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JP5214867B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description

本発明は、端子台に配置される入力端子並びに出力端子に各種の外部機器を接続して使用されるインバータ装置に関する。
近年、インバータ装置の機能は複雑化しており、それに伴い、インバータ装置に所定の運転シーケンスを実行させるように入力設定を行なうためのインターフェイス(マン・マシン・インターフェイス:MMI)・ツールも発達している。ところが、インバータ装置に制御プログラムを設定し、各種の外部機器を接続して実際に運転を試行すると、最初は「運転しない」若しくは「所望の動作と異なる」となるケースが多い。
そして、ユーザは、その度にインバータ装置と外部機器との接続状態や制御プログラム、或いは当該プログラム中のパラメータ設定を確認する所謂デバッグを行うことになり、以上のプロセスを何度か繰り返した後、漸く所望の動作をさせることが可能となる。ユーザは、斯様な作業に相当の労力を費やす必要があった。
例えば、特許文献1には、変更した入力機能を安全な状態で簡単に確認できるようにするため、機能確認モードで入力装置から「入力名称」が入力されると、入力装置一覧テーブルにおける対応する「機能番号」を参照して入力機能一覧テーブルを検索し、一致する「機能番号」を取り出して表示部に表示させるようにしたインバータ装置が開示されている。
特開2005−354778号公報
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、入力機能を変更した場合の確認は可能であるが、上述したように、インバータ装置に所望の動作をさせるためのデバッグ作業の負担軽減を図るためには利用することができない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デバッグ作業の負担軽減を図ることが可能なインバータ装置を提供することにある。
請求項1記載のインバータ装置は、端子台に配置される入力端子並びに出力端子について、外部機器との接続状態を検出する接続状態検出手段と、
ユーザによって予め付与される、前記端子台に配置される端子の内、どの端子を使用して前記外部機器との接続を行うかを示す情報である接続予定情報と、前記接続状態検出手段によって検出される接続状態とを比較し、両者が異なる場合は、報知手段を介して警告を発するように制御する接続状態確認手段とを備えたことを特徴とする。
斯様に構成すれば、ユーザが提供した接続予定情報と、実際に行った外部機器との接続状態とが異なっていれば報知手段を介して警告が行われるので、ユーザはインバータ装置を実際に動作させる以前に、外部機器との接続に誤りがあることを認識できるようになる。
請求項1記載のインバータ装置によれば、外部機器との接続に誤りがあることを、ユーザがより早い段階で認識することができるので、デバッグ作業に要する時間が短縮され、作業効率を向上させることができる。
(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例について図1乃至図8を参照して説明する。図8は、インバータ装置の全体的な電気的構成図である。インバータ装置1は、主回路2、ドライブ回路3および制御回路4を備えている。電源側端子5r、5s、5tには三相交流電源6が接続されるようになっており、負荷側端子7u、7v、7wには電動機などの負荷例えば三相誘導電動機8が接続されるようになっている。
主回路2は、コンバータ9とインバータ10とから構成されており、後述する主回路制御用マイクロコンピュータにより制御されるようになっている。コンバータ9は、直流電源線11と12との間に接続された全波整流回路13と平滑用コンデンサ14とから構成されており、インバータ10は、直流電源線11と12との間に三相ブリッジ接続されたIGBT15up、15un、15vp、15vn、15wp、15wn(スイッチング素子)および還流ダイオード16up、16un、16vp、16vn、16wp、16wnから構成されている。制御回路4から出力されたゲート信号Gup、Gun、Gvp、Gvn、Gwp、Gwnは、それぞれドライブ回路3を介して上記IGBT15up、15un、15vp、15vn、15wp、15wnのゲートに与えられている。
制御回路4には、インバータ装置1の外部から与えられるデジタル信号やアナログ信号を入力するための外部入力端子Tin1,Tin2,Tin3,・・・と、インバータ装置1の外部にデジタル信号を出力するための外部出力端子Tout1,Tout2,Tout3,・・・が接続されている。そして、制御回路4は、入力設定部17を介してユーザにより入力される制御パラメータの設定を行うと共に、音声出力装置(報知手段)18を制御してユーザに対する警告メッセージなどを音声で出力し、LCD(Liquid Crystal Display,表示手段,報知手段)19を制御して同警告メッセージなどを表示させる。また、制御回路4は、通信端子20を介して接続される例えばパーソナルコンピュータ(外部通信機器)とシリアル通信を行うことも可能となっている。
図1は、制御回路4の内部構成を、本発明の要旨に係る部分を中心として示すもので、後述する図5のフローチャートにおけるステップS5の状態に対応している。制御回路4
は、インバータ装置1の外部入力端子Tin1,Tin2,Tin3,・・・,外部出力端子Tout1,Tout2,Tout3,・・・と、外部機器との接続状態を確認するため、内部に電圧検出部(接続状態検出手段)21,電流検出部(接続状態検出手段)22を備えている。
電圧検出部21は、外部入力端子Tin1,Tin2,Tin3,・・・の接続状態を確認するため、各入力端子とコモン端子,若しくはグランド端子(0V)との間の電圧を検出する。一方、電流検出部22は、外部出力端子Tout1,Tout2,Tout3,・・・の接続状態を確認するため、各入力端子とコモン端子,若しくはグランド端子とを介して流れる電流を検出する。
次に、本実施例の作用について図2乃至図7も参照して説明する。図5は、インバータ装置1を実際に起動して運転する以前の段階で、外部機器との接続状態を確認するために行うデバッグ処理の手順を示すフローチャートである。先ず、制御回路4は、LCD19に図2,図3に示すような画面を表示させて、ユーザに使用予定端子情報X1と運転シーケンス情報Y1との入力を行うように促す(ステップS1)。
使用予定端子情報X1は、インバータ装置1が備える外部入力端子Tin1,Tin2,Tin3,・・・,外部出力端子Tout1,Tout2,Tout3,・・・の内、どの端子を使用して外部機器との接続を行う予定か、を示す情報である。例えば、図2では、入力端子1及び2,アナログ入力端子2,出力端子1,アナログ出力端子1を、外部機器と接続する予定であることを示している。
また、運転シーケンス情報Y1とは、インバータ装置1によって電動機8の運転を制御するシーケンスそのものである。例えば、図3に示すように、
トリガ 状態
(1)主回路電源がON →停止(初期状態)
(2)入力端子1がCLOSE →加速開始
(3)アナログ入力2に入力される周波数が60Hz→定速運転
(4)入力端子1がOPEN →減速開始
(5)パネルより入力される周波数が2Hz →直流制動
(6)パネルより入力される時間が3秒経過 →停止
のように、どのようなトリガが何処から与えられると、制御状態をどのように変化させるかを入力設定する。
次に、ユーザは、インバータ装置1と外部機器との配線接続を行うと共に、インバータ装置1に対する制御パラメータの設定を行う(ステップS2)。この時設定されたパラメータの情報をZ2とする。尚、ここでの「制御パラメータの設定」とは、上記の運転シーケンス情報Y1のように記述される内容を、図4に示す、各インバータ装置1について定められているパラメータを入力して設定することである。
すると、制御回路4は、ステップS1において与えられた使用予定端子情報X1,運転シーケンス情報Y1に基づいて、必要パラメータ情報Z1を生成する(ステップS3)。ここで、「必要パラメータ情報Z1」は、図3に示す運転シーケンス情報Y1の一部を、図4に示すパラメータで記述したものであり、下記のようになる。
必要パラメータ情報Z1
Y1(1)→CMOD=0(端子台)
F111=2(入力端子1:正転),又は3(逆転)
Y1(3)→FMOD=2(VIB:アナログ入力2)
Y1(5)→F250=2.0(Hz)
Y1(6)→F252=3.0(s)
また、図2に示す使用予定端子情報X1は、入力端子1,アナログ入力端子2を使用することを示しているので、制御回路4は、X1,Y1の相互間に矛盾は無いと判断することになる。一方、情報X1,Y1の間に矛盾がある場合、制御回路4は、情報X1,Y1の夫々が正しいと仮定して、必要パラメータ情報Z1を生成する。従って、矛盾する箇所が2箇所あると、必要パラメータ情報Z1は4通り生成され、n箇所あれば2通り生成されることになる。
次に、ユーザは、入力設定部17を操作することでインバータ装置1を配線,パラメータ確認モードに設定すると(ステップS4)、インバータ装置1と外部機器とを実際に接続し、更に、確認用の端子処理を行う(ステップS5)。ここで、「確認用端子処理」とは、必要に応じて接続した外部機器側の状態を設定することである(図1参照)。
即ち、入力端子1には、OPEN/CLOSEするためのスイッチが外部機器として接続されるので、そのスイッチをCLOSE−ONして短絡状態にする。また、アナログ入力端子2には電流源若しくは電圧源が接続されるので、その出力が例えば最大レベルとなるように設定する。図1では、その状態を直流電源のシンボルで示している。また、出力端子1には、例えば抵抗性の負荷(外部機器)23が接続されており、アナログ出力端子1には、メータ(外部機器)24が接続されており、これら出力端子の出力経路には、電流計25,26が挿入されている。
そして、制御回路4は、電圧検出部21により入力端子1−コモン間の電圧と、アナログ入力端子2−グランド(0V)間の電圧とを参照する。この場合、A/D変換を行なっても良いし、コンパレータで所定の基準電圧との比較を行うようにしても良い。電圧検出部21は、上記の各電圧が0V付近,所定電圧以上あるか否か、即ち、各入力端子に外部機器が接続されているか否かを判定し、その判定結果を図6に示す比較部27に出力する。
また、制御回路4は、電流検出部22により、電流計25,26を介して出力端子1−コモンの経路,アナログ出力端子1−グランドの経路に流れる電流を計測する。そして、電流検出部22は、各経路に流れる所定量以上の電流が検出されたか否か、即ち、各出力端子に外部機器が接続されているか否かを判定し、その判定結果を比較部27に出力する。
図6は、図1の構成に、図5のステップS5〜S7に対応する処理を行う機能部分も併せて概念的に示した図である。この図における配線確認部28は、電圧検出部21,電流検出部22を合わせたもので、上記判定結果は接続端子情報X2として比較部(接続状態確認手段)27に出力される(ステップS6)。そして、比較部27は、与えられた上記情報X2と、ステップS1で取得した使用予定端子情報X1とが一致するか否かを判断する(ステップS7)。
ステップS7において、X1=X2であれば(「YES」)、使用予定端子情報と、インバータ装置1に対する実際の外部機器の接続状態とが一致しているので問題はなく、ステップS8に移行する。一方、X1=X2で無ければ(「NO」)、使用予定端子情報と実際の接続状態とが不一致であることを示すので、制御回路4は、音声出力装置18やLCD19などを用いてエラーメッセージを出力する(ステップS9)。エラーメッセージとしては、例えば、エラーを示すLEDを点灯させたり、音声出力装置18によって「使用予定端子情報と実際の接続状態とが不一致です。接続を見直してください。」といったような音声によるメッセージを出力させる。また、LCD19に、同様のメッセージを文字で表示させたり、図1に示すパソコン(外部機器,報知手段)29にデータを送信し、パソコン29において同様のメッセージ出力を行っても良い。
更に、接続の不一致を解消するための、所謂トラブルシューティングに資するような情報を提供しても良い。例えば、「入力端子1は、使用する予定になっていません。接続を見直してください。」というように、不一致となっている端子を具体的に指摘する。
次のステップS8において、制御回路4は、図7に示すように、パラメータ処理部30がステップS2で設定処理した情報Z1と、必要パラメータ生成部(パラメータ生成手段)31がステップS3で作成した情報Z2とを比較部(パラメータ確認手段)32に与えて、両者が一致するか否かを判断する。Z1=Z2であれば(「YES」)、運転シーケンスに応じたパラメータと、ユーザがインバータ装置1に実際に設定したパラメータとが一致しているので問題はなく、処理を終了する。
一方、Z1=Z2で無ければ(「NO」)、パラメータの設定が不一致であることを示すので、制御回路4は、ステップS9と同様にエラーメッセージを出力する(ステップS10)。エラーメッセージとしては、例えば、エラーを示すLEDを点灯させたり、音声出力装置18によって「運転シーケンス情報と設定されたパラメータとが不一致です。パラメータの設定を見直してください。」といったような音声によるメッセージを出力させる。また、LCD19に、同様のメッセージを文字で表示させたり、図1に示すパソコン29にデータを送信し、パソコン29において同様のメッセージ出力を行っても良い。
更に、パラメータ設定の不一致を解消するための、所謂トラブルシューティングに資するような情報を提供しても良い。例えば、「直流制動を開始する周波数は2Hzとなっています。設定を見直してください。」というように、不一致となっているパラメータを具体的に指摘する。
尚、ステップS8において、上述したように情報X1,Y1間に矛盾があったため複数のパラメータ情報Z1が生成された場合は、それらの全てと情報Z2とを照合する。そして、何れか1つのZ1とZ2とが一致すれば「YES」と判断し、何れも一致しなければ「NO」と判断する。そして、前者の場合は、情報Z2に一致した情報Z1をユーザに提示し、念のため、情報X1,Y1間の矛盾を解消して情報Z2に一致させることが本当にユーザが意図する通りであるのかを確認する。また、後者の場合は、ステップS9において両者が矛盾している箇所を全て指摘するようにメッセージを出力する。
以上のように本実施例によれば、インバータ装置1の端子台に配置される入力端子Tin並びに出力端子Toutについて、入力端子Tinに印加される電圧を電圧検出部21により検出し、出力端子Toutに流れる電流を制御回路4が内蔵する電流検出部22により検出し、その電圧,電流の値に基づき端子と外部機器との接続状態X2を検出する。また、制御回路4は、ユーザによって予め付与される、前記端子と外部機器との接続予定情報X1と検出された接続状態X2とを比較部27により比較し、両者が異なる場合は音声出力装置18やLCD19,パソコン29などを介して警告を発するように制御するようにした。
従って、ユーザは、インバータ装置1を実際に動作させる以前に、外部機器との接続に誤りがあることを、ユーザがより早い段階で認識することができるので、デバッグ作業に要する時間が短縮され、作業効率を向上させることができる。また、各端子と外部機器との接続状態X2を検出するのに、入力端子Tinに印加される電圧,出力端子Toutに流れる電流を検出することで、実際の接続状態を簡単且つ確実に検知することができる。
更に、本実施例によれば、接続予定情報X1とユーザによって予め付与される運転シーケンス情報Y1とに基づいて、その運転シーケンスに応じた必要パラメータ情報Z1を必要パラメータ生成部31が生成し、上記情報Z1と、ユーザによって設定入力された制御パラメータ情報Z2とを比較部32で比較して、両者が異なる場合は、上記と同様に警告を発するようにした。従って、ユーザは、制御パラメータの設定ミスについてもより早い段階で認識することができ、デバッグ作業の効率を更に向上させることができる。
加えて、制御回路4は、前記警告を発すると共に、両者の不一致状態を解消するための情報も報知するので、ユーザは接続ミスや制御パラメータの設定ミスがどの点にあるのかを具体的に知ることができるので、デバッグ作業の効率を一層向上させることができる。
また、制御回路4は、接続予定情報X1と、運転シーケンス情報Y1との間に矛盾がある場合は、矛盾が生じている夫々の箇所について、何れか一方が正しいとの仮定を双方について設定することで制御パラメータを複数通り生成し、複数通り生成された制御パラメータと、ユーザによって設定入力された制御パラメータとを全て比較する。そして、前者の何れかと後者とが一致しない場合も警告を行うようにしたので、ユーザの事前設定に間違いがある場合も、ユーザに確認を促すことができる。
(第2実施例)
図9及び図10は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図9は第1実施例の図5相当図であり、ユーザが事前にステップS1における情報X1,Y1の入力を行わない場合である。
この場合、ユーザは、ステップS2においてパラメータの設定処理を行う際に、その設定したパラメータ情報Z2から使用予定端子情報X1と必要パラメータ情報Z1を生成する指示を制御回路4Aに与える(ステップS11)。すると、続くステップS12において、第1実施例の必要パラメータ生成部31に替わる必要パラメータ生成部(パラメータ生成手段)33が(図10参照)、情報Z2から情報X1,Z1を生成する処理を行う。以降のステップS4〜S7の処理は第1実施例と同様に行われ、ステップS7では、情報Z2より生成された情報X1と情報X2との比較が行われる。尚、ステップS8,S10は不要のため削除されている。
ここで、ステップS12における処理の具体例を説明する。例えば、ステップS2において、ユーザが以下のようなパラメータ情報Z2を入力したとする。
Z2:CMOD=0,FMOD=3,F112=2,ZZZ=ON
尚、「ZZZ=ON」は、ステップS11における情報Z1の生成を指示するコマンドであり、ステップS2でユーザが入力したパラメータ情報Z2を「正」として、Z1,X1を作成させることを意味する。
この場合、必要パラメータ情報Z2は、上記情報Z1の通りに
Z1:CMOD=0,FMOD=3,F112=2
となる。また、
CMOD=0(端子台)
FMOD=3(周波数指令をパネルから入力)
F112=2(入力端子2に正転指令)
であるから、使用予定端子情報X1は、
X1:入力端子2を接続,アナログ入力は非接続
となる。このようにして、情報X1,Z1が生成される。
以上のように第2実施例によれば、ユーザがパラメータの設定処理を行う際に、その設定したパラメータ情報Z2から使用予定端子情報X1と必要パラメータ情報Z1を生成する指示を行うと、必要パラメータ生成部33が情報Z2から情報X1,Z1を生成して情報X1,X2を比較するので、より多様な形態で接続状態やパラメータ設定の確認を行うことができる。
(第3実施例)
図11及び図12は本発明の第3実施例を示すものであり、第1実施例と異なる部分について説明する。図11は第1実施例の図5相当図であり、第2実施例と同様に、ユーザが事前にステップS1における情報X1,Y1の入力を行わない場合である。第3実施例では、ユーザがインバータ装置1を実際に運転する場合に、インバータ装置1に与えるトリガを必要パラメータ情報Z1として、設定したパラメータ情報Z2と比較照合する。
即ち、図11に示すように、ユーザがインバータ装置1に与えるトリガは、必要パラメータ生成部(パラメータ生成手段)34に入力されると(図12のステップS21:「YES」)、必要パラメータ情報Z1が生成される(ステップS22)。そして、比較部(パラメータ確認手段)35は、当該情報Z1と、パラメータ処理部30より入力されるパラメータ情報Z2とを比較する(ステップS23)。そして、両者が一致すれば(「YES」)問題はないので、ステップS21に戻って次のトリガ入力を待つ。一方、ステップS23において情報Z1,Z2が一致しなかった場合(「NO」)、比較部35は、エラーメッセージを出力させる指令を発行する(ステップS24)。
ここで、上記処理の具体例について説明する。今、インバータ装置1と外部機器との接続が図1と同様の状態で、運転が開始されるとする(但し、ステップS5における「確認用端子処理」は実行されていない)。この時、ユーザが設定したパラメータ情報Z2が以下のようになっているとする。
Z2:CMOD=1,FMOD=0
そして、ユーザが、運転を開始させるため入力端子1−コモン間を短絡(スイッチON)させたとすると、情報Z2では運転指令はパネルより与えるように設定されているため、インバータ装置1の運転は開始されない。この時、制御回路(パラメータ確認手段)4Bは、例えば、「運転できません。パラメータ設定をCMOD=0(端子台からの入力)に修正して下さい」といったようなエラーメッセージを出力させる。
以上のように第3実施例によれば、必要パラメータ生成部34は、インバータ装置1の運転が実際に行われる場合に、外部より与えられるトリガ信号に応じた制御パラメータ情報Z1を生成し、その情報Z1と、ユーザによって事前に設定入力された制御パラメータ情報Z2とを比較して、両者が異なる場合は警告を発するようにしたので、例えば、第1実施例のように、運転開始前にデバッグ作業を行わない場合でも、運転を開始する段階でデバッグ作業を行うことができる。
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
インバータ装置1と外部機器との接続状態を検出する手段としては、その他、以下のような手段を用いても良い。
・端子台における入力端子,出力端子部分の画像をCCDカメラやCMOSイメージセンサなどで撮像し、当該画像を認識することで配線が行なわれているか否かを確認する。
・上記端子部分に対して超音波信号を照射し、その反射状態を検出して配線が行なわれているか否かを確認する。
・上記端子部分に対して赤外線や電磁波信号を照射する透過型センサ,若しくは反射型センサによって配線が行なわれているか否かを確認する。
・上記端子に、配線ケーブルのような接続部材を接続する部分に歪率計測手段を配置し、その歪率計測手段によって接続部材がねじ締めなどにより接続される場合の歪率の大きさを計測して配線が行なわれているか否かを確認する。
例えば、第1実施例において、情報X1,Y1の間に矛盾がある場合は、以下のように対応させても良い。
・何れか1つのパラメータ情報Z1とZ2とが一致した場合は、ユーザに対し警告を行わなくても良い。
・また、必要パラメータ情報Z1を複数生成した段階でエラーメッセージを出力し、ユーザに対してパラメータ情報Z1,Z2が一致するように対処させても良い。
ステップS7,S8の判断処理を、何れか一方のみ行っても良い。
ユーザに対するエラーメッセージの出力(警告)は、必ずしも音声出力装置18,LCD19, パソコン29の全てを使用して行う必要はない。
本発明の第1実施例であり、インバータ装置を構成する制御回路の内部を、本発明の要旨に係る部分を中心に示す機能ブロック図 ユーザが使用予定端子情報X1を入力設定するためのユーザインターフェイス画面を示す図 同運転シーケンス情報Y1を入力設定するための図2相当図 インバータ装置の制御パラメータの一部を示す図 インバータ装置を実際に運転する前の段階で、外部機器との接続状態を確認するデバッグ処理の手順を示すフローチャート 図1の構成に、図5のステップS5〜S7に対応する処理を行う機能部分も併せて概念的に示した図 同ステップS8に対応する図6相当図 インバータ装置の全体的な電気的構成図 本発明の第2実施例を示す図5相当図 図9のステップS12に対応する図6相当図 本発明の第3実施例を示す、図12に対応する処理を行う機能部分も併せて概念的に示した図 インバータ装置を実際に運転する段階で、外部より与えられるトリガとパラメータ情報Z2とを比較照合する処理手順を示すフローチャート
符号の説明
図面中、1はインバータ装置、18は音声出力装置(報知手段)、19はLCD(表示手段,報知手段)、21は電圧検出部(接続状態検出手段)、22は電流検出部(接続状態検出手段)、23は負荷(外部機器)、24はメータ(外部機器)、27は比較部(接続状態確認手段)、29はパーソナルコンピュータ(外部機器,報知手段)、31,33,34は必要パラメータ生成部(パラメータ生成手段)、32,35は比較部(パラメータ確認手段)を示す。

Claims (7)

  1. 端子台に配置される入力端子並びに出力端子について、外部機器との接続状態を検出する接続状態検出手段と、
    ユーザによって予め付与される、前記端子台に配置される端子の内、どの端子を使用して前記外部機器との接続を行うかを示す情報である接続予定情報と、前記接続状態検出手段によって検出される接続状態とを比較し、両者が異なる場合は、報知手段を介して警告を発するように制御する接続状態確認手段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
  2. 前記接続状態検出手段は、前記端子に印加される電圧,又は前記端子に流れる電流を検出して前記接続状態を検出することを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
  3. 前記接続状態検出手段は、前記端子部分の画像を撮像して当該画像を認識して前記接続状態を検出することを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
  4. 前記接続状態検出手段は、前記端子部分に対して超音波信号を照射し、その反射状態を検出して前記接続状態を検出することを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
  5. 前記接続状態検出手段は、前記端子部分に対して赤外線信号又は電磁波信号を照射し、その信号の照射結果に基づいて前記接続状態を検出することを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
  6. 前記接続状態検出手段は、前記端子に接続部材を接続する部分に歪率計測手段を配置し、前記歪率計測手段により計測される歪率の大きさに基づいて前記接続状態を検出することを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
  7. 前記接続状態確認手段は、前記警告を発すると共に、前記両者の不一致状態を解消するための情報を、前記報知手段を介して提供することを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のインバータ装置。
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