JP2000253673A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP2000253673A
JP2000253673A JP11047587A JP4758799A JP2000253673A JP 2000253673 A JP2000253673 A JP 2000253673A JP 11047587 A JP11047587 A JP 11047587A JP 4758799 A JP4758799 A JP 4758799A JP 2000253673 A JP2000253673 A JP 2000253673A
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inverter
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JP11047587A
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Kazutaka Ichiki
和隆 市来
Kazuya Fujihira
和也 藤平
Atsuhiko Nakamura
敦彦 中村
Osamu Matsumoto
修 松本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】主回路直流電圧の脈動によるインバータ出力電
圧の正負アンバランスを補正し、電動機のトルク脈動を
抑制し、瞬時停電が起こってもインバータが過電流トリ
ップすることなくインバータを停止し、復電後再起道で
きるインバータ装置を提供すること。 【解決手段】主回路直流電圧bの脈動に応じてインバー
タ出力周波数dを可変することにより、主回路直流電圧
の脈動によるインバータ出力電圧の正負アンバランスを
補正し、電動機のトルク脈動を抑制する機能を有するイ
ンバータ装置において、主回路直流電圧bの変動幅を検
知し、変化量が所定値以上であればインバータ出力を強
制的に遮断する機能を有することにより、インバータ出
力周波数を急峻に変動する前に出力を遮断し、遮断後自
動的に再起動させることにより、インバータ装置が過電
流トリップすることがなく運転継続が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置に
係り、特に主回路直流電圧脈動によって出力電圧にアン
バランスを生じるのを抑制する制御を行っているものに
おいて、この制御を安定に行なうことのできるインバー
タ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特に単相受電のインバータ装置では、主
回路直流電圧に大きな脈動が生じ、これによりインバー
タの交流出力電圧にアンバランスが生じ、トルク脈動な
どの原因になることが従来より知られていた。この問題
を解決するために特開平10−164852号公報に記
載のような、主回路直流電圧の脈動に応じてインバータ
出力周波数を可変し、主回路直流電圧の脈動によるイン
バータ出力電圧の正負アンバランスを補正し、電動機の
トルク脈動を抑制するものが提案されている。
【0003】単相受電の三相出力インバータ装置におい
て、単相交流電力を全波整流し、直流電力に変換する
と、主回路直流電圧に受電周波数の2倍の脈動が発生す
る。インバータ装置の出力電圧は主回路直流電圧に含ま
れる受電周波数の2倍の脈動に起因し、出力交流電圧に
正負アンバランスが生じ、負荷である電動機にトルク脈
動が発生する。これに対し、上記したように特開平10
−164852号などで、主回路直流電圧に含まれる受
電周波数の2倍の脈動に応じてインバータ出力周波数を
可変することにより、インバータ出力電圧の正負アンバ
ランスを補正し、電動機のトルク脈動を抑制する制御方
法が提案されている。しかし、瞬時停電等の電源変動に
よる主回路直流電圧の急峻な変動があった場合の問題点
については何ら記載されていない。
【0004】今、従来の問題点を説明するため、図1に
1つの単相電源1に対し複数のインバータ装置4,5、
…が接続され、それらインバー装置の出力に電動機が接
続された例をとって示す。この図1で、インバータ装置
4が上記の「主回路直流電圧に含まれる受電周波数の2
倍の脈動に応じてインバータ出力周波数を可変すること
により、インバータ出力電圧の正負アンバランスを補正
し、電動機のトルク脈動を抑制する制御方法」を実施し
ているものとする。インバータ装置5は電力回生機能を
有しているインバータ装置とする。
【0005】図1において、2は交流電力を直流電力に
順変換するコンバータ回路、3は該コンバータ2で得ら
れた直流電力を交流電力に逆変換して出力するインバー
タ回路、6はこのインバータ3の出力に接続された電動
機である。また8は電力回生機能付きのコンバータであ
る。9は該コンバータ8で得られた直流電力を交流電力
に逆変換して出力するインバータ回路、7はこのインバ
ータ9の出力に接続された電動機である。CBはコンバ
ータ2、8の直流電圧を平滑する為の平滑コンデンサ、
10、11はトランスである。12は単相電源1の電源
系統線である。
【0006】今、インバータ装置4、5が運転中に、単
相電源1に瞬時停電が発生すると、インバータ装置5は
その出力に接続された電動機7が回転しているため、そ
の慣性エネルギーが電源側へ回生される。このため単相
電源1に停電が発生した時には、インバータ装置4はイ
ンバータ装置5から回生電力を供給される。インバータ
装置5のような電源回生機能の備わった装置が単相電源
1の系統に接続されていないときは、インバータ装置運
転中に単相電源1に瞬時停電が発生すると、電源電圧が
0または0付近まで下がり、インバータ装置4は単相電
源1の電圧無しを検出するので運転を停止させ、電動機
はフリーラン状態とし、そして復電後、例えば特公平6
−67272号に記載された瞬停再起動方法により再起
動するように制御が行われる。
【0007】しかし、インバータ装置4がインバータ装
置5から電力を得ている場合は、単相電源1に瞬時停電
は発生しているにもかかわらず電源電圧が0あるいは0
付近まで下がらないため、この電圧が予め定めた値以下
に下がらないときは出力遮断することなく運転を継続す
る。このようなインバータ装置4が運転を継続した状態
で電源が復電すると、運転中に主回路直流電圧が急峻に
変動することとなる。
【0008】このときインバータ装置4で、主回路直流
電圧の変動による出力電圧のアンバランスを補正する前
記インバータ出力周波数制御を行っていると、急峻な主
回路直流電圧変動に対応してインバータ出力周波数を急
峻に変化させることが生じる。この場合、出力周波数の
急峻な変化に伴い、インバータ出力電流も急峻に増加す
るため、インバータ出力電流が過電流トリップレベルま
で達してしまい、主回路素子にストレスがかかる原因と
なり、また、インバータがトリップし、停止してしまう
という問題が発生する。
【0009】この様子を図2に示す。図2のaは電源系
統12の電源電圧の波形を示す。bはコンバータ回路2
でaの電源を整流した直流電圧を示す。cはインバータ
回路3の出力電流を示す。dはインバータ回路3の出力
周波数の大きさを示す。これらa,b,c,dの横軸は
時間tを示す。
【0010】インバータ装置4、インバータ装置5が運
転中に、時間t1で瞬時停電が発生し、時間t2で復電
する瞬時停電が発生したとする。するとaに示すよう
に、電源電圧は単相電源の電圧からインバータ装置5に
よる回生電圧まで下がり、その大きさが落ち込んだ電圧
となる。これに伴いbの主回路直流電圧も降下する。こ
の直流電圧は平滑コンデンサの影響や電動機6の回生電
力の影響で、bに示すように徐々に降下する。このとき
インバータ3が連続運転されているのでインバータ装置
4からの出力電流は継続して出力されている。また、d
に示すように出力周波数は連続して出力されている。そ
して時間t2で単相電源1が復電すると図2のbに示す
ように直流電圧の急峻な変動が生じる。インバータ装置
4は上記補正制御を行っているので、この直流電圧の急
峻な変動を受け出力周波数を補正することがdのように
行われる。これにより出力周波数が急峻に過大に振ら
れ、これによってcに示すように出力電流が過大になっ
て、インバータがトリップするのである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】主回路直流電圧の脈動
に応じてインバータ出力周波数を可変することにより、
主回路直流電圧の脈動によるインバータ出力電圧の正負
アンバランスを補正し、電動機のトルク脈動を抑制する
機能を有するインバータ装置において、上記問題を解決
し、瞬時停電が起こってもインバータが過電流トリップ
することなくインバータを停止し、復電後再起動できる
インバータ装置を得ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】主回路直流電圧の脈動に
応じてインバータ出力周波数を可変することにより、主
回路直流電圧の脈動によるインバータ出力電圧の正負ア
ンバランスを補正し、電動機のトルク脈動を抑制する機
能を有するインバータ装置において、主回路直流電圧の
変動幅を検知し、変化量が所定値以上であればインバー
タ出力を強制的に遮断する機能を有することにより、イ
ンバータ出力周波数を急峻に変動する前に出力を遮断
し、遮断後自動的に再起動させることにより、インバー
タ装置が過電流トリップすることがなく運転継続が可能
となる。再起動の方法としては、特公平6−67272
号などに記載されている、電動機の回転数を電動機の残
留電圧より検知して行う再起動方法などが適用できる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明による具体的一実施例を図
3に示す。
【0014】この実施例は、単相電源1が瞬時停電した
ときに、主回路直流電圧の低下により上記出力電圧のア
ンバランス補正制御による周波数変化が生じても、出力
電流の大きさが過電流トリップレベルに達しないように
直流電圧の正常値からの低下量の変動幅を予め定めてお
き、電源の瞬時停電などにより直流電源が下がったと
き、上記予め定めた変動幅以内であれば運転を継続し、
直流電圧の低下がこの変動幅を上回ったときはインバー
タ装置を停止した後、復電したら再起動するようにした
ことに特徴がある。
【0015】図1、図3に従って具体的に説明する。
【0016】今本発明が適用された注目のインバータ装
置を、図1のインバータ装置4とする。インバータ装置
4はトランス10を介して、あるいはトランス10を介
さず直接単相電源1の電源系統12に接続される。この
電源系統12には瞬時停電時に負荷から電力を回生する
ようなインバータ装置5等がトランス11を介してある
いは直接電源系統12に並列接続されている。
【0017】図3のaは電源系統12の電源電圧の波形
を示す。bはコンバータ回路2でaの電源を整流した直
流電圧を示す。cはインバータ回路3の出力電流を示
す。dはインバータ回路3の出力周波数の大きさを示
す。これらa,b,c,dの横軸は時間tを示す。
【0018】今、インバータ装置4、インバータ装置5
が運転中に、時間t1で瞬時停電が発生し、時間t2で
復電する瞬時停電が発生したとする。するとaに示すよ
うに、電源電圧は単相電源の電圧からインバータ装置5
による回生電圧になり、その大きさが落ち込んだ電圧と
なる。これに伴いbの主回路直流電圧も降下する。この
直流電圧は平滑コンデンサの影響や電動機6の回生電力
の影響で、bに示すように徐々に降下する。このときは
まだインバータ3が連続運転されているのでインバータ
装置4からの出力電流は継続して出力されている。ま
た、dに示すように出力周波数は連続して出力されてい
る。そして図3のbに示すように直流電圧の変動幅が監
視され、その変動幅が検知される。この変動幅を検知す
るには、直流電圧を所定の時定数のフィルタに通し、フ
ィルタ通過後の値を主回路直流電圧の平均値(図3のb
の点線で示す)とし、この平均値と元々の瞬時値の差を
とって主回路直流電圧の変動幅を検知する。この平均値
と瞬時値の差(変動幅)が所定値以上あることが時間t
3で検知されたらインバータ3の出力を遮断する。出力
遮断後は電源の復電を監視し、時間t2で復電したらこ
れを検知し、特公平6−67272号などに記載の再起
動方法即ち、電動機6の残留電圧より、電動機6の回転
数を間接的に検出し、電動機6の誘起電圧とインバータ
3の出力電圧の大きさ、周波数、位相などの同期をとっ
て時間t4から自動的に再起動することが行われる。
【0019】このように直流電圧の変動幅を検知し、平
均値と瞬時値の差が上記所定値以上になったら出力を遮
断することにより、主回路直流電圧が急峻に変動する前
にインバータの出力遮断を可能とし、復電したらインバ
ータ装置が過電流トリップすることなく運転を継続する
ことが可能となる。
【0020】上記直流電圧の変動を検知し過電流を発生
しないようにする変動幅の設定値は、実測などで求める
ことができる。即ち設定された変動幅より直流電圧の実
際の変動幅が小さいと連続運転することになるが、復電
したとき電源電圧の回復により直流電圧が急峻に変化し
この出力電流が大きく振れる。この様子は図2に示した
とおりであるが、この出力電流の振れが、許容値以内で
あれば出力を遮断せずに連続運転が可能なので、この電
流が許容値内に納まるように上記直流電圧の変動幅を決
めて予め設定するようにすればよい。
【0021】また、主回路直流電圧の変動幅の検知方法
として、上記では主回路直流電圧をフィルタ(抵抗とコ
ンデンサで実現したハードによるフィルタ、マイクロコ
ンピュータの演算でソフト的に実現したフィルタのいず
れでもよい)を通すことにより主回路直流電圧の平均値
を抽出し、これに基づいて変動幅を検知したが、一定時
間前の値と瞬時値の差をとる方法も考えられる。具体的
に説明すれば、瞬時停電の許容時間幅をt2−t1は例
えば200msec〜300msecに設定し、上記一定時間前の値と
瞬時値の差をとる場合の「一定時間前」を例えば40msec
とする。サンプリング時間毎に直流電圧の大きさをサン
プリングしメモりなどの記憶手段に記憶する。この記憶
値は40msec後の変動幅の検知に利用される。そして今サ
ンプリングした直流電圧の大きさを40msec前にサンプリ
ングした直流電圧の記憶値と比較し変動幅を検知する。
このようにすれば200msec〜300msecに対し40msecは十分
小さいので瞬時停電中の直流電圧の電圧降下を40msec以
内で監視することができる。また、直前(40msec前)の
値と比較するようにしているので、直流電圧が一定して
いるもの以外の、直流電圧自体が(瞬時停電期間t1〜
t2に比べ)ゆっくり、しかも大きく変化するようなも
の(例えば車両の軌電線の電圧)に対しても直流電圧の
平均値としてのサンプリング値が常に更新されるので適
用が可能になる。
【0022】以上の実施例では単相受電のインバータを
例にとって説明したが、多相であっても、上記直流電圧
の脈動に起因する出力電圧のアンバランスを周波数で補
正しているものに同様に適用できることは言うまでもな
い。
【0023】
【発明の効果】主回路直流電圧の脈動に応じてインバー
タ出力周波数を可変することにより、主回路直流電圧の
脈動によるインバータ出力電圧の正負アンバランスを補
正し、電動機のトルク脈動を抑制する機能を有するイン
バータ装置において、瞬時停電等による急峻な主回路直
流電圧の変動により、インバータ出力電流が過電流トリ
ップレベルに達することなく運転継続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるシステム回路の一実施例を
示す図である。
【図2】従来技術による、瞬時停電時の動作を示す説明
する図である。
【図3】本発明による一実施例の、瞬時停電時の動作を
説明する図である。
【符号の説明】
1…単相交流電源、2…コンバータ回路(順変換回
路)、3…インバータ回路(逆変換回路)、4…インバ
ータ装置、5…インバータ装置(電力回生機能付き)、
V…主回路直流電圧、CB…平滑コンデンサ、IM…誘
導電動機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 敦彦 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号株 式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 松本 修 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号株 式会社日立製作所産業機器事業部内 Fターム(参考) 5H007 AA06 AA07 BB06 CA01 CC03 CC12 DA05 DA06 DB01 DC05 FA02 FA03 GA05 GA08 5H576 BB10 CC05 DD04 FF01 FF05 HA02 HB01 LL24 MM02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電力を直流電力に変換するコンバータ
    部と、直流電力を任意の電圧、周波数に変換するインバ
    ータ部を備え、主回路直流電圧の脈動に応じてインバー
    タ出力周波数を可変することにより、主回路直流電圧の
    脈動によるインバータ出力電圧の正負アンバランスを補
    正し、電動機のトルク脈動を抑制する機能を有するイン
    バータ装置において、主回路直流電圧の変動幅を検知
    し、変化幅が所定値以上であれば出力を遮断し、電源が
    復帰した後自動的に再起動する手段を備えたことを特徴
    としたインバータ装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、主回路直
    流電圧の平均値と瞬時値を比較し、平均値と瞬時値の差
    が所定値以上であれば出力を遮断し、遮断後自動的に再
    起動することを特徴としたインバータ装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、主回路直
    流電圧の一定時間前の値と瞬時値を比較し、一定時間前
    の値と瞬時値の差が所定値以上であれば出力を遮断し、
    遮断後自動的に再起動することを特徴としたインバータ
    装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008067518A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd インバータ装置及び空気調和機
KR101437202B1 (ko) 2010-05-06 2014-09-03 엘에스산전 주식회사 복전시 인버터의 전압보상지령 보정방법 및 그 방법을 이용한 인버터
KR20170121616A (ko) * 2016-04-25 2017-11-02 엘에스산전 주식회사 인버터 제어장치

Cited By (4)

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