JP2677648B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はモータ運転中における停電から復電したとき
のための構成を改良したインバータ装置に関する。

（従来の技術） インバータ装置によってモータを運転している場合、
いわゆる瞬時停電があってこれら復電したときに、一般
のインバータ装置では始動周波数から再起動するため、
主回路電圧が過大となり、ついには過電圧保護機能が働
い装置が停止してしまう。

そこで、近年は、モータ運転中において停電が発生
し、これから復電したときには、直ちに通常の運転モー
ドに復帰することなく瞬時停電保護モードに入るように
していた。

この瞬時停電保護モードの概要は、停電から復電した
ときにフリーラン状態にあるモータの回転数を測定し、
これに基づきインバータ装置の再起動時における回転数
を予測し、再起動時はその予測回転数に対応する周波数
を出力するように制御するところにある。ここで、モー
タの回転数測定は次のようにして行われていた。モータ
巻線の誘起電圧を変圧器を介して検出すると共に、パル
ス成形回路により誘起電圧の１周期に相当するパルス幅
の周期測定パルスを得る（第６図（Ａ）に誘起電圧の電
圧波形、同図（Ｂ）に周期測定パルスを示す）。そし
て、周期測定パルスのパルス幅でカウンタ用パルス発生
回路からのクロックパルス（同図（Ｃ）参照）をカウン
トして誘起電圧の周期、ひいては誘起電圧の周波数或い
はモータの回転数を測定するのである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記構成としても、時には過電流保護機能
や過電圧保護機能が働いて装置が停止してしまうことが
あるという問題があった。その理由の１つは、誘起電圧
の周波数を検出するにあたり、周期測定パルスのパルス
幅でクロックパルスをカウントしているため、周期測定
パルスとクロックパルスとのタイミングによっては、第
６図（Ｃ）から明らかなように、測定された誘起電圧の
周期には最大２Δｔ（Δｔはクロックパルスの周期）の
誤差が生じてしまうところにある。この誤差は、クロッ
クパルスの周期Δｔに比べて周期測定パルスのパルス幅
が十分に広い場合には小さいが、周期測定パルスのパル
ス幅が狭くなる高速運転時には相当に大きくなり、この
ために保護機能が働く迄の過電流や過電圧が発生するの
である。

そこで、本発明の目的は、モータ回転中に停電があっ
たとしても、復電時に過大な電流が流入したり、過大な
電圧が印加されたりして装置の停止に至ることを防止す
ることができるインバータ装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のインバータ装置は、負荷電流を検出する負荷
電流検出手段と主回路電圧を検出する主回路電圧検出手
段とを設けると共に、再起動後の負荷電流が大なる場合
には出力周波数を低くし、再起動後の主回路電圧が大な
る場合には出力周波数を高くする出力周波数補正手段を
設けたところに特徴を有する。

（作用） モータ回転中における停電から復電したときに、モー
タ巻線の誘起電圧の周波数に基づき再起動時の出力周波
数が決定された結果、その出力周波数がモータの実際の
回転数に比べて高過ぎた場合には、大きな負荷電流が流
れる。すると、負荷電流検出手段によって大きな負荷電
流が流れたことが検出され、出力周波数補正手段によっ
て出力周波数が低く補正されるから、負荷電流が過電流
保護レベルにまで上昇することが抑制される。

また、復電後の出力周波数がモータの実際の回転数に
比べて低過ぎた場合には、モータは回生状態となって主
回路電圧が上昇する。すると、主回路電圧検出手段によ
って主回路電圧が上昇したことが検出され、出力周波数
補正手段によって出力周波数が高く補正されるから、主
回路電圧が過電圧保護レベルにまで上昇することが抑制
される。

（実施例） 以下本発明の一実施例について第１図乃至第５図を参
照して説明する。

全体的な構成は第１図に示してある。交流電源１から
の交流を整流回路２にて整流し、コンデンサ３にて平滑
化された直流がインバータ主回路４に供給される。イン
バータ主回路４の各トランジスタはベースドライブ回路
5aによってオンオフ制御され、これにてモータ６に交流
が供給される。ベースドライブ回路5aに各トランジスタ
の制御のための信号を与える制御部５は周知のようにマ
イクロコンピュータ或いは専用LSI等を利用して構成さ
れ、過電流保護、過電圧保護、短絡保護、不足電圧保
護、ストール防止等の各種保護機能を有する。

さて、瞬時停電保護のための構成について述べるに、
モータ巻線には変圧器７が接続され、その二次側にモー
タ巻線の誘起電圧を降圧した電圧が出力される。この出
力電圧はパルス整形回路８にて波形整形され、誘起電圧
の１周期に相当するパルス幅の周期測定パルスがカウン
タ回路９に出力される。そして、このカンウタ回路９に
はパルス発生回路10からクロックパルスが与えられてい
て、周期測定パルスが入力されるとそのパルス幅に相当
する時間だけクロックパルスがカウントされる。このカ
ウンタ回路９によるカウント値は、後に詳述するように
出力周波数補正手段としても機能する周波数制御回路11
に与えられる。また、インバータ主回路４には負荷電流
を検出する電流検出素子12が設けられ、電流検出回路13
と協同して負荷電流を検出する負荷電流検出手段14を構
成している。さらに、主回路電圧を検出するために、主
回路電圧検出手段に相当する電圧検出回路15が設けら
れ、その電圧検出値が電流検出回路13からの電流検出値
と共に前記周波数制御回路11に与えられるようになって
いる。

次に、本実施例の作用につき述べる。これにより周波
数制御回路11のソフトウエア的構成が明らかになるはず
である。なお、ここでは本発明に直接関連する瞬時停電
から復電した場合について説明する。

モータ６の運転中に停電が生じてフリーラン状態にな
ると、モータ巻線には残留磁気によってモータ６の回転
数に対応した周波数の誘起電圧が誘起され、従ってパル
ス整形回路８からはモータ６の回転数に対応したパルス
幅の周期測定パルスが出力されている。また、モータ６
の回転数は第３図に示すように徐々に低下し、ある時間
経過後は直線近似できるようになる。そこで、停電から
復電すると周波数制御回路11は瞬時停電再起動モードに
入り、まず所定時間カウントして直線近似ができる時点
t₁まで待機する（第２図ステップａ）。そして、時間t₁
において、まず周期測定パルスが１か０かを判別し（ス
テップｂ）、次いでそのパルス幅に相当する時間だけク
ロックパルスをカウントし（ステップｃ）、そのカウン
ト値に基づき誘起電圧の周波数を演算する（ステップ
ｄ）。ここで、クロックパルスの周期をΔｔ、この時点
でのクロックパルスのカウンタ数をn₁であるとすると、
時刻t₁の誘起電圧の周波数f₁は次式で表される。

f₁＝1/Δｔ・n₁ この後、所定時ΔＴが経過するまで待機し（ステップ
ｅ）、時刻t₂に至ったところで上述のステップb,c,dと
同様にして誘起電圧の周波数f₂を演算する（ステップf,
g,h）。そして、時刻t₂からやはりΔＴだけ経過した時
刻t₃における誘起電圧の周波数f₃を予測する。これに
は、直線近似領域であるから、次式を演算すれば良い
（ステップｉ）。

f₃＝2f₂−f₁ そして、時刻t₃になるまでカウントし（ステップ
ｊ）、時刻t₃に至ると予測した周波数f₃を出力周波数と
してインバータ装置を再起動させる（ステップｋ）。こ
の再起動後には、電圧検出回路15を介して主回路電電圧
を監視し（ステップ１）、主回路電圧が設定値以上に上
昇したときにはインバータ装置の出力周波数を所定値Δ
ｆだけ上昇させる（ステップｍ）。なお、ここで出力周
波数を上昇させるための主回路電圧の設定値は、過電圧
保護機能の動作レベルよりも低く設定されている。ま
た、上記した出力周波数の上昇動作は主回路電圧が設定
値内に収まるまで続けられる。また、再起動後に主回路
電圧が設定値以上に上昇しないとき、または主回路電圧
が設定値内に収まるまで出力周波数が高められた後は、
電流検出回路13を介して負荷電流を監視し（ステップ
ｎ）、負荷電流が設定値以上に上昇したときには出力周
波数を所定値Δｆだけ低くする（ステップｏ）。ここで
出力周波数を低下させるための負荷電流の設定値は、過
電流保護機能の動作レベルよりも低く設定されている。
また、上述した出力周波数の低下動作は負荷電流が設定
値内に収まるまで続けられ、負荷電流が設定値内に収ま
るまで出力周波数が高められた後、または当初から負荷
電流が設定値以内に収まっていたときには、メインルー
チンに戻ってインバータ装置は通常の運転モードとな
る。

このように本実施例によれば、モータ６の回転中に停
電が発生し、これから復電した場合には、まずモータ巻
線に誘起されている誘起電圧の周波数に基づき出力周波
数を予測・決定し、その出力周波数でインバータ装置が
再起動する。この場合、クロックパルスのカウント上の
誤差等によって、予測・決定された出力周波数が実際の
モータ６の回転数に対して低過ぎたときには、大きな負
荷電流が流れ込むようになるが、その再起動後の負荷電
流が設定値以上に上昇するとインバータ装置の出力周波
数が高められることになる（ステップ１）。この結果、
負荷電流の増大が抑えられ、過電流保護機能が動作して
装置が停止してしまうことを確実に防止することができ
る。第４図に、時刻t₁における誘起電圧の周期測定に誤
差があったため、再起動時の出力周波数が低く決定さ
れ、これが矢印のように補正された例が示されている。

また、予測・決定された出力周波数が逆にモータ６の
回転数に対して高過ぎたときには、モータ６が回生状態
となって主回路電圧が上昇するようになるが、本実施例
では再起動後における主回路電圧が設定値以上に上昇す
るとインバータ装置の出力周波数が低められることにな
る（ステップｎ）。この結果、主回路電圧の上昇が抑え
られるから、過電圧保護機能が動作して装置が停止して
しまうことを確実に防止することができ、前述した負荷
電流の増大抑制作用とあいまち、復電後の再起動を確実
ならしめることができ。なお、第５図には、時刻t₁及び
時刻t₂における誘起電圧の周期測定に誤差があったた
め、再起動後の出力周波数が高く決定され、これが矢印
のように補正された例が示されている。

なお、上記実施例では、負荷電流及び主回路電圧が設
定値以上に上昇したときには、インバータ装置の出力周
波数を一定値Δｆづつ変化させるようにしたが、これに
限らず例えば検出された負荷電流及び主回路電圧と基準
値との差に応じた周波数だけ出力周波数を反比例的に変
化させるようにしてもよい。要するに、再起動後の負荷
電流が大なる場合には出力周波数を低く、再起動後の主
回路電圧が大なる場合には出力周波数を高く補正するよ
うにすれば本発明の所期の目的を達成できるものであ
る。

［発明の効果］ 本発明は以上述べたように、再起動後の負荷電流及び
主回路電圧に応じて出力周波数を補正するようにしたか
ら、停電から復電した後の再起動時に電流・電圧が過大
になって装置が停止してしまうことを確実に防止できる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体の構成を示すブロック図、第２図は瞬時停
電保護モードのフローチャート、第３図は停電後の回転
数変化特性図、第４図及び第５図は出力周波数の補正の
様子を示す回転数変化特性図、第６図はモータの回転数
測定原理を示す電圧波形図である。 図面中、４はインバータ主回路、６はモータ、７は変圧
器、11は周波数制御回路（出力周波数補正手段）、14は
負荷電流検出手段、15は電圧検出回路（主回路電圧検出
手段）である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ運転中における停電から復電したと
   きに、モータ巻線の誘起電圧の周波数に基づき再起動時
   の出力周波数を決定するようにしたものにおいて、負荷
   電流を検出する負荷電流検出手段と、主回路電圧を検出
   する主回路電圧検出手段とを設けると共に、再起動後の
   負荷電流が大なる場合には出力周波数を低くし、再起動
   後の主回路電圧が大なる場合には出力周波数を高くする
   出力周波数補正手段を設けたことを特徴とするインバー
   タ装置。