(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧の大きさ、周波数および位相の制御が可能なパワー半導体素子から構成される電力変換器を介して供給される交流電動機の各相に流れる出力電流を検出する電流検出器を有する交流電動機のインバータ装置において、
前記インバータ装置は、前もって適用可能な代表的電動機の電気的定数を内蔵し、抵抗チューニングを行う際、チューニング対象の電動機の定格電流値と定格出力電力値を入力するようにし、入力された定格電流値と前もって記憶している電動機の電気的定数から演算した定格出力電力値と、前記入力された定格出力電力値との差が所定の範囲外であれば、入力されたデータを受け付けないようにすることで抵抗チューニングを行なわないようにし、前記差が所定の範囲内にあるときだけ入力されたデータを受け付け抵抗チューニングを行うことを特徴とする交流電動機の抵抗測定方法。
【請求項２】
出力電圧の大きさ、周波数および位相の制御が可能なパワー半導体素子から構成される電力変換器を介して供給される交流電動機の各相に流れる出力電流を検出する電流検出器を有する交流電動機のインバータ装置において、
前記インバータ装置は、前もって適用可能な代表的電動機の電気的定数を内蔵し、抵抗チューニングを行う際、チューニング対象の電動機の定格電流値を入力するようにし、入力された定格電流値と前もって記憶している電動機の電気的定数を基に演算した値で出力電圧指令をリミットして抵抗を測定するようにしたことを特徴とする交流電動機の抵抗測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチューニング対象の電動機を焼損させずに行う、交流電動機の抵抗測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インバータ装置は図４に示されるように、運転状態のモニタやインバータ装置のパラメータの表示や変更するためのオペレータパネル２０、与えられた直流電圧あるいはパワー素子により三相交流を変換した直流電圧を、ＰＷＭ制御方式により任意の周波数と電圧の交流に再度変換し、この一次周波数および一次電圧を交流電動機２に供給する電圧形ＰＷＭインバータからなる電力変換器１、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各相に流れる電流を検出する電流検出器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、ベクトル制御あるいはＶ／ｆ制御を行なう制御装置４からなる。なお、電力変換器１はパワー半導体素子から構成され、速度検出器５が交流電動機２に連結されている。
【０００３】
図５は、従来のベクトル制御を行なう制御装置４のブロック図である。制御装置４は、外部から速度指令値ωrrefが入力され、交流電動機２への一次電流（Ｕ相電流Iu、Ｖ相電流Iv、Ｗ相電流Iw）を検出して座標変換を行なった励磁電流帰還値Idfbおよびトルク電流帰還値Iqfbを送出する３相／２相変換器６が設けられている。
また、制御装置４は、後述するIdref、Iqrefと設定された二次抵抗ｒ2からすべり周波数指令値ωsを求め、速度検出器６からの速度検出値ωrとから一次角周波数ω1を演算して出力する一次角周波数演算回路７と速度検出値ωrを入力として、磁束指令を演算する磁束指令演算器１４と、磁束指令を入力として励磁電流指令Idrefを演算する係数器１５（係数値：１／Ｍ*、Ｍ*は励磁インダクタンス）を有し、励磁電流指令値Idrefと３相／２相変換器６からの励磁電流帰還値Idfbとが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励磁電流制御回路（ＡＣＲ d）８が設けられている。
【０００４】
さらに、速度指令値ωrrefと速度検出器６からの速度検出値ωrが一致するように設けられた速度制御回路（ＡＳＲ）９の出力値をトルク電流指令値Iqrefとし、トルク電流指令値Iqrefと３相／２相変換器６が出力するトルク電流帰還値Iqfbとが一致するように制御するためのトルク電流制御回路（ＡＣＲ q）１０が設けられ、交流電動機２の漏れインダクタンスや一次抵抗ｒ1による逆起電力の励磁電流方向成分の電圧と、交流電動機２の磁束で発生し誘導起電力係数による誘起電圧と一次抵抗による逆起電力のトルク電流方向成分の電圧を出力する電圧指令補償回路１１を有している。電圧指令補償回路１１の出力のうち、励磁電流方向成分の電圧は、励磁電流制御回路８出力と加算され励磁電流方向電圧指令値Ｖdrefを生成し、トルク電流方向成分の電圧は、トルク電流制御回路１０出力と加算されトルク電流方向電圧指令値Ｖqrefを生成する。さらに、励磁電流方向電圧指令値Ｖdrefとトルク電流方向電圧指令値ＶqrefとからＵ、Ｖ、Ｗの各相の電圧指令（Ｖu、Ｖv、Ｖw）のＰＷＭ信号を生成して出力する２相／３相変換器１２が設けられている。
また、一次角周波数指令演算回路７からの一次角周波数ω１は、積算器１３により積算され、３相／２相変換器６および２相／３相変換器１２へ、位相θとして入力される。
また、制御装置４は、一次抵抗のチューニング動作をコントロールするチューニング処理部３０、チューニング処理部３０からの切り替え指令１〜３によりそれぞれ、励磁電流指令値Ｉdref、トルク電流指令値Iqref、位相θの信号を切り替える信号切り替え器３１〜３３を内蔵している。
【０００５】
次に、運転前に行う一次抵抗測定の動作について、チューニング処理部３０の動作を中心にチューニング動作を詳述する。
一次抵抗チューニングが指示されると、チューニング処理部３０は、一次抵抗測定の対象となる交流電動機とインバータの定格電流値を基に、抵抗測定の際に流す直流電流の大きさを決め、信号切り替え器３１〜３３の出力により信号をａからbに切り替えて運転を開始する。信号の切り替えにより、励磁電流指令値Idref、トルク電流指令値Iqref、位相θの信号を、それぞれ、チューニング処理部３０からの出力値、０、０とし、Iw＝Ｉdref、Iu＝Iv＝−Idref/2となるようにする。制御装置４は、電流検出器３Ａ、３Ｂ、３Ｃからの電流検出値と上記電流指令値が一致するように電圧指令を制御する。次に、チューニング処理部３０は、電圧指令値ＶdrefとＶqrefを取り込み、√（Ｖdref2＋Ｖqref2）でＶrefを、Ｗ相の電流検出値Iwを取り込み、ＶrefとIwの比で抵抗値を演算する。
【０００６】
次に、従来の抵抗チューニング動作について、図３の抵抗チューニングのフローチャートを用いて説明する。
まず、オペレータパネル２０を介して、電動機の定格電流値Im100を入力させる（ステップ１０）。
次に、入力された電動機の定格電流値Im100とインバータ装置の定格電流値Iinvの小さい方に（所定値４）を掛けた値を抵抗チューニング時に流す電流値に決め、Ｉdrefとする（ステップ２０）。このとき、ＳＮ比の向上により精度よい測定と電動機を焼損させないことを両立させるため、所定値４は決められる。
次に、Ｗ相にＩdrefが流れるように、Iqref=0、位相θ=0で抵抗チューニングを開始する。このとき、Ｕ、Ｖの各相には、-Idref/2の電流が流れる（ステップ３０）。そして、電流指令値と電流検出値が一致するように電圧指令を制御（ステップ４０）し、このときの電圧指令値Ｖrefを√（Ｖdref2＋Ｖqref2）で演算（ステップ５０）し、Ｖrefと測定したW相の電流値Ｉwの振幅比で抵抗値を演算する（ステップ６０）。
以上のようにして一次抵抗チューニングは行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、チューニングの際に入力する電動機の定格電流値を入力ミスなどにより例えば、１桁大きな電流値が設定されると、電力変換器の容量に余裕がある場合は、電動機に過大電流を流すことになり、電動機を焼損させることがあった。
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チューニングの際に設定する電動機の定格電流値に設定ミスがあっても、焼損させずに電動機の抵抗値を安全に測定することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は出力電圧の大きさ、周波数および位相の制御が可能なパワー半導体素子から構成される電力変換器を介して供給される交流電動機の各相に流れる出力電流を検出する電流検出器を有する交流電動機のインバータ装置において、前記インバータ装置は、前もって適用可能な代表的電動機の電気的定数を内蔵し、抵抗チューニングを行う際、チューニング対象の電動機の定格電流値と定格出力電力値を入力するようにし、入力された定格電流値と前もって記憶している電動機の電気的定数から演算した定格出力電力値と、前記入力された定格出力電力値との差が所定の範囲外であれば、入力されたデータを受け付けないようにすることで、抵抗チューニングを行なわないようにしたデータ異常チェック機能をもたせたり、あるいは、チューニング対象の電動機の定格電流値を入力するようにし、入力された定格電流値と前もって記憶している電動機の電気的定数を基に演算した値で出力電圧指令をリミットして抵抗を測定するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図１に基づいて説明する。本発明のフロチャートである図１が従来例の図３と異なるところは、ステップ１１、１２をステップ１０と２０の間に追加し、ステップ１０’で電動機の定格電流値Im100の他に、電動機の定格出力電力値Pを入力するようにしたことである。他の同じステップ名が付けられている動作は、全く同様であるので、ここでは重複説明を省略する。なお、チューニング処理部３０の動作は、ここで説明する動作フローをの除き全く同様である。
【００１０】
ステップ１１では、入力された電動機の定格電流値Im100と、内蔵されている電動機の電気定数のうち、定格電流が一番近い電気的定数値を用いて、チューニングする電動機の定格出力電力値を（１）式で演算し、演算結果をP’とする。
【００１１】
Im0＝  Ｉm100×Im0_M／Im100_M
（Im100_Mは内蔵されている電動機の定格電流値、 Im0_Mはその励磁電流値を示す）
P'＝√３×√(Ｉm1002− Im02)×(インバータ制御装置の電圧クラス)   (1)式
ここで、チューニングする電動機の励磁電流Im0と定格電流の比は、参考にした電動機と同じ比として概略演算している。
【００１２】
ステップ１２では、ステップ１１で求めた定格出力電力値P’と、入力された定格出力電力値Pの比が所定値１内であるかをチェックし、範囲外であれば、入力エラーとしてステップ１０に戻り、電動機データの入力からやり直す。範囲内であればチューニングを開始する。
（１）式により電動機の定格出力電力値を演算する際、インバータ制御装置の電圧クラスを用いる替わりに、電動機の基底電圧を入力するようにし、その値を用いるようにすることもできることは言うまでもない。
次に、本発明の第２の実施例を図２に基づいて説明する。図２が図３と異なるところは、ステップ１３、２０’、３０’、４０’、５０’、６０’、１４、１５を、ステップ１０と２０の間に追加したことである。他の同じステップ名が付けられている動作は、全く同様であるので、ここでは重複説明を省略する。
ステップ１３では、チューニング時の電圧指令のリミット値を、（２）式で演算し、トルク電流制御回路（ＡＣＲｑ）１０出力の値をこの値で制限する。
Vlim＝√３×r1_M×２×Im100×（所定値２）                      （２）式
（ｒ１_Mは、内蔵されている電動機の抵抗値）
【０００１３】
このステップは、正式にチューニングを行う前に、入力された電動機の定格電流値が正しいかを探るステップである。電動機の定格電流値が小さい、つまり電動機容量が小さくなるほど、抵抗値は大きくなるため、ミスにより大きな定格電流値を入力している場合は、チューニング中に電圧リミットにかかるため、必要以上に電流は流れるのを防ぐことができる。
また、ステップ１３での電圧指令のリミットは、トルク電流制御回路（ＡＣＲｑ）１０出力で制限する替わりに、電圧指令値そのものを制限してもよい。
ステップ２０’から５０’で、Im100＊（所定値２）/100の電流値で、一度抵抗チューニングを実施する。
【００１４】
ステップ６０’では、ＶrefとＩwの振幅比でこのときの抵抗値を演算し、この結果をR10とする。
ステップ１４で、もし、R10>=（所定値３）×R1_Mあれば、電動機の定格電流に入力ミスがありチューニングした電動機の実際の定格電流は小さいと判断し、ステップ１５に進み、ステップ６０’で求めた抵抗値R10をチューニング値として、チューニングを終了する。
もし、R10<（所定値２）×R1_Mであれば、ステップ２０へ進み、正式な電流値、（Im100とIinvの小さい方）に（所定値４）を掛けた値で、再度チューニングを実施する。
所定値２、３は、電動機、インバータ装置間のケーブルの抵抗値、温度による変化分、電動機のバラツキ（同じ容量の電動機での違い）、電流検出器の検出精度など考慮して決定される。
ステップ１４で、R10>=（所定値３）×R1_Mであれば、ステップ６０’で求めた抵抗値R10をチューニング値として終了する替わりに、インバータの設定入出力や出力状態を表示する表示部であるオペレータパネルに警告表示を出すようにしてもよい。
これまで、実施例での説明で電圧指令値と電流検出値の振幅比で抵抗値を演算する場合の説明をしたが、異なる大きさの電流値で繰り返し、例えば２点の電圧指令値と電流検出値を測定し、測定した各点の差分値の比から抵抗値を演算するようにしても、同様に適用できる。
【００１５】
以上のように、電動機の定格電流値と定格出力電力値を設定させ、片方に入力設定ミスがある場合は第１の実施例により異常チェックし、両方に入力設定ミスがある場合、あるいは、電動機の定格出力電力値を入力させない場合にも、第２、第３の実施例により抵抗チューニングを行ったり、異常表示させることができることができる。
なお、速度検出器をフィードバックしベクトル制御を行うインバータ装置を用いた誘導電動機の例で説明したが、速度検出器がなくても、Ｖ／ｆ制御を行うインバータ装置でも同様に適用できるし、誘導電動機以外の交流電動機に対しても、同様に適用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、抵抗チューニングを行う際の入力データのデータ異常チェック機能を有し、入力された定格電流値と前もって記憶している電動機の電気的定数から演算した値で出力電圧指令をリミットして抵抗を測定するようにしたので、電動機の定格電流値に設定ミスがあっても、焼損させずに電動機の抵抗値を安全に測定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を抵抗チューニングのフローチャート
【図２】本発明の第２の実施例を抵抗チューニングのフローチャート
【図３】従来の抵抗チューニングのフローチャート
【図４】従来のインバータ装置の構成を示すブロック図
【図５】従来の制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１  電力変換器
２  交流電動機
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  電流検出器
４  制御装置
５  速度検出器
６  ３相／２相変換器
７  一次角周波数演算回路
８  励磁電流制御回路、
９  速度制御回路
１０  トルク電流制御回路
１１  電圧指令補償回路
１２  ２相／３相変換器
１３  積算器
１４  磁束指令演算器
１５  係数器
２０  オペレータパネル
３０  チューニング処理部
３１〜３３  信号切り替え器
【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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