JP2018099025A - Apparatus and method for starting and operating ac motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce wasteful power consumption when operating an AC motor such as a three-phase squirrel-cage induction motor or a three-phase synchronous motor and to suppress an adverse effect on the AC motor when starting.SOLUTION: When a signal 35 from a working machine 9 detects that a motor 5 is under an unloaded state during operation of the motor 5, a controller 17 checks on a winding temperature 27 of the motor 5. When the winding temperature 27 is lower than a predetermined value, the controller 17 stops the motor 5 to reduce wasteful power consumption. Subsequently, when the motor 5 is under an unloaded state, the controller 17 drives a starting circuit 11 to execute voltage reduction start of the motor 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、一般には、交流電動機の始動と運転のための装置及び方法に関し、とくに、無駄な消費電力を削減するための技術に関する。   The present invention generally relates to an apparatus and method for starting and operating an AC motor, and more particularly to a technique for reducing wasteful power consumption.

コンプレッサやポンプなどの作業機械を駆動する交流電動機において、作業機械の駆動を停止する時、つまり電動機にとり無負荷状態の時には、電動機を停止することが、無駄な消費電力を削減するために望ましい。コンプレッサやポンプなど交流電動機で駆動される作業機械では無負荷状態が高い頻度で発生するが、その都度に電動機を停止させれば、大きな電力削減が期待できる。   In an AC motor that drives a work machine such as a compressor or a pump, it is desirable to stop the motor when driving the work machine, that is, when the motor is in a no-load state, in order to reduce wasteful power consumption. In a working machine driven by an AC electric motor such as a compressor or a pump, a no-load state frequently occurs. If the electric motor is stopped each time, a large power reduction can be expected.

しかし、停止後に交流電動機を再始動する際、大きな始動電流と大きな始動トルクが発生し、それにより、電動機巻線(固定子及び回転子)が高温に発熱したり、機械的ストレスにより、鉄心や回転子バー・短絡環の緩みから回転子バーの折損などが生じたりする可能性がある。また、作業機械に大きな力が急激にかかって作業機械に悪影響を与える可能性もある。とくに高電圧の大容量の交流電動機において、これらの悪影響は顕著であり、電動機の頻繁な停止と再始動は電動機の損傷又は寿命短縮を引き起こすおそれがある。したがって、大容量の交流電動機の始動の頻度は非常に低いレベルに制限されている。例えば、1日の間に何度も無負荷状態が生じても、1日中運転され続けるのが現状である。   However, when the AC motor is restarted after stopping, a large starting current and a large starting torque are generated. As a result, the motor windings (stator and rotor) generate heat to a high temperature or due to mechanical stress, There is a possibility of breakage of the rotor bar due to looseness of the rotor bar and short circuit ring. In addition, a large force is suddenly applied to the work machine, which may adversely affect the work machine. Especially in a high voltage and large capacity AC motor, these adverse effects are remarkable, and frequent stop and restart of the motor may cause damage to the motor or shorten the life. Therefore, the frequency of start-up of a large capacity AC motor is limited to a very low level. For example, even if a no-load condition occurs many times during the day, the current situation is that the vehicle continues to operate all day.

始動電流と始動トルクを抑制しながら交流電動機を始動するために、幾つかの減電圧始動法が知られている。例えば三相かご型誘導電動機の代表的な減電圧始動法として、スターデルタ始動、リアクトル始動、補償器始動、インバータ始動などがある。 In order to start the AC motor while suppressing the starting current and the starting torque, several reduced voltage starting methods are known. For example, typical reduced voltage starting methods for a three-phase squirrel-cage induction motor include star delta starting, reactor starting, compensator starting, and inverter starting.

特許文献1及び非特許文献1には、上記とは別の減電圧始動法を行う装置が開示されている。この始動装置は、サイリスタ位相制御を用いて、三相誘導電動機の入力電圧を緩やかに上げていく。   Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 disclose devices that perform a reduced voltage starting method different from the above. This starter gradually increases the input voltage of the three-phase induction motor using thyristor phase control.

この始動装置は、伝統的なスターデルタ始動、リアクトル始動及び補償器始動よりも効果的に、始動電流と始動トルクを抑制することができる。また、この始動装置は、インバータ始動と比較して、インバータの交直変換と直交変換での無駄な電力損失がない分、より効果的に消費電力を削減できる。また、この始動装置は、上記変換ロスが無いことで、熱の発生が極少であるため、本体寿命が長く、高調波・ノイズ対策の必要性が低い。   This starter can suppress start current and start torque more effectively than traditional star delta start, reactor start and compensator start. In addition, this starting device can reduce power consumption more effectively compared to the inverter starting because there is no useless power loss in the AC / DC conversion and the orthogonal conversion of the inverter. In addition, since this starter has no conversion loss, heat generation is minimal, so that the life of the main body is long, and the necessity for measures against harmonics and noise is low.

特開2000-201490号公報JP 2000-201490 「三相誘導電動機用電子制御始動装置について」平田正人著、第28頁〜第32頁、Boiler Turbine Avenue 2000冬号"Electronically controlled starter for three-phase induction motors" by Masato Hirata, pages 28-32, Boiler Turbine Avenue 2000 winter issue

本発明の目的は、交流電動機の運転時の無駄な消費電力を削減することにある。   An object of the present invention is to reduce wasteful power consumption during operation of an AC motor.

本発明の別の目的は、交流電動機の始動時の交流電動機への悪影響を抑制することにある。   Another object of the present invention is to suppress adverse effects on the AC motor when the AC motor is started.

本発明のまた別の目的は、交流電動機の始動をより適切に行えるようにすることにある。   Another object of the present invention is to make it possible to start the AC motor more appropriately.

本発明のまた別の目的は、交流電動機の始動装置の利便性を高めることにある。   Another object of the present invention is to improve the convenience of a starter for an AC motor.

一例としての交流電動機の始動及び運転のための装置は、交流電動機の始動時に、電源の全電圧から低減された電圧を交流電動機に出力する始動回路と、交流電動機の運転時に、電源の全電圧を交流電動機に出力する開閉器と、始動回路と開閉器を駆動するコントローラとを備える。   An apparatus for starting and operating an AC motor as an example includes a starting circuit that outputs a voltage reduced from the total voltage of the power source to the AC motor when the AC motor is started, and a total voltage of the power source when the AC motor is operating. Is supplied to the AC motor, and a starting circuit and a controller for driving the switch are provided.

前記コントローラは、以下のステップを有する制御プロセスを実行するように構成されてよい。
・交流電動機が負荷状態と無負荷状態のいずれであるかを判断するステップ
・交流電動機が再始動可能状態であるか否かを判断するステップ
・交流電動機の運転時に、交流電動機が無負荷状態であり同時に再始動可能状態であると判断した場合、開閉器を開いて交流電動機を停止するステップ
・交流電動機を停止した後に、交流電動機が負荷状態になったと判断した場合、始動回路を駆動して交流電動機を始動するステップ
・交流電動機を始動した後に開閉器を閉じて交流電動機の運転に入るステップ
The controller may be configured to execute a control process having the following steps.
・ Steps to determine whether the AC motor is loaded or unloaded ・ Steps to determine whether the AC motor is in a restartable state ・ When the AC motor is in operation, If it is determined that the AC motor can be restarted at the same time, open the switch to stop the AC motor.After stopping the AC motor, if it is determined that the AC motor is in a load state, drive the start circuit. Steps for starting the AC motor ・ Steps for starting the AC motor by closing the switch after starting the AC motor

上記の始動及び運転装置は、電動機の運転中、電動機が無負荷状態であり同時に再始動可能状態であると判断した場合、開閉器を開いて交流電動機を停止する。これにより、無負荷状態でも電動機を運転するという従来の運転方法で無駄に消費されていていた電力が削減される。   The above starting and operating device opens the switch and stops the AC motor when it is determined that the motor is in a no-load state and can be restarted at the same time during operation of the motor. As a result, the electric power that was wasted in the conventional operation method of operating the electric motor even in a no-load state is reduced.

また、上記の始動及び運転装置は、電動機が無負荷状態であり同時に再始動可能状態であると判断した場合に、電動機を停止させ、その後、電動機が負荷状態になると、電動機の減圧始動を行う。このとき、電動機は再始動可能状態であるから、始動による電動機への悪影響は小さい。   In addition, the above starting and operating device stops the electric motor when it is determined that the electric motor is in a no-load state and can be restarted at the same time. . At this time, since the electric motor is in a restartable state, an adverse effect on the electric motor due to the start is small.

電動機が再始動可能状態か否かの判断は、例えば、電動機の温度状態に関連する情報に基づいて行うことができる。そのような情報として、例えば、電動機の巻線温度、電動機の筐体温度、電動機の騒音や振動、電動機の始動の頻度、電動機の回転速度と出力トルクなどがあり得る。   The determination as to whether or not the motor is in a restartable state can be made based on information related to the temperature state of the motor, for example. Such information may include, for example, motor winding temperature, motor housing temperature, motor noise and vibration, motor start frequency, motor rotation speed and output torque, and the like.

電動機が負荷状態か無負荷状態かの判断は、電動機により駆動される作業機械の運転又は停止に関連する情報に基づいて行うことができる。そのような情報としては、例えば、作業機械の運転指令又は停止指令、作業機械の運転と停止の制御で用いられる所定のパラメータ値などがあり得る。   The determination of whether the electric motor is in a loaded state or an unloaded state can be made based on information related to the operation or stop of the work machine driven by the electric motor. Such information may be, for example, a work machine operation command or stop command, a predetermined parameter value used in the control of the work machine operation and stop, and the like.

始動回路として、電源と電動機との間に設けられた複数の半導体スイッチング素子(例えば、各相について逆並列接続されたサイリスタのペア)を有するものを用いることができる。そして、それら半導体スイッチング素子の点弧位相角を制御することで、減電圧始動を行うことができる。   As the starting circuit, one having a plurality of semiconductor switching elements (for example, a pair of thyristors connected in antiparallel for each phase) provided between the power source and the electric motor can be used. Then, the voltage drop start can be performed by controlling the ignition phase angle of these semiconductor switching elements.

このような始動回路を用いると、点弧角制御により始動電圧を任意のパターンに制御できるので、始動による電動機への悪影響を効果的に低減できる。それゆえ、電動機が再始動可能状態であると判断するための基準を緩く設定できる。その結果、無負荷時に電動機を停止できる機会が増え、消費電力をより効果的に削減できる。   When such a starting circuit is used, the starting voltage can be controlled in an arbitrary pattern by the ignition angle control, so that the adverse effect on the motor due to the starting can be effectively reduced. Therefore, it is possible to loosely set a reference for determining that the electric motor is in a restartable state. As a result, the opportunity to stop the motor at no load increases, and the power consumption can be more effectively reduced.

本発明に従う始動及び運転装置は、コントローラで異常又は故障が発生した場合に開閉器を手動又は自動で開閉するための故障対策モジュールを備えてもよい。それにより、コントローラが異常又は故障のときでも、電動機の始動、運転及び停止が行える。   The starting and operating device according to the present invention may include a failure countermeasure module for opening or closing the switch manually or automatically when an abnormality or failure occurs in the controller. Thereby, even when the controller is abnormal or faulty, the motor can be started, operated and stopped.

コントローラが、次のステップを有する料金通知プロセスを実行するように構成されてよい。
・交流電動機が無負荷状態で停止した時の時間長を把握するステップ
・交流電動機が無負荷状態で運転した時の消費電力を把握するステップ
・上記時間長と上記消費電力に基づいて、交流電動機が無負荷状態で停止したことにより削減された電気料金又は消費電力量を計算するステップ
・削減された電気料金又は消費電力量をユーザに通知するステップ
The controller may be configured to perform a fee notification process having the following steps.
・ Steps for grasping the length of time when the AC motor stops in a no-load state ・ Steps for grasping the power consumption when the AC motor is operated in a no-load state ・ Based on the above-mentioned time length and the power consumption, the AC motor A step of calculating the electricity bill or power consumption reduced due to the shutdown in the no-load state and the step of notifying the user of the electricity bill or power consumption reduced

上記の料金通知プロセスにより、ユーザは、無負荷時の電動機の停止によるメリットを具体的な数値として実感することができる。   By the above charge notification process, the user can realize the merit of stopping the motor when there is no load as a specific numerical value.

コントローラは、電動機の始動時に、始動回路の出力電圧を、あらかじめ設定された始動電圧パターンと比較し、その偏差がゼロになるように半導体スイッチング素子の点弧位相角を制御するように構成されてよい。これにより、電動機の始動電圧を所定の電圧パターンに精度よく一致させることができる。電動機及び作業機械の特定に応じて電圧パターンを適切に選ぶことで、始動の電動機への悪影響を効果的に抑制できる。   The controller is configured to control the ignition phase angle of the semiconductor switching element so that the deviation of the output voltage of the starting circuit is compared with a preset starting voltage pattern at the time of starting the electric motor, and the deviation becomes zero. Good. Thereby, the starting voltage of an electric motor can be made to correspond with a predetermined voltage pattern accurately. By appropriately selecting the voltage pattern according to the specification of the electric motor and the work machine, it is possible to effectively suppress the adverse effect on the starting electric motor.

コントローラは、電動機の始動時に電動機の回転速度を監視し、その回転速度に基づいて開閉器を閉じるタイミングを制御するように構成されてよい。それにより、始動時に電動機にかかる負荷の大きさや特性に影響されずに、始動の完了を適切にとらえて電動機を運転に移行させることが容易になる。   The controller may be configured to monitor the rotational speed of the electric motor when starting the electric motor, and to control the timing for closing the switch based on the rotational speed. Accordingly, it is easy to appropriately detect the completion of the start and shift the motor to the operation without being influenced by the magnitude and characteristics of the load applied to the motor at the start.

一例としての交流電動機の始動及び運転のための方法は、以下のステップを有することができる。
・交流電動機が負荷状態と無負荷状態のいずれであるかを判断するステップ
・交流電動機が再始動可能状態であるか否かを判断するステップ
・交流電動機の運転時に、交流電動機が無負荷状態であり同時に再始動可能状態であると判断した場合、交流電動機を停止するステップ
・交流電動機を停止した後に、交流電動機が負荷状態になると判断した場合、交流電動機の減電圧始動を行うステップ
・減電圧始動の後に交流電動機の運転に入るステップ
An example method for starting and operating an AC motor may include the following steps.
・ Steps to determine whether the AC motor is loaded or unloaded ・ Steps to determine whether the AC motor is in a restartable state ・ When the AC motor is in operation, Steps to stop the AC motor if it is determined that the AC motor can be restarted at the same time ・ Steps to start the voltage reduction of the AC motor if it is determined that the AC motor is in a load state after stopping the AC motor Step to start AC motor after starting

一例としての交流電動機の始動及び運転装置は、電源から交流電動機へ給電するための主給電パスと、その主給電パスに並列接続された保守用バイパスとを備える。そして、主給電パスは、交流電動機の始動時に、電源からの交流全電圧をスイッチングして低減された交流電圧を交流電動機に出力する始動回路と、交流電動機の運転時に、電源の全電圧を交流電動機に出力する開閉器と、始動回路と開閉器を駆動するコントローラとを有して、上記の始動回路と開閉器の一方又は双方を通じて電源から交流電動機へ給電できるように構成される。また、保守用バイパスは、これを開閉する保守用バイパス開閉器を有して、主給電パスの保守時に、保守用バイパスを通じて電源から交流電動機へ給電できるように構成される。   An AC motor start-up and operation device as an example includes a main power supply path for supplying power from a power source to the AC motor, and a maintenance bypass connected in parallel to the main power supply path. The main power supply path includes a start circuit that outputs the reduced AC voltage to the AC motor by switching the AC total voltage from the power source when the AC motor is started, and the AC power source that is connected to the AC power source when the AC motor is in operation. It has a switch that outputs to the motor, a starter circuit, and a controller that drives the switch, and is configured so that power can be supplied from the power source to the AC motor through one or both of the starter circuit and the switch. The maintenance bypass has a maintenance bypass switch that opens and closes the maintenance bypass, and is configured to supply power from the power source to the AC motor through the maintenance bypass during maintenance of the main power supply path.

一例としての交流電動機の始動及び運転装置は、交流電動機の始動時に、電源からの交流全電圧をスイッチングして低減された交流電圧を交流電動機に出力する始動回路と、交流電動機の運転時に、電源の全電圧を交流電動機に出力する開閉器と、始動回路と開閉器を駆動するコントローラとを有する。コントローラは、始動回路と開閉器を制御するための制御パラメータを有し、その制御パラメータを用いて、始動回路と開閉器を駆動する。その制御パラメータは変更可能である。制御パラメータにより始動回路と開閉器を適切に制御することにより、電動機の始動時の電動機への悪影響を抑制する、あるいは、電動機とその負荷機械の状態に応じて電動機の停止及び再始動を電動機への悪影響を抑えつつ制御することができる。このことは、電動機の無負荷時などに電動機の停止をより頻繁に行うことを可能にして無駄な消費電力を削減するのに役立つ。   As an example, an AC motor start-up and operation device includes a start circuit that outputs a reduced AC voltage to an AC motor by switching all AC voltages from the power source when the AC motor is started, and a power source that is operated when the AC motor is operated. A switch that outputs all of the voltage to the AC motor, a starting circuit, and a controller that drives the switch. The controller has control parameters for controlling the starting circuit and the switch, and drives the starting circuit and the switch using the control parameter. The control parameters can be changed. By appropriately controlling the starting circuit and the switch according to the control parameters, adverse effects on the motor at the start of the motor are suppressed, or the motor is stopped and restarted according to the state of the motor and its load machine. It is possible to control while suppressing the adverse effect of. This is useful for reducing unnecessary power consumption by allowing the motor to be stopped more frequently when the motor is not loaded.

上述した制御パラメータの例は、電動機の始動時に始動及び運転装置から電動機への出力電圧を制御するための始動電圧パターン、あるいは、電動機の停止時に始動及び運転装置から電動機への出力電圧を制御するための停止電圧パターンであり得る。始動電圧パターンの一例は、3段以上の複数段に分けて始動回路の出力電圧を上昇させるように構成された多段始動電圧パターンであり得る。この多段始動電圧パターンは、各段において、始動回路の出力電圧を、前段電圧から現段電圧へ上昇させた後、電流安定時間の間、現段電圧に維持する。また、この多段始動電圧パターンは、電動機の始動電流を小さくして始動の悪影響を減らす目的にも有用である。   Examples of the control parameters described above are the start voltage pattern for controlling the output voltage from the start and operation device to the motor when the motor is started, or the output voltage from the start and operation device to the motor when the motor is stopped. The stop voltage pattern may be An example of the starting voltage pattern may be a multi-stage starting voltage pattern configured to increase the output voltage of the starting circuit in multiple stages of three or more stages. This multi-stage starting voltage pattern maintains the current stage voltage for the current stabilization time after raising the output voltage of the starting circuit from the previous stage voltage to the current stage voltage in each stage. This multistage starting voltage pattern is also useful for the purpose of reducing the starting current of the motor and reducing the adverse effects of starting.

上述した制御パラメータの別の例は、電動機の運転中に電動機を停止するか否かの判断、及び/又は、一旦停止させた電動機を再始動するか否かの判断、又は、それらの判断を行うための、電動機及び作業機械の状態に関する条件であり得る。その制御パラメータの制御により、上記の判断を適切に行って、電動機の停止タイミング、及び/又は、再始動タイミングを適切に制御することにより、電動機の無駄な消費電力を削減することができる。   Another example of the control parameter described above is to determine whether to stop the motor during operation of the motor and / or to determine whether to restart the motor once stopped or It may be a condition relating to the state of the electric motor and work machine to do. By controlling the control parameters, the above determination is appropriately performed, and the stop timing and / or restart timing of the motor is appropriately controlled, so that useless power consumption of the motor can be reduced.

上述したコントローラは、それがもつ各種の制御パラメータが、それらの制御パラメータを決定する機能を学習した学習済ニューラルネットワークにより制御されるように、構成されてよい。学習済ニューラルネットワークは、コントローラ内に設けられてもよいし、あるいは、コントローラ外に設けれられて、コントローラに制御パラメータを提供するためにコントローラと通信接続可能に構成されてもよい。   The controller described above may be configured such that the various control parameters it has are controlled by a learned neural network that has learned the function of determining those control parameters. The learned neural network may be provided within the controller, or may be provided outside the controller and configured to be communicatively connected to the controller to provide control parameters to the controller.

一例としての交流電動機の始動及び運転装置のためのパラメータ制御システムは、1又は複数の現場に配置された1又は複数の交流電動機の始動及び運転装置と通信接続可能なサーバコンピュータを備える。各現場の始動及び運転装置は、各現場の交流電動機の始動時に、電源からの交流全電圧をスイッチングして低減された交流電圧を交流電動機に出力する始動回路と、交流電動機の運転時に、電源の全電圧を交流電動機に出力する開閉器と、始動回路と開閉器を駆動するコントローラとを有する。コントローラは、始動回路と開閉器を制御するための制御パラメータを有し、その制御パラメータは変更可能である。また、サーバコンピュータは、それぞれの現場の交流電動機とそれに接続された作業機械に関する現場データを格納した現場データベースと、その現場データに基づいて各現場用の制御パラメータを制御する推論システムと、推論システムにより制御された各現場用の制御パラメータを各現場のコントローラに提供するインタフェースとを有する。   As an example, a parameter control system for an AC motor start-up and operation device includes a server computer communicably connected to one or more AC motor start-up and operation devices located at one or more sites. Each on-site starting and operating device includes a starting circuit that outputs a reduced AC voltage to the AC motor by switching all AC voltages from the power source when starting the AC motor at each site, and a power source when operating the AC motor. A switch that outputs all of the voltage to the AC motor, a starting circuit, and a controller that drives the switch. The controller has control parameters for controlling the starting circuit and the switch, and the control parameters can be changed. In addition, the server computer includes an on-site database that stores on-site data on the AC motors at each site and work machines connected thereto, an inference system that controls control parameters for each site based on the on-site data, and an inference system And an interface for providing control parameters for each site controlled by the controller to each site.

上記のパラメータ制御システムは、1又は複数の現場に設置された交流電動機の始動及び運転装置に、それぞれの交流電動機に加えられる電圧を制御するための制御パラメータを提供し、その制御パラメータを制御することができる。制御パラメータを適切に制御することで、電動機の始動電流を小さくして、始動の悪影響を抑える、あるいは、電動機への悪影響を抑えつつ電動機の不要な運転を停止したりすることができる。これは、電動機の無駄な消費電力を削減することに寄与する。   The above parameter control system provides a control parameter for controlling a voltage applied to each AC motor to an AC motor start and operation device installed in one or a plurality of sites, and controls the control parameter. be able to. By appropriately controlling the control parameters, it is possible to reduce the starting current of the motor and suppress the adverse effect of starting, or to stop unnecessary operation of the motor while suppressing the adverse effect on the motor. This contributes to reducing useless power consumption of the electric motor.

上記のパラメータ制御システムにおいて、各現場の始動及び運転装置は、各現場の現場データをセンサなどから入手してサーバコンピュータに送信するように構成されてよい。   In the above parameter control system, the starting and operating device of each site may be configured to obtain the site data of each site from a sensor or the like and transmit it to the server computer.

さらに、サーバコンピュータの推論システムは、各現場の現場データから各現場用の制御パラメータを制御する関数又はアルゴリズムを機械学習したニューラルネットワークを有することができる。そのニューラルネットワークは、各現場の始動及び運転装置からサーバコンピュータに供給された現場データを用いて上記のアルゴリズムを学習するように構成されてよい。推論システムのニューラルネットワークは、1又は複数の現場から集められた大量の現場データを用いて機械学習により、最適な制御パラメータを自動的に割り出す機能を習得するように構成されてよい。そのように1又は複数の現場から現場データを収集してニューラルネットワークの機械学習を行うための学習システムが、サーバコンピュータ内に、又は、サーバコンピュータ外に設けられてよい。その推論システムを利用することで、電動機の始動と運転の状態を監視しそれを最適化することができる。また、電動機の異常を予知したり、検知したり、予防したり、不必要な点検作業を減らしたりして、設備の休止期間を短くすることにも役立つ。   Furthermore, the inference system of the server computer can have a neural network in which functions or algorithms for controlling the control parameters for each site are machine-learned from the field data of each site. The neural network may be configured to learn the above algorithm using field data supplied to the server computer from each field start and run device. The neural network of the inference system may be configured to acquire a function for automatically determining optimum control parameters by machine learning using a large amount of field data collected from one or more fields. As described above, a learning system for collecting field data from one or a plurality of fields and performing machine learning of a neural network may be provided in the server computer or outside the server computer. By using the reasoning system, it is possible to monitor and optimize the starting and operating states of the motor. It also helps to shorten equipment downtime by predicting, detecting, preventing, and reducing unnecessary inspection work for motors.

本発明の一つの実施形態に係る、交流電動機の始動及び運転装置の構成を示す。1 shows a configuration of an AC motor start-up and operation device according to one embodiment of the present invention. 同装置で採用される、無負荷時における電動機の運転継続/停止の判断のための電動機の巻線温度に関する条件を示す。The conditions relating to the winding temperature of the motor for determining whether to continue or stop the operation of the motor when no load is employed in the apparatus will be shown. 同装置が行う交流電動機の始動及び運転の一制御例の流れの一部を示す。A part of the flow of one control example of starting and operation of an AC motor performed by the apparatus is shown. 同制御流れの別の部分を示す。The other part of the control flow is shown. 同制御流れの残り部分を示す。The rest of the control flow is shown. 同制御で用いられ得る始動電圧パターンと停止電圧パターンの幾つかの例を示す。Several examples of start voltage patterns and stop voltage patterns that can be used in the same control are shown. 同装置が行う削減電気料金の表示のための一制御例の流れを示す。The flow of one control example for the display of the reduction electricity bill which the apparatus performs is shown. 同装置の保守作業を交流電動機の運転中に行うことを可能にする無停電保守回路の一構成例を示す。An example of a configuration of an uninterruptible maintenance circuit that enables maintenance work of the apparatus to be performed during operation of the AC motor is shown. 交流電動機の始動時における無停電保守回路の制御の流れを示す。The flow of control of an uninterruptible maintenance circuit at the time of starting of an AC motor is shown. 交流電動機の運転中に始動及び運転装置を保守する場合における無停電保守回路の制御の流れを示す。The flow of control of the uninterruptible maintenance circuit when starting and maintaining the operating device during operation of the AC motor is shown. 始動及び運転装置の復旧時における無停電保守回路の制御の流れを示す。The flow of control of the uninterruptible maintenance circuit at the time of start-up and restoration of the operating device is shown. 図1の運転及び始動装置の始動パラメータ及び停止パラメータを自動制御するためのパラメータ制御システムの一構成例を示す。1 shows an example of the configuration of a parameter control system for automatically controlling start parameters and stop parameters of the operation and start device of FIG. 1. 同パラメータ制御システムに採用可能な人工知能システムの一構成例を示す。An example of the configuration of an artificial intelligence system that can be employed in the parameter control system is shown. 多段始動パターンと始動パラメータの例を示す。The example of a multistage starting pattern and a starting parameter is shown.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る交流電動機の始動及び運転装置の構成を示す。   FIG. 1 shows the configuration of an AC motor starting and operating apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、始動及び運転装置1は、三相交流電源3と三相交流電動機5との間に設けられ、電動機5の入力電圧を制御することができる。電動機5は、例えば三相かご型誘導電動機である。作業機械9を駆動するために、電動機5の出力回転軸7は作業機械9の入力回転軸に結合される。作業機械9は、例えばコンプレッサ、ポンプ、ブロワ、又はその他の電動機で駆動される機械であってよい。電動機5の回転軸7には、電動機5を冷却するための冷却装置(例えば、送風ファン)(図示省略)も結合されている。   As shown in FIG. 1, the starting and operating device 1 is provided between a three-phase AC power source 3 and a three-phase AC motor 5 and can control the input voltage of the motor 5. The electric motor 5 is, for example, a three-phase squirrel-cage induction motor. In order to drive the work machine 9, the output rotary shaft 7 of the electric motor 5 is coupled to the input rotary shaft of the work machine 9. The work machine 9 may be a machine driven by, for example, a compressor, a pump, a blower, or other electric motor. A cooling device (for example, a blower fan) (not shown) for cooling the electric motor 5 is also coupled to the rotating shaft 7 of the electric motor 5.

始動及び運転装置1は、始動回路11、メイン開閉器13、バイパス開閉器15、コントローラ17、及び手動始動及び停止スイッチ19などを有する。   The starting and operating device 1 includes a starting circuit 11, a main switch 13, a bypass switch 15, a controller 17, a manual start and stop switch 19, and the like.

始動回路11は、電源3と電動機5の間の三相電源ラインに挿入され、電動機5の始動時と停止時に電動機5の三相入力電圧を制御する。本実施形態では、始動回路11は、逆並列接続された半導体スイッチング素子、例えば逆並列接続されたサイリスタのペア(サイリスタ・スタック)を、各相の要素として有する。   The starting circuit 11 is inserted into a three-phase power line between the power source 3 and the electric motor 5 and controls the three-phase input voltage of the electric motor 5 when the electric motor 5 is started and stopped. In the present embodiment, the starting circuit 11 includes a semiconductor switching element connected in reverse parallel, for example, a pair of thyristors connected in reverse parallel (thyristor stack) as an element of each phase.

コントローラ17が始動回路11の三相サイリスタ・スタックの点弧位相角を制御して、電動機5の入力電圧を低い値から徐々に上げていくことにより、電動機5の減電圧始動を行なうことができる。このようなサイリスタ位相制御を用いた電動機5の減電圧始動の基本的方法は、前述した、特許文献1又は非特許文献1に開示されている。   The controller 17 controls the firing phase angle of the three-phase thyristor stack of the starting circuit 11 and gradually increases the input voltage of the motor 5 from a low value, so that the motor 5 can be started at a reduced voltage. . A basic method of starting a reduced voltage of the electric motor 5 using such thyristor phase control is disclosed in Patent Document 1 or Non-Patent Document 1 described above.

電動機5を停止させる時、コントローラ17が始動回路11の三相サイリスタ・スタックの点弧位相角を制御して、電動機5の入力電圧を徐々に小さくしていくことにより、電動機5及び作業機械9をソフトに停止させることができる(これをソフト・ストップという)。さらに、電動機5を停止させる時、始動回路11の三相サイリスタ・スタックの片方向のサイリスタだけを導通させて電動機5に直流電圧を印加することにより、電動機5を発電機として機能させて、電動機5及び作業機械9に制動をかけることもできる(これをダイナミック・ブレーキという)。   When the electric motor 5 is stopped, the controller 17 controls the ignition phase angle of the three-phase thyristor stack of the starting circuit 11 to gradually reduce the input voltage of the electric motor 5. Can be softly stopped (this is called soft stop). Further, when the motor 5 is stopped, only the one-way thyristor of the three-phase thyristor stack of the start circuit 11 is turned on to apply a DC voltage to the motor 5, thereby causing the motor 5 to function as a generator. 5 and work machine 9 can also be braked (this is called dynamic braking).

電源3と電動機5の間の三相電源ラインには、さらに、始動回路11の一時側に、始動回路11と直列に、メイン開閉器13が挿入される。メイン開閉器13は、三相の電磁開閉器であり、そのターンONとターンOFFがコントローラ17によって制御される。メイン開閉器13がONのときのみ、始動回路11が機能することができる。   In the three-phase power line between the power source 3 and the electric motor 5, a main switch 13 is further inserted in series with the starting circuit 11 on the temporary side of the starting circuit 11. The main switch 13 is a three-phase electromagnetic switch, and its turn ON and turn OFF are controlled by the controller 17. The starting circuit 11 can function only when the main switch 13 is ON.

さらに、その三相電源ラインには始動回路11と並列に、バイパス開閉器15が設けられる。バイパス開閉器15は、三相の電磁開閉器であり、そのターンONとターンOFFがコントローラ17によって制御される。バイパス開閉器15がONのとき、電動機5は電源3と直接接続され、全電圧が電動機5に入力される。始動回路11による減電圧始動を行っている最中は、バイパス開閉器15はOFF状態にされる。減電圧始動が完了したとき、バイパス開閉器15をターンONすることで、電動機5は始動状態から運転状態へ移行する。なお、始動完了の際、例えば、始動回路11の出力電圧と電源電圧とが一致したとき、バイパス開閉器15をターンONし、その後ある時間(例えば2秒)の間は始動回路11とバイパス開閉器15を並列でON状態とし、その後に始動回路11をターンOFFするようにしてもよい。それにより、電位差や位相差を抑えて、バイパス開閉器15のターンON時のショック及び接点摩耗を低減できる。   Further, a bypass switch 15 is provided on the three-phase power line in parallel with the starting circuit 11. The bypass switch 15 is a three-phase electromagnetic switch, and its turn ON and turn OFF are controlled by the controller 17. When the bypass switch 15 is ON, the electric motor 5 is directly connected to the power source 3 and the entire voltage is input to the electric motor 5. During the start of the reduced voltage by the starting circuit 11, the bypass switch 15 is turned off. When the reduced voltage start is completed, the bypass switch 15 is turned on, so that the electric motor 5 shifts from the start state to the operation state. When the start is completed, for example, when the output voltage of the start circuit 11 and the power supply voltage coincide with each other, the bypass switch 15 is turned on, and the start circuit 11 and the bypass open / close for a certain period of time (for example, 2 seconds). The devices 15 may be turned on in parallel, and then the starting circuit 11 may be turned off. Thereby, a potential difference and a phase difference can be suppressed, and shock and contact wear when the bypass switch 15 is turned on can be reduced.

コントローラ17は、始動回路11、メイン開閉器13及びバイパス開閉器15を制御することで、電動機5の始動及び運転を制御する。コントローラ17が行う始動及び運転制御には、電動機5の消費電力を削減するためのサブ制御が含まれる。この電力削減のためのサブ制御とは、電動機5の運転中に電動機5が無負荷状態になったとき(つまり、作業機械9の運転を停止すべきとき、又は、停止してよいとき)、所定の条件が成立すれば、電動機5を停止し、その後、電動機5が再び負荷状態になったとき(つまり、作業機械9の運転を再開すべきとき)、電動機5を減電圧始動する、という機能である。ここで、上記の「所定の条件」とは、電動機5の一時的な停止が許される(あるいは、その一時停止の直後の電動機5の再始動)が許される条件である。この条件の一つは、例えば、電動機5の巻線(固定子巻線又は/及び回転子巻線)の温度がある閾値温度より低いことである。さらに、コントローラ17は、上記の電力削減のためのサブ制御によって削減された電力料金を、ユーザに通知する(例えば、表示する)機能も有する。   The controller 17 controls the starting and operation of the electric motor 5 by controlling the starting circuit 11, the main switch 13 and the bypass switch 15. The start and operation control performed by the controller 17 includes sub-control for reducing the power consumption of the electric motor 5. This sub-control for power reduction is when the motor 5 is in a no-load state during the operation of the motor 5 (that is, when the operation of the work machine 9 should be stopped or stopped). If the predetermined condition is satisfied, the electric motor 5 is stopped, and then, when the electric motor 5 is loaded again (that is, when the operation of the work machine 9 is to be resumed), the electric motor 5 is started to reduce the voltage. It is a function. Here, the above-mentioned “predetermined conditions” are conditions under which temporary stop of the electric motor 5 is permitted (or restart of the electric motor 5 immediately after the temporary stop). One of the conditions is, for example, that the temperature of the winding (stator winding or / and rotor winding) of the electric motor 5 is lower than a certain threshold temperature. Furthermore, the controller 17 also has a function of notifying (for example, displaying) the user the power charge reduced by the sub-control for reducing power.

コントローラ17への入力信号には、例えば、電動機5への三相入力電流を示す入力電流信号21、電動機5への三相入力電圧を示す入力電圧信号23、バイパス開閉器15のON/OFF状態を示すバイパス状態信号25、電動機5の巻線の温度を示す巻線温度信号27、電動機5の回転速度を示す回転速度信号31、作業機械9の運転及び停止指令35などがある。さらに、電動機5の振動及び音をそれぞれ示す信号(図示省略)など、電動機5の何らかの状態を示すその他の信号も、コントローラ17の入力信号になり得る。入力電流信号21は、例えば、電源3からの三相電源ラインに設けられた計器用変流器CTから提供される。入力電圧信号23は、例えば、電動機5への三相電源ラインに設けられた計器用変圧器VTから提供される。バイパス状態信号25は、例えば、バイパス開閉器15の補助接点(図示せず)から提供される。巻線温度信号27は、例えば、電動機5の巻線内(例えば、固定子巻線内又は回転子巻線)(又は、電動機5の筐体のように固定子巻線に近い個所、あるいは、電動機の回転軸のように回転子巻線に近い個所)に設けられた温度センサ29(接触式の温度センサだけでなく、赤外線温度センサのように非接触で機能するものでも、あるいは、無線でセンシング結果を送信できる温度センサを使用してもいいし、あるいは、抵抗値など他のパラメータから演算で温度を推定するものでもいい)から提供される。回転速度信号31は、例えば、電動機5の出力回転軸7に設けられた回転速度計33から提供される。運転及び停止指令35は、作業機械9を運転しろ、又は、停止しろという命令であり、例えば、作業機械9から提供される。   The input signal to the controller 17 includes, for example, an input current signal 21 indicating a three-phase input current to the motor 5, an input voltage signal 23 indicating a three-phase input voltage to the motor 5, and an ON / OFF state of the bypass switch 15. , A winding temperature signal 27 indicating the temperature of the winding of the electric motor 5, a rotation speed signal 31 indicating the rotation speed of the electric motor 5, an operation and stop command 35 of the work machine 9, and the like. Further, other signals indicating some state of the electric motor 5 such as signals (not shown) respectively indicating vibration and sound of the electric motor 5 can also be input signals to the controller 17. The input current signal 21 is provided from, for example, an instrument current transformer CT provided in a three-phase power supply line from the power supply 3. The input voltage signal 23 is provided from, for example, an instrument transformer VT provided on a three-phase power supply line to the electric motor 5. The bypass state signal 25 is provided from an auxiliary contact (not shown) of the bypass switch 15, for example. The winding temperature signal 27 is, for example, in the winding of the electric motor 5 (for example, in the stator winding or the rotor winding) (or a portion close to the stator winding like the casing of the electric motor 5, or A temperature sensor 29 (not only a contact-type temperature sensor but also a non-contact function such as an infrared temperature sensor) provided at a location close to the rotor winding, such as the rotating shaft of an electric motor, or wirelessly A temperature sensor that can transmit a sensing result may be used, or a temperature may be estimated by calculation from other parameters such as a resistance value). The rotation speed signal 31 is provided from a rotation speed meter 33 provided on the output rotation shaft 7 of the electric motor 5, for example. The operation and stop command 35 is an instruction to operate or stop the work machine 9, and is provided from the work machine 9, for example.

上述した運転及び停止指令35は、電動機5が負荷状態であるか無負荷状態であるかをコントローラ17が知るために用いられる。したがって、作業機械9を運転するか停止するかの判断材料となり得る1種類以上のパラメータ値を、運転及び停止指令35の代わりに、又は運転及び停止指令35と組み合わせて、負荷/無負荷の判断に用いてもよい。そのようなパラメータ値として、作業機械9の種類、役割又は機能に応じて、圧力、温度、電流値、液面高さ、濃度、重量、水質、光電センサ信号、又は深さなどを選択的又は組み合わせて採用し得る。例えば、作業機械9がコンプレッサである場合のコンプレッサの供給圧力、空気槽の圧力、又は配管圧力などが上記パラメータ値として採用できる。例えば、作業機械9が貯水のための揚水ポンプである場合の貯水の水位、作業機械9がブロワである場合のブロワの風量及び/又は風力、作業機械9が集塵機である場合の粉塵や二酸化炭素などの濃度、あるいは、作業機械9が冷凍機である場合の冷却対象の温度などが、上記パラメータ値として採用できる。   The operation and stop command 35 described above is used for the controller 17 to know whether the electric motor 5 is in a loaded state or a no-load state. Therefore, one or more parameter values that can be used to determine whether the work machine 9 is to be operated or stopped are determined in place of the operation and stop command 35 or in combination with the operation and stop command 35 to determine load / no load. You may use for. As such parameter values, pressure, temperature, current value, liquid level height, concentration, weight, water quality, photoelectric sensor signal, depth, etc. are selectively or according to the type, role or function of the work machine 9 Can be used in combination. For example, when the work machine 9 is a compressor, the supply pressure of the compressor, the pressure of the air tank, the piping pressure, or the like can be adopted as the parameter value. For example, the storage water level when the work machine 9 is a pump for pumping water, the air volume and / or wind force of the blower when the work machine 9 is a blower, and the dust or carbon dioxide when the work machine 9 is a dust collector Or the temperature to be cooled when the work machine 9 is a refrigerator can be used as the parameter value.

上述した巻線温度信号27は、電動機5の一時的な停止(又は、その一時停止直後の電動機5の再始動)が許されるか否かをコントローラ17が判断するために用いられる。したがって、この判断の材料となり得る他の1以上の特性値を示す信号を、巻線温度信号27の代わりに、又は巻線温度信号27と組み合わせて、用いてもよい。そのような特性値として、例えば、電動機5の巻線以外の個所の温度、電動機5の最近過去所定期間の再始動の頻度又は時間的間隔、電動機5の最近過去所定期間の消費電力、電動機5の最近過去所定期間の回転速度と出力トルク、あるいは、電動機5の騒音又は振動の大きさなどが採用し得る。   The winding temperature signal 27 described above is used by the controller 17 to determine whether or not the temporary stop of the electric motor 5 (or restart of the electric motor 5 immediately after the temporary stop) is permitted. Therefore, a signal indicating one or more other characteristic values that can be used as a basis for this determination may be used instead of the winding temperature signal 27 or in combination with the winding temperature signal 27. As such characteristic values, for example, the temperature of a part other than the winding of the electric motor 5, the frequency or time interval of restarting the electric motor 5 in the most recent predetermined period, the power consumption of the electric motor 5 in the most recent predetermined period, the electric motor 5 The rotational speed and output torque of the most recent predetermined period, or the magnitude of noise or vibration of the electric motor 5 can be adopted.

コントローラ17からの出力信号には、例えば、メイン開閉器13を開閉するためのメイン開閉信号41、バイパス開閉器15を開閉するためのバイパス開閉信号43、及び始動回路11のそれぞれのサイリスタへの点弧信号45などがある。   The output signal from the controller 17 includes, for example, a main opening / closing signal 41 for opening / closing the main switch 13, a bypass opening / closing signal 43 for opening / closing the bypass switch 15, and a point to each thyristor of the starting circuit 11. There is an arc signal 45 and the like.

コントローラ17のハードウェア構成には、さまざまな設計が採用できる。図1では、コントローラ17の制御機能を分かりやすく説明する都合から、コントローラ17は、ある程度に簡素なモデルの形態で図示されており、このモデルは一つのコンピュータのように見える。しかし、これは単なる例示にすぎず、例えば、複数のプログラマブルロジックコントローラ、コンピュータ又はその他の電子回路の組み合わせ用いて、コントローラ17が構成されてもよい。   Various designs can be adopted for the hardware configuration of the controller 17. In FIG. 1, the controller 17 is illustrated in the form of a somewhat simple model for the sake of easy understanding of the control function of the controller 17, and this model looks like a single computer. However, this is merely an example, and the controller 17 may be configured using, for example, a combination of a plurality of programmable logic controllers, computers, or other electronic circuits.

図1に示された構成例によれば、コントローラ17は、入出力インタフェース51、CPU53、記憶装置55、表示器57、及び操作盤59などを有する。入出力インタフェース51は、上述した入出力信号21、23、25、27、31、35、41、43、45を上述したデバイスCT、VT、9、11、13、15、29、33と送受する。CPU53は、電動機5の始動及び運転の制御ための情報処理、及び削減電力の表示のための情報処理などを行う。記憶装置55は、CPU53の動作のためのプログラムやデータを記憶し、また、CPU53に作業領域を提供する。表示器57は、例えば、複数の表示ランプ、液晶表示パネル、又はそれらの組み合わせであり、電動機5の始動及び運転に関する所定情報をユーザに提供する。操作盤59は、例えば、複数の手動スイッチ又は手動ボタン、タッチパネル、又はそれらの組み合わせであり、ユーザに操作されて電動機5の始動及び運転に関する条件設定やデータ入力を行う。   According to the configuration example shown in FIG. 1, the controller 17 includes an input / output interface 51, a CPU 53, a storage device 55, a display 57, an operation panel 59, and the like. The input / output interface 51 transmits / receives the above-described input / output signals 21, 23, 25, 27, 31, 35, 41, 43, 45 to / from the above-described devices CT, VT, 9, 11, 13, 15, 29, 33. . The CPU 53 performs information processing for starting and operating the motor 5 and information processing for displaying reduced power. The storage device 55 stores programs and data for the operation of the CPU 53, and provides a work area for the CPU 53. The indicator 57 is, for example, a plurality of display lamps, a liquid crystal display panel, or a combination thereof, and provides the user with predetermined information related to starting and operation of the electric motor 5. The operation panel 59 is, for example, a plurality of manual switches or manual buttons, a touch panel, or a combination thereof, and is operated by the user to perform condition setting and data input related to starting and operation of the electric motor 5.

コントローラ17は、特定の機能を専用に行う1以上の特定機能モジュール61を有してもよい。例えば、始動回路11への点弧信号45の位相角を制御するサイリスタ位相制御回路を、特定機能モジュール61として設けてもよい。   The controller 17 may include one or more specific function modules 61 that perform specific functions exclusively. For example, a thyristor phase control circuit that controls the phase angle of the ignition signal 45 to the starting circuit 11 may be provided as the specific function module 61.

コントローラ17は、また、故障対策モジュール63を有してもよい。故障対策モジュール63は、コントローラ17内で正常の制御が行えなくなる障害が発生したとき、コントローラ17の正常制御から独立して、電動機5の始動及び停止を行なう。すなわち、故障対策モジュール63は、コントローラ17内で発生する障害を監視し、コントローラ17の正常な制御を妨げる所定の障害(例えば、CPU53のエラーあるいは故障、又は表示器57の故障など)の発生を認識したとき、コントローラ17の正常制御に基づき出力されるバイパス開閉信号43とは別のバイパス開閉信号65をバイパス開閉器15に出力して、バイパス開閉器15の開閉を制御する。それにより、コントローラ17が正常な制御を行えないときであっても、電動機5の始動、運転及び停止を行うことができる。   The controller 17 may also include a failure countermeasure module 63. The failure countermeasure module 63 starts and stops the electric motor 5 independently of the normal control of the controller 17 when a failure that prevents normal control in the controller 17 occurs. That is, the failure countermeasure module 63 monitors a failure that occurs in the controller 17 and generates a predetermined failure that prevents normal control of the controller 17 (for example, an error or failure of the CPU 53 or a failure of the display device 57). When recognized, a bypass opening / closing signal 65 different from the bypass opening / closing signal 43 output based on the normal control of the controller 17 is output to the bypass switch 15 to control the opening / closing of the bypass switch 15. Thereby, even when the controller 17 cannot perform normal control, the electric motor 5 can be started, operated, and stopped.

手動始動及び停止スイッチ19は、上述した故障対策モジュール63と同様の機能を、ユーザが手動で行うためのスイッチである。すなわち、コントローラ17が正常な制御を行えない状態にある(例えば、表示器57が消えていて、コントローラ17の状態がユーザに分からない)ことをユーザが知った場合、ユーザは手動始動停止ボタン19を操作して、コントローラ17からのバイパス開閉信号43とは別のバイパス開閉信号47をバイパス開閉器15に印加することができる。それにより、コントローラ17の故障時、ユーザは手動で電動機5を始動、運転及び停止することができる。   The manual start / stop switch 19 is a switch for the user to manually perform the same function as the failure countermeasure module 63 described above. That is, when the user knows that the controller 17 cannot perform normal control (for example, the display device 57 is turned off and the state of the controller 17 is unknown to the user), the user starts the manual start / stop button 19. , The bypass opening / closing signal 47 different from the bypass opening / closing signal 43 from the controller 17 can be applied to the bypass switch 15. Thereby, at the time of failure of the controller 17, the user can start, drive and stop the electric motor 5 manually.

図2は、コントローラ17により行われる電動機5の始動及び運転の制御において、無負荷時及び負荷時に電動機5を運転するか停止するかを判断するために用いられる、電動機5の巻線温度に関する条件を示す。   FIG. 2 shows a condition relating to the winding temperature of the motor 5 that is used to determine whether to operate or stop the motor 5 when there is no load and when the motor 17 is started and operated. Indicates.

図2に示すように、異なる2つの設定温度T1、T2がある。低い方の第1の設定温度T1には、巻線温度がそれより低ければ、無負荷時に電動機5を停止しても(その後に始動回路11による減電圧始動を行っても)電動機5において巻線の過熱などの問題は起きないという温度が選ばれている。高い方の第2の設定温度T2には、巻線温度がそれ以上であれば、負荷か無負荷かにかかわらず電動機5を停止することが電動機5にとり安全であるという温度が選ばれている。これらの設定温度T1、T2は、操作盤59で設定され記憶装置55に記憶される。   As shown in FIG. 2, there are two different set temperatures T1 and T2. If the winding temperature is lower than the lower first set temperature T1, the winding in the motor 5 can be performed even if the motor 5 is stopped when no load is applied (even if the start-up circuit 11 starts a reduced voltage). The temperature is chosen so that problems such as wire overheating do not occur. The higher second set temperature T2 is selected such that if the winding temperature is higher than that, it is safe for the motor 5 to stop the motor 5 regardless of load or no load. . These set temperatures T1 and T2 are set by the operation panel 59 and stored in the storage device 55.

したがって、コントローラ17は、巻線温度が第1の設定温度T1より低い第1の場合には、負荷時には電動機5を運転するが、無負荷時には電動機5を停止する。この無負荷時の電動機5の停止により、電動機5の無駄な消費電力が削減される。   Therefore, in the first case where the winding temperature is lower than the first set temperature T1, the controller 17 operates the electric motor 5 at the time of load, but stops the electric motor 5 at the time of no load. By stopping the electric motor 5 at the time of no load, useless power consumption of the electric motor 5 is reduced.

また、巻線温度が第1の設定温度T1と第2の設定温度T2の間にある第2の場合には、コントローラ17は、負荷時にも無負荷時にも電動機5を運転する。また、巻線温度が第2の設定温度T2以上である第3の場合には、負荷時にも無負荷時にも電動機5を停止する。ただし、第3の場合において、電動機5を直ぐに停止させず、電動機5の運転をしばらく続けることで、巻線温度が安全な温度(例えば、第1の設定温度T1以下)になるまで電動機5を冷却し、その後に電動機5を停止させるようにしてもよい。   Further, in the second case where the winding temperature is between the first set temperature T1 and the second set temperature T2, the controller 17 operates the electric motor 5 at the time of load and no load. Further, in the third case where the winding temperature is equal to or higher than the second set temperature T2, the electric motor 5 is stopped during both loading and no loading. However, in the third case, the electric motor 5 is not stopped immediately, and the electric motor 5 is kept running until the winding temperature reaches a safe temperature (for example, the first set temperature T1 or less). The motor 5 may be stopped after cooling.

図3、図4及び図5は、コントローラ17により行われる電動機5の始動及び運転の一制御例の流れを示す。   3, 4 and 5 show the flow of one control example of starting and operation of the electric motor 5 performed by the controller 17.

図3に示すように、制御が開始された後、自動モードと手動モードのいずれが操作盤59で選択されているかがチェックされる(ステップS1)。自動モードは、コントローラ17が自動的に電動機5の始動と運転と停止を制御するモードである。手動モードは、ユーザが手動で電動機5の始動と運転と停止を制御するモードである。   As shown in FIG. 3, after the control is started, it is checked whether the automatic mode or the manual mode is selected on the operation panel 59 (step S1). The automatic mode is a mode in which the controller 17 automatically controls the start, operation, and stop of the electric motor 5. The manual mode is a mode in which the user manually controls start, operation, and stop of the electric motor 5.

電動機5手動モードが選択されていれば(ステップS2でNO)、「手動」が表示器57に表示され、そして、操作盤59の始動ボタンがターンONされたかがチェックされる(ステップS4)。始動ボタンがターンONされた場合(ステップS5でYES)、メイン開閉器13がターンONされ(ステップS6)、バイパス開閉器15がターンONされ(ステップS7)、そして「運転」が表示器57に表示される(ステップS8)。これにより、電動機5が全電圧で始動され、そして運転に入る。   If the electric motor 5 manual mode is selected (NO in step S2), “manual” is displayed on the display 57, and it is checked whether the start button of the operation panel 59 is turned on (step S4). When the start button is turned on (YES in step S5), the main switch 13 is turned on (step S6), the bypass switch 15 is turned on (step S7), and “run” is displayed on the display 57. Is displayed (step S8). As a result, the electric motor 5 is started at the full voltage and is put into operation.

その後、操作盤59の停止ボタンがターンONされたかがチェックされ(ステップS9)る。停止ボタンがターンONされた場合(ステップS10でYES)、メイン開閉器13がターンOFFされ(ステップS6)、バイパス開閉器15がターンOFFされ(ステップS12)、そして「停止」が表示器57に表示され(ステップS13)、制御が終了する。これにより電動機5が停止される。   Thereafter, it is checked whether the stop button of the operation panel 59 is turned on (step S9). When the stop button is turned on (YES in step S10), the main switch 13 is turned off (step S6), the bypass switch 15 is turned off (step S12), and “stop” is displayed on the display 57. Is displayed (step S13), and the control ends. Thereby, the electric motor 5 is stopped.

前述した選択モードのチェックの結果、自動モードが選択されていた場合(ステップS2でYES)、表示器57にて「自動」が表示され(ステップS20)、そして「停止」の表示が消される(ステップS21)。そして、始動条件が成立しているか否かがチェックされる(ステップS22)。始動条件とは、電動機5を始動してよい条件であり、それは、例えば次の4つのサブ条件がすべて満たされていることである。
1.電動機5の巻線温度が第1の設定温度T1より低い。
2.作業機械9の外部アラームが無い。
3.この始動及び運転装置1に異常が無い。
4.メイン開閉器13とバイバス開閉器15の双方がOFF状態にある。
If the automatic mode is selected as a result of checking the selection mode described above (YES in step S2), “automatic” is displayed on the display 57 (step S20), and the “stop” display is turned off (step S20). Step S21). Then, it is checked whether the starting condition is satisfied (step S22). The starting condition is a condition where the electric motor 5 may be started. For example, all the following four sub-conditions are satisfied.
1. The winding temperature of the electric motor 5 is lower than the first set temperature T1.
2. There is no external alarm for the work machine 9.
3. There is no abnormality in the starting and operating device 1.
4). Both the main switch 13 and the bypass switch 15 are in the OFF state.

上記の始動条件が満たされている場合(ステップS22でYES)、作業機械9からの運転指令35がONであるか否か(つまり、作業機械5を運転すべきか否か)がチェックされる(ステップS23)。運転指令がONであれば(ステップS23でYES)、メイン開閉器13がターンONされ(ステップS24)、そして第1タイマが起動される(ステップS25)。第1タイマは、メイン開閉器13のターンON(励磁)を開始してから、メイン開閉器13の接点が確実に閉じるまでの遅れ時間に相当する時間をカウントする。第1タイマがタイムアップしたなら(ステップS26でYES)(つまり、メイン開閉器13が確実にON状態になったら)、制御は図4に示すポイントAからのプロセスに進む。   When the above start condition is satisfied (YES in step S22), it is checked whether or not the operation command 35 from the work machine 9 is ON (that is, whether or not the work machine 5 should be operated) ( Step S23). If the operation command is ON (YES in step S23), the main switch 13 is turned ON (step S24), and the first timer is started (step S25). The first timer counts a time corresponding to a delay time until the contact of the main switch 13 is reliably closed after the turn-on (excitation) of the main switch 13 is started. If the first timer expires (YES in step S26) (that is, if the main switch 13 is surely turned on), the control proceeds to the process from point A shown in FIG.

図4に示すように、始動回路11のサイリスタの点弧を開始し、そして、始動回路11の各相の出力電圧が、所定の始動電圧パターンに沿って上昇するように、各サイリスタの点弧位相角を制御する(ステップS30)。その点弧位相角の制御は、例えば、始動回路11の各相の出力電圧をフィードバックして、その出力電圧と始動電圧パターンとの偏差を無くすように、位相点弧角を調整するというフィードバック制御の方法で行うことができる。これにより、電動機5の減電圧始動が行われる。   As shown in FIG. 4, firing of the thyristors of the starting circuit 11 is started, and firing of each thyristor is performed such that the output voltage of each phase of the starting circuit 11 rises along a predetermined starting voltage pattern. The phase angle is controlled (step S30). The ignition phase angle is controlled, for example, by feedback of the output voltage of each phase of the starting circuit 11 and adjusting the phase ignition angle so as to eliminate the deviation between the output voltage and the starting voltage pattern. It can be done by the method. Thereby, the reduced voltage start of the electric motor 5 is performed.

上記の始動電圧パターンは、あらかじめ操作盤59で設定されて、記憶装置55に記憶されている。あるいは、後述する図12に示されたサーバコンピュータ又は図13に示された人工知能システムから、コントローラ17の初期設定時又はその後の随時に、適切な始動パターンがコントローラ17に供給されて記憶装置55に記憶されてもよい。あるいは、後述する図12に示されたサーバコンピュータ又は図13に示された人工知能システムにより、コントローラ17の始動電圧パターンがリアルタイムで最適化されてもよい。   The starting voltage pattern is set in advance on the operation panel 59 and stored in the storage device 55. Alternatively, an appropriate startup pattern is supplied to the controller 17 from the server computer shown in FIG. 12 described later or the artificial intelligence system shown in FIG. May be stored. Alternatively, the starting voltage pattern of the controller 17 may be optimized in real time by a server computer shown in FIG. 12 described later or an artificial intelligence system shown in FIG.

採用可能な始動電圧パターンの幾つかの例101、103、105を図6に示す。実線で示された始動電圧パターン101は、各相の出力電圧を始動時間Tstの間に初期電圧V0から単調に電源電圧Vsまで上昇させる「ソフト始動」と呼ばれる始動方法である。一点鎖線で示された別の始動電圧パターン103は、回転機械(電動機5及び作業機械9)の回転速度が所定の一次危険速度を通過する電圧領域(一次危険速度域)で電圧を急上昇させてここを速やかに通過することで、一次危険速度域での振動拡大などの有害作用を回避するための始動方法である。破線で示される始動電圧パターン105は、回転機械の初動時(動き始め)の所要トルクが大きい場合、最初に一時的に高い電圧を加えて回転機械を動き始めさせた後、電圧を落としてパターン101のようなソフト始動を行う「キックスタート」と呼ばれる始動方法である。これらの例のように、始動電圧パターンは任意に設定又は制御することができる。始動電圧パターンを定義する諸パラメータ(例えば、初期電圧V0、始動時間Tst、一次危険速度域Vfc1とVfc2、一次危険速度回避時間Tfc、キック電圧Vk、キック時間Tkなど)を、本明細書では「始動用制御パラメータ」という。電動機5及び作業機械9の特性に応じて、始動用制御パラメータを適切に設定又は制御することにより、最適な始動電圧パターンで電動機5を始動できるので、始動時の電動機5の過熱や機械的負荷を、従来の始動方法より効果的に抑制することができる。なお、図6中、並列運転時間Tpd1は、始動パターンの完了直後に始動回路11とバイパス開閉器15を並列的にON状態とする時間であり、これも、始動用制御パラメータに含まれ得る。   Some examples 101, 103, 105 of possible starting voltage patterns are shown in FIG. A starting voltage pattern 101 indicated by a solid line is a starting method called “soft start” in which the output voltage of each phase is monotonously increased from the initial voltage V0 to the power supply voltage Vs during the starting time Tst. Another starting voltage pattern 103 indicated by a one-dot chain line shows a sudden increase in voltage in a voltage region (primary dangerous speed region) where the rotational speed of the rotating machine (electric motor 5 and work machine 9) passes a predetermined primary dangerous speed. This is a starting method for avoiding harmful effects such as vibration expansion in the primary dangerous speed range by passing through here quickly. The starting voltage pattern 105 indicated by a broken line is a pattern in which, when the required torque at the time of initial operation (beginning of movement) of the rotating machine is large, a high voltage is first temporarily applied to start the rotating machine, and then the voltage is dropped. This is a start method called “kick start” in which soft start is performed as in 101. As in these examples, the starting voltage pattern can be arbitrarily set or controlled. Parameters that define the starting voltage pattern (for example, initial voltage V0, starting time Tst, primary dangerous speed range Vfc1 and Vfc2, primary dangerous speed avoidance time Tfc, kick voltage Vk, kick time Tk, etc.) This is referred to as “starting control parameter”. The motor 5 can be started with an optimal starting voltage pattern by appropriately setting or controlling the starting control parameter according to the characteristics of the electric motor 5 and the work machine 9, so that the motor 5 is overheated and mechanical load is started. Can be more effectively suppressed than the conventional starting method. In FIG. 6, the parallel operation time Tpd1 is a time for turning on the start circuit 11 and the bypass switch 15 in parallel immediately after the start pattern is completed, and this can also be included in the start control parameter.

再び図4を参照して、ステップS30でサイリスタ位相制御による減電圧始動が行われている間、「始動中」が表示器57に。その後、減電圧始動が完了したか否かがチェックされる(ステップS32)。始動の完了は、例えば次の3つのサブ条件のうちの1つ、又は2つ以上の組み合わせ、又は全部が満たされたか否かで判断することができる。
1.電動機5の回転速度が定格回転速度で安定した。
2.始動回路11の出力電圧(電動機5の入力電圧)が定格電圧で安定した。
3.始動回路11を流れる電流(電動機5の入力電流)が定格電流で安定した。
4.所定の始動時間が経過した。
とりわけ、電動機5の回転速度が定格速度で安定したという最初のサブ条件は、電動機5にかかる負荷の大小にかかわらず有効である。したがって、その最初のサブ条件一つだけで、始動の完了を判断してもよい。
Referring to FIG. 4 again, while the reduced voltage start is being performed by the thyristor phase control in step S30, “starting” is displayed on display 57. Thereafter, it is checked whether or not the reduced voltage start is completed (step S32). Completion of the start-up can be determined, for example, based on whether one or a combination of two or more of the following three sub-conditions or all of them are satisfied.
1. The rotation speed of the electric motor 5 was stabilized at the rated rotation speed.
2. The output voltage of the starting circuit 11 (input voltage of the electric motor 5) was stabilized at the rated voltage.
3. The current flowing through the starting circuit 11 (input current of the motor 5) was stabilized at the rated current.
4). A predetermined starting time has elapsed.
In particular, the first sub-condition that the rotation speed of the motor 5 is stabilized at the rated speed is effective regardless of the load applied to the motor 5. Therefore, the start completion may be determined only by the first sub-condition.

始動が完了すると(ステップS32でYES)、バイパス開閉器15が閉じられて全電圧が電動機5に印加され(ステップS33)、その後に、始動回路11のサイリスタの点弧が停止される(ステップS34)。これにより、電動機5は運転に入る。そして、表示器57では「始動中」の表示が消され(ステップS35)、「運転中」が表示される(ステップS36)。そして、コントローラ17は、電動機5が運転中であることを認識する(ステップS37)。なお、ステップS33からS34の間に、ある時間(例えば2秒)を置いて、その間は始動回路11とバイパス開閉器15を並列でON状態とし、その後に始動回路11をターンOFFするようにしてよい。それにより、電位差や位相差を抑えて、バイパス開閉器15のターンON時のショック及び接点摩耗を低減できる。   When the start is completed (YES in step S32), the bypass switch 15 is closed and the entire voltage is applied to the motor 5 (step S33), and then the ignition of the thyristor of the start circuit 11 is stopped (step S34). ). Thereby, the electric motor 5 starts operation. Then, the display 57 erases the display of “being started” (step S35) and displays “running” (step S36). Then, the controller 17 recognizes that the electric motor 5 is in operation (step S37). In addition, a certain time (for example, 2 seconds) is set between steps S33 and S34, and during that time, the starter circuit 11 and the bypass switch 15 are turned on in parallel, and then the starter circuit 11 is turned off. Good. Thereby, a potential difference and a phase difference can be suppressed, and shock and contact wear when the bypass switch 15 is turned on can be reduced.

その後、作業機械5からの停止指令35がONになったか(つまり、作業機械5を停止すべきか、あるいは、電動機5が無負荷になったか)否かがチェックされる(ステップS38)。停止指令がONになった場合(ステップS38でYES)、電動機5の巻線温度が第1の設定温度T1より低いか否かがチェックされる(ステップS39)。その結果、巻線温度が第1設定値より高ければ(ステップS39でNO)、それは、電動機5を今停止して短時間後に再始動することは電動機5に悪影響を与える可能性があることを意味するので、制御はステップS33へ戻り、電動機5の運転が継続される。   Thereafter, it is checked whether or not the stop command 35 from the work machine 5 has been turned ON (that is, whether the work machine 5 should be stopped or the electric motor 5 has become unloaded) (step S38). When the stop command is turned on (YES in step S38), it is checked whether or not the winding temperature of the electric motor 5 is lower than the first set temperature T1 (step S39). As a result, if the winding temperature is higher than the first set value (NO in step S39), it means that stopping the motor 5 now and restarting it after a short time may adversely affect the motor 5. Therefore, the control returns to step S33, and the operation of the electric motor 5 is continued.

他方、ステップS39で、巻線温度が第1の設定値より低いならば(ステップS39でYES)、それは、電動機5を今停止して短時間後に再始動しても電動機5に悪影響を与えないことを意味する。この場合、制御は図5に示すポイントBからのプロセスへ進む。   On the other hand, if the winding temperature is lower than the first set value in step S39 (YES in step S39), it does not adversely affect the motor 5 even if the motor 5 is stopped now and restarted after a short time. Means that. In this case, control proceeds to the process from point B shown in FIG.

上述したステップS38で、作業機械9の停止指令がONでない場合には(ステップS38でNO)、停止条件が成立しているかがチェックされる(ステップS40)。停止条件とは、異常事態のために作業機械5を停止すべき条件であり、例えば、次の3つのサブ条件のいずれかが満たされたことである。
1.電動機5の巻線温度が第2の設定温度T2より高い。
2.作業機械9の外部アラームが発生した。
3.この始動及び運転装置1で異常が発生した。
If the stop command for the work machine 9 is not ON in step S38 described above (NO in step S38), it is checked whether the stop condition is satisfied (step S40). The stop condition is a condition for stopping the work machine 5 due to an abnormal situation. For example, one of the following three sub-conditions is satisfied.
1. The winding temperature of the electric motor 5 is higher than the second set temperature T2.
2. An external alarm for work machine 9 occurred.
3. An abnormality occurred in the starting and operating device 1.

ステップS40で停止条件が成立してなければ(ステップS40でNO)、制御はステップS33へ戻り、電動機5の運転が継続される。   If the stop condition is not satisfied in step S40 (NO in step S40), the control returns to step S33, and the operation of the electric motor 5 is continued.

他方、ステップS40で停止条件が成立していれば(ステップS40でYES)、それは、異常事態が起きたために電動機5を停止すべきであることを意味する。この場合、制御は図5に示すポイントCからのプロセスへ進む。   On the other hand, if the stop condition is satisfied in step S40 (YES in step S40), it means that the motor 5 should be stopped because an abnormal situation has occurred. In this case, control proceeds to the process from point C shown in FIG.

図5を参照して、ポイントBからのプロセスは、電動機5の運転中に電動機5の停止指令がONになった場合(つまり、電動機5が無負荷状態になった場合)の制御である。この制御では、始動回路11のサイリスタがゼロの位相角で点弧され(ステップS50)、続いて、バイパス開閉器15が開かれる(ステップS51)。これにより、始動回路11のみを通じて、電源3の全電圧が電動機5に印加される。   Referring to FIG. 5, the process from point B is control when the stop command for motor 5 is turned ON during operation of motor 5 (that is, when motor 5 is in a no-load state). In this control, the thyristor of the starting circuit 11 is fired with a phase angle of zero (step S50), and then the bypass switch 15 is opened (step S51). Thereby, the entire voltage of the power source 3 is applied to the electric motor 5 only through the starting circuit 11.

その後、始動回路11のサイリスタ位相制御が行なわれて、所定の停止電圧パターンに沿って電動機5への印加電圧を0Vまで低下させる(ステップS52)。この位相制御も、始動時と同様、始動回路11の出力電圧と停止電圧パターンとの偏差を無くすフィードバック制御の方法で行うことができる。ここで、停止電圧パターンは、あらかじめ操作盤59で設定されて、記憶装置55に記憶されている。あるいは、後述する図12に示されたサーバコンピュータ又は図13に示された人工知能システムから、適切な停止電圧パターンが初期設定時に、又は初期設定とその後の随時に、コントローラ17に供給されて記憶装置55に記憶されてもよい。あるいは、後述する図12に示されたサーバコンピュータ又は図13に示された人工知能システムにより、コントローラ17の停止電圧パターンがリアルタイムで最適化されてもよい。   Thereafter, thyristor phase control of the starting circuit 11 is performed, and the voltage applied to the electric motor 5 is reduced to 0 V along a predetermined stop voltage pattern (step S52). This phase control can also be performed by a feedback control method that eliminates the deviation between the output voltage of the start circuit 11 and the stop voltage pattern, as in the start. Here, the stop voltage pattern is set in advance on the operation panel 59 and stored in the storage device 55. Alternatively, an appropriate stop voltage pattern is supplied from the server computer shown in FIG. 12 described later or the artificial intelligence system shown in FIG. 13 to the controller 17 at the time of initial setting or at the time of initial setting and thereafter and stored. It may be stored in the device 55. Alternatively, the stop voltage pattern of the controller 17 may be optimized in real time by a server computer shown in FIG. 12 or an artificial intelligence system shown in FIG.

採用可能な停止電圧パターンの幾つかの例106、107、108が図6に示される。図6中、実線で示された停止電圧パターン106は、各相の出力電圧を停止時間Tsp1の間に電源電圧Vsからゼロまで単調に下降させる「ソフト停止」と呼ばれる停止方法である。一点鎖線で示された停止電圧パターン107は、作業機械9が送水ポンプの場合に、これを急激に停止させると生じる水撃作用を防止するために、出力電圧を、まず一段電圧降下時間Tfdかけて一段降下電圧Vfdまで下げた後、水撃防止時間Twhの間その一段降下電圧Vfdに保ち、その後に、二段電圧降下時間Tsdをかけてゼロまで降下させる方法である。破線で示された停止電圧パターン108は、交流電動機5の逆相制動を利用するために、まず、出力電圧を逆相切替時間Tchの間ゼロにして、その間に交流電動機5を逆相に切替えた後、ソフト停止電圧Vssに逆相制動時間Tbkの間保ち、その後に、停止時間Tsp2をかけてゼロまで下げる方法である。また、図示してないが、交流電動機5の二線間に直流電圧を印加することで、発電制動を行うこともできる。これらの例のように、停止電圧パターンは任意に設定できる。本明細書では、停止電圧パターンを定義するための、つまり、停止動作を制御するための各種のパラメータ(例えば、図6に示された停止時間Tsp1、一段電圧降下時間Tfd、二段電圧降下時間Tsd、一段降下電圧Vfd、逆相切替時間Tch、逆相制動時間Tbk、停止時間Tsp2、ソフト停止電圧Vssなど)を、「停止用制御パラーメータ」と呼ぶ。電動機5及び作業機械9の特性に応じて、停止用制御パラメータを適切に設定又は制御することで、最適な停止電圧パターンで電動機5を停止できる。なお、図6に示された停止開始直前の並列運転時間Tsp2は、始動回路11とバイパス開閉器15を同時並行でON状態にする時間であり、これも停止用制御パラメータに含まれ得る。   Some examples 106, 107, 108 of possible stop voltage patterns are shown in FIG. A stop voltage pattern 106 indicated by a solid line in FIG. 6 is a stop method called “soft stop” in which the output voltage of each phase is monotonously lowered from the power supply voltage Vs to zero during the stop time Tsp1. When the work machine 9 is a water pump, when the work machine 9 is a water pump, the stop voltage pattern 107 indicated by the alternate long and short dash line is used to prevent the water hammer effect that occurs when the work machine 9 is suddenly stopped. In this method, the voltage is lowered to the one-stage voltage drop Vfd, and then maintained at the one-stage voltage drop Vfd for the water hammer prevention time Twh, and then lowered to zero over the two-stage voltage drop time Tsd. The stop voltage pattern 108 indicated by a broken line first sets the output voltage to zero during the reverse phase switching time Tch in order to use the reverse phase braking of the AC motor 5 and switches the AC motor 5 to the reverse phase during that time. After that, the soft stop voltage Vss is maintained for the reverse phase braking time Tbk, and then is lowered to zero over the stop time Tsp2. Although not shown in the figure, it is also possible to perform dynamic braking by applying a DC voltage between the two wires of the AC motor 5. As in these examples, the stop voltage pattern can be set arbitrarily. In this specification, various parameters for defining the stop voltage pattern, that is, for controlling the stop operation (for example, the stop time Tsp1, the one-stage voltage drop time Tfd, the two-stage voltage drop time shown in FIG. 6). Tsd, one-step voltage drop Vfd, reverse phase switching time Tch, reverse phase braking time Tbk, stop time Tsp2, soft stop voltage Vss, etc.) are referred to as “stop control parameters”. By appropriately setting or controlling the stop control parameter according to the characteristics of the electric motor 5 and the work machine 9, the electric motor 5 can be stopped with an optimal stop voltage pattern. Note that the parallel operation time Tsp2 immediately before the start of the stop shown in FIG. 6 is a time for turning on the start circuit 11 and the bypass switch 15 simultaneously in parallel, and this can also be included in the stop control parameter.

さらに、この停止のプロセスにおいて、必要に応じてダイナミック・ブレーキを適用することができる。すなわち、始動回路11の一方向のサイリスタだけを点弧して電動機5に直流を印加することで、電動機5を発電機として動作させて制動をかける。制動力は、サイリスタの点弧位相角、つまり電動機5への印加電圧の高さで調節できる。例えば作業機械9の慣性力が大きく、電動機5の電圧を落としただけでは所望の停止ができない場合、ダイナミック・ブレーキを適用することでより所望通りに電動機5を停止することができる。   Furthermore, dynamic braking can be applied as needed during this stopping process. That is, only the one-way thyristor of the starting circuit 11 is ignited and a direct current is applied to the electric motor 5, thereby operating the electric motor 5 as a generator and applying braking. The braking force can be adjusted by the ignition phase angle of the thyristor, that is, the height of the voltage applied to the motor 5. For example, when the inertial force of the work machine 9 is large and a desired stop cannot be achieved simply by reducing the voltage of the motor 5, the motor 5 can be stopped more desirably by applying a dynamic brake.

上述した停止のプロセスが終わったら、始動回路11のサイリスタの点弧を停止し(ステップS53)、そして、「運転中」の表示を消す(ステップS54)。続いて、第2タイマを起動する(ステップS56)。第2タイマは、始動回路11のサイリスタを停止してから、メイン開閉器13を開くまでの間に安全のために置くべき所定時間をカウントする。   When the above-described stop process is completed, the starting of the thyristor of the starting circuit 11 is stopped (step S53), and the display of “in operation” is turned off (step S54). Subsequently, the second timer is started (step S56). The second timer counts a predetermined time that should be set for safety after the thyristor of the starting circuit 11 is stopped until the main switch 13 is opened.

第2タイマがカウントアップしたら(ステップS56でYES)、メイン開閉器13が開かれ(ステップS57)、そして、「停止」が表示器57に表示される(ステップS58)。これで、制御はひとまず終了して、作業機械9の作業指令がONになる(つまり、作業機械9の運転を再開すべき状態になる、すなわち、電動機5が再び負荷状態になる)のを待つ。その後、作業指令がONになると、制御は図3に示されたプロセスから再開する。したがって、依然として自動モードが選択され(ステップS22でYES)、かつ始動条件が成立している(ステップS23でYES)限り、電動機5が再び始動される(ステップS24以降のプロセス)。   When the second timer counts up (YES in step S56), the main switch 13 is opened (step S57), and “stop” is displayed on the display 57 (step S58). Thus, the control is completed for the time being, and the work command of the work machine 9 is turned ON (that is, the operation of the work machine 9 is to be resumed, that is, the electric motor 5 is loaded again). . Thereafter, when the work command is turned ON, control resumes from the process shown in FIG. Therefore, as long as the automatic mode is still selected (YES in step S22) and the start condition is satisfied (YES in step S23), the electric motor 5 is started again (process after step S24).

再び図5を参照して、ポイントCからのプロセスは、停止条件が成立した場合(図4のステップS40でYES)の制御を示す。この制御では、電動機5の巻線温度が第1の設定温度T1より低いか否かがチェックされる(ステップS60)。巻線温度が第1の設定温度T1より低くない場合(ステップS60でNO)、電動機5を冷却するために、制御は図4に示すステップS33へ戻り、巻線温度が第1の設定温度T1より低くなるまで電動機5の運転が継続される。   Referring to FIG. 5 again, the process from point C shows the control when the stop condition is satisfied (YES in step S40 in FIG. 4). In this control, it is checked whether or not the winding temperature of the electric motor 5 is lower than the first set temperature T1 (step S60). If the winding temperature is not lower than the first set temperature T1 (NO in step S60), the control returns to step S33 shown in FIG. 4 to cool the electric motor 5, and the winding temperature is set to the first set temperature T1. The operation of the electric motor 5 is continued until it becomes lower.

図5に示したステップS60で、巻線温度が第1の設定値T1より低い場合(ステップS60でYES))、制御はすでに説明したステップS50からのプロセスへ進み、電動機5が停止される。   If the winding temperature is lower than the first set value T1 in step S60 shown in FIG. 5 (YES in step S60), the control proceeds to the process from step S50 already described, and the electric motor 5 is stopped.

以上のように、コントローラ17は、自動モードでは、電動機5が負荷状態で運転しているとき、電動機5が無負荷状態に移行したならば、電動機5の巻線温度が第1の設定温度T1より低い(つまり、その後短時間のうちに電動機5を再始動しても問題がない)限り、電動機5を停止させて無駄な電力消費を防ぐ。その後、電動機5が再び負荷状態に移行すれば、コントローラ17は、電動機5を減電圧始動して運転を再開する。他方、電動機5の巻線温度が第1の設定温度T1より高い(つまり、その後短時間のうちに電動機5を再始動すると電動機5に悪影響が及ぶ可能性がある)場合には、コントローラ17は、電動機5が無負荷状態になっても、電動機5の運転を継続し、それにより、悪影響の原因となる再始動を防止する。   As described above, in the automatic mode, when the motor 5 is operating in a load state, the controller 17 changes the winding temperature of the motor 5 to the first set temperature T1 if the motor 5 shifts to a no-load state. As long as it is lower (that is, there is no problem if the motor 5 is restarted within a short time thereafter), the motor 5 is stopped to prevent wasteful power consumption. Thereafter, when the electric motor 5 shifts to the load state again, the controller 17 starts to reduce the voltage of the electric motor 5 and resumes operation. On the other hand, when the winding temperature of the electric motor 5 is higher than the first set temperature T1 (that is, if the electric motor 5 is restarted within a short time thereafter, the electric motor 5 may be adversely affected), the controller 17 Even when the electric motor 5 is in a no-load state, the operation of the electric motor 5 is continued, thereby preventing a restart that causes an adverse effect.

図7は、コントローラ17により行われる、削減された電気料金の表示のための一制御例の流れを示す。   FIG. 7 shows the flow of an example of control performed by the controller 17 for displaying the reduced electricity bill.

図7に示すように、電動機5の運転データが採取される。運転データとして、例えば、所定の期間(例えば、当月)における次のようなデータが採取される。
w1:今まで電動機5を無負荷状態で運転した時の消費電力(例えば平均値)
w2:今まで電動機5を負荷状態で運転した時の消費電力(例えば平均値)
t1:今まで電動機5を無負荷状態で停止させた時の時間長
t2:今まで電動機5を無負荷状態で運転した時の時間長
t3:今まで電動機5を負荷状態で運転した時の時間長
このデータ採取は、周期的に繰り返される。それにより、運転データは実質的にリアルタイムで最新の値に更新される。
As shown in FIG. 7, operation data of the electric motor 5 is collected. As the operation data, for example, the following data in a predetermined period (for example, the current month) is collected.
w1: Power consumption when the motor 5 has been operated without load until now (for example, average value)
w2: Power consumption when the electric motor 5 has been operated in the load state so far (for example, average value)
t1: The length of time when the motor 5 has been stopped under no load until now
t2: Length of time when the motor 5 has been operated without load until now
t3: The length of time when the electric motor 5 has been operated in the load state until now. This data collection is repeated periodically. Thereby, the operation data is updated to the latest value substantially in real time.

ここで、「電動機5を無負荷状態で運転した時」とは、巻線温度が第1の設定温度T1以上であったために、無負荷状態でも電動機5を停止できなかった場合を意味する。また、「電動機5を無負荷状態で停止した時」とは、巻線温度が第1の設定温度T1より低かったために、無負荷状態で電動機5を停止した場合を意味する。消費電力w1、w2は、図1に示した三相の電流信号21と電圧信号23から計算される。時間長t1、t2、t3は、コントローラ17内のクロック信号をカウントすることで計測される。   Here, “when the motor 5 is operated in a no-load state” means that the motor 5 cannot be stopped even in the no-load state because the winding temperature is equal to or higher than the first set temperature T1. Further, “when the motor 5 is stopped in a no-load state” means a case where the motor 5 is stopped in a no-load state because the winding temperature is lower than the first set temperature T1. The power consumption w1, w2 is calculated from the three-phase current signal 21 and voltage signal 23 shown in FIG. The time lengths t1, t2, and t3 are measured by counting clock signals in the controller 17.

採取された運転データに基づき、上記所定期間(例えば、当月)における以下の電力量が計算される(ステップS14)。
X:今までに無負荷状態で電動機5を停止させたことで削減された電力量
(もし電動機5を停止しなかったならば無駄に消費されたであろう電力量)
Y:今までに無負荷状態で電動機5を運転したことで消費した電力量
Z:今までに負荷状態で電動機5を運転したこととで消費した電力量
Based on the collected operation data, the following electric energy in the predetermined period (for example, the current month) is calculated (step S14).
X: The amount of power reduced by stopping the motor 5 in the no-load state so far (the amount of power that would have been wasted if the motor 5 was not stopped)
Y: The amount of power consumed by operating the electric motor 5 without load until now
Z: Electricity consumed by operating the electric motor 5 under load until now

w1、w2として平均値を用いる場合、削減電力量Xと消費電力量Y、Zは例えば次のように計算できる。
X = w1 × t1
Y = w1 × t2
X = w2 × t3
When average values are used as w1 and w2, the power reduction amount X and the power consumption amounts Y and Z can be calculated as follows, for example.
X = w1 × t1
Y = w1 × t2
X = w2 × t3

上記の削減及び消費電力量X、Y、Zと、上記所定期間の電気料金単価cに基づいて、削減電気料金Pと消費電気料金Qが次のように計算される(ステップS76)。
P = X × c
Q = (Y + Z) × c
ここで、電気料金単価cは、あらかじめ操作盤59で設定され(ステップS74)、記憶装置55に記憶されている(ステップS75)。
Based on the reduction and power consumption X, Y, Z and the electricity rate unit price c for the predetermined period, the reduced electricity rate P and the consumed electricity rate Q are calculated as follows (step S76).
P = X × c
Q = (Y + Z) × c
Here, the electricity bill unit price c is set in advance on the operation panel 59 (step S74) and stored in the storage device 55 (step S75).

計算された削減電気料金Pと消費電気料金Qが表示器57に表示される(ステップS77)。とくに削減電気料金Pを知ることで、ユーザは、この始動及び運転装置1により提供される消費電力削減のメリットを実感することができる。   The calculated reduced electricity charge P and consumed electricity charge Q are displayed on the display 57 (step S77). In particular, by knowing the reduced electricity bill P, the user can realize the merit of power consumption reduction provided by the starting and operating device 1.

図8は、上述した始動及び運転装置1の保守作業を交流電動機5の運転中に行うことを可能にする無停電保守回路の構成例を示す。   FIG. 8 shows a configuration example of an uninterruptible maintenance circuit that makes it possible to perform the above-described starting and maintenance work of the operating device 1 while the AC motor 5 is operating.

図8において、参照番号1は、上述した始動及び運転装置(図1参照)を指す。ただし、バイパス開閉器15は、後の制御流れの説明を分かりやすくするために、始動及び運転装置1のブロックの外側に示してある。   In FIG. 8, reference numeral 1 refers to the starting and operating device described above (see FIG. 1). However, the bypass switch 15 is shown outside the block of the starting and operating device 1 for easy understanding of the explanation of the subsequent control flow.

図8に示されるように、無停電保守回路110は、三相交流電源3から交流電動機5へ給電するためのパスとして、始動及び運転装置1を通る主給電パス111のほかに、主給電パス111に並列に接続された保守用バイパス113を有する。   As shown in FIG. 8, the uninterruptible maintenance circuit 110 has a main power supply path 111 as a path for supplying power from the three-phase AC power source 3 to the AC motor 5 in addition to the main power supply path 111 passing through the starting and operating device 1. 111 has a maintenance bypass 113 connected in parallel.

主給電パス111の始動及び運転装置1の上流側と下流側に、ペアのコネクタ(例えば、差し込みコネクタ)115、117が設けられる。これらのコネクタ115、117は、始動及び運転装置1を主給電パス111に機械的及び電気的に組み込み及び取り外し可能とする。主給電パス111の上流側コネクタ115の上流側と下流側コネクタ117の下流側に、ペアの保守用開閉器(例えば、電磁開閉器)119、121が設けられる。これら保守用開閉器(例えば、電磁開閉器MC-1、MC-2)119、121は、始動及び運転装置1とコネクタ115、177のセットを、主給電パス111に電気的に接続及び分離可能とする。   A pair of connectors (for example, plug connectors) 115 and 117 are provided on the upstream side and the downstream side of the start of the main power supply path 111 and the operating device 1. These connectors 115, 117 make it possible to mechanically and electrically incorporate and remove the starting and operating device 1 from the main power supply path 111. Paired maintenance switches (for example, electromagnetic switches) 119 and 121 are provided on the upstream side of the upstream connector 115 and the downstream side of the downstream connector 117 of the main power supply path 111. These maintenance switches (for example, electromagnetic switches MC-1, MC-2) 119, 121 can electrically connect and disconnect the set of the starting and operating device 1 and the connectors 115, 177 to the main power supply path 111. And

保守用バイパス113は、始動及び運転装置1の保守中に、交流電動機5に給電するためのパスである。保守用バイパス113には、これを開閉するための保守用バイパス開閉器(例えば、電磁開閉器MC-MS)123が設けられる。保守用バイパス113には、また、始動及び運転装置1の保守中における交流電動機5の過負荷を検知してそれを阻止するための過負防止開閉器(例えば、サーマルリレー)125が設けられる。   The maintenance bypass 113 is a path for supplying power to the AC motor 5 during start-up and maintenance of the operating device 1. The maintenance bypass 113 is provided with a maintenance bypass switch (for example, an electromagnetic switch MC-MS) 123 for opening and closing the bypass. The maintenance bypass 113 is also provided with an overload prevention switch (for example, a thermal relay) 125 for detecting and preventing an overload of the AC motor 5 during start-up and maintenance of the operating device 1.

主給電パス111と保守用バイパス113の上流側接続点の上流側に、遮断機127が設けられる。遮断機127は、始動及び運転装置1のサイリスタのパンク(短絡)時などに、給電を強制的に止めるためのものである。   A circuit breaker 127 is provided on the upstream side of the upstream connection point between the main power supply path 111 and the maintenance bypass 113. The circuit breaker 127 is for forcibly stopping power supply at the time of starting and puncturing (short-circuiting) the thyristor of the operating device 1.

さらに、手動で操作可能な切替スイッチ(COS)129が設けられる。切替スイッチ129は、保守モード(M)と通常運転モード(N)の間の切り替えを行うスイッチである。切替スイッチ129により、上述した保守用開閉器119、121、保守用バイパス開閉器123、及び、始動及び運転装置1が、後に説明するように制御されるようになっている。   Further, a changeover switch (COS) 129 that can be manually operated is provided. The changeover switch 129 is a switch for switching between the maintenance mode (M) and the normal operation mode (N). The change-over switch 129 controls the maintenance switches 119 and 121, the maintenance bypass switch 123, and the starting and operating device 1 as described later.

図9、図10及び図11は、上述した無停電保守回路110の制御の流れの一例を示す。図9は、交流電動機5の始動時の制御の流れを示し、図10は、始動及び運転装置1の保守を行う場合の制御流れを示し、図11は、始動及び運転装置1の復旧時の制御流れを示す。
図9、図10、図11及びそれらの図を参照した以下の説明では、分かりやすくするために、図8に示された主給電パス111の保守用開閉器119、121をそれぞれ「MC-1」、「MC-2」と略記し、保守用バイパス113の開閉器123を「MC-MS」と略記し、始動及び運転装置1のバイパス開閉器15を「MC-BP」と略記し、また、切替スイッチ129を「COS」と略記する。
9, 10 and 11 show an example of the control flow of the uninterruptible maintenance circuit 110 described above. FIG. 9 shows the flow of control when the AC motor 5 is started, FIG. 10 shows the control flow when the start and maintenance of the operation device 1 are performed, and FIG. The control flow is shown.
In FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11 and the following description referring to those drawings, for the sake of clarity, the maintenance switches 119 and 121 of the main power supply path 111 shown in FIG. ”,“ MC-2 ”, the switch 123 of the maintenance bypass 113 is abbreviated as“ MC-MS ”, the bypass switch 15 of the starting and operating device 1 is abbreviated as“ MC-BP ”, and The changeover switch 129 is abbreviated as “COS”.

図9に示すように、交流電動機5を始動するときには、まず、MC-1とMC-2がON状態で、主給電パス111が有効に機能でき、かつ、MC-MSがOFF状態で、保守用バイパス113が無効な(開いた)状態にある(ステップS80)。   As shown in FIG. 9, when AC motor 5 is started, first, maintenance is performed with MC-1 and MC-2 being in an ON state, main power supply path 111 being able to function effectively, and MC-MS being in an OFF state. The bypass 113 for use is in an invalid (open) state (step S80).

この状態の下で、始動及び運転装置1の始動回路11が駆動されて、交流電動機5の減電圧始動を行う(S81)。減圧始動が完了して全電圧が交流電動機5に加わった後、MC-BPがターンONされ(S82)、続いて、始動回路11が停止されて、交流電動機5の通常運転が開始される(S83)。   Under this state, the starting and starting circuit 11 of the starting and operating device 1 is driven to perform a reduced voltage starting of the AC motor 5 (S81). After the decompression start is completed and all the voltages are applied to the AC motor 5, the MC-BP is turned on (S82). Subsequently, the start circuit 11 is stopped and the normal operation of the AC motor 5 is started ( S83).

その後、始動及び運転装置1の保守を行う場合、図10に示すように、交流電動機5の通常運転中(ステップS90)、例えば手動で、COSが今までの通常モードから保守モードへと切り替えられる(S91)。すると、COSからの保守モードを示す信号に応答して、以下のステップS92〜S95が順に行われる。   Thereafter, when starting and maintaining the operating device 1, as shown in FIG. 10, during normal operation of the AC motor 5 (step S90), for example, the COS is manually switched from the normal mode to the maintenance mode. (S91). Then, in response to the signal indicating the maintenance mode from the COS, the following steps S92 to S95 are performed in order.

すなわち、MC-MSがターンONして保守用バイパス113を有効にする(S92)。その後、始動及び運転装置1の始動回路11が停止動作に入る(この停止動作中、MC-BPはON状態に保たれる)(S93)。その後、始動回路11が停止すると、MC-1とMC-2がターンOFFして、始動及び運転回路1とコネクタのセットを主給電パス111から電気的に切り離す。その後、MC-BPがターンOFFする(S95)。その結果、始動及び運転装置1は、交流電動機5の給電パスから電気的に分離されるとともに、交流電動機5への給電は保守用バイパス113を通じて行われる。   That is, the MC-MS is turned on to enable the maintenance bypass 113 (S92). Thereafter, the starting circuit 11 of the starting and operating device 1 enters a stopping operation (MC-BP is kept in an ON state during the stopping operation) (S93). Thereafter, when the starting circuit 11 stops, MC-1 and MC-2 are turned OFF, and the starting and operating circuit 1 and the connector set are electrically disconnected from the main power supply path 111. Thereafter, MC-BP is turned off (S95). As a result, the starting and operating device 1 is electrically separated from the power supply path of the AC motor 5 and power is supplied to the AC motor 5 through the maintenance bypass 113.

この状態の下で、例えば手動により、始動及び運転装置1内のントローラ17と他の諸回路とを繋げていたコネクタが取り外されて、コントローラ17が他の諸回路から切り離される(S96)。その後、例えば手動で、始動及び運転装置1のコネクタ115、117が取り外されて、始動及び運転装置1が主給電パス111から分離される(S97)。   Under this state, the connector that connects the controller 17 and the other circuits in the starting and operating device 1 is removed, for example, manually, and the controller 17 is disconnected from the other circuits (S96). Thereafter, the connectors 115 and 117 of the starting and operating device 1 are removed manually, for example, and the starting and operating device 1 is separated from the main power supply path 111 (S97).

以上により、交流電動機5の運転は継続したまま、始動及び運転装置1の保守作業を行うことができるようになる。   As described above, it is possible to perform start-up and maintenance work of the operation device 1 while the operation of the AC motor 5 is continued.

その後、始動及び運転装置1の保守が終わりこれを復旧させる場合には、図11に示されるように、例えば手動で、始動及び運転装置1のコネクタ115、117を主給電パス111に接続することで、始動及び運転装置1が主給電パス111に組み込まれる(S100)。また、始動及び運転装置1内のコントローラ17が他の諸回路にコネクタで結合される(S101)。その後、コントローラ17に、保守前に設定されていた制御パラメータが再設定される(S102)。ここで、制御パラメータとは、図6を参照して既に説明したように、始動電圧パターン及び/又は停止電圧パターンを定義するための、つまり、始動動作及び/又は停止動作を制御するための各種パラメータである。   After that, when the start-up and maintenance of the operation device 1 are finished and restored, the connectors 115 and 117 of the start-up and operation device 1 are manually connected to the main power supply path 111 as shown in FIG. Thus, the starting and operating device 1 is incorporated into the main power supply path 111 (S100). Further, the controller 17 in the starting and operating device 1 is coupled to other circuits by connectors (S101). Thereafter, the control parameters set before the maintenance are reset in the controller 17 (S102). Here, as already described with reference to FIG. 6, the control parameter refers to various parameters for defining the start voltage pattern and / or the stop voltage pattern, that is, for controlling the start operation and / or the stop operation. It is a parameter.

その後、COSが今までの保守モードから通常運転モードへ切り替えられる(S103)。COSからの通常運転モードを示す信号に応答して、以下のステップS104〜S106が順番に行われる。   Thereafter, the COS is switched from the conventional maintenance mode to the normal operation mode (S103). In response to the signal indicating the normal operation mode from the COS, the following steps S104 to S106 are performed in order.

すなわち、始動及び運転装置1のMC-BPがターンONし(S104)、その後にMC-1とMC-2がターンONする(S105)。これにより、始動及び運転装置1のMC-BPつまりバイパス開閉器15を通じて交流電動機5に全電圧の給電がなされるようになる。その後、MC-MSがターンOFFして(S106)、保守用バイパス113を開く。   That is, MC-BP of the starting and operating device 1 is turned on (S104), and then MC-1 and MC-2 are turned on (S105). As a result, full voltage is supplied to the AC motor 5 through the MC-BP of the starting and operating device 1, that is, the bypass switch 15. Thereafter, the MC-MS is turned off (S106), and the maintenance bypass 113 is opened.

以上で、始動及び運転装置1の復旧が完了する。図9〜図11に示された過程を通じて、交流電動機5の通常運転は中断されることなく維持される。   This completes the start-up and restoration of the operating device 1. Through the processes shown in FIGS. 9 to 11, the normal operation of the AC motor 5 is maintained without interruption.

図8に示された構成の変形例として、保守用バイパス113に追加の始動及び運転装置1あるいは別の種類の始動装置が組み込まれてもよい。これにより、始動及び運転装置1の保守作業中、必要に応じて交流電動機5の停止及び再始動を行うことが可能となる。   As a modification of the configuration shown in FIG. 8, an additional starting and operating device 1 or another type of starting device may be incorporated in the maintenance bypass 113. This makes it possible to stop and restart the AC motor 5 as necessary during the start-up and maintenance work of the operating device 1.

図12は、運転及び始動装置1の制御パラメータを自動制御するためのパラメータ制御システムの構成例を示す。   FIG. 12 shows a configuration example of a parameter control system for automatically controlling the control parameters of the driving and starting device 1.

ここで、制御パラメータには、運転及び始動装置1の動作制御に関わる任意の条件、変数、定数又は関数などが含まれ得る。したがって、制御パラメータには、例えば、図6を参照して既に説明したような、始動電圧パターン及び/又は停止電圧パターンそれ自体、又は、それらのパターンを制御するための(つまり、始動動作及び/又は停止動作を制御するための)各種の設定値(例えば、図6に示された初期電圧Vst、始動時間Tst、並列運転時間Tpd1、一次危険速度域Vfc1とVfc2、一次危険速度回避時間Tfc、並列運転時間Tpd2、停止時間Tsp、一段電圧降下時間Tfd、水撃防止時間Twh、二段電圧降時間Tsd、一段降下電圧Vfd、逆相切替時間Tch、逆相制動時間Tbk、停止時間Tsp2など)、又は、電動機5を始動あるいは停止している間における各現時点での始動回路11の出力電圧もしくは点弧制御信号など、が含まれ得る。さらに、制御パラメータには、例えば、図2及び図3〜図5を参照して説明したような、電動機5の運転を停止させるか否かの判断及び再始動させるか否かの判断それ自体、又は、それらの判断を制御するための負荷状態及び電動機巻線温度に関する諸条件(例えば、図2に示された温度設定値T1、T2、及び、すでに説明したような無負荷時と負荷時を判別するための作業機械9の諸状態データなど)など、も含まれ得る。始動及び運転装置1のコントローラ17には、交流電動機5及び作業機械9の特性や動作環境に応じた最適な制御パラメータが設定されるべきである。特に、電動機5の始動、及び、電動機の停止と再始動の判断に関する制御パラメータについては、電動機5の無駄な消費電力を削減する目的から、電動機5の始動電流と電圧降下を最小化するように制御パラメータを最適化することが望まれる。   Here, the control parameters may include arbitrary conditions, variables, constants or functions related to operation and operation control of the starter 1. Thus, the control parameters include, for example, the start voltage pattern and / or the stop voltage pattern itself, as already described with reference to FIG. 6, or for controlling these patterns (ie, start operation and / or Or various set values (for example, controlling the stop operation) (for example, initial voltage Vst, start time Tst, parallel operation time Tpd1, primary dangerous speed range Vfc1 and Vfc2, primary dangerous speed avoidance time Tfc shown in FIG. 6) (Parallel operation time Tpd2, stop time Tsp, one-step voltage drop time Tfd, water hammer prevention time Twh, two-step voltage drop time Tsd, one-step drop voltage Vfd, reverse phase switching time Tch, reverse phase braking time Tbk, stop time Tsp2, etc.) Alternatively, the output voltage or ignition control signal of the starting circuit 11 at each current time while starting or stopping the electric motor 5 may be included. Furthermore, the control parameters include, for example, whether or not to stop the operation of the electric motor 5 and whether or not to restart the operation as described with reference to FIGS. 2 and 3 to 5. Or various conditions relating to the load state and the motor winding temperature for controlling those judgments (for example, the temperature set values T1 and T2 shown in FIG. Etc.) may also be included. The controller 17 of the starting and operating device 1 should be set with optimal control parameters according to the characteristics and operating environment of the AC motor 5 and the work machine 9. In particular, with respect to the control parameters relating to the start of the motor 5 and the determination of the stop and restart of the motor, the start current and voltage drop of the motor 5 are minimized in order to reduce unnecessary power consumption of the motor 5. It is desirable to optimize the control parameters.

人が手動で(例えば、操作盤59を用いて)制御パラメータを最適に設定又は制御する場合、通常次のような作業が行われ得る。すなわち、例えば、制御パラメータをある程度妥当であろうと思われる初期値に仮設定した上で、実際に交流電動機5の起動と停止が試行される。この試行時の交流電動機5の各種状態データ(例えば、電圧、電流、出力トルク、回転速度、巻き線温度など)、及び、交流電動機5の負荷である作業機械9の各種の状態データ(例えば、作業機械9がコンプレッサである場合のコンプレッサの吐出圧力など)が計測され、データレコーダにそれらの計測データが記録される。その記録に基づいて、手動により、制御パラメータの設定値が修正されて、再び交流電動機5の始動と停止が試行される。このような制御パラメータの修正と交流電動機の始動と停止の試行を数回重ねることで、制御パラメータが最適値に近づけられる。   When a person manually sets (controls) a control parameter optimally (for example, using the operation panel 59), the following operations can usually be performed. That is, for example, the control parameter is temporarily set to an initial value that seems to be appropriate to some extent, and then the AC motor 5 is actually started and stopped. Various state data (for example, voltage, current, output torque, rotation speed, winding temperature, etc.) of the AC motor 5 at the time of the trial, and various state data (for example, work machine 9 that is a load of the AC motor 5) When the work machine 9 is a compressor, the discharge pressure of the compressor is measured, and the measurement data is recorded in the data recorder. Based on the record, the set value of the control parameter is manually corrected, and the AC motor 5 is tried to start and stop again. By repeating the control parameter correction and the AC motor start and stop trials several times, the control parameter can be brought close to the optimum value.

しかし、このような手動によるパラメータ最適設定には、人の高い熟練が必要である。すべての現場で担当者がこの手動設定を適切に効率よく行うことは、現実には難しい。また、現場ごとに測定器やデータレコーダが必要である。特に、交流電動機5の始動時の始動電流及び電圧降下を最小化して、交流電動機5のより頻繁な停止と再始動を可能にし、それにより、無駄な消費電力を削減するという目的を達成するために、どのような始動用制御パラメータ値が最適であるかを突き止めることは、人にとって非常に難しい。   However, such manual parameter optimum setting requires high human skill. In reality, it is difficult for a person in charge at all sites to perform this manual setting appropriately and efficiently. Moreover, a measuring instrument and a data recorder are required for every field. In particular, in order to achieve the object of minimizing the starting current and voltage drop at the start of the AC motor 5 and enabling the AC motor 5 to be stopped and restarted more frequently, thereby reducing wasteful power consumption. In addition, it is very difficult for a person to determine what starting control parameter value is optimal.

図12に示されたパラメータ制御システム160は、上記の問題状況を改善することができる。このシステム160は、サーバコンピュータ161を備え、このサーバコンピュータ161は、始動及び運転装置1のコントローラ17に制御パラメータを最適に設定又は制御する機能を有する。サーバコンピュータ161は、例えば、通信ネットワーク(例えば、同じ事業所内のローカルネットワーク、あるいは、インターネットのような広域ネットワークなど)163を介して、異なる場所の複数の始動及び運転装置1のコントローラ17と通信接続され得る。あるいは、サーバコンピュータ161は始動及び運転装置1に1対1の関係で通信接続され得るようになっていてもよい。   The parameter control system 160 shown in FIG. 12 can improve the above problem situation. The system 160 includes a server computer 161, and the server computer 161 has a function of optimally setting or controlling a control parameter in the controller 17 of the starting and operating device 1. The server computer 161 is communicatively connected with a plurality of starter and controller 1 controllers 17 in different locations via a communication network (for example, a local network in the same office or a wide area network such as the Internet) 163, for example. Can be done. Alternatively, the server computer 161 may be communicably connected to the starting and operating device 1 in a one-to-one relationship.

サーバコンピュータ161は、例えば、コントローラ17とデータを送受する入出インタフェース165、計算処理を行うCPU166、CPU166により実行されるコンピュータプログラム及び処理対象のデータなどを記憶保持する記憶装置167、人がサーバコンピュータ161に命令や指示を入力するための操作盤168、及び、処理結果や記憶内容などの様々な情報を人に対して提示する表示器169などを有する。サーバコンピュータ161のパラメータ最適制御機能は、典型的には記憶装置167に格納されたコンピュータプログラムとして実装されることができるが、必ずしもそうでなければならないわけではなく、ハードウェアロジック回路(図示省略)、あるいは、ハードウェアロジック回路とコンピュータプログラムの組み合わせとして実装されることもできる。   The server computer 161 includes, for example, an input / output interface 165 that exchanges data with the controller 17, a CPU 166 that performs calculation processing, a computer program executed by the CPU 166, a storage device 167 that stores and holds data to be processed, and the like. An operation panel 168 for inputting commands and instructions, and a display 169 for presenting various information such as processing results and stored contents to a person. The parameter optimum control function of the server computer 161 can be typically implemented as a computer program stored in the storage device 167, but this is not necessarily the case, and a hardware logic circuit (not shown) Alternatively, it can be implemented as a combination of a hardware logic circuit and a computer program.

始動及び運転装置1のコントローラ17は、交流電動機5及び作業機械9から所定の状態データを収集することができる。交流電動機5に関する状態データとしては、例えば、交流電動機5に設けられた電流・電圧・音・振動センサセット141からの電圧データ・電流データ・音データ・振動データ143、及び、巻線温度センサ145からの巻線温度データ147、交流電動機5の出力軸に設けられた回転速度・トルクセンサ151からの回転速度データ・トルクデータ153などがあり得る。また、作業機械9に関する状態データには、例えば、作業機械9がコンプレッサであるならば、コンプレッサ9の吐出口に設けられた圧力センサ155からの吐出圧データ157などがあり得る。作業機械に関する状態データの種類は、作業機械9により異なり得る。すなわち、作業機械9の種類、役割又は機能に応じて、圧力、温度、電流値、液面高さ、濃度、重量、水質、光電センサ信号、又は深さなどのうちの1以上のものを選択して又はそれらを組み合わせて、それらを状態データとして採用し得る。例えば、作業機械9がコンプレッサである場合のコンプレッサの供給圧力、空気槽の圧力、又は配管圧力などが状態データとして採用できる。例えば、作業機械9が貯水のための揚水ポンプである場合の貯水の水位、作業機械9がブロワである場合のブロワの風量及び/又は風力、作業機械9が集塵機である場合の粉塵や二酸化炭素などの濃度、あるいは、作業機械9が冷凍機である場合の冷却対象の温度などが、状態データとして採用できる。   The controller 17 of the starting and operating device 1 can collect predetermined state data from the AC motor 5 and the work machine 9. The state data related to the AC motor 5 includes, for example, voltage data / current data / sound data / vibration data 143 from the current / voltage / sound / vibration sensor set 141 provided in the AC motor 5, and a winding temperature sensor 145. Winding temperature data 147, rotational speed data / torque data 153 from a rotational speed / torque sensor 151 provided on the output shaft of the AC motor 5, and the like. The state data related to the work machine 9 may include, for example, discharge pressure data 157 from the pressure sensor 155 provided at the discharge port of the compressor 9 if the work machine 9 is a compressor. The type of state data related to the work machine may vary depending on the work machine 9. That is, one or more of pressure, temperature, current value, liquid level height, concentration, weight, water quality, photoelectric sensor signal, or depth are selected according to the type, role, or function of the work machine 9 Or they may be combined and employed as state data. For example, when the work machine 9 is a compressor, the supply pressure of the compressor, the pressure of the air tank, the piping pressure, or the like can be adopted as the state data. For example, the storage water level when the work machine 9 is a pump for pumping water, the air volume and / or wind force of the blower when the work machine 9 is a blower, and the dust or carbon dioxide when the work machine 9 is a dust collector Or the temperature to be cooled when the work machine 9 is a refrigerator can be used as the state data.

コントローラ17は、その記憶装置55上に制御データベース159を有し、この制御データベース159に、交流電動機5及び作業機械9から収集した状態データのセットを格納することができる。コントローラ17は、制御データベース159に格納された状態データのセットを、サーバコンピュータ161に送信することができる。状態データベース159は、また、サーバコンピュータ161から提供される制御パラメータの設定値も格納することができる。   The controller 17 has a control database 159 on the storage device 55, and the control database 159 can store a set of state data collected from the AC motor 5 and the work machine 9. The controller 17 can transmit the set of status data stored in the control database 159 to the server computer 161. The state database 159 can also store setting values of control parameters provided from the server computer 161.

サーバコンピュータ161は、それぞれの現場のコントローラ17からそれぞれの現場の状態データを受信することができる。サーバコンピュータ161は、また、それぞれの現場の交流電動機5及び作業機械9の特性を示す特性データも、所定のデータ提供源(例えば、ネットワーク上の情報提供サーバ、あるいは、外部記憶デバイスなど)から受信することができる。受信されたそれぞれの現場の状態データ及び/又は特性データ(以下、現場に関する状態データと特性データを「現場データ」と総称する)を使って、それぞれの現場の交流電動機5の始動用と停止用の制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセットを計算することができる。サーバコンピュータ161は、計算された制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセットをコントローラ17に送信することができる。   The server computer 161 can receive the status data of each site from the controller 17 of each site. The server computer 161 also receives characteristic data indicating characteristics of the AC motor 5 and the work machine 9 at each site from a predetermined data providing source (for example, an information providing server on a network or an external storage device). can do. Using the received status data and / or characteristic data of each site (hereinafter, the status data and property data relating to the site are collectively referred to as “site data”), for starting and stopping the AC motor 5 at each site A set of optimal values (or optimal approximate values) of the control parameters can be calculated. The server computer 161 can send a set of calculated optimal values (or optimal approximate values) of the control parameters to the controller 17.

コントローラ17は、サーバコンピュータ161から制御パラメータの最適値のセットを受信し、受信した最適値(又は最適近似値)セットをコントローラ17に設定し、以後、その設定された最適値(又は最適近似値)セットを用いて、交流電動機5の始動及び停止を行うことができる。   The controller 17 receives a set of optimal values of control parameters from the server computer 161, sets the received optimal value (or optimal approximate value) set in the controller 17, and thereafter sets the optimal value (or optimal approximate value). ) The AC motor 5 can be started and stopped using the set.

サーバコンピュータ161がコントローラ17内の制御パラメータを最適化する時期は、交流電動機5の運転中及び停止中の何時でもよい。例えば、始動及び運転装置1の設置時や復旧時だけでなく、環境変化やその他の何らかの原因で制御パラメータの設定を変更すべき事態が生じれば、その都度に、制御パラメータの最適化を行ってよい。あるいは、電動機5の始動、運転、又は停止を行っている間、リアルタイムで制御パラメータの最適化を行ってもよい。   The time when the server computer 161 optimizes the control parameters in the controller 17 may be any time during the operation and stop of the AC motor 5. For example, the control parameter is optimized every time there is a situation where the setting of the control parameter should be changed not only at the time of installation and recovery of the starting and operating device 1 but also due to environmental changes or some other reason. It's okay. Alternatively, the control parameters may be optimized in real time while starting, operating, or stopping the electric motor 5.

このように構成されたパラメータ制御システム160は、人の熟練に頼らずに、それぞれの現場の始動及び運転装置1の制御パラメータ制御を容易化及び適正化することができる。   The parameter control system 160 configured in this way can facilitate and optimize the starting of each site and the control parameter control of the operating device 1 without depending on human skill.

また、パラメータ制御システム160を利用することで、交流電動機5の始動時の始動電流及び電圧降下を最小化する目的、及び、それにより交流電動機5のより頻繁な停止と再始動を可能にして無駄な消費電力を削減する目的を達成するための最適なパラメータ値を自動的に特定して制御することが可能になる。さらに、最適パラメータ値の算出に、以下に説明するような人工知能システムを利用することで、上記目的がよりいっそう容易に達成できるようになる。   In addition, by using the parameter control system 160, the purpose of minimizing the starting current and voltage drop at the start of the AC motor 5, and the more frequent stop and restart of the AC motor 5 can be thereby enabled, which is wasteful. It is possible to automatically specify and control the optimum parameter value for achieving the purpose of reducing the power consumption. Furthermore, by using an artificial intelligence system as described below for calculating the optimum parameter value, the above object can be achieved more easily.

図13は、上述したパラメータ制御システム160において、サーバコンピュータ161で制御パラメータを最適に制御するために採用可能な人工知能システムの一構成例を示す。   FIG. 13 shows a configuration example of an artificial intelligence system that can be employed to optimally control the control parameters by the server computer 161 in the parameter control system 160 described above.

サーバコンピュータ161は、制御パラメータの最適値を計算するためのアルゴリズムを実行するためのコンピュータプログラム又はハードウェア回路を備える。しかし、交流電動機5と作業機械9の特性及び動作環境は現場ごとに異なるため、それらの異なる現場に適合した計算アルゴリズムを、人が完全にプログラミング又は設計することは至難の業である。この問題状況を改善するために、図13に示された人工知能システム171は、ニューラルネットワークを利用して、最適な計算アルゴリズムを機械学習により自動的に構築できるように構成される。この人工知能システム171は、典型的にはコンピュータプログラムとして実装されて、サーバコンピュータ161の記憶装置55に格納されるが、必ずしもそうでなければならないわけではなく、ハードウェアロジック回路(図示省略)、あるいは、ハードウェアロジック回路とコンピュータプログラムの組み合わせとして実装されることもできる。   The server computer 161 includes a computer program or hardware circuit for executing an algorithm for calculating the optimum value of the control parameter. However, since the characteristics and operating environments of the AC motor 5 and the work machine 9 are different for each site, it is difficult for a person to completely program or design a calculation algorithm suitable for the different sites. In order to improve this problem situation, the artificial intelligence system 171 shown in FIG. 13 is configured to automatically construct an optimal calculation algorithm by machine learning using a neural network. The artificial intelligence system 171 is typically implemented as a computer program and stored in the storage device 55 of the server computer 161, but this is not necessarily the case, and a hardware logic circuit (not shown), Alternatively, it can be implemented as a combination of a hardware logic circuit and a computer program.

図13に示されるように、人工知能システム171は、現場データベース173、訓練データ準備部175、訓練データベース176、ニューラルネットワーク学習部177、ニューラルネットワークデプロイ部179、及び、ニューラルネットワーク推論部181を有する。   As shown in FIG. 13, the artificial intelligence system 171 includes a field database 173, a training data preparation unit 175, a training database 176, a neural network learning unit 177, a neural network deployment unit 179, and a neural network inference unit 181.

現場データベース173は、1又は2以上の現場について、各現場用の制御パラメータの算出に必要な各種の現場データを記憶し保持する。各現場の現場データには、例えば、交流電動機5の各種特性を示す特性データ(例えば、起動時のトルクと回転速度の関係を示した起動トルクカーブ、及び、慣性モーメントデータなど)、作業機械9の各種特性を示す特性データ(例えば、起動時のトルクと回転速度の関係を示した起動トルクカーブ、及び、慣性モーメントデータなど)、以前に実際に使用されたことのある制御パラメータの各セット、その制御パラメータの各セットで交流電動機5を起動したときに測定された交流電動機5と作業機械9に関する状態データのセット、などがあり得る。   The on-site database 173 stores and holds various types of on-site data necessary for calculating control parameters for each site for one or more sites. The field data of each field includes, for example, characteristic data indicating various characteristics of the AC motor 5 (for example, a starting torque curve indicating the relationship between the torque at the time of starting and the rotational speed, inertia moment data, and the like), the work machine 9 Characteristic data (for example, a starting torque curve indicating the relationship between the starting torque and the rotation speed, and inertia moment data), each set of control parameters that have been actually used before, There may be a set of state data regarding the AC motor 5 and the work machine 9 measured when the AC motor 5 is started with each set of control parameters.

現場データの提供源には、例えば、各現場のコントローラ17及び他のデバイス(例えば、サーバコンピュータ161に接続された外部記憶装置、あるいは、サーバコンピュータ161とネットワーク163を通じて通信可能な他の情報提供サーバなど)などがある。例えば、上述した交流電動機5及び作業機械9の各種特性データは、典型的には、それらの機械のメーカが用意した特性データを提供するネットワーク上の情報提供サーバ、あるいは、それらのデータを格納した外部記憶装置から、現場データベース173に取り込むことができる。また、各現場で実際に使用された制御パラメータのセットは、各現場のコントローラ17から、あるいは、その制御データセットを生成したニューラルネットワーク推論部181から、現場データベース173に取り込むことができる。また、現場で測定された各種状態データのセットは、各現場のコントローラ17から現場データベース173に取り込むことができる。ここで、実用用途で電動機5を利用している現場、研究・開発用途で電動機5を利用している現場、及び/又は、ニューラルネットワークの機械学習のための訓練データを作成する目的で電動機5を利用している現場など、いかなる目的の現場であっても、現場データの提供源として採用され得る。   The source of the field data includes, for example, a controller 17 and other devices at each field (for example, an external storage device connected to the server computer 161, or other information providing server capable of communicating with the server computer 161 through the network 163. Etc.). For example, the various characteristic data of the AC motor 5 and the work machine 9 described above are typically an information providing server on a network that provides characteristic data prepared by the manufacturer of the machine, or stores the data. It can be taken into the on-site database 173 from an external storage device. The set of control parameters actually used at each site can be taken into the site database 173 from the controller 17 at each site or from the neural network inference unit 181 that generated the control data set. In addition, a set of various state data measured at the site can be taken into the site database 173 from the controller 17 at each site. Here, for the purpose of creating training data for machine learning of a neural network and / or a field where the motor 5 is used for practical use, a field where the motor 5 is used for research and development, and / or neural network machine learning. Any site for any purpose, such as a site that uses, can be employed as a source for providing site data.

訓練データ準備部175は、現場データベース173に格納された現場データを用いて訓練データを準備する。訓練データ準備部175は、自ら訓練データを作成してよい。あるいは、訓練データ準備部175は、外部の人又は外部のコンピュータに現場データを提供して、それらの人又はコンピュータに訓練データを作成させ、そして、それらの人又はコンピュータから作成された訓練データを受け取ってもよい。   The training data preparation unit 175 prepares training data using the field data stored in the field database 173. The training data preparation unit 175 may create training data by itself. Alternatively, the training data preparation unit 175 provides field data to an external person or an external computer, causes the person or computer to create training data, and the training data generated from the person or computer is used. You may receive it.

訓練データは、ニューラルネットワークに制御パラメータの計算アルゴリズムを学習させるために使用される。訓練データは、機械学習を行うニューラルネットワークに入力されることになる問題データと、そのニューラルネットワークから出力されることが期待される正解データと、の組み合わせを含む。ニューラルネットワークに、例えば、電動機5と作業機械9の特性に応じて最適な制御パラメータを決定させたい場合、問題データには、例えば、それぞれの現場の交流電動機5と作業機械9の特性データが含まれ得る。それらの特性データは、現場データベース173から得ることができる。正解データには、コントローラ17に設定されるべき制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセットが含まれてよい。特に始動用制御パラメータについての正解データは、交流電動機5の始動時の始動電流を最小化し電圧降下を最小化することができるように最適化された値(又は最適近似値)のセットであることが望ましい。この最適値(又は最適近似値)セットも、現場データベース173から得ることができる。例えば、条件的に同様な他の現場で過去に設定された(手動で設定された場合も自動で設定された場合も含み得る)(実用目的で設定された場合も、最適値を探し出すというような研究・開発目的で設定された場合も含み得る)制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセットが、正解データとして使用できる。   The training data is used to cause the neural network to learn a control parameter calculation algorithm. The training data includes a combination of problem data to be input to a neural network that performs machine learning and correct answer data that is expected to be output from the neural network. For example, when it is desired that the neural network determine optimum control parameters according to the characteristics of the electric motor 5 and the work machine 9, for example, the problem data includes characteristic data of the AC motor 5 and the work machine 9 at each site. Can be. Those characteristic data can be obtained from the on-site database 173. The correct answer data may include a set of optimal values (or optimal approximate values) of control parameters to be set in the controller 17. In particular, the correct answer data for the starting control parameter is a set of values (or optimal approximate values) optimized so as to minimize the starting current when starting the AC motor 5 and minimize the voltage drop. Is desirable. This optimal value (or optimal approximate value) set can also be obtained from the field database 173. For example, it may have been set in the past in other sites that are conditionally similar (can be set manually or automatically) (even if set for practical purposes, the optimum value is searched for) A set of optimal values (or optimal approximate values) of control parameters (which may be included when set for various research and development purposes) can be used as correct answer data.

ニューラルネットワークに、例えば、現場に既に設定された制御パラメータをより最適なものへ修正させる機能を持たせたい場合、訓練データの問題データには、それぞれの現場で既に設定された制御パラメータの値のセットと、その既設定の下で交流電動機5と作業機械9の始動と停止を実行した時に測定された交流電動機5と作業機械9の状態データとが含まれてもよい。その場合、正解データには、その既設定の制御パラメータの値に対して行うべき修正を示すデータ(例えば、修正後の最適値のセット)が含まれてよい。この修正データも、特に始動用制御パラメータの場合には、交流電動機5の始動時の始動電流をいっそう小さくして電圧降下を小さくすることができるものであることが望ましい。これらの問題データと正解データも、現場データベース173に格納された、例えば、条件的に同様な他の現場で過去に設定された制御パラメータの値、及び、過去に測定された状態データから得ることができる。   For example, when it is desired to provide a neural network with a function for correcting a control parameter already set at a site to a more optimal one, the problem data of the training data includes the value of the control parameter already set at each site. The set and the state data of the AC motor 5 and the work machine 9 measured when the AC motor 5 and the work machine 9 are started and stopped under the preset settings may be included. In that case, the correct answer data may include data (for example, a set of optimal values after correction) indicating corrections to be performed on the values of the preset control parameters. It is also desirable that this correction data be one that can further reduce the voltage drop by further reducing the starting current when starting the AC motor 5, particularly in the case of the starting control parameter. These problem data and correct answer data are also obtained from the values of control parameters stored in the site database 173, for example, control parameters set in the past in other similar conditions and state data measured in the past. Can do.

ニューラルネットワークに、例えば、電動機5を停止させるか否か及び再始動させるか否かを最適に判断するための制御パラメータを決定させたい場合、問題データには、例えば、それぞれの現場の交流電動機5と作業機械9の特性データ及び状態データが含まれ得る。それらの特性データは、現場データベース173から得ることができる。正解データには、コントローラ17がもつべきべき上記最適な判断のための制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセットが含まれてよい。この最適値(又は最適近似値)セットも、現場データベース173から得ることができる。例えば、条件的に同様な他の現場で過去に設定された(手動で設定された場合も自動で設定された場合も含み得る)(実用目的で設定された場合も、最適値を探し出すというような研究・開発目的で設定された場合も含み得る)制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセットが、正解データとして使用できる。ニューラルネットワークは、学習によって、電動機を停止させるか否か及び再始動させるか否かの判断を、電動機5の現在の状態(例えば、現在の巻線温度など)に基づいて行えるだけでなく、電動機5の将来の状態(例えば、将来の巻線温度など)を予測して、その予測に基づいて上記判断を行えるようにコントローラ17を設定可能になり得る。この予測的な制御により、電動機5の始動と運転はより適切化され得る。   For example, when it is desired that the neural network determine control parameters for optimally determining whether to stop and restart the motor 5, for example, the problem data includes, for example, the AC motor 5 at each site. And characteristic data and status data of the work machine 9 can be included. Those characteristic data can be obtained from the on-site database 173. The correct answer data may include a set of optimal values (or optimal approximate values) of the control parameters for the optimal determination that the controller 17 should have. This optimal value (or optimal approximate value) set can also be obtained from the field database 173. For example, it may have been set in the past in other sites that are conditionally similar (can be set manually or automatically) (even if set for practical purposes, the optimum value is searched for) A set of optimal values (or optimal approximate values) of control parameters (which may be included when set for various research and development purposes) can be used as correct answer data. The neural network not only can determine whether to stop and restart the motor based on learning, based on the current state of the motor 5 (for example, the current winding temperature, etc.). It may be possible to set the controller 17 so that the future state (for example, the future winding temperature, etc.) can be predicted and the above determination can be made based on the prediction. With this predictive control, the starting and operation of the electric motor 5 can be made more appropriate.

訓練データベース176は、訓練データ準備部175により準備された上記のような訓練データを格納する。   The training database 176 stores the above training data prepared by the training data preparation unit 175.

ニューラルネットワーク学習部177は、あらかじめ用意された学習前ニューラルネットワーク185を有する。ニューラルネットワーク学習部177は、その学習前ニューラルネットワーク185に訓練データの問題データを入力し、その学習前ニューラルネットワーク185からの出力データと訓練データの正解データとの間の誤差を求め、その誤差に基づいて学習前ニューラルネットワーク185の計算アルゴリズムを構成する各種パラメータを修正する、という学習セッションを多数回繰り返す。これにより、学習前ニューラルネットワーク185が、最適な制御パラメータを計算するアルゴリズムを学習していく。   The neural network learning unit 177 has a pre-learning neural network 185 prepared in advance. The neural network learning unit 177 inputs the training data problem data to the pre-learning neural network 185, obtains an error between the output data from the pre-learning neural network 185 and the correct data of the training data, and determines the error. Based on this, the learning session of correcting various parameters constituting the calculation algorithm of the pre-learning neural network 185 is repeated many times. Thereby, the pre-learning neural network 185 learns an algorithm for calculating the optimum control parameter.

所定の学習条件が満たされると学習前ニューラルネットワーク185の学習プロセスが終了する。所定の学習条件として、例えば、学習前ニューラルネットワーク185の出力誤差が十分に小さく、かつ、学習セッションを繰り返すことによる出力誤差の減少分が十分に小さくなったこと、あるいは、所定の回数だけ学習セッションを繰り返したこと、などが採用できる。   When a predetermined learning condition is satisfied, the learning process of the pre-learning neural network 185 ends. As the predetermined learning condition, for example, the output error of the pre-learning neural network 185 is sufficiently small and the decrease in the output error due to repeating the learning session is sufficiently small, or the learning session is performed a predetermined number of times. Can be used.

ニューラルネットワークデプロイ部179は、ニューラルネットワーク学習部177での学習プロセスを終了したニューラルネットワーク(学習済ニューラルネットワーク)187を、ニューラルネットワーク推論部187にデプロイして、制御パラメータ算出の実用途に学習済ニューラルネットワーク187を利用可能にする。   The neural network deployment unit 179 deploys the neural network (learned neural network) 187 that has completed the learning process in the neural network learning unit 177 to the neural network inference unit 187, and learns the neural network that has been learned for actual use of control parameter calculation. Make the network 187 available.

ニューラルネットワーク推論部181は、現場データベース173から各現場の特性データや、始動と停止の試行時に測定された状態データを読み出して、それらのデータを学習済ニューラルネットワーク187に入力することで、学習済ニューラルネットワーク187から各現場用の制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセット183を出力する。出力された各現場用の制御パラメータの最適値(又は最適近似値)セット183は、現場データベース173に格納され、そして、各現場のコントローラ17に送信される。コントローラ17では、受信された最適値(又は最適近似値)セット183が、制御データベース15に格納され(設定され)、以後、その制御パラメータ設定が始動と停止の制御に利用される。あるいは、ニューラルネットワーク推論部181は、各現場からリアルタイムで現場データ(特に、各現時点での状態データ)を受け取って、リアルタイムで制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセット183を生成して各現場のコントローラ17へ提供することにより、コントローラ17による交流電動機5の始動、運転及び停止動作をリアルタイムで最適制御するように構成されてもよい。   The neural network inference unit 181 reads out the characteristic data of each site and the state data measured at the time of starting and stopping from the site database 173, and inputs the data to the learned neural network 187, so that the learned data is obtained. A set 183 of optimal values (or optimal approximate values) of control parameters for each site is output from the neural network 187. The output optimal value (or optimal approximate value) set 183 of the control parameters for each site is stored in the site database 173 and transmitted to the controller 17 at each site. In the controller 17, the received optimum value (or optimum approximate value) set 183 is stored (set) in the control database 15, and the control parameter setting is used for starting and stopping control thereafter. Alternatively, the neural network inference unit 181 receives field data (in particular, state data at each current time) in real time from each field, and generates a set 183 of optimal values (or optimal approximate values) of control parameters in real time. By providing it to the controller 17 at each site, the controller 17 may be configured to optimally control the start, operation, and stop operation of the AC motor 5 in real time.

以上のように構成された人工知能システム171を用いることにより、各現場の始動及び運転装置1のコントローラ17に、自動的に制御パラメータの最適値(又は最適近似値)のセットが設定される。   By using the artificial intelligence system 171 configured as described above, an optimal value (or optimal approximate value) set of control parameters is automatically set in the controller 17 of each on-site starting and operating device 1.

このようにして現場での制御パラメータの自動設定が一旦行われた後、その設定された値を一層に最適化するように修正するようにしてもよい。すなわち、制御パラメータを一旦設定した後に現場で交流電動機5の始動と停止を試行し、その試行時の状態データを測定して人工知能システム171にフィードバックし、そのフィードバックデータを用いて人工知能システム171の学習済ニューラルネットワーク187が、先に設定された制御パラメータを修正した値のセットを再出力し、そして、その修正値のセットを現場のコントローラ17に再設定する、というプロセスを行えるようにしてよい。このプロセスを1回以上行うことで、各現場の制御パラメータをより最適なものに改善することができる。   After the automatic setting of the control parameter at the site is once performed in this way, the set value may be corrected so as to be further optimized. In other words, once the control parameters are set, the start and stop of the AC motor 5 is tried on site, the state data at the time of the trial is measured and fed back to the artificial intelligence system 171, and the artificial intelligence system 171 is used using the feedback data. The learned neural network 187 re-outputs a set of values obtained by correcting the previously set control parameters, and then resets the set of corrected values to the controller 17 in the field. Good. By performing this process one or more times, the control parameters at each site can be improved to be more optimal.

さらに、現場の動作環境や機械特性の変化(例えば、季節の温度変化による機械油の粘度の変化)に起因する始動時や停止時の状態データの変化を、現場で適宜に測定して人工知能システム171にフィードバックすることで、人工知能システム171が変化後の状況に適した新たな制御パラメータの最適値のセットを再計算し、その新たなセットで現場のコントローラ17のパラメータ設定を更新するようにしてもよい。   In addition, artificial intelligence can be used to appropriately measure changes in the state data at start and stop due to changes in the operating environment and mechanical properties of the site (for example, changes in machine oil viscosity due to seasonal temperature changes). By feeding back to the system 171, the artificial intelligence system 171 recalculates a new optimal set of control parameters suitable for the changed situation, and updates the parameter settings of the on-site controller 17 with the new set. It may be.

特に始動用制御パラメータについては、各現場の電動機5の始動電流を最小化するように、機械学習機能を用いて制御パラメータを適時に最適化することにより、電動機5の無負荷時により頻繁に電動機5を停止することができるようになる。それにより、無駄な消費電をより効果的に削減できるようになる。   In particular, with regard to the control parameter for starting, the motor is more frequently used when the motor 5 is unloaded by optimizing the control parameter in a timely manner using a machine learning function so as to minimize the starting current of the motor 5 at each site. 5 can be stopped. Thereby, wasteful power consumption can be more effectively reduced.

ところで、図13では、人工知能システム171内に、1つの学習前ニューラルネットワーク185と1つの学習済ニューラルネットワーク187が示されている。しかし、人工知能システム171が、複数の学習前ニューラルネットワーク185及び/又は複数の学習済ニューラルネットワーク187を備えてもよく、それらを例えば、異なる現場に割り当てる、あるいは、異なる用途に割り当ててもよい(例えば、交流電動機5と作業機械9の特性データの基づいて制御パラメータの最適近似値のセットを算出する用途と、その最適近似値のセットで始動と停止を試行した結果の状態データに基づいて、その最適近似値のセットをより最適に修正する用途、電動機5及び作業機械9の現在状態に応じて電動機5を停止するか否か及び再始動するか否かを判断する用途、など)。   In FIG. 13, one pre-learning neural network 185 and one learned neural network 187 are shown in the artificial intelligence system 171. However, the artificial intelligence system 171 may comprise a plurality of pre-learning neural networks 185 and / or a plurality of learned neural networks 187, which may be assigned, for example, to different sites or to different applications ( For example, based on the usage of calculating the optimal approximate value set of control parameters based on the characteristic data of the AC motor 5 and the work machine 9, and based on the state data as a result of attempting to start and stop with the optimal approximate value set, The use of which the set of optimum approximate values is more optimally corrected, the use of determining whether to stop and restart the electric motor 5 according to the current state of the electric motor 5 and the work machine 9, and the like).

図13では、人工知能システム171内に、機械学習を行うための構成、つまり、訓練データ準備部175、訓練データ176及びニューラルネットワーク学習部177が存在する。しかし、変形例として、人工知能システム171が機械学習を行うための構成をもたず、機械学習を行うための構成は人工知能システム171の外部に設けられてもよい。   In FIG. 13, a configuration for performing machine learning, that is, a training data preparation unit 175, training data 176, and a neural network learning unit 177 exist in the artificial intelligence system 171. However, as a modification, the artificial intelligence system 171 does not have a configuration for performing machine learning, and the configuration for performing machine learning may be provided outside the artificial intelligence system 171.

図12及び図13では、サーバコンピュータ161及び人工知能システム171が、各現場の始動及び運転装置1の外部に設けられている。しかし、変形例として、サーバコンピュータ161の機能要素の少なくとも一部、又は、人工知能システム171の機能要素の少なくとも一部が、各現場の始動及び運転装置1内(例えば、コントローラ17内)に設けられてもよい。例えば、図13に示された人工知能システム171のうちの少なくともニューラルネットワーク推論部181が、各現場のコントローラ17内に、例えば、記憶装置55に格納されたコンピュータプログラム、特定機能モジュール61、あるいはそれらの組み合わせとして、設けられてもよい。その場合、各現場のニューラルネットワーク推論部181は、その各現場に特化して最適化された関数として訓練された(学習を済ませた)ものであってもよいし、あるいは、他の現場にも適用できるような汎用性をもった関数として訓練されたものであってもよい。また、その場合、各現場のニューラルネットワーク推論部181は、その現場でリアルタイムにセンスされた各種状態データを入力して、リアルタイムにその現場の電動機5の始動及び/又は停止動作を制御するように構成されてよい。あるいは、各現場のニューラルネットワーク推論部181は、他の現場のコントローラ17と通信ネットワークを通じて通信接続可能であって、自現場だけでなく他の現場でセンスされた各種状態データを入力して、それぞれの現場の電動機5の始動及び/又は停止動作を制御するように構成されてもよい。各現場のニューラルネットワーク推論部181内の学習済ニューラルネットワーク187は随時に更新されてよい。   In FIG. 12 and FIG. 13, the server computer 161 and the artificial intelligence system 171 are provided outside the starting and operating device 1 at each site. However, as a modification, at least a part of the functional elements of the server computer 161 or at least a part of the functional elements of the artificial intelligence system 171 are provided in the starting and operating devices 1 (for example, in the controller 17) at each site. May be. For example, at least the neural network inference unit 181 of the artificial intelligence system 171 shown in FIG. 13 is stored in the controller 17 at each site, for example, a computer program stored in the storage device 55, the specific function module 61, or the like. May be provided as a combination. In that case, the neural network inference unit 181 at each site may be trained (learned) as a function optimized for each site, or may be applied to other sites. It may be one that has been trained as a versatile function that can be applied. In that case, the neural network inference unit 181 at each site inputs various state data sensed in real time at the site and controls the start and / or stop operation of the electric motor 5 at the site in real time. May be configured. Alternatively, the neural network inference unit 181 at each site can be connected to the controller 17 at another site through a communication network, and inputs various state data sensed not only at the own site but also at other sites, It may be configured to control the start and / or stop operation of the on-site electric motor 5. The learned neural network 187 in the neural network inference unit 181 at each site may be updated at any time.

図14は、採用可能な始動電圧パターンの一例として、多段始動電圧パターンの例を示す。   FIG. 14 shows an example of a multi-stage starting voltage pattern as an example of an employable starting voltage pattern.

図14に示された多段始動電圧パターン191によると、始動回路11の各相の出力電圧が、初期電圧V0から電源電圧Vsまで、3段以上の多段に分けて段階的に上昇させられる。段数は図14の例では7段であるが、これは一例にすぎず、より多くても少なくてもいい。各段n(n=1, 2, 3, ....)では、出力電圧を昇圧時間Trnをかけて前段電圧Vn-1から現段電圧Vnまで上昇させた後、電流安定時間Tsnの間その現段電圧Vnに保つ。交流電動機5の電流193は、各段において、電圧上昇時に一時的に増大するが、電流安定時間の間に定格電流Ir以下の値に低下して安定し、その後に次段の電圧上昇が行われる。そのため、始動時に電流が過大になって交流電動機5が損傷することが有効に防止される。この多段始動電圧パターン191は、特に、作業機械9のイナーシャ(GDスクエア)が大きい場合に有用である。また、電動機5の始動時の始動電流と電圧降下を最小化することで、無負荷時により頻繁に電動機5を停止できるようにして省電力効果を高める目的からも、多段始動電圧パターン191は有用である。   According to the multistage starting voltage pattern 191 shown in FIG. 14, the output voltage of each phase of the starting circuit 11 is increased stepwise from the initial voltage V0 to the power supply voltage Vs in three or more stages. The number of stages is seven in the example of FIG. 14, but this is only an example and may be more or less. At each stage n (n = 1, 2, 3, ....), the output voltage is increased from the previous stage voltage Vn-1 to the current stage voltage Vn over the boost time Trn, and then during the current stabilization time Tsn. The current stage voltage Vn is maintained. The current 193 of the AC motor 5 temporarily increases at each stage when the voltage rises, but decreases and stabilizes to a value equal to or lower than the rated current Ir during the current stabilization time, and then the next stage voltage rises. Is called. Therefore, it is effectively prevented that the AC motor 5 is damaged due to an excessive current at the start. This multistage starting voltage pattern 191 is particularly useful when the inertia (GD square) of the work machine 9 is large. The multi-stage starting voltage pattern 191 is also useful for the purpose of enhancing the power saving effect by minimizing the starting current and voltage drop when starting the motor 5 so that the motor 5 can be stopped more frequently when there is no load. It is.

多段始動電圧パターン191を定義する諸値、例えば、初期電圧Vo、段数n、各段電圧Vn、各段電圧安定時間Tsnなどは、始動及び運転装置1のコントローラ17に制御パラメータとして設定されることができる。また、それらのパラメータ値を一旦設定した後、始動と停止を試行して、その時に測定された状態データに応じて、それらの値を修正することもできる。前述したパラメータ設定システム160によりれらのパラメータ値を自動計算することもできる。特に、前述した人工知能システム171を用いて、電動機5の始動電流を最小化するよう多段始動電圧パターン191を随時に又はリアルタイムに最適化することにより、減電圧始動を用いた電動機5の省電力化の効果をいっそう高めることができる。   Various values defining the multistage starting voltage pattern 191, for example, the initial voltage Vo, the number of stages n, each stage voltage Vn, each stage voltage stabilization time Tsn, and the like are set as control parameters in the controller 17 of the starting and operating device 1. Can do. In addition, after setting the parameter values once, starting and stopping can be tried, and the values can be corrected according to the state data measured at that time. These parameter values can be automatically calculated by the parameter setting system 160 described above. In particular, the above-described artificial intelligence system 171 is used to optimize the multi-stage starting voltage pattern 191 at any time or in real time so as to minimize the starting current of the motor 5, thereby reducing the power consumption of the motor 5 using the reduced voltage starting. The effect of conversion can be further increased.

以上説明した本発明の一実施形態は従来技術が抱えるさまざまな問題状況の改善に有益である。既に説明したように、ポンプ・ファン・コンプレッサなどの回転機器の場合、低負荷での運転は効率が非常に悪くなる。それゆえ、低負荷時には運転台数を減らして高効率を維持するため、台数制御システムとインバータ制御の組み合わせが多く採用されて来ている。しかし、一例として、コンプレッサの場合、コンプレッサのタイプ(レシプロ、スクリュー、ターボなど)、負荷の変動、並びに、容量制御の種類及び仕方により、負荷特性が変わってくる。最高効率を目指すためには頻繁な起動・停止の繰り返しが理想であるが、それは現状では、圧縮機の寿命を縮める恐れがある。それゆえ、コンプレッサの起動・停止の条件をある程度の幅を持って設定し、インバータ制御を併用している。この状況に対して、本発明の一実施形態は次のような改善を提供できる可能性がある。
・圧力センサにより空気圧力を検知及び予測し、コンプレッサの起動・停止の繰り返しを最適化する。
・複数台のコンプレッサの運転台数を効率的に制御し、最適な空気圧を自動制御する。
・それぞれのコンプレッサの制御を人工知能システムで最適化する。
One embodiment of the present invention described above is useful for improving various problem situations in the prior art. As already explained, in the case of rotating equipment such as pumps, fans and compressors, operation at low loads is very inefficient. Therefore, in order to maintain high efficiency by reducing the number of operating units at low loads, many combinations of a unit control system and inverter control have been adopted. However, as an example, in the case of a compressor, the load characteristics change depending on the type of compressor (reciprocating, screw, turbo, etc.), load fluctuation, and the type and manner of capacity control. In order to achieve the highest efficiency, frequent start / stop operations are ideal, but at present, this may shorten the life of the compressor. Therefore, the conditions for starting and stopping the compressor are set with a certain range, and inverter control is also used. In this situation, an embodiment of the present invention may provide the following improvements.
・ The air pressure is detected and predicted by the pressure sensor to optimize the start / stop of the compressor.
・ Efficiently control the number of operating compressors and automatically control the optimum air pressure.
・ Optimize the control of each compressor with an artificial intelligence system.

以上説明した本発明の実施形態は、説明のための単なる例示であり、本発明の範囲をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。本発明は、上記の実施形態とは違うさまざまな形態で、実施することができる。   The embodiment of the present invention described above is merely an example for explanation, and is not intended to limit the scope of the present invention to that embodiment alone. The present invention can be implemented in various forms different from the above embodiments.

例えば、電動機5が無負荷状態にあるとき、電動機5を停止させるか否かを判断するための情報として、電動機5の巻線温度に代えて、又はそれと組み合わせて、電動機5の温度状態に関係する他の情報(例えば、電動機5の他の部分の温度、電動機5の騒音又は振動の大きさ、電動機5の過去の始動を繰り返した頻度、電動機5の過去の始動からの経過時間、電動機5の消費電力、電動機5の回転速度と出力トルク、など)を使用してもよい。   For example, when the electric motor 5 is in a no-load state, the information for determining whether to stop the electric motor 5 is related to the temperature state of the electric motor 5 instead of or in combination with the winding temperature of the electric motor 5. Other information to be performed (for example, the temperature of other parts of the electric motor 5, the magnitude of noise or vibration of the electric motor 5, the frequency with which the electric motor 5 has been repeatedly started, the elapsed time since the previous starting of the electric motor 5, the electric motor 5 Power consumption, rotational speed and output torque of the electric motor 5, etc.) may be used.

また、電動機5が負荷状態か無負荷状態かを判断するための情報として、作業機械9の運転及び停止指令に代えて、又はそれと組み合わせて、作業機械9の運転又は停止に関係する他の情報(例えば、作業機械9の所定の状態、動作、出力、入力又は機能、電動機5の出力又は入力、又は、外部システムから提供される作業機械9の運転及び/又は停止に関わる命令、要求又は状態、など)を使用することもできる。   Further, as information for determining whether the electric motor 5 is in a loaded state or a no-load state, instead of the operation and stop command for the work machine 9 or in combination therewith, other information related to the operation or stop of the work machine 9 (For example, a predetermined state, operation, output, input or function of the work machine 9, an output or input of the electric motor 5, or a command, request, or state related to operation and / or stop of the work machine 9 provided from an external system , Etc.) can also be used.

本発明は、三相かご型誘導電動機だけでなく、他の種類の交流電動機、例えば三相同期電動機にも適用することができる。   The present invention can be applied not only to a three-phase squirrel-cage induction motor but also to other types of AC motors such as a three-phase synchronous motor.

1 交流電動機の始動及び運転装置
3 三相交流電源
5 三相交流電動機(三相かご型誘導電動機)
9 作業機械
11 始動回路
13 メイン開閉器
15 バイパス開閉器
17 コントローラ
19 手動始動及び停止スイッチ
21 入力電流信号
23 入力電圧信号
25 バイパス状態信号
27 巻線温度信号
29 温度センサ
31 回転速度信号
33 回転速度計
35 運転及び停止指令
41 メイン開閉信号
43 バイパス開閉信号
45 点弧信号
47 バイパス開閉信号
51 入出力インタフェース
53 CPU
57 表示器
59 操作盤
61 特定機能モジュール
63 故障対策モジュール
65 バイパス開閉信号
101、103、105 始動電圧パターン
106、107、108 停止電圧パターン
110 無停電保守回路
111 主給電パス
113 保守用バイパス
115、117 コネクタ
119、121 保守用開閉器
123 保守用バイパス開閉器
159 制御データベース
160 パラメータ制御システム
161 サーバコンピュータ
163 通信ネットワーク
171 人工知能システム
177 ニューラルネットワーク学習部
181 ニューラルネットワーク推論部
185 学習前ニューラルネットワーク
187 学習済ニューラルネットワーク
191 多段始動電圧パターン
1 AC motor starting and operating device 3 Three-phase AC power supply 5 Three-phase AC motor (three-phase cage induction motor)
9 Work Machine 11 Start Circuit 13 Main Switch 15 Bypass Switch 17 Controller 19 Manual Start and Stop Switch 21 Input Current Signal 23 Input Voltage Signal 25 Bypass State Signal 27 Winding Temperature Signal 29 Temperature Sensor 31 Rotation Speed Signal 33 Rotation Speed Meter 35 Operation and Stop Command 41 Main Open / Close Signal 43 Bypass Open / Close Signal 45 Firing Signal 47 Bypass Open / Close Signal 51 Input / Output Interface 53 CPU
57 Display 59 Operation panel 61 Specific function module 63 Fault countermeasure module 65 Bypass switching signal 101, 103, 105 Start voltage pattern 106, 107, 108 Stop voltage pattern 110 Uninterruptible maintenance circuit 111 Main power supply path 113 Maintenance bypass 115, 117 Connectors 119, 121 Maintenance switch 123 Maintenance bypass switch 159 Control database 160 Parameter control system 161 Server computer 163 Communication network 171 Artificial intelligence system 177 Neural network learning unit 181 Neural network inference unit 185 Pre-learning neural network 187 Trained neural network Network 191 Multi-stage starting voltage pattern

Claims (17)

交流電動機の始動及び運転のための装置において、
前記交流電動機の始動時に、電源の全電圧から低減された電圧を前記交流電動機に出力する始動回路と、
前記交流電動機の運転時に、前記全電圧を前記交流電動機に出力する開閉器と、
前記始動回路と前記開閉器を駆動するコントローラと
を備え、
前記コントローラが、
前記交流電動機が負荷状態と無負荷状態のいずれであるかを判断するステップと、
前記交流電動機が再始動可能状態であるか否かを判断するステップと、
前記交流電動機の運転時に、前記交流電動機が前記無負荷状態であり同時に前記再始動可能状態であると判断した場合、前記開閉器を開いて前記交流電動機を停止するステップと、
前記交流電動機を停止した後に、前記交流電動機が前記負荷状態になったと判断した場合、前記始動回路を駆動して前記交流電動機を始動するステップと、
前記交流電動機を始動した後に前記開閉器を閉じて前記交流電動機の運転に入るステップと
を有する制御プロセスを実行するように構成された、
始動及び運転装置。
In an apparatus for starting and operating an AC motor,
A starting circuit that outputs a voltage reduced from the total voltage of a power source to the AC motor when the AC motor is started;
A switch that outputs the total voltage to the AC motor during operation of the AC motor;
A controller for driving the starter circuit and the switch;
The controller is
Determining whether the AC motor is in a loaded state or a no-load state;
Determining whether the AC motor is in a restartable state; and
When determining that the AC motor is in the no-load state and simultaneously in the restartable state during operation of the AC motor, opening the switch to stop the AC motor;
When it is determined that the AC motor has entered the load state after stopping the AC motor, the step of starting the AC motor by driving the starting circuit;
A step of closing the switch and starting operation of the AC motor after starting the AC motor and performing a control process comprising:
Starting and operating device.
請求項1に記載の始動及び運転装置において、
前記始動回路は、前記電源と前記電動機との間に設けられた複数の半導体スイッチング素子を有し、
前記コントローラが、前記交流電動機の始動時に、前記半導体スイッチング素子の点弧位相角を制御する、
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to claim 1,
The starting circuit has a plurality of semiconductor switching elements provided between the power source and the electric motor,
The controller controls an ignition phase angle of the semiconductor switching element when the AC motor is started;
Starting and operating device.
請求項1及び2のいずれか一項に記載の始動及び運転装置において、
前記コントローラが、前記交流電動機の温度状態に関連する温度関連情報を受信し、前記温度関連情報を用いて前記交流電動機が前記再始動可能状態にあるか否かを判断する
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to any one of claims 1 and 2,
A starting and operating device in which the controller receives temperature-related information related to the temperature state of the AC motor and determines whether the AC motor is in the restartable state using the temperature-related information.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の始動及び運転装置において、
前記コントローラが、前記交流電動機により駆動される作業機械の運転又は停止に関連する機械運転関連情報を受信し、前記機械運転関連情報を用いて前記交流電動機が前記負荷状態及び前記無負荷状態のいずれにあるかを判断する
始動及び運転装置。
In the starting and operating device according to any one of claims 1 to 3,
The controller receives machine operation-related information related to operation or stop of a work machine driven by the AC motor, and the AC motor uses the machine operation-related information to determine whether the AC motor is in the load state or the no-load state. A starting and operating device that determines whether or not
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の始動及び運転装置において、
前記コントローラで異常又は故障が発生した場合に前記開閉器を手動又は自動で開閉するための故障対策モジュールを備えた、
始動及び運転装置。
In the starting and operating device according to any one of claims 1 to 4,
A failure countermeasure module for manually or automatically opening and closing the switch when an abnormality or failure occurs in the controller;
Starting and operating device.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の始動及び運転装置において、
前記コントローラが、さらに、
前記交流電動機が前記無負荷状態で停止した時の時間長を把握するステップと、
前記交流電動機が前記無負荷状態で運転した時の消費電力を把握するステップと、
前記時間長さと前記消費電力に基づいて、前記交流電動機が前記無負荷状態で停止したことにより削減された電気料金又は消費電力量を計算するステップと、
前記削減された電気料金又は消費電力量をユーザに通知するステップと
を有する料金通知プロセスを実行するように構成された、
始動及び運転装置。
In the starting and operating device according to any one of claims 1 to 5,
The controller further comprises:
Grasping the length of time when the AC motor stops in the no-load state;
Grasping power consumption when the AC motor is operated in the no-load state;
Based on the time length and the power consumption, calculating the electricity bill or power consumption reduced by the AC motor being stopped in the no-load state;
Notifying a user of the reduced electricity bill or power consumption, configured to perform a bill notification process,
Starting and operating device.
請求項2に記載の始動及び運転装置において、
前記コントローラが、前記交流電動機の始動時に、前記始動回路の出力電圧をフィードバックし、前記出力電圧とあらかじめ設定された始動電圧パターンとの偏差に基づいて、前記半導体スイッチング素子の点弧位相角を制御する、
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to claim 2.
The controller feeds back an output voltage of the starting circuit when starting the AC motor, and controls an ignition phase angle of the semiconductor switching element based on a deviation between the output voltage and a preset starting voltage pattern. To
Starting and operating device.
請求項1に記載の始動及び運転装置において、
前記コントローラが、前記交流電動機の始動時に前記交流電動機の回転速度を監視し、前記回転速度に基づいて前記開閉器を閉じるタイミングを制御する、
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to claim 1,
The controller monitors the rotational speed of the AC motor at the start of the AC motor, and controls the closing timing of the switch based on the rotational speed;
Starting and operating device.
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の始動及び運転装置において、
前記コントローラは、前記始動回路と前記開閉器を制御するための制御パラメータを有し、
前記制御パラメータを決定する機能を学習した学習済ニューラルネットワークにより前記制御パラメータが制御されるように、前記コントローラが構成された、
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to any one of claims 1 to 8,
The controller has control parameters for controlling the starting circuit and the switch,
The controller is configured such that the control parameter is controlled by a learned neural network that has learned the function of determining the control parameter;
Starting and operating device.
交流電動機の始動及び運転のための方法において、
前記交流電動機が負荷状態と無負荷状態のいずれであるかを判断するステップと、
前記交流電動機が再始動可能状態であるか否かを判断するステップと、
前記交流電動機の運転時に、前記交流電動機が前記無負荷状態であり同時に前記再始動可能状態であると判断した場合、前記交流電動機を停止するステップと、
前記交流電動機を停止した後に、前記交流電動機が前記負荷状態になったと判断した場合、前記交流電動機の減電圧始動を行うステップと、
前記減電圧始動の後に前記交流電動機の運転に入るステップと
を有する、
始動及び運転方法。
In a method for starting and operating an AC motor,
Determining whether the AC motor is in a loaded state or a no-load state;
Determining whether the AC motor is in a restartable state; and
When the AC motor is in operation, if it is determined that the AC motor is in the no-load state and at the same time the restartable state, the step of stopping the AC motor;
When it is determined that the AC motor is in the load state after the AC motor is stopped, a step of starting to reduce the voltage of the AC motor;
Entering into operation of the AC motor after the reduced voltage start,
How to start and run.
交流電動機の始動及び運転装置において、
前記交流電動機の始動時に、電源からの交流全電圧をスイッチングして低減された交流電圧を前記交流電動機に出力する始動回路と、
前記交流電動機の運転時に、前記電源の全電圧を前記交流電動機に出力する開閉器と、
前記始動回路と前記開閉器を駆動するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記始動回路と前記開閉器を制御するための制御パラメータを有し、前記制御パラメータは変更可能である、
始動及び運転装置。
In the starting and operating device of an AC motor,
At the time of starting the AC motor, a starting circuit that outputs a reduced AC voltage to the AC motor by switching all AC voltages from a power source;
A switch that outputs the entire voltage of the power source to the AC motor during operation of the AC motor;
A controller for driving the starter circuit and the switch;
The controller has control parameters for controlling the starting circuit and the switch, and the control parameters can be changed.
Starting and operating device.
請求項11に記載の始動及び運転装置において、
前記制御パラメータが、前記交流電動機の始動時に前記出力電圧を制御するための1以上の始動電圧パターンを制御し、前記始動電圧パターンの一つが、3段以上の複数段に分けて始動回路の出力電圧を上昇させるように構成された多段始動電圧パターンである、
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to claim 11,
The control parameter controls one or more starting voltage patterns for controlling the output voltage when starting the AC motor, and one of the starting voltage patterns is divided into a plurality of stages of three or more to output the starting circuit. A multi-stage starting voltage pattern configured to increase voltage;
Starting and operating device.
請求項11に記載の始動及び運転装置において、
前記制御パラメータが、前記交流電動機の運転中に前記交流電動機を停止するか否かの停止判断、及び/又は、一旦停止した前記電動機を再始動するか否かの再始動判断を制御する、
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to claim 11,
The control parameter controls whether to stop the AC motor during the operation of the AC motor, and / or whether to restart the motor once stopped.
Starting and operating device.
請求項11乃至13のいずれか一項に記載の始動及び運転装置において、
前記制御パラメータを決定する機能を学習した学習済ニューラルネットワークにより前記制御パラメータが制御されるように、前記コントローラが構成された、
始動及び運転装置。
The starting and operating device according to any one of claims 11 to 13,
The controller is configured such that the control parameter is controlled by a learned neural network that has learned the function of determining the control parameter;
Starting and operating device.
交流電動機の始動及び運転装置のためのパラメータ制御システムにおいて、
1又は複数の現場に配置された1又は複数の交流電動機の始動及び運転装置と通信接続可能であるか、又は、各現場の前記始動及び運転装置に少なくともその一部が設けられた、サーバコンピュータを備え、
前記各現場の前記始動及び運転装置は、前記各現場の交流電動機の始動時に、電源からの交流全電圧をスイッチングして低減された交流電圧を前記交流電動機に出力する始動回路と、前記交流電動機の運転時に、前記電源の全電圧を前記交流電動機に出力する開閉器と、前記始動回路と前記開閉器を駆動するコントローラとを有し、
前記コントローラは、始動回路と開閉器を制御するための制御パラメータを有し、前記制御パラメータは変更可能であり、
前記サーバコンピュータは、前記各現場の前記交流電動機とそれに接続された作業機械に関する現場データに基づいて、前記各現場の前記コントローラがもつ前記制御パラメータを制御する推論システムを有する、
パラメータ制御システム。
In a parameter control system for AC motor starting and operating devices,
A server computer that is communicably connected to a start and operation device of one or more AC motors arranged at one or more sites, or at least a part of the start and operation device at each site is provided With
The start-up and operation device at each site includes a start circuit that outputs a reduced AC voltage to the AC motor by switching all AC voltages from a power source when the AC motor at each site is started, and the AC motor. A switch that outputs the entire voltage of the power source to the AC motor, and a controller that drives the starter circuit and the switch,
The controller has control parameters for controlling the starting circuit and the switch, and the control parameters can be changed,
The server computer has an inference system that controls the control parameters of the controller at each site based on the site data regarding the AC motor at each site and the work machine connected thereto.
Parameter control system.
請求項15に記載のパラメータ制御システムにおいて、
前記サーバコンピュータの前記推論システムが、前記各現場の前記現場データに基づいて前記各現場の前記コントローラがもつ制御パラメータを制御するための関数を機械学習したニューラルネットワークを有し、前記ニューラルネットワークを用いて前記各現場の前記コントローラがもつ前記制御パラメータを制御する、
パラメータ制御システム。
The parameter control system according to claim 15,
The inference system of the server computer has a neural network in which a function for controlling a control parameter of the controller at each site is machine-learned based on the field data at each site, and the neural network is used. And controlling the control parameters of the controller at each site,
Parameter control system.
請求項16に記載のパラメータ制御システムにおいて、
前記1又は複数の現場から前記現場データを収集し、収集された前記現場データを用いて前記ニューラルネットワークに前記関数を学習させる学習システム、
をさらに備えたパラメータ制御システム。
The parameter control system according to claim 16, wherein
A learning system that collects the field data from the one or more fields and causes the neural network to learn the function using the collected field data;
Further equipped with a parameter control system.
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