JP2001008496A - インバータの停電時運転継続方法 - Google Patents

インバータの停電時運転継続方法

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JP2001008496A
JP2001008496A JP11171367A JP17136799A JP2001008496A JP 2001008496 A JP2001008496 A JP 2001008496A JP 11171367 A JP11171367 A JP 11171367A JP 17136799 A JP17136799 A JP 17136799A JP 2001008496 A JP2001008496 A JP 2001008496A
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和浩 野中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータの加速制御中であっても、交流電
源の停電の際に、安定して回生制動が作動するようにす
る。 【解決手段】 交流電源を整流して平滑コンデンサで平
滑した直流母線電圧のスイッチング出力によって駆動さ
れるインバータにおいて、交流電源の停電時にインバー
タの直流母線電圧の低下を検知して、加速制御を中止
し、インバータの直流母線電圧の低減を阻止するととも
に付加的回生制御量を制御系に加算して回生制動を強制
起動する。速度発電機なしベクトル制御方式の場合は、
付加的回生制御量としてトルクフォーシング量をトルク
指令系に加算し、また速度発電機付きベクトル制御方式
の場合はトルク補償量をトルク指令系に加算する。電圧
周波数制御方式の場合はスリッブ補償系にスリップフォ
ーシング量を加算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械主軸、
繊維機械、或いは高速モータ等の様に、停電時にモータ
が高速でフリーランすると周囲の人間に危険を及ぼした
り、その他の不都合を生ずる場合や停電時に作動する機
械式非常ブレーキを設置できない場合に用いられる回生
制動式インバータの停電時運転継続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図7に示す様に、インバータ13は、交
流電源2を整流器14で整流し、平滑コンデンサ15で
平滑した直流母線電圧をスイッチング素子16でスイッ
チングして所望の周期の電力を得てモータ17を駆動す
る。インバータ13は、制御装置18により制御され、
そのための制御電源19はインバータ13の直流母線電
圧20から得る。交流電源の停電は、交流電源に接続さ
れた電圧検出リレー21又は電磁接触器補助接点によっ
て検知することができる。停電後短時間で復電した際の
再加速を要する場合には、電圧検出リレー21を用い
る。かくして、定速運転後停電を検出すると、軽負荷の
場合には、モータ17を減速制御させて、モータ17か
ら戻ってくるエネルギーでインバータ13の直流母線電
圧20を保ちながらモータ17を最後まで減速停止させ
ることができた。しかしながら、負荷の重い場合或いは
加速運転中の停電の場合には、直流母線電圧が急低下し
てしまい、低電圧異常でトリップしてしまい、インバー
タ13が動作不能となってしまった。一般に、インバー
タ13の平滑コンデンサ15の容量は、コストや寸法の
関係で、100%負荷時に停電すると、約15〜20m
sec.程度の間電圧を維持できる能力しかない。これ
に対して、電圧検出リレー21の応答時間は、図8に示
す様に、10〜20msec.程度となり、更に、イン
バータ13の制御装置18のスキャン時間が5〜10m
sec.程度、モータ17の速度トルク応答時間にいた
っては数十msec.〜数百msec.もかかるため、
加速中や重負荷時には検出や応答が間に合わず、直流母
線電圧はP矢線の様に急降下するので、インバータ13
が低電圧トリップしてしまうことがほとんどであった。
軽負荷の場合は回生電圧によって直流母線電圧が維持さ
れるため、出力周波数に見られる様に直線的に減速制御
される。減速の途中で復電した場合は、この場合も電圧
検出リレーKの検出が10〜20msec.遅れるので
あるが、Q矢線に示す様に加速に転じることもできる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り従来技術に
よれば、定速軽負荷時の停電に際しては回生制動に転ず
ることができるものの、モータの加速時や重負荷時の停
電に際しては回生制動に転ずることができなかった。そ
こでこの発明の目的は、インバータの加速時あるいは重
負荷時であってもすばやく停電時に回生制動に転ずるこ
とができるインバータの停電時運転継続方法を提供する
ことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願請求項1記載のインバータの停電時運転継続方
法は、交流電源を整流して平滑コンデンサで平滑した直
流母線電圧のスイッチング出力によって駆動されるイン
バータの停電時運転継続方法において、交流電源の停電
の際に、インバータの直流母線電圧の低下を検知して、
加速時は加速制御を中止するとともに付加的回生制御量
を制御系に加算して回生制動を強制起動することを特徴
としている。以上のようにすることにより、加速制御を
中止するとともに、制御系に回生制御量を所定以上に付
加することにより、速やかに回生制動に入ることができ
るので、インバータの加速時であっても停電時に確実に
回生制動に転ずることができるようになる。また、請求
項2記載のインバータの停電時運転継続方法は、請求項
1記載の方法をインバータの制御系が速度発電機なしベ
クトル制御方式である場合に具体化したもので、交流電
源の停電の際に、インバータの直流母線電圧の低下を検
知して、加速時は加速制御を中止するとともにトルクフ
ォーシング量をトルク指令系に加算して、回生制動を強
制起動することを特徴としている。以上のようにするこ
とにより、速度発電機なしベクトル制御方式の場合にお
いてはトルクフォーシング量をトルク指令系に加算する
ことで、速やかに回生制動に入ることができることとな
る。そして、請求項3記載のインバータの停電時運転継
続方法は、請求項1記載の方法を速度発電機付きベクト
ル制御方式である場合に具体化したもので、交流電源の
停電の際に、インバータの直流母線電圧の低下を検知し
て、加速時は加速制御を中止するとともにトルク補償量
をトルク指令系に加算して、回生制動を強制起動するこ
とを特徴としている。以上のようにすることにより、速
度発電機付きベクトル制御方式の場合においてはトルク
補償量ををトルク指令系に加算することで、速やかに回
生制動に入ることができることとなる。さらに、請求項
4記載のインバータの停電時運転継続方法は、請求項1
記載の方法を電圧周波数制御方式である場合に具体化し
たもので、インバータの制御系が電圧周波数制御方式で
ある場合に、交流電源の停電の際に、インバータの直流
母線電圧の低下を検知して、加速時は加速制御を中止す
るとともにスリップフォーシング量をスリップ補償系に
加算して、回生制動を強制起動することを特徴としてい
る。以上のようにすることにより、電圧周波数制御方式
の場合においてはスリップフォーシング量をスリップ補
償系に加算することで、速やかに回生制動に入ることが
できることとなる。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、図によって本発明を更に詳
細に説明する。図1は、速度発電機なしベクトル制御方
式の場合の制御系の要部を説明するためのブロック図で
あり、図2は、同ブロックの動作説明図である。インバ
ータ1は、交流電源2の給電を受けてモータ3を運転制
御する。制御系が加速速度指令を発して加速運転中に交
流電源2が停電すると、インバータ1の直流母線電圧が
低下を始める。直流母線電圧の低下を検知すると少なく
ともA時点には加速を中止して、直流母線電圧の低減を
少なくする。次いで、少なくとも時点Bには、トルクフ
ォーシングスイツチ5が一定時間閉路されて、負荷、慣
性、モータ容量等を勘案して設定したトルクフォーシン
グ量がトルクフォーシング源6からトルク指令系に加算
される。このとき、トルクフォーシング量はスリップ演
算器7にも入力するので、スリップ補償量も加算される
ことになる。このトルクフォーシング量の加算により、
回生トルクが強制的に発生せしめられ、直流母線電圧が
回復維持され、直線的な減速がもたらされる。この間、
トルクフォーシング量をそのままにしておくと、インバ
ータ3が逆方向回転にまで進行してしまうので、減速途
中でトルクフォーシングスイッチ5を開路してトルクフ
ォーシング量を解除してやり、通常トルク指令に戻して
やる。その後、インバータ1はベースブロックされて、
トルク指令量、スリップ補償量が解除される。
【0006】図3は、速度発電機付きベクトル制御方式
の場合の制御系の要部を説明するためのブロック図であ
り、図4はその動作説明図である。この場合、インバー
タ3に速度発電機8が設けられており、モータ回転数に
比例する量が制御系にフィードバックされる。この場合
も、交流電源2の停電は、インバータ1の直流母線電圧
の低下として検知される。直流母線電圧の低下が検知さ
れると、A時点では加速を中止し直流母線電圧の低減を
阻止し、B時点では減速を開始するとともに、トルク補
償スイッチ9を閉路して、トルク補償源10からあらか
じめ設定したトルク補償量をトルク指令系に加算する。
この時、トルク補償量はスリップ演算器7にも入力する
ので、スリップ補償量も加算されることになる。する
と、初期に大きな回生トルク指令が出力されて強制的に
回生制動に引き込まれる。その後、加算したトルク補償
量は、速度ループ内で自然にキャンセルされるのでトル
ク補償スイッチ9はそのままにしておく。制動が完了し
てインバータ1がベースロックされるとトルク補償スイ
ッチ9を開路し、トルク補償とトルク指令とスリップ補
償とを解除する。
【0007】図5は、電圧周波数方式の場合の制御系の
要部を説明するためのブロック図、図6はこの場合の動
作説明図である。電圧周波数方式の場合は、トルク分を
直接制御することができないので、スリップ分だけ加算
して回生制動に引き入れる。交流電源2が停電すると、
インバータ1の直流母線電圧の低下によってそれが検知
される。直流母線電圧の低下が検知された後少なくとも
A時点には、加速制御が中止されて直流母線電圧の低減
が阻止され、続いてB時点には減速が開始されるととも
にスリップフォーシングスイッチ11が閉路されて、ス
リップフォーシング源12からスリップフォーシング量
がスリップ補償系に加算される。すると、ソフトスター
タ最終出力周波数特性は実線の様に変化し、暫時急減速
して回生制動に引き入れた後一定率で減速し、最低出力
周波数以下になると、インバータ1はベースロックして
スリップフォーシングスイッチ11を開路し、スリップ
フォーシング量を零にし、通常のスリップ補償に戻され
る。尚、一旦回生制動に入った後に復電して再加速する
場合は、速度発電機付きベクトル制御方式で加算したト
ルク補償量と、電圧周波数制御方式で加算したスリップ
フォーシング量は、再加速中に徐々に減らして行き、再
加速完了時に元に戻しておく。速度発電機なしベクトル
制御方式の場合は、トルクフォーシング解除後であれば
そのまま再加速してよいが、解除前の場合はトルクフォ
ーシング量を徐々に減らして行く必要がある。
【0008】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、交流電源
を整流して平滑コンデンサで平滑した直流母線電圧のス
イッチング出力によって駆動されるインバータの停電時
運転継続方法において、交流電源の停電の際に、インバ
ータの直流母線電圧の低下を検知して、加速制御を中止
することによりインバータの直流母線電圧の低減を阻止
するとともに付加的回生制御量を制御系に加算して回生
制動を強制起動するものであるので、加速制御中であっ
ても、迅速かつ安定して回生制動に移行でき、設備の安
全性、安定性が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】速度発電機なしベクトル制御方式の場合の、こ
の発明にもとずく制御系の要部を示すブロック図であ
る。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】速度発電機付きベクトル制御方式の場合の、こ
の発明にもとずく制御系の要部を示すブロック図であ
る。
【図4】図3の動作説明図である。
【図5】電圧周波数制御方式の場合の、この発明にもと
ずく制御系の要部を示すブロック図である。
【図6】図5の動作説明図である。
【図7】従来のインバータの概略構成図である。
【図8】従来のインバータの動作説明図である。
【符号の説明】
1 インバータ 2 交流電源 3 モータ 4 トルク演算器 5 トルクフォーシングスイッチ 6 トルクフォーシング源 7 スリップ演算器 8 速度発電機 9 トルク補償スイッチ 10 トルク補償源 11 スリップフォーシングスイッチ 12 スリップフォーシング源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H576 AA02 AA17 BB06 BB10 CC05 DD02 DD04 EE01 EE04 EE09 GG02 HB02 LL07 LL12 LL24 MM13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を整流して平滑コンデンサで平
    滑した直流母線電圧のスイッチング出力によって駆動さ
    れるインバータの停電時運転継続方法において、 交流電源の停電の際に、インバータの直流母線電圧の低
    下を検知して、加速時は加速制御を中止するとともに付
    加的回生制御量を制御系に加算して回生制動を強制起動
    することを特徴とするインバータの停電時運転継続方
    法。
  2. 【請求項2】 インバータの制御系が速度発電機なしベ
    クトル制御方式である場合に、交流電源の停電の際に、
    インバータの直流母線電圧の低下を検知して、加速時は
    加速制御を中止するとともにトルクフォーシング量をト
    ルク指令系に加算して、回生制動を強制起動することを
    特徴とするインバータの停電時運転継続方法。
  3. 【請求項3】 インバータの制御系が速度発電機付きベ
    クトル制御方式である場合に、交流電源の停電の際に、
    インバータの直流母線電圧の低下を検知して、加速時は
    加速制御を中止するとともにトルク補償量をトルク指令
    系に加算して、回生制動を強制起動することを特徴とす
    るインバータの停電時運転継続方法。
  4. 【請求項4】 インバータの制御系が電圧周波数制御方
    式である場合に、交流電源の停電の際に、インバータの
    直流母線電圧の低下を検知して、加速時は加速制御を中
    止するとともにスリップフォーシング量をスリップ補償
    系に加算して、回生制動を強制起動することを特徴とす
    るインバータの停電時運転継続方法。
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JP2006087155A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Toshiba Corp インバータ駆動ブロワ制御装置
US10922182B2 (en) 2018-01-29 2021-02-16 Fanuc Corporation Motor driving device and determination method
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