JP4112930B2 - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4112930B2 JP4112930B2 JP2002259137A JP2002259137A JP4112930B2 JP 4112930 B2 JP4112930 B2 JP 4112930B2 JP 2002259137 A JP2002259137 A JP 2002259137A JP 2002259137 A JP2002259137 A JP 2002259137A JP 4112930 B2 JP4112930 B2 JP 4112930B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- synchronous motor
- output
- transformer
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流同期電動機の速度制御に用いられる電圧形のインバータ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図10は、例えば(株)電気書院発行 上山直彦 編書 「ニュードライブエレクトロニクス」p94に示された従来の装置のシステム構成図であり、図10において、1は、主回路用商用交流電源、2は界磁装置用商用交流電源、3は遮断器、4は入力変圧器、5は半導体素子を用いた順変換主回路、6は平滑用コンデンサ、7は半導体素子を用いた逆変換主回路、8は遮断器、9はインバータ変換器7で駆動される交流電動機、10はレゾルバである。
【0003】
上記順変換主回路5と逆変換主回路7の実際の回路は、例えば図11に示すように、交流電力を直流電力に変換する順変換主回路5として導通期間が制御される電気スイッチを2個以上直列接続したものを所定相数並列接続し、各直列回路の中点に交流電源Sを接続し、一方、直流電力を交流電力に変換する逆変換主回路7として制御期間が制御される電気スイッチを2個以上直列に接続したものを所定相数並列接続し、各直列回路の中点を交流負荷Lに接続した回路である。6は平滑用コンデンサである。
【0004】
11は外部の速度指令発生器、12はインバータ回路25の外部よりの運転指令信号で動作してONとなる接点、13はレゾルバ10の信号出力より位相検出する位相検出器、14は位相検出器13の位相信号出力から速度を演算する速度検出器、15は外部の速度指令発生器11からの速度基準信号と速度検出器14の出力である速度帰還値とを比較して電流基準信号を発生する速度制御器、16は速度制御器15の出力である電流基準信号と位相検出器13の位相信号より主回路電流基準信号並びに界磁電流指令信号を生成する演算回路、18は演算回路16の出力である主回路電流基準信号と主回路電流センサ17より検出した逆変換主回路7の電流帰還値と比較し電流指令値を生成し、その電流指令値に従い逆変換主回路7の半導体素子のゲート信号をPWM制御する制御回路である。
【0005】
19は順変換主回路電流帰還値検出用電流センサ、20はその内部で予め設定された直流電圧指令値と上記電流センサ19の出力とを用い順変換主回路5の半導体のゲート信号を発信し制御するコンバータ制御回路、21は界磁電流センサ、22は演算回路16の界磁電流指令信号と電流センサ21で検出する界磁電流帰還値とを比較し界磁電流を制御する制御回路、23はインバータ制御回路、24は界磁サイリスタ電源装置、25はPWM制御のインバータ回路である。
【0006】
次に動作を説明する。外部の速度指令発生器11からの速度基準信号と速度検出器14の速度帰還信号とを速度制御器15で比較し演算して求めた電流基準信号と、位相検出器13の位相信号とにより主回路電流基準信号を演算回路16で演算して求める。この演算回路16の出力である主回路電流基準信号と主回路電流センサ17で検出される逆変換主回路7の主回路交流電流帰還値とを制御回路18で比較して電流指令値を得て、この制御回路18からの電流指令値により逆変換主回路7の半導体のゲートにPWM制御のゲート信号を加え、交流電動機9に流れる電流の大きさを制御する。従って、速度基準信号と速度帰還信号の偏差値が交流電動機9に流れる電流の大きさとなり、偏差が大きいほど大な電流を流すように動作する。
【0007】
上記のように、インバータ回路25により交流電動機9を駆動制御するシステムにおいて、インバータ回路25の駆動対象となる交流電動機9が同期電動機の場合、交流電動機9は、インバータ回路25の逆変換主回路7に用いる電力半導体の電圧定格値で決定される電圧で駆動されるが、その逆変換主回路7の発生する交流出力電圧は、商用電源で駆動する場合の電動機定格電圧より低い値となる。
【0008】
また、交流電動機9の電機子位置検出用にレゾルバ10を使用しているため、交流電動機9の高速回転に対しては、レゾルバが耐えられないので、高速回転用には適用できない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインバータ装置は以上のように構成されているので、交流電動機9の定格電圧が、逆変換主回路7に使用する電力半導体の定格電圧とPWM制御方法とで決定される。このため、例えば交流電動機9の容量が大きくなり10MW以上になると、交流電動機9に加わる電圧は商用電源電圧より低くなるので電流が大きくなり、電動機が大形化する。また、位置検出器としてレゾルバ10を使用しているので高速回転には対応できないなどの問題があった。
【0010】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、インバータ回路の出力に昇圧変圧器を接続し、電動機供給電圧を高くしたものにおいて、スムーズな駆動が出来るようにしたものであり、これにより電動機電圧を商用電源駆動並みの電動機定格電圧にできる。また、電機子位置検出に分配器を用いることで高速回転機への対応可能とするインバータ装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係るインバータ装置は、交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを2個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するPWM制御逆変換回路とを一組以上有し、その交流電力出力端を変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記変圧器をバイパスする回路と、このバイパス回路の開閉遮断器に連動して出力が切替えられる最大電圧制限値切替器とを備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路をPWM制御することにより上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路の開閉遮断器を閉成して上記変圧器をバイパスすると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路の開閉遮断器を開放して上記変圧器を介する回路に切替えると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするものである。
【0012】
また、この発明の請求項2に係るインバータ装置は、多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを2個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するPWM制御逆変換回路とをN組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記N組のうち少なくとも二組の逆変換主回路を交流リアクトルで結合しこの交流リアクトルを介して上記変圧器をバイパスするバイパス回路と、このバイパス回路の開閉遮断器に連動して出力が切替えられる最大電圧制限値切替器とを備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のPWM制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路の開閉遮断器を閉成して上記変圧器をバイパスすると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して上記交流同期電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路の開閉遮断器を開放して上記変圧器を介する回路に切替えると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするものである。
【0013】
また、この発明の請求項3に係るインバータ装置は、多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを2個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するPWM制御逆変換回路とをN組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記変圧器をバイパスして一方の逆変換回路から上記交流同期電動機に至るバイパス回路と、このバイパス回路の開閉遮断器に連動して出力が切替えられる最大電圧制限値切替器とを備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のPWM制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路の開閉遮断器を閉成して上記変圧器をバイパスすると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路の開閉遮断器を開放して上記変圧器を介する回路に切替えると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするものである。
【0014】
また、この発明の請求項1〜請求項3のいずれかに記載のインバータ装置において、時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いるようにしたことを特徴とするものである。
【0015】
また、この発明の請求項4に記載のインバータ装置において、上記交流同期電動機を通常運転に引き込んだ後、上記速度指令傾斜発生器をバイパスする回路を備えたことを特徴とするものである。
【0016】
また、この発明の請求項1〜請求項3のいずれかに記載のインバータ装置において、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とするものである。
【0017】
また、この発明の請求項4に記載のインバータ装置において、時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いると共に、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とするものである。
【0018】
また、この発明の請求項1〜請求項7のいずれかに記載のインバータ装置において、上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【0019】
また、この発明の請求項1〜請求項7のいずれかに記載のインバータ装置において、上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出する回転子位置検出器と、上記交流同期電動機の逆起電圧から上記交流同期電動機の回転子位置を検出する位相検出器を備え、上記交流同期電動機の起動時には上記回転子位置検出器出力により、また上記交流同期電動機の通常運転時には上記位相検出器出力により上記回転子位置を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。図1において、1〜7、11、12、14〜17、21、22、及び24は図10の要素と同一機能を有するものなので、同一符号を付すことにより説明を省略する。29は高圧用の交流同期電動機(以下交流電動機と略称する)、26は、逆変換主回路7と交流電動機29の間に挿入された昇圧用の出力変圧器、27は出力変圧器26と直列に接続された遮断器、28は出力変圧器26をバイパスする回路に接続された遮断器で、運転指令接点12が閉合されると同時に閉合する。30は交流電動機29の電機子位置を検出するための分配器である。
【0021】
31は分配器30の信号から交流電動機29の電機子の回転位置を検出する位置検出回路、32は遮断器28に連動して動作する接点、33は遮断器27に連動して動作する接点、34はPWM制御による逆変換主回路7の出力電圧の最大電圧制限値切換器である。
【0022】
35は最大電圧制限値切換器34の最大制限電圧で制限される電圧以内で制御器16の出力である主回路電流基準信号と主回路電流センサ17より検出した逆変換主回路7の電流帰還値と比較し、電流指令値を生成し、その電流指令値に従って逆変換主回路7の半導体素子のゲート信号をPWM制御する制御回路、36は接点12がONした後、一定時間後に接点37をONにするタイマー、37は遮断器28をOFFさせると同時に遮断器27をONにする接点、38はインバータ制御回路、39はインバータ制御回路38を搭載したインバータ回路である。
【0023】
次に動作を説明する。インバータ回路39により交流電動機29を起動から駆動する際、インバータ回路39の運転指令接点12が、図示しない外部の指令でONすると、同時に遮断器28をONし、出力変圧器26をバイパスした経路で交流電動機9に電力を供給し起動する。起動の際には、遮断器28に連動して接点32がONし、最大電圧制限値発生器34の出力が出力変圧器無しの低い電圧に制限され、制御回路35に最大電圧制限値として渡される。PWM制御される逆変換主回路7は上記最大電圧制限値により出力電圧が制限される。逆変換主回路7の出力電圧と周波数の関係は、その比率がほぼ一定になるようになっているので、逆変換主回路7の出力周波数は電圧能力以上の周波数には上昇しない。
【0024】
接点37は、接点駆動回路であるタイマー36により運転指令接点12のON後、タイマー設定時間を経てONとなる。接点37がONすると、図示しない駆動回路により遮断器28がOFFして(接点32もOFF)、代わりに遮断器27がONするようになされている。これに伴い、遮断器27に連動して接点33がONし、最大電圧制限値発生器34の出力が出力変圧器有りの高い電圧の最大制限電圧に切り換わり、制御器35に最大電圧制限値として渡されるため、PWM制御される逆変換主回路7の出力電圧が上昇し、同時に出力周波数も上昇し、交流電動機29の回転は定格速度まで上昇する。
【0025】
交流電動機29を出力変圧器26を介して0周波数から起動する場合には、出力変圧器26に磁気飽和が発生する恐れがあるので、出力変圧器26を介しての交流電動機の起動は困難であるが、上記のように変圧器無しと有りの回路を切替えると同時に、最大電圧制限値発生器34を切替えてPWM制御による逆変換主回路の出力電圧を制御することによりスムーズな起動が確保できる。
【0026】
従って、本実施の形態1では、出力変圧器26を介してインバータの出力電圧を昇圧したことと、起動時は、変圧器無しの回路で起動するので、変圧器の磁気飽和が発生することを防止でき、尚かつ、インバータ装置の定格電圧より高い定格電圧を有する交流電動機を駆動できる信頼性の高い装置を得ることができる。また、位置検出器として分配器30を使用したので高速回転の交流電動機の起動、駆動に対応できる。
【0027】
実施の形態2.
図2はこの発明の実施の形態2に係るインバータ装置を示す回路図である。実施の形態2のインバータ装置が実施の形態1のそれと異なる点は、図2に示すように、速度指令傾斜発生器40を用いている点である。速度指令傾斜発生器40は時間軸に対して指令値が傾斜して上昇(または下降)するものである。
【0028】
図2において、インバータ回路39の運転指令接点12のON信号により遮断器28をONし、変圧器26をバイパスした回路で交流電動機29を起動する。一定時間後にタイマー36の出力で接点37をONすることにより遮断器28をOFFして遮断器27をONし、変圧器26を介して交流電動機29に給電する回路に切替える。この切替の際、遮断器の切替に要する動作時間により交流電動機29はフリーランとなって速度が低下し、外部の速度指令発生器11の出力である速度基準値と速度検出器14からの速度帰還値との間に大きな偏差が生じる。その際、変圧器有り回路で再度インバータ運転に引込もうとすると運転時速度偏差が増大し電流指令が上昇し、逆変換主回路7から交流電動機29の回路に過電流が流れる可能性がある。
【0029】
そこで、交流電動機29を変圧器26の経路でインバータ運転への再引込時、遮断器28のOFF動作に連動した接点42と遮断器27のON動作に連動した接点41との組合せでタイミングを取り、交流電動機29の速度帰還値に等しい値を、速度検出器14の出力により速度指令傾斜発生器40の初期値として与える。このようにして、インバータ回路39による交流電動機29の再引込時の過電流を抑制するとともに、図示していない外部より入力される運転指令に対し、動作遅れなく外部の速度指令発生器11の速度指令値に対し追従始動開始ができ、スムーズな起動ができる。上記以外の構成及び動作は図1と同様である。
【0030】
実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3に係るインバータ装置の回路構成を示すものである。上記実施の形態1では、図1に示すように、運転開始指令12のON後、タイマー36により動作する接点37により変圧器有り無しの切換を行うものであるが、本実施の形態3では、図3に示すように、速度検出器14の速度帰還値が速度判定回路45に設定された速度に到達した時に動作する接点46にて遮断器28をOFFにして遮断器27をONにすることにより、交流電動機29を通常運転状態に切替えるようにしている。その他の構成は図1と同様なので説明を省略する。
【0031】
従って、本実施の形態によれば、外部の速度指令発生器11の速度指令値に対し、タイマーを用いたときのように、交流電動機29の負荷条件により引込み速度が変動することがなく出力変圧器26の飽和を完全に回避できる。
【0032】
実施の形態4.
上記実施の形態2では、変圧器有り無しの回路切換をタイマーにて切替え、かつ速度指令傾斜発生器40に与える速度指令初期値を速度検出器14からの速度帰還値に一致させる場合について述べたが、本実施の形態4では、図4に示すように、タイマーの代わりに、速度検出器14の速度帰還値が速度判定回路45により設定した速度に到達した時に動作する接点46にて遮断器28をOFFにして遮断器27をONにすることにより通常運転状態への引き込みを行うようにしている。その他の構成は図2と同様なので説明を省略する。
【0033】
本実施の形態4によれば、外部の速度指令発生器11の速度指令値に対しタイマーを用いたときのように、交流電動機29の負荷条件により引込み速度が変動することなく出力変圧器26の飽和を完全に回避でき、また、速度指令傾斜発生器40の初期値設定を運転速度にあった状態で変更できる。
【0034】
実施の形態5.
上記実施の形態1〜4では、交流電動機29の容量が一つの逆変換器主回路容量以下である電動機容量の場合について述べたが、本実施の形態5では順変換主回路及び逆変換主回路を複数台(N台)並列に設けることにより、大容量の交流電動機にも対応できるインバータ装置を実現するものである。
【0035】
図5において、54、63は多巻線変圧器、59、62は電流センサ、60は順変換主回路、61は逆変換主回路、68は逆変換主回路7と逆変換主回路61を結ぶ結合リアクトルである。上記順変換主回路60と逆変換主回路61からなる回路が多巻線変圧器54、63を介して順変換主回路5と逆変換主回路6とからなる回路に並列に接続されている。バイパス回路の遮断器28は結合リアクトル68を通して上記並列回路に接続される。なお、その他の構成及び動作は図1と同様である。
【0036】
このように、多巻線変圧器63と結合リアクトル68を組み合わることによりインバータ装置の大容量化が容易に可能となり、経済的に優れた装置を得ることができる。
【0037】
実施の形態6.
上記実施の形態5は、交流電動機29の起動容量(起動トルク)が2並列(一般的にはN並列)の変換回路の全容量を必要とする場合であるが、本実施の形態6は交流電動機の起動容量(起動トルク)がインバータ回路の定格容量の1/2以下の場合の回路構成を示す。
【0038】
図6は実施の形態6の回路構成を示すもので、図6に示すように、回路遮断器28を有するバイパス回路は逆変換主回路の一方61に直接接続されている。75は回路切替用接点37に連動してONし、演算回路16が内蔵する指令電流値リミッタを動作させる接点である。その他の構成及び動作は図5と同じである。
【0039】
交流電動機29の起動容量(起動トルク)がインバータ回路39の定格容量の1/2以下であれば、回路切換用接点37のOFF状態に連動してONする接点75により演算回路16に内蔵する指令電流値リミッタを動作させ指令電流値を低減することにより、起動時は、一組のみで起動する方式とすることで結合リアクトル(図5の68)を省略でき、経済的に優れた装置を得ることができる。
【0040】
実施の形態7.
上記実施の形態6では、二組からなる変換回路の並列回路について、交流電動機の起動容量(起動トルク)が1/2以下の場合について述べたが、図7に示すように、3組以上(一般的にはN組)の並列回路で、交流電動機の起動容量(起動トルク)が定格容量の並列回路数のマイナス一組(N−1組)容量以下であれば、その起動トルクに適合した容量まで起動時の並列回路を回路切換用接点37のOFF状態に連動してONする接点75により演算回路16に内蔵する指令電流値リミッタを動作させ指令電流値を低減し、起動時は、並列回路数マイナス一組の並列のみで起動する方式とすることで必要以上の結合リアクトルが省略でき、経済的に優れたインバータ装置を得ることができる。
【0041】
図7は本実施の形態7の回路構成を示すもので、図7が実施の形態6の図6と異なるところは、多巻線変圧器74、79に第3の並列変換回路として、順変換主回路76と逆変換主回路77を備えた点である。80、78は電流センサである。回路の動作は上述以外は図6と同様である。
【0042】
実施の形態8.
図8はこの発明の実施の形態8を示す図である。本実施の形態8は、実施の形態2に係る図2の構成に、速度基準傾斜発生器40をバイパスする回路を設け、その回路に外部信号により動作する接点87を設けたものである。
【0043】
上記実施の形態2では、起動時に出力変圧器有り無しの切換時の過電流抑制に速度基準傾斜発生器40を使用したが、本実施の形態8では、起動完了時、通常運転に移行した時点で図示しない外部よりの信号により接点87を閉じて速度基準傾斜発生器40をバイパスするようにする。これにより、速度基準信号11に対する追従性を良くしたインバータ装置を得ることができる。
【0044】
実施の形態9.
図9はこの発明の実施の形態9を示す回路構成である。図において、90は出力変圧器26の二次側に接続された変成器(PT)、91は変成器90の2次出力電圧より位相を検出する位相検出器である。この位相検出器91は、交流電動機29の通常運転時に接点33により速度検出器14及び演算回路16に接続されるようになされている。すなわち、速度検出器14及び演算回路16には、交流電動機29の起動時には位置検出器31及び接点32を通して、また、交流電動機29の通常運転時には位相検出器91及び接点33を通して位相出力が加えられる。
【0045】
上記実施の形態1では、位置検出用として分配器30のみを使用したが、再引込み以後の通常の運転時は、交流電動機の逆起電圧を位相検出器91で検出して位相を演算する方式に切替えることで、高速運転に対しよてり安定した制御を行うインバータ装置を得ることができる。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、出力変圧器を介してインバータの出力電圧を昇圧でき、起動時は、変圧器無しの回路で起動するので、変圧器の磁気飽和が発生することを防止でき、尚かつ、インバータ装置の定格電圧より高い定格電圧を有する交流電動機を駆動できる信頼性の高い装置を得ることができると同時に、最大電圧制限値発生器を切替えてPWM制御による逆変換主回路の出力電圧を制御することによりスムーズな起動が確保できる。
【0047】
また、速度指令傾斜発生器を用い、変圧器を介した経路でのインバータ運転への再引込時、交流電動機の速度帰還値に等しい値を上記速度指令傾斜発生器の初期値として与えることにより、インバータ回路による交流電動機の再引込時の過電流を抑制するとともに、スムーズな起動ができる。
【0048】
また、変圧器無しの起動から、変圧器有りの運転に切替えるタイミングとして交流電動機の回転速度を用いることにより、タイマーを用いたときのように、交流電動機の負荷条件により引込み速度が変動することがなく出力変圧器の飽和を完全に回避できる。
【0049】
また、外部の速度指令発生器の速度指令値に対しタイマーを用いたときのように、交流電動機の負荷条件により引込み速度が変動することなく出力変圧器の飽和を完全に回避できるだけでなく、速度指令傾斜発生器の初期値設定を運転速度にあった状態で変更できる。
【0050】
また、順変換主回路と逆変換主回路を複数組設け、多巻線変圧器と結合リアクトルを組み合わせて交流電動機を駆動することにより、インバータ装置の大容量化が容易に可能となり、経済的に優れた装置を得ることができる。
【0051】
また、交流電動機の起動容量(起動トルク)が二組並列の変換回路の定格容量の1/2以下であれば、順変換主回路と逆変換主回路一組のみで起動できるので、結合リアクトルを省略でき、経済的に優れた装置を得ることができる。
【0052】
また、三組以上の変換回路を設けたものにおいて、交流電動機の起動トルクに適合した容量を勘案して並列回路数マイナス一組以下の並列のみで起動する方式とすることで、構成を簡単にし、経済的に優れたインバータ装置を得ることができる。
【0053】
また、通常運転に移行した時点で速度基準傾斜発生器をバイパスすることにより、速度基準信号に対する追従性を良くしたインバータ装置を得ることができる。
【0054】
また、交流電動機の位置検出器として分配器と交流電動機の逆起電圧を検出する位相検出器を併用して、交流電動機の再引込み以後の通常運転時には位相検出器を使用することにより、交流電動機の高速運転に対してより安定した制御を行うインバータ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態2に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図3】 この発明の実施の形態3に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態4に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態5に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図6】 この発明の実施の形態6に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図7】 この発明の実施の形態7に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図8】 この発明の実施の形態8に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図9】 この発明の実施の形態9に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図10】 従来のインバータ装置を示す回路構成図である。
【図11】 順変換主回路・逆変換主回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 主回路用商用交流電源、 2 界磁装置用商用交流電源、
3 遮断器、 4 入力変圧器、
5 順変換主回路、 6 平滑用コンデンサ、
7 逆変換主回路、 11 速度指令発生器、
12 運転指令接点、 14 速度検出器、
15 速度制御器、 16 演算回路、
17 電流センサ、 19 電流センサ、
20 コンバータ制御回路、 21 界磁電流センサ、
22 界磁電流制御回路、 24 界磁サイリスタ電源装置、
26 出力変圧器、 27 遮断器、
28 遮断器、 29 交流電動機、
30 分配器、 31 位置検出回路、
32 遮断器連動接点、 33 遮断器連動接点、
34 最大電圧制限値切替器、 35 PWM制御回路、
36 タイマー、 37 接点、
38 インバータ制御回路、 39 インバータ回路、
40 速度指令傾斜発生器、 41 接点、
42 接点、 45 速度判定回路、
46 接点、 54 多巻線変圧器、
59 電流センサ、 60 順変換主回路、
61 逆変換主回路、 62 電流センサ、
63 多巻線変圧器、 68 結合リアクトル、
74 多巻線変圧器、 75 接点、
76 順変換主回路、 77 逆変換主回路、
78 電流センサ、 79 多巻線変圧器、
80 電流センサ、 87 バイパス回路接点、
90 変成器、 91 位相検出器。
Claims (9)
- 交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを2個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するPWM制御逆変換回路とを一組以上有し、その交流電力出力端を変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記変圧器をバイパスする回路と、このバイパス回路の開閉遮断器に連動して出力が切替えられる最大電圧制限値切替器とを備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路をPWM制御することにより上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路の開閉遮断器を閉成して上記変圧器をバイパスすると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路の開閉遮断器を開放して上記変圧器を介する回路に切替えると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするインバータ装置。
- 多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを2個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するPWM制御逆変換回路とをN組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記N組のうち少なくとも二組の逆変換主回路を交流リアクトルで結合しこの交流リアクトルを介して上記変圧器をバイパスするバイパス回路と、このバイパス回路の開閉遮断器に連動して出力が切替えられる最大電圧制限値切替器とを備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のPWM制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路の開閉遮断器を閉成して上記変圧器をバイパスすると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して上記交流同期電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路の開閉遮断器を開放して上記変圧器を介する回路に切替えると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするインバータ装置。
- 多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを2個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するPWM制御逆変換回路とをN組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記変圧器をバイパスして一方の逆変換回路から上記交流同期電動機に至るバイパス回路と、このバイパス回路の開閉遮断器に連動して出力が切替えられる最大電圧制限値切替器とを備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のPWM制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路の開閉遮断器を閉成して上記変圧器をバイパスすると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路の開閉遮断器を開放して上記変圧器を介する回路に切替えると共に上記最大電圧制限値切替器の出力を切替えて上記逆変換主回路のPWM制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするインバータ装置。
- 時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いるようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 上記交流同期電動機を通常運転に引き込んだ後、上記速度指令傾斜発生器をバイパスする回路を備えたことを特徴とする請求項4に記載のインバータ装置。
- 上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いると共に、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とする請求項4に記載のインバータ装置。
- 上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出する回転子位置検出器と、上記交流同期電動機の逆起電圧から上記交流同期電動機の回転子位置を検出する位相検出器を備え、上記交流同期電動機の起動時には上記回転子位置検出器出力により、また上記交流同期電動機の通常運転時には上記位相検出器出力により上記回転子位置を検出するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のインバータ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002259137A JP4112930B2 (ja) | 2002-09-04 | 2002-09-04 | インバータ装置 |
US10/361,594 US6940249B2 (en) | 2002-09-04 | 2003-02-11 | Inverter device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002259137A JP4112930B2 (ja) | 2002-09-04 | 2002-09-04 | インバータ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004104842A JP2004104842A (ja) | 2004-04-02 |
JP4112930B2 true JP4112930B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=31973058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002259137A Expired - Fee Related JP4112930B2 (ja) | 2002-09-04 | 2002-09-04 | インバータ装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6940249B2 (ja) |
JP (1) | JP4112930B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10219820A1 (de) * | 2002-05-03 | 2003-11-13 | Bosch Gmbh Robert | Schaltungsanordnung zur Versorgung der Steuerelektronik bei elektrischen Maschinen |
DE102005060859A1 (de) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors |
US7804379B2 (en) * | 2008-05-07 | 2010-09-28 | Microchip Technology Incorporated | Pulse width modulation dead time compensation method and apparatus |
CN103683195B (zh) * | 2012-09-11 | 2016-12-21 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 静止变频器系统输出变压器变频差动保护方法 |
US9054611B2 (en) | 2013-06-29 | 2015-06-09 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method and apparatus for stability control of open loop motor drive operation |
US9054621B2 (en) | 2013-04-23 | 2015-06-09 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Position sensorless open loop control for motor drives with output filter and transformer |
US10158314B2 (en) | 2013-01-16 | 2018-12-18 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Feedforward control of motor drives with output sinewave filter |
US9490738B2 (en) | 2013-01-16 | 2016-11-08 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Sensorless motor drive vector control |
US9124209B2 (en) | 2013-01-16 | 2015-09-01 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method and apparatus for controlling power converter with inverter output filter |
US9294019B2 (en) | 2013-01-16 | 2016-03-22 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method and apparatus for controlling power converter with inverter output filter |
US9287812B2 (en) | 2013-06-29 | 2016-03-15 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method and apparatus for stability control of open loop motor drive operation |
CN104142690A (zh) * | 2013-05-09 | 2014-11-12 | 海洋王(东莞)照明科技有限公司 | 转动定位控制电路 |
CN104218543B (zh) * | 2013-05-30 | 2016-12-28 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 电流源型变流器差动保护方法 |
KR20150076245A (ko) * | 2013-07-24 | 2015-07-06 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 하이브리드 작업 기계 |
US9374028B2 (en) | 2014-08-22 | 2016-06-21 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Transition scheme for position sensorless control of AC motor drives |
US9716460B2 (en) | 2015-01-28 | 2017-07-25 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method and apparatus for speed reversal control of motor drive |
US9774284B2 (en) | 2015-02-19 | 2017-09-26 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Rotor position estimation apparatus and methods |
US9800190B2 (en) | 2016-02-03 | 2017-10-24 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Control of motor drives with output sinewave filter capacitor current compensation using sinewave filter transfer function |
US9985565B2 (en) | 2016-04-18 | 2018-05-29 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Sensorless motor drive vector control with feedback compensation for filter capacitor current |
US10263561B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-04-16 | General Electric Company | Backspin management for electric submersible pump |
US10020766B2 (en) | 2016-11-15 | 2018-07-10 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Current control of motor drives with output sinewave filter |
US10778124B2 (en) | 2017-02-24 | 2020-09-15 | General Electric Company | Integrated monitoring of an electric motor assembly |
US10256762B2 (en) | 2017-06-27 | 2019-04-09 | General Electric Company | Systems and methods for active damping of a motor |
CN113167059B (zh) | 2018-10-12 | 2023-05-23 | 贝克休斯控股有限责任公司 | 具有可选择的泵的双esp |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4259620A (en) * | 1978-10-18 | 1981-03-31 | Westinghouse Electric Corp. | Low cost, variable speed, constant torque induction motor drive |
JPS55106094A (en) | 1979-02-07 | 1980-08-14 | Hitachi Ltd | Method of controlling operation of synchronous motor |
US4389606A (en) * | 1981-01-26 | 1983-06-21 | Westinghouse Electric Corp. | Automatically synchronized synchronous motor drive system |
US4695776A (en) * | 1985-12-23 | 1987-09-22 | Sunstrand Corporation | Power converter for an electrically-compensated constant speed drive |
JPH01255493A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-12 | Victor Co Of Japan Ltd | ブラシレスモータ |
JP2928264B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1999-08-03 | 株式会社日立製作所 | 半導体電力変換システム |
US5281956A (en) * | 1989-08-11 | 1994-01-25 | Whirlpool Corporation | Heater diagnostics and electronic control for a clothes dryer |
JP2759855B2 (ja) * | 1991-12-26 | 1998-05-28 | 三菱電機株式会社 | 学習機能付きインバータ装置 |
US5638263A (en) * | 1994-03-01 | 1997-06-10 | Halmar Robicon Group | Low and medium voltage PWM AC/DC power conversion method and apparatus |
US5835676A (en) * | 1994-04-06 | 1998-11-10 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Motor driving apparatus |
TW336271B (en) * | 1995-06-13 | 1998-07-11 | Sanyo Electric Co | Solar generator and an air conditioner with such a solar generator |
JPH09331682A (ja) * | 1996-06-12 | 1997-12-22 | Meidensha Corp | 電力変換器 |
JP3402949B2 (ja) * | 1996-08-23 | 2003-05-06 | 三菱重工業株式会社 | 電動機駆動用インバータ装置による電動機の起動停止方法 |
DE19736612A1 (de) * | 1997-08-22 | 1999-02-25 | Asea Brown Boveri | Wechselrichter |
DE19736613A1 (de) * | 1997-08-22 | 1999-02-25 | Asea Brown Boveri | Wechselrichter |
GB2330254B (en) * | 1997-10-09 | 2000-10-18 | Toshiba Kk | Multiple inverter system |
JP3609958B2 (ja) * | 1999-05-17 | 2005-01-12 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
US6377478B1 (en) * | 1999-05-28 | 2002-04-23 | Toshiba International Corporation | Inverter device |
US6262896B1 (en) * | 2000-06-19 | 2001-07-17 | General Motors Corporation | Auxiliary power conversion for an electric vehicle using high frequency injection into a PWM inverter |
JP3731060B2 (ja) * | 2000-11-14 | 2006-01-05 | 株式会社日立製作所 | イナーシャ演算方法及び電動機のドライブ装置 |
-
2002
- 2002-09-04 JP JP2002259137A patent/JP4112930B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-02-11 US US10/361,594 patent/US6940249B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20040041535A1 (en) | 2004-03-04 |
US6940249B2 (en) | 2005-09-06 |
JP2004104842A (ja) | 2004-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4112930B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP2005045849A (ja) | 風力発電装置 | |
JP2008182783A (ja) | 3相交流電動機の巻線切替装置及び切替方法 | |
JP2006506037A (ja) | マトリクスコンバータの作動方法、並びにこの方法を実施するためのマトリクスコンバータ | |
JP2011087399A (ja) | 電動機の巻線切替え装置 | |
JP3758059B2 (ja) | 同期電動機の駆動制御装置 | |
US6366064B1 (en) | Dual mode controller for switching circuirty | |
JPH10313597A (ja) | 揚水発電装置 | |
Yeh et al. | Fault tolerant operations in adjustable-speed drives and soft starters for induction motors | |
JP2004208345A (ja) | 三相不平衡電圧抑制装置 | |
Chen et al. | A hybrid inverter/cycloconverter-based variable-speed three-phase induction motor drive for single-phase inputs | |
US20030234626A1 (en) | Method and regulator based on peak current control for electric machines | |
JP2000092879A (ja) | 電動機駆動装置 | |
JP3764011B2 (ja) | 永久磁石同期電動機制御装置 | |
JPS598155B2 (ja) | インバ−タ装置の制御回路 | |
JP3911598B2 (ja) | 交流励磁型発電電動装置 | |
JP2004173340A (ja) | 同期電動機の制御システム | |
JP2588275B2 (ja) | 交流励磁同期機の2次励磁装置 | |
JP4459533B2 (ja) | 同期電動機の駆動装置 | |
JP2544967B2 (ja) | 揚水発電システム | |
JP3256578B2 (ja) | 多重化電圧形インバータ | |
JP4017933B2 (ja) | 交流励磁形発電電動装置 | |
JPH0531392B2 (ja) | ||
JP2000116171A (ja) | 電動機制御装置 | |
JPS6039396A (ja) | 誘導電動機の駆動装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040315 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050707 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070604 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071218 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080123 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080401 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080410 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120418 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140418 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |