JP2000308393A - 可変周波数駆動電動機の急速昇速装置およびバックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 瞬間停電の発生時、可変周波数駆動電動機の
再立ち上げに要する時間を短縮し、さらに負荷に悪影響
が及ぶのを回避してプラント全体が停止を強いられるの
を防ぐこと。 【解決手段】 急速昇速装置は電動機１１の残留電圧を
検出する計器用変圧器１３、電圧位相を検出する位相検
出機１４、電圧周波数を検出する周波数検出器１５、タ
イミング合わせ信号を出力するタイミング設定器１６、
周波数信号にある予測値を加算して得る値を回転数指令
値として出力する速度設定器１７、回転数指令値および
タイミング合わせ信号からゲート信号をつくり、可変周
波数電力変換装置１２にゲート信号を出力するゲート信
号発生器１８を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は瞬間停電の発生時に
素早い昇速により可変周波数駆動電動機（以下、ＶＶＶ
Ｆ駆動電動機と称する）を望ましい速度に保つ急速昇速
装置およびバックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＶＶＦ駆動電動機が多くの産業分野、
プラント類、輸送機器などに利用されている。例とし
て、発電プラント内の補機を駆動するＶＶＶＦ駆動電動
機を電源装置と共に説明する。図９において、電動機１
にコンバータおよびインバータを内蔵する、可変周波数
電力変換装置（以下、ＶＶＶＦ装置と称する）２が設け
られている。このＶＶＶＦ装置２の電源は発電機３で発
生した交流電力を導く所内母線４と結ばれている。さら
に、発電機３で発生した交流電力を各電力系統に導く系
統母線５が発電機３と接続されている。この系統母線５
は系統保護のための遮断器６を備えている。なお、図
中、符号７は電動機１によって駆動される負荷を示して
いる。

【０００３】このような構成において、プラント運転
中、発電機３で発生した交流電力がＶＶＶＦ装置２のコ
ンバータで整流され、次いで、インバータで交流に変換
される。この出力周波数は実質的に任意の値とすること
が可能で、交流で駆動される電動機１は所望の回転数を
保って負荷７を運転することが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した所内母線４と
結ばれている系統母線５のある箇所で落雷等の事故が発
生すると、事故による影響を取り除くために一度系統側
遮断器６が切られ、その後閉路操作により交流電力の供
給が再開される。このとき、所内母線４からの交流電力
の供給を受けるＶＶＶＦ装置２は瞬間停電を逃れること
ができない。通常、ＶＶＶＦ装置４では瞬間停電により
入力電圧がある値以下になると、電動機１の運転を一時
休止し、ＶＶＶＦ装置２内の電力用スイッチングの過電
圧保護のために電動機１の残留電圧がある程度低くなっ
たことを確認している。そして、電動機１の初期励磁お
よび始動電流の抑制のために極低速の運転を実施し、そ
の後回転数を上昇させる、決められた手順を踏んで運転
を再開するようにしている。

【０００５】しかしながら、この間、約十数秒は電動機
１がフリーラン状態となり、負荷７が、たとえばポンプ
であるとき、吐出流量が低下するなど、少なからず悪影
響が発生し、最悪の場合、プラントの運転継続に不可欠
な機能が失われてしまい、プラント全体が停止を強いら
れる可能性がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は瞬間停電の発生
時、ＶＶＶＦ駆動電動機の再立ち上げに要する時間を短
縮し、さらに負荷に悪影響が及ぶのを回避してプラント
全体が停止を強いられるのを防ぐようにしたＶＶＶＦ駆
動電動機の急速昇速装置およびバックアップ装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は電
動機速度を制御する可変周波数電力変換装置を具備して
なる可変周波数駆動電動機において、交流電源の瞬間停
電発生時の電動機の残留電圧を検出する電圧検出器と、
当該残留電圧の周波数を検出する周波数検出器と、当該
残留電圧の位相を検出する位置検出器と、周波数検出器
からの周波数信号にある予測値を加算して得る値を回転
数指令値として出力する速度設定器と、可変周波数電力
変換装置の出力電圧位相を残留電圧位相に合わせるよう
に、位相検出器からの位相信号に基づいてタイミング信
号を出力するタイミング設定器と、与えられる回転数指
令値およびタイミング合わせ信号からゲート信号をつく
り、可変周波数電力変換装置にゲート信号を出力するゲ
ート信号発生器とを備えることを特徴とするものであ
る。

【０００８】上記構成からなる急速昇速装置においては
電動機がフリーラン状態にあるときの残留電圧を検出
し、これから周波数および位相を求めて修正された回転
数指令値を得て、ゲート信号をつくるようにしたので、
スイッチング素子の点弧タイミングを変化させることが
できる。これにより、フリーラン時の残留電圧に同期し
た交流電力を可変周波数電力変換装置から供給すること
が可能で、回転数指令値が実際の電動機の回転数に近づ
き、速度追従性が向上することにより電動機の再立ち上
げに要する時間を短縮することができる。

【０００９】また、電動機の回転が引き続き安定に保た
れることで、負荷に悪影響が及ぶのを回避することが可
能になり、プラント全体が停止を強いられるのを防ぐこ
とができる。

【００１０】また、請求項２に係る発明は電動機速度を
制御する可変周波数電力変換装置を具備してなる可変周
波数駆動電動機において、交流電源の瞬間停電発生時か
ら電動機の再立ち上げまでの間電動機の残留電圧を検出
する電圧検出器と、この電圧検出器からの電圧信号に応
じて回転数設定値を出力する設定器と、与えられる回転
数設定値からゲート信号をつくり、可変周波数電力変換
装置にゲート信号を出力するゲート信号発生器とを備え
ることを特徴とするものである。

【００１１】上記構成からなる急速昇速装置においては
時間と共に変化する残留電圧を検出し、そのとき残留電
圧に応じた回転数設定値を得てゲート信号をつくるよう
にしたので、時間遅れを伴わないでスイッチング素子の
点弧タイミングを変化させることが可能になる。これに
より、回転数指令値が実際の電動機の回転数により近づ
き、速度追従性が向上することで、再立ち上げに要する
時間を大きく短縮することができる。

【００１２】また、電動機の回転が引き続き安定に保た
れることで、負荷に悪影響が及ぶのを回避することがで
き、プラント全体が停止を強いられるのを防ぐことが可
能になる。

【００１３】また、請求項３に係る発明は電動機速度を
制御する可変周波数電力変換装置を具備してなる可変周
波数駆動電動機において、通常、起動パターンに従い電
動機を速度制御するようにプログラムされた第１制御器
と、瞬間停電起動パターンに従い電動機を速度制御する
ようにプログラムされた第２制御器と、第１および第２
制御器の出力を接点の開閉により切り換えるスイッチと
を備え、瞬間停電の発生時、第１制御器の通常起動パタ
ーンから第２制御器の瞬間停電起動パターンに切り換え
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】上記構成からなる急速昇速装置においては
フリーラン状態の電動機の速度が大きく降下するよりも
前に瞬間停電の発生と同時に出力される信号で通常起動
パターンから瞬間停電起動パターンに切り換えて速度の
低下を抑えて負荷の要求に合う回転数を保持することが
できる。これにより、再立ち上げまでの時間をより短縮
することができ、瞬間停電に伴って負荷の出力等が落ち
込むのを防ぐことが可能になる。

【００１５】また、請求項４に係る発明は電動機速度を
制御する可変周波数電力変換装置を具備してなる可変周
波数駆動電動機において、可変周波数電力変換装置から
電動機にかけての系統にあって可変周波数電力変換装置
の出力を接点の開閉により切り換える第１開閉器と、可
変周波数電力変換装置をバイパスして電動機に結ぶ系統
にあって商用交流電源からの交流電力を接点の開閉によ
り切り換える第２開閉器とを備え、瞬間停電の発生時、
可変周波数電力変換装置の出力から商用交流電源からの
交流電力に切り換えるようにしたことを特徴とするもの
である。

【００１６】上記構成からなる急速昇速装置においては
フリーラン状態の電動機の速度が大きく降下する前に瞬
間停電の発生と同時に出力される信号で交流電力を商用
支流に切り換えて速度の低下を抑えて負荷の要求を満た
す回転数を保持することが可能になる。これにより、再
立ち上げまでの時間をより短縮することができ、瞬間停
電に伴って負荷の出力等が落ち込むのを防ぐことが可能
になる。

【００１７】さらに、請求項５に係る発明は電動機速度
を制御する可変周波数電力変換装置を具備してなる可変
周波数駆動電動機において、電動機が、さらに定電圧定
周波数電源装置を備え、瞬間停電の発生時、上記定電圧
定周波数電源装置からの交流電力を可変周波数電力変換
装置に供給するようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００１８】上記構成からなる急速昇速装置においては
フリーラン状態に陥った電動機の速度が大きく降下する
前に瞬間停電の発生と同時に出力される信号で交流電力
を定電圧定周波数電源装置からの交流電力に切り換えて
速度の低下を抑えることが可能で、負荷の要求を満たす
回転数を保ち続けることができる。これにより、再立ち
上げまでの時間をより短縮することが可能になり、瞬間
停電に伴って負荷の出力等が落ち込むのを防ぐことが可
能になる。

【００１９】また、請求項６に係る発明は電動機速度を
制御する可変周波数電力変換装置を具備してなる可変周
波数駆動電動機において、電動機と共通の軸に同じ負荷
を駆動するバックアップ用電動機を備え、瞬間停電の発
生により可変周波数電力変換装置の動作が停止したと
き、電動機に代わり、バックアップ用電動機が負荷を駆
動するようにしたことを特徴とするものである。

【００２０】上記構成からなるバックアップ装置におい
ては瞬間停電の発生時、フリーラン状態に陥った電動機
の速度が大きく降下する前に電動機からバックアップ用
電動機に切り換えて、軸の速度が負荷に必要な回転数以
下に低下するのを抑えることができる。これにより、瞬
間停電に伴って負荷の出力等が落ち込むのを回避するこ
とが可能で、プラント全体が停止を強いられるのを防ぐ
ことができる。

【００２１】さらに、請求項７に係る発明は電動機速度
を制御する可変周波数電力変換装置を具備してなる可変
周波数駆動電動機において、電動機の負荷が昇圧する流
体と同一の流体を蓄える容器を備え、瞬間停電の発生に
より可変周波数電力変換装置の動作が停止したとき、負
荷で昇圧した流体に代わり、容器内の流体を供給するよ
うにしたことを特徴とするものである。

【００２２】上記構成からなるバックアップ装置におい
ては瞬間停電の発生により電動機がフリーラン状態に陥
ったとき、一定量の流体を蓄えた流体容器から流体を供
給して不足する流量を補うことが可能になる。これによ
り、瞬間停電に伴って流体流量が落ち込むのを防止する
ことができ、プラント全体が停止を強いられるのを回避
することが可能になる。

【００２３】また、請求項８に係る発明は電動機速度を
制御する可変周波数電力変換装置を具備してなる可変周
波数駆動電動機において、電動機速度と設定値との誤差
に基づいて回転数指令値を出力する速度調節手段と、こ
の速度調節手段から与えられる瞬間停電発生時直前の回
転数指令値を保持する保持回路と、この保持回路からの
回転数指令値を可変周波数電力変換装置に出力する速度
設定器と、速度調節手段の誤差信号を接点の開閉により
切り換える第１スイッチと、保持回路の出力を接点の開
閉により切り換える第２スイッチとを備え、瞬間停電の
発生時、速度調節手段の誤差信号を遮断し、保持回路に
瞬間停電発生直前の回転指令値を保持し、ある時間経過
後にその回転数指令値を速度設定器から可変周波数電力
変換装置に出力するようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００２４】上記構成からなる急速昇速装置においては
瞬間停電の発生により電動機がフリーラン状態に陥った
とき、瞬間停電発生時の高い回転数指令値を保持回路に
保持しておき、復電開始に合わせてこの回転数指令値を
用いて制御することが可能になる。これにより、速度追
従性が向上し、再立ち上げに要する時間を短縮すること
ができる。

【００２５】また、電動機の回転が安定に保たれること
により負荷に悪影響が及ぶのを回避することが可能で、
プラント全体が停止を強いられるのを防ぐことができ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１（ａ）（ｂ）を参照して説明す
る。図１（ａ）において、電動機１１は所内母線（図示
せず）と接続するＶＶＶＦ装置１２を備えている。ＶＶ
ＶＦ駆動電動機のための急速昇速装置は電動機１１がフ
リーラン状態にあるときの残留電圧を検出する計器用変
圧器１３と、電圧位相を検出する位相検出器１４と、電
圧周波数を検出する周波数検出器１５と、位相検出器１
４からの位相信号に基づいてＶＶＶＦ装置１２を立ち上
げる、初めのタイミング合わせに使用するタイミング合
わせ信号を出力するタイミング設定器１６と、周波数検
出器１５からの周波数信号にある予測値を加算して得る
値を回転数指令値として出力する速度設定器１７と、回
転数指令値およびタイミング合わせ信号からゲート信号
をつくり、ＶＶＶＦ装置１２にゲート信号を出力するゲ
ート信号発生器１８とを備えている。

【００２７】また、位相検出器１４からの検出信号を切
り換えるスイッチ１９、周波数検出器１５からの検出信
号を切り換えるスイッチ２０、ＰＩ制御器（図示せず）
からの回転数指令値を切り換えるスイッチ２１を備え、
これらのスイッチ１９、２０、２１は図示しない制御装
置から瞬間停電信号が与えられたとき、接点が閉路する
ように構成されている。なお、図中符号２２は系統保護
のための遮断器、符号２３は系統電圧を望ましい電圧に
保つ電力変換器用変圧器をそれぞれ示している。また、
符号２４は電動機１１によって駆動される、たとえばポ
ンプのような負荷を示している。

【００２８】本実施の形態は上記構成からなり、電動機
１１が一定速度で負荷２４を駆動しているとき、瞬間停
電が発生すると、図１（ｂ）に示すように、インバータ
運転の休止により電動機速度Ｓは急速に低下する。この
とき、ＶＶＶＦ装置１２に対してこの休止中も回転数設
定値と検出した回転数信号との誤差に基づいてＰＩ制御
器（図示せず）から制御指令値が出力される。これは、
誤差の増大により回転数上昇を要求するために電動機速
度Ｓと回転数指令値との差が大きくなり、結果として電
動機１１におけるすべりが増加し、電動機１１は大きな
トルクを発生できなくなり、このままの状態で推移した
場合に負荷２４を駆動できなくなる。

【００２９】本実施の形態においてはこのような事態を
回避すべく、瞬間停電の発生と同時に瞬間停電信号がス
イッチ２１に与えられる。また、同じ瞬間停電信号はス
イッチ１９およびスイッチ２０に与えられる。このと
き、スイッチ２１の接点は閉路し、スイッチ１９、２０
の接点も閉路する。このとき、電動機１１の制御は通常
の回転数設定値に従う制御から異なる回転数指令値によ
る制御に移行する。

【００３０】すなわち、電動機１１がフリーラン状態に
陥ったとき、残留電圧が計器用変圧器１３で検出され
る。この検出信号は位相検出器１６および周波数検出器
１７に入力され、それぞれ位相および周波数が検出され
る。検出された位相信号はタイミング設定器１６に、ま
た検出された周波数信号は速度設定器１７にそれぞれ入
力される。

【００３１】速度設定器１７では残留電圧の下で検出さ
れた周波数にある予測値を加算し、修正されたより大き
い回転数指令値を得てこれをゲート信号発生器１８に出
力する。一方、タイミング設定器１６では検出された位
相信号からＶＶＶＦ装置１２の出力電圧位相を電動機１
１の残留電圧位相に合わせるためにＶＶＶＦ装置１２を
立ち上げる、タイミング合わせ信号を得る。ゲート信号
発生器１８ではこの修正された回転数指令値および位相
を合わせるタイミング合わせ信号に基づいてゲート信号
をつくり、このゲート信号をＶＶＶＦ装置１２に出力す
る。

【００３２】かくして、ＶＶＶＦ装置１２の出力周波数
が変化し、図１（ｂ）に示すように、インバータ運転の
開始と同時に電動機１１は周波数のずれの少ない状態で
電動機速度Ｓを上昇させることができる。速度の上昇に
従い回転数設定値に加算する値を漸増させる。そして、
速度がある程度上昇した時点で、スイッチ１９、２０、
２１を切り、ＰＩ制御器からの回転数指令値に基づいた
速度制御に移行する。

【００３３】このように本実施の形態においては電動機
１１がフリーラン状態にあるときの残留電圧を検出し、
これから周波数および位相を求めて修正された回転数指
令値を得て、ゲート信号をつくるようにしたので、スイ
ッチング素子の点弧タイミングを変化させることができ
る。これにより、フリーラン時の残留電圧に同期した交
流電力をＶＶＶＦ装置１２から供給することが可能にな
り、回転数指令値が実際の電動機１１の回転数に近づ
き、速度追従性が向上することで、電動機１１の再立ち
上げに要する時間を短縮することができる。

【００３４】また、電動機１１の回転が引き続き安定に
保たれることで、負荷２４に悪影響が及ぶのを回避する
ことが可能になり、プラント全体が停止を強いられるの
を防ぐことができる。

【００３５】（第２の実施の形態）さらに、本発明の第
２の実施の形態を図２（ａ）（ｂ）を参照して説明す
る。図２（ａ）において、この急速昇速装置は電動機１
１がフリーラン状態にあるときの残留電圧を検出する計
器用変圧器１３と、与えられる電圧信号に応じた回転数
設定値を出力する設定器２５と、与えられる回転数設定
値に基づいてゲート信号をつくり、ＶＶＶＦ装置１２に
対してゲート信号を出力するゲート信号発生器２６とを
備えている。

【００３６】設定器２５は予め計算等から求められた周
波数を内蔵する。この予測値は電動機１１に負荷２４を
直結した状態での電動機特性を実験および解析を行って
求め、これから計算によって得る。この予測周波数を用
いて残留電圧に応じた回転数設定値を出力することが可
能である。

【００３７】本実施の形態は上記構成からなり、上記実
施の形態で述べたように、瞬間停電の発生で電動機速度
は急速に降下して行く。フリーラン状態にあるとき、残
留電圧が下がり続けるので、変化する残留電圧と同期し
た交流電力を供給することが望まれる。残留電圧は図２
（ｂ）に示すように、瞬間停電時間Ｔの間、停電発生当
初の値から連続して降下する。この残留電圧の降下中、
計器用変圧器１３で検出される電圧信号が設定器２５に
与えられる。このとき、設定器２５から電圧値に応じた
回転数設定値がゲート信号発生器２６に入力される。

【００３８】ゲート信号発生器２６ではこの回転数設定
値に基づいてゲート信号をつくり、ＶＶＶＦ装置１２に
そのゲート信号を出力する。かくして、瞬間停電の発生
からある時間（たとえば、時間ｔ１あるいは時間ｔ２な
ど）経過後の残留電圧に同期した交流電力を供給するこ
とが可能になる。なお、時間遅れのない周波数の追従に
ついて説明したが、電圧位相の追従も、別のタイミング
設定器から予測に基づいた望ましいタイミング合わせ信
号を出力することによって可能である。

【００３９】本実施の形態においては時間と共に変化す
る残留電圧を検出し、そのとき残留電圧に応じた回転数
設定値を得てゲート信号をつくるようにしたので、時間
遅れを伴わないでスイッチング素子の点弧タイミングを
変化させることが可能になる。これにより、回転数指令
値が実際の電動機１１の回転数により近づき、速度追従
性が向上することで、再立ち上げに要する時間を大きく
短縮することができる。

【００４０】また、電動機１１の回転が引き続き安定に
保たれることで、負荷２４に悪影響が及ぶのを回避する
ことができ、プラント全体が停止を強いられるのを防ぐ
ことが可能になる。

【００４１】（第３の実施の形態）さらに、本発明の第
３の実施の形態を図３を参照して説明する。この急速昇
速装置は図示しない電動機の制御系統に第１制御器２７
および第２制御器２８を並列に備えている。この第１制
御器２７は通常起動パターン、すなわち電動機にパルス
状の電流を流し、初期励磁を行い、次いで、極低速を保
って運転することで始動電流を抑制し、その後回転数を
徐々に上昇させる起動パターンに従い電動機速度を制御
するべくプログラムされている。

【００４２】さらに、第２制御器２８は瞬間停電時に上
記通常起動パターンと異なる、素早く回転数を上昇させ
る瞬間停電起動パターンに従い電動機速度を制御するよ
うにプログラムされている。また、与えられる瞬間停電
信号によって第１および第２制御器２７、２８を切り換
えるスイッチ２９ａ、２９ｂを備えている。

【００４３】本実施の形態は上記構成からなり、瞬間停
電の発生時、瞬間停電信号が図示しないリレーに与えら
れる。このリレーの励磁によりスイッチ２９ａの接点が
開路し、スイッチ２９ｂの接点が閉路し、第２制御器２
８が始動する。このとき、第２制御器２８のプログラマ
ブルコントローラが動作し、フリーラン状態で、速度が
降下しつつある電動機１１により速度を上昇させるよう
に指令が出力される。この指令によって電動機１１は速
度が大きく低下するのを免れ、引き続き負荷２４の要求
に合う回転数を保ち続けることができる。

【００４４】本実施の形態においてはフリーラン状態の
電動機１１の速度が大きく降下するよりも前に瞬間停電
の発生と同時に出力される信号で通常起動パターンから
瞬間停電起動パターンに切り換えて速度の低下を抑えて
負荷２４の要求に合う回転数を保持することができる。
これにより、再立ち上げまでの時間をより短縮すること
ができ、瞬間停電に伴って負荷２４の出力等が落ち込む
のを防ぐことが可能になる。

【００４５】（第４の実施の形態）さらに、本発明の第
４の実施の形態を図４を参照して説明する。この急速昇
速装置は制御系統に並列に設けられる第１開閉器３０お
よび第２開閉器３１を有する。第１開閉器３０は、通常
時、ＶＶＶＦ装置１２の制御指令を電動機１１に導通す
る。また、第２開閉器３１は、瞬間停電発生時、所内母
線４を通して商用交流電源を電動機１１に導通する。

【００４６】本実施の形態は上記構成からなり、瞬間停
電の発生時と同時に瞬間停電信号が図示しないリレーに
与えられ、リレーが励磁される。このリレーの励磁によ
り第１開閉器３０の接点が開き、第２開閉器３１の接点
が閉じる。この第２開閉器３１の閉路により商用交流電
源から交流電力が電動機１１に流れる。電動機１１は第
１開閉器３０の開路により速度が降下しつつあるが、電
動機１１に再び電圧が印加されることで、速度が大きく
低下するのを免れ、引き続き負荷２４の要求を満たす回
転数を保ち続けることが可能になる。

【００４７】本実施の形態においてはフリーラン状態の
電動機１１の速度が大きく降下する前に瞬間停電の発生
と同時に出力される信号で交流電力を商用交流電源に切
り換えて速度の低下を抑えて負荷２４の要求を満たす回
転数を保持することが可能になる。これにより、再立ち
上げまでの時間をより短縮することができ、瞬間停電に
伴って負荷２４の出力等が落ち込むのを防ぐことが可能
になる。

【００４８】（第５の実施の形態）さらに、本発明の第
５の実施の形態を図５を参照して説明する。この急速昇
速装置は定電圧定周波数電源装置３２を備えている。こ
の定電圧定周波数電源装置３２の出力はスイッチ３３を
介してＶＶＶＦ装置１２の入力端に与えられるようにな
っている。また、定電圧定周波数電源装置３０は商用交
流電源から整流器で直流に変換し、またバッテリーから
直流をインバータに供給し、交流出力を得るように構成
されている。

【００４９】本実施の形態は上記構成からなり、瞬間停
電の発生時、瞬間停電信号が図示しないリレーに与えら
れ、リレーが励磁される。このリレーの励磁によりスイ
ッチ３３の接点が定電圧定周波数電源装置３２の出力を
導通状態とし、所内母線４からの交流を遮断するように
切り換わる。このとき、定電圧定周波数電源装置３２に
も同じ瞬間停電信号が入力され、スイッチが入ることに
より交流電力が電動機１１に流れる。電動機１１はスイ
ッチ３１の開路で所内母線４からの交流が切られ、速度
が降下しつつあるが、電動機１１に再び電圧が印加され
ることにより速度が大きく低下するのを免れ、引き続き
負荷２４の要求を満たす回転数を保ち続けることができ
る。

【００５０】本実施の形態においてはフリーラン状態に
陥った電動機１１の速度が大きく降下する前に瞬間停電
の発生と同時に出力される信号で交流電力を定電圧定周
波数電源装置３２からの交流電力に切り換えて速度の低
下を抑えて負荷２４の要求を満たす回転数を保ち続ける
ことができる。これにより、再立ち上げまでの時間をよ
り短縮することが可能になり、瞬間停電に伴って負荷２
４の出力等が落ち込むのを防ぐことが可能になる。

【００５１】（第６の実施の形態）さらに、本発明の第
６の実施の形態を図６を参照して説明する。ＶＶＶＦ駆
動電動機のためのバックアップ装置は共通の軸を介して
負荷２４と結ぶ電動機１１と、バックアップ用電動機３
４とを備えている。このバックアップ用電動機３４には
交流電力が商用交流電源３５から供給されるように構成
されている。また、電動機１１には主電源としての所内
母線４から交流電力が供給されるようになっている。

【００５２】本実施の形態は上記構成からなり、瞬間停
電の発生時、瞬間停電信号が図示しないリレーに与えら
れ、このリレーの励磁で第１開閉器３０の接点が開路
し、第２開閉器３１の接点が閉路する。この第２開閉器
３１の導通により商用交流電源３５からの交流電力がバ
ックアップ用電動機３４に流れる。電動機１１は第１開
閉器３０の開路により速度が降下して行くが、バックア
ップ電動機３４が電圧の印加により直ちに立ち上がる。
このため、速度の降下しつつあった負荷２４と結ぶ軸が
回転数の低下を免れ、バックアップ用電動機３４の速度
の上昇と共に回転数が増加する。

【００５３】なお、本実施の形態のバックアップ用電動
機３４は電動機１１の負荷２４に結ぶのに代えて、負荷
２４と同等の能力を有する予備のための負荷に連結する
ようにしてもよい。

【００５４】本実施の形態においては瞬間停電の発生
時、フリーラン状態に陥った電動機１１の速度が大きく
降下する前に電動機１１からバックアップ用電動機３４
に切り換え、軸の速度が負荷２４に必要な回転数以下に
低下するのを抑えることができる。これにより、瞬間停
電に伴って負荷２４の出力等が落ち込むのを回避するこ
とが可能で、プラント全体が停止を強いられるのを防ぐ
ことができる。

【００５５】（第７の実施の形態）さらに、本発明の第
７の実施の形態を図７を参照して説明する。このバック
アップ装置は負荷としての燃料供給用ポンプ２４と、一
定量の燃料を蓄えるアキュームレータ３６と、アキュー
ムレータ３６からの燃料を燃料配管３７に供給する補給
燃料供給弁３８と、補給燃料供給弁３８の開閉を制御す
る弁制御装置３９とを備えている。

【００５６】本実施の形態は上記構成からなり、瞬間停
電の発生時、電動機１１の運転を一時停止する指令が出
力され、電動機１１がフリーラン状態となる。このと
き、燃料供給用ポンプ２４は速度が低下し、燃料量が急
速に減少し、燃料の確保が困難になる。これを防ぐため
に瞬間停電発生と同時に瞬間停電信号が弁制御装置３９
に与えられる。

【００５７】このとき制御装置３９の論理回路から制御
信号が補給燃料供給弁３８に出力され、補給燃料供給弁
３８が開き、アキュームレータ３６内に蓄えられた燃料
が燃料配管３７に流入する。このため、低下した燃料に
アキュームレータ３６の燃料が加わり、不足分を補う十
分な燃料が下流側の機器に流れる。

【００５８】ここで説明した燃料は一例を示すためのも
ので、配管を流れる流体は何でもよい。また、燃料供給
用ポンプ２４も一例を示すためのもので、負荷はポンプ
に限られないことはいうまでもない。

【００５９】本実施の形態においては瞬間停電の発生に
より電導機１１がフリーラン状態に陥ったとき、一定量
の流体を蓄えた流体容器から流体を供給して不足する流
量を補うことが可能になる。これにより、瞬間停電に伴
って流体流量が落ち込むのを防止することができ、プラ
ント全体が停止を強いられるのを回避することが可能に
なる。

【００６０】（第８の実施の形態）さらに、本発明の第
８の実施の形態を図８を参照して説明する。このＶＶＶ
Ｆ駆動電導機のための急速昇速装置は電動機１１の速度
を検出する速度検出器４０と、検出した速度信号と設定
値との誤差を演算する比較器４１と、誤差信号を比例お
よび積分演算するＰＩ制御器４２と、ＰＩ制御器４２で
得た回転数指令値を保持する保持回路４３と、回転数指
令値を出力する速度設定器４４と、速度調節器の誤差信
号を接点の開閉により切り換える第１スイッチ４５と、
保持回路４３の出力を接点の開閉により切り換える第２
スイッチ４６ａ、４６ｂとを備えている。

【００６１】本実施の形態は上記構成からなり、瞬間停
電の発生時、瞬間停電信号が与えられ、第１スイッチ４
５および第２スイッチ４６ｂの接点が開路し、第２スイ
ッチ４６ａの接点が閉路する。このとき、ＰＩ演算器４
２で求められた瞬間停電発生直前の回転数指令値が保持
回路４３に保持される。この回転数指令値はある時間そ
こに保持される。

【００６２】この間、電動機１１は速度が降下して行く
が、直後の交流電力の供給開始と同時に速度設定器４４
からＶＶＶＦ装置１２に対して瞬間停電発生直前の比較
的高い回転数指令値が出力される。このため、電動機１
１の回転数は上昇して早い段階で瞬間停電発生直前の高
い速度域に到達する。そして、この速度域に到達した後
はその検出信号で第１スイッチ４５および第２スイッチ
４６ｂの接点が閉路し、一方、第２スイッチ４６ａの接
点が開路する。この第２スイッチ４６ａの導通によりＰ
Ｉ制御器４２からの回転数指令値が周波数設定値４４に
与えられ、電動機１１が通常の速度制御に移行する。

【００６３】本実施の形態においては瞬間停電の発生に
より電動機１１がフリーラン状態に陥ったとき、瞬間停
電発生時の高い回転数指令値を保持回路４３に保持して
おき、復電開始に合わせてこの回転数指令値を用いて制
御することが可能になる。これにより、速度追従性が向
上し、再立ち上げに要する時間を短縮することが可能に
なる。

【００６４】また、電動機１１の回転が引き続き安定に
保たれることにより負荷２４に悪影響が及ぶのを回避す
ることが可能になり、プラント全体が停止を強いられる
のを防ぐことができる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、フリーラン時の残留電
圧に同期した交流電力をＶＶＶＦ装置から供給すること
ができ、速度追従性が向上することにより電動機の再立
ち上げに要する時間を短縮することが可能になる。

【００６６】さらに、ＶＶＶＦ装置の動作停止時には商
用交流電源または定電圧定周波数電源装置から交流電力
を供給することが可能で、電動機の再立ち上げに要する
時間を短縮することができる。

【００６７】また、電動機の回転が安定に保たれること
で、負荷に悪影響が及ぶのを回避することが可能で、プ
ラント全体が停止を強いられるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明によるＶＶＶＦ駆動電動機の急
速昇速装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
（ｂ）は瞬間停電以後の電動機速度の推移を示すタイム
チャート。

【図２】（ａ）は本発明の第２の実施の形態を示すブロ
ック図。（ｂ）は瞬間停電以後の周波数の推移を示すタ
イムチャート。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示すブロック図。

【図６】本発明の第６の実施の形態を示すブロック図。

【図７】本発明の第７の実施の形態を示すブロック図。

【図８】本発明の第８の実施の形態を示すブロック図。

【図９】従来の補機駆動用電動機およびその周辺装置を
示すブロック図。

【符号の説明】

１１ 電動機 １２ ＶＶＶＦ装置 １３ 計器用変圧器 １８、２６ ゲート信号発生器 ２７ 第１制御器 ２８ 第２制御器 ３２ 定電圧定周波数電源装置 ３４ バックアップ用電動機 ４３ 保持器 ４４ 速度設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永野 良二 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 5H572 AA07 BB07 BB10 CC05 CC06 CC09 DD03 EE10 FF10 GG02 HB06 HC01 JJ14 JJ24 KK05 LL01 LL24 LL30 LL50 MM11 MM13 5H576 AA05 BB06 BB10 CC05 CC06 CC09 DD02 DD04 EE21 EE22 GG02 HB01 JJ14 JJ24 KK06 LL01 LL24 LL39 LL60 MM11 MM13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電動機において、
   交流電源の瞬間停電発生時の該電動機の残留電圧を検出
   する電圧検出器と、当該残留電圧の周波数を検出する周
   波数検出器と、当該残留電圧の位相を検出する位置検出
   器と、前記周波数検出器からの周波数信号にある予測値
   を加算して得る値を回転数指令値として出力する速度設
   定器と、前記可変周波数電力変換装置の出力電圧位相を
   残留電圧位相に合わせるように、前記位相検出器からの
   位相信号に基づいてタイミング信号を出力するタイミン
   グ設定器と、与えられる回転数指令値およびタイミング
   合わせ信号からゲート信号をつくり、前記可変周波数電
   力変換装置に該ゲート信号を出力するゲート信号発生器
   とを備えることを特徴とする可変周波数駆動電動機の急
   速昇速装置。
2. 【請求項２】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電導装置におい
   て、交流電源の瞬間停電発生時から該電動機の再立ち上
   げまでの間、前記電動機の残留電圧を検出する電圧検出
   器と、この電圧検出器からの電圧信号に応じて回転数設
   定値を出力する設定器と、与えられる回転数設定値から
   ゲート信号をつくり、前記可変周波数電力変換装置に該
   ゲート信号を出力するゲート信号発生器とを備えること
   を特徴とする可変周波数駆動電動機の急速昇速装置。
3. 【請求項３】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電動機において、
   通常起動パターンに従い該電動機を速度制御するように
   プログラムされた第１制御器と、瞬間停電起動パターン
   に従い該電動機を速度制御するようにプログラムされた
   第２制御器と、前記第１および第２制御器の出力を接点
   の開閉により切り換えるスイッチとを備え、瞬間停電の
   発生時、前記第１制御器の通常起動パターンから前記第
   ２制御器の瞬間停電起動パターンに切り換えるようにし
   たことを特徴とする可変周波数駆動電動機の急速昇速装
   置。
4. 【請求項４】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電動機において、
   前記可変周波数電力変換装置から該電動機にかけての系
   統にあって該可変周波数電力変換装置の出力を接点の開
   閉により切り換える第１開閉器と、前記可変周波数電力
   変換装置をバイパスして該電動機に結ぶ系統にあって商
   用交流電源からの交流電力を接点の開閉により切り換え
   る第２開閉器とを備え、瞬間停電の発生時、前記可変周
   波数電力変換装置の出力から前記商用交流電源からの交
   流電力に切り換えるようにしたことを特徴とする可変周
   波数駆動電動機の急速昇速装置。
5. 【請求項５】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電動機において、
   該電動機が、さらに定電圧定周波数電源装置を備え、瞬
   間停電の発生時、前記定電圧定周波数電源装置からの交
   流電力を前記可変周波数電力変換装置に供給するように
   したことを特徴とする可変周波数駆動電動機の急速昇速
   装置。
6. 【請求項６】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電動機において、
   該電動機と共通の軸に同じ負荷を駆動するバックアップ
   用電動機を備え、瞬間停電の発生により前記可変周波数
   電力変換装置の動作が停止したとき、該電動機に代わ
   り、前記バックアップ用電動機が該負荷を駆動するよう
   にしたことを特徴とする可変周波数駆動電動機のバック
   アップ装置。
7. 【請求項７】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電動機において、
   該電動機の負荷が昇圧する流体と同一の流体を蓄える容
   器を備え、瞬間停電の発生により前記可変周波数電力変
   換装置の動作が停止したとき、該負荷で昇圧した流体に
   代わり、該容器内の流体を供給するようにしたことを特
   徴とする可変周波数駆動電動機のバックアップ装置。
8. 【請求項８】 電動機速度を制御する可変周波数電力変
   換装置を具備してなる可変周波数駆動電動機において、
   電動機速度と設定値との誤差に基づいて回転数指令値を
   出力する速度調節手段と、この速度調節手段から与えら
   れる瞬間停電発生時直前の回転数指令値を保持する保持
   回路と、この保持回路からの回転数指令値を前記可変周
   波数電力変換装置に出力する速度設定器と、前記速度調
   節手段の誤差信号を接点の開閉により切り換える第１ス
   イッチと、前記保持回路の出力を接点の開閉により切り
   換える第２スイッチとを備え、瞬間停電の発生時、前記
   速度調節手段の誤差信号を遮断し、前記保持回路に瞬間
   停電発生直前の回転指令値を保持し、ある時間経過後に
   その回転数指令値を前記速度設定器から可変周波数電力
   変換装置に出力するようにしたことを特徴とする可変周
   波数駆動電動機の急速昇速装置。