JP2002142482A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP2002142482A
JP2002142482A JP2000333484A JP2000333484A JP2002142482A JP 2002142482 A JP2002142482 A JP 2002142482A JP 2000333484 A JP2000333484 A JP 2000333484A JP 2000333484 A JP2000333484 A JP 2000333484A JP 2002142482 A JP2002142482 A JP 2002142482A
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Japan
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current
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inverter
motor
power failure
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JP2000333484A
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English (en)
Inventor
Naonobu Shinoda
尚信 篠田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】瞬時停電後の再起動時に電圧振動、電流振動を
生じることがなく、モータの迅速な再昇速が可能なイン
バータ装置を提供すること。 【解決手段】三相交流をサイリスタ整流回路(4)で直
流に変換した後、インバータ回路(6)にて三相交流電
流に変換してモータ(3)を駆動するインバータ装置に
おいて、前記サイリスタ整流回路(4)の出力端に並列
に設けられた環流用のサイリスタ回路(24)と、瞬時
停電時に、前記サイリスタ回路(24)を導通して電流
を環流させ、かつ前記インバータ回路(6)の周波数制
御によって前記モータ(3)を回生運転して回路損失を
補いながら前記モータ(3)の励磁電流を維持制御する
制御手段(11,18,20)と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータを駆動する
インバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来例に係る誘導モータ駆動用
電流型インバータ装置の構成を示す図である。
【0003】この装置では、三相交流電源1からの三相
交流出力が電流型インバータ装置2’に入力され、電流
型インバータ装置2’の三相交流出力が三相誘導モータ
(電動機)3に入力される。電流型インバータ装置2’
の内部では、三相交流をサイリスタ整流回路4で直流に
変換し、その直流出力を直流リアクトル51,52で電
流平滑してインバータ回路6にて三相交流電流に変換す
る。インバータ回路6の出力端には並列コンデンサ回路
7が接続されている。
【0004】電流型インバータ装置2’の制御装置は、
回転数検出器8からの回転数検出信号9と回転数指令信
号10に従い電流指令信号12と周波数指令信号13を
演算する回転数制御器11と、電流指令信号12と電流
検出器14からの電流検出信号15と入力電圧検出器1
6からの入力電圧検出信号17に従いサイリスタ整流回
路4への点弧指令出力19を制御する整流回路制御装置
18と、周波数指令信号13に従いインバータ回路6へ
のオンオフ指令出力21を制御するインバータ回路制御
装置20からなる。
【0005】また電流型インバータ装置2’は、入力電
圧検出信号17から三相交流電源1の停電を検知し、停
電信号23を出力する停電検知装置22を備えている。
【0006】図5は、上記電流型インバータ装置2’に
より三相誘導モータ3を駆動している最中に三相交流電
源1に瞬停(瞬時停電)が生じた場合の動作を示すタイ
ムチャートである。
【0007】時刻T1に瞬停が開始すると、停電検知装
置22は停電を検知し、整流回路制御装置18と回転数
制御器11へ停電信号23を出力する。すると整流回路
制御装置18は、サイリスタ整流回路4への点弧指令出
力19を遮断し、回転数制御器11は、回転数制御動作
を停止する。時刻T2に三相交流電源1が復電した後、
整流回路制御回路18は点弧指令出力19を再開し、回
転数制御器11は回転数制御動作を再開する。
【0008】三相誘導モータ3とそれに接続される回転
負荷装置の慣性が大きく、停電時間が短い場合、復電時
(時刻T2)においても三相誘電モータ3は回転を続
け、かつ三相誘導モータ3の励磁回路残留電流により、
モータ電圧が残留する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状態で再
起動する場合、インバータ回路6の出力交流電流は三相
誘導モータ3の励磁電流を供給するように、残留電圧位
相に対して90°遅れた位相とする必要がある。しか
し、起動時の位相がずれると、図5のように大きなモー
タ電流振動、モータ電圧振動を生じる可能性があり、過
大トルクや過電流の発生の危険がある。
【0010】また、再起動後に三相誘導モータ3の内部
磁束が規定の大きさとなるまで、三相誘導モータ3の内
部励磁回路の時定数で決まる時間tpを必要とする。こ
のため、内部磁束が十分大きくなるまでの間は、回転数
制御器11により回転数を制御しようとしても三相誘導
モータ3の発生トルクが小さく、再昇速可能となるまで
に時間がかかる。
【0011】本発明の目的は、瞬時停電後の再起動時に
電圧振動、電流振動を生じることがなく、モータの迅速
な再昇速が可能なインバータ装置を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のインバータ装置は以下の如く
構成されている。
【0013】(1)本発明のインバータ装置は、三相交
流をサイリスタ整流回路で直流に変換した後、インバー
タ回路にて三相交流電流に変換してモータを駆動するイ
ンバータ装置において、前記サイリスタ整流回路の出力
端に並列に設けられた環流用のサイリスタ回路と、瞬時
停電時に、前記サイリスタ回路を導通して電流を環流さ
せ、かつ前記インバータ回路の周波数制御によって前記
モータを回生運転して回路損失を補いながら前記モータ
の励磁電流を維持制御する制御手段と、から構成されて
いる。
【0014】(2)本発明のインバータ装置は上記
(1)に記載の装置であり、かつ前記制御手段は、停電
中に前記モータの励磁電流相当の直流電流指令を演算
し、これと直流電流検出値を比較して、前記検出値が大
きいときはすべり周波数(インバータ周波数―モータ回
転周波数)を大きくし、前記検出値が小さいときはすべ
り周波数を小さくする。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態に係
る誘導モータ駆動用電流型インバータ装置の構成を示す
図である。図1において図4と同一な部分には同符号を
付してある。
【0016】この装置では、三相交流電源1からの三相
交流出力が電流型インバータ装置2に入力され、電流型
インバータ装置2の三相交流出力が三相誘導モータ(電
動機)3に入力される。電流型インバータ装置2の内部
では、三相交流をサイリスタ整流回路4で直流に変換
し、その直流出力を直流リアクトル51,52で電流平
滑してインバータ回路6にて三相交流電流に変換する。
インバータ回路6の出力端には並列コンデンサ回路7が
接続されている。また、サイリスタ整流回路4の直流出
力端には、サイリスタ整流回路4と並列に環流サイリス
タ回路24が接続されている。
【0017】電流型インバータ装置2の制御装置は、回
転数検出器8からの回転数検出信号9と回転数指令信号
10に従い電流指令信号12と周波数指令信号13を演
算する回転数制御器11と、電流指令信号12と電流検
出器14からの電流検出信号15と入力電圧検出器16
からの入力電圧検出信号17に従いサイリスタ整流回路
4への点弧指令出力19を制御する整流回路制御装置1
8と、周波数指令信号13に従いインバータ回路6への
オンオフ指令出力21を制御するインバータ回路制御装
置20からなる。
【0018】また電流型インバータ装置2は、入力電圧
検出信号17から三相交流電源1の停電を検知し、停電
信号23を出力する停電検知装置22と、停電中に回転
数検出信号9と電流検出信号15と停電中電流指令信号
25に従って停電中周波数指令信号27を演算する停電
中周波数制御装置26と、停電信号23により環流サイ
リスタ回路24への点弧パルス29を出力する環流サイ
リスタ点弧装置28と、停電信号23によりインバータ
回路制御装置20への周波数指令信号13を切り換える
周波数指令切替機構30を備えている。
【0019】図2は、上記電流型インバータ装置2によ
り三相誘導モータ3を駆動している最中に三相交流電源
1に瞬停(瞬時停電)が生じた場合の動作を示すタイム
チャートである。
【0020】時刻T1に瞬停が開始すると、停電検知装
置22は停電を検知し、整流回路制御装置18、環流サ
イリスタ点弧装置28、周波数指令切替機構30、及び
回転数制御器11へ停電信号23を出力する。すると整
流回路制御装置18は、サイリスタ整流回路4への点弧
指令出力19を遮断し、環流サイリスタ点弧装置28は
環流サイリスタ回路24を導通する。また、周波数指令
切替機構30はインバータ回路制御装置20への周波数
指令を停電中周波数指令信号27に切り替え、回転数制
御器11は回転数制御動作を停止する。
【0021】瞬停中は図中矢印31(瞬停中電流ルー
ト)で示すように、環流サイリスタ回路24を介して三
相誘導モータ3と電流型インバータ装置2の間を電流が
環流し、三相誘導モータ3の励磁電流相当分の電流を継
続し、内部磁束を維持する。さらに、電流型インバータ
装置2内部での損失を補うため、停電中周波数制御装置
26でインバータ回路6の周波数を制御して三相誘導モ
ータ3を回生運転する。
【0022】図3は、回生運転中のインバータ回路6の
周波数と三相誘導モータ3の回転数との差(すべり周波
数)と、瞬停中の回生電力との関係を示す図である。図
3のようにすべり周波数を制御することで回生電力を制
御できるので、最大電力Prmとなるすべり周波数−F
smまでの範囲では、電流を増加させたいときはすべり
周波数絶対値を大きく、電流を減少させたいときはすべ
り周波数絶対値を小さくすることで電流を制御できる。
通常、電流型インバータ装置2の内部損失は三相誘導モ
ータ3の定格容量に対して十分小さく、必要な回生電力
も最大電力Prmに対して小さいため、上記の周波数制
御により瞬停中の電力を制御できる。
【0023】停電中の制御演算手順を以下に示す。
【0024】停電中電流指令信号25は、以下の手順で
決定される。
【0025】(1)モータの励磁インダクタンスLmと磁束
設定値ψr*より、励磁電流指令id*を算定する。
【0026】 id*=ψr*/Lm (1) (2)インバータ装置2の出力端並列コンデンサ回路7
(各相静電容量をCとする)の影響を補正して、モータ
電流指令値is*を算定する。
【0027】(ωe:インバータ角周波数、Lss:モータ
一次回路自己インダクタンス) is*=id*×(1-ωe×C×Lss) (2) (3)モータ電流指令値is*を、インバータ装置2の直流電
流指令idc*へ変換する。
【0028】 idc*=is*×π/(3√2) (3) (4)上記の直流電流指令を停電中電流指令信号25とし
て設定する。
【0029】停電中周波数制御装置26では、以下の制
御演算を行なう。
【0030】(1)停電中電流指令信号25(idc*)と電
流検出信号(idc)を比較して、すべり角周波数指令値
ωsを演算する。(Ks:比例制御ゲイン、Ts:積分制御
時定数) ωs*=Ks×(idc-idc*)+Ks/Ts∫(idc-idc*)dt (2)すべり角周波数指令ωeとモータ回転数検出信号(角
周波数をωrとする)より、インバータ周波数指令値を
演算する。(p:モータ極対数) ωe*=ωr×p+ωs* (3)上記のインバータ周波数指令値を停電中周波数指令
信号27として使用する。
【0031】時刻T2に三相交流電源1が復電した後
に、整流回路制御回路18は点弧指令出力19を再開
し、周波数指令切替機構30はインバータ回路制御装置
20への周波数指令を回転数制御装置11からの周波数
指令信号13に切り替え、回転数制御を再開する。前述
したように瞬停中も三相誘導モータ3の励磁電流制御は
継続して制御されているため、再起動時の位相差は生じ
得ず、大きな電流振動、電圧振動はなく、スムーズな再
起動が可能である。
【0032】また、瞬停中も三相誘導モータ3の内部磁
束は規定の大きさに維持されているため、内部磁束の立
ち上がりを待たずに回転数制御の開始が可能であり、再
昇速可能となるまでに必要な時間が短縮される。
【0033】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。
【0034】
【発明の効果】本発明のインバータ装置によれば、瞬時
停電後の再起動時に残留電圧との位相ミスマッチによる
電圧振動、電流振動を生じることがなく、また、モータ
内部磁束の立ち上がりを待つことなくモータの迅速な再
昇速が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る誘導モータ駆動用電
流型インバータ装置の構成を示す図。
【図2】本発明の実施の形態に係るタイムチャート。
【図3】本発明の実施の形態に係る回生運転中のすべり
周波数と、瞬停中の回生電力との関係を示す図。
【図4】従来例に係る誘導モータ駆動用電流型インバー
タ装置の構成を示す図。
【図5】従来例に係るタイムチャート。
【符号の説明】
1…三相交流電源 2…電流型インバータ装置 3…三相誘導モータ 4…サイリスタ整流回路 51,52…直流リアクトル 6…インバータ回路 7…並列コンデンサ回路 8…回転数検出器 9…回転数検出信号 10…回転数指令信号 11…回転数制御器 12…電流指令信号 13…周波数指令信号 14…電流検出器 15…電流検出信号 16…入力電圧検出器 17…入力電圧検出信号 18…整流回路制御装置 19…点弧指令出力 20…インバータ回路制御装置 21…オンオフ指令出力 22…停電検知装置 23…停電信号 24…環流サイリスタ回路 25…停電中電流指令信号 26…停電中周波数制御装置 27…停電中周波数指令信号 28…環流サイリスタ点弧装置 29…点弧パルス 30…周波数指令切替機構 31…瞬停中電流ルート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA04 BB01 BB06 CA03 CB05 CC12 DA05 DB01 DC02 DC05 FA02 FA12 FA13 GA05 5H576 BB09 CC05 DD02 DD04 EE01 EE03 EE09 GG02 GG04 HA05 HB03 LL02 LL06 LL22 LL24 MM13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三相交流をサイリスタ整流回路で直流に変
    換した後、インバータ回路にて三相交流電流に変換して
    モータを駆動するインバータ装置において、 前記サイリスタ整流回路の出力端に並列に設けられた環
    流用のサイリスタ回路と、 瞬時停電時に、前記サイリスタ回路を導通して電流を環
    流させ、かつ前記インバータ回路の周波数制御によって
    前記モータを回生運転して回路損失を補いながら前記モ
    ータの励磁電流を維持制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とするインバータ装置。
  2. 【請求項2】前記制御手段は、停電中に前記モータの励
    磁電流相当の直流電流指令を演算し、これと直流電流検
    出値を比較して、前記検出値が大きいときはすべり周波
    数を大きくし、前記検出値が小さいときはすべり周波数
    を小さくすることを特徴とする請求項1に記載のインバ
    ータ装置。
JP2000333484A 2000-10-31 2000-10-31 インバータ装置 Withdrawn JP2002142482A (ja)

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Cited By (2)

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