JP2003516107A - 駆動部と電力源との間で交流機械を切換える方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ボルト／ヘルツ形以外の駆動部と給電線又は発電機のような電力源との間で交流機械を切換える方法と装置が提供される。トランスファ手順では、トランスファの前に、電動機駆動部を準電圧モードにして、電動機駆動部の出力を電力源の出力と同期させることが出来るようにする。キャプチャ手順では、交流機械の検出された状態に基づいて、駆動部の出力を予め調整して、交流機械の端子に於ける電圧を駆動部の出力と同期させる。キャプチャ手順の間、交流機械の端子に於ける周波数並びに／又は電圧を電力源のそれと比較することにより、接触器の開路を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は電力源からの電力及び可変周波数駆動部からの電力の間で交流機械の
切換えを制御することに関する。更に具体的に言えば、本発明は、電力源からの
電力、及びボルト／ヘルツ制御方式を使わない駆動部からの電力の間で交流機械
を切換える方法と装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】

多くの用途では、給電線のような電力源からの電力を受取る交流機械を、可変
周波数電動機駆動部からの電力を受取るように又はその逆に切換えることが望ま
しい。この明細書で言う「電力源」という言葉は、給電線、発電機、中断するこ
とのない電力源のような交流電力の任意の源を指す。この明細書で言う「交流機
械」という言葉は、交流同期電動機、交流磁気抵抗電動機、発電機、ダイナモ等
のような任意の交流回転機械を指す。

【０００３】 例えば、ガスタービン静始動装置では、可変周波数電動機駆動部をジーゼル機
関の代わりに使って、発電機を自立速度に持ってきて、その後、発電機を給電線
に切換えることが出来る。可変速度ファン及びポンプのような別の用途では、電
動機駆動部を用いて可変速度を達成し、その後、電動機を給電線に切換えて、一
定の高速で持続運転をすることが望ましい。更に、電動機駆動部が故障した場合
、電動機を給電線に切換えて運転を続けることが望ましい。同様に、電動機を減
速する為、又は電動機の速度或いはトルクをその他の形で変える為に、電動機を
給電線から電動機駆動部に切変えることが望ましい場合が多い。この明細書では
、交流機械を駆動部から電力源に切換えることを「トランスファ」と呼び、交流
機械を電力源から駆動部に切換えることを「キャプチャ」と呼ぶ。

【０００４】 勿論、交流機械の速度は、電動機を駆動する入力信号の周波数と共に変化する
。しかし、電動機の誘導リアクタンスは低い周波数では低下し、この結果、電圧
が一定であれば、電動機に過大な電流が流れる。従って、従来のＶ／Ｆ（「ボル
ト／周波数」又は「ボルト／ヘルツ」）駆動制御は、駆動電圧と周波数の間の比
を一定にし、公称動作周波数になるまで、この前提で周波数を制御し、駆動部の
出力によって駆動される電動機の速度を制御する。Ｖ／Ｆ制御駆動部では、トラ
ンスファ及びキャプチャを達成する為に、駆動部の出力及び電力源の周波数を同
期させるのは比較的簡単である。しかし、Ｖ／Ｆ制御は、開放ループの性質を持
ち、その為に固有の安定性の問題がある。例えば、制御されるのが周波数である
から、機械の速度が直接的に制御されない。負荷に応じて、機械の滑りが生じ、
この為、電動機速度は入力電流の周波数に正比例しない。この問題を解決する為
に、複雑な滑り周波数アルゴリズムが開発されている。しかし、滑り周波数制御
が複雑さを増す他に、Ｖ／Ｆ制御は入力電流の内の界磁発生成分及びトルク発生
成分を別々に制御せず、その為、瞬時トルク制御を達成することが出来ない。

【０００５】 Ｖ／Ｆ制御駆動部の制約を克服する為に、「ベクトル制御」形駆動部が開発さ
れている。この明細書で言う「ベクトル制御」という言葉は、界磁の向き、自然
界磁向き制御及び直接トルク制御のような任意の形式の交流機械トルク制御を指
す。ベクトル制御形駆動部では、電動機のトルクが直接的に又は間接的に制御さ
れる。その為、ベクトル制御によって、交流機械を直流機械と同様に制御するこ
とが出来る。ベクトル制御アルゴリズムは周知であり、ベクトル制御形駆動部は
、直流機械の種々の制御用途に使われている。しかし、ベクトル制御は本質的に
基準電圧を供給するものではないので、ベクトル制御形駆動部の出力を給電線の
それと同期させるのが困難であり、その為、ベクトル制御形駆動部を持つ方式で
、線路トランスファ又はキャプチャ手順を実現するのが困難である。

【０００６】

【発明の概要】

本発明の第１の面は、電力源からの電力及び駆動部からの電力の間で交流機械
を切換える方法であり、該方法は、駆動部の出力を交流機械に結合する工程と、
ボルト／ヘルツ制御手順以外の制御手順を利用して、駆動部の出力を用いて交流
機械の速度を制御する工程と、駆動部から出力される電圧及び周波数を、トラン
スファ電圧の値及びトランスファ周波数の値に凍結する工程と、トランスファ周
波数の値及びトランスファ電圧の値を基準として使って、駆動部の出力を準電圧
(quasi-voltage) モードに従って制御する工程と、この制御する工程の後、駆動
部の出力及び電力源の出力を同期させる工程と、この同期させる工程の後、電力
源を交流機械に結合する工程と、交流機械から駆動部の出力を取除く工程とを含
む。

【０００７】 本発明の第２の面は、交流機械を電力源からの電力及び駆動部からの電力の間
で切換える方法であり、該方法は、電力源の出力を交流機械に結合して、電力源
の出力で交流機械を駆動する工程と、駆動部をアイドル状態にして、駆動部の出
力を交流機械に結合する工程と、交流機械から電力源の出力を切離す工程と、交
流機械の動作状態を検出する工程と、この検出する工程で検出された動作状態に
対応するように、駆動部の出力を予め調整する工程と、予め調整する工程に基づ
いて、駆動部の出力を制御する工程とを含む。

【０００８】 本発明の第３の面は、電力源からの電力及び電動機駆動部からの電力の間で交
流機械を切換える装置であり、該装置は、駆動部の出力を交流機械に結合する手
段と、ボルト／ヘルツ制御手順以外の制御手順を利用して、駆動部の出力を用い
て交流機械の速度を制御する手段と、駆動部から出力される電圧及び周波数をト
ランスファ電圧の値及びトランスファ周波数の値に凍結する手段と、トランスフ
ァ電圧の値及びトランスファ周波数の値を基準として使って、準電圧モードに従
って駆動部の出力を制御する手段と、駆動部の出力及び電力源の出力を同期させ
る手段と、同期させる手段が駆動部の出力及び電力源の出力を同期させた後に、
電力源を交流機械に結合する手段と、該結合する手段が電力源を交流機械に結合
した後に、交流機械から駆動部の出力を取除く手段とで構成される。

【０００９】 本発明の第４の面は、電力源からの電力及び駆動部からの電力の間で交流機械
を切換える装置であり、該装置は、電力源の出力を交流機械に結合して、該電力
源の出力で交流機械を駆動する手段と、駆動部をアイドル状態にして、駆動部の
出力を交流機械に結合する手段と、交流機械から電力源の出力を切離す手段と、
交流機械の動作状態を検出する手段と、検出する手段によって検出された動作状
態に対応するように、駆動部の出力を予め調整する手段と、予め調整する手段の
出力に基づいて、駆動部の出力を制御する手段とで構成される。

【００１０】 本発明の第５の面は、駆動部に結合されていて、駆動部に電力を供給する電力
源、駆動部の出力部分に結合された第１の開閉機構、電力源に結合された第２の
開閉機構、第１の開閉機構及び第２の開閉機構に結合された交流機械、及び第１
の開閉機構及び第２の開閉機構に作動的に結合されていて、交流機械をユーティ
リティ及び駆動部の出力部分に選択的に結合するように、第１の開閉機構及び第
２の開閉機構を制御する制御装置を持つ駆動装置で開閉機構の開路を検出する方
法である。この方法は、交流機械の端子に於ける周波数を検出し、交流機械の端
子に於ける周波数に基づいて、第２の開閉機構が開路していることを示す信号を
発生する工程を含む。

【００１１】 本発明の第６の面は、電力源からの電力及び駆動部の電力の間で交流機械を切
換える切換え装置であり、該装置は、電力源と、出力部分及び入力部分を持ち、
該入力部分が前記電力源に結合されている駆動部と、前記出力部分に結合された
第１の開閉機構と、前記電力源に結合された第２の開閉機構と、第１の開閉機構
及び第２の開閉機構に結合された交流機械と、第１の開閉機構及び第２の開閉機
構に作動的に結合されていて、交流機械を電力源及び駆動部の出力部分に選択的
に結合するように、第１の開閉機構及び第２の開閉機構を制御する制御装置とを
有し、制御装置は、第１の開閉機構が閉路していて第２の開閉機構が開路してい
るとき、ボルト／ヘルツ制御手順以外の制御手順を利用して、駆動部の出力で交
流機械の速度を制御し、駆動部から出力される電圧及び周波数をトランスファ電
圧の値及びトランスファ周波数の値に凍結するように作用し、更に制御装置は、
トランスファ手順の間、トランスファ電圧の値及びトランスファ周波数の値を基
準として使って、準電圧モードに従って駆動部の出力を制御して、駆動部の出力
及び電力源の出力の同期をし易くし、駆動部の出力及び電力源の出力が同期した
後に、第２の開閉機構を閉路して電力源を交流機械に結合し、その後、交流機械
から駆動部の出力を取除くように作用する。

【００１２】 本発明の第７の面は、電力源からの電力及び駆動部の電力の間で交流機械を切
換える切換え装置であり、該装置は、電力源と、出力部分及び入力部分を持ち、
該入力部分が前記電力源に結合されている駆動部と、前記出力部分に結合された
第１の開閉機構と、前記電力源に結合された第２の開閉機構と、第１の開閉機構
及び第２の開閉機構に結合された交流機械と、第１の開閉機構及び第２の開閉機
構に作動的に結合されていて、前記交流機械を前記電力源及び前記駆動部の出力
部分に選択的に結合するように第１の開閉機構及び第２の開閉機構を制御する制
御装置とを有し、該制御装置は、第２の開閉機構を閉路して前記電力源の出力を
交流機械に結合して、電力源の出力で交流機械を駆動すると共に、駆動部をアイ
ドル状態にして、第１の開閉機構を閉路して駆動部の出力を交流機械に結合する
ように作用し、更に制御装置は、第２の開閉機構を開路して、交流機械から電力
源の出力を切離し、交流機械の動作状態を検出し、検出された動作状態に対応す
るように、駆動部の出力を予め調整し、この予め調整することに基づいて、駆動
部の出力を制御するようにも作用する。

【００１３】

【発明の詳しい説明】

次に本発明の好ましい実施例を図面について説明する。

【００１４】 図１は好ましい実施例による電力切換え装置１０を示す。装置１０は、周波数
ｆの３相交流電力源である給電線１２と、ベクトル制御形可変周波数交流駆動部
である電動機駆動部１４と、駆動部出力接触器１６（開閉機構として作用する）
と、ユーティリティ接触器１８（これも開閉機構として作用する）と、電動機２
０とを含む。接触器１８及び１６の動作を制御して、電動機２０を給電線１２、
電動機駆動部１４又はその両方に選択的に結合することが出来ることが理解され
よう。制御装置２２が接触器１６及び１８に作動的に結合されていて、接触器１
６及び１８の状態を所望の形で制御する。制御装置２２は、所望の形でプログラ
ムされたマイクロプロセッサを基本とした装置、結線形アナログ論理回路、又は
これから説明するような形で接触器１８及び１６を制御するその他の任意の機構
であってよい。

【００１５】 電動機駆動部１４が、公知のベクトル制御方式で電動機２０のトルクを制御す
るベクトル制御アルゴリズムに対する命令を含むメモリを持つ駆動部制御装置３
０を含んでいる。制御装置３０は、電圧フォロア形で電動機２０を制御するアル
ゴリズムを含む準電圧モジュール３４をも含んでいる。判り易くする為に、準電
圧モジュール３４がここでは別個の素子として説明されるが、これから説明する
準電圧制御モードを作る命令で構成することが出来、別個のハードウエア又はソ
フトウエアを含む必要がない。電動機駆動部２０は、公知の形で電動機２０を駆
動する出力信号を発生する為に、制御装置３０によって制御される切換えブリッ
ジを持つ出力部分６４も含む。出力部分６４が周知の電動機磁束位相固定ループ
（ＰＬＬ）５２を含んでいる。電動機駆動部２０は、線路ＰＬＬ７０を持つ入力
部分６８をも含む。制御装置２２及び制御装置３０は、判り易くする為に、別個
の素子として示されているが、１つの制御装置で両方の機能を達成することが出
来る。

【００１６】 図２は、好ましい実施例のトランスファ手順に於ける電動機速度対時間のグラ
フであり、図３は、好ましい実施例のトランスファ手順のフローチャートである
。接触器１８を開路、そして接触器１６を閉路して、電動機２０を電動機駆動部
１４の出力によって制御出来るようにした状態で、工程Ａで、時刻Ｔ１に、制御
装置２２によってトランスファ指令が発生される。工程Ｂで、電動機２０が時刻
Ｔ２に定常状態速度に達するまで、駆動部制御装置３０のベクトル制御の下に、
電動機２０の速度が電動機駆動部１４によって上昇させられる。そのすぐ後、時
刻Ｔ３に、制御装置３０が工程Ｃで内部同期指令を発生して、準電圧制御モード
に切換えるべきであることを示す。この内部同期指令に応答して、工程Ｄで、電
力変換器１４内にある既存の電子回路を用いて、電動機周波数が標本化され、電
動機駆動部１４の出力に於ける電圧及び周波数が、時刻Ｔ４に、同期前の最後の
値に凍結される即ち保たれる。工程Ｅで、制御装置３０が、準電圧モジュール３
４の制御の下に、準電圧制御モードに切換わる。駆動部１４の出力電圧及び周波
数が固定され、準電圧モードに於ける基準になる。

【００１７】 時刻Ｔ５に、工程Ｇで、給電線１２及び電動機駆動部１４からの出力信号の位
相と大きさ、即ち、電圧が、電動機駆動部１４が準電圧制御モードにある間に、
釣合う、即ち、同期する。特に、電動機駆動部１４の出力をユーティリティ１２
と同相にする為に、電動機駆動部１４の出力周波数を傾斜させる、即ち調整する
。準電圧制御モードは、電圧フォロア・アルゴリズムを使うから、位相及び電圧
の釣合せは、位相及び電圧調整器によって容易に達成される。更に、このモード
は負荷の擾乱に影響されることがない。時刻Ｔ６に、工程Ｈで制御装置２２が接
触器１８を閉路する。その後、工程Ｉで、制御装置３０が電動機駆動部１４をア
イドル・モード、即ち、出力部分６４から出力信号が発生されない状態にし、次
に制御装置２２が接触器１６を開路して、トランスファ手順を完了し、電動機２
０が給電線１２から給電されるようにする。

【００１８】 図４はキャプチャ手順の間の電動機速度対時間のグラフであり、図５は、好ま
しい実施例のキャプチャ手順のフローチャートである。キャプチャ手順の間、電
動機２０は給電線１２から給電される状態から、電動機駆動部１４によって給電
される状態に切換えられる。電流の擾乱を最小限に抑える為、即ち電流の大きい
値又は小さい値を少なくする為、キャプチャの際、電動機駆動部１４の出力電圧
が電動機端子電圧と厳密に釣合うことが望ましい。好ましい実施例では、電動機
の種々の状態を追跡し、電動機駆動部１４は、付勢される、即ち、出力信号を発
生する前に、予め調整される。時刻Ｔ１に、工程Ａで、制御装置２２によってキ
ャプチャ指令が発生され、電動機駆動部１４がアイドル・モードにある間に、即
ち、電動機２０に対して出力信号を発生していない間に、駆動部接触器１６が閉
路される。工程Ｂで、電動機駆動部１４がこれから説明するようにして、予め調
整され始める。時刻Ｔ２に、工程Ｃで、ユーティリティ接触器１８が制御装置２
２によって開路される。工程Ｄで、ユーティリティ接触器１８の完全な開路が時
刻Ｔ３に検出される。例えば、電動機２０の逆起電力を使って、接触器１８の開
路を検出することが出来るし、後で詳しく説明する方法を使ってもよい。工程Ｅ
で、時刻Ｔ４に、電動機駆動部１４の出力部分６４が点弧される、即ち、出力部
分６４の切換えブリッジが、電動機２０を駆動する信号を供給するようにゲート
される。電動機駆動部１４は、これから詳しく説明するように、電動機の種々の
状態に従って制御されて、電動機２０のキャプチャ動作を円滑にする。時刻Ｔ５
に、工程Ｆで、電動機駆動部１４は、電動機２０のトルク及び速度調整を引継ぐ
ように制御される。

【００１９】 図６は、予め調整し、キャプチャ手順を達成する為の命令を含む制御装置３０
のキャプチャ・モジュール３６を示す。特に、キャプチャ・モジュール３６は制
御装置３０のメモリに予めプログラムすることが出来、電動機の種々の状態を検
出する為に電動機駆動部１４内にある計装を利用することが出来る。キャプチャ
・モジュール３６のアルゴリズムが図４の時刻Ｔ２から開始され、駆動部１４の
出力部分が点弧される時刻Ｔ４まで続けられることによって達成される。このア
ルゴリズムは、約１ミリ秒で行うことが出来る。しかし、予め調整する動作を完
了する為のデータ転送は数ミリ秒かかることがある。電動機２０のａ相及びｂ相
の間の瞬時電圧（Ｖａｂ）及び電動機２０のｂ相及びｃ相の間の瞬時電圧（Ｖｂ
ｃ）が、電動機駆動部１４の計装によって検出され、電動機磁束計算５０に入力
されて、Ｖａｂによる電動機２０の固定子巻線の磁束ベクトル（磁束＿ａｂ）及
びＶｂｃによる磁束ベクトル（磁束＿ｂｃ）を公知のようにして決定する。計算
された磁束ベクトルが電動機磁束ＰＬＬ５２に入力されて、磁束ベクトルの角度
、周波数及び磁束値を決定する。次に、指令電圧、即ち、キャプチャの為に電動
機２０に印加すべき瞬時電圧が、次の式を使って計算命令５４によって計算され
る。

【００２０】 １） Ｖｘ＝（ωｅ）（磁束） ２） Ｖｙ＝磁束（Ｒ１／Ｌ１） ここで、ωｅは電気周波数、Ｒ１は電動機の固定子巻線の抵抗、Ｌ１は電動機の
磁化インダクタンスである。

【００２１】 次に制御装置３０は、Ｖｘ、Ｖｙ及び磁束角度を使って予め調整される。図７
に示すように、Ｖｘ及びＶｙが制御装置３０の電圧調整及び直流母線補償モジュ
ール６０に入力される。モジュール６０の出力が、角度信号と共に、ベクトル回
転及びパルス幅変調モジュール６２に入力され、指令電圧及び角度に従ってゲー
ト信号を発生する。ゲート信号が出力部分６４の切換えブリッジに送られ、切換
えブリッジをゲートして、電動機２０を駆動する為のパルス幅変調信号を発生す
る。パルス幅変調信号は可変周波数のパルス電圧信号であり、電動機２０の固定
子巻線に正弦状電流を誘起し、公知のように、電動機２０のトルク及び速度を制
御する。

【００２２】 ホール効果センサ等を使って、各相の電動機電圧及び電流を感知し、電圧調整
及び直流母線補償モジュール６０にフィードバックする為、電圧及び電流を復調
モジュール６６でベクトル形式に復調することにより、閉ループ制御が行われる
。勿論、変調及び復調は、電動機磁束ＰＬＬ５２によって計算された角度と調整
して行われる。

【００２３】 図５の工程Ｃで、ユーティリティ接触器１８の開路が検出される。図８は、こ
の検出を行う為に使われる論理を示す。図８の論理を、制御装置３０にプログラ
ムすることが出来るし、或いは別個のアナログ又はディジタル・デバイスを通じ
て達成することが出来る。両方の接触器１６及び１８が閉路すると、線路ＰＬＬ
７０及び電動機磁束ＰＬＬ５２の周波数と大きさ、即ち電圧が釣合う。しかし、
ユーティリティ接触器１８が開路すると、電動機磁束ＰＬＬ５２の周波数及び大
きさがドリフトを始める。従って、線路ＰＬＬ７０及び電動機磁束ＰＬＬ５２の
間の周波数の差を使って、接触器１８の開路を検出することが出来る。この代わ
りに、電動機磁束ＰＬＬ５２を標本化し、それを使って時間に互るドリフトを計
算して、接触器１８の開路を示すことが出来る。この場合、ω１はω１（ｔ）で
あり、ω２はω１（ｔ−１）に設定することが出来る。

【００２４】 図８に示すように、電動機磁束ＰＬＬ５２の出力周波数ω１が、加算点８０で
、線路ＰＬＬ７０の出力周波数ω２から減算される。加算点８０の出力がこの後
フィルタ８２にかけられて、雑音を除き、フィルタ８２の出力、即ち、電動機磁
束ＰＬＬ５２及び線路ＰＬＬ７０から出力される夫々の周波数の間の差が、比較
器８４により、予定の閾値Ｔ１と比較される。周波数の差がＴ１より大きいと、
ユーティリティ接触器開路信号が発生される。ユーティリティ接触器１８の接点
の完全な行程を許す為に、この論理に遅延時間を取入れることが出来る。Ｔ１の
値は、電動機２０の動作状態を監視することによって決定することが出来る。

【００２５】 電動機２０が比較的大きな慣性負荷を持つとき、電動機２０は、接触器１８を
開路した後も、略同じ速度で回転し続ける。この場合、ユーティリティ接触器１
８の開路後の電動機磁束ＰＬＬ５２のドリフトが非常に遅いので、上に述べた手
順は効き目がない。しかし、電動機ＰＬＬ５２から出力される電圧Ｖ１は、慣性
負荷に無関係な速度で下がる。その為、電動機磁束ＰＬＬ５２から出力される電
圧Ｖ１を加算点８６で、線路ＰＬＬ７０から出力される電圧Ｖ２から減算し、そ
の結果を比較器８８によって閾値Ｔ２と比較する。この結果がＴ２より大きけれ
ば、ユーティリティ接触器開路信号が発生される。比較器８８及び８４の出力が
オア・ゲート９０に入力されるので、何れの状態によっても、ユーティリティ接
触器開路信号が発生される。大抵の場合、周波数の比較がずっと速い表示になる
。しかし、大きな機械的な負荷の場合、電圧の比較の方が速い。

【００２６】 好ましい実施例が、キャプチャ手順の間、電動機の状態を検出し、電動機の端
子電圧に釣合うように、電動機駆動部の出力を予め調整することが理解されよう
。こうしてユーティリティ接触器が開路した後、非常に素早く電動機をキャプチ
ャすることが出来る。これは、普通の「ブレーク・ビフォア・メーク」キャプチ
ャ手順に伴う時間的な遅れ及び動作の異常を避けながら、従来の「メーク・ビフ
ォア・ブレーク」キャプチャで発生される電流擾乱が避けられる。更に好ましい
実施例は、トランスファの用途に、ベクトル制御形電動機駆動部又はボルト／ヘ
ルツ以外の制御方式を使うその他の任意の駆動部を使うことが出来るようにする
。

【００２７】 本発明は、ベクトル制御又はボルト／ヘルツ以外の制御方式を使う任意の形式
の駆動部に用いることが出来る。予め調整する変数を計算して適用する為に、種
々のアルゴリズムを使うことが出来る。接触器、手動スイッチ、固体スイッチ等
のような任意の種類の切換え機構を使うことが出来る。電力源は、給電線、発電
機、中断のない電力源等のような任意の種類のものであってよい。種々のモジュ
ールは別個のハードウエア又はソフトウエアであってもよいし、或いは単独のユ
ニットとして構成されていてもよい。例えば、１個のマイクロプロセッサを基本
とした制御装置に種々のモジュールをプログラムすることが出来る。好ましい実
施例は電動機を利用する。しかし、本発明は任意の交流機械に用いることが出来
る。

【００２８】 以上の説明には数多くの細部及び仕様が入っているが、これらは説明の為にだ
け入れたものであって、本発明の制約と解釈してはならないことを承知されたい
。特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の範囲を逸脱せずに
、上に述べた実施例に種々の変更を加えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 好ましい実施例による切換え装置のブロック図。

【図２】 トランスファ手順に於ける電動機速度対時間のグラフ。

【図３】 トランスファ手順のフローチャート。

【図４】 好ましい実施例のキャプチャ手順のときの電動機速度対時間のグラフ。

【図５】 好ましい実施例のキャプチャ手順のフローチャート。

【図６】 好ましい実施例のキャプチャ・モジュールのブロック図。

【図７】 好ましい実施例のキャプチャ制御論理のブロック図。

【図８】 好ましい実施例のユーティリティ接触器の開路を検出する手順のブロック図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H576 AA05 BB10 CC05 DD02 DD04 EE01 EE04 EE11 EE21 GG06 JJ03 JJ04 JJ06 KK05 LL22 LL24 LL34

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流機械を電力源からの電力及び駆動部からの電力の間で切
   換える方法に於て、 駆動部の出力を交流機械に結合する工程と、 ボルト／ヘルツ制御手順以外の制御手順を利用して、前記駆動部の出力を用い
   て前記交流機械を制御する工程と、 前記交流機械の電気周波数を標本化する工程と、 前記駆動部から出力される電圧をトランスファ電圧の値で凍結する工程と、 前記駆動部から出力される周波数をトランスファ周波数の値で凍結する工程と
   、 トランスファ周波数の値及びトランスファ電圧の値を基準として使って、準電
   圧モードに従って前記駆動部の出力を制御する工程と、 該制御する工程の後、前記駆動部の出力及び電力源の出力を同期させる工程と
   、 該同期させる工程の後、前記電力源を前記交流機械に結合する工程と、 前記交流機械から前記駆動部の出力を取除く工程と、 を含む方法。
2. 【請求項２】 前記取除く工程が前記駆動部をアイドル・モードにすること
   である請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記取除く工程が、前記交流機械から前記駆動部の出力を切
   離すことである請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記交流機械が交流電動機である請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記準電圧モードが電圧フォロワ・モードである請求項１記
   載の方法。
6. 【請求項６】 前記交流機械を制御する工程が、ベクトル制御手順を利用す
   る請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 交流機械を電力源からの電力及び駆動部からの電力の間で切
   換える方法に於て、 電力源の出力を交流機械に結合して該交流機械を前記電力源の出力で駆動する
   工程と、 前記駆動部をアイドル状態にして、駆動部の出力を前記交流機械に結合する工
   程と、 前記交流機械から前記電力源の出力を切離す工程と、 前記交流機械の動作状態を検出する工程と、 該検出する工程で検出された動作状態に対応するように前記駆動状態の出力を
   予め調整する工程と、 前記予め調整する工程に基づいて、前記駆動部の出力を制御する工程と、 を含む方法。
8. 【請求項８】 前記検出する工程が、交流機械のａ相及びｂ相の間の瞬時電
   圧を検出し、前記交流機械のｂ相及びｃ相の間の瞬時電圧を検出し、前記検出す
   る工程に基づいて、前記交流機械の固定子巻線の磁束ベクトルを計算することを
   含み、前記予め調整する工程が、前記磁束ベクトルの角度、周波数及び磁束値を
   決定し、該磁束値に基づいて指令電圧を計算することを含み、前記制御する工程
   が、前記指令電圧に基づいて、前記駆動部の出力を制御することを含む請求項７
   記載の方法。
9. 【請求項９】 指令電圧を計算する前記工程が、ωｅを電動機起電力の電気
   周波数、Ｒ１を交流機械の固定子巻線抵抗、Ｌ１を交流機械の磁化インダクタン
   スとして、次の式 Ｖｘ＝（ωｅ）（磁束） Ｖｙ＝磁束（Ｒ１／Ｌ１） に従って行われる請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記交流機械が交流電動機である請求項７記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記制御する工程が、ベクトル制御手順を用いて前記駆動
    部の出力を制御することを含む請求項７記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記切離す工程が開閉機構を開路することを含む請求項７
    記載の方法。
13. 【請求項１３】 更に、動作状態を検出する前記工程の前に、前記開路する
    工程を検出する工程を含む請求項１２記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記開路する工程を検出する工程が、前記交流機械の端子
    に於ける周波数と前記電力源の周波数の間の差を予定の閾値と比較し、前記差が
    閾値を超える場合、信号を発生することを含む請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記開路する工程を検出する工程が、前記交流機械の端子
    に於ける電圧と前記電力源の電圧の間の差を予定の閾値と比較し、前記差が閾値
    を超える場合、信号を発生することを含む請求項１３記載の方法。
16. 【請求項１６】 更に、前記駆動部の電動機ＰＬＬを用いて前記交流機械の
    端子に於ける周波数を決定し、前記駆動部の線路ＰＬＬを用いて前記電力源の周
    波数を決定することを含む請求項１４記載の方法。
17. 【請求項１７】 更に、前記駆動部の電動機ＰＬＬを用いて前記交流機械の
    端子に於ける電圧を決定し、前記駆動部の線路ＰＬＬを用いて前記電力源の電圧
    を決定することを含む請求項１５記載の方法。
18. 【請求項１８】 交流機械を電力源からの電力及び電動機駆動部からの電力
    の間で切換える装置に於て、 駆動部の出力を交流機械に結合する手段と、 ボルト／ヘルツ制御手順以外の制御手順を利用して、前記駆動部の出力を用い
    て前記交流機械を制御する手段と、 前記駆動部から出力される電圧をトランスファ電圧の値で凍結する手段と、 前記駆動部から出力される周波数をある周波数の値で凍結する手段と、 トランスファ周波数の値及びトランスファ電圧の値を基準として使って、前記
    駆動部の出力を準電圧モードに従って制御する手段と、 前記駆動部の出力及び電力源の出力を同期させる手段と、 前記同期させる手段が前記駆動部の出力及び前記電力源の出力を同期させた後
    に、前記交流機械に前記電力源を結合する手段と、 該結合する手段が前記電力源を前記交流機械に結合した後に、前記交流機械か
    ら前記駆動部の出力を取除く手段と、 を有する装置。
19. 【請求項１９】 前記取除く手段が、前記駆動部をアイドル・モードにする
    手段で構成されている請求項１８記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記取除く手段が、前記交流機械から前記駆動部の出力を
    切離す手段で構成されている請求項１８記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記交流機械が交流電動機である請求項１８記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記準電圧モードが電圧フォロワ・モードである請求項１
    ８記載の装置。
23. 【請求項２３】 前記交流機械を制御する手段が、ベクトル制御手順を利用
    する請求項１８記載の装置。
24. 【請求項２４】 交流機械を電力源からの電力及び駆動部からの電力の間で
    切換える装置に於て、電力源の出力を交流機械に結合して、該電力源の出力を用
    いて該交流機械を駆動する手段と、駆動部をアイドル状態にして、駆動部の出力
    を交流機械に結合する手段と、前記交流機械から前記電力源の出力を切離す手段
    と、前記交流機械の動作状態を検出する手段と、該検出する手段によって検出さ
    れた動作状態に対応するように、前記駆動部の出力を予め調整する手段と、該予
    め調整する手段の出力に基づいて、前記駆動部の出力を制御する手段とを有する
    装置。
25. 【請求項２５】 前記検出する手段が、交流機械のａ相及びｂ相の間の瞬時
    電圧を検出する手段、前記交流機械のｂ相及びｃ相の間の瞬時電圧を検出する手
    段、前記交流機械の固定子巻線の磁束ベクトルを計算する手段、及び前記磁束ベ
    クトルの角度、周波数及び磁束値を決定する手段を有し、前記予め調整する手段
    は、前記磁束値に基づいて指令電圧を計算する手段を有し、前記制御する手段は
    、前記指令電圧に基づいて、前記駆動部の出力を制御する手段を有する請求項２
    ４記載の装置。
26. 【請求項２６】 前記指令電圧を計算する手段が、ωｅを電動機起電力の電
    気周波数、Ｒ１を交流機械の固定子巻線抵抗、Ｌ１を交流機械の磁化インダクタ
    ンスとして、次の式 Ｖｘ＝（ωｅ）（磁束） Ｖｙ＝磁束（Ｒ１／Ｌ１） を利用する請求項２５記載の装置。
27. 【請求項２７】 前記交流機械が交流電動機である請求項２４記載の装置。
28. 【請求項２８】 前記制御する手段が、ベクトル制御手順を用いて、前記駆
    動部の出力を制御する手段で構成されている請求項２４記載の装置。
29. 【請求項２９】 前記切離す手段が、開閉機構を開路する手段で構成されて
    いる請求項２４記載の装置。
30. 【請求項３０】 更に、前記動作状態を検出する手段の動作より前に、前記
    開路する手段の動作を検出する手段を有する請求項２９記載の装置。
31. 【請求項３１】 前記動作を検出する手段が、前記交流機械の端子に於ける
    周波数と前記電力源の周波数との間の差を予定の閾値と比較する手段、及び前記
    差が閾値を超える場合、信号を発生する手段で構成されている請求項３０記載の
    装置。
32. 【請求項３２】 前記動作を検出する手段が、前記交流機械の端子に於ける
    電圧と前記電力源の電圧の間の差を予定の閾値と比較する手段、及び前記差が閾
    値を超える場合、信号を発生する手段で構成されている請求項３０記載の装置。
33. 【請求項３３】 駆動部に結合されて該駆動部に電力を供給する電力源、前
    記駆動部の出力部分に結合された第１の開閉機構、前記電力源に結合された第２
    の開閉機構、前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構に結合された交流機械
    、及び前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構に作動的に結合されていて、
    前記交流機械をユーティリティ並びに前記駆動部の出力部分に選択的に結合する
    ように、前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構を制御する制御装置を持つ
    駆動装置内の開閉機構の開路を検出する方法に於て、 前記交流機械の端子に於ける周波数を検出する工程と、 該周波数を検出する工程に基づいて、前記第２の開閉機構が開路していること
    を示す信号を発生する工程と、 を含む方法。
34. 【請求項３４】 更に、前記交流機械の端子に於ける電圧を検出し、該電圧
    を検出する工程に基づいて、前記第２の開閉機構が開路していることを示す信号
    を発生する工程を含む請求項３３記載の方法。
35. 【請求項３５】 前記周波数を検出する工程が、前記駆動部の電動機ＰＬＬ
    を用いて前記交流機械の端子に於ける周波数を決定することを含む請求項３４記
    載の方法。
36. 【請求項３６】 前記電圧を検出する工程が、前記駆動部の電動機ＰＬＬを
    用いて前記交流機械の端子に於ける電圧を決定することを含む請求項３５記載の
    方法。
37. 【請求項３７】 前記周波数を検出する工程が、前記交流機械の端子に於け
    る周波数と前記電力源の周波数との間の差を第１の閾値と比較することを含み、
    前記発生する工程が、前記差が前記第１の閾値より大きい場合、信号を発生する
    ことを含む請求項３３記載の方法。
38. 【請求項３８】 前記電圧を検出する工程が、前記交流機械の端子に於ける
    電圧と前記電力源の電圧の間の差を第２の閾値と比較することを含み、前記発生
    する工程が、前記差が前記第２の閾値より大きい場合、信号を発生することを含
    む請求項３４記載の方法。
39. 【請求項３９】 前記検出する工程が、前記交流機械の端子に於ける周波数
    を標本化することを含み、前記発生する工程が、標本化された周波数が時間に互
    って閾値だけ変化した場合、信号を発生することを含む請求項３３記載の方法。
40. 【請求項４０】 前記検出する工程が、前記交流機械の端子に於ける電圧を
    標本化することを含み、前記発生する工程が、標本化された電圧が時間に互って
    閾値だけ変化した場合、信号を発生することを含む請求項３４記載の方法。
41. 【請求項４１】 交流機械を電力源からの電力及び駆動部の電力の間で切換
    える切換え装置に於て、 電力源と、 出力部分及び入力部分を持ち、該入力部分が前記電力源に結合されている駆動
    部と、 前記出力部分に結合されている第１の開閉機構と、 前記電力源に結合されている第２の開閉機構と、 前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構に結合されている交流機械と、 前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構に作動的に結合されていて、前記
    交流機械を前記電力源及び前記駆動部の出力部分に選択的に結合するように前記
    第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構を制御する制御装置であって、前記第１
    の開閉機構が閉路していて前記第２の開閉機構が開路しているとき、ボルト／ヘ
    ルツ制御以外の制御手順を利用して、前記駆動部の出力を用いて前記交流機械の
    速度を制御し、前記駆動部から出力される電圧をトランスファ電圧の値に凍結す
    ると共に、前記駆動部の出力をトランスファ周波数の値に凍結するように作用し
    、更に前記制御装置は前記トランスファ電圧の値及び前記トランスファ周波数の
    値を基準として用いて準電圧モードに従って前記駆動部の出力を制御して、前記
    駆動部の出力及び前記電力源の出力を同期させることを容易にし、前記駆動部の
    出力及び前記電力源の出力が同期した後に前記第２の開閉機構を閉路して前記電
    力源を前記交流機械に結合し、その後前記交流機械から前記駆動部の出力を取除
    くように作用する制御装置と、 を有する切換え装置。
42. 【請求項４２】 交流機械を電力源からの電力及び駆動部の電力の間で切換
    える切換え装置に於て、 電力源と、 出力部分及び入力部分を持ち、該入力部分が前記電力源に結合されている駆動
    部と、 前記出力部分に結合されている第１の開閉機構と、 前記電力源に結合されている第２の開閉機構と、 前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構に結合されている交流機械と、 前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構に作動的に結合されていて、前記
    交流機械を前記電力源及び前記駆動部の出力部分に選択的に結合するように前記
    第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構を制御する制御装置であって、前記第２
    の開閉機構を閉路して前記電力源の出力を前記交流機械に結合して、該電力源の
    出力で前記交流機械を駆動し、且つ前記駆動部をアイドル状態にして、前記第１
    の開閉機構を閉路して該駆動部の出力を前記交流機械に結合するように作用し、
    更に前記第２の開閉機構を開路して、前記電力源の出力を前記交流機械から切離
    し、前記交流機械の動作状態を検出し、検出された動作状態に対応するように前
    記駆動部の出力を予め調整し、そして前記予め調整することに基づいて、前記駆
    動部の出力を制御するようにも作用する制御装置と、 を有する切換え装置。