ）として出力する切替演算回路と、
前記第１すべり周波数演算値（ｆS ）に一次遅れ関数を乗じた値を前記誘導電動機の第２すべり周波数演算値（ｆSF）として出力するフィルタ回路と、
前記電圧形ＰＷＭインバータへの周波数指令値（ｆ* ）に前記第２すべり周波数演算値（ｆSF）を加算し、この加算値を該電圧形ＰＷＭインバータへの新たな周波数指令値（ｆ**）として出力する加算演算器とを備えた制御装置を設けたことを特徴とする。
【００２０】
第３の発明は前記第１又は第２の発明の誘導電動機の制御装置において、
前記切替演算回路は、この誘導電動機の制御装置に前記電圧形ＰＷＭインバータの運転指令が発せられ、所定の切替時限が経過するまでは前記第２演算値（ｆS2）を選択する切替演算を行うことを特徴とする。
【００２１】
第４の発明は前記第１又は第２の発明の誘導電動機の制御装置において、
前記切替演算回路は、この誘導電動機の制御装置に外部より切替指令が発せられたときには、前記第２演算値（ｆS2）を選択する切替演算を行うことを特徴とする。
【００２２】
第５発明は前記第１又は第２の発明の誘導電動機の制御装置において、
前記切替演算回路は、前記誘導電動機の出力トルク演算値（τE ）が所定の切替トルク値を越えているときには、前記第２演算値（ｆS2）を選択する切替演算を行うことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、前記乗算演算器と切替演算回路とにより、前記ブレーキが作動中、或いは、該ブレーキが釈放動作中では前記すべり周波数演算値（ｆS ）を、該ブレーキが開放された誘導電動機の通常動作時より小さい値にし、従って、この状態では誘導電動機の一次電圧をより小さな値にしつつ、前記通常運転時の前記電動機の回転速度は、前記周波数設定値（Ｆ* ）での該電動機の同期速度にほぼ等しい値とすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図５に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここでは重複する説明を省略する。
【００２５】
すなわち、図１に示した電圧形ＰＷＭインバータ装置４が従来の電圧形ＰＷＭインバータ装置２と異なる点は、内蔵する誘導電動機３の制御装置として、乗算演算器４１と切替演算回路４２が付加されていることである。
【００２６】
この制御装置ではトルク演算器２７とすべり補償量演算器２８とを介して得られた誘導電動機３のすべり周波数演算値を第１演算値（ｆS1）とし、また、乗算演算器４１により前記第１演算値（ｆS1）に補正係数（α，０≦α＜１）を乗じた値を前記誘導電動機のすべり周波数演算値の第２演算値（ｆS2）としている。
【００２７】
切替演算回路４２では、電圧形ＰＷＭインバータ装置４に運転指令が発せられると（例えば、該運転指令が論理「Ｌ」レベルから論理「Ｈ」レベルに変化すると）、タイマ４２ａが動作を開始し、所定の時限が経過するまではタイマ４２ａの出力は論理「Ｈ」になり、アンド素子４２ｂはこの期間には選択スイッチ４２ｃの紙面下側の接点を閉路させる。
【００２８】
すなわち、この電圧形ＰＷＭインバータ装置４では、外部より運転指令が発せられ所定の時限が経過するまでは、前記補正係数（α）に対応して切替演算回路４２が出力する誘導電動機３のすべり周波数演算値（ｆS ）を前記すべり周波数の第１演算値（ｆS1）より小さい値である第２演算値（ｆS2）にすることにより、誘導電動機３の負荷側に機械式のブレーキを備えているときに、電圧形ＰＷＭインバータ装置４が運転開始直後で前記ブレーキが作動中、或いは、釈放動作中のインバータ回路１３，誘導電動機３などの過電流による損傷や、この過電流に対する保護動作として電圧形ＰＷＭインバータ装置４がトリップするのを防止することができる。
【００２９】
図２は、この発明の第２の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図１に示した第１の実施例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここでは重複する説明を省略する。
【００３０】
すなわち、図２に示した電圧形ＰＷＭインバータ装置５が図１の電圧形ＰＷＭインバータ装置４と異なる点は、切替演算回路４２に代えて切替演算回路５１を備えていることである。
【００３１】
この切替演算回路５１では、電圧形ＰＷＭインバータ装置５に外部より切替指令が発せられると、インターフェース５１ａを介して選択スイッチ５１ｂの紙面下側の接点を閉路させる。
【００３２】
すなわち、この電圧形ＰＷＭインバータ装置５では、誘導電動機３の負荷側に機械式のブレーキを備えているときに、前記ブレーキが作動中、或いは、釈放動作中には前記切替指令が有効になっているので、インバータ回路１３，誘導電動機３などの過電流による損傷や、この過電流に対する保護動作として電圧形ＰＷＭインバータ装置５がトリップするのを防止することができる。
【００３３】
図３は、この発明の第３の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図１に示した第１の実施例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここでは重複する説明を省略する。
【００３４】
すなわち、図３に示した電圧形ＰＷＭインバータ装置６が図１の電圧形ＰＷＭインバータ装置４と異なる点は、切替演算回路４２に代えて切替演算回路６１を備えていることである。
【００３５】
この切替演算回路６１では、誘導電動機３の負荷側に機械式のブレーキを備え、該ブレーキが作動中、或いは、釈放動作中に電圧形ＰＷＭインバータ装置６により誘導電動機３の可変速動作を開始すると、誘導電動機３に過大な電流が流れるが、この過大電流が所定の切替トルク値を越えたことをコンパレータ６１ａで検知し、選択スイッチ６１ｂの紙面下側の接点を閉路させ、インバータ回路１３，誘導電動機３などの過電流による損傷や、この過電流に対する保護動作として電圧形ＰＷＭインバータ装置６がトリップするのを防止することができる。なお、前記切替トルク値は誘導電動機３の加速トルク値に基づいて設定すればよい。
【００３６】
図４は、この発明の第４の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図１に示した第１の実施例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここでは重複する説明を省略する。
【００３７】
すなわち、図４に示した電圧形ＰＷＭインバータ装置７が図１の電圧形ＰＷＭインバータ装置４と異なる点は、切替演算回路４２から加算演算器２３への経路に一次遅れ関数機能を有するフィルタ回路７１を備えていることである。
【００３８】
この電圧形ＰＷＭインバータ装置７では、切替演算回路４２が出力する誘導電動機３の第１すべり周波数演算値（ｆS ）が前記すべり周波数の第１演算値（ｆS1）と第２演算値（ｆS2）との間の切替え時に急激に変化するのに対して、フィルタ回路７１の出力である第２すべり周波数演算値（ｆSF）では前記変化が抑制され、この抑制した値を加算演算器２３へ出力している。その結果、誘導電動機３への切替ショックを軽減することができる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、電圧形ＰＷＭインバータ装置で駆動される誘導電動機の負荷側に機械式のブレーキを備える用途で、該ブレーキが作動中、或いは、該ブレーキが釈放動作中では、周波数指令値に加算するすべり周波数演算値を該ブレーキの開放時より小さい値にして電圧形ＰＷＭインバータ，誘導電動機などの過電流による損傷や、この過電流に対する保護動作として電圧形ＰＷＭインバータ装置がトリップするのを防止することができる。
【００４０】
また、通常運転時の誘導電動機の回転速度は、周波数設定器が設定する周波数設定値での該電動機の同期速度にほぼ等しい値にし、その結果、この周波数設定値を該電動機の回転速度の目安とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【図２】この発明の第２の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【図３】この発明の第３の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【図４】この発明の第４の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【図５】従来例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【符号の説明】
１…交流電源、２…電圧形ＰＷＭインバータ装置、３…誘導電動機、４〜７…電圧形ＰＷＭインバータ装置、１１…ダイオード整流器、１２…コンデンサ、１３…インバータ回路、１４…ＣＴ、２１…周波数設定器、２２…加減速演算器、２３…加算演算器、２４…電圧演算器、２５…ＰＷＭ演算器、２６…電流演算器、２７…トルク演算器、２８…すべり補償量演算器、４１…乗算演算器、４２，５１，６１…切替演算器、７１…フィルタ回路。
【図１】
0003865111.tif 000003
【図２】
0003865111.tif 000004
【図３】
0003865111.tif 000005
【図４】
0003865111.tif 000006
【図５】
0003865111.tif 000007