JP2001211657A

JP2001211657A - モータ駆動システム

Info

Publication number: JP2001211657A
Application number: JP2000019531A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Oshiumi; 幸一郎鴛海
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、イナーシャの小さい負荷を備えた駆動
系においては、バックアップコンデンサにより、瞬停時
の駆動電圧を維持するよう構成し、システムの連続運転
を可能としていた。しかし、コンデンサが寿命部品であ
るため、メンテナンス性に問題があり、特に、バックア
ップコンデンサの数が多数必要であるシステムにおいて
は、この問題は顕著であった。【解決手段】駆動電圧が異なる２系統のモータ駆動系
３０・３１と、両駆動系に電力を供給する共通の交流電
源１５とを備え、一方の駆動系３１にはトランス１３を
介して電力供給が行われるシステムであって、両駆動系
の間に瞬停時専用のインバータ装置２０を介装し、瞬停
時、他方の駆動系３０に属するモータ１７からの回生電
力を、瞬停時専用のインバータ装置及びトランスを介し
て一方の駆動系３１に供給する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共通の交流電源に
接続された２系統のモータ駆動系を有するシステムにお
いて、瞬停時における駆動電圧を維持し、システム全体
の連続運転を可能とすることを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】例えば、仮撚機等の繊維機械や他の産業
機械におけるモータ駆動系を有するシステムにおいて
は、瞬停時においても連続運転を補償する必要のあるシ
ステムがある。このようなモータ駆動システムでは、瞬
停時にインバータ制御を行うことでモータを減速制御
し、モータの減速制御により回生電力を得ることによっ
て、駆動電圧を維持する制御方法が行われている。

【０００３】図６は、駆動電圧が異なる２系統のモータ
駆動系４０・４１と、両駆動系に電力を供給する共通の
交流電源とを備えたモータ駆動システムの一例であり、
モータ駆動系４１にはトランスを介して電力が供給され
る構成としている。この実施例では、モータ駆動系４０
側のモータ４０Ｍはイナーシャの大きい負荷を備えたモ
ータであり、モータ駆動系４１側の複数のモータ４１Ｍ
はイナーシャの小さい負荷を備えたモータである。

【０００４】このような構成におけるシステムにおい
て、瞬停時には各モータ４０Ｍ・４１Ｍはインバータ制
御により減速制御が行われる。そして、モータ駆動系４
０においては、イナーシャの大きい負荷を備えたモータ
４０Ｍが回生電力を発生させることによって、瞬停時の
駆動電圧を維持することが可能であるのに対し、モータ
駆動系４１側では、殆ど回生電力が得られない。そこ
で、モータ駆動系４１においては図に示すように、ＡＣ
／ＤＣコンバータにバックアップコンデンサを備え、瞬
停時の駆動電圧を維持するよう構成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成において
は、バックアップコンデンサにより、瞬停時の駆動電圧
が維持され、システムの連続運転を可能としているが、
コンデンサが寿命部品であるため、メンテナンス性に問
題がある。特に、繊維機械では、イナーシャの小さい負
荷を備えたモータが多数配置される構成が多く（例え
ば、仮撚機においては、イナーシャの小さい負荷を備え
た仮撚装置用モータが、かなりの数で配置されてい
る）、必然的にバックアップコンデンサの数も多数とな
り、メンテナンスが大変になるという問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に課題を解決するための
手段について説明する。即ち、請求項１記載の如く、駆
動電圧が異なる２系統のモータ駆動系と、両駆動系に電
力を供給する共通の交流電源とを備え、一方の駆動系に
はトランスを介して電力供給が行われるシステムであっ
て、両駆動系の間に瞬停時専用のインバータ装置を介装
し、瞬停時、他方の駆動系に属するモータからの回生電
力を、瞬停時専用のインバータ装置及びトランスを介し
て一方の駆動系に供給する構成とした。

【０００７】また、請求項２記載の如く、前記瞬停時専
用のインバータ装置は、瞬停検出手段を有し、瞬停を検
出すると、交流電源からトランスの一次側に電力が供給
される通常の電力供給状態から、前記両駆動系が瞬停時
専用のインバータ装置及びトランスを介して接続される
回生電力供給状態に切換える構成とした。

【０００８】また、請求項３記載の如く、前記一方の駆
動系に属するモータは、仮撚機の各錘に設けられた仮撚
装置を駆動する複数の仮撚装置用モータとし、前記他方
の駆動系に属するモータは、仮撚機の巻取ドラム駆動用
モータとした。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を添付
の図面により説明する。図１は本発明に係るモータ駆動
システムの全体構成図、図２は瞬停時専用インバータ装
置の構成図、図３はメインモータ用インバータ装置の構
成図、図４は単錘駆動用インバータ装置の構成図、図５
は本発明を応用する一実施例である仮撚機の全体概略
図、図６はモータ駆動システムの従来構成図である。

【００１０】まず、本発明に係るモータ駆動システムを
応用する一実施例である仮撚機１の概略構成について図
５を用いて説明する。給糸パッケージ６から解舒された
糸条Ｙ（フィラメント糸）が第一フィードローラＦ１
と、該第一フィードローラＦ１の下流側に配置される第
二フィードローラＦ２とによって延伸可能な糸張力に保
持されている。これら第一・第二フィードローラＦ１・
Ｆ２間の下流側に仮撚装置５が設けられている。該仮撚
装置５により糸条Ｙに撚りがかけられ、第一フィードロ
ーラＦ１までの糸条Ｙは撚りが入った加撚状態となって
いる。仮撚装置５は、一対のベルトが交差して配置され
るニップツイスターであり、それぞれのベルトを駆動す
る仮撚装置用モータ１１・１１（図１に図示）が設けら
れている。このようにして、一対のベルトが糸条Ｙを挟
持しながら、仮撚装置用モータ１１・１１により駆動
し、糸条Ｙに撚りをかけるのである。

【００１１】また、第一・第二フィードローラＦ１・Ｆ
２間の上流側には熱固定用の糸条熱処理装置３が設けら
れている。該糸条熱処理装置３は、撚りが入った糸条Ｙ
を延伸温度まで加熱するものであり、熱媒液又は電熱ヒ
ータを用いて精度良く温度コントロールされている。該
糸条熱処理装置３の下流側にクーリングプレート４を設
けて、糸条熱処理装置３により加熱された糸条Ｙを冷却
するようにしている。このように、仮撚機１において
は、給糸パッケージ６から解舒した糸条Ｙに撚りを付与
した状態で延伸し、この撚りに沿った延伸を熱固定する
ことで、該糸条Ｙを嵩高加工糸に加工している。そし
て、加工済の糸条Ｙはトラバース装置８で綾振りされ、
巻取ドラム９に転接して回転する巻取パッケージ７に巻
き取られるようにしている。尚、第二フィードローラＦ
２とトラバース装置８との間に第二の糸条熱処理装置を
設けてもよい。以上の如く仮撚機１の１ユニット（錘）
が構成されており、このユニットが複数並設されて１ス
パンを構成している。そして、このスパンが複数並設さ
れて１台の仮撚機を構成している。

【００１２】図１に示すように、前記仮撚装置５を駆動
する仮撚装置用モータ１１・１１は共通の単錘駆動用イ
ンバータ装置１０に同期制御されており、複数の単錘駆
動用インバータ装置１０・１０・・・が共通の交流−直
流変換装置であるＡＣ／ＤＣコンバータ１２に接続され
ている。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２・１２・・
・の入力側（交流側）がトランス１３を介して、三相の
交流電源１５に接続されている。また、該トランス１３
と交流電源１５間には、切換手段１４が設けられてお
り、該切換手段１４を正常時端子１４ａに接続すること
で、交流電源１５からトランス１３を介して複数のモー
タ１１・１１・・・に電力供給が行えるようにしてい
る。

【００１３】各巻取ドラム９は全錘共通の巻取用モータ
１７により同期状態で駆動されており、該巻取用モータ
１７がメインモータ用インバータ装置１８に接続されて
いる。そして、メインモータ用インバータ装置１８がＡ
Ｃ／ＤＣコンバータ１９を介して交流電源１５に接続さ
れている。

【００１４】上述した単錘駆動用インバータ装置１０・
１０・・・により制御される駆動系（本実施例では、仮
撚装置用モータ１１を含む駆動系）と、メインモータ用
インバータ装置１８により制御される駆動系（同じく巻
取用モータ１７を含む駆動系）とは、駆動電圧の異なる
２系統システムを構成している。本実施例では、前記交
流電源１５は、４００Ｖの三相交流電源であり、巻取用
モータ１７を含む駆動系は４００Ｖ駆動系としており、
仮撚装置用モータ１１を含む駆動系は、前記トランス１
３を介して変圧され２００Ｖ駆動系としている。

【００１５】ここで、巻取用モータ１７は前述の如く全
錘の巻取ドラム９を駆動する構成としているため、イナ
ーシャの大きい負荷を備えたモータであり、巻取用モー
タ１７を含む駆動系を以下の説明において高負荷駆動系
３０とする。また、仮撚装置用モータ１１は各錘の仮撚
装置５毎に設けたイナーシャの小さい負荷を備えたモー
タであり、仮撚装置用モータ１１を含む駆動系を以下の
説明において低負荷駆動系３１とする。

【００１６】そして、本発明に係るモータ駆動システム
においては、両駆動系３０・３１の間に瞬停時専用イン
バータ装置２０が介装されている。瞬停時専用インバー
タ装置２０の入力側の直流電源線は、前記メインモータ
用インバータ装置１８とＡＣ／ＤＣコンバータ１９間に
接続されており、瞬停時専用インバータ装置２０の出力
側（交流側）は、前記切換手段１４の瞬停時端子１４ｂ
に接続されている。

【００１７】瞬停時専用インバータ装置２０は、図２に
示すように、制御手段２０ａ、瞬停検出手段２０ｂ、及
びインバータ主回路２０ｃを含むインバータ回路より構
成されている。インバータ主回路２０ｃの出力側は、前
記切換手段１４の瞬停時端子１４ｂに接続されており、
インバータ主回路２０ｃの入力側は、正側直流電源線２
０ｄが端子Ｐに、負側直流電源線２０ｅが端子Ｎにそれ
ぞれ接続されている。そして、正常運転時には、前記交
流電源１５から供給される電流が、図１に示す瞬停検出
回路２２を介して瞬停時専用インバータ装置２０に入力
され、該瞬停時専用インバータ装置２０内の図示せぬ整
流回路によって整流されたのち、ＰＮ間に直流電圧を出
力する。そして、前記瞬停検出手段２０ｂは、常時ＰＮ
間の電圧を検出しており、ＰＮ間の直流電圧が不足電圧
となった場合に、交流電源１５に瞬停が発生したことを
検出する。

【００１８】また、巻取用モータ１７を制御するメイン
モータ用インバータ装置１８は、図３に示すように、減
速制御手段１８ａ、瞬停検出手段１８ｂ、及びインバー
タ主回路１８ｃを含むインバータ回路より構成されてお
り、該インバータ主回路１８ｃの出力側が巻取用モータ
１７に接続されている。また、インバータ主回路１８ｃ
の入力側は、正側直流電源線１８ｄ及び負側直流電源線
１８ｅがそれぞれ接続され、瞬停検出手段１８ｂは、直
流電源線１８ｄ・１８ｅ間の電圧を常時検出しており、
交流電源１５の瞬停を検出可能としている。

【００１９】仮撚装置用モータ１１を制御する単錘駆動
用インバータ装置１０も同様に、図４に示すように、減
速制御手段１０ａ、瞬停検出手段１０ｂ、及びインバー
タ主回路１０ｃ等から構成されており、インバータ主回
路１０ｃの出力側が仮撚装置用モータ１１に接続される
共に、瞬停検出手段１０ｂが正・負側直流電源線１０ｄ
・１０ｅ間の電圧を常時検出して、交流電源１５の瞬停
を検出可能としている。なお、前記減速制御手段１８ａ
・１０ａは、減速時間演算手段、若しくは減速割合演算
手段を備えており、瞬停時には、予め設定された減速時
間、若しくは減速割合で、各モータの減速制御を行うよ
うに構成している。

【００２０】以上の構成において、各仮撚装置用モータ
１１及び巻取用モータ１７の回転駆動により、巻取パッ
ケージ７を順次形成していくが、瞬停時に電力供給が遮
断された場合には、各駆動系３０・３１に対する電力供
給量が不足することとなる。しかし、本実施例における
仮撚機のように、瞬停時においても連続運転を補償する
必要があるシステムにおいては、瞬停発生時から復電ま
での駆動電圧を維持する必要がある。例えば、１秒間の
瞬停に対する駆動電圧の維持が要求される。

【００２１】ここで、巻取用モータ１７を含む高負荷駆
動系３０は、イナーシャの大きな負荷を備えた駆動系で
あるため、メインモータ用インバータ装置１８の瞬停検
出手段１８ｂが瞬停を検出して、減速制御手段１８ａに
より巻取用モータ１７の減速制御を行うと、イナーシャ
の大きい負荷を持つ巻取用モータ１７が発電機となり、
メインモータ用インバータ装置１８に戻る回生電力を得
て瞬停時の駆動電圧を維持することが可能である。

【００２２】これに対して、仮撚装置用モータ１１を含
む駆動系はイナーシャの小さい負荷を備えた駆動系であ
るため、単錘駆動用インバータ装置１０の瞬停検出手段
１０ｂが瞬停を検出して、減速制御手段１０ａにより仮
撚装置用モータ１１の減速制御を行っても、回生電力が
殆ど得られず、瞬停時の駆動電圧を維持することができ
ない。そこで、本発明においては以下のような制御を行
い、瞬停時の駆動電圧を維持することを可能とする。

【００２３】前記瞬停検出手段２０ｂにより瞬停が検出
された場合には、瞬停時専用インバータ装置２０は、制
御手段２０ａにより、前記切換手段１４を正常時端子１
４ａ側から瞬停時端子１４ｂ側に切換える。つまり、交
流電源１５からトランス１３の一次側に電力が供給され
る通常の電力供給状態の回路を切断し、高負荷駆動系３
０側の回路と、低負荷駆動系３１の回路とを、瞬停時専
用インバータ装置２０及びトランス１３を介して接続す
るのである。

【００２４】このような制御を行うことで、瞬停時に
は、イナーシャの大きい負荷を持つ巻取モータ１７が発
電機となり、回生電力がメインモータ用インバータ装置
１８を介して瞬停時専用インバータ装置２０に供給され
る。そして、瞬停時専用インバータ装置２０からは、回
生電力が交流電源１５と同じ周波数で出力され、トラン
ス１３で変圧された後、イナーシャの小さい負荷を持つ
仮撚装置用モータ１１に運動エネルギーが供給されるの
である。

【００２５】このように本発明は、両駆動系３０・３１
の間に瞬停時専用インバータ装置２０を介装し、瞬停
時、他方の駆動系（高負荷駆動系３０）に属する巻取用
モータ１７からの回生電力を、瞬停時専用インバータ装
置２０及びトランス１３を介して一方の駆動系（低負荷
駆動系３１）に供給する構成としたので、瞬停時に両駆
動系の駆動電圧を維持することが可能となり、モータ駆
動システムの連続運転を可能とした。また、イナーシャ
が小さい負荷を備えた駆動系の駆動電圧を維持するため
のバックアップ用コンデンサを不要にすることが可能と
なり、モータ駆動システムのメンテナンス性の向上が図
れた。なお、メインモータ用インバータ装置１８は、瞬
停時において、直流母線上の電圧値を検出しつつ、巻取
用モータ１７の減速制御を行うようにしてもよい。この
ような制御を行うことによって、必要以上の回生電力を
直流母線側に供給して、過電圧となることを防止でき
る。

【００２６】また、瞬停時専用インバータ装置２０は、
瞬停検出手段２０ｂを有し、瞬停を検出すると、交流電
源１５からトランス１３の一次側に電力が供給される通
常の電力供給状態から、前記両駆動系３０・３１が瞬停
時専用インバータ装置２０及びトランス１３を介して接
続される回生電力供給状態に切換える構成としたので、
瞬停時専用インバータ装置２０が、瞬停の検出から回路
の切換えまでの瞬停時の制御を全て行うユニット化され
た構成となり、既存システムへの組込みが行いやすい汎
用的な構成となった。

【００２７】以上の如く、本発明を仮撚機に応用するこ
とによって、即ち、駆動電圧が異なる２系統のモータ駆
動系のうち、一方の駆動系に属するモータは、仮撚機１
の各錘に設けられた仮撚装置５を駆動する複数の仮撚装
置用モータ１１とし、他方の駆動系に属するモータは、
仮撚機１の巻取用モータ１７としたので、イナーシャの
大きな負荷を備えた駆動系である巻取用モータ１７の回
生電力を、イナーシャの小さな負荷を備えた駆動系であ
る仮撚装置用モータ１１を含む駆動系に供給すること
で、瞬停時においても仮撚機１の連続運転が可能となっ
た。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏する。即ち、請求項１記載の如く、駆動
電圧が異なる２系統のモータ駆動系と、両駆動系に電力
を供給する共通の交流電源とを備え、一方の駆動系には
トランスを介して電力供給が行われるシステムであっ
て、両駆動系の間に瞬停時専用のインバータ装置を介装
し、瞬停時、他方の駆動系に属するモータからの回生電
力を、瞬停時専用のインバータ装置及びトランスを介し
て一方の駆動系に供給する構成としたので、瞬停時に両
駆動系の駆動電圧を維持することが可能となり、モータ
駆動システムの連続運転を可能とした。また、イナーシ
ャが小さい負荷を備えた駆動系の駆動電圧を維持するた
めのバックアップ用コンデンサを不要にすることが可能
となり、モータ駆動システムのメンテナンス性の向上が
図れた。

【００２９】また、請求項２記載の如く、前記瞬停時専
用のインバータ装置は、瞬停検出手段を有し、瞬停を検
出すると、交流電源からトランスの一次側に電力が供給
される通常の電力供給状態から、前記両駆動系が瞬停時
専用のインバータ装置及びトランスを介して接続される
回生電力供給状態に切換える構成としたので、瞬停時専
用のインバータ装置が、瞬停の検出から回路の切換えま
での瞬停時の制御を全て行うユニット化された構成とな
り、既存システムへの組込みが行いやすい汎用的な構成
となった。

【００３０】また、請求項３記載の如く、前記一方の駆
動系に属するモータは、仮撚機の各錘に設けられた仮撚
装置を駆動する複数の仮撚装置用モータとし、前記他方
の駆動系に属するモータは、仮撚機の巻取ドラム駆動用
モータとしたので、イナーシャの大きな負荷を備えた駆
動系である巻取ドラム駆動用モータの回生電力を、イナ
ーシャの小さな負荷を備えた駆動系である仮撚装置用モ
ータを含む駆動系に供給することで、瞬停時においても
仮撚機の連続運転が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータ駆動システムの全体構成図
である。

【図２】瞬停時専用インバータ装置の構成図である。

【図３】メインモータ用インバータ装置の構成図であ
る。

【図４】単錘駆動用インバータ装置の構成図である。

【図５】本発明を応用する一実施例である仮撚機の全体
概略図である。

【図６】モータ駆動システムの従来構成図である。

【符号の説明】

１０単錘駆動用インバータ装置１１仮撚装置用モータ１３トランス１５交流電源１７巻取用モータ１８メインモータ用インバータ装置２０瞬停時専用インバータ装置２０ａ制御手段２０ｂ瞬停検出手段２０ｃインバータ主回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G015 FA16 GA06 HA13 JA01 JA10 JA27 JA34 JA47 JA64 5H007 AA17 BB01 BB06 CA01 DC05 FA02 FA16 5H572 AA04 AA20 BB07 BB08 BB10 CC05 EE06 FF05 FF10 HA10 HB07 HC07 HC09 LL24 MM11 MM13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動電圧が異なる２系統のモータ駆動系
と、両駆動系に電力を供給する共通の交流電源とを備
え、一方の駆動系にはトランスを介して電力供給が行わ
れるシステムであって、両駆動系の間に瞬停時専用のイ
ンバータ装置を介装し、瞬停時、他方の駆動系に属する
モータからの回生電力を、瞬停時専用のインバータ装置
及びトランスを介して一方の駆動系に供給する構成とし
たことを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】前記瞬停時専用のインバータ装置は、瞬
停検出手段を有し、瞬停を検出すると、交流電源からト
ランスの一次側に電力が供給される通常の電力供給状態
から、前記両駆動系が瞬停時専用のインバータ装置及び
トランスを介して接続される回生電力供給状態に切換え
る構成としたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆
動システム。
【請求項３】前記一方の駆動系に属するモータは、仮
撚機の各錘に設けられた仮撚装置を駆動する複数の仮撚
装置用モータとし、前記他方の駆動系に属するモータ
は、仮撚機の巻取ドラム駆動用モータとしたことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載のモータ駆動システ
ム。