(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子をスイッチングすることにより、直流電力を任意の周波数、電圧からなる交流電力に変換するインバータ部と、
前記インバータ部から出力される出力電流を検出する電流検出手段と、
運転周波数指令および前記電流検出手段から検出された出力電流に基き、出力電圧指令を作成する出力電圧指令作成手段と、
この出力電圧指令とキャリア信号とに基き作成されたスイッチング信号により前記スイッチング素子をスイッチングするスイッチング素子駆動手段と、
を有した電動機駆動用制御装置において、
基準位相値、基準電流値など各種データを記憶するデータ記憶手段と、
前記インバータ部から出力される出力電流の位相を検出する出力電流位相検出手段と、
この出力電流位相検出手段で検出された出力電流位相を基に出力電圧指令に対する位相差と進み／遅れとを演算する位相差演算手段と、
この位相差演算手段で演算した位相差と、前記データ記憶手段に設定された基準位相値とを比較し、前記位相差演算手段により演算された位相差が前記データ記憶手段に設定された基準位相値よりも大きく、かつ遅れている場合に回生状態であると判断する位相差比較手段と、
前記基準電流値と前記電流検出手段により検出した出力電流検出値とを比較する電流比較手段と、を備え、
前記出力電圧指令作成手段は、回生状態となった場合で、かつ前記電流比較手段が前記電流検出手段により検出した出力電流検出値の方が前記基準電流値よりも大きいと判断した場合に、電圧飽和させないように振幅を調整した出力電圧指令を作成するようにしたことを特徴とする電動機駆動用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機を可変速駆動する電動機駆動用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の電動機駆動用制御装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。図において、２１は交流電力を直流電力に変換するコンバータ部、２２はコンバータ部２１が変換した直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、２３は直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部、２４は可変速駆動される電動機である。また、Ｒ，Ｓ，Ｔはインバータ装置の三相入力端子、Ｕ，Ｖ，Ｗはインバータ装置の三相出力端子である。また、インバータ部２３は、三相出力の各一相につき２個直列に接続される６個のスイッチング素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６と、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のそれぞれに対して逆並列に接続された６個の還流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６とから構成され、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のスイッチング動作により、直流電力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換する。
【０００３】
また、２５は下側スイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６のエミッタ側となる直流母線の負側に接続され、インバータ部２３から出力される出力電流を検出する電流検出手段である。従来は出力電流を検出するために、スイッチング素子Ｔ１、Ｔ２の中間点Ｕと電動機２４との間、スイッチング素子Ｔ３、Ｔ４の中間点Ｖと電動機２４との間およびスイッチング素子Ｔ５、Ｔ６の中間点Ｗと電動機２４との間に電流検出手段を挿入していたが、図４は電流検出手段の個数削減を図ったものである。
また、２６は加減速基準周波数、基準減速時間、低速時周波数、基準電流値など各種データを記憶するデータ記憶手段、２７は電流検出手段２５により検出された出力電流検出値とデータ記憶手段２６に設定された基準電流値との大小比較を行う電流比較手段である。また、２８は電流比較手段２７が出力電流検出値が基準電流値よりも大きいと判定した場合に、インバータ部２３のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を遮断するスイッチング素子遮断信号を作成するスイッチング素子遮断信号作成手段である。
【０００４】
また、２９は運転周波数指令３０および電流比較手段２７からの出力に基き、出力電圧指令を作成する出力電圧指令作成手段で、三相出力全てスイッチングを行う三相変調ＰＷＭ制御と、順次一相はオン状態またはオフ状態を保持し、その間は他の二相出力のみスイッチングを行う二相変調ＰＷＭ制御とを切り替える手段を備える。また、３１は出力電圧指令の変調を行うためのキャリア信号を作成するキャリア信号作成手段、３２は出力電圧指令作成手段２９から出力された出力電圧指令およびキャリア信号作成手段３１から出力されたキャリア信号に基き、インバータ部２３のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を導通、遮断するためのスイッチング信号であるＰＷＭ信号を作成するＰＷＭ信号作成手段である。また、３３はＰＷＭ信号作成手段から出力されたＰＷＭ信号に基き、インバータ部２３のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を駆動するスイッチング素子駆動手段である。
【０００５】
従来のインバータ装置の過電流保護機能について説明する。
電流比較手段２７は、電流検出手段２５で検出した出力電流値とデータ記憶手段２５に設定された基準電流値との大小比較を行い、検出した出力電流値が基準電流値より大きいと判断した場合（例えば、電動機２４の負荷が大きくなって、出力電流が大きくなった場合）には、過電流状態であるとしてスイッチング素子遮断信号作成手段２８に出力する。スイッチング素子遮断信号作成手段２８は、過電流状態となった場合、スイッチング素子遮断信号をスイッチング素子駆動手段３３に出力する。
スイッチング素子駆動手段３３は、スイッチング素子遮断信号作成手段２８からスイッチング素子遮断信号を入力した場合、インバータ部２３のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を全て遮断することにより、インバータ部２３からの出力を停止して、過電流状態を回避する。
【０００６】
図５は従来のインバータ装置における各種波形を示す図で、インバータ部出力電圧とインバータ部出力電流の位相が１８０°ずれている回生状態の例を示したものである。図において、（ａ）は各相出力電圧指令とキャリア信号の関係を示す図で、４１ｂはＵ相出力電圧指令波形、４２ｂはＶ相出力電圧指令波形、４３ｂはＷ相出力電圧指令波形、４４ｂはキャリア信号である。また、図では回生エネルギーによりコンデンサ２２の端子電圧が上昇し、Ｕ相出力電圧指令波形４１ｂ、Ｖ相出力電圧指令波形４２ｂ、Ｗ相出力電圧指令波形４３ｂの各相出力電圧指令の振幅がキャリア信号４４ｂの数周期分キャリア信号４４ｂの振幅よりも大きい状態（以後、電圧飽和と記す）を示した。
また、（ｂ）はＵ相のスイッチング素子Ｔ１、Ｔ２の導通／遮断状態とＵ相出力電流波形との関係を示す図で、４５ｂはスイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号、４６ｂはスイッチング素子Ｔ２のスイッチング信号、４７ｂはＵ相出力電流波形である。また、Ｕ相出力電流波形４７ｂにおいて二重線で示す区間４８ｂは、スイッチング素子Ｔ１が導通し続けている状態で、スイッチング素子Ｔ２が遮断状態となるＵ相出力電流検出不可能区間である。
また、（ｃ）はＶ相のスイッチング素子Ｔ３、Ｔ４の導通／遮断状態とＶ相出力電流波形との関係を示す図で、４９ｂはスイッチング素子Ｔ３のスイッチング信号、５０ｂはスイッチング素子Ｔ４のスイッチング信号、５１ｂはＶ相出力電流波形である。また、Ｖ相出力電流波形５1ｂにおいて二重線で示す区間５2ｂは、スイッチング素子Ｔ３が導通し続けている状態で、スイッチング素子Ｔ４が遮断状態となるＶ相出力電流検出不可能区間である。
また、（ｄ）はＷ相のスイッチング素子Ｔ５、Ｔ６の導通／遮断状態とＷ相出力電流波形との関係を示す図で、５３ｂはスイッチング素子Ｔ５のスイッチング信号、５４ｂはスイッチング素子Ｔ６のスイッチング信号、５５ｂはＷ相出力電流波形である。また、Ｗ相出力電流波形５５ｂにおいて二重線で示す区間５６ｂは、スイッチング素子Ｔ５が導通し続けている状態で、スイッチング素子Ｔ６が遮断状態となるＷ相出力電流検出不可能区間である。
【０００７】
スイッチング素子駆動手段３３のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を駆動する動作について説明する。スイッチング素子を駆動する動作は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とも同様であり、図５（ａ）に示すＵ相の場合について説明する。
Ｕ相出力電圧指令４１ｂの振幅がキャリア信号４４ｂの振幅よりも大きい場合には、Ｕ相上側スイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号４５ｂを導通し、Ｕ相出力電圧指令４１ｂの振幅がキャリア信号４４ｂの振幅よりも小さい場合には、Ｕ相上側スイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号４５ｂを遮断する。
また、Ｕ相下側スイッチング素子Ｔ２のスイッチング信号４６ｂはＵ相上側スイッチング信号Ｔ１のスイッチング信号４５ｂと相補的に動作し、Ｕ相上側スイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号４５ｂが導通の場合には遮断、Ｕ相上側スイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号４５ｂが遮断の場合には導通となる。
【０００８】
電圧飽和によるＵ相出力電流検出不可能区間４８ｂ、Ｖ相出力電流検出不可能区間５２ｂ、Ｗ相出力電流検出不可能区間５６ｂにおける出力電流の経路を、図６〜図８に示す。
【０００９】
図６は従来のインバータ装置においてＵ相出力電流検出不可能区間４８ｂにおける出力電流の経路を示す図である。図において、２２、２５、Ｔ１〜Ｔ６、Ｄ１〜Ｄ６、Ｕ，Ｖ，Ｗは図４に示したものと同様であり、その説明を省略する。また、ｉ４７ｂはＵ相電流、ｉ５１ｂはＶ相電流、ｉ５５ｂはＷ相電流である。Ｕ相出力電流検出不可能区間４８ｂは、スイッチング素子Ｔ１が導通し続けている状態で、スイッチング素子Ｔ２が遮断状態の場合であり、インバータ部２３を流れる電流経路は、Ｕ相電流ｉ４７ｂ、Ｖ相電流ｉ５１ｂ、Ｗ相電流ｉ５５ｂとなる。下側のスイッチング素子Ｔ２が遮断状態であるＵ相出力電流検出不可能区間４８ｂは、電流が上側の還流ダイオードＤ１に流れ込み、下側のスイッチング素子Ｔ２には電流が流れないため、電流検出手段２５でＵ相電流を検出することができなかった。
【００１０】
また、図７は従来のインバータ装置においてＶ相出力電流検出不可能区間５２ｂにおける出力電流の経路を示す図である。図において、２２、２５、Ｔ１〜Ｔ６、Ｄ１〜Ｄ６、Ｕ，Ｖ，Ｗは図４に示したものと同様であり、その説明を省略する。また、ｉ４７ｂはＵ相電流、ｉ５１ｂはＶ相電流、ｉ５５ｂはＷ相電流である。
Ｖ相出力電流検出不可能区間５２ｂは、スイッチング素子Ｔ３が導通し続けている状態で、スイッチング素子Ｔ４が遮断状態の場合であり、インバータ部２３を流れる電流経路は、Ｕ相電流ｉ４７ｂ、Ｖ相電流ｉ５１ｂ、Ｗ相電流ｉ５５ｂとなる。下側のスイッチング素子Ｔ４が遮断状態であるＶ相出力電流検出不可能区間５２ｂは、電流が上側の還流ダイオードＤ３に流れ込み、下側のスイッチング素子Ｔ４には電流が流れないため、電流検出手段２５でＶ相電流を検出することができなかった。
【００１１】
また、図８は従来のインバータ装置においてＷ相出力電流検出不可能区間５６ｂにおける出力電流の経路を示す図である。図において、２２、２５、Ｔ１〜Ｔ６、Ｄ１〜Ｄ６、Ｕ，Ｖ，Ｗは図４に示したものと同様であり、その説明を省略する。また、ｉ４７ｂはＵ相電流、ｉ５１ｂはＶ相電流、ｉ５５ｂはＷ相電流である。
Ｗ相出力電流検出不可能区間５６ｂは、スイッチング素子Ｔ５が導通し続けている状態で、スイッチング素子Ｔ６が遮断状態の場合であり、インバータ部２３を流れる電流経路は、Ｕ相電流ｉ４７ｂ、Ｖ相電流ｉ５１ｂ、Ｗ相電流ｉ５５ｂとなる。下側のスイッチング素子Ｔ６が遮断状態であるＷ相出力電流検出不可能区間５６ｂは、電流が上側の還流ダイオードＤ５に流れ込み、下側のスイッチング素子Ｔ６には電流が流れないため、電流検出手段２５でＷ相電流を検出することができなかった。
【００１２】
従来のインバータ装置では、下側スイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６のエミッタ側となる直流母線の負側に電流検出手段２５を備え、下側スイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６が導通している（図５で、４６ｂ、５０ｂ、５４ｂが導通状態となっている）間に、各相の出力電流を検出していた。しかし、スイッチング素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５が導通し続けている状態となる、図５のＵ相出力電流検出不可能区間４８ｂ、Ｖ相出力電流検出不可能区間５２ｂ、Ｗ相出力電流検出不可能区間５６ｂにおいては、図６〜図８に示すように、出力電流が上側の還流ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５に流れ、電流検出器４が備えられている箇所に出力電流が流れないので、出力電流の検出をすることができなかった。
【００１３】
図９は従来の二相変調ＰＷＭ制御を行っているインバータ装置における各種波形を示す図で、インバータ部出力電圧とインバータ部出力電流の位相が１８０°ずれている回生状態の例を示したものである。二相変調ＰＷＭ制御は、スイッチング素子のスイッチングにより生ずる発熱を抑える目的で、順次一相はオン状態（またはオフ状態）を保持し、その間は他の二相出力のみスイッチングを行うという制御を行う。
図において、（ａ）は各相出力電圧指令とキャリア信号の関係を示す図で、４１ｃはＵ相出力電圧指令波形、４２ｃはＶ相出力電圧指令波形、４３ｃはＷ相出力電圧指令波形、４４ｃはキャリア信号である。また、Ｕ相出力電圧指令波形４１ｃにおいて二重線で示す区間５７ｃはＵ相電圧飽和区間、Ｖ相出力電圧指令波形４２ｃにおいて二重線で示す区間５８ｃはＶ相電圧飽和区間、Ｗ相出力電圧指令波形４３ｃにおいて二重線で示す区間５９ｃはＷ相電圧飽和区間で、スイッチング素子のオン状態（またはオフ状態）を保持するために設けた凸部である。
【００１４】
また、（ｂ）はＵ相スイッチング素子Ｔ１、Ｔ２の導通／遮断状態とＵ相出力電流波形との関係を示す図で、４５ｃはスイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号、４６ｃはスイッチング素子Ｔ２のスイッチング信号、４７ｃはＵ相出力電流波形である。また、Ｕ相出力電流波形４７ｃにおいて二重線で示す区間４８ｃは、スイッチング素子Ｔ１が導通し続けている状態でスイッチング素子Ｔ２が遮断状態となるＵ相出力電流検出不可能区間である。
また、（ｃ）はＶ相スイッチング素子Ｔ３、Ｔ４の導通／遮断状態とＶ相出力電流波形との関係を示す図で、４９ｃはスイッチング素子Ｔ３のスイッチング信号、５０ｃはスイッチング素子Ｔ４のスイッチング信号、５１ｃはＶ相出力電流波形である。また、Ｖ相出力電流波形５１ｃにおいて二重線で示す区間５２ｃは、スイッチング素子Ｔ３が導通し続けている状態でスイッチング素子Ｔ４が遮断状態となるＶ相出力電流検出不可能区間である。
また、（ｄ）はＷ相スイッチング素子Ｔ５、Ｔ６の導通／遮断状態とＷ相出力電流波形との関係を示す図で、５３ｃはスイッチング素子Ｔ５のスイッチング信号、５４ｃはスイッチング素子Ｔ６のスイッチング信号、５５ｃはＷ相出力電流波形である。また、Ｗ相出力電流波形５５ｃにおいて二重線で示す区間５６ｃは、スイッチング素子Ｔ５が導通し続けている状態でスイッチング素子Ｔ６が遮断状態となるＷ相出力電流検出不可能区間である。
【００１５】
二相変調ＰＷＭ制御は、順次一相はオン状態（またはオフ状態）を保持し、その間は他の二相出力のみスイッチングを行うことにより、スイッチング素子のスイッチング回数を減らす制御をするもので、オン状態（またはオフ状態）を保持するために、図（ａ）に示すように出力電圧指令波形に凸部（５７ｃ，５８ｃ，５９ｃ）を形成して、力行運転時においても電圧飽和状態をつくっている。このため、二相変調ＰＷＭ制御時においては、回生になった場合、Ｕ相出力電流検出不可能区間４８ｃ、Ｖ相出力電流検出不可能区間５２ｃ、Ｗ相出力電流検出不可能区間５６ｃという出力電流を検出することができない区間が生じる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインバータ装置では、直流母線の負側に電流検出手段２５を備え、下側
スイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６が導通している間に各相の出力電流を検出していたため、回生状態となり、回生エネルギーによりコンデンサ２２の端子電圧が上昇して、図５に示すように上側スイッチング素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５が導通し続けている状態になった場合には、区間４８ｂ、５２ｂおよび５６ｂにおいて、出力電流の検出ができないという問題点があった。また、二相変調ＰＷＭ制御においては、出力電圧指令波形の先端部に凸部を形成するため、回生時には出力電圧指令波形の振幅が大きくない場合であっても、出力電流の検出ができないという問題点があった。
【００１７】
また、電動機を急減速させた場合には、従来例の図５または図９に示すような回生状態と同様に、電圧飽和して出力電流の検出ができない区間が生じるという問題点があった。
【００１８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、回生時においても出力電流を検知することができる電動機駆動用制御装置を得るものである。
【００１９】
また、第２の目的は、電動機が急減速を行った場合も、正確に出力電流を検知することができる電動機駆動用制御装置を得るものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動機駆動用制御装置においては、スイッチング素子をスイッチングすることにより、直流電力を任意の周波数、電圧からなる交流電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部から出力される出力電流を検出する電流検出手段と、運転周波数指令および前記電流検出手段から検出された出力電流に基き、出力電圧指令を作成する出力電圧指令作成手段と、この出力電圧指令とキャリア信号とに基き作成されたスイッチング信号により前記スイッチング素子をスイッチングするスイッチング素子駆動手段と、を有した電動機駆動用制御装置において、基準位相値、基準電流値など各種データを記憶するデータ記憶手段と、前記インバータ部から出力される出力電流の位相を検出する出力電流位相検出手段と、この出力電流位相検出手段で検出された出力電流位相を基に出力電圧指令に対する位相差と進み／遅れとを演算する位相差演算手段と、この位相差演算手段で演算した位相差と、前記データ記憶手段に設定された基準位相値とを比較し、前記位相差演算手段により演算された位相差が前記データ記憶手段に設定された基準位相値よりも大きく、かつ遅れている場合に回生状態であると判断する位相差比較手段と、前記基準電流値と前記電流検出手段により検出した出力電流検出値とを比較する電流比較手段と、を備え、前記出力電圧指令作成手段は、回生状態となった場合で、かつ前記電流比較手段が前記電流検出手段により検出した出力電流検出値の方が前記基準電流値よりも大きいと判断した場合に、電圧飽和させないように振幅を調整した出力電圧指令を作成するようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施形態１に係る電動機駆動用制御装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。図において、２１〜２５、２７、２８、３０、３１、３３、Ｔ１〜Ｔ６、Ｄ１〜Ｄ６、Ｒ，Ｓ，Ｔ、Ｕ，Ｖ，Ｗは、従来例である図４と同様であり、その説明を省略する。
また、１は加減速基準周波数、基準減速時間、低速時周波数、基準電流値、基準位相値、減速時間指定値、減速時間選択など各種データを記憶するデータ記憶手段、２は三相出力のうち、少なくとも一相の出力電流の位相を検出する出力電流位相検出手段、３は検出された出力電流位相を基に出力電圧指令に対する位相差と進み／遅れとを演算する位相差演算手段、４は位相差演算手段３で演算した位相差と、データ記憶手段１に設定された基準位相値とを比較する位相差比較手段である。
【００２５】
位相差比較手段４は、位相差演算手段３により演算された位相差がデータ記憶手段１に設定された基準位相値よりも大きく、かつ遅れている場合に回生と判断し、出力電圧指令作成手段５に回生状態である旨出力する。
【００２６】
また、５は運転周波数指令３０および電流比較手段２７からの出力に基き、出力電圧指令を作成する出力電圧指令作成手段で、三相出力全てスイッチングを行う三相変調ＰＷＭ制御と二相出力のみスイッチングを行う二相変調ＰＷＭ制御とを切り替える手段を備え、二相変調ＰＷＭ制御時に位相差比較手段４が回生状態と判断した場合には、三相変調ＰＷＭ制御に切り替える。また、出力電圧指令作成手段５は、位相差比較手段４が回生状態と判断した場合で、運転周波数指令３０および電流比較手段２７からの出力に基き作成した出力電圧指令の振幅がキャリア信号の振幅よりも大きい場合には、キャリア信号の振幅よりも小さくなるように振幅を調整した出力電圧指令を作成する。
【００２７】
また、６はスイッチング素子を導通、遮断するためのＰＷＭ信号を作成するＰＷＭ信号作成手段である。また、７はあらかじめ設定されている減速時間指定値による減速を指令する減速時間指定減速指令、８は減速時間指定減速指令７が入力された場合に減速時間指定値の大小比較を行う減速時間比較手段である。
【００２８】
電流比較手段２７が、電流検出手段２５で検出した出力電流値が基準電流値より大きいと判断した場合に、スイッチング素子遮断信号作成手段２８、スイッチング素子駆動手段３３を経てインバータ部２３のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を全て遮断することにより、インバータ部２３からの出力を停止して、過電流状態を回避する過電流保護機能については、従来のインバータ装置と同様であり、その説明を省略する。
ただし、実施形態１においては、二相変調ＰＷＭ制御時に位相差比較手段４が回生状態と判断した場合には、三相変調ＰＷＭ制御に切り替えることにより、出力電流を検知することができるようにする。さらに、三相変調ＰＷＭ制御時において、回生状態かつ出力電圧指令の振幅がキャリア信号の振幅よりも大きい場合には、キャリア信号の振幅よりも振幅を小さくなるように調整した出力電圧指令を作成することにより、回生時においても（スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６が導通／遮断の状態によらず）、出力電流を検知することができるようにする。
【００２９】
図２はこの発明の実施形態１に係るインバータ装置における各種波形を示す図で、インバータ部出力電圧とインバータ部出力電流の位相が１８０°ずれている回生状態の例を示したものである。図において、（ａ）は各相出力電圧指令とキャリア信号の関係を示す図で、４１ａはＵ相出力電圧指令波形、４２ａはＶ相出力電圧指令波形、４３ａはＷ相出力電圧指令波形、４４ａはキャリア信号である。
また、（ｂ）はＵ相スイッチング素子Ｔ１、Ｔ２の導通／遮断状態とＵ相出力電流波形との関係を示す図で、４５ａはスイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号、４６ａはスイッチング素子Ｔ２のスイッチング信号、４７ａはＵ相出力電流波形である。
また、（ｃ）はＶ相スイッチング素子Ｔ３、Ｔ４の導通／遮断状態とＶ相出力電流波形との関係を示す図で、４９ａはスイッチング素子Ｔ３のスイッチング信号、５０ａはスイッチング素子Ｔ４のスイッチング信号、５１ａはＶ相出力電流波形である。
また、（ｄ）はＷ相スイッチング素子Ｔ５、Ｔ６の導通／遮断状態とＷ相出力電流波形との関係を示す図で、５３ａはスイッチング素子Ｔ５のスイッチング信号、５４ａはスイッチング素子Ｔ６のスイッチング信号、５５ａはＷ相出力電流波形である。
【００３０】
図３はこの発明の実施形態１に係るインバータ装置においてＵ相出力電流が負となる区間（Ｕ相出力電流波形４７ａの下側部分）にインバータ部２３を流れる出力電流の経路を示す図である。図において、２２、２５、Ｔ１〜Ｔ６、Ｄ１〜Ｄ６、Ｕ，Ｖ，Ｗは従来例である図４に示したものと同様でありその説明を省略する。また、ｉ４７ａ１，ｉ４７ａ２はＵ相電流、ｉ５１ａはＶ相電流、ｉ５５ａはＷ相電流である。
【００３１】
出力電流が負となる区間における出力電流の経路を、図２（ａ），（ｂ）および図３によりＵ相出力電流の場合について説明する。
出力電圧指令作成手段５は、回生状態となった場合には図２（ａ）に示すように出力電圧指令の振幅をキャリア信号４４ａの振幅よりも小さくして、電圧飽和させないような出力電圧指令を作成する。このため、Ｕ相出力電流が負となる区間（Ｕ相出力電流波形４７ａの下側部分）においても、スイッチング素子Ｔ１が導通し続ける状態がなくなり、スイッチング素子Ｔ１がオン、スイッチング素子Ｔ２がオフで上側の還流ダイオードＤ１に流れ込む（ｉ４７ａ１）状態と、スイッチング素子Ｔ１がオフ、スイッチング素子Ｔ２がオンで下側のスイッチング素子Ｔ２に流れ込む（ｉ４７ａ２）状態とが発生するので、電流検出手段２５で出力電流（ｉ４７ａ２）の検出が可能となる。
【００３２】
電圧飽和となり易い回生状態となった場合に、出力電圧指令を変更することにより、図２（ｂ）に示すように、Ｕ相出力電流が負となるＵ相出力電流波形４７ａの下側部分においても、スイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２はスイッチング信号（４５ａ、４６ａ）の導通／遮断状態を繰り返すことにより、出力電流（ｉ４７ａ２）の検出が可能となるので、出力電流の検出精度を向上させることができる。
【００３３】
図２（ｃ）に示したＶ相スイッチング素子Ｔ３、Ｔ４のスイッチング信号と出力電流が負となる区間におけるインバータ部２３を流れる出力電流の経路との関係、および図２（ｄ）に示したＷ相スイッチング素子Ｔ５、Ｔ６のスイッチング信号と出力電流が負となる区間におけるインバータ部２３を流れる出力電流の経路との関係については、上述の図２（ｂ）に示したＵ相スイッチング素子Ｔ１、Ｔ２のスイッチング信号と出力電流が負となる区間におけるインバータ部２３を流れる出力電流の経路との関係と同様であり、その説明を省略する。
【００３４】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、回生状態となった場合で、運転周波数指令３０および電流比較手段２７からの出力に基き作成した出力電圧指令の振幅がキャリア信号の振幅よりも大きい場合に、キャリア信号の振幅よりも振幅を小さくなるように調整した出力電圧指令を作成する例を説明したが、実施の形態２における出力電圧指令作成手段５は、回生状態で、かつ電流比較手段２７において電流検出手段２５により検出した出力電流検出値がデータ記憶手段１に記憶された基準電流値よりも大きいと判断した場合に、出力電圧指令作成手段５が電圧飽和させないように振幅を変更した出力電圧指令を作成するようにしたものである。
【００３５】
また、上述の実施の形態１では、通常の制御において電圧飽和状態を有する二相変調ＰＷＭ制御時に回生状態になった場合、三相変調ＰＷＭ制御に切り替え、さらに出力電圧指令の振幅がキャリア信号の振幅よりも大きい場合に、キャリア信号の振幅よりも振幅を小さくなるように調整した出力電圧指令を作成する例を説明したが、実施の形態２における出力電圧指令作成手段５は、二相変調ＰＷＭ制御時に回生状態になった場合に、制御上電圧飽和状態の少ない三相変調ＰＷＭ制御に切り替え、さらに電流比較手段２７において電流検出手段２５により検出した出力電流検出値がデータ記憶手段１に記憶された基準電流値よりも大きいと判断した場合に、電圧飽和させないように振幅を変更した出力電圧指令を作成するようにしたものである。
二相変調ＰＷＭ制御時に回生状態になった場合、制御上電圧飽和状態の少ない三相変調ＰＷＭ制御に切り替え、三相変調ＰＷＭ制御において電圧飽和となる場合に、出力電圧指令の振幅を電圧飽和させないように変更するものであり、さらに出力電圧指令の振幅を変更する判断基準となる基準電流値を変化させることにより、負荷の種類および運転状態に対応して出力電圧指令の振幅変更を効率良くでき、出力電流検出精度を向上させることができる。
実施の形態２では、出力電圧指令の振幅を変更する判断基準を、インバータ装置により固定値であるキャリア信号の振幅ではなく、任意に設定可能な基準電流値とし、出力電流値が基準電流値よりも大きい場合に、電圧飽和させないように振幅を変更した出力電圧指令を作成するようにしたので、基準電流値を変化させることにより、負荷の種類および運転状態に対応して出力電圧指令の振幅変更を効率良くでき、出力電流検出精度を向上させることができる。
【００３６】
実施の形態３．
制御装置の減速については、通常はあらかじめ加減速基準周波数、基準減速時間、低速時周波数などをパラメータ設定しておき、運転周波数（＝加減速基準周波数）で定速運転中、減速停止指令が入力されると、低速時周波数まで基準減速時間で減速し、低速時周波数で定速運転した後、停止指令の入力により減速停止するという可変速制御を行っていた。ここで、基準減速時間は加減速基準周波数から低速時周波数まで減速する基準減速時間として設定され、減速停止指令入力時の運転周波数が加減速基準周波数と異なる場合には、基準減速時間に減速停止指令入力時の運転周波数と加減速基準周波数との比を掛けて減速時間を算出し、この減速時間で減速制御していた。
【００３７】
減速時間選択は、減速停止指令が入力された場合に、加減速基準周波数、低速時周波数、基準減速時間および減速停止指令入力時の運転周波数から算出される減速時間により減速するか、パラメータ設定されている減速時間指定値により減速するか、を選択するもので、減速時間指定値を選択されている場合の減速指令を減速時間指定減速指令７とする。
減速時間指定減速指令７は、減速指令入力時点の運転周波数にかかわらず、減速指令入力後、一定時間（＝減速時間指定値）で減速させるものであり、減速指令入力時点の運転周波数によって減速の傾きが変わることになる。このため、減速時間比較手段８は、減速時間指定減速指令７入力時、加減速基準周波数、低速時周波数、基準減速時間および減速停止指令入力時の運転周波数から算出される減速時間と減速時間指定値との大小比較を行い、減速時間指定値の方が短い場合に急減速と判断する。
【００３８】
実施の形態３においては、出力電圧指令作成手段５は、減速時間比較手段８により減速時間指定値の方が、加減速基準周波数、低速時周波数、基準減速時間および減速停止指令入力時の運転周波数から算出される減速時間よりも短い急減速と判定した場合には、減速時間指定減速指令７による減速動作を開始する時点に出力電圧指令の振幅を電圧飽和させないように変更する。
【００３９】
上述の実施の形態１では、位相差比較手段４が位相差演算手段３により演算された位相差がデータ記憶手段１に設定された基準位相値よりも大きく、かつ遅れている場合に回生と判断し、出力電圧指令作成手段５で出力電圧指令の振幅を電圧飽和させないように変更する例を示したが、実施の形態３においては、電動機を急減速させた場合においても、従来例の図５または図９に示すような回生状態と同様に、電圧飽和して出力電流の検出ができない区間が生じることがあるので、あらかじめ電動機を急減速させる時点で回生状態となると認識して、出力電圧指令の振幅を電圧飽和させないように変更するようにしたものである。
【００４０】
上述では電動機駆動用制御装置としてインバータ装置について述べたが、サーボモータ駆動装置、主軸モータ駆動装置、その他、任意の周波数と電圧の交流電圧を出力可能で、電動機を駆動する用途に用いられる電動機駆動用制御装置全てに適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００４２】
この発明に係る電動機駆動用制御装置においては、基準位相値、基準電流値など各種データを記憶するデータ記憶手段と、前記インバータ部から出力される出力電流の位相を検出する出力電流位相検出手段と、この出力電流位相検出手段で検出された出力電流位相を基に出力電圧指令に対する位相差と進み／遅れとを演算する位相差演算手段と、この位相差演算手段で演算した位相差と、前記データ記憶手段に設定された基準位相値とを比較し、前記位相差演算手段により演算された位相差が前記データ記憶手段に設定された基準位相値よりも大きく、かつ遅れている場合に回生状態であると判断する位相差比較手段と、前記基準電流値と前記電流検出手段により検出した出力電流検出値とを比較する電流比較手段と、を備え、前記出力電圧指令作成手段は、回生状態となった場合で、かつ前記電流比較手段が前記電流検出手段により検出した出力電流検出値の方が前記基準電流値よりも大きいと判断した場合に、電圧飽和させないように振幅を調整した出力電圧指令を作成するようにしたので、前記基準電流値を変化させることにより、任意の出力電流値における出力電流検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施形態１に係る電動機駆動用制御装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施形態１に係るインバータ装置における各種波形を示す図である。
【図３】  この発明の実施形態１に係るインバータ装置においてU相出力電流が負となる区間にインバータ部２３を流れる出力電流の経路を示す図である。
【図４】  従来例の電動機駆動用制御装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。
【図５】  従来例のインバータ装置における各種波形を示す図である。
【図６】  従来例のインバータ装置においてＵ相出力電流検出不可能区間４８ｂにおける出力電流の経路を示す図である。
【図７】  従来例のインバータ装置においてＶ相出力電流検出不可能区間５２ｂにおける出力電流の経路を示す図である。
【図８】  従来例のインバータ装置においてＷ相出力電流検出不可能区間５６ｂにおける出力電流の経路を示す図である。
【図９】  従来例の二相変調ＰＷＭ制御を行っているインバータ装置における各種波形を示す図である。
【符号の説明】
1  データ記憶手段、  ２  出力電流位相検出手段、  ３  位相差演算手段、４  位相差比較手段、  ５  出力電圧指令作成手段、  ６  ＰＷＭ信号作成手段、  ７  減速時間指定減速指令、  ８  減速時間比較手段、  ２１  コンバータ部、  ２２  平滑コンデンサ、  ２３  インバータ部、  ２４  電動機、  ２５  電流検出手段、  ２６  データ記憶手段、  ２７  電流比較手段、  ２８  スイッチング素子遮断信号作成手段、  ２９  出力電圧指令作成手段、  ３０  運転周波数指令、  ３１  キャリア信号作成手段、  ３２  ＰＷＭ信号作成手段、  ３３  スイッチング素子駆動手段、  ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ  Ｕ相出力電圧指令波形、  ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  Ｖ相出力電圧指令波形、  ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ  Ｗ相出力電圧指令波形、  ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ  キャリア信号、  ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ  スイッチング素子Ｔ１のスイッチング信号、  ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ  スイッチング素子Ｔ２のスイッチング信号、  ４７ａ，４７ｂ，４７ｃ  Ｕ相出力電流波形、  ４８ｂ，４８ｃ  Ｕ相出力電流検出不可能区間、  ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ  スイッチング素子Ｔ３のスイッチング信号、  ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ  スイッチング素子Ｔ４のスイッチング信号、  ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  Ｖ相出力電流波形、  ５２ｂ，５２ｃ  Ｖ相出力電流検出不可能区間、  ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ  スイッチング素子Ｔ５のスイッチング信号、  ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ  スイッチング素子Ｔ６のスイッチング信号、  ５５ａ，５５ｂ，５５ｃ  Ｗ相出力電流波形、  ５６ｂ，５６ｃ  Ｗ相出力電流検出不可能区間、  ５７ｃ  Ｕ相電圧飽和区間、  ５８ｃ  Ｖ相電圧飽和区間、  ５９ｃ  Ｗ相電圧飽和区間、  ｉ４７ａＵ，ｉ４７ａＬ，ｉ４７ｂ，ｉ４８ｂ  Ｕ相出力電流、  ｉ５１ａ，ｉ５１ｂ，ｉ５２ｂ  Ｖ相出力電流、  ｉ５５ａ、ｉ５５ｂ  Ｗ相出力電流、  Ｔ１〜Ｔ６  スイッチング素子、  Ｄ１〜Ｄ６  還流ダイオード。
【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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【図８】
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【図９】
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