JP2553832B2 - 交流電動機のインバ−タ運転引込み制御装置 - Google Patents

交流電動機のインバ−タ運転引込み制御装置

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JP2553832B2 JP59094900A JP9490084A JP2553832B2 JP 2553832 B2 JP2553832 B2 JP 2553832B2 JP 59094900 A JP59094900 A JP 59094900A JP 9490084 A JP9490084 A JP 9490084A JP 2553832 B2 JP2553832 B2 JP 2553832B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は商用電源により駆動されている交流電動機
を回転停止することなくショックレスにインバータ運転
に切換えるための電動機のインバータ運転引込み制御装
置に関する。
〔従来技術〕
第1図はこの周波数の引込み制御装置が設けられる交
流電動機の電源装置を示し、第2図は従来の引込み制御
装置の一例を示している。
第1図において、1は、商用電源用開閉器、2は誘導
電動機、3はインバータ用電源開閉器、4は入力変圧器
である。5はサイリスタコンバータ部、6は直流リアク
トル、7は電解コンデンサ、8はサイリスタコンバータ
部であって、5〜8により電圧形インバータによる可変
電圧可変周波数電源(VVVF電源)の主回路が構成されて
いる。9はインバータ出力変圧器、10はインバータ出力
開閉器、11は試験用変圧器(PT)、12は制御装置であ
る。
第2図は第1図の制御装置12内のインバータ運転引込
み制御を司る回路部分を示したもので、20は周波数検出
器であって、PT11の検出電圧が入力される。21は周波数
/電圧変換器(F/Vコンバータ)、22は比較器、23は積
分器であって、21〜23により誘導電動機2の回転周波数
を追跡する粗追跡ループが構成されている。24はコンバ
ータ用ゲート制御器、25はPLL回路、26はフィルタ、27
は加算器、28はインバータ周波数指令器(発振器)、29
はインバータ用制御器、30〜32はアナログスイッチ、33
はロック検出器である。
先ず、この装置の主回路の動作について説明する。
誘導電動機2を商用電源による駆動からインバータ運
転へショックレスに切換える場合、先ず、商用電源用開
閉器1を開路し、誘導電動機2をフリーラン状態に置
き、制御装置12を作動させて、インバータ発振周波数が
PT11を介して検出される誘導電動機2の残留電圧の周波
数に一致するのを待ち、両周波数が一致するとインバー
タ出力開閉器10を開路すると共にインバータ主回路を起
動させて誘導電動機2をインバータ運転(VVVF電源によ
る駆動)に引込む。もちろん、インバータ電源用開閉器
3は前もって所定のタイミングで投入される。
次に、誘導電動機2のVVVF電源引込み動作について説
明する。
PT11で検出された上記残留電圧は周波数検出器20に入
力され、ここで誘導電動機2の回転周波数fmが検出され
る。この時、誘導電動機2はフリーラン状態にあるの
で、上記回転周波数fmは電動機回転数を表す。周波数検
出器20が出力する回転周波数信号fmはF/Vコンバータ21
で周波数に比例する電圧信号Vmに変換されて比較器22に
入力される。この比較器22の出力はアナログスイッチ30
を介して積分器23に与えられるが積分器23の出力が該比
較器22にフィードバックされているので、積分器23の出
力VはF/Vコンバータ21の出力Vmと等しくなるように自
動的に調整される。なお、アナログスイッチ30は誘導電
動機20のフリーラン状態時には閉路されている。
積分器23の出力Vはアナログスイッチ31を介し、イン
バータ電圧指令としてゲート制御器23に、また、インバ
ータ周波数指令を出力する発振器28に供給されるが、F/
Vコンバータ21、比較器22、積分器23からなる粗追跡ル
ープは一次遅れ系を構成するので、上記インバータ電圧
指令は回転周波数fmに対し一次遅れによる誤差を含んで
いる。この誤差を精密に補正するため、PLL回路25が設
けられており、このPLL回路25は上記回転周波数信号fm
と発振器28のインバータ周波数指令となる周波数出力の
位相差を検出する。PLL回路25は上記位相差に対応する
大きさの電圧信号を出力するが、この信号はフィルタ26
を通し周波数補正信号ΔVfmとして加算器27で積分器23
の出力Vと合成され発振器28に入力される。周波数補正
信号ΔVfmが導かれているロック検出器33は周波数補正
信号ΔVfmの値が所定値以下になってPLL回路25がロック
したことを検出するとロック検出信号を出力するが、こ
の出力により(他条件も成立しているとする)、アナロ
グスイッチ30が開路されてインバータ電圧指令Vがホー
ルドされ同時にアナログスイッチ31、32が閉路され、イ
ンバータ主回路が起動されてVVVF電源から誘導電動機2
に給電が開始され、誘導電動機2のVVVF電源引込み動作
が行われる。
この引込み動作を第3図について、更に詳細に説明す
ると、インバータ電圧指令は同図(a)に示す如く誘導
電動機2の回転数に一次遅れで追従し、周波数指令は該
回転数に殆どそのまま追従する。そして、時刻t1でPLL
回路25がロックし、VVVF電源による給電が開始されて
も、インバータの出力電圧Vinvは投入時に起きる過渡振
動を抑制するために同図(b)に示す如く指数関数的に
上昇するよう構成されているので、交流電動機2のトル
ク確立は遅れ、時刻t1からしばらくの間は第3図(a)
に示す如く誘導電動機2の回転数が低下することにな
り、誘導電動機2のすべりが一時的に増大する。
このように、従来のものでは、誘導電動機2の再起動
後一時的にすべりが増大して第3図(c)に示すように
インバータ出力電流Iinvが増大するので、誘導電動機2
の慣性モーメントが大きく減速度が大なる場合には過電
流トリップが起こり、信頼性、安定性を欠くという問題
があった。
〔発明の概要〕
この発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされた
もので、インバータ周波数指令を、交流電動機へインバ
ータによる電圧再印加時に、この電圧再印加後電動機ト
ルクが確立するまでの間の電動機回転数の低下に見合う
レベルを一時遅れ要素を介して加えることにより誘導電
動機の実際の回転周波数と上記インバータ周波数指令と
の差を解消するようにした構成とすることにより、引込
み時の電動機回転数の低下時にもすべりを小さく維持し
て確実に安定して再起動を行わせることができる電動機
のインバータ運転引込み制御装置を提案するものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第4図において、40は定倍器であって、周波数補正信
号ΔVfmが導かれ、周波数補正信号ΔVfmの値を定数倍し
た大きさの電圧信号vを出力する。この電圧信号vはア
ナログスイッチ41を通して一次遅れ要素42に入力され、
一次遅れ要素42の出力は加算器43で周波数補正信号ΔVf
mと合成され、該加算器43の出力が積分器23の出力Vと
加算されてインバータ周波数指令(電圧信号)として発
振器28に供給される。アナログスイッチ41はロック検出
器33のロック検出信号により閉路される。他の構成は第
2図のものと同じであるので同一符号を付して示してあ
る。
次に、上記定倍器40について説明する。
粗追跡ループの時定数をTa、誘導電動機2の電圧印加
後トルク確立までの時間遅れをΔT、誘導電動機2の減
速率をk、定倍器40のゲインをGとすると、PLLループ
による補正量が、k・Taとなることから、 k・ΔT=G・k・Ta…… (1) が成立し、故に、 G=ΔT/Ta…… (2) となる。定倍器40にはこの(2)式で示すゲインGを持
たせておく。
即ち、トルク確立時の誘導電動機2の回転周波数は電
圧再印加の瞬間t1の回転周波数fmよりk・ΔTだけ低い
値となっているので、第2図の従来の装置ではトルク確
立まで大なるすべりが発生したが、この実施例では、周
波数補正信号ΔVfmをゲインG倍した電圧信号vが一次
遅れ要素42を通して時刻t1のインバータ周波数指令と合
成されるので、上記電圧再印加後はインバータ周波数指
令は、第5図(a)に示す如く、時刻t1のレベルからk
・ΔT低いレベルへ一次遅れで減衰する。従って、一次
遅れ要素42の一次遅れ特性を適当にすることにより、誘
導電動機2の実際の回転周波数fmと上記インバータ周波
数指令との差を解消することができるので、トルクが確
立するまでのスベリ小さく保たれ、インバータ出力電流
は同図(c)に示すように第3図(c)と比較して低減
されることになり、過電流トリップは防止される。第3
図(b)はインバータ出力電圧波形である。
なお、上記実施例では、インバータとして電圧形イン
バータを用いる場合について説明したが、この発明はこ
れに限定されるものではない。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、電動機回転周波数を追
跡して作成され、PLLループにより精密補正されたイン
バータ周波数指令に、定倍器を用いて作成した電動機ト
ルクが確立するまでの電動機回転数の低下に見合うレベ
ル分を電動機への電圧再印加と同時に一次遅れ要素を通
して合成する構成としたことにより、電動機のインバー
タ運転引込時のすべりを上記電圧再印加時から小さく保
つことができるので、減速度の高い交流電動機であって
も、確実に、安定した引込み動作を行わせることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は交流電動機の電源装置を示す回路図、第2図は
従来の電動機のインバータ運転引込み制御装置のブロッ
ク図、第3図(a)は上記従来装置における各部波形タ
イムチャート、第3図(b)及び(c)はそれぞれ上記
従来装置によるインバータの出力電圧及び出力流の波形
図、第4図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第
5図(a)は上記実施例における各部波形タイムチャー
ト、第5図(b)は上記実施例によるインバータ出力電
圧の波形図、第5図(c)は上記実施例によるインバー
タ出力電流の波形図である。 図において、20……周波数検出器、21……F/Vコンバー
タ、22……比較器、23……積分器、24……コンバータゲ
ート制御器、25……PLL回路、26……フィルタ、27……
加算器、28……インバータ周波数指令器、29……インバ
ータゲート制御器、33……ロック検出器、40……定倍
器、41……アナログスイッチ、42……一次遅れ要素、43
……加算器。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フリーラン状態にある交流電動機の残留電
    圧からこの交流電動機の回転周波数を検出する周波数検
    出器、 この周波数検出器の出力を追跡して電圧信号を出力する
    粗追跡ループ、 この電圧信号に応じた周波数を発振する発振器、 上記周波数検出器の出力と上記発振器の発振周波数との
    位相差に応じた周波数補正信号を出力するとともに上記
    位相差が所定値以下になったときロック信号を出力する
    PLLループを備え、 上記ロック信号により上記電圧信号をホールドしこの電
    圧信号を上記インバータの出力電圧指令信号とするとと
    もに、この電圧信号を上記周波数補正信号で補正した信
    号を上記インバータの出力周波数指令信号として上記イ
    ンバータを起動する交流電動機のインバータ運転引込み
    制御装置において、 上記周波数補正信号が導かれ所定のゲインを有する定倍
    器と、 上記ロック信号が出力されたときこの定倍器の出力を一
    時遅れ要素を介して上記周波数補正信号に加える加算器
    とを有し、上記インバータの起動時における上記交流電
    動機の回転周波数と上記インバータの出力周波数との差
    を小さくするようにしたことを特徴とする交流電動機の
    インバータ運転引込み制御装置。
JP59094900A 1984-04-27 1984-05-09 交流電動機のインバ−タ運転引込み制御装置 Expired - Lifetime JP2553832B2 (ja)

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