JP3169426B2 - インバータ装置及びそれを用いた搬送装置 - Google Patents
インバータ装置及びそれを用いた搬送装置Info
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Description
複数の誘導電動機を駆動制御するインバータ装置に関
し、特に、各誘導電動機に応じ、制御モードを切り換え
て運転を行うインバータ装置及びそれを用いた搬送装置
に関するものである。
示すもので、1は商用電源、2は商用電源1を直流に変
換する順変換器、3は脈流を平滑な直流にするためのコ
ンデンサ、4は直流を任意の周波数、電圧の交流に変換
する逆変換器、5は負荷であるモータ、6,7は出力電
流の大きさ(正負の極性を含む)に応じ所定の比率で電
圧信号に変換する電流検出器、8は直流母線電圧の大き
さに応じ、所定の比率で電圧信号に変換する直流母線電
圧検出器、9はモータ5に所望の速度を設定するための
設定器、10,11は各々モータ1の回転方向を設定す
る始動スイッチである。
1のOFF時においても、計算器16への信号が非選択
とならないためのプルアップ抵抗、16は設定器9、始
動スイッチ10,11、電流検出器6,7及び直流母線
電圧検出器8の各信号を総合的に判定し、逆変換器4の
スイッチング素子へON/OFF信号を送出する計算器
(例えば、マイクロプロセッサ)、17は計算器16よ
り出力されるON/OFF信号を光などにより電気的に
絶縁し、増幅した後に逆変換器4の各素子へ信号を送る
増幅回路である。
る素子で、一般的にダイオードが使用され、102は逆
変換器4を構成する素子であり、一般的にトランジス
タ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)、絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタ(IGBT)が使用され、1
03はトランジスタ102と逆極性で接続されるダイオ
ードである。
す回路では、従来から2通りの制御が実行されてきた。
このうち、第1の制御方式を図6に示すフローチャート
を用いて説明し、第2の制御方式を図7に示すフローチ
ャートを用いて説明する。
り検出された電流値を計算器16中にあるA/Dコンバ
ータにより変換し、∧iu ,∧iv の値として計算器1
6中の記憶素子へストアする(S61)。
一般的に良く知られたインバータの出力周波数に同期し
て回転する直交座標d−q軸上の電流∧id ,∧iq へ
変換する。この変換式は下記の数1で示される(S6
3)。
におけるモータ5の一次抵抗値R1、二次抵抗値R2 、
一次インダクタンスL1 、二次インダクタンスL2 、一
次、二次の漏れインダクタンス係数σ(これらのモータ
定数は図8を参照)、モータ5の励磁電流の所望の値i
* 1d、モータ5の速度設定値(図5の設定器9により設
定)ω* m 、所定のゲイン定数K1 ,K2 を用い、下記
の数2の(1)、(2)、(3)式により、インバータ
の出力周波数ω1 、d−q座標軸上でのvq ,vd を各
々計算する(S64)。
けるvq ,vd を下記の数3を用い、Cにより三相の出
力電圧vu ,vv ,vw へ変換する(S66)。
8により検出した∧vdcより既定のvdcの電圧を基準に
計算した上記数3のvu ,vv ,vw が出力されるよう
に、下記の数4により比例計算を行う(S67)。
u ,v′v ,v′w より、逆変換器4へのスイッチング
ON/OFFパルスを決定する。
(∧iu +∧iv )を計算し、|∧iu |,|∧i
v |,|∧iw |(例えば、|∧iu |は∧iu の絶対
値を示す)の各々が所定値以上になっているか否かを判
定(過電流判定)し(S68)、少なくとも1つが所定
値以上の場合には、過電流としてインバータ装置の出力
を遮断し(S69)、インバータ装置の異常として停止
する判断を行っている。
では、図5に示したモータ5の特性に合わせて、上記の
数2により出力周波数、出力電圧を決定する制御を行っ
ており、特に、モータの低速域においても大きなトルク
が得られる特徴を有する。
方式) これに対し、図7は、一般的にV/F一定制御と呼ばれ
る方式で、図6に示したステップ63、ステップ64の
部分がステップ75に置き換っており、上記数2の
(2),(3)式で決定したvd ,vq に対し、vd =
0とし、予め決定された電圧周波数比率aと、電圧ブー
ストb(VM −aω* m )により(但し、VM は出力電
圧の最高値)、vq を決定し、出力周波数ω1 は図5に
示した設定器9の値ω* m をそのまま用いるようにして
いる(S75)。このステップ75の部分を除いて、ス
テップ71及びステップ76〜79に関しては、すべて
図6に示した動作と同様である。
として、特開平2−131396号公報に開示されてい
る「インバータ装置」、実開昭62−165799号公
報に開示されている「磁気記録再生装置」、実開昭63
−187591号公報に開示されている「PWM制御イ
ンバータ」がある。
タ装置は、以上説明した2通りの制御方式の内、どちら
かを用いていたが、図6に示した第1の制御方式は、低
速において、出力トルクを大きくとれる特徴を有する
が、反面、接続されるモータの電気定数を予めインバー
タ装置に記憶させるため、モータの種類が限定されてし
まうという問題点があった。
御方式にあっては、モータ定数を用いないため、モータ
の種類によらず駆動できる特長を有する反面、低速にお
けるトルクが制限されてしまうという問題点があった。
るためになされたもので、低速におけるトルクが制限さ
れることなく、インバータ1台に対し、モータを切り換
えて使用する場合においても、実用上問題なく安定して
使用できる経済性に優れたインバータ装置及びそれを用
いた搬送装置を得ることを目的とする。
タ装置は、特性の異なる複数台のモータに接続され、商
用電源を任意の周波数、電圧の交流に変換するインバー
タ装置において、モータの特性に応じて、出力周波数、
出力電圧を決定し磁束ベクトル制御を実行する第1の制
御モードと、V/F一定制御を実行する第2の制御モー
ドとを切り換える切換手段を設けたものである。
の異なる複数台のモータに接続され、商用電源を任意の
周波数、電圧の交流に変換するインバータ装置におい
て、三相の出力電流のうち、少なくとも2相の出力電流
を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した電
流をインバータ装置の出力周波数に同期して回転する直
交2軸へ正射影により変換する変換手段と、前記変換手
段により2軸に変換した電流に応じ、出力電圧及び外部
より設定される設定周波数に対し、該設定周波数を補正
する周波数を加算して出力周波数を計算する計算手段
と、前記電流とは無関係に前記設定周波数より、所定の
出力電圧と出力周波数を決定する決定手段と、前記計算
手段により出力電流に関係づけて出力電圧を決定する磁
束ベクトル制御モードと、前記決定手段により出力電流
とは無関係に出力電圧を決定するV/F一定制御モード
とを切り換える切換手段と、を備えたものである。
搬送装置は、モータ容量の異なる複数台のモータと、前
記モータに接続された商用電源を任意の周波数、電圧の
交流に変換する1台のインバータ装置と、を有する搬送
装置において、モータの容量に応じて、出力周波数、出
力電圧を決定し磁束ベクトル制御を実行する第1の制御
モードと、V/F一定制御を実行する第2の制御モード
とを切り換えるものである。
切り換えることにより、制御に必要な定数を記憶したモ
ータでは低速でのトルクが大きく得られ、他のモータを
駆動するときにはモータ定数に依存しない方式で運転す
ることにより、モータが不安定となることなく、実用上
支障のない範囲で運転することができる。
は、従来例として示した図5に対し、設定入力用のSL
端子を追加している。15はプルアップ抵抗13,14
同様にプルアップ抵抗である。また、19,20は電磁
開閉器(MC)であり、インバータとモータ5及びモー
タ18を切り換えて使用するためのスイッチとして機能
する。また、21,22は電磁開閉器19,20の主接
点である。23,30は押しボタンAであり、インバー
タとモータ5を接続するときに使用する。26,29は
押しボタンBであり、インバータとモータ18を接続す
るときに使用する。
7,28は補助接点であり、該補助接点24,25,2
7,28により電磁開閉器19,20は同時に接続され
ないようになっている。また、12は制御を切り換える
SL端子であり、電磁開閉器19の補助接点として使用
している。他の回路構成については、図5と同一であ
り、図5に示したものと同一の機能を有する。
この発明によるインバータ装置の動作を示すフローチャ
ートである。まず、電流検出器6,7により変換された
電圧値を計算器16中にあるA/Dコンバータにより変
換し、∧iu ,∧iv の値として計算器16中の記憶素
子へストアする(S21)。
状態を判断し(S22)、押しボタンA23が押下さ
れ、SL端子12がON(閉)のときにはSL=1とし
て、ステップ23、ステップ24(第1の制御方式)の
制御を実行し、反対に、押しボタンB26が押下され、
SL端子12がOFF(開)のときには、SL=0とし
て、ステップ25(第2の制御方式)の制御を実行す
る。その後のステップ26〜ステップ29の動作につい
ては、図6に示したフローチャートにて説明したもの
と、同一の動作を行う。
合にあっては、電磁開閉器(MC1)19が閉じ、モー
タ(M1)5が駆動され、端子SL12も閉となり、そ
の結果、上記第1の制御モードが実行され、反対に、押
しボタンB26を押下した場合にあっては、電磁開閉器
(MC2)20が閉じ、モータ(M2)18がインバー
タに接続され、端子SL12は開となり、その結果、上
記第2の制御モードが実行されるものである。
の電磁開閉器(MC)19,20の動作に同期して、S
L端子12をON/OFF(MC1がONの部分ではS
LがON、MC2がONの部分ではSLがOFFするよ
うに)動作させて使用することにより、制御定数をイン
バータ装置に記憶させているモータを駆動する場合に
は、低速にてトルクが大きく得られ、制御定数を記憶さ
せていないモータや、それらのモータの複数台運転等に
より、制御性能上インバータ装置に記憶させた定数以外
ではV/F一定の制御を行うことにより、低速でのトル
クは不足するもののモータが不安定になる等実使用上問
題が発生することが懸念される場合においても、運転可
能となる。すなわち、SL端子12の入力切り換えによ
りモータ定数によらない所定のV/F一定の運転が選択
でき、モータを安定した状態で駆動することができる。
の搬送装置100の構成を示す説明図である。図4にお
いて、31は走行用モータ、32は車輪であり、走行用
モータ31により駆動される。33は昇降段34を上下
移動させるためのモータ、34は昇降段(キャリッ
ジ)、35は荷物を載置し、前後方向へ移動させるフォ
ーク、36はフォーク35を駆動するモータ、37は昇
降段34のバランスウェイト、38はチェーンである。
装置100にあっては、荷物を所定の場所から他の場所
へ移動させるためのものであるため、走行用モータ31
と昇降用モータ33を同時に駆動することはあるが、フ
ォーク用モータ36は搬送装置100全体が目的の位置
に到達した後にしか動作させないため、走行用モータ3
1とは同時に駆動しない。
ータは1台を切り換えて使用するのが一般的であり、走
行用モータ31の容量に合わせてインバータを選定す
る。ここで、フォーク用モータ36は走行用モータ31
に比べて容量が極めて小さいのが一般的である。走行用
モータ31の駆動にあっては、トルクが充分出力できる
制御方式を用いて運転するが、その方式にあっては、フ
ォーク用モータ36に切り換えたときには容量が小さい
ため、モータ定数が必要となる制御では駆動できない。
従って、フォーク用モータ36の駆動にあっては、上記
の第2の制御モードに切り換えて運転することにより経
済性の優れた搬送装置を提供することができる。
の部分では、他の制御方式を用いてもよく、例えば、モ
ータの速度を検出し、フィードバックする形態の一般的
によく知られたベクトル制御方式であってもよい。
タ装置及びそれを用いた搬送装置によれば、商用電源を
任意の周波数、電圧の交流に変換するインバータ装置に
おいて、複数の制御モードを有し、モータの特性に応じ
て前記制御モードを切り換えるため、低速におけるトル
クが制限されることなく、インバータ1台に対しモータ
を切り換えて使用する場合においても、実用上問題なく
安定した状態で使用でき、経済性に向上させることがで
きる。
示す説明図である。
フローチャートである。
OFFタイミングを示すタイミングチャートである。
装置の構成を示す説明図である。
す説明図である。
1)を示すフローチャートである。
2)を示すフローチャートである。
る。
タ、12 SL端子、16 計算器、18 モータ、1
9 電磁開閉器(MC1)、20 電磁開閉器(MC
2)、31 走行用モータ、33 昇降段上下用モー
タ、34 昇降段、35 フォーク、36 フォーク用
モータ。
Claims (3)
- 【請求項1】 特性の異なる複数台のモータに接続さ
れ、商用電源を任意の周波数、電圧の交流に変換するイ
ンバータ装置において、 モータの特性に応じて、出力周波数、出力電圧を決定し
磁束ベクトル制御を実行する第1の制御モードと、V/
F一定制御を実行する第2の制御モードとを切り換える
切換手段を設けたことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項2】 特性の異なる複数台のモータに接続さ
れ、商用電源を任意の周波数、電圧の交流に変換するイ
ンバータ装置において、 三相の出力電流のうち、少なくとも2相の出力電流を検
出する検出手段と、 前記検出手段により検出した電流をインバータ装置の出
力周波数に同期して回転する直交2軸へ正射影により変
換する変換手段と、 前記変換手段により2軸に変換した電流に応じ、出力電
圧及び外部より設定される設定周波数に対し、該設定周
波数を補正する周波数を加算して出力周波数を計算する
計算手段と、 前記電流とは無関係に前記設定周波数より、所定の出力
電圧と出力周波数を決定する決定手段と、 前記計算手段により出力電流に関係づけて出力電圧を決
定する磁束ベクトル制御モードと、前記決定手段により
出力電流とは無関係に出力電圧を決定するV/F一定制
御モードとを切り換える切換手段と、 を備えたことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項3】 モータ容量の異なる複数台のモータと、
前記モータに接続された商用電源を任意の周波数、電圧
の交流に変換する1台のインバータ装置と、を有する搬
送装置において、 モータの容量に応じて、出力周波数、出力電圧を決定し
磁束ベクトル制御を実行する第1の制御モードと、V/
F一定制御を実行する第2の制御モードとを切り換える
ことを特徴とする搬送装置。
Priority Applications (5)
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