JP2008011622A - インバータ装置とその交流電動機診断、及び診断結果表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 交流電動機診断機能及び診断結果表示機能を備えたインバータ装置を提供する。
【解決手段】 インバータ回路１と、出力電流を検出する電流検出器３，４と、所定の電圧・周波数の電圧指令を与えるインバータ制御演算装置５とを備えた交流電動機２を駆動するインバータ装置２０において、インバータ制御演算装置５は、運転・異常状態を外部に表示する指令設定・状態表示装置６と、電流検出器３，４からの信号を演算処理する電流検出演算器８と、電圧指令を演算する制御演算器７と、電圧指令に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ演算器９と、電圧値、電流値、及び電圧の出力周波数に基づいて交流電動機２の電気的な定数を測定演算する測定用指令器１０と、測定演算値と基準値とを比較し、異常診断・解析する測定値解析器１１とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交流電動機の駆動、及び特性診断するインバータ装置とその交流電動機診断、及び診断結果表示方法に関する。

従来のインバータ装置による交流電動機の異常判定処理では、交流電動機の一次抵抗を位相角の違いによる誤差を排除して測定し、交流電動機や電力変換手段の断線、欠相、三相不平衡等の異常を判定している。（例えば、特許文献１参照）
また、従来のインバータ装置による交流電動機の異常判定処理では、一次抵抗を測定し、この値と予め設定されている初期値とを比較することによって、マイクロサージ等による絶縁破壊などに異常を判定している。（例えば、特許文献２参照）
図１４においてインバータ装置２０１により誘導電動機２０２に直流電流を供給し、このとき電圧検出器２０６と電流検出器２０７で検出される電圧と電流により誘導電動機２０２の一次抵抗を算出し、初期値から減少していた場合に絶縁の低下による異常を判定するようにしたものである。

また、交流電動機の電気的定数の測定方法としては、直流電圧を印加したときの測定値から一次抵抗を測定したり、交流電圧を印加して二次抵抗や漏れインダクタンスを測定する方法があり、測定精度を向上させるための技術が多く実現されている（例えば、特許文献３参照）
特開平８−３３１９４号公報（第７頁、図１０） 特開２０００−２６２０８７号公報（第３−８頁、図１） 特開２００２−２２８１３号公報（第１６−１９頁、図４、７）

従来のインバータ装置は、交流電動機の一次抵抗の値を測定し、交流電動機や電力変換手段の断線、欠相、三相不平衡等の異常を判定しているので、配線ケーブルの抵抗分のバラツキなどの影響を受けやすく、交流電動機の良・不良を判断するにはロバストとは言えない。また、交流電動機の一次抵抗の初期値と比較し抵抗値の低下によって異常を判別しているので、事前にその交流電動機の本来の一次抵抗値が既知の場合以外はサージ電圧や経年変化による絶縁の劣化は判定できないという問題があり、異常を検出した場合における異常の報知方法に関しては具体的な開示がなされていない。
さらに、交流電動機は堅牢であり長期間使用できるため、古い交流電動機の電気的特性が分からず、適用可能なインバータ装置の選択が困難であったり、交流電動機のインピーダンスの相間アンバランスなどの発見が困難であったりする。

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、下記特徴を持つ交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を備えたインバータ装置を提供することを目的とする。
(1)交流電動機の一次抵抗、二次抵抗、漏れインダクタンスなどの複数の電気的定数を
複数の位相で測定する。
(2)上記測定結果を基準値と比較したり、異なる位相での測定値間のばらつきを比較し
たりする。
(3)上記比較結果から、交流電動機の総合的な劣化の診断と相間の特性のばらつき診断
を行う。
(4)上記診断結果により、交流電動機の問題を簡単に診断する。
(5)上記測定結果から、インバータと交流電動機の容量の組合せが適切であるかどうか を診断する。
(6)インバータ装置に付加された表示装置の表示機能を活用して、上記診断結果（異常 内容）を適切に表示する。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、直流電圧をスイッチング素子でオン・オフ制御して可変電圧・可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される電流を検出するための電流検出器と、前記インバータ回路に所定の電圧・周波数の電圧指令を与える処理を行うインバータ制御演算装置とを備えた交流電動機を駆動するインバータ装置において、前記インバータ制御演算装置は、外部からの運転指令を受けるとインバータ装置の運転状態や異常状態を外部に表示する指令設定・状態表示装置と、前記電流検出器からの信号を演算処理する電流検出演算器と、運転指令に基づいて出力する電圧指令を演算する制御演算器と、前記電圧指令に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ制御を行う信号を出力するＰＷＭ演算器と、電圧値、電流値、及び電圧の出力周波数に基づいて交流電動機の電気的な定数を測定演算する測定用指令器と、前記交流電動機の電気的な定数を測定演算値と基準値とを比較し、交流電動機の電気的な異常を診断・解析する測定値解析器とからなっていることを特徴とする交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するものである。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１のインバータ装置において、前記測定値解析器は、前記交流電動機に供給される電圧値、及び電流検出値に基づいてそれぞれの振幅値、位相差の演算を行う検出値演算器と、前記検出値演算器の出力に基づき、抵抗分、及びインダクタンス分を求める演算を行う測定値演算器と、前記測定値演算器の出力、及び測定位相を保存する測定値記憶装置と、前記測定値記憶装置に保存された結果に基づき、基準値と比較して交流電動機の電気的な異常診断する測定結果評価処理器とからなり、前記指令設定・状態表示装置は、前記測定結果評価処理器の出力を表示する状態表示機能を備えたものである。
請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２のインバータ装置において、前記測定値解析器は、所定の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果と基準値を比較し、両者の差が許容値を超えて異常状態であるかを判断し、前記指令設定・状態表示装置は、前記測定値解析器の出力を表示する機能を備えたものである。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１または２のインバータ装置において、前記測定値解析器は、複数の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果の平均値と基準値を比較し、両者の差が許容値を超えて異常状態であるか判断し、前記指令設定・状態表示装置は、前記測定値解析器の出力を表示する機能を備えたものである。
請求項５に記載の発明は、前記請求項４のインバータ装置において、前記指令設定・状態表示装置は、一方向を位相軸とし、位相軸と直交する方向を測定結果のレベル軸として、測定結果を２次元にグラフ表示し、グラフの所定の位置に該当の定数を表示する機能を備えたものである。

請求項６に記載の発明は、前記請求項１または２のインバータ装置において、前記測定値解析器は、複数の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記指令設定・状態表示装置は、前記測定値解析器の出力を各位相毎に測定結果を表示する機能を備えたものである。
請求項７に記載の発明は、前記請求項６のインバータ装置において、前記指令設定・状態表示装置は、一方向を位相軸とし、位相軸と直交する方向を測定結果のレベル軸として、測定結果を２次元にグラフ表示し、グラフの所定の位置に該当の定数を表示する機能を備えたものである。

請求項８に記載の発明は、前記請求項１または２のインバータ装置において、前記測定値解析器は、所定の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果を基に測定対象の交流電動機の定格容量を判定し、測定に使用しているインバータ装置を用いて測定対象の交流電動機を駆動可能であるか否かを判定し、前記指令設定・状態表示装置は、その判定を表示する機能を備えたものである。
請求項９に記載の発明は、前記請求項１または２のインバータ装置において、前記測定値解析器は、複数の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果の平均値を基に測定対象の交流電動機の定格容量を判定し、測定に使用しているインバータ装置を用いて測定対象の交流電動機を駆動可能であるか否かを判定し、前記指令設定・状態表示装置は、その判定を表示する機能を備えたものである。

請求項１０に記載の発明は、前記請求項１または２のインバータ装置において、前記測定値解析器は、入力された交流電動機の電気的な定数、及びその他の定格値に基づき、測定に使用しているインバータ装置を用いて測定対象の交流電動機を駆動可能であるか否かを判定し、前記指令設定・状態表示装置は、その判定を表示する処理を実行する機能を備えたものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１１に記載の発明は、直流電圧をスイッチング素子でオン・オフ制御して可変電圧・可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される電流を検出するための電流検出器と、前記インバータ回路に所定の電圧・周波数の電圧指令を与える処理を行うインバータ制御演算装置とを備えた交流電動機を駆動するインバータ装置の交流電動機診断、及び診断結果表示方法において、前記インバータ制御演算装置は、指令設定・状態表示装置により外部からの運転指令を受けるとインバータ装置の運転状態や異常状態を外部に表示し、電流検出演算器により前記電流検出器からの信号を演算処理し、制御演算器により運転指令に基づいて出力する電圧指令を演算し、ＰＷＭ演算器により前記電圧指令に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ制御を行う信号を出力し、測定用指令器により電圧値、電流値、及び電圧の出力周波数に基づいて交流電動機の電気的な定数を測定演算し、測定値解析器により前記交流電動機の電気的な定数を測定演算値と基準値とを比較し、交流電動機の電気的な異常を診断・解析するという手順をとったのである。

請求項１〜４、６及び１１記載の発明によると、交流電動機の抵抗分、及びインダクタンス分といった複数の電気的定数を複数の位相で測定するとともに、その測定結果を基準値との比較、及び異なる位相での測定値間のばらつきを比較することで、交流電動機の総合的な劣化の診断と合わせて相間の特性のばらつき診断を行うことにより、インバータ装置による交流電動機駆動において交流電動機側の欠陥による問題点を簡便に診断することができる。
また、請求項５、７に記載の発明によると、インバータ装置に付加する表示装置の表示機能を活用して異常内容を適切に表示することができ、的確な処置を施すための判断基準と出来る。
さらに、請求項８〜１０記載の発明によるとインバータ装置と交流電動機の容量の組合せが適切であるかどうかの判定機能を容易に実現でき、利便性が向上する。

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。

図１は、本発明の電動機診断機能を有するインバータ装置の構成図である。
図において、１は直流電圧VDCをスイッチング素子によりオン・オフ制御して可変電圧・可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ回路である。２は交流電動機であり以下の実施例では誘導電動機の場合を例として説明している。交流電動機の種類として誘導電動機や同期電動機があり，ここでは，両者を特に区別する必要が無い場合は交流電動機と記載している。実施例1は誘導電動機を例として説明しているが，図1は誘導電動機と同期電動機で共通の構成であるので交流電動機２としている。３と４はインバータ回路１から交流電動機に流れる電流を検出するための電流検出器で、U相とV相の２相に設けている。本例のような構成では、３相に流れる電流の代数和はゼロとなるので任意の２相に電流検出器を設けることで、残り１相の電流も計測できる。

また、５は交流電動機２に目的とする動作をさせるために必要な電圧をインバータ回路１に出力させるためのインバータ制御演算装置であり、一点鎖線で囲った各要素で構成される。６は交流電動機２の動作指令を設定し、制御演算器７に指令を与えると、制御演算器７から受け取った運転状態を表示する指令設定・状態表示装置である。７は制御演算器であり、指令設定・状態表示装置６からの指令どおりにインバータ回路１を運転するように制御するために、指令設定・状態表示装置６からの指令と電流検出演算器８から与えられる電流検出値、及びPWM演算器９から与えられるインバータ回路1の直流母線電圧VDCの検出値に基づき、インバータ回路１に出力させる電圧指令、出力位相をPMW演算器９に与えるものである。８は電流検出演算器であり、U相電流検出器３とV相電流検出器４の信号を取り込んで、制御演算器７で扱うデータ形態に変換し、制御演算器７に与えるものである。９はPWM演算器９であり、制御演算器７からの指令とインバータ回路１の直流母線電圧に基づき、インバータ回路１のスイッチング素子をオン・オフする駆動信号をインバータ回路１に与えている。

さらに、１０は測定用指令器であり、指令設定・状態表示装置６から診断機能の実行の指令を受けた場合に、後述の本発明の実施に関する運転指令を制御演算器７に与えるものである。１１は測定値解析器であり、制御演算器７、及び測定用指令器１０から与えられる、電圧指令値(もしくは電圧検出値）とその出力位相、電流検出値、インバータ機種に関するハードウェア情報、及び制御演算器７のメモリに保存している交流電動機特性値、指令設定・状態表示装置６で設定した情報に基づき、交流電動機２の診断を行い、その結果を指令設定・状態表示装置６に与えるものである。

図２は、図1記載の測定値解析器１１の構成を示したブロック図である。
１０１は検出値演算器であり、交流電動機２に供給される電圧値vdat、及び電流検出値idatに基づいてそれぞれの振幅の大きさVamp、及びIampの演算とvdatとidatの位相差θviの演算を行っている。vdatが直流時は、Vamp=vdat、Iamp=idatとして用いればよい。電圧値vdatが交流の場合は、vdatのピーク値、実効値、平均値のいずれかを用いる。この場合の平均値は、vdatの絶対値を取った後の値の平均値とする。電流検出値idatについても同様である。vdat、idatの平均値、及びvdat、idatの位相差θviの演算方法については、例えば特許文献３(特開２００２−２２８１３号)に記載のような方法など公知技術を用いて実現が可能である。電圧値vdatは電圧指令値と電圧検出値のどちらを用いても良い。１０２は測定値演算器であり、電圧値の大きさVamp、電流値の大きさIamp、電圧と電流の位相差θvi、電圧値vdatの周波数finを入力として、抵抗分、及びインダクタンス分を求める演算を行っている。ここでは、誘導電動機の場合を例として説明するので、電気的定数として、一次抵抗R1、インピーダンスZ、二次抵抗R2、漏れインダクタンスLを求める演算を行っている。

また、１０３は測定値記憶装置であり、前記測定結果、及びそのときの測定位相θoutを保存しておくメモリである。１０４は測定結果・評価処理器であり、前記測定値とこれに対応する基準値を比較し、その差から交流電動機２の特性の良否を判定する演算器である。基準値は、交流電動機２の通常運転用に準備されている交流電動機のデータであり、交流電動機の機種により定められている初期値あるいは過去に測定して設定されている正常なときの値である。また、測定位相を変えた場合について測定した場合は、各位相のデータを比較し、平均値と大きく違う値があるかどうかによって良否を判定する。結果は、図１の指令設定・状態表示装置６に出力し、表示を行っている。

図３及び図４を用い、前記測定結果を求めるための原理を説明する。
図３は、誘導電動機の特性を電気的なモデルで表したもので一般的にＴ１型等価回路と呼ばれているものである。一次抵抗R1，漏れインダクタンスL，相互インダクタンスＭおよび二次回路部分として二次抵抗R2をすべりｓで除した値の抵抗で表現される。入力電圧vdatを直流とした場合は、インダクタンス成分ＬとＭの抵抗分が０となるので図4（ａ）に示すように一次抵抗Ｒ１だけの回路となり、Ｒ１は電圧vdat /電流idatで求めることが出来る。
次に、図３において、誘導電動機の回転子が回転しないようにした状態すなわちすべりｓ=1の条件でvdatとして周波数finの交流電圧を与えた場合、相互インダクタンスＭは漏れインダクタンスLに比べて大きいため、相互インダクタンスＭに流れる電流は二次抵抗Ｒ２に流れる電流に比べて無視できる程度に小さくなり、図４（ｂ）のように抵抗Ｒ１、Ｒ２、及び漏れインダクタンスＬの直列回路で表すことが出来る。このときの電圧vdatの大きさをVamp、電流の大きさをIamp、vdatとidatの位相差をθviとすると、合成インピーダンスZはVamp/Iamp、抵抗分（R1+R2）はZ・cosθvi、インダクタンスLはZ・sinθviでも求めることができ、二次抵抗R2は(R1+R2)から直流電圧印加で求めたR1の値を減算することで求めることが出来る。ここで、vdat、idatの大きさVamp、Iampは、Vamp、Iampで同じ形態で求めたものであれば、ピーク値、実効値、絶対値を取った後の平均値のいずれでもよい。

なお、同期電動機の場合は、二次電流が流れないため、相互インダクタンスＭと二次抵抗R2が無く、替わりにＭの部分に磁石の磁束Φよる誘起電圧ωΦ(ωは同期電動機の回転角周波数)が存在する。同期電動機が回転していない場合はωΦ=０として短絡して考えられるので、R1とLの直列回路となる。つまり、本発明に記載の診断機能においては、同期電動機の場合であっても誘導電動機と同様に取り扱うことが出来る。

図５（ａ）は、交流電動機における三相の電気的なモデルを示したものである。電動機に印加する三相の交流電圧をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とした場合、図のように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相がそれぞれ１２０度ずつの位相を持ち、図３の等価回路をＺで示した場合に、それぞれの相に問う回路Ｚを配置したモデル図として考えることが出来る。なお、ここで示した図はスター形の結線であるが、ここでは、後の説明のためＵ相を座標軸の０度としておく。Δ結線されている場合についても電気的なモデルをスタータ結線に置き換えることができるので同様に考えることが出来る。

図５（ｂ）は、三相交流電圧の波形を示したもので、図１のインバータ装置２０が出力する電圧の位相（測定位相）をθoutとし、θout＝０度のときに、Ｕ相がピークとなる出力電圧が印加される場合を例にとって説明する。つまり、θout=0度の位相で電圧を出力した場合はU相に印加される電圧がピーク値となり、V相、W相にはU相の（−１／２）の電圧が印加される。便宜上ここでは、このときのインピーダンス、抵抗、インダクタンスの測定データをU相のデータとして表現する。したがって、θout=０度、１２０度、２４０度の各位相で測定を行うことで三相分の測定値を得ることが出来る。また、測定する位相の数を増やすことで、位相間のデータの変動状況をさらに詳細に測定することが出来る。

図６は、本発明の実施を図１、及び図２の装置を用いて実現する処理を示したフロー図である。
まず、電圧の出力位相をスタート時の位相θ0にセットし（ステップ１０１）、この位相に直流電圧を印加する（ステップ１０２）。ここでは、θ0＝0度としておく。また、直流電圧の印加はvdatを固定値とする電圧指令を与えればよく、その大きさは、交流電動機に流れる電流が、インバータ装置、及び交流電動機の許容できる電流値を超えない範囲で設定する。

次に、電圧値vdat／idatで一次抵抗R1を演算する。次に、測定位相θoutの位相に交流電圧を印加する（ステップ１０４）。交流電圧は、例えば、交流電圧の周波数をfin(Hz)、電圧の振幅の最大値をVamp'、時間をt(秒)とした場合に、vdat=Vamp'・sin(2π・fin・t)で表される電圧を与える。測定した電圧vdat、電流iampからそれぞれの大きさVamp、Iamp、及び両者の位相差θviを求め、インピーダンスZ、二次抵抗R2、インダクタンスLを演算する(ステップ１０５)。基準値と前記演算結果を比較し、両者の差が許容値を超えていれば、異常であることを表示する（ステップ１０８）。基準値は、測定対象の交流電動機の運転用に事前にインバータ装置に設定されている値あるいは本発明の処理実施前に事前に比較用に設定した値を用いる。運転用に事前にインバータ装置に設定されている値は，予めインバータ製造時に初期値として準備されている値、または本発明を実施する前に交流電動機の運転に利用していた値である。また本発明の処理実施前に事前に比較用に設定した値は，本発明での処理の実施にあたって，交流電動機の設計書や試験報告書など別途提供されている情報に基づいて新たに設定した値である。

図７は、位相による交流電動機の電気的特性のばらつきを診断するために、図６の処理において、測定を行う位相を変えて複数の位相について測定を行う場合の処理である。電圧の印加方法や測定方法（ステップ１１１からステップ１１５）は図６記載の対応する処理（ステップ１０１〜１０５）と同じである。最初の位相で測定後、所定の位相での測定が終わったかを判定する処理があり、完了していない場合は、測定位相θoutを更新する処理に進み、完了した場合は、判定処理に進む分岐を行う（ステップ１１６）。測定位相θoutの更新処理はここでは、θincずつ位相を加算していく処理で行っている（ステップ１１７）。θincは任意の値でよい。θincを小さい値にするほど、途中の特性の変動などより詳細な診断が可能となる。θoutが位相１回転分(0度〜360度)完了したら、判定処理を行う（ステップ１１８）。各位相での測定値を比較し、図６と同様に、基準値と各測定値の値もしくは測定値の平均値を比較して、許容範囲を超えたデータがあれば異常であることを表示する。

図８は、図７の処理において、各位相における測定データの大きさを表示させることにより、診断結果を具体的に示すようにしたものである。図８の測定方法（ステップ１２１〜１２７）は図７の対応する処理（ステップ１１１〜１１７）と同様である。測定結果の処理として、各位相ごとに測定値の大きさをレベルで表示する処理を行っている（ステップ１２８）。

図９は、診断結果の表示方法を示したものである。
図９（ａ）は、図６、及び図７の診断結果を７セグメントのＬＥＤを４個用いた表示装置での表示方法を示したもので、異常の内容に応じたエラーコードを割り当てておき、図のように表示する。図７の処理の場合は、どの位相が異常であったのか識別できるようにエラーコードを割り当てておく。ＬＥＤの数が少ない場合は数字だけにするなどして扱い、ＬＥＤの数が多い場合は更に分かりやすいコードの分類にできる。表示装置として、ＬＣＤを用いた場合は、文字をより詳細に単語として表示できるのでエラーコードの内容をより分かりやすく表示することが可能である。

図９（ｂ）は、図７の診断結果を７セグメントのＬＥＤを４個用いて表示した場合であり、一番左の桁（Ｄ）は、表示している結果の項目（インピーダンスZ、抵抗R1、インダクタンスLなど）がどれであるかを示し、残り３桁の縦の表示を位相に割り付けて、どの位相のデータが異常であるかを示したものである。この場合も、LEDの表示桁数が多い場合やＬＣＤを用いることでより詳細な結果を表示させることが出来る。

図９（ｃ）は、図８の診断結果を７セグメントのＬＥＤ４個で表示させる方法である。図９（ｂ）と同様に、測定項目がどれであるかを示す部分と、どの位相のデータであるかを示す部分に分けて表示し、測定結果の大小を図のように表示させるＬＥＤのセグメントの位置で示している。
図９（ｄ）は、図８の結果をＬＣＤの表示装置を用いて表示する場合であり、図のように、表示している項目を文字で表示でき、位相ごとの測定結果の大小関係をＬＥＤに比べてより詳しく表示することが出来る。

図１０は、図６の処理と同様にして測定した交流電動機のデータを基に、測定に用いたインバータ装置で測定対象の交流電動機を駆動することが可能かどうかの判定を行う処理である。インバータ装置の電流検出器の精度や分解能の影響があるため、インバータ装置で交流電動機を最適に運転するには、交流電動機の容量に応じた容量のインバータ装置を使う必要があり、その判定を行う機能を有したインバータ装置の処理を示している。測定の処理（ステップ２０１〜２０８）は図６の対応する処理（ステップ１０１〜１０８）と同様である。この測定結果と指定した容量に該当する基準値を比較し、両者の差が所定の範囲内に入っていれば駆動可能、入っていなければ駆動不可と判定し（ステップ２０８）、その結果を表示装置に表示する（ステップ２０９）。

図１１は、前記ステップ２０８での判定方法を示したものである。図１のインバータ装置の制御演算器７が備えているメモリにインバータ装置の容量に対応する交流電動機容量ごとのデータ３０１を予め保存している。このデータ３０１を基準値とし、これと前記実施例１および２で示した方法により測定した測定値３０２を交流電動機容量判定処理３０３で比較して交流電動機容量を判定する。図１に示すようにインバータ回路１から制御演算器７に，この交流電動機の容量がインバータ装置の容量はインバータ部からのハードウェア情報の信号が入力されている。このハードウェア情報の信号によりインバータ装置２０の容量を判定する。以上の手順で判定した交流電動機容量とインバータ装置の容量を比較し，この交流電動機がこのインバータで駆動な範囲内の容量に該当するかどうかを判定する。判定は，インバータ装置の容量に対し所定の範囲の容量を設定し，交流電動機の容量がその範囲内にあるかどうかで行う。この所定の範囲は，インバータ装置に用いられる電流検出器の精度などから特性を検討し妥当な値を定めるもので，装置の仕様も考慮して，装置ごとに個別に決定する要素である。

図１２は、図１０の処理において、複数の位相について測定を行った測定データを用いて判定するようにしたものである。測定処理（ステップ２１１〜２１７）は図７の対応する処理（ステップ１１１〜１１７）と同様である。判定に用いる測定結果として、各位相で測定した測定値の平均値を用い、図１０のステップ２０８と同様の方法で駆動の可否を判定し（ステップ２１８）、結果を表示する（ステップ２１９）。

図１３は、交流電動機容量の判定基準として、基準となる値を別途設定するようにしたものである。交流電動機に貼付されている銘板に記載のデータや交流電動機の試験報告書に記載のデータがある場合に、この値を入力し（ステップ２２０）、この値を図１１の測定値の代わりに用いて、交流電動機容量を判定し、使用しているインバータ装置で対象の交流電動機の駆動の可否を判定し(ステップ２２８)、結果を表示する（ステップ２２９）。

上記のように、本発明では各位相における一次抵抗、及び二次抵抗、漏れインダクタンスを測定し、各位相によるばらつきを比較し、その結果を用いて異常を判定する処理、及びインバータ装置と交流電動機の容量の組合せが適切であるかを判定する処理を備え、その判定結果を的確に表示する表示手段を備えている。

本発明を適用することによって、インバータ装置を使って交流電動機の電気的な特性を測定し、異常の有無の判定、及びインバータ装置と交流電動機の容量の適合性の可否を判定を行うことが出来るので、長期間放置されていた交流電動機であっても、その使用の可否を判定することができ、資材の有効活用という用途にも適用できる。

本発明の実施例の処理を適用するインバータ装置の構成図 本発明の図１のインバータ装置における測定値解析器の構成図 本発明の原理を説明するための誘導電動機のＴ１型等価回路図 本発明の原理を示すための所定の条件での誘導電動機の等価回路図 三相座標でのモデル図と電圧波形図 本発明の第１の実施例を示すフロー図 本発明の第２の実施例を示すフロー図 本発明の第３の実施例を示すフロー図 本発明の第４の実施例を示すフロー図 本発明の第５の実施例を示すフロー図 本発明の第５の実施例における判定方法の説明図 本発明の第６の実施例を示すフロー図 本発明の第７の実施例を示すフロー図 従来例の代表図

符号の説明

１ インバータ回路
２ 交流電動機
３ Ｕ相電流検出器
４ Ｖ相電流検出器
５ インバータ制御演算装置
６ 指令設定・状態表示装置
７ 制御演算器
８ 電流検出演算器
９ ＰＷＭ演算器
１０ 測定用指令器
１１ 測定値解析器
２０ インバータ装置
１０１ 検出値演算器
１０２ 測定値演算器
１０３ 測定値記憶装置
１０４ 測定結果・評価処理器
２０１ インバータ装置
２０２ 電動機
２０３ コンバータ
２０４ 平滑コンデンサ
２０５ 逆変換部
２０６ 電圧検出器
２０７ 電流検出器
２０８ １次抵抗演算器
２０９ メモリ
２１０ 比較器
２１１ 表示器
３０１ インバータメモリ内蔵の交流電動機のデータ
３０２ 測定値
３０３ 交流電動機容量判定処理
３０４ インバータ機種情報読込み処理
３０５ 駆動可否判定処理

Claims (11)

1. 直流電圧をスイッチング素子でオン・オフ制御して可変電圧・可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される電流を検出するための電流検出器と、前記インバータ回路に所定の電圧・周波数の電圧指令を与える処理を行うインバータ制御演算装置とを備えた交流電動機を駆動するインバータ装置において、
   前記インバータ制御演算装置は、外部からの運転指令を受けるとインバータ装置の運転状態や異常状態を外部に表示する指令設定・状態表示装置と、
   前記電流検出器からの信号を演算処理する電流検出演算器と、
   運転指令に基づいて出力する電圧指令を演算する制御演算器と、
   前記電圧指令に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ制御を行う信号を出力するＰＷＭ演算器と、
   電圧値、電流値、及び電圧の出力周波数に基づいて交流電動機の電気的な定数を測定演算する測定用指令器と、
   前記交流電動機の電気的な定数を測定演算値と基準値とを比較し、交流電動機の電気的な異常を診断・解析する測定値解析器と
   からなっていることを特徴とする交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
2. 前記測定値解析器は、前記交流電動機に供給される電圧値、及び電流検出値に基づいてそれぞれの振幅値、位相差の演算を行う検出値演算器と、
   前記検出値演算器の出力に基づき、抵抗分、及びインダクタンス分を求める演算を行う測定値演算器と、
   前記測定値演算器の出力、及び測定位相を保存する測定値記憶装置と、
   前記測定値記憶装置に保存された結果に基づき、基準値と比較して交流電動機の電気的な異常診断する測定結果評価処理器とからなり、
   前記指令設定・状態表示装置は、前記測定結果評価処理器の出力を表示する状態表示機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
3. 前記測定値解析器は、所定の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果と基準値を比較し、両者の差が許容値を超えて異常状態であるかを判断し、
   前記指令設定・状態表示装置は、前記測定値解析器の出力を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
4. 前記測定値解析器は、複数の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果の平均値と基準値を比較し、両者の差が許容値を超えて異常状態であるか判断し、
   前記指令設定・状態表示装置は、前記測定値解析器の出力を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
5. 前記指令設定・状態表示装置は、一方向を位相軸とし、位相軸と直交する方向を測定結果のレベル軸として、測定結果を２次元にグラフ表示し、グラフの所定の位置に該当の定数を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項４記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
6. 前記測定値解析器は、複数の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、
   前記指令設定・状態表示装置は、前記測定値解析器の出力を各位相毎に測定結果を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
7. 前記指令設定・状態表示装置は、一方向を位相軸とし、位相軸と直交する方向を測定結果のレベル軸として、測定結果を２次元にグラフ表示し、グラフの所定の位置に該当の定数を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項６記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
8. 前記測定値解析器は、所定の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果を基に測定対象の交流電動機の定格容量を判定し、測定に使用しているインバータ装置を用いて測定対象の交流電動機を駆動可能であるか否かを判定し、
   前記指令設定・状態表示装置は、その判定を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
9. 前記測定値解析器は、複数の位相における交流電動機の電気的な定数である抵抗分、及びインダクタンス分を測定し、前記測定結果の平均値を基に測定対象の交流電動機の定格容量を判定し、測定に使用しているインバータ装置を用いて測定対象の交流電動機を駆動可能であるか否かを判定し、
   前記指令設定・状態表示装置は、その判定を表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
10. 前記測定値解析器は、入力された交流電動機の電気的な定数、及びその他の定格値に基づき、測定に使用しているインバータ装置を用いて測定対象の交流電動機を駆動可能であるか否かを判定し、
    前記指令設定・状態表示装置は、その判定を表示する処理を実行する機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電動機診断機能、及び診断結果表示機能を有するインバータ装置。
11. 直流電圧をスイッチング素子でオン・オフ制御して可変電圧・可変周波数の交流電圧に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力される電流を検出するための電流検出器と、前記インバータ回路に所定の電圧・周波数の電圧指令を与える処理を行うインバータ制御演算装置とを備えた交流電動機を駆動するインバータ装置の交流電動機診断、及び診断結果表示方法において、
    前記インバータ制御演算装置は、指令設定・状態表示装置により外部からの運転指令を受けるとインバータ装置の運転状態や異常状態を外部に表示し、電流検出演算器により前記電流検出器からの信号を演算処理し、制御演算器により運転指令に基づいて出力する電圧指令を演算し、ＰＷＭ演算器により前記電圧指令に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ制御を行う信号を出力し、測定用指令器により電圧値、電流値、及び電圧の出力周波数に基づいて交流電動機の電気的な定数を測定演算し、測定値解析器により前記交流電動機の電気的な定数を測定演算値と基準値とを比較し、交流電動機の電気的な異常を診断・解析することを特徴とするインバータ装置の交流電動機診断、及び診断結果表示方法。

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