JP2008306901A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のインバータ装置においては、回生制動量が許容値を超えエネルギーを放出しきれず過電圧となった場合、エラー表示のみで回生制動抵抗の値を知る術が無く、その場合は抵抗値の違う回生制動抵抗を取り替えまたは増減して部品の費用、発注・納入・取り替え・動作テスト・発注等の繰り返し時間ロスが発生した。
【解決手段】電力検出手段１１から得られる電力の値を加速開始から一定速までトレースして動力特性を求め、この特性から減速時の動力特性を推測し減速に必要な回生制動抵抗値や回生制動容量を算出し回生制動抵抗値演算値２１と回生制動電力演算値２２に格納する。必要なときに設定器１２により表示器１７に表示をさせ確認する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、誘導電気を駆動するインバータ装置の回生制動抵抗値と回生制動電力量を演算し表示する技術に関する。

インバータ駆動モートルと負荷を減速停止させる場合、モートルが発電機となりエネルギーを消費させる事によって制動させる回生制動を行う。また、この回生制動のエネルギー消費には回生制動抵抗を使用している。この回生制動時に減速設定時間、負荷慣性モーメントによっては、回生制動量が許容値を超える場合があり、取り付けた回生制動抵抗ではエネルギーを放出しきれず過電圧となり、インバータ装置を保護する機能が働き回生制動を停止する。

このとき、たとえば、特許文献１では、インバータ装置の減速時間を設定で延ばし、あるいは、直流部電圧上昇に応じて自動的に減速時間を延長して減速していた。また、減速設定時間内に停止させなければならない場合は、試行錯誤で回生制動抵抗を容量の違うものに取り替えや、増減をして調整を行い時間と費用を要した。

図１４はインバータ装置の従来構成図を示す。図１４の従来構成図において、１は３相交流電源、２は交流を直流に変換するコンバータ、３は平滑コンデンサ、４は電圧検出器９によりある一定以上の電圧を検知しスイッチ５により電力を放出する回生制動抵抗、６は任意の周波数に変換するインバータ、７は交流モートル、８は交流モートル７によって動作させられる負荷、９は直流部の電圧検出器、１２は設定器、１３は演算処理部、１４は入力Ｉ／Ｆ、１５は運転指令、１７は表示器、２０は減速時間、２３はインバータ制御回路、２４はインバータ主回路、２５はインバータ装置によって構成される。
特開平５−３４４７７０号公報

従来のインバータ装置においては、回生制動量が許容値を超えエネルギーを放出しきれず過電圧となった場合、エラー表示のみで回生制動抵抗の値を知る術が無く、その場合は抵抗値の違う回生制動抵抗を取り替えまたは増減して部品の費用、発注・納入・取り替え・動作テスト・発注・・・の繰り返し時間ロスが発生した。

既設製品のリプレースでは機械緒元や放電容量が不明であることが多く、選定容量不足により回生制動量が許容値を超えエネルギーを放出しきれず過電圧となり回生制動を停止させてしまうことがある。

本発明のインバータ装置では、電力検出手段から得られる電力を加速開始から一定速までトレースして動力特性を求め、この特性から減速時の動力特性を推測し減速に必要な回生制動抵抗値や回生制動容量を算出しパラメータメモリに格納し、必要なときに設定器操作により表示器に表示をさせ確認する。

本発明によれば、一度運転させ回生制動量が許容値を超えエネルギーを放出しきれず過電圧となり、インバータ装置を保護する機能が働き、回生制動を停止した装置において、加速時の動力特性から減速時の動力特性を推測し、減速時間にそくした回生制動抵抗値を演算表示することにより、回生制動抵抗の調整の際、試行錯誤による交換費用高騰、時間的ロスの削減に寄与できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１１は、本発明の実施例１を示す構成図である。

図１１において、１は３相交流電源、２は交流を直流に変換するコンバータ、３は直流を平滑する平滑コンデンサ、４は電圧検出器９によりある一定以上の電圧を検知しスイッチ５により電力を放出する回生制動抵抗、５はスイッチ、６は任意の周波数に変換するインバータ、７は交流モートル、８は交流モートル７によって動作させられる負荷、９は直流部の電圧検出器、１０は直流部の電流検出器、１１は電力検出手段、１２は設定器、１３は演算処理部、１４は入力Ｉ／Ｆ、１５は運転指令、１６は表示例、１７は表示器、１８は電力データ、１９は速度データ、２０は減速時間、２１は回生制動抵抗値演算値、２２は回生制動電力量演算値、２３はインバータ装置制御回路、２４はインバータ主回路、２５はインバータ装置である。

図１は、本発明の演算処理部の処理を示すフローチャートである。

このフローチャートの各ＳＴＥＰについて説明する。ＳＴＥＰ１においては、運転指令によりトレースを開始する。ＳＴＥＰ２においては、電力検出手段から得られる電力と速度を加速開始から一定速までの電力をトレースしてモートル負荷全体の動力特性を得る。ＳＴＥＰ３においては、一定速安定確認するまでＳＴＥＰ２を実行する。ＳＴＥＰ４においては、ＳＴＥＰ２で得られた動力特性をもとに回生制動抵抗値演算値及び回生電力量演算値を演算する。ＳＴＥＰ５においては、ＳＴＥＰ４で得られた回生制動抵抗値演算値および回生制動電力量演算値をメモリに格納する。

図２は、図１の回生制動抵抗値、回生制動電力量演算サブルーチンを示すフローチャートである。このフローチャートの各ＳＴＥＰについて説明する。

ＳＴＥＰ１１においては、図１のＳＴＰＥ２で得られた動力特性より加速終了時点での加速時動力と一定速時の動力の差から慣性分の加速動力特性を算出する。電力をＰとすると式（１）で表される。

図４は、ＳＴＥＰ１１を現したグラフである。

ＳＴＥＰ１２においては、この加速動力特性から慣性分の加速動力特性を引いて負荷動力特性を求める。図５は、ＳＴＥＰ１２を現したグラフである。

ＳＴＥＰ１３においては、加速時特性を反転近似し減速時特性を推測する。図６は、ＳＴＥＰ４を現したグラフである。

ＳＴＥＰ１４においては、減速時間に即した減速特性を演算する。慣性分の減速電力量をＷｅとすると式（２）で現される。

負荷動力は速度に依存するため、速度に応じて遅延させる。図７は、ＳＴＥＰ１４を現したグラフである。

ＳＴＥＰ１５においては、この負荷動力特性から慣性分動力特性を引いて減速時動力特性を求める。図８は、ＳＴＥＰ１５を現したグラフである。

ＳＴＥＰ１６においては、減速時動力特性から最大の回生電力を求めこの電力から回生制動抵抗の抵抗値を求める。回生制動抵抗値をＲとすると式（３）で現され、この値をパラメータメモリ回生制動抵抗値演算値に格納する。

図９は、ＳＴＥＰ１６を表したグラフである。
ＳＴＥＰ１７においては、合計動力のマイナス部分の回生制動電力量を求める。この値をパラメータメモリ回生制動電力量演算値に格納する。この値を用いて抵抗の容量を求める参考値とする。図１０は、ＳＴＥＰ１７を表したグラフである。なお、この発明に各機器の効率を考慮し精密に演算することもできる。

図１１はこの発明の実施例１を示す構成図である。
電圧検出器９と電流検出器１０の値から電力検出手段１１で演算される電力値を使用する。

図１１の動作原理について説明する。
設定器１２によりパラメータメモリの減速時間２０に入力する。入力Ｉ／Ｆ１４の運転によりインバータ６は出力を開始する。このとき電力検出手段１１の値により演算処理部では図１のフローチャートを実行し回生制動抵抗値演算値２１及び回生制動電力量演算値２２に格納され、設定器１２の操作により１７表示器に要求される減速時間にそくした回生制動抵抗値演算値及び回生制動電力量演算値が表示される。

図１２は本発明の実施例２の入力電力を使用する構成図である。図１１で示した構成図と同一機能を有するものには同一符号を付しているので省略する。インバータ装置の入力部に電力検出手段１１を設置しその電力値を使用する。図１２の動作原理は、実施例１と同じである。

図１３は、本発明の実施例３の出力電力を使用する構成図である。図１１で示した構成図と同一機能を有するものには同一符号を付しているので省略する。 インバータ装置の入力部に電力検出手段１１を設置しその電力値を使用する。 図１３の動作原理は、実施例１と同じである。

図１は、この発明の演算部を示すフローチャートである。 図２は、回生制動抵抗値演算、回生制動電力量演算サブルーチンのフローチャートである。 図３は、図１のフローＳＴＥＰ１を表したグラフである。 図４は、図１のフローＳＴＥＰ２を表したグラフである。 図５は、図１のフローＳＴＥＰ３を表したグラフである。 図６は、図１のフローＳＴＥＰ４を表したグラフである。 図７は、図１のフローＳＴＥＰ５を表したグラフである。 図８は、図１のフローＳＴＥＰ６を表したグラフである。 図９は、図１のフローＳＴＥＰ７を表したグラフである。 図１０は、図１のフローＳＴＥＰ８を表したグラフである。 図１１は、本発明の実施例１のインバータ装置の構成図である。 図１２は、本発明の実施例２の入力電力を使用するインバータ装置の構成図である。 図１３は、本発明の実施例３の出力電力を使用するインバータ装置の構成図である。 図１４は、インバータ装置の従来構成図である。

符号の説明

１ ３相交流電源
２ コンバータ
３ 平滑コンデンサ
４ 回生制動抵抗
５ スイッチ
６ インバータ
７ 交流モートル
８ 負荷
９ 電圧検出器
１０ 電流検出器
１１ 電力検出手段
１２ 設定器
１３ 演算処理部
１４ 入力Ｉ／Ｆ
１５ 運転指令
１６ 表示例
１７ 表示器
１８ 電力データ
１９ 速度データ
２０ 減速時間
２１ 回生制動抵抗値演算値
２２ 回生制動電力量演算値
２３ インバータ装置制御回路
２４ インバータ主回路
２５ インバータ装置

Claims (5)

1. 誘導電動機を駆動するインバータ装置において、電力及び速度をトレースする機能を有することで、加速及び一定速時の動力特性から減速時の動力特性を推測し、減速に必要な回生制動回路における設定抵抗値または設定容量を算出することを特徴とするインバータ装置。
2. 請求項１に記載のインバータ装置において、前記算出された設定抵抗値または設定容量を表示する表示装置を備えていることを特徴とするインバータ装置。
3. 請求項１に記載のインバータ装置において、前記電力をトレースする機能は、インバータ主回路の電圧検出器と電流検出器の値から電力検出手段で演算される電力量を使用することを特徴とするインバータ装置。
4. 請求項１に記載のインバータ装置において、前記電力をトレースする機能は、インバータ装置の入力部に設置された電力検出手段の電力値を使用することを特徴とするインバータ装置。
5. 請求項１に記載のインバータ装置において、前記電力をトレースする機能は、インバータ装置の出力部に設置された電力検出手段の電力値を使用することを特徴とするインバータ装置。

Images