JP2761362B2 - Operation control method of induction motor - Google Patents
Operation control method of induction motorInfo
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機の運転制御方
法に係り、特に、電力の供給が中断した後の誘導電動機
の再起動に好適な誘導電動機の運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機の運転中に発生した電源瞬停
後の運転再開を、誘導電動機の再起動と云う。従来の再
起動方法に、特開昭５４−５０８１２号公報及び特開昭
５５−８２５０号公報記載のものがある。
【０００３】この従来の再起動方法を以下に述べる。電
源瞬停が発生すると、誘導電動機の回転数は慣性に従っ
て減少する。この回転数の減少は、誘導電動機の残留電
圧として反映される。従って、この残留電圧を監視して
おき、電源回復後、所定の回転数になるように電源制御
を行って再起動を行う。
【０００４】この従来の再起動方法は、回転数の監視を
速度発電機を用いずに可能とした点に利点がある。
【０００５】然るに、瞬停であるにもかかわらず、且つ
回転数が零になっていないにもかかわらず、残留電圧が
零になってしまうことがある。これは主として負荷の影
響によるものと考えられる。以下、考察する。
【０００６】誘導電動機の一次側を開放（即ち電源断と
等価）した場合、その端子には電圧が残留する。この残
留電圧ｖ1は、
【０００７】
【数１】
【０００８】ここで、
Ｍ：一次と二次間の相互インダクタンス
Ｔ2＝Ｌ2／ｒ2：二次時定数
ω：回転子角速度
ｉ20：二次電流の第２種初期値
である。
【０００９】上記の数１で、回転子角速度ωが急激に下
降しないという条件下（負荷：小、ＧＤ2：大）では、
【００１０】
【数２】
【００１１】となる。この時の残留電圧の波形を図１
（イ）に示す。この図は減衰振動波形図であり、その周
期は、二次時定数Ｔ2に大きく依存し、ほぼ等周期で減
衰してゆく。
【００１２】一方、回転子角速度が急激に下降するとい
う条件（負荷：大、ＧＤ2：小）のもとでは、残留電圧
ｖ1は、
【００１３】
【数３】
【００１４】となる。この時の波形は図１（ロ）とな
る。即ち、周期も振幅も急激に変化する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】残留電圧は負荷の条件
（負荷、ＧＤ2の大小）に大きく依存する。このため仮
に負荷が小さく、ＧＤ2が大きい場合でも、二次時定数
が短ければ、瞬停の時間によっては残留電圧を検出する
ことは不可能となる。このような状態（回転角周波数不
明）で、電源を構成する電力変換装置をオンすれば、過
大電流が流れたり、回生状態となり変換装置が過電流あ
るいは過電圧保護による出力遮断を行い、制御不能とな
る。このため、残留電圧無のときにいきなり電力変換装
置をオンすることはできない。
【００１６】また、負荷が大きく、ＧＤ2が小さい場合
には、図１（ロ）に示したように急激な減衰をするた
め、瞬停の時間幅によっては、残留電圧を検出すること
ができないことになる。この結果、前述と同様な問題が
生ずる。
【００１７】本発明の目的は、電源遮断後の電源復帰時
における誘導電動機の状態に関わらず常に迅速且つ円滑
に再起動を行うことのできる誘導電動機の運転制御方法
を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電力変換装
置を介して誘導電動機を制御する際に、該誘導電動機へ
の電力供給が一時遮断されその後に再開されたときの誘
導電動機の運転制御方法において、
ａ）電源が停電した後の電源復帰時に、前記誘導電動機
の残留電圧の有無を判断する工程と、
ｂ）上記ａ）の工程で残留電圧無しと判断された場合
は、前記誘導電動機に一時的に電力を供給する工程と、
ｃ）上記ｂ）工程の一時的な電力供給後、再び残留電圧
の有無を判断する工程と、ｄ
）上記ｃ）の工程を経た後においても残留電圧無しと
判断された場合は、零ソフトスタートする工程とを備え
ることで、達成される。
【００１９】
【作用】電源が復帰した時、誘導電動機を迅速に再起動
するには、電源復帰時に誘導電動機が回転しているか停
止しているかにより再起動方法を適切に選ぶことが必要
である。誘導電動機が停止しているときには速やかに零
ソフトスタートすることで再起動を行うのが好ましい
が、停止しておらず惰性で回転しているときに零ソフト
スタートを行うと、返ってスムースな再起動を阻害して
しまう虞がある。しかし、本発明では、ｂ）工程の再励
磁を挟んだａ）工程とｃ）工程で２回共残留電圧無しと
判断されて初めて零ソフトスタートする構成のため、誘
導電動機が回転している状態で零ソフトスタートされる
ことがない。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図２は、本発明の一実施例に係る運転制御装置
の構成図であり、図３はその動作処理手順を示すフロー
チャート、図４は動作タイムチャートである。
【００２１】図２において、順変換器１は、交流３相電
源を取込み整流を行う。逆変換器２は、順変換器１の出
力（平滑コンデンサ４を介して）を取込み交流変換を行
う。逆変換器２の点弧角制御は主スイッチング素子駆動
回路１５が行う。順変換器１と逆変換器２とは電源の一
部を構成する電力変換装置である。逆変換器２の出力が
誘導電動機３を駆動回転させる。
【００２２】制御回路１４は、主スイッチング素子駆動
回路１５の点弧角制御のための指令回路であり、主スイ
ッチング素子駆動回路１５はこの指令を受けて必要なサ
イリスタへ必要な点弧パルスを送出し、点弧駆動させ
る。以上の構成は、誘導電動機制御の一般的系統であ
る。
【００２３】本実施例で採用した構成要素は以下とな
る。瞬停検出回路１３は、制御用トランス１２を介して
交流３相電源が瞬停したか否かを検出する。トランス５
は、誘導電動機３の一次側残留電圧取込み用のトランス
であり、残留電圧は残留電圧検出回路６が行う。
【００２４】周波数検出回路７は、残留電圧検出回路６
の検出残留電圧を取込み対応する周波数の算出を行う。
この算出周波数は、誘導電動機３の現在の周波数であ
る。
【００２５】周波数設定回路８は、算出回路７で算出し
た誘導電動機の回転周波数に逆変換器２の出力周波数を
可及的に一致させる。
【００２６】ソフトスタート回路９は、誘導電動機３を
再起動する際、電力変換装置に過電流等が発生しないよ
うに出力電圧を所定値から徐々に増加させるための出力
電圧のソフトスタートを行う。
【００２７】再励磁指令回路１０は、残留電圧検出回路
６で検出した残留電圧が所定値以下の場合、あるいは残
留電圧により検出した周期が所定以上の場合、再励磁の
指令を行う。
【００２８】残留電圧再誘起指令回路１１は、誘導電動
機に所定出力電圧、所定周波数を所定時間印加し、残留
電圧を再誘起させるべく指令を行う。この指令先は、制
御回路１４である。
【００２９】次に、図３，図４をもとに動作の流れを説
明する。瞬停発生前の定常運転下では、回路６、７、
８、９、１０、１１、１３は作動しない。従って、制御
回路１４の指令のもとに主スイッチング素子駆動回路１
５から逆変換器２のスイッチング制御を行い、定常運転
を行う。
【００３０】瞬停が発生すると、検出回路１３がこれを
検出し、制御回路１４に知らせる。制御回路１４は、こ
の知らせににより交流３相電源の印加がなくなったこと
を知り、逆変換器２に対する駆動回路１５の出力を遮断
させる。
【００３１】瞬停発生から若干の時間遅れ（τ1）を経
て、誘導電動機３の回転数は、低下し始める（Ｂ）。回
転数の低下に伴って残留電圧も低下し始める（Ｃ）。こ
の低下は、減衰振動特性となる。
【００３２】瞬停回復時に残留電圧が存在していれば、
回路６、７、８、９を通じて再起動を行う。即ち、周波
数算出、周波数設定を行い、ソフトスタートさせる。
【００３３】かかる瞬停回復時に残留電圧の存在する場
合については、図４のタイムチャートでは開示していな
い。
【００３４】さて、瞬停回復時に残留電圧が存在せず零
になっている（Ｃ）と、回路１０，１１が作動し、誘導
電動機３を所定の条件で運転させる。所定の条件とは、
先ず出力遮断の解除を行い、所定電圧、所定周波数にな
るように運転させることである。この運転は、零になっ
た残留電圧を再び生じさせる目的のためである。この運
転継続区間は、τ2である（Ｄ）。一定時間τ 経過後、
再び出力遮断を行い、更に一定時間τ2を経過させる。
然る後、残留電圧を検出し、零でなければ回路６、７、
８、９を介して周波数設定のもとに出力電圧しぼりによ
るソフトスタートを行う。図２でＥは出力周波数指令、
Ｆは出力電圧指定である。
【００３５】ソフトスタート後、任意の時刻でＶ／ｆ一
致となり、以降、規定の回転数となるように制御回路１
４が制御を行う。
【００３６】尚、再励磁を行っても、残留電圧が零であ
れば、誘導電動機停止と判断し、零ソフトスタートを行
う。
【００３７】本実施例によれば、瞬停回復時に残留電圧
が零になっても、再励磁する操作を行うので、これによ
って発生する残留電圧をもとにその時の回転数を算出で
きる。この算出回転数をもとに再起動運転を行うので、
負荷の条件に関係なく、円滑に誘導電動機の自動再起動
が実行できる。
【００３８】尚、再励磁の条件として残留電圧を零とし
たが、検出精度の関係から零である必要はない。回路
６、７、８、９、１０、１１、１３、１４は、マイコン
におきかえることも可能である。
【００３９】更に、瞬停と同様な状態となる場合にも適
用できる。例えば、商用電源から電力変換装置へ切換え
る場合にも適用できる。更に、残留電圧の振幅値と共に
位相を検出し、同期投入（再起動）も可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、零ソフトスタートを行
うときは誘導電動機が停止状態にあるため、常に迅速且
つ円滑な誘導電動機の再起動が可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control method for an induction motor, and more particularly to an induction motor suitable for restarting the induction motor after power supply is interrupted. It relates to an operation control method. 2. Description of the Related Art Restarting an operation after an instantaneous power failure during the operation of the induction motor is referred to as restarting the induction motor. Conventional restart methods include those described in JP-A-54-50812 and JP-A-55-8250. The conventional restart method will be described below. When a momentary power failure occurs, the rotational speed of the induction motor decreases according to inertia. This decrease in the number of revolutions is reflected as a residual voltage of the induction motor. Therefore, the residual voltage is monitored, and after the power is restored, the power is controlled so as to reach a predetermined rotation speed, and the power is restarted. The conventional restart method has an advantage in that the rotation speed can be monitored without using a speed generator. [0005] However, in spite of the momentary stoppage and the rotational speed not being zero, the residual voltage sometimes becomes zero. This is thought to be mainly due to the effect of the load. This will be discussed below. [0006] When the primary side of the induction motor is opened (that is, the power is turned off), a voltage remains at its terminal. This residual voltage v 1 is given by: Here, M: mutual inductance between primary and secondary T 2 = L 2 / r 2 : secondary time constant ω: rotor angular velocity i 20 : second-class initial value of secondary current. In the above equation (1), under the condition that the rotor angular velocity ω does not drop sharply (load: small, GD 2 : large), the following equation is obtained. ## EQU1 ## The waveform of the residual voltage at this time is shown in FIG.
It is shown in (a). This diagram is a damped oscillation waveform diagram, the period of which greatly depends on the secondary time constant T 2 , and is attenuated at substantially equal periods. On the other hand, under the condition that the rotor angular speed drops rapidly (load: large, GD 2 : small), the residual voltage v 1 is given by: ## EQU1 ## The waveform at this time is shown in FIG. That is, both the period and the amplitude change rapidly. The residual voltage [0008] is highly dependent on the load condition (load, the magnitude of GD 2). Therefore if the load is small, even if the GD 2 is large, if the secondary time constant is short, the impossible to detect the residual voltage by the time of instantaneous stop. In such a state (rotational angle frequency unknown), if the power converter constituting the power supply is turned on, an excessive current will flow or a regenerative state will occur and the converter will shut off the output by overcurrent or overvoltage protection. Become. For this reason, it is not possible to immediately turn on the power converter when there is no residual voltage. Further, when the load is large and GD 2 is small, abrupt decay occurs as shown in FIG. 1B, so that the residual voltage cannot be detected depending on the time width of the instantaneous stop. Will be. As a result, the same problem as described above occurs. An object of the present invention is to provide an operation control method for an induction motor that can always restart quickly and smoothly regardless of the state of the induction motor when the power is restored after the power is cut off. An object of the present invention is to provide a power conversion device.
When controlling the induction motor via the power supply, the operation control of the induction motor when the power supply to the induction motor is temporarily interrupted and then restarted, comprises the following steps : a) When the power is restored after the power failure, a step of determining whether the residual voltage of the induction motor, b) if it is determined that the residual voltage no in the above described process a), and supplying temporary power to the induction motor, c) the b ) after a temporary power supply step, a step of determining whether the re residual voltage, if it is determined that there is no residual voltage even after a step of d) above c), a step of zero soft start It is achieved by preparing. In order to quickly restart the induction motor when the power is restored, it is necessary to appropriately select a restart method depending on whether the induction motor is rotating or stopped when the power is restored. . Zero immediately when the induction motor is stopped
It is preferable to restart by soft start
However, when it is not stopped and rotating by inertia, zero soft
Once you start, it will hinder a smooth restart
There is a possibility that it will end up. However, in the present invention, b) re-excitation of the step
In step a) and step c) with the magnet in between, there was no residual voltage twice.
Because of the configuration of zero soft start for the first time after judgment,
Zero soft start with the conductive motive rotating
Nothing . An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 is a configuration diagram of an operation control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart showing the operation processing procedure, and FIG. 4 is an operation time chart. In FIG. 2, a forward converter 1 takes in an AC three-phase power supply and performs rectification. The inverse converter 2 takes in the output of the forward converter 1 (via the smoothing capacitor 4) and performs AC conversion. The firing angle control of the inverter 2 is performed by the main switching element drive circuit 15. The forward converter 1 and the inverse converter 2 are power converters that constitute a part of a power supply. The output of the inverter 2 drives and rotates the induction motor 3. The control circuit 14 is a command circuit for controlling the firing angle of the main switching element drive circuit 15. The main switching element drive circuit 15 receives this command and sends out a necessary firing pulse to a required thyristor. Then, ignition driving is performed. The above configuration is a general system of induction motor control. The components employed in this embodiment are as follows. The instantaneous power failure detection circuit 13 detects via the control transformer 12 whether or not the AC three-phase power supply has instantaneously stopped. Transformer 5
Is a transformer for taking in the primary residual voltage of the induction motor 3, and the residual voltage is performed by the residual voltage detection circuit 6. The frequency detection circuit 7 includes a residual voltage detection circuit 6
And the corresponding frequency is calculated.
This calculated frequency is the current frequency of the induction motor 3. The frequency setting circuit 8 matches the output frequency of the inverter 2 to the rotation frequency of the induction motor calculated by the calculation circuit 7 as much as possible. When the induction motor 3 is restarted, the soft start circuit 9 performs a soft start of the output voltage to gradually increase the output voltage from a predetermined value so that an overcurrent or the like does not occur in the power converter. The re-excitation command circuit 10 issues a re-excitation command when the residual voltage detected by the residual voltage detection circuit 6 is equal to or less than a predetermined value, or when the cycle detected by the residual voltage is equal to or more than a predetermined value. The residual voltage reinduction command circuit 11 applies a predetermined output voltage and a predetermined frequency to the induction motor for a predetermined time, and issues a command to reinduce the residual voltage. The destination of this command is the control circuit 14. Next, the flow of the operation will be described with reference to FIGS. Under the steady operation before the momentary power failure occurs, the circuits 6, 7,
8, 9, 10, 11, 13 do not work. Therefore, the main switching element driving circuit 1
From 5, the switching control of the inverter 2 is performed, and the steady operation is performed. When an instantaneous interruption occurs, the detection circuit 13 detects this and notifies the control circuit 14. The control circuit 14 knows that the application of the AC three-phase power supply has been stopped by this notification, and cuts off the output of the drive circuit 15 to the inverter 2. After a slight time delay (τ 1 ) from the occurrence of the instantaneous stop, the rotation speed of the induction motor 3 starts to decrease (B). The residual voltage also starts to decrease as the rotation speed decreases (C). This decrease results in damped vibration characteristics. If there is a residual voltage at the time of recovery from the momentary power failure,
Restart is performed through the circuits 6, 7, 8, and 9. That is, frequency calculation and frequency setting are performed, and soft start is performed. The case where a residual voltage exists at the time of recovery from such an instantaneous interruption is not disclosed in the time chart of FIG. If the residual voltage does not exist at the time of recovery from the instantaneous power failure and becomes zero (C), the circuits 10 and 11 operate to operate the induction motor 3 under predetermined conditions. The predetermined condition is
First, release of output cutoff is performed, and operation is performed so that a predetermined voltage and a predetermined frequency are obtained. This operation is for the purpose of producing a zero residual voltage again. This operation continuation section is τ 2 (D). After a certain time τ,
The output is cut off again, and a certain time τ 2 elapses.
After that, the residual voltage is detected, and if not zero, the circuits 6, 7,
A soft start is performed by squeezing the output voltage under the frequency setting via 8 and 9. In FIG. 2, E is an output frequency command,
F is an output voltage designation. After the soft start, the V / f coincidence occurs at an arbitrary time, and thereafter, the control circuit 1 controls the rotation speed to a specified value.
4 controls. If the residual voltage is zero even after re-excitation, it is determined that the induction motor is stopped, and zero soft start is performed. According to this embodiment, even if the residual voltage becomes zero at the time of recovery from an instantaneous power failure, the operation of re-excitation is performed, so that the rotational speed at that time can be calculated based on the residual voltage generated thereby. Since the restart operation is performed based on this calculated rotation speed,
Automatic restart of the induction motor can be smoothly executed regardless of the load condition. Although the residual voltage is set to zero as a condition of the re-excitation, it is not necessary to set the residual voltage to zero from the relation of detection accuracy. The circuits 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, and 14 can be replaced with a microcomputer. Further, the present invention can be applied to the case where the state becomes the same as the momentary stop. For example, the present invention can be applied to a case where a commercial power supply is switched to a power converter. Further, it is possible to detect the phase together with the amplitude value of the residual voltage and to perform synchronization (restart). According to the present invention, zero soft start is performed.
In this case, the induction motor is stopped,
Thus, the induction motor can be restarted smoothly .
【図面の簡単な説明】
【図１】残留電圧の説明図である。
【図２】本発明の一実施例に係る運転制御装置の構成図
である。
【図３】図２に示す運転制御装置の動作手順を示すフロ
ーチャートである。
【図４】図２に示す運転制御装置の動作を示すタイムチ
ャートである。
【符号の説明】
１…順変換器、２…逆変換器、３…誘導電動機、４…平
滑コンデンサ、５…電圧検出トランス、６…残留電圧検
出回路、７…周波数検出回路、８…周波数設定回路、９
…出力電力ソフトスタート回路、１０…再励磁指令回
路、１１…指令回路、１２…制御用トランス、１３…瞬
停検出回路、１４…制御回路、１５…主スイッチング素
子駆動回路。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of a residual voltage. FIG. 2 is a configuration diagram of an operation control device according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing an operation procedure of the operation control device shown in FIG. FIG. 4 is a time chart showing an operation of the operation control device shown in FIG. 2; [Description of Signs] 1 forward converter, 2 reverse converter, 3 induction motor, 4 smoothing capacitor, 5 voltage detection transformer, 6 residual voltage detection circuit, 7 frequency detection circuit, 8 frequency setting Circuit, 9
An output power soft-start circuit, 10 a re-excitation command circuit, 11 a command circuit, 12 a control transformer, 13 a momentary power failure detection circuit, 14 a control circuit, and 15 a main switching element drive circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 籔 雅智 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 日立京葉エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−208888（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−148585（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−151897（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Masatomo Yabu 7-1-1, Higashi-Narashino, Narashino-shi, Chiba Hitachi Keiyo Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-57-208888 (JP, A) JP-A Sho 59-148585 (JP, A) JP-A-58-151897 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02P 5/408-5/412 H02P 7/628-7 / 632 H02P 21/00
Claims (1)
該誘導電動機への電力供給が一時遮断されその後に再開
されたときの誘導電動機の運転制御方法において、 ａ）電源が停電した後の電源復帰時に、前記誘導電動機
の残留電圧の有無を判断する工程と、 ｂ）上記ａ）の工程で残留電圧無しと判断された場合
は、前記誘導電動機に一時的に電力を供給する工程と、 ｃ）上記ｂ）工程の一時的な電力供給後、再び残留電圧
の有無を判断する工程と、 ｄ）上記ｃ）の工程を経た後においても残留電圧無しと
判断された場合は、零ソフトスタートする工程とを備え
ることを特徴とする誘導電動機の運転制御方法。２．請求項１において、上記ａ）の工程で残留電圧有り
と判断された場合は、該残留電圧の周波数に応じて誘導
電動機を再起動することを特徴とする誘導電動機の運転
制御方法。 ３．請求項１または請求項２において、上記ｃ）の工程
で残留電圧有りと判断された場合は、該残留電圧の周波
数に応じて誘導電動機を再起動することを特徴とする誘
導電動機の運転制御方法。 (57) [Claims] When controlling the induction motor via the power converter,
An operation control method for an induction motor when power supply to the induction motor is temporarily cut off and then restarted, a) determining whether there is residual voltage of the induction motor when the power is restored after a power failure. B) when it is determined that there is no residual voltage in the step a), a step of temporarily supplying power to the induction motor; and c) after the temporary power supply in the step b), An operation control method for an induction motor, comprising: a step of determining the presence or absence of a voltage; and d) a step of performing a zero soft start when it is determined that there is no residual voltage even after the step c). . 2. 2. The method according to claim 1, wherein a residual voltage is present in step a).
Is determined, the induction is performed according to the frequency of the residual voltage.
Operation of an induction motor characterized by restarting the motor
Control method. 3. 3. The method according to claim 1, wherein the step c) is performed.
If it is determined that there is a residual voltage, the frequency of the residual voltage
Invitation characterized by restarting the induction motor according to the number
Operation control method of conductive motive.
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Families Citing this family (1)
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- 1995-04-27 JP JP7104212A patent/JP2761362B2/en not_active Expired - Lifetime
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