JP4235910B2

JP4235910B2 - 巻線形誘導電動機の制御装置

Info

Publication number: JP4235910B2
Application number: JP2004035866A
Authority: JP
Inventors: 昌彦花澤
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: JP2005229725A

Description

この発明はいわゆる静止セルビウス方式により、例えばポンプやファンなどを可変速駆動する巻線形誘導電動機の制御装置に関する。

図３は、下記特許文献１の回路構成を含む巻線形誘導電動機の制御装置の従来例を示す回路構成図である。

この図において、１は電力系統などの３相の交流電源、２は巻線形誘導電動機、３はダイオードを３相ブリッジ接続してなるダイオード整流器、４は直流リアクトル、５は例えば自己消弧形素子としてのＩＧＢＴとダイオードとからなるチョッパ主回路、６はチョッパ主回路５の出力電圧を平滑する電解コンデンサなどのコンデンサ、７は例えば自己消弧形素子としてのＩＧＢＴとダイオードの逆並列回路を３相ブリッジ接続してなるインバータ主回路、８は３相の交流リアクトル、９は３相の変圧器、１０は巻線形誘導電動機２の回転速度を検出する速度検出器、１１は二次抵抗器、１２は巻線形誘導電動機２のスリップリングを介して取り出される２次出力を、速度検出器１０の検出値に基づき図示のコンタクタＳ₁を介してダイオード整流器３側に供給するか又は図示のコンタクタＳ₂を介して二次抵抗器１１側に供給するかを制御する二次切換制御回路である。なお、二次切換制御回路１２では、例えば巻線形誘導電動機２の回転速度がその定格回転速度の５０％〜７０％以上になっているときには前記二次出力をダイオード整流器３側に供給し、前記値未満のときには二次抵抗器１１側に供給する指令を送出する。

また、１３は二次切換制御回路１２からの上述の指令によりコンタクタＳ₁が閉路、コンタクタＳ₂が開路した状態になっているときに、図示の速度設定器で設定された速度設定値と速度検出器１０の検出値との偏差が零になるような電流設定値を調節演算する速度調節器、１４は前記電流設定値と直流電流検出器１５で検出される巻線形誘導電動機２の二次電流との偏差が零になるようなチョッパ指令値を調節演算する電流調節器、１６は、通常時、前記チョッパ指令値に基づいたＰＷＭ演算を行うことによりオン・オフ信号を生成し、このオン・オフ信号によりチョッパ主回路５を形成するＩＧＢＴをオン・オフさせるチョッパ制御回路である。なお、直流リアクトル４とチョッパ主回路５とチョッパ制御回路１６とで周知の昇圧チョッパを形成している。

さらに、１９は図示の電圧設定器で設定された電圧設定値と直流電圧検出器１８で検出されるコンデンサ６の両端電圧との偏差が零になるように変圧器２０から得られる交流電源１の同期信号に基づきインバータ主回路７を形成するそれぞれのＩＧＢＴをオン・オフさせる制御信号を生成し、この制御信号によりインバータ主回路７から交流電源１と同一周波数の交流電圧を発生させる制御演算を行うインバータ制御回路である。すなわち、コンデンサ６の両端電圧が前記電圧設定値になるように、インバータ主回路７が出力する前記交流電圧の振幅と位相とが調整され、この交流電圧が交流リアクトル８と変圧器９とを介して交流電源１に回生される。なお、上述の機能を備えるインバータ制御回路１９などは周知の技術を用いて形成することができる。
特許第２６３５１２０号公報（第１−２頁、第１図）

図３に示した従来の巻線形誘導電動機の制御装置において、コンデンサ６の両端電圧は直流電圧検出器１８を介した検出値に基づいて電圧監視回路２１で監視され、例えば瞬時停電など何らかの要因で前記両端電圧が予め定めた上限値を越えたときには、チョッパ主回路５およびインバータ主回路７を形成するそれぞれの半導体素子が過電圧破損することを保護するために、電圧監視回路２１からの指令により、チョッパ制御回路１６を介してチョッパ主回路５の変換動作を停止させている。

しかしながら、図３に示した従来の巻線形誘導電動機の制御装置では、コンデンサ６の両端電圧が前記上限値を越えたときのみを電圧監視回路２１により監視を行い、チョッパ主回路５およびインバータ主回路７を形成するそれぞれの半導体素子の保護動作が行われているが、インバータ主回路７の不具合など何らかの要因によりコンデンサ６の両端電圧が予め定めた下限値を下回ったときにも、チョッパ主回路５の半導体素子が過電流破損をする恐れがあった。

この発明の目的は、上記問題点を解消した巻線形誘導電動機の制御装置を提供することにある。

この第１の発明は一次巻線と二次巻線を有する巻線形誘導電動機の二次巻線電圧を整流するダイオード整流器と、該ダイオード整流器の出力側に設置される昇圧チョッパと、該昇圧チョッパの出力端に並列接続されるコンデンサと、該コンデンサの両端電圧を交流電源に回生するＰＷＭインバータとからなる二次電力回生回路を備えた巻線形誘導電動機の制御装置において、
指令によって前記巻線形誘導電動機からの２次電流を前記二次電力回生回路へ流すか、または二次抵抗へ流すかを切換制御する二次切換制御回路と、前記ＰＷＭインバータの運転状態および前記コンデンサの両端電圧を監視し、前記ＰＷＭインバータが停止状態、または前記コンデンサの電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうちの少なくとも何れか一方の状態が発生したとき前記二次切換制御回路に二次電流を二次抵抗に流す切換指令を与える状態監視回路とを設けてなることを特徴とする。

また第２の発明は前記第１の発明の巻線形誘導電動機の制御装置において、前記ＰＷＭインバータが停止状態、または前記コンデンサの電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうちの少なくとも何れか一方の状態が発生したとき前記状態監視装置が、前記二次切換制御回路に二次電流を二次抵抗に流す切換指令を与えるとともに前記チョッパ回路に停止指令を与えるようにしたことを特徴とする。

この発明によれば、二次側に二次電力改正回路を備えた巻線形誘導電動機の制御装置において、前記ＰＷＭインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったとき、状態監視回路が二次切換制御回路に二次電流を二次抵抗に流す切換指令を与えることによって、巻線形誘導電動機からの二次巻線電流が二次抵抗に流れ、二次電力回生回路に流さないように切換えられるので、昇圧チョッパおよびＰＷＭインバータを形成するそれぞれの半導体素子が損傷するのを未然に防止することができる。

図１は、この発明の第１の実施例を示す巻線形誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図３に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１に示した回路構成が図３に示した従来例構成と異なる点は、電圧監視回路２１に代えて状態監視回路３０が、二次切換制御回路１２に代えて二次切換制御回路３１が、インバータ制御回路１９に代えてインバータ制御回路３２が、チョッパ制御回路１６に代えてチョッパ制御回路３４がそれぞれ備えられ、さらに、交流電流検出器３３が追加装備されていることである。

図１において、インバータ制御回路３２とインバータ主回路７とでＰＷＭインバータを形成し、このＰＷＭインバータは交流電流検出器３３で検出される該インバータの出力電流が交流電源１の位相と同期し、その力率が「１」となる交流電圧を出力している。すなわち、ダイオード整流器３と前記昇圧チョッパとコンデンサ６と前記ＰＷＭインバータとで巻線形誘導電動機２の二次電力回生回路を形成している。なお、インバータ制御回路３２は周知の技術を用いて形成することができる。

さらにインバータ制御回路３２では、何らかの要因でインバータ主回路７が過負荷状態になったときなどには上述のＰＷＭインバータとしての変換動作を停止させるとともに、この停止状態を状態監視回路３０へ伝達するようにしている。

また、状態監視回路３０ではコンデンサ６の両端電圧を直流電圧検出器１８を介して監視し、図示の電圧設定器で設定される電圧設定値、すなわち、コンデンサ６に印加される定格電圧の例えば±１０％の範囲を逸脱したとき、またはインバータ制御回路３２からの上述の如き停止状態の信号が発せられたときの少なくとも何れか一方の状態が発生したときには、二次切換制御回路３１へ指令を伝達し、この指令を受けた二次切換制御回路３１では巻線形誘導電動機２の二次出力の供給を前記二次電力回生回路側から二次抵抗器１１側に切り換えるために図示のコンタクタＳ₁およびコンタクタＳ₂を操作する。その結果、上記状態でのチョッパ主回路５およびインバータ主回路７を形成するそれぞれの半導体素子の損傷を未然に防止することができる。

なお、二次切換制御回路３１は、通常時には先述の二次切換制御回路１２と同一の切換制御動作を行い、また、チョッバ制御回路３４も先述のチョッパ制御回路１６の通常時と同一制御動作を行っている。

図２は、この発明の第２の実施例を示す巻線形誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図１に示した実施例構成または図３に示した従来例構成と同一機能を有するものには
同一符号を付している。

すなわち、図２に示した回路構成が図１に示した実施例構成と異なる点は、チョッパ制御回路３４に代えてチョッパ制御回路１６が備えられていることである。その結果、状態監視回路３０から前記指令が発せられると、チョッパ制御回路１６を介してチョッパ主回路５の変換動作を停止させるとともに、二次切換制御回路３１を介して巻線形誘導電動機２の二次出力の供給を前記二次電力回生回路側から二次抵抗器１１側に切り換えるようにすることで、チョッパ主回路５およびインバータ主回路７を形成するそれぞれの半導体素子が損傷するのを未然に回避することができる。

この発明の第１の実施例を示す巻線形誘導電動機の回路構成図この発明の第２の実施例を示す巻線形誘導電動機の回路構成図従来例を示す巻線形誘導電動機の回路構成図

符号の説明

１…交流電源、２…巻線形誘導電動機、３…ダイオード整流器、４…直流リアクトル、５…チョッパ主回路、６…コンデンサ、７…インバータ主回路、８…交流リアクトル、９…変圧器、１０…速度検出器、１１…二次抵抗器、１２，３１…二次切換制御回路、１３…速度調節器、１４…電流調節器、１５…直流電流検出器、１６，３４…チョッパ制御回路、１８…直流電圧検出器、１９，３２…インバータ制御回路、２０…変圧器、２１…電圧監視回路、３０…状態監視回路、３３…交流電流検出器。

Claims

一次巻線と二次巻線を有する巻線形誘導電動機の二次巻線電圧を整流するダイオード整流器と、該ダイオード整流器の出力側に設置される昇圧チョッパと、該昇圧チョッパの出力端に並列接続されるコンデンサと、該コンデンサの両端電圧を交流電源に回生するＰＷＭインバータとからなる二次電力回生回路を備えた巻線形誘導電動機の制御装置において、
指令によって前記巻線形誘導電動機からの２次電流を前記二次電力回生回路へ流すか、または二次抵抗へ流すかを切換制御する二次切換制御回路と、前記ＰＷＭインバータの運転状態および前記コンデンサの両端電圧を監視し、前記ＰＷＭインバータが停止状態、または前記コンデンサの電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうちの少なくとも何れか一方の状態が発生したとき前記二次切換制御回路に二次電流を二次抵抗に流す切換指令を与える状態監視回路とを設けてなることを特徴とする巻線形誘導電動機の制御装置。
請求項１に記載の巻線形誘導電動機の制御装置において、前記ＰＷＭインバータが停止状態、または前記コンデンサの電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうちの少なくとも何れか一方の状態が発生したとき前記状態監視装置が、前記二次切換制御回路に二次電流を二次抵抗に流す切換指令を与えるとともに前記チョッパ回路に停止指令を与えるようにしたことを特徴とする巻線形誘導電動機の制御装置。