JPH06261593A - 電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、制御電源のバックアップをすること
なく、通常の制御電源オンオフと瞬時停電とを識別して
瞬時停電後直ちに制御回路を再始動でき、また制御基板
を交換する時に基板交換を自動的に識別して設定定数を
人間の手を介することなく写し替えることを最も主要な
目的としている。 【構成】本発明は、制御基板とは独立して任意に切り離
し／接続が可能な不揮発メモリを設け、制御回路に電力
を供給する制御電源のオン時に、制御基板内の不揮発メ
モリのデータと外部メモリのデータとを比較して両者に
差異がないか否かを判定し、差異がある場合には外部メ
モリのデータを制御基板内に転送して制御基板内の不揮
発メモリ内のデータと置き換える手段を備えたことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力を任意の電圧、周
波数の電力に変換して、電動機を可変速制御する電力変
換回路と、この電力変換回路を制御する制御回路とから
構成され、制御をデジタル化した電動機制御装置に係
り、特に制御電源のバックアップをすることなく、通常
の制御電源オンオフと瞬時停電とを識別して瞬時停電後
直ちに制御回路を再始動でき、また制御基板を交換する
時に基板交換を自動的に識別して設定定数を人間の手を
介することなく写し替えることを可能とした電動機制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の電動機制御装置は、制御のデジタ
ル化が進み、性能が向上する一方、デジタル制御装置固
有の問題点も生じている。

【０００３】すなわち、その問題点の第一は、制御回路
に必要な制御電源の重要さが増し、装置内に占める制御
電源のコストが大きくなっている点、また第二は、瞬時
停電等に対して、高速のデジタル制御が極端に弱く、電
動機制御装置がダウンしないように制御電源のバックア
ップが必要となっている点、さらに第三は、もし上記バ
ックアップをしなかった場合、瞬時停電の復帰後デジタ
ル制御回路にリセットがかかり、再び正常動作が可能と
なるまでに長時間の初期化（イニシャライズ）を必要と
し、その間に電動機の回転数が大きく低下してしまう点
である。

【０００４】また、アナログ制御装置のような調整を必
要としなくなった反面、一般的にデジタル制御のための
データをメモリ内に設定する必要があり、制御基板を交
換する場合に、再ローディングする手間がかかり、ユー
ザの負担となっていることも問題点の一つになってきて
いる。以下、これらの問題点について、具体的な例を挙
げて説明する。

【０００５】図３は、この種の従来の電動機制御装置の
構成例を示すブロック図である。図３において、１は交
流電源、２は制御対象である電動機、３は半導体やコン
デンサ、リアクトル等で構成され、電力を任意の電圧、
周波数の電力に変換して、電動機を可変速制御する電力
変換回路、４は電力変換回路３を制御するための制御基
板、５は電動機２の回転数を検知する電動機回転セン
サ、６は電動機２の電流電圧等を検知するセンサ、７は
制御基板４に電力を供給する制御電源である。

【０００６】また、上記制御回路４において、４１は制
御用のＣＰＵ、４２は制御プログラムや設定定数を記録
しておく不揮発メモリ、４３は制御変数を一時的に記録
しておくＲＡＭ、４４は時計、４５は時計４４をバック
アップするためのバッテリー、４６は電力変換回路３を
直接制御するパワー制御回路、４７は電動機２や電力変
換回路３の電圧電流等を検知するセンサインターフェイ
ス、４８は人間が上記設定定数を書き込んだり、変更し
たりするマンマシンインターフェイスであり、これらが
一般的な構成要素である。

【０００７】なお、不揮発メモリ４２としては、バッテ
リーバックアップされたＣＭＯＳのスタティックＲＡ
Ｍ，ＥＥＰＲＯＭ，マスクＲＯＭ等が一般的である。ま
た、パワー制御回路４６、センサインターフェイス４
７、マンマシンインターフェイス４８により、入出力装
置が構成されている。

【０００８】さて、このような電動機制御装置において
は、もし短時間の停電（瞬時停電）が発生しても、装置
が停止することなく、運転を継続しようとしたら、制御
電源７を停電期間中もバックアップしておくのが一般的
である。交流電源１までバックアップするのは非現実的
であり、制御電源７をバッテリーにより無停電電源化す
るか、図３にあるように、コンデンサにより瞬時停電期
間電源バックアップするのが一般的である。しかし、い
ずれの方法も、制御電源７のコストを増加させることに
なる。

【０００９】一方、もし制御電源７をバックアップしな
い場合には、停電の発生とほとんど同時にＣＰＵ４１が
停止し、復電後に制御基板４全体を初期化する必要が生
ずる。一般に、デジタル制御回路の初期化には、かなり
の時間（０．１秒〜数秒）が必要であり、停電していた
期間よりも長い間（停電期間＋初期化時間）電動機制御
装置は制御不能となる。このため、電動機２の回転数が
必要以上に低下するという不都合がある。さらに、制御
電源７をバックアップしないで電源がオンした場合、通
常操作による電源オンなのか、停電による電源断後のオ
ンなのかを識別するのが、技術的に困難である。

【００１０】また、故障等の何らかの理由で制御基板４
を交換する場合には、おらかじめ設定定数をインプット
した予備基板を全ての制御装置毎に準備しておくか、上
記設定定数を予備基板に写し替える必要があり、ユーザ
がキーボードやディスプレイ等のマンマシンインターフ
ェイス４８を用いてデータをインプットしたり、補助的
にパーソナルコンピュータやメモリカード等を用いてデ
ータをインプットしたりする手間が必要である。いずれ
の方法を用いても、制御基板４を交換した時に、基板自
体がそれを識別することが困難で、人間が何らかの操作
を行なう必要があり、時間と手間がかかっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、デジタ
ル制御を採用した電動機制御装置においては、瞬時停電
に対して制御電源をバックアップしようとすると、制御
電源のコストが高くなるという問題、また制御電源をバ
ックアップしないと、復電時に直ちに制御回路を再始動
することができず、電動機の回転数が必要以上に低下す
るという問題、さらに通常の制御電源オンオフと瞬時停
電とを識別できないという問題、さらにまた故障等の何
らかの理由で制御基板を交換する場合には、データをイ
ンプットするために人間が何らかの操作をする必要があ
り、時間と手間がかかるという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、制御電源のバックアップ
をすることなく、通常の制御電源オンオフと瞬時停電と
を識別して瞬時停電後直ちに制御回路を再始動でき、ま
た制御基板を交換する時に基板交換を自動的に識別して
設定定数を人間の手を介することなく写し替えることが
可能な極めて信頼性の高い電動機制御装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、電力を任意の電圧、周波数の電力に変換して、電
動機を可変速制御する電力変換回路と、電力変換回路を
制御する制御回路とから構成された電動機制御装置にお
いて、

【００１４】まず、請求項１に記載された発明では、制
御用のＣＰＵと、設定定数等のデータを記録しておく不
揮発メモリ，制御変数を一時的に記録しておくＲＡＭ，
時計，その他の入出力装置よりなり、ＣＰＵに接続され
た少なくとも一つの制御基板と、制御基板とは独立して
任意に切り離し／接続が可能な不揮発メモリよりなり、
設定定数等のデータを記録しておく外部メモリとから、
上記制御回路を構成し、制御回路に電力を供給する制御
電源のオン時に、制御基板内の不揮発メモリのデータと
外部メモリのデータとを比較して両者に差異がないか否
かを判定し、差異がある場合には外部メモリのデータを
制御基板内に転送して制御基板内の不揮発メモリ内のデ
ータと置き換える手段を備えている。

【００１５】また、請求項２に記載された発明では、制
御用のＣＰＵと、設定定数等のデータを記録しておく不
揮発メモリ，制御変数を一時的に記録しておくＲＡＭ，
時計，その他の入出力装置よりなり、ＣＰＵに接続され
た少なくとも一つの制御基板と、制御基板とは独立して
任意に切り離し／接続が可能な不揮発メモリよりなり、
設定定数等のデータを記録しておく外部メモリとから、
上記制御回路を構成し、制御回路に電力を供給する制御
電源のオフ時に、制御基板内の時計の現在時刻を不揮発
メモリ内に記録して、次に制御電源がオンした時の時刻
から停電時間を判定し、その結果当該停電時間が所定時
間以上の場合には、制御電源のオン時に、制御基板内の
不揮発メモリのデータと外部メモリのデータとを比較し
て両者に差異がないか否かを判定し、差異がある場合に
は外部メモリのデータを制御基板内に転送して制御基板
内の不揮発メモリ内のデータと置き換え、また停電時間
が所定時間以内の場合には、制御基板内の不揮発メモリ
のデータを用いて運転信号の入力を条件に直ちに運転を
再開する手段を備えている。

【００１６】

【作用】従って、本発明の電動機制御装置においては、
制御基板とは独立して設けた外部メモリに、設定定数等
のデータをあらかじめ入力しておく。

【００１７】制御電源のオン時には、制御基板内の不揮
発メモリのデータと外部メモリのデータとを比較して、
両者に差異がないか否かが判定され、差異がある場合に
は、制御基板が交換されたことを識別して、制御基板内
の不揮発メモリ内のデータが、外部メモリのデータと置
き換えられる。これにより、制御基板を交換する時に、
基板交換を自動的に識別して、設定定数を人間の手を介
することなく写し替えることができる。

【００１８】また、制御電源のオン時に、停電時間を時
計により確認して、瞬時停電と判断された場合には、設
定定数等のデータの比較が行なわれず、また初期化動作
を最小限にして、直ちに再始動される。

【００１９】これにより、制御電源のバックアップをす
ることなく、通常の制御電源オンオフと瞬時停電とを識
別して、瞬時停電後直ちに制御回路を再始動することが
できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明による電動機制御装置の構
成例を示すブロック図であり、図３と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。すなわち、図１において、制御電源
７は、図３にて説明したものと同じであるが、バックア
ップ等は不要である。

【００２２】また、制御基板４とは独立して、任意に接
続と切り離しが可能な外部メモリ８を設けている。この
外部メモリ８としては、不揮発メモリ８１を用いること
が必要である。この不揮発メモリ８１は、制御基板４内
の不揮発メモリ４２と同様に、バッテリーバックアップ
されたＣＭＯＳのスタティックＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ，
マスクＲＯＭ等が一般的である。さらに、制御基板４内
の不揮発メモリ４２には、前述した制御プログラム以外
に、以下の制御プログラムも記録している。

【００２３】すなわち、制御電源７のオン時に、制御基
板４内の不揮発メモリ４２のデータと、外部メモリ８の
データとを比較して両者に差異がないか否かを判定し、
差異がある場合には外部メモリ８のデータを制御基板４
内に転送して制御基板４内の不揮発メモリ４２内のデー
タと置き換える制御プログラムと、制御電源７のオフ時
に、制御基板４内の時計４４の現在時刻を不揮発メモリ
４２内に記録して、次に制御電源７がオンした時の時刻
から停電時間を判定し、その結果この停電時間が所定時
間以上の場合には、制御電源７のオン時に、制御基板４
内の不揮発メモリ４２のデータと外部メモリ８のデータ
とを比較して両者に差異がないか否かを判定し、差異が
ある場合には外部メモリ８のデータを制御基板４内に転
送して制御基板４内の不揮発メモリ４２内のデータと置
き換え、また停電時間が所定時間以内の場合には、制御
基板４内の不揮発メモリ４２のデータを用いて運転信号
の入力を条件に直ちに運転を再開する制御プログラムと
記録している。次に、以上のように構成した本実施例の
電動機制御装置の動作について説明する。

【００２４】外部メモリ８には、前記設定定数をあらか
じめ入力しておく。すなわち、一般に、設定定数には、
電動機２や電力変換回路３を他の電動機や電力変換回路
と区別するための情報が含まれている。具体的には、電
動機２の定格容量（ＫＷ）、定格電流や電力変換回路の
定格容量、電流や回転数の制御応答を決定する制御ゲイ
ン等である。外部メモリ８中のデータは、必ず電力変換
回路３と１：１に対応し、もし電動機制御装置が複数あ
る場合には、外部メモリ８も同数だけ準備する。

【００２５】さて、制御基板４を交換する時には、外部
メモリ８は交換せずに新しい制御基板４に取り付けた
後、制御電源７をオンする。すると、新しい制御基板４
のＣＰＵ４１では、制御電源７のオンにより、まず制御
基板４内の不揮発メモリ４２に記録された設定定数と、
外部メモリ８内の不揮発メモリ８１に記録された設定定
数とが比較される。その結果、両者の間に差異があった
場合には、制御基板４が交換されたと識別して、外部メ
モリ８側の設定定数を正として制御基板４内の不揮発メ
モリ４２の設定定数が修正される。この操作は、制御電
源７のオン時に、人の手を介さずに自動的に行なわれ
る。

【００２６】一方、ここで問題となるのは、通常の制御
電源７のオンと、瞬時停電後の復電に伴う制御電源７の
オンとの区別である。通常、瞬時停電が発生した場合、
電動機制御装置には、復電後直ちに運転を再開すること
が要求される。上記のような外部メモリ８とのデータ比
較等を行なって運転再開が遅れると、その間に電動機２
の回転数が低下してしまい、問題となることがある。こ
のために、制御電源７がオフしている期間、すなわち停
電時間が時計４４により計時される。

【００２７】すなわち、制御電源７がオフした時には、
直ちに現在時刻が不揮発メモリ４２に記録され、次に制
御電源７がオンした時の時刻から停電時間が判断され
る。一般に、瞬時停電は１０ｍｓから１ｓ程度であり、
この時間以内であれば、運転を直ちに再開するため必要
な最小限の初期化動作が行なわれる。具体的には、制御
基板４内のパワー制御回路４６やセンサインターフェイ
ス４７のリセット等である。なお、このような短時間の
間に制御基板４の交換を行なうことはあり得ないため、
上述した外部メモリ８とのデータ比較は行なわれない。

【００２８】図２は、上記動作内容を示すフロー図であ
る。すなわち、図２に示すように、制御電源７がオンし
た後すぐに、現在時刻を調べて停電時間が所定の時間以
内かどうかが判定される。この所定の時間とは、瞬時停
電時間と判断する時間の最大値とすることが一般的であ
る。

【００２９】その結果、もし停電時間が所定の時間以内
であれば、瞬時停電が発生したと判断し、制御基板４が
正常に動作し得る上記最低限の初期化が行なわれ、運転
信号が入力されたことを条件に、直ちに制御回路が始動
されて運転が再開される。

【００３０】また、もし停電時間が所定の時間以上経過
していれば、通常の制御電源７のオンと判断して、外部
メモリ８の設定定数と制御基板４内の不揮発メモリ４２
の設定定数とが比較される。この比較の結果、もし両者
のデータに差異があれば、制御基板４が交換されたと判
断して、まず正しい制御基板４が実装されているかチェ
ックされ、次に外部メモリ８の設定定数が制御基板４内
の不揮発メモリ４２に転送された後、制御基板４の初期
化動作が行なわれる。ここで、一般に初期化動作には、
ハードウエアとソフトウエアの両方が含まれ、特にハー
ドウエアの初期化には、電力変換回路３に合わせて一度
だけ設定すれば済むような初期化（例えば、電流検出セ
ンサ６のゲインを電力変換回路３の定格電流にあわせて
調整をする初期化動作）が含まれる。また、もし両者の
データに差異がなければ、制御基板４の交換がない通常
の制御電源７のオンと判断して、制御基板４の通常の初
期化動作が行なわれる。

【００３１】上述したように、本実施例では、電力を任
意の電圧、周波数の電力に変換して、電動機２を可変速
制御する電力変換回路３と、電力変換回路３を制御する
制御回路とから構成された電動機制御装置において、制
御用のＣＰＵ４１と、設定定数等のデータを記録してお
く不揮発メモリ４２，制御変数を一時的に記録しておく
ＲＡＭ４３，時計４４，バッテリー４５，その他の入出
力装置４６，４７，４８よりなり、ＣＰＵ４１に接続さ
れた少なくとも一つの制御基板４と、制御基板４とは独
立して任意に切り離し／接続が可能な不揮発メモリ８１
よりなり、設定定数等のデータを記録しておく外部メモ
リ８とから、上記制御回路を構成し、制御回路に電力を
供給する制御電源７のオン時に、制御基板４内の不揮発
メモリ４２のデータと外部メモリ８のデータとを比較し
て両者に差異がないか否かを判定し、差異がある場合に
は外部メモリ８のデータを制御基板４内に転送して制御
基板４内の不揮発メモリ４２内のデータと置き換え、ま
た、制御電源７のオフ時に、制御基板４内の時計の現在
時刻を不揮発メモリ４２内に記録して、次に制御電源７
がオンした時の時刻から停電時間を判定し、その結果当
該停電時間が所定時間以上の場合には、制御電源７のオ
ン時に、制御基板４内の不揮発メモリ４２のデータと外
部メモリ８のデータとを比較して両者に差異がないか否
かを判定し、差異がある場合には外部メモリ８のデータ
を制御基板４内に転送して制御基板４内の不揮発メモリ
４２内のデータと置き換え、停電時間が所定時間以内の
場合には、制御基板４内の不揮発メモリ４２のデータを
用いて運転信号の入力を条件に直ちに運転を再開するよ
うにしたものである。

【００３２】従って、制御基板４とは独立して設けた外
部メモリ８に、設定定数等のデータをあらかじめ入力し
ておき、制御電源７のオン時には、制御基板４内の不揮
発メモリ４２のデータと外部メモリ８のデータとを比較
して、両者に差異がないか否かが判定され、差異がある
場合には、制御基板４が交換されたことを識別して、制
御基板４内の不揮発メモリ４２内のデータが、外部メモ
リ８のデータと置き換えられる。これにより、制御基板
４を交換する時に、基板交換を自動的に識別して、設定
定数を人間の手を介することなく写し替えることが可能
となる。

【００３３】また、制御電源７のオン時に、停電時間を
時計４４により確認して、瞬時停電と判断された場合に
は、設定定数等のデータの比較が行なわれず、また初期
化動作を最小限にして、直ちに再始動される。

【００３４】これにより、制御電源７のバックアップを
することなく、通常の制御電源オンオフと瞬時停電とを
識別して、瞬時停電後直ちに制御回路を再始動すること
が可能となる。尚、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、次のようにしても同様に実施できるもので
ある。

【００３５】（ａ）上記実施例では、制御基板４内の不
揮発メモリ４２に、本来の制御プログラムの他に、さら
に２つの制御プログラムを記録する場合について説明し
たが、この２つの制御プログラムのうちのいずれか一方
の制御プログラムを記録するようにしてもよい。

【００３６】（ｂ）上記実施例では、制御基板４内の時
計４４をバッテリー４５でバックアップする場合につい
て説明したが、必ずしも常時時計４４が計時している必
要はなく、コンデンサ等により制御電源断後、数秒以上
計時できれば、本発明を同様に適用することが可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御基板とは独立して任意に切り離し／接続が可能な不揮
発メモリよりなり、設定定数等のデータを記録しておく
外部メモリを設け、制御回路に電力を供給する制御電源
のオン時に、制御基板内の不揮発メモリのデータと外部
メモリのデータとを比較して両者に差異がないか否かを
判定し、差異がある場合には外部メモリのデータを制御
基板内に転送して制御基板内の不揮発メモリ内のデータ
と置き換える手段を備え、また制御回路に電力を供給す
る制御電源のオフ時に、制御基板内の時計の現在時刻を
不揮発メモリ内に記録して、次に制御電源がオンした時
の時刻から停電時間を判定し、その結果当該停電時間が
所定時間以上の場合には、制御電源のオン時に、制御基
板内の不揮発メモリのデータと外部メモリのデータとを
比較して両者に差異がないか否かを判定し、差異がある
場合には外部メモリのデータを制御基板内に転送して制
御基板内の不揮発メモリ内のデータと置き換え、停電時
間が所定時間以内の場合には、制御基板内の不揮発メモ
リのデータを用いて運転信号の入力を条件に直ちに運転
を再開する手段を備えるようにしたので、制御電源のバ
ックアップをすることなく、通常の制御電源オンオフと
瞬時停電とを識別して瞬時停電後直ちに制御回路を再始
動でき、また制御基板を交換する時に基板交換を自動的
に識別して設定定数を人間の手を介することなく写し替
えることが可能な極めて信頼性の高い電動機制御装置が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機制御装置の一実施例を示す
ブロック図。

【図２】同実施例における動作を説明するためのフロー
図。

【図３】従来の電動機制御装置の構成例を示すブロック
図。

【符号の説明】

１…交流電源、２…電動機、３…電力変換回路、４…制
御基板、４１…ＣＰＵ、４２…不揮発メモリ、４３…Ｒ
ＡＭ、４４…時計、４５…バッテリー、４６…パワー制
御回路、４７…センサインターフェイス、４８…マンマ
シンインターフェイス、５…電動機回転センサ、６…セ
ンサ、７…制御電源、８…外部メモリ、８１…不揮発メ
モリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力を任意の電圧、周波数の電力に変換
   して、電動機を可変速制御する電力変換回路と、前記電
   力変換回路を制御する制御回路とから構成された電動機
   制御装置において、 制御用のＣＰＵと、設定定数等のデータを記録しておく
   不揮発メモリ，制御変数を一時的に記録しておくＲＡ
   Ｍ，時計，その他の入出力装置よりなり、前記ＣＰＵに
   接続された少なくとも一つの制御基板と、前記制御基板
   とは独立して任意に切り離し／接続が可能な不揮発メモ
   リよりなり、設定定数等のデータを記録しておく外部メ
   モリとから、前記制御回路を構成し、 前記制御回路に電力を供給する制御電源のオン時に、前
   記制御基板内の不揮発メモリのデータと前記外部メモリ
   のデータとを比較して両者に差異がないか否かを判定
   し、差異がある場合には前記外部メモリのデータを前記
   制御基板内に転送して前記制御基板内の不揮発メモリ内
   のデータと置き換える手段を備えて成ることを特徴とす
   る電動機制御装置。
2. 【請求項２】 電力を任意の電圧、周波数の電力に変換
   して、電動機を可変速制御する電力変換回路と、前記電
   力変換回路を制御する制御回路とから構成された電動機
   制御装置において、 制御用のＣＰＵと、設定定数等のデータを記録しておく
   不揮発メモリ，制御変数を一時的に記録しておくＲＡ
   Ｍ，時計，その他の入出力装置よりなり、前記ＣＰＵに
   接続された少なくとも一つの制御基板と、前記制御基板
   とは独立して任意に切り離し／接続が可能な不揮発メモ
   リよりなり、設定定数等のデータを記録しておく外部メ
   モリとから、前記制御回路を構成し、 前記制御回路に電力を供給する制御電源のオフ時に、前
   記制御基板内の時計の現在時刻を前記不揮発メモリ内に
   記録して、次に前記制御電源がオンした時の時刻から停
   電時間を判定し、その結果当該停電時間が所定時間以上
   の場合には、前記制御電源のオン時に、前記制御基板内
   の不揮発メモリのデータと前記外部メモリのデータとを
   比較して両者に差異がないか否かを判定し、差異がある
   場合には前記外部メモリのデータを前記制御基板内に転
   送して前記制御基板内の不揮発メモリ内のデータと置き
   換え、また停電時間が所定時間以内の場合には、前記制
   御基板内の不揮発メモリのデータを用いて運転信号の入
   力を条件に直ちに運転を再開する手段を備えて成ること
   を特徴とする電動機制御装置。