JP2000324875A - インバータ - Google Patents

インバータ

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JP2000324875A
JP2000324875A JP11130788A JP13078899A JP2000324875A JP 2000324875 A JP2000324875 A JP 2000324875A JP 11130788 A JP11130788 A JP 11130788A JP 13078899 A JP13078899 A JP 13078899A JP 2000324875 A JP2000324875 A JP 2000324875A
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JP
Japan
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inverter
motor
intermittent operation
pattern
intermittent
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Pending
Application number
JP11130788A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Kato
哲也 加藤
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機の拾い上げ機能は、一過性の故障や停
電時等のみに使用されるに過ぎない。 【解決手段】 制御装置5は、通常運転制御部6と間欠
運転制御部8をスイッチ10、11で切換えできるよう
にする。間欠運転制御部は、切換スイッチ9によって切
換えたパターン発生器12〜14からのオン・オフパタ
ーンに従ってインバータ主回路1の間欠的な停止と拾い
上げ機能による運転再開を繰り返す間欠運転をして省エ
ネルギーを図る。パターン発生器12は手動設定される
オン・オフパターンを発生し、パターン発生器13は電
動機の速度変動許容幅に制限したオン・オフパターンを
発生し、パターン発生器14は電動機の速度変動許容幅
に制限しかつインバータの電源に対する需要電力低減率
から決定されるオン・オフパターンを発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機を速度制御
するインバータに係り、特に電動機の拾い上げ機能をも
つインバータを省エネルギー運転するための制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、インバータは、電動機の拾い上
げ機能を設けている。この機能は、インバータで電動機
を速度制御する装置またはシステムにおいて、インバー
タが一時的に運転不能になるも電動機がその慣性力で回
転しているフリーラン状態の場合、電動機を停止させる
ことなく、インバータの運転周波数及び電圧を電動機に
合わせてその駆動を再開し、インバータの運転周波数を
徐々に正規の周波数に戻し、電動機を正規の回転数に戻
す。
【0003】図4は、電動機の拾い上げ機能の例をタイ
ムチャートで示す。電源投入でインバータの予備充電が
完了し(時刻t1)、始動ボタンが投入されたとき(時
刻t2)、ST(スタート)リレーがオンし、インバー
タの出力周波数が零からクッション特性を有して高めら
れると共に出力電圧も高められ、電動機を加速してい
く。この運転状態で、電源の停電等によりインバータの
電源が断になったとき(t 3)、インバータの制御装置
では直流電圧の不足電圧検出とSTリレーのオフでゲー
ト遮断をする。その後、電源が復電したとき(t4)、
この停電期間が1秒以内であれば、再閉路リレーにより
STリレーが再びオンになり、予備充電が完了したとき
(t5)、インバータを一定周波数から下げていき、電
動機の回転数と合ったときに電動機と接続し、この回転
数から正規の回転数まで高めていく。このような拾い上
げ機能は、以下の目的で設けられるものである。
【0004】(1)インバータの電源に瞬時停電等が発
生した場合、復電時に速やかに運転を開始する。
【0005】(2)インバータに過電圧や過電流などの
異常発生したとき、インバータの制御装置により自己診
断を行い、異常が解消されていればリトライ動作により
インバータを自動的に再起動し、システムダウンを回避
する。
【0006】(3)電動機の電源として、商用電源とイ
ンバータとを切り替えできるシステムにおいて、商用電
源で運転中の電動機をインバータ側に切り替える際にス
ムーズな切り替えを行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】拾い上げ機能をもつイ
ンバータは、その目的は速やかな運転再開か、または運
転継続であり、拾い上げ機能の実行は一過性の故障や瞬
時停電の発生及び商用電源の切り替えなど滅多におきな
い現象のために用意されるものでしかなかった。
【0008】本発明の目的は、拾い上げ機能を利用して
省エネルギーを図ることができるインバータを提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、電動機には電動機及びその機械負荷がも
つ慣性力でフリーラン状態にできること、およびインバ
ータは拾い上げ機能をもつことを利用し、インバータ主
回路の間欠的な停止と拾い上げ機能による運転再開を繰
り返すことにより、電動機にはその慣性力で運転継続を
得ると共に、インバータにはその運転停止期間の確保で
スイッチングロスなどの回路損失を減らすことで省エネ
ルギーを図るもので、以下の構成を特徴とする。
【0010】電動機の拾い上げ機能を有する制御装置に
よって電動機を速度制御するインバータにおいて、前記
制御装置は、インバータ主回路の間欠的な停止と前記拾
い上げ機能による運転再開を繰り返す間欠運転制御手段
を備えたことを特徴とする。
【0011】また、前記制御装置は、インバータ主回路
を連続運転する通常運転制御手段と、前記間欠運転制御
手段とを切換える切換手段を備えたことを特徴とする。
【0012】また、前記間欠運転制御手段は、手動設定
されるオン・オフパターンに従った間欠運転と、電動機
の速度変動許容幅に制限して決定されるオン・オフパタ
ーンに従った間欠運転と、電動機の速度変動許容幅に制
限しかつインバータの電源に対する需要電力低減率から
決定されるオン・オフパターンに従った間欠運転のう
ち、何れか1つの間欠運転を行う構成、または各間欠運
転を切換える構成にしたことを特徴とする。
【0013】また、前記間欠運転制御手段は、電動機を
一定速度制御から一定時間だけフリーラン状態にしたと
きの電動機の速度変化率と、前記速度変動許容幅とによ
って前記オン・オフパターンを決定する手段を備えたこ
とを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
ブロック図である。インバータ主回路1は、電源2から
の交流入力を整流して直流電力に変換し、この直流電力
から電圧及び周波数を制御した交流電力に変換する。電
動機3は、インバータ主回路1からの制御された交流電
力で定速駆動または可変速駆動され、エレベータやコン
ベヤなどの機械負荷4を駆動する。
【0015】制御装置5の通常運転制御部6は、インバ
ータの通常運転時の制御機能を有するもので、例えば、
周波数指令と周波数検出信号との偏差の比例積分演算で
インバータ主回路の周波数や電圧の制御信号を発生す
る。また、通常運転制御部6は、拾い上げ機能を有して
瞬時停電や一過性の故障発生にも電動機3の運転を継続
可能にする。
【0016】PWM制御部7は、入力される制御信号に
応じてパルス幅変調したゲート信号を発生し、このゲー
ト信号によりインバータ主回路1が出力周波数及び電圧
を制御した交流出力を得る。
【0017】これら通常運転制御部6とPWM制御部7
は、従来の一般のPWMインバータの制御装置に設けら
れるものである。
【0018】ここで、本実施形態では、回路要素8〜1
7を設ける。間欠運転制御部8は、通常運転制御部6と
同様に、拾い上げ機能を有して周波数や電圧の制御信号
を発生できる構成にされるが、間欠モード切換スイッチ
9で選択入力されるオン・オフパターンに従った制御信
号を発生する。この間欠運転制御部8による制御は、オ
ン・オフパターンのオン期間では通常運転制御部6と同
様の制御信号を発生し、オフ期間では制御信号の発生を
停止してインバータ主回路1の運転を停止し、オン期間
の開始では拾い上げ機能に従った制御信号の発生でイン
バータ主回路1の運転を開始する。
【0019】運転モード切換スイッチ10及びこれに連
動させる切換スイッチ11は、通常運転制御部6と間欠
運転制御部8の一方によるインバータ運転に切換えるも
ので、スイッチ10では運転指令入力を切換え、スイッ
チ11ではPWM制御部7への入力を切換える。
【0020】間欠モード切換スイッチ9で切換えられる
オン・オフパターンは、パターン発生器12〜14でそ
れぞれ発生する。
【0021】パターン発生器12は、設定器15により
手動設定されたオン・オフ周期とそのオン・オフ比に従
ってオン・オフパターンを発生する。この手動設定に
は、負荷特性及び慣性力に対して許容可能なオン・オフ
周期とオン・オフ比を算出したものとする。
【0022】パターン発生器13は、設定器16により
手動設定された速度変動許容幅Δfの制限の基に、設定
周波数fRと拾い上げ速度fPの差分からオン・オフ時間
を決定する。なお、最初のオン・オフパターンの発生に
は速度変動幅が未知であるため、テストモード等によ
り、ある一定時間における速度変化から速度変動許容幅
に対応するオン・オフ時間を算出する。
【0023】この算出は、例えば、図2の(a)に示す
関係から決定される。設定周波数f Rによるテストモー
ド運転を行い、この状態で時刻t1から時刻t2までのオ
フ期間TOFFだけインバータ運転を停止する。そして、
時刻t2からインバータ運転を開始し、このときの拾い
上げ速度fPを取り込んでおき、時刻t3までの加速時間
を経て設定周波数fRに戻す。このテストモードによ
り、まず、期間TOFFでの電動機速度の変化率αを算出
する。
【0024】
【数1】α=(fP−fR)/TOFF この変化率αと速度変動許容幅Δfとの関係から、オフ
時間tOFFとオン時間tONを以下のように決定する。
【0025】
【数2】Δf=α・tOFFOFF=Δf/α tON=加速時間(t3−t2)+拾い上げ処理時間 次に、パターン発生器14は、設定器17により手動設
定された電力量低減率β(%)と速度変動許容幅Δfか
らオン・オフパターンを算出する。まず、単位時間Tに
おける消費電力量をKWcnt(定常時消費電力)×Tと
すると、電力量低減率βの低減を得るためのオフ時間T
OFFを以下の式から算出する。
【0026】
【数3】β=(KWcnt×(T−TOFF)/(KWcnt×
T))×100 TOFF=T−(β×T)/100 次に、パターン発生器13と同様にして求めた、速度変
動許容幅Δfから算出されるtOFFを用いて単位時間T
におけるオン・オフ繰り返し数n(=TOFF/t OFF)を
求め、パターンのオン・オフ周期を決定する。これら関
係は、図2の(b)に示すようになる。
【0027】以上の構成になる本実施形態において、通
常運転には、運転モード切換スイッチ10、11を通常
運転制御部6側に切換え、インバータ主回路1の連続運
転を行う。
【0028】次に、間欠運転には、運転モード切換スイ
ッチ10、11を間欠運転制御部8側に切換え、間欠モ
ード切換スイッチ9で選択されたオン・オフパターンに
従って、インバータ主回路1の間欠運転を行う。例え
ば、図3に示すような間欠運転を行う。
【0029】図3において、始動時(時刻t1)には通
常運転制御部6によって設定周波数までの加速制御と、
その後の一定時間Tdの定速制御を行う。この時間Td
の間に間欠運転制御部8側に制御を移行させる。間欠運
転の開始初期には、パターン発生器13等に必要な前記
の速度変動幅を求めるためのテストモード運転を実行し
ておく。以後は、切換スイッチ9で選択されたパターン
発生器12〜14からのオン・オフパターンに従って間
欠運転制御部8に制御出力を得、このパターンに従って
インバータ主回路1を間欠運転する。
【0030】したがって、本実施形態によれば、インバ
ータ主回路1の間欠運転により、インバータ主回路1を
オフ期間だけ運転停止させることができ、このオフ期間
にはインバータ主回路1でのスイッチングロスなどの回
路損失の発生をなくし、省エネルギー運転を得ることが
できる。このとき、電動機3は速度変動許容幅内で運転
継続を行うことができる。
【0031】また、本実施形態では、間欠運転パターン
を手動、自動、電力低減率から選択できるようにし、適
用する電動機システムやその負荷状態に適応したパター
ンによる間欠運転ができる。例えば、パターン発生器1
3を選択することにより、電動機を速度変動許容幅の範
囲で駆動しながら、省エネルギー効果を最大限に高める
ことができる。また、パターン発生器14を選択するこ
とにより、電動機を速度変動許容幅の範囲で駆動しなが
ら、電源2からの需要電力を一時的に低減することがで
きる。さらには、各パターン発生器12〜14の選択を
時刻や季節に応じて、切換スイッチ9の切換えをプログ
ラム制御する構成、各パターン発生器12〜14の何れ
か1つを設けた構成にできる。
【0032】なお、本実施形態では、PWMインバータ
に適用する場合を示すが、PWMを持たないV/f一定
制御方式や速度センサレス制御方式などの他の制御方
式、さらに1台のインバータで複数台の電動機を駆動す
るシステムに適用して同等の作用効果を得ることができ
る。
【0033】また、通常運転制御部6と間欠運転制御部
8を別途に設ける場合を示すが、それらに設ける制御回
路や拾い上げ機能を共用する構成にして装置の簡単化・
コストダウンを図ることができる。
【0034】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、インバ
ータ主回路の間欠運転を行うことにより、電動機にはそ
の慣性力で運転継続を得ると共に、省エネルギーを図る
ことができる。
【0035】また、間欠運転パターンを切換えできるよ
うにすることで、電動機システムに適応させ間欠運転が
できる。
【0036】また、装置構成としては、インバータが有
する制御回路と拾い上げ機能を利用することができ、増
設回路を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すブロック図。
【図2】実施形態におけるオン・オフパターン決定波形
図。
【図3】実施形態における間欠モード運転例。
【図4】拾い上げ機能のタイムチャート。
【符号の説明】
1…インバータ主回路 2…電源 3…電動機 4…負荷 5…制御装置 6…通常運転制御部 7…PWM制御部 8…間欠運転制御部 9…間欠モード切換スイッチ 10、11…運転モード切換スイッチ 12、13、14…パターン発生器 15、16、17…設定器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機の拾い上げ機能を有する制御装置
    によって電動機を速度制御するインバータにおいて、 前記制御装置は、インバータ主回路の間欠的な停止と前
    記拾い上げ機能による運転再開を繰り返す間欠運転制御
    手段を備えたことを特徴とするインバータ。
  2. 【請求項2】 前記制御装置は、インバータ主回路を連
    続運転する通常運転制御手段と、前記間欠運転制御手段
    とを切換える切換手段を備えたことを特徴とする請求項
    1に記載のインバータ。
  3. 【請求項3】 前記間欠運転制御手段は、手動設定され
    るオン・オフパターンに従った間欠運転と、電動機の速
    度変動許容幅に制限して決定されるオン・オフパターン
    に従った間欠運転と、電動機の速度変動許容幅に制限し
    かつインバータの電源に対する需要電力低減率から決定
    されるオン・オフパターンに従った間欠運転のうち、何
    れか1つの間欠運転を行う構成、または各間欠運転を切
    換える構成にしたことを特徴とする請求項1または2に
    記載のインバータ。
  4. 【請求項4】 前記間欠運転制御手段は、電動機を一定
    速度制御から一定時間だけフリーラン状態にしたときの
    電動機の速度変化率と、前記速度変動許容幅とによって
    前記オン・オフパターンを決定する手段を備えたことを
    特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載のインバー
    タ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100454750C (zh) * 2005-01-31 2009-01-21 台达电子工业股份有限公司 无霍尔组件的直流无刷马达驱动装置
JP2012085437A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Daikin Ind Ltd モータの制御方法

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