JP2001136786A

JP2001136786A - インバータ装置

Info

Publication number: JP2001136786A
Application number: JP31288899A
Authority: JP
Inventors: Sumio Kobayashi; 澄男小林; Hideto Takada; 英人高田; Masato Takase; 真人高瀬
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷となる電動機の仕様が変わってもそのま
ま適用して常に充分な制御特性が発揮できるインバータ
装置を提供すること。【解決手段】モータ１７のエンコーダ１８にモータＩ
Ｄ情報を格納したメモリを設けておき、運転開始前、Ｃ
ＰＵ３２は、このモータＩＤ情報を読取ってデータセレ
クタ３１にスイッチ選択信号ＳＣＨを供給し、ディジタ
ル電流値Ｉｕｆｄ１〜Ｉｕｆｄｎと、ディジタル電流値
Ｉｗｆｄ１〜Ｉｗｕｆｄｎの中の何れをディジタル電流
値Ｉｕｄ、ＩｗｄとしてＣＰＵ３２に取り込むべきかを
モータ１７の仕様に応じて設定し、その上でインバータ
主回路ＩＭにＰＷＭ制御用ゲート信号を供給して動作を
開始するようにし、これにより、ディジタル電流値Ｉｕ
ｄ、Ｉｗｄの分解能が常に最良になるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流フィードバッ
ク制御ループを備えたインバータ装置に係り、特に、永
久磁石を用いた回転界磁形ＡＣサーボモータ、ブラシレ
スＤＣモータ、ベクトル制御形誘導電動機の回転位置、
回転速度、トルク、電流の制御に好適なインバータ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、一般産業機械を可変速運転するた
めの動力源として、速度センサ付ベクトル制御方式や、
速度センサレスベクトル制御方式のインバータ装置駆動
による誘導電動機が使われるようになってきている。

【０００３】また、位置速度センサを内蔵し、半導体製
造装置、マウンタ、ロボットなどに使用されるＡＣサ−
ボモータの制御にも、自動化、省力化の要求によりイン
バータ装置が盛んに使われるようになってきた。

【０００４】ところで、これらのインバータ装置におけ
る制御の基本は、交流電動機の速度制御、トルク制御、
更には位置制御であり、最近の製造ラインの高速化、タ
クトタイムの高速化の要求からすれば、電動機の電流
を、トルクに比例するトルク分電流と、トルク分電流に
直交する磁束分電流に分離して制御する高速ベクトル制
御が主流になっている。

【０００５】また、ＡＣサーボモータの場合は、回転子
に永久磁石を用いた回転界磁形同期電動機を用い、その
永久磁石界磁の磁極位置を検出して高速の電流制御を行
っており、いずれの場合も瞬時値電流が制御の対象にな
っているが、このときの電流検出には最近のデジタル制
御によりＡ／Ｄコンバータで、デジタルデータに変換し
てマイクロプロセッサで演算処理される。

【０００６】ここで、従来のＡＣサ−ボモータ制御装置
の一例について、図１１により説明すると、これは、Ｐ
ＷＭインバータ主回路７６によりＡＣサーボモータ１７
を制御する方式のインバータ装置で、このため、まず、
ＡＣサーボモータ１７に内蔵されているエンコーダ１８
から位置検出値θｆをフィードバックし、加算点１０４
で、入力されている位置指令θ^* との差(θ^*−θｆ)を
演算し、位置制御演算部７２で演算して速度指令Ｎ^* を
出力する。

【０００７】次に、こうして出力された速度指令Ｎ^* を
加算点１０５に供給し、エンコーダ１８からフィードバ
ックされた速度検出値Ｎｆとの差(Ｎ^*−Ｎｆ)が演算さ
れ、これにより速度制御部７３で速度制御演算を行な
い、電流指令Ｉ^* が加算点１０６に出力される。

【０００８】一方、ＡＣサーボモータ１７の電流は電流
検出器７８で検出され、増幅器７７で増幅処理されてか
らＡ／Ｄコンバータ７５によりデジタル値電流データＩ
ｆに変換され、これが加算点１０６で電流指令Ｉ^* との
差(Ｉ^*−Ｉｆ)として演算され、電流制御部７４で所定
の演算が施されてからＰＷＭインバータ主回路７６に供
給され、ＡＣサーボモータ１７が駆動されることにな
る。

【０００９】ところで、通常、このようなＡＣサ−ボモ
ータは、主に高速位置決めに使用されることを考慮し、
一般仕様としての最大加減速トルクは定格トルクの３０
０％とされているが、このとき、加減速時間は、負荷で
ある機械側の慣性モーメントにより変わるため、個々の
機械の仕様毎に最大トルク値が変わり、５００％程度を
要求される場合もある。

【００１０】この場合、電流フィードバックループ中に
ある電流検出回路、例えば図１１の電流検出回路７８
は、ＡＣサーボモータ１７の定格出力(ｋＷ)で決まる定
格電流(トルクは電流に概略比例する)を検出したとき、
その検出値がＡ／Ｄコンバータ７５の入力レンジに入る
ように設計するのではなく、瞬時最大電流が流れたとき
にＡ／Ｄコンバータ７５の入力レンジに入るように設計
する必要がある。

【００１１】このため、従来技術によるＡＣサーボモー
タ制御用のインバータ装置では、出力が同一でも、瞬時
最大電流が異なるＡＣサーボモータの場合、電流検出値
用Ａ／Ｄコンバータの入力レンジの関係で、同一のイン
バータ制御装置で駆動することができなかった。

【００１２】そこで、例えば特許第２８２７６６７号の
発明では、ＡＣサーボモータの電流をＡ／Ｄコンバータ
でディジタル値として検出する際、Ａ／Ｄコンバータの
前段にゲイン(増幅率)の異なる複数の増幅器を設けてお
き、ＡＣサーボモータの運転中、軽負荷で電流値が小さ
い場合は、ゲインが高い増幅器を選択し、反対に重負荷
で電流値が大きいときは、ゲインが低い増幅器を選択す
ることにより、Ａ／Ｄ変換での分解能を高める方法につ
いて開示しており、このとき、更にＡＣサーボモータの
運転状態を予測して、増幅器をマルチプレクサで選択す
る方法についても開示している。

【００１３】ところで、ＡＣサーボモータ制御装置など
のインバータ装置では、その主回路入力部がダイオード
などの順変換器で構成されており、このため、交流電源
からの入力に高調波電流が含まれてしまう。

【００１４】このため、交流電源を共用した場合、周辺
設備、機器などに使用されている進相コンデンサや、こ
の進相コンデンサに直列に接続されたＡＣリアクトルな
どに高調波電流が流れてしまうので、発熱や異音の発生
などの障害が現われ、これがインバータ装置の普及に伴
って増加し、大きな問題になってきている。

【００１５】そこで、社団法人日本電機工業会発行「サ
ーボアンプの高調波抑制対策について」（１９９９年１
月発行）によれば、「家電・汎用品高調波抑制対策ガイ
ドライン」として、インバータ装置の機器ごとに、図１
２に示すように、入力電源側に交流リアクトルを接続す
る方法や、図１３に示すように、インバータ主回路の順
変換器と逆変換器の間に直流リアクトルを接続する方法
などが推奨されている。

【００１６】これらの図１２、図１３において、まず、
６８は順変換部(コンバータ部)で、３相交流電源１３か
ら供給された交流電圧を整流し、平滑コンデンサ１４と
共に直流電圧に変換する働きをする。次に、６７は逆変
換部(インバータ部)で、平滑コンデンサ１４に充電され
た直流電圧を、可変周波数の交流電圧に変換し、ＡＣサ
ーボモータ１７を駆動する働きをする。そして、１５、
１６はＵ相とＷ相の電流検出器で、ロジック回路７９に
フィードバックための電流を検出する働きをする。

【００１７】ここで、図１２は、３相交流電源１３と順
変換部６８の間に高調波抑制のために交流リアクトル６
９を設けた場合で、図１３は、順変換部６８と平滑コン
デンサ１４の間に直流リアクトル７１を設けた場合であ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、イン
バータ装置の共用化について配慮がされておらず、駆動
対象となる電動機に応じて、それに合わせた仕様のイン
バータ装置を必要とするという問題があった。

【００１９】周知のように、ＡＣサ−ボモータは高速応
答が要求されるので、瞬時電流を制御しなければならな
い。このため、運転途中でＡ／Ｄコンバータのデジタル
データを判断して、前回のサンプリング時点での電流検
出データが小さい場合(軽負荷)、ゲインの高い増幅器に
マルチプレクサを切替えて、電流分解能を高くしようと
しても、次のサンプリング時点で、例えば軽負荷から重
負荷に変動したなどの負荷変動により、ピーク電流に達
してしまう場合があり、このような場合にはＡ／Ｄコン
バータの入力レンジをオーバーしてしまうため、電流が
検出ができないことになる。

【００２０】従って、軽負荷、重負荷と負荷変動が急峻
に発生する場合、従来技術は、サンプリング周期でマル
チプレクサを切替え、再測定が必要になる。ここで、再
測定に時間的な余裕がある場合、すなわち応答性が要求
されない場合は問題ないが、高応答を要求される場合に
は適用できず、また、予め運転状態の予測が困難で、速
度指令が低速高速などに変化し、負荷変動が生じる場合
にも適用ができなくなってしまう。

【００２１】また、一般にＡＣサーボモータとＡＣサー
ボモータ制御装置は、Ａ／Ｄコンバータの入力レンジに
ついて、正の瞬時最大電流と負の瞬時最大電流を最大ス
パンとし、このときにＡ／Ｄコンバータのデジタルデー
タが、正の最大値と負の最大値のスパンに合っていると
き、Ａ／Ｄコンバータの分解能が最も高くなる。

【００２２】例えば、Ａ／Ｄコンバータのデジタルデー
タが、正の最大値の１／２、負の最大値の１／２スパン
とすれば、正の瞬時最大電流と負の瞬時最大電流の最大
スパンでＡ／Ｄコンバータのデジタルデータは半分しか
振れないことになり、ディジタルデータの分解能は半分
に落ちる。

【００２３】具体例により説明すると、いま、ここで、
瞬時最大電流(トルク)が３００％と同一で、出力が２ｋ
Ｗと１ｋＷの２種類のＡＣサーボモータがあり、これら
を出力２ｋＷのＡＣサーボモータ制御装置で夫々駆動す
る場合を考えたとする。

【００２４】ＡＣサーボモータ制御装置の容量が２ｋＷ
でＡＣサーボモータの出力が２ｋＷの組合せの場合と、
ＡＣサーボモータ制御装置の容量が２ｋＷでＡＣサーボ
モータの出力が１ｋＷの組合せの場合では、前者は制御
装置とモータ出力が同一出力のため、Ａ／Ｄコンバータ
の分解能は高く取れるが、後者の場合は制御装置が同一
のものであるため、定格電流も前者の約半分程度となる
ため、デジタルデータの分解能は半分に落ちる。

【００２５】さらに、ＡＣサーボモータの出力が０.５
ｋＷの場合には、デジタルデータの分解能は約１／４に
落ち、この場合には、電流制御の検出に必要な分解能が
確保できず、サーボモータに与えるトルク指令の変動が
大きくなり、回転ムラが発生したりして、安定した運転
ができなくなってしまう。

【００２６】しかし、上述の特許第２８２７６６７号の
発明では、サーボモータ制御装置の容量と、これに接続
されるサーボモータの出力の関係については何も述べら
れていないので、ＡＣサーボモータ制御装置の容量と、
ＡＣサーボモータの出力は同一の組み合わせとして、１
対１の対応に限られ、例えば、特別に最大トルクが３０
０％を越える場合には、ＡＣサーボモータ制御装置に設
けてある電流増幅器のゲインを最適の分解能となるよう
に改造し、ＡＣサーボモータ制御装置とＡＣサーボモー
タが１対１の専用対応となるようにしてきた。

【００２７】従って、従来技術では、負荷となるＡＣサ
ーボモータの容量よりも、それを駆動すべきＡＣサーボ
モータ制御装置の容量が大きい場合には、これらを接続
して使用することができなかった。

【００２８】一方、特開平１０−１２４１３１号公報で
は、サーボアンプと呼ばれているＡＣサーボモータ制御
装置に、アンプの種類、特性を判別するためのデータと
保守管理用のＩＤデータを記憶するメモリを設け、位置
速度検出器を取付けたモータにも同様にＩＤデータを設
けておき、数値制御装置ＣＮＣ又はアンプは、入力され
たモータモデル名を呼び出しでメモリに記憶されている
標準パラメータテーブルより最大電流データを読み出
し、モータの最大電流とアンプの最大電流が一致するか
判断し、一致すれば適合することを表示し、一致しなけ
れば不適合を表示し、機器の相性が合っている否かもチ
ェックすることができ、誤った接続を防止する発明につ
いて開示している。

【００２９】しかし、この従来技術では、最大電流特性
が合っていない場合、アンプのＡ／Ｄコンバータの分解
能に起因するハードウエアに自由度がなく、このため、
結果として相性が合わなくなる。これは、従来技術で
は、そのサーボアンプが、最大電流に関するハードウエ
アを自由に変えることができないためで、アンプの最大
電流の１／４以下となるような小容量のモータからアン
プの最大電流に一致する大容量モータまで自由な組合せ
の接続をすることができなかった。

【００３０】また、上記従来技術は、高調波抑制のため
のリアクトルの設置について配慮がされておらず、複数
台のインバータ装置を使用する際、リアクトルの設置に
必要なコストとスペースの抑制に問題があった。

【００３１】本発明の第１の目的は、負荷となる電動機
の仕様が変わってもそのまま適用して常に充分な制御特
性が発揮できるインバータ装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、リアクトルの設置に必要なコス
トとスペースの削減が容易で、高調波対策が充分に得ら
れるようにしたインバータ装置を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、負荷電流検
出値と電流指令値のディジタル処理による電流フィード
バック制御方式のインバータ装置において、負荷として
接続された交流モータから該モータのＩＤ情報を取り込
み、前記負荷電流検出値をディジタル変換するＡ／Ｄコ
ンバータの入力スパンを、前記取り込んだＩＤ情報に基
づいて設定した上で、前記電流フィードバック制御が実
行されるようにして達成される。

【００３３】このとき、前記Ａ／Ｄコンバータの入力ス
パンの設定が、前記負荷電流検出値に対するゲインの選
択で実行されるようにしてもよい。

【００３４】ここで、この負荷電流検出値に対するゲイ
ンの選択が、複数のゲインを異にする増幅回路の切換で
与えられるようにしてもよく、１台の増幅回路のゲイン
の切換で与えられるようにしてもよい。

【００３５】更に、このとき、前記Ａ／Ｄコンバータ
が、２入力レファレンス付きＡ／Ｄコンバータで、前記
前記Ａ／Ｄコンバータの入力スパンの設定が、この２入
力レファレンス付きＡ／Ｄコンバータの入力レファレン
ス電圧の切換で与えられるようにしてもよい。

【００３６】さらに、上記目的は、負荷として接続され
た交流モータから該モータのＩＤ情報を取り込み、前記
負荷電流検出値をディジタル変換するＡ／Ｄコンバータ
の入力スパンを、前記取り込んだＩＤ情報に基づいて設
定した上で、ディジタル処理による電流フィードバック
制御を実行する方式のインバータインバータ装置を少な
くとも２台備え、これらのインバータ装置の１台をマス
ターインバータ装置とし、残りのインバータ装置をスレ
ーブインバータ装置とした上で、前記マスターインバー
タ装置の順変換部の出力をスレーブインバータ装置の逆
変換部の入力に接続し、前記マスターインバータ装置の
順変換部にだけ交流電力を供給し、全てのインバータ装
置を動作させるようにしても達成される。

【００３７】この場合、交流リアクトル又は直流リアク
トルをマスターインバータ装置の順変換器に接続するだ
けで、充分に高調波抑制を得ることができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるインバータ装
置について、図示の実施形態により詳細に説明する。図
１は本発明によるインバータ装置の第１の実施形態で、
図示のように、装置全体はＩＮＶで表わされている。そ
して、このインバータ装置ＩＮＶにおいて、ＩＭがイン
バータ主回路で、これは、スイッチング素子１〜６とフ
ライホィールダイオード７〜１２からなる逆変換部Ｉ
と、整流用のダイオード３３〜３８からなる順変換部
Ｃ、それに平滑用のコンデンサ１４で構成されている。

【００３９】ここで、この実施形態では、スイッチング
素子１〜６として、図示のようにＩＧＢＴが用いられて
おり、ＩＧＢＴとダイオードの逆並列回路を６組用い、
３相の逆変換部ＩにおけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アーム
と下アームを構成している。

【００４０】順変換部Ｃのダイオード３３〜３８は３相
ブリッジ型整流回路を構成し、Ｒ、Ｓ、Ｔの各相の交流
入力端子１０１、１０２、１０３を介して、商用電源な
ど外部の３相交流電源１３から入力される交流３相電圧
を整流し、平滑用のコンデンサ１４に図示の極性で直流
電圧が充電されるように動作し、この結果、逆変換部Ｉ
の上アームと下アームの間に直流電圧が印加されること
になる。

【００４１】このとき、コンデンサ１４の端子、つまり
インバータ主回路ＩＭの直流母線の正極側と負極側は、
それぞれ正極端子４０と負極端子４１により外部に取り
出せるように構成してあり、これにより、外部に直流電
力が取出せたり、直流電力を外部から入力できるように
構成してある。

【００４２】また、このとき、順変換部Ｃの正極側は、
図示のように、コンデンサ１４の正極側からは切離して
コンバータ出力端子９３に接続されており、これによ
り、外部に直流リアクトルが接続できるようになってい
る。従って、直流リアクトルが接続されない場合は、図
示のように、端子９３と端子４０にショートバーを接続
し、これによりジャンパされている。

【００４３】逆変換部Ｉの出力はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各
交流出力端子４２、４３、４４に接続され、ここから負
荷であるＡＣサーボモータ１７に供給されるようになっ
ているが、このとき、ＡＣサーボモータ１７に流れる電
流Ｉｕ、Ｉｗは、Ｕ相電流検出器１５とＷ相電流検出器
１６により検出され、電流Ｉｕ、Ｉｗから電気的に絶縁
された形で、検出電流Ｉｕｆ０、Ｉｗｆ０として出力さ
れる。

【００４４】ところで、３相交流では各相電流の総和が
零であり、従って、３線式の場合、Ｖ相電流について
は、次のようにしてＵ相電流とＷ相電流から求めること
ができるので、Ｖ相に電流検出器を設ける必要はない。Ｖ相電流Ｉｖ＝−（Ｕ相電流Ｉｕ＋Ｗ相電流Ｉｗ）なお、この図では、電流検出器１５、１６がＵ相とＷ相
に設けてあるが、Ｕ相とＶ相、又はＶ相とＷ相に設ける
ようにしても良い。

【００４５】付け加えると、周知のように、中性点経路
を持たない多相交流回路系では、相数をｍとした場合、
最小限(ｍ−１)個の電流検出器があれば、全ての相の電
流を検出することができるものである。

【００４６】ＡＣサーボモータ１７は回転子に永久磁石
を用いた回転界磁形同期電動機で、この回転軸にはエン
コーダ１８が直結されている。そして、このエンコーダ
１８には、モータの回転速度及び回転位置を検出する回
転数位置検出器と、回転子の磁極の位置を検出する磁極
位置検出器が組込まれている。

【００４７】また、この実施形態では、このエンコーダ
１８に、後で詳細に説明するが、更に不揮発性メモリを
含む電子回路が設けてあり、この不揮発性メモリに、Ａ
Ｃサーボモータ１７の出力、最大電流又は最大トルクな
どの仕様情報とモータのサーマル保護情報などがモータ
ＩＤ情報として、ＡＣサーボモータ１７の工場出荷時な
ど、所定の時点で予め書込んである。

【００４８】但し、後述するように、この実施形態で必
要とするモータＩＤ情報は、そのモータの最大電流値、
つまり、このモータに許されている最大トルク値におけ
る電流の値であり、他の情報は必要要件という訳ではな
い。

【００４９】次に、Ｕ相とＷ相の電流検出器１５、１６
の出力信号Ｉｕｆ０、Ｉｗｆ０は、Ｕ相とＷ相で対をな
して設けてある第１組の増幅器１９、２０、第２組の増
幅器２１、２２、……、第ｎ組の増幅器２３、２４に夫
々入力される。

【００５０】ここで、各増幅器１９〜２４の中に記載し
てあるＫ１、Ｋ２、……、Ｋｎは夫々の増幅器のゲイン
(増幅度)を表わし、これらのゲインＫ１〜の大きさにつ
いては(Ｋ１＜Ｋ２＜……＜Ｋｎ)になっており、従っ
て、各増幅器１９〜２４のゲインは、対をなすＵ相、Ｗ
相では同一のゲインで、１組からｎ組では、夫々異なっ
たゲインになっている。

【００５１】従って、各増幅器１９〜２４の出力Ｉｕｆ
１、Ｉｗｆ１、〜Ｉｕｆｎ、Ｉｗｆｎは、Ｕ相電流検出
器１５とＷ相電流検出器１６から入力された検出電流Ｉ
ｕｆ０、Ｉｗｆ０に、夫々の増幅器のゲインＫ１、Ｋ
２、……、Ｋｎが与えられた信号、例えば、出力Ｉｕｆ
１は(Ｉｕｆ０×Ｋ１)という信号になっている。

【００５２】各増幅器１９〜２４からの出力Ｉｕｆ１、
Ｉｗｆ１、Ｉｕｆ２、Ｉｗｆ２、……、Ｉｕｆｎ、Ｉｗ
ｆｎは、同じくＵ相とＷ相で対になった第１組のＡ／Ｄ
コンバータ２５、２６、第２組のＡ／Ｄコンバータ２
７、２８、……、第ｎ組のＡ／Ｄコンバータ２９、３０
に夫々入力され、デジタル電流値Ｉｕｆｄ１、Ｉｗｆｄ
１、Ｉｕｆｄ２、Ｉｗｆｄ２、……、Ｉｕｆｄｎ、Ｉｗ
ｆｄｎに変換されてデータセレクタ３１に供給される。

【００５３】データセレクタ３１はＣＰＵ３２から供給
されるスイッチ切換信号ＳＣＨにより制御されるソフト
ウエアスイッチで構成され、Ｕ相とＷ相で対になって各
Ａ／Ｄコンバータ２５、２６、……から供給されている
ｎ組のデジタル電流値Ｉｕｆｄ１、Ｉｗｆｄ１、Ｉｕｆ
ｄ２、Ｉｗｆｄ２、……、Ｉｕｆｄｎ、Ｉｗｆｄｎの中
の何れか１対のデジタルデータを選択し、出力データＩ
ｕｄ、Ｉｗｄとして取出し、ＣＰＵ３２に供給する働き
をする。

【００５４】図２は、データセレクタ３１の内部構成
で、ここではスイッチ選択回路４７と回転型スイッチ４
８によりハードウエア的に描かれているが、実際は上記
したようにソフトウエアで処理されるため、プリント基
板上のスペースを要したり部品コストが発生することは
ない。

【００５５】ここで、スイッチ選択回路４７は、ＣＰＵ
３２から供給されるスイッチ選択信号ＳＣＨに応じて回
転型スイッチ４８による選択位置を制御し、Ｕ相とＷ相
で対になっているデータＩｕｆｄ１、Ｉｗｆｄ１、Ｉｕ
ｆｄ２、Ｉｗｆｄ２、……、Ｉｕｆｄｎ、Ｉｗｆｄｎの
何れかを選択し、出力データＩｕｄ、Ｉｗｄとして取出
す働きをする。

【００５６】次に、エンコーダデータ送受信回路３９
は、ＣＰＵ３２によるエンコーダ１８からのデータの取
込みを可能にする働きをするもので、このため、ＣＰＵ
３２から供給されるデータイネーブル信号により能動化
され、コネクタ４６を介してエンコーダ１８にアクセス
し、回転位置、回転数(回転速度)、磁極位置、モータＩ
Ｄ情報のリクエストを行う。

【００５７】そして、エンコーダ１８は、リクエストの
内容に応じて、リクエストされたデータを選択し、それ
をシリアル通信によりＡＣサーボモータ制御装置４５に
送信し、エンコーダデータ送受信回路３９を介してＣＰ
Ｕ３２に取り込まれるようにする。

【００５８】図３は、エンコーダ１８とエンコーダデー
タ送受信回路３９の詳細で、まず、ＣＰＵ３２は、エン
コーダ１８に対して何れの情報を要求するのかを表わす
データ、つまりリクエスト信号をエンコーダデータ送受
信回路３９の送信用シフトレジスタ４９に供給し、そこ
に書込んでゆく。

【００５９】これにより、この書込まれたデータが送信
用シフトレジスタ４９からシリアルに読出され、ライン
ドライバ８１からコネクタ４６を経由してエンコーダ１
８に送られる。このとき、ラインドライバ８１は、ＣＰ
Ｕ３２から供給されるデータイネーブル信号により、デ
ータ送信時は能動化され、受信状態のときはハイインピ
ーダンス状態に設定される。ここで、８３、８４は終端
抵抗である。

【００６０】そして、エンコーダ１８では、このデータ
をラインレシーバ８５を介して受信用シフトレジスタ８
７に書込み、判別シーケンス回路８９に読出す。そこ
で、判別シーケンス回路８９は、マイクロプロセッサ３
２からのリクエストの内容を判断し、要求されたデータ
を送信する。

【００６１】このデータはラインレシーバ８２を介して
受信用シフトレジスタ５０に一旦格納された後、読出さ
れてマイクロプロセッサＣＰＵ３２に送られる。このと
き、ラインドライバ８６も、判別シーケンス回路８９か
ら供給されるデータイネーブル信号により、データ送信
時は能動化され、受信状態のときはハイインピーダンス
状態に設定される。

【００６２】そこで、まず、ＣＰＵ３２からのリクエス
トが回転数、位置、磁極位置のデータを要求するもので
あったときは、ＡＣサーボモータ１７に直結された回転
数位置検出器と磁極位置検出器で検出された情報を演算
回路９０で演算し、演算結果を判別シーケンス回路８９
の手順に従って送信用シフトレジスタ８８に書込む。

【００６３】この結果、リクエストされた情報が送信用
シフトレジスタ８８から読出され、ラインドライバ８６
とコネクタ４６を経由して、エンコーダデータ送受信回
路３９に送信されることになる。

【００６４】また、ＣＰＵ３２からのリクエストがモー
タＩＤ情報のときは、ＡＣサーボモータ１７の巻線抵
抗、インダクタンス、誘起電圧定数、定格及び最大電
流、最大トルク、定格及び最高回転数、モータのサーマ
ル保護情報などの各種のモータ定数が、今度は不揮発性
メモリ９１から読出され、同じく判別シーケンス回路８
９の手順に従って送信用シフトレジスタ８８に書込ま
れ、ラインドライバ８６とコネクタ４６を経由してエン
コーダデータ送受信回路３９に送信される。

【００６５】ここで、これらの各種モータ定数は、この
ＡＣサーボモータ１７が工場から出荷される時点など所
定の時点で、モータＩＤ情報として、予めエンコーダ１
８に入力され不揮発性メモリ９１に格納されているもの
であることは、既に説明した通りである。

【００６６】そして、このモータＩＤ情報については、
運転開始前にマイクロプロセッサ３２のリクエスト信号
または、サーボモータ制御装置４５からエンコーダ電源
をエンコーダ１８に供給した時、エンコーダデータ送受
信回路３９に転送する。

【００６７】次に、このインバータ装置ＩＮＶの動作に
ついて、ＣＰＵ３２による処理を中心にして説明する。
まず、この実施形態におけるＣＰＵ３２は、図示のよう
に、インバータ主回路ＩＭの逆変換部ＩにＰＷＭ制御用
ゲート信号を供給する働きも含め、ＰＷＭインバータの
制御に必要な各種の機能を備えている。

【００６８】この結果、逆変換部Ｉのスイッチング素子
１〜６は夫々ＰＷＭスイッチング制御され、逆変換部Ｉ
からＡＣサーボモータ１７に３相交流電力が供給される
ことになるが、このときスイッチング素子１〜６に供給
すべきＰＷＭ制御パルスについては、図１１で説明した
ように、デジタル値電流データＩｆと、位置検出値θｆ
及び速度検出値Ｎｆに基づいてＣＰＵ３２が演算し、こ
れによりＡＣサーボモータ１７の高速ベクトル制御が得
られるようにする。

【００６９】そして、この実施形態では、ここで必要と
するデータの内、位置検出値θｆと速度検出値Ｎｆにつ
いては、エンコーダデータ送受信回路３９を介してエン
コーダ１８の回転数位置検出器と磁極位置検出器から読
込んだ回転速度、回転位置、磁極位置を用いて演算する
が、デジタル値電流データＩｆについては、データセレ
クタ３１の出力データＩｕｄ、Ｉｗｄに基づいて演算す
るようになっている。

【００７０】このため、ＣＰＵ３２は、インバータ装置
ＩＮＶの運転開始時、まずデータセレクタ３１にスイッ
チ選択信号ＳＣＨを供給し、出力データＩｕｄ、Ｉｗｄ
として取り出すべきデータの選択を実行し、その後、上
記したＡＣサーボモータ１７の高速ベクトル制御に移行
するように構成してあり、これが、この実施形態の大き
な特長である。

【００７１】そこで、インバータ装置ＩＮＶの運転開始
が指令されたら、ＣＰＵ３２は、まずエンコーダ１８に
対してモータＩＤ情報をリクエストし、これによりエン
コーダ１８からモータＩＤ情報を取込み、最小限、ＡＣ
サーボモータ１７の定格電流値ｉを知る。ここで、この
定格電流値ｉとは、上記したＡＣサーボモータなどにお
ける最大トルク値での瞬時最大電流のことである。

【００７２】そして、ＣＰＵ３２は、この定格電流値
ｉ、つまりモータＩＤ情報から読み取った定格電流値に
基づいて、ｎ組のデジタル電流値Ｉｕｆｄ１、Ｉｗｆｄ
１、Ｉｕｆｄ２、Ｉｗｆｄ２、……、Ｉｕｆｄｎ、Ｉｗ
ｆｄｎの中の何れの組のデジタルデータをデータセレク
タ３１の出力データＩｕｄ、Ｉｗｄとして選択するのか
を判断し、この判断結果に対応したスイッチ選択信号Ｓ
ＣＨを出力してデータセレクタ３１に供給する。

【００７３】このときのＣＰＵ３２による判断は、次の
ようにして行う。いま、ＡＣサーボモータ１７の電流が
最大値のときのＵ相電流検出器１５とＷ相電流検出器１
６の検出電流値をＩｕｆ０ｍ、Ｉｗｆ０ｍとすると、こ
れらの検出電流値Ｉｕｆ０ｍ、Ｉｗｆ０ｍの値が、各Ａ
／Ｄコンバータ２５〜３０の最大入力レンジと同じにな
っているとき、Ａ／Ｄコンバータの電流検出分解能が最
も高くなる。

【００７４】そこで、この実施形態では、入力レンジの
最大値が、予めインバータ装置ＩＮＶの定格最大出力電
流値Ｉｍａｘに見合った値になっているＡ／Ｄコンバー
タを用意し、これを各Ａ／Ｄコンバータ２５〜３０とし
て用いるようにする。従って、このインバータ装置ＩＮ
Ｖには、最大では、その定格最大出力電流値Ｉｍａｘに
等しい定格電流値のＡＣサーボモータまで接続できるこ
とになり、以下、このＡＣサーボモータを最大定格モー
タと呼称し、定格最大出力電流値Ｉｍａｘに等しい定格
電流値を最大定格電流値と呼称する。

【００７５】具体的に説明すると、いま、インバータ装
置ＩＮＶに接続されているＡＣサーボモータ１７が、最
大定格モータで、それに最大電流値を流したときの検出
電流値Ｉｕｆ０ｍ、Ｉｗｆ０ｍが、夫々電圧で１.０Ｖ
であったとすると、このときは、最大入力レンジが１.
０Ｖ、つまり入力電圧が１.０Ｖのとき、出力ビットの
全てがレベル１になるＡ／Ｄコンバータを用いるのであ
る。

【００７６】次に、これに応じて、各増幅器１９、２
０、……、２３、２４のゲインＫについても、次のよう
にして設定する。まず増幅器１９、２０のゲインＫ１は
１に設定する。従って、この場合、増幅器１９、２０は
バッファとしての機能しか持たないことになるので、省
略することもできる。

【００７７】そして、残りの増幅器２３〜の各ゲインＫ
２〜Ｋｎについては、上記した最大定格モータよりも定
格電流値が小さいＡＣサーボモータが接続されたときを
想定し、そのモータの定格電流値と最大定格電流値との
比の逆数になるようなゲインに、夫々設定するのであ
る。

【００７８】具体的に説明すると、最大定格モータの電
流値、つまり最大定格電流値をｉ１とし、これ以外のＡ
Ｃサーボモータの最大電流値をｉ２〜ｉｎとすると、残
りの増幅器２３〜の各ゲインＫ２〜Ｋｎについては、夫
々Ｋ２＝ｉ１／ｉ２〜Ｋｎ＝ｉ１／ｉｎに設定するので
ある。

【００７９】そこで、例えば、ｉ１＝１０Ａ、ｉ２＝５
Ａのときは、増幅器２１、２２のゲインＫ２＝２(＝１
０／５)となり、ｉｎ＝１Ａなら、増幅器２３、２４の
ゲインＫｎ＝１０(＝１０／１)となり、従って、これら
のゲインＫ１〜Ｋｎの大きさについては、上記したよう
に、(Ｋ１＜Ｋ２＜……＜Ｋｎ)になっているのである。

【００８０】そこで、ＣＰＵ３２は、モータＩＤ情報か
ら読み取った定格電流値ｉが、ｉ１のときは、デジタル
電流値Ｉｕｆｄ１、Ｉｗｆｄ１が選択され、出力データ
Ｉｕｄ、Ｉｗｄとして取り込まれるように、スイッチ選
択信号ＳＣＨによりデータセレクタ３１を制御し、以
下、同様にして、ｉ２のときはデジタル電流値Ｉｕｆｄ
２、Ｉｗｆｄ２１が、そして、ｉｎのときは、ディジタ
ル電流値Ｉｕｆｄｎ、Ｉｗｆｄｎが夫々選択されるよう
にデータセレクタ３１を制御するのである。

【００８１】そして、このあと、ＣＰＵ３２は、データ
セレクタ３１から取り込んだ出力データＩｕｄ、Ｉｗｄ
に基づいて、上記したようにＰＷＭ制御用のゲート信号
を演算する動作に移行し、インバータ主回路ＩＭの逆変
換部Ｉの各スイッチング素子１〜６をＰＷＭ動作させ、
上記したＡＣサーボモータ１７の高速ベクトル制御を実
行する。

【００８２】従って、この実施形態によれば、インバー
タ装置ＩＮＶによるＡＣサーボモータ１７の運転開始
時、そのＡＣサーボモータ１７の定格電流値ｉに応じ
て、予めＡ／Ｄコンバータによる電流検出分解能が最も
高くなるよう自動的に設定され、この設定のもとでＡＣ
サーボモータ１７のベクトル制御が実行されるので、異
なった定格のＡＣサーボモータ１７が接続されたときで
も、そのままで、このインバータ装置が有する最高の性
能を自動的に発揮させることができる。

【００８３】また、この結果、Ａ／Ｄコンバータの選択
処理に伴うソフトウエア演算処理を運転中に行う必要が
無いので、インバータの制御応答性が演算処理の増加に
より低下してしまう虞れはない。

【００８４】ところで、図１におけるＣＰＵ３２、デー
タセレクタ３１、各Ａ／Ｄ１コンバータ２５〜３０につ
いては、図示のように、個別の構成ではなく、１チップ
マイクロコンピュータ又は１チップＤＳＰ(ディジタル
・シグナル・プロセッサ)に置換することもできる。

【００８５】また、このとき、１チップマイクロコンピ
ュータ又はチップＤＳＰには、Ａ／Ｄコンバータが例え
ば８個など、複数個、内蔵されているのが一般的であ
り、従って、これを用いることにより、実装スペースの
増大を伴うことなく実装でき、大型化する虞れはない。

【００８６】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。まず、図４は、本発明の実施形態の他の一例で、
図１の実施形態と異なる点は電流検出回路の構成にあ
り、その他の回路については、図１と実施形態と同一で
あるため、説明は省略する。

【００８７】この図４において、まず５１と５２は、夫
々Ｕ相増幅器とＷ相増幅器で、次に５３、５４はＵ相と
Ｗ相のゲイン切替回路であり、ここで、Ｕ相増幅器５１
とＷ相増幅器５２の出力がＵ相Ａ／Ｄコンバータ２５と
Ｗ相Ａ／Ｄコンバータ２６に供給され、これらの出力が
ＰＣＵ３２に取り込まれるようになっている点を除き、
図１の実施形態と同じである。

【００８８】Ｕ相電流検出器１５、Ｗ相電流検出器１６
の出力は対になったＵ相増幅器５１とＷ相増幅器５２だ
けに供給され、これらの出力Ｉｕｆ１、Ｉｗｆ１がＵ相
Ａ／Ｄコンバータ２５とＷ相Ａ／Ｄコンバータ２６に供
給され、デジタルデータＩｕｄ、Ｉｗｄに変換されてＰ
ＣＵ３２に取り込まれるようになっている。

【００８９】ここで、Ｕ相のゲイン切替回路５３とＷ相
のゲイン切替回路５４は、ＣＰＵ３２からスイッチ選択
信号ＳＣＨが供給されることにより、Ｕ相増幅器５１と
Ｗ相増幅器５２のゲインを選択する働きをする。なお、
その他の回路構成については、図１の実施形態と同一の
ため、説明は省略する。

【００９０】従って、この図４の実施形態によっても、
インバータ装置ＩＮＶによるＡＣサーボモータ１７の運
転開始時、そのＡＣサーボモータ１７の定格電流値ｉに
応じて自動的にＡ／Ｄコンバータによる電流検出分解能
が最も高くなるように設定され、この設定のもとでＡＣ
サーボモータ１７のベクトル制御が実行されるので、異
なった定格のＡＣサーボモータ１７が接続されたときで
も、そのままで常に最適な性能を発揮させることができ
る。

【００９１】そして、この結果、Ａ／Ｄコンバータの選
択処理に伴うソフトウエア演算処理を運転中に行う必要
が無いので、同じくインバータの制御応答性が演算処理
の増加により低下してしまう虞れがないなど、図１の実
施形態と同様な効果を得ることができる。

【００９２】なお、この図４の実施形態では、Ｕ相とＷ
相のゲイン切替回路が２回路構成されているが、Ｕ相増
幅器５１とＷ相増幅器５２のゲインは、切替られても常
に同一に設定されるので、Ｕ相とＷ相の２個のゲイン切
替回路５３、５４を共通にし、１個のゲイン切替回路か
らＵ相増幅器５１とＷ相増幅器５２に同一の信号が供給
されるように構成しても良い。

【００９３】次に、図５は、本発明の別の一実施形態
で、図１の実施形態と異なる点は、電流検出器１５、１
６からＣＰＵ３２に検出電流が取り込まれる部分の構成
だけなので、インバータ主回路ＩＭなど、その他の部分
についての記載と詳しい説明は省略する。

【００９４】まず、この図５の実施形態では、Ｕ相電流
検出器１５とＷ相電流検出器１６の出力Ｉｕｆ０、Ｉｗ
ｆ０は、何れもゲインがＫ１と同じで、Ｕ相とＷ相で一
対になった増幅器１９、２０に供給され、次いでこれら
の出力が、同じくＵ相とＷ相で一対になった２入力レフ
ァレンス付きＡ／Ｄコンバータ５５、５６に夫々供給さ
れ、デジタルデータＩｕｄ、Ｉｗｄに変換されてＣＰＵ
３２に取り込まれるようになっている。

【００９５】ここで、これら２入力レファレンス付きＡ
／Ｄコンバータ５５、５６は、Ａ／Ｄコンバータとして
の変換ゲインが、ハイレベル基準電圧端子ＶREFHに入力
される電圧ＶＨと、ロウレベル基準電圧端子ＶREFLに入
力される電圧ＶＬにより可変できる構造になっているも
のであり、従って、これらを用い、その基準電圧を選択
することにより、入力スパン、つまり入力アナログ電圧
の変化範囲が変わっても、同一の分解能が保持できるこ
とになる。

【００９６】例えば、いま、ハイレベル基準電圧ＶＨが
５Ｖで、ロウレベル基準電圧ＶＬが０Ｖのとき、入力ス
パンが０Ｖ〜５Ｖになる２入力レファレンス付きＡ／Ｄ
コンバータの場合、ハイレベル基準電圧ＶＨを３.７５
Ｖ、ロウレベル基準電圧ＶＬを１.２５Ｖにしたとする
と、入力電圧、すなわち増幅器１９、２０の出力電圧が
３.７５Ｖのときデジタルデータの最大値に変換され、
１.２５Ｖのときは最小値に変換されることになり、入
力スパンが半分になっても、同じ分解能のディジタルデ
ータを得ることができる。

【００９７】そこで、この図５の実施形態では、これら
２入力レファレンス付きＡ／Ｄコンバータ５５、５６の
基準電圧ＶＨ、ＶＬがインバータ装置ＩＮＶに接続され
たＡＣサーボモータ１７から読み取ったモータＩＤ情報
により設定されるようにし、これにより接続されるモー
タの出力が大きくても、小さくても同一の分解能が保持
できるようにしたものである。

【００９８】まず、ＣＰＵ３２は、運転開始時、エンコ
ーダデータ送受信回路３９からモータＩＤ情報を読み取
り、これにより、現在、接続されているＡＣサーボモー
タ１７の定格電流値ｉ(最大電流値)を知り、ディジタル
値Ｄ１として保持した上で出力し、Ｄ／Ａコンバータ５
７に供給する。

【００９９】これによりＤ／Ａコンバータ５７からは、
ディジタル定格電流値Ｄ１をアナログ値に変換したアナ
ログ電圧Ｖ１が出力され、Ａ／Ｄレファレンス増幅器９
２でゲインＫｇ倍された電圧(Ｖ１×Ｋｇ)となり、加算
回路６０には直接、この電圧(Ｖ１×Ｋｇ)が供給され、
加算回路６１には反転回路５８を介して極性反転された
電圧−(Ｖ１×Ｋｇ)が供給される。

【０１００】そして、これらの加算回路６０、６１で
は、夫々の電圧(Ｖ１×Ｋｇ)と電圧−(Ｖ１×Ｋｇ)にバ
イアス回路５９から供給されているバイアス電圧Ｖｂが
加算され、電圧ＶＨと電圧ＶＬが各加算回路６０、６１
から出力される。次に、このときの電圧Ｖ１に対する電
圧ＶＨと電圧ＶＬの関係について説明する。

【０１０１】まず、ここで、インバータ装置ＩＮＶに接
続が許されているＡＣサーボモータ１７の内で、上記し
た最大定格電流値ｉを有するモータ、すなわち上記した
最大定格モータによる検出電圧Ｉｕｆ０、Ｉｗｆ０が５
Ｖであるとすると、このときは、Ａ／Ｄレファレンス増
幅器９２のゲインＫｇを０.５に設定し、バイアス回路
５９によるバイアス電圧Ｖｂは２.５Ｖに設定する。

【０１０２】そうすると、この場合の電圧Ｖ１に対する
電圧ＶＨと電圧ＶＬの関係は、図６に示すようになる。
ここで、横軸はＡ／Ｄレファレンス増幅器９２の出力電
圧Ｖ１で、縦軸は出力各加算回路６０、６１から出力さ
れる電圧ＶＨ、ＶＬ、つまり２入力レファレンス付きＡ
／Ｄコンバータ５５、５６のハイレベル基準電圧端子Ｖ
REFHに入力されるハイレベル基準電圧ＶＨと、ロウレベ
ル基準電圧端子ＶREFLに入力されるロウレベル基準電圧
ＶＬを示している。

【０１０３】そこで、まず、インバータ装置ＩＮＶに接
続されたＡＣサーボモータ１７が、上記した最大定格モ
ータであるとすると、ＣＰＵ３２は、それから読み取っ
たモータＩＤ情報に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ５７に
電圧５Ｖを表わすディジタル値Ｄ１を供給し、５Ｖのア
ナログ電圧Ｖ１が出力されるようにする。

【０１０４】そうすると、図６から明らかなように、こ
のときは、ハイレベル基準電圧ＶＨが５Ｖでロウレベル
基準電圧ＶＬは０Ｖになり、この結果、２入力レファレ
ンス付きＡ／Ｄコンバータ５５、５６の入力スパンは０
Ｖ〜５Ｖになり、このとき接続された最大定格モータに
対応して、これらＡ／Ｄコンバータ５５、５６の出力ビ
ット全体による一番高い分解能が与えられる。

【０１０５】次に、インバータ装置ＩＮＶに、例えば上
記最大定格モータの半分の最大電流値のＡＣサーボモー
タ１７が接続されたとする。そうすると、今度はモータ
ＩＤ情報による最大電流値も半分になるので、ＣＰＵ３
２は、Ｄ／Ａコンバータ５７に電圧２.５Ｖを表わすデ
ィジタル値Ｄ１を供給し、２.５Ｖのアナログ電圧Ｖ１
が出力されるようにする。

【０１０６】この結果、同じく図６から明らかなよう
に、今度は、ハイレベル基準電圧ＶＨが３.７５Ｖでロ
ウレベル基準電圧ＶＬは１.２５Ｖになり、この結果、
２入力レファレンス付きＡ／Ｄコンバータ５５、５６の
入力スパンは２.５Ｖになり、このとき接続されたモー
タ、すなわち最大定格モータの半分の最大定格電流値の
モータに対応して、同じくＡ／Ｄコンバータ５５、５６
の出力ビット全体による一番高い分解能が与えられるこ
とになる。

【０１０７】従って、この図５の実施形態によっても、
インバータ装置ＩＮＶによるＡＣサーボモータ１７の運
転開始時、そのＡＣサーボモータ１７の定格電流値ｉに
応じて自動的にＡ／Ｄコンバータによる電流検出分解能
が最も高くなるように設定され、この設定のもとでＡＣ
サーボモータ１７のベクトル制御が実行されるので、異
なった定格のＡＣサーボモータ１７が接続されたときで
も、そのままで常に最適な性能を発揮させることができ
る。

【０１０８】そして、この結果、Ａ／Ｄコンバータの選
択処理に伴うソフトウエア演算処理を運転中に行う必要
が無いので、同じくインバータの制御応答性が演算処理
の増加により低下してしまう虞れがないなど、図１の実
施形態と同様な効果を得ることができる。

【０１０９】次に、図７は本発明におけるインバータ主
回路の他の一実施形態で、図１と図４の実施形態におけ
るインバータ主回路と異なっている点は、電流検出器１
５、１６に代えて、電流検出器６２、６３を設けた点に
あり、その他の構成は同じである。

【０１１０】図７における電流検出器６２は、Ｕ相下ア
ームのＩＧＢＴ２とダイオード８の逆並列回路と直流母
線負側の間に接続したシャント抵抗で、そして、電流検
出器６３はＷ相下アームのＩＧＢＴ６とダイオード１２
の逆並列回路と直流母線負側の間に接続したシャント抵
抗で、夫々構成されている。

【０１１１】そして、これらで検出した電流を、図１の
実施形態、又は図４の実施形態と同じく検出電流値Ｉｕ
ｆ０、Ｉｗｆ０としたものであり、電流検出器以外の回
路については図１と図４、それに図５の何れかの実施形
態と同一であり、電流検出器の場所が異なっていても同
様に実施でき、同様の作用効果を得ることができる。

【０１１２】ところで、上記した実施形態では、図１と
図４に示されているように、インバータ主回路ＩＭの直
流母線の正極側と負極側に端子４０と端子４１が、そし
て順変換部Ｃの正極側は、コンデンサ１４の正極側から
切離して端子９３が設けてあり、これにより、複数台の
インバータ装置を設置した場合に、高調波抑制のための
交流リアクトル、又は直流リアクトルの共用化が得られ
るようになっている。

【０１１３】まず、図８は、交流リアクトルの共用化が
得られるようにした場合の本発明の一実施形態で、図に
おいて、６４はマスターＡＣサーボモータ制御装置、６
５、６６はスレーブＡＣサーボモータ制御装置で、これ
らにより３軸のＡＣサーボモータ１７を夫々制御するよ
うになっている。

【０１１４】ここで、スレーブＡＣサーボモータ制御装
置６５、６６の内部構成は図示されていないが、マスタ
ーＡＣサーボ制御装置６４と同じである。そして、これ
らマスターＡＣサーボモータ制御装置６４及びスレーブ
ＡＣサーボモータ制御装置６５、６６は、何れも上記し
た図１〜図７で説明したインバータ装置ＩＮＶの何れか
と同じである。

【０１１５】なお、７０はロジック回路で、図１〜図７
で説明したインバータ装置ＩＮＶにおけるインバータ主
回路ＩＭ以外の制御回路部分を一括して示したものであ
り、従って、その他、図示した符号も、何れも同じ部分
を示したものである。

【０１１６】そして、この図８の実施形態では、マスタ
ーＡＣサーボモータ制御装置６４として、例えば６００
Ｗの比較的大容量のインバータ装置ＩＮＶを用い、スレ
ーブＡＣサーボモータ制御装置６５、６６としては、例
えば２００Ｗの比較的小容量のインバータ装置ＩＮＶを
用い、夫々により出力２００ＷのＡＣサーボモータ１７
を駆動するように構成してある。

【０１１７】次に、６９は３相の交流リアクトルで、３
相交流電源１３は、この交流リアクトル６９を介してマ
スターＡＣサーボモータ制御装置６４のＲ相、Ｓ相、Ｔ
相各交流入力端子１０１、１０２、１０３に接続してあ
り、このため、外部からの交流電力は、マスターＡＣサ
ーボモータ制御装置６４にだけ供給されるようになって
いる。

【０１１８】そして、スレーブＡＣサーボモータ制御装
置６５、６６に対する電力は、マスターＡＣサーボモー
タ制御装置６４の順変換部Ｃから直流電力として、各ス
レーブＡＣサーボモータ制御装置６５、６６の逆変換部
Ｉに直接供給されるようになっており、このため、各々
の直流母線正側端子４０と直流母線負側端子４１を相互
に並列に接続し、さらにマスターＡＣサーボモータ制御
装置６４の端子９３は端子４０に接続してあり、スレー
ブＡＣサーボモータ制御装置６５、６６の端子９３は浮
かしてある。

【０１１９】従って、マスターＡＣサーボモータ制御装
置６４に外部の３相交流電源１３から３相交流電力が供
給されると、マスターＡＣサーボモータ制御装置６４の
逆変換部Ｉは勿論、スレーブＡＣサーボモータ制御装置
６５、６６の逆変換部Ｉにも直流電力が供給されること
になり、３軸のＡＣサーボモータ１７の全てを駆動する
ことができる。

【０１２０】このため、この実施形態では、上記したよ
うに、マスターＡＣサーボモータ制御装置６４の容量が
６００Ｗに選定してあり、これにより、各２００Ｗの３
軸のＡＣサーボモータ１７に対する電力が賄えるように
してある。

【０１２１】従って、この図８の実施形態によれは、１
基の交流リアクトル６９だけで、３軸分の入力電流高調
波抑制対策を施すことができ、３軸個々に交流リアクト
ルを挿入しなくても良いため、省スペース化とコスト低
減が得られることになる。

【０１２２】ＡＣサーボモータ制御装置は、一般に小容
量で多軸のシステムに使用される場合が多く、この場
合、小容量になればなるほど、全体の実装容積の割合に
対する制御回路の容積が比率として大きくなる。

【０１２３】そして、このため、５０Ｗ〜２００Ｗ程度
の小容量の場合は、容量が違っても全体の容積にはあま
り変わりは無く、ほとんど同一の容積になっており、更
に２００Ｗ、４００Ｗ、７５０Ｗと容量が２倍に増えた
としても、容積は１.３倍程度の増加にとどまってい
る。

【０１２４】例えば、マスターＡＣサーボモータ制御装
置６４として、上記した６００Ｗの容量ではなく、７５
０Ｗを用いたとしても、２００ＷのＡＣサーボモータ制
御装置の容積に対して１.７(≒１.３×１.３)倍程度の
容積で収まり、一辺当たりでは１.２倍の長さに収ま
る。

【０１２５】これに対して交流リアクトル６９は、一般
的にはトロイダルコアに巻線を施したものが用いられ、
所定の電流が流せるようにした上で、所定のインダクタ
ンスを持つように作らなければならず、しかも３相回路
３巻線を必要とするので、ほとんどの場合、重量、容積
共に大きなものになってしまう。

【０１２６】このため、ＡＣサーボモータ制御装置に個
々に交流リアクトルを取り付け、例えば３軸の場合で、
上記実施形態よりも交流リアクトルが２基増加した場
合、上記実施形態でＡＣサーボモータ制御装置の容量を
大きくしたときに比較して実装スペースが大きくなって
しまい、上記実施形態のように１基の交流リアクトルで
一括して対策したほうが、たとえＡＣサーボモータ制御
装置の容量が増加したとしても十分に小さく実装でき、
収納できることになる。

【０１２７】従って、この図８の実施形態によれば、複
数台のインバータ装置を使用した場合でのリアクトルの
設置に必要なコストとスペースの抑制を充分に図ること
ができる。

【０１２８】次に、図９は、直流リアクトルの共用化が
得られるようにした場合の本発明の一実施形態で、図に
おいて、７１が直流リアクトルであり、その他の構成
は、図８の実施形態と同じである。

【０１２９】直流リアクトル７１は、マスターＡＣサー
ボモータ制御装置６４の端子４０と端子９３の間に接続
され、この結果、マスターＡＣサーボモータ制御装置６
４の順変換部Ｃからの直流出力は、この直流リアクトル
７１を介して、マスターＡＣサーボモータ制御装置６４
の逆変換部Ｉは勿論、スレーブＡＣサーボモータ制御装
置６５、６６の逆変換部Ｉにも直流電力が供給されるこ
とになり、３軸のＡＣサーボモータ１７の全てを駆動す
ることができる。

【０１３０】従って、この図９の実施形態によっても、
１基の直流リアクトル７１だけで、３軸分の入力電流高
調波抑制対策を得ることができ、省スペースとコスト低
減が得られることになる。

【０１３１】既に説明したように、従来技術では、サー
ボモータを複数台設置した場合は、サーボモータ制御装
置１台毎に、交流リアクトルや直流リアクトルを接続し
なければならないため、コストアップが避けられず、ま
た交流リアクトルや直流リアクトルの設置スペースを設
けなければならないため、電気部品の収納盤が大きくな
るという問題点があった。

【０１３２】しかしながら、これら図８と図９の実施形
態によれば、交流リアクトルや直流リアクトルの共用化
が得られるので、サーボモータを複数台設置した場合で
も、コストアップと設置スペースの増加を容易に抑える
ことができる。

【０１３３】次に、図１０は、本発明の他の一実施形態
で、３相入力のＡＣサーボモータ制御装置を単相交流受
電で使用し、ＡＣサーボモータ１７を駆動するようにし
た場合の一実施形態で、図において、このＡＣサーボモ
ータ制御装置１００は、図８の実施形態におけるマスタ
ーＡＣサーボモータ制御装置６４と同一のもので、他の
部分も同じであり、ここで、８０が単相交流電源であ
る。

【０１３４】図８の実施形態のように、マスターＡＣサ
ーボモータ制御装置６４を３相交流電源１３からの３相
交流電力で動作させた場合、平滑コンデンサ１４に対す
る充電周期は単相交流電力で動作させたときの１／３と
なり、小刻みに充電されるので、同一負荷の場合、少な
い電流でも小刻みに充電できる。しかし、単相電源の場
合は充電周期が長くなり、一気に大きな電流で充電する
ことになる。

【０１３５】このため、単相交流電源８０で動作させた
場合は、平滑コンデンサ１４として３倍の容量が必要と
され、順変換部Ｃも電流容量の大きい素子が必要とされ
ており、従って単相交流受電用としては、順変換部と平
滑コンデンサの容量をアップする必要がある。

【０１３６】そこで、従来技術では、単相交流受電タイ
プのＡＣサーボモータ制御装置は、３相交流受電タイプ
のＡＣサーボモータ制御装置とは別設計されたものを製
作した上で使用されていた。

【０１３７】しかし、本発明によれば、ＡＣサーボモー
タ制御装置６４の容量と、それに接続されるＡＣサーボ
モータ１７の出力が異なっていた場合でも、Ａ／Ｄコン
バータの分解能が低下する虞れがなく、常に最高の性能
を保持させることができるので、ＡＣサーボモータ１７
の出力が、例えば図１０に示すように、２００Ｗの場合
でも、これに、そのまま容量が６００Ｗ、又は７５０Ｗ
のＡＣサーボモータ制御装置６４を組合せることができ
る。

【０１３８】この場合、容量が大きなＡＣサーボモータ
制御装置６４に、容量が小さなＡＣサーボモータ１７が
組合わされることなるが、既に説明したように、ＡＣサ
ーボモータ制御装置６４は、その容量の増加に比較して
価格や容積の増加はそれほどでもないので、コストアッ
プの虞れはほとんど無く、この場合、単相交流電源８０
から給電させても、順変換部Ｃの容量に余裕があるの
で、そのままで充分に所期の能力を確保することができ
る。

【０１３９】従って、この図１０の実施形態によれば、
ことさら単相交流受電タイプのＡＣサーボモータ制御装
置を用いる必要がなく、単相交流電源８０を用いて、そ
のままＡＣサーボモータ１７を簡単に駆動することがで
き、コストアップを充分に抑えることができる。

【０１４０】なお、以上の実施形態では、何れもＡＣサ
ーボモータ１７が組合わされた場合について説明した
が、本発明は、組合わされるモータが交流モータなら何
れの場合でも実施可能なことは言うまでもない。

【０１４１】

【発明の効果】本発明によれば、交流モータ制御用のイ
ンバータ装置の容量と、それに組合される交流モータの
容量が異なっても、電流検出用Ａ／Ｄコンバータの分解
能が常に最良になるように自動的に設定されるので、高
速応答のモータ制御装置が容易に実現できる。

【０１４２】そして、この結果、インバータ制御装置の
出力とモータの出力が１対１に制約されないので、汎用
のインバータ装置が容易に実現でき、且つ、分解能の高
いＡ／Ｄコンバータを使う必要がないのでコスト低減が
容易に図れる。

【０１４３】また、本発明によれば、１台のインバータ
装置を出力が異なるモータに切替えて、時分割で運転す
ることができるので、用途により大きなコスト低減を図
ることができる。更に、また、多軸構成のサーボモータ
システムにおける電源高調波抑制対策として、共通のリ
アクトルで一括して対応できるので、電機品を収納する
収納盤が大きくなる虞れがなく、省スペースで低コスト
のシステムを容易に実現することができる。

【０１４４】また、本発明によれば、３相交流電源と単
相交流電源に対しても同じ構成で対応できる汎用性に富
んだインバータ装置が得られるので、ユーザーは電源を
気にすることなくモータを用いたシステムの設計ができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ装置の第１の実施形態
を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるデータセレクタの
説明図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるエンコーダデータ
送受信回路の説明図である。

【図４】本発明によるインバータ装置の第２の実施形態
を示す構成図である。

【図５】本発明によるインバータ装置の第３の実施形態
を示す構成図である。

【図６】本発明の第３の実施形態の動作を説明するため
の特性図である。

【図７】本発明によるインバータ装置の第４の実施形態
を示す構成図である。

【図８】本発明によるインバータ装置の第５の実施形態
を示すブロック図である。

【図９】本発明によるインバータ装置の第６の実施形態
を示すブロック図である。

【図１０】本発明によるインバータ装置の第７の実施形
態を示すブロック図である。

【図１１】サーボモータ制御系の一例を示す構成図であ
る。

【図１２】従来技術によるインバータ装置の高調波抑制
回路の一例を示す構成図である。

【図１３】従来技術によるインバータ装置の高調波抑制
回路の他の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

ＩＮＶＡＣサーボモータ制御用のインバータ装置ＩＭインバータ主回路Ｃ順変換部Ｉ逆変換部１〜６スイッチング素子７〜１２ダイオード(フライホィールダイオード) １３３相交流電源１４平滑用のコンデンサ１５Ｕ相電流検出器１６Ｗ相電流検出器１７ＡＣサーボモータ１８エンコーダ１９〜２４増幅回路２５〜３０Ａ／Ｄコンバータ３１データセレクタ３２ＣＰＵ(マイクロプロセッサ) ３３〜３８整流用のダイオード３９エンコーダデータ送受信回路４０直流母線正側端子４１直流母線負側端子４２Ｕ相インバータ出力端子４３Ｖ相インバータ出力端子４４Ｗ相インバータ出力端子４６エンコーダ用のコネクタ４７スイッチ選択回路４８スイッチ４９送信用シフトレジスタ５０受信用シフトレジスタ５１Ｕ相増幅器５２Ｗ相増幅器５３Ｕ相ゲイン切替え回路５４Ｗ相ゲイン切替え回路５５、５６２入力レファレンス付きＡ／Ｄコンバータ５７Ｄ／Ａコンバータ５８反転回路５９バイアス回路６０、６１加算回路６２Ｕ相電流検出器６３Ｗ相電流検出器６４マスターＡＣサーボモータ制御装置６５、６６スレーブＡＣサーボモータ制御装置６９交流リアクトル７０ロジック回路７１直流リアクトル８０単相交流電源８１、８６ラインドライバ８２、８５ラインレシーバ８３、８４終端抵抗８７受信用シフトレジスタ８８送信用シフトレジスタ８９判別およびシーケンス回路９０演算回路９１不揮発性メモリ９２Ａ／Ｄレファレンス増幅器９３順変換コンバータ出力端子１００ＡＣサーボモータ制御装置１０１Ｒ相交流入力端子１０２Ｓ相交流入力端子１０３Ｔ相交流入力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高田英人千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器グループ内 (72)発明者高瀬真人千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器グループ内Ｆターム(参考） 5H007 BB06 CA01 CB02 CB05 DA03 DA05 DB02 DB13 DC02 DC07 EA02 5H572 AA14 AA20 BB06 CC05 DD03 DD09 EE10 GG01 GG02 GG04 HA02 HA10 HB08 HB09 HC07 JJ03 JJ11 JJ16 JJ17 KK05 LL07 LL22 LL32 PP02 5H576 AA17 AA20 BB09 BB10 CC05 DD02 DD04 DD07 EE01 EE11 GG01 GG02 GG04 HA04 HB02 HB05 JJ03 JJ11 JJ16 JJ17 JJ30 KK06 LL07 LL22 LL41 PP02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷電流検出値と電流指令値のディジタ
ル処理による電流フィードバック制御方式のインバータ
装置において、負荷として接続された交流モータから該モータのＩＤ情
報を取り込み、前記負荷電流検出値をディジタル変換す
るＡ／Ｄコンバータの入力スパンを、前記取り込んだＩ
Ｄ情報に基づいて設定した上で、前記電流フィードバッ
ク制御が実行されるように構成したことを特徴とするイ
ンバータ装置。
【請求項２】請求項１に記載の発明において、前記Ａ／Ｄコンバータの入力スパンの設定が、前記負荷
電流検出値に対するゲインの選択で実行されることを特
徴とするインバータ装置。
【請求項３】請求項２に記載の発明において、前記負荷電流検出値に対するゲインの選択が、複数のゲ
インを異にする増幅回路の切換で与えられることを特徴
とするインバータ装置。
【請求項４】請求項２に記載の発明において、前記負荷電流検出値に対するゲインの選択が、１台の増
幅回路のゲインの切換で与えられることを特徴とするイ
ンバータ装置。
【請求項５】請求項１に記載の発明において、前記Ａ／Ｄコンバータが、２入力レファレンス付きＡ／
Ｄコンバータで、前記前記Ａ／Ｄコンバータの入力スパンの設定が、この
２入力レファレンス付きＡ／Ｄコンバータの入力レファ
レンス電圧の切換で与えられることを特徴とするインバ
ータ装置。
【請求項６】負荷として接続された交流モータから該
モータのＩＤ情報を取り込み、前記負荷電流検出値をデ
ィジタル変換するＡ／Ｄコンバータの入力スパンを、前
記取り込んだＩＤ情報に基づいて設定した上で、ディジ
タル処理による電流フィードバック制御を実行する方式
のインバータインバータ装置を少なくとも２台備え、これらのインバータ装置の１台をマスターインバータ装
置とし、残りのインバータ装置をスレーブインバータ装
置とした上で、前記マスターインバータ装置の順変換部の出力をスレー
ブインバータ装置の逆変換部の入力に接続し、前記マスターインバータ装置の順変換部にだけ交流電力
を供給し、全てのインバータ装置を動作させるように構
成したことを特徴とするインバータ装置。