JP4261843B2 - 電動機制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒステリシスモータ（以下ＨＭと記す。）を駆動する電動機制御装置、特に、定格運転中の停電、復電後の停電再起動運転時に停電再起動電圧による再起動から再起動完了後、停電前の定格電圧にスムースに移行制御することができる電動機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＭは、回転子がヒステリシス材料で構成され、構造が簡単でかつ堅牢であることから高速回転体の駆動電動機として利用されている。またＨＭは、その特性上すべりの有無に関わらずトルクを発生でき運転することが可能であるが、運転力率は例えば起動時０．３ないし０．４、同期運転時０．１ないし０．２と非常に悪い欠点がある。
【０００３】
このため、インバータなどの電源でＨＭを駆動する場合には、力率改善用のフィルタ回路を設けることが多い。このフィルタ回路は波形改善の効果もある。またＨＭは電源電圧に比例してモータ電流が変化するので、停電再起動時の電源容量を低減させるために電源出力電圧を定格電圧より下げて行うことが多い。なお、定格電圧を絞って、ＨＭの発生損失をできるだけ低く抑えるような運転を行う場合には逆に運転電圧より再起動電圧が高くなることもある。
【０００４】
定格運転中（同期運転中）に停電が発生すると復電後、停電再起動電圧で再起動を行い再起動完了後同期運転に戻った状態で、電源電圧を停電再起動電圧から定格電圧に変化させると過励磁（電圧下げ操作の場合）または減励磁（電圧上げ操作の場合）状態となる。
【０００５】
例えば過励磁状態になるとＨＭの力率が改善されモータ電流が減少するが、この運転状態は準安定状態であり、かつ回転機特性が変化するので、好ましい状態とは言えない。また、インバータ装置にとっても進み力率となり不安定になりやすい。減励磁状態の場合はモータ電流が増加するのでやはり好ましい運転状態とは言えない。
【０００６】
以上のように，停電再起動完了後の同期運転時に電源電圧を変化させることによって、ＨＭの特性が変化し機械の温度特性などに影響を及ぼす。またＨＭは制動巻線を備えていないので、同期運転時に電圧が変化するとパワー乱調を生じ不安定となり易い。
【０００７】
以下に従来の実施の形態を示す。図５は従来の実施の形態を示すブロック図である。図５に示すように、商用電源１をインバータ装置２によって所望の電圧，周波数に変換し、その出力で負荷であるＨＭ３を駆動している。尚、インバータ装置２の出力側と複数台のＨＭ３間には起動グループ毎に、それぞれ負荷投入開閉器４とメータリレーのような電流検出器５を介して、リアクトル６とコンデンサ７及びコンデンサ投入開閉器８から成るフィルタ回路９が設けられている。
【０００８】
運転制御盤１０からはインバータ装置２の運転停止指令や電圧基準切換指令（定格電圧基準，停電再起動電圧基準，負荷投入時の電圧絞り基準に切替える指令）が発せられ、また前述の負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８をオンオフ制御する指令が発せられる。運転制御盤１０内には、起動グループ毎の前記電流検出器５から得られる電流値規定値以下信号が入力され起動完了条件を得ている。また同時にこれらの電流値規定値以下信号とＡＮＤ回路１１とで再起動完了の条件を得ている。
【０００９】
次に、上述した従来装置における通常時の動作を図５及び図６を参照して説明する。なお図６は、ＨＭの始動から、定格電圧運転、停電、復電、停電再起動、及び定格電圧運転への復帰までのＨＭの回転周波数ｆＨＭ、インバータ出力電圧ＶＩＮＶ、インバータ出力電流ＩＩＮＶ及びＮｏ．１起動グループの電流ＩＮＯ．１の推移を示すタイムチャートである。
【００１０】
図６に示すように、時刻ｔ１で運転制御盤１０からインバータ装置２への運転指令が発せられ、インバータ装置２は定格電圧にて無負荷運転を開始する。時刻ｔ２で運転制御盤１０はインバータ装置２へ負荷投入時の出力電圧絞りに対応する電圧基準切替指令を出力する。インバータ装置２の出力電圧が絞られている期間中に運転制御盤１０は、Ｎｏ１起動グループの起動を行うため負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８の投入指令を出力し、これらを投入する。時刻ｔ２で負荷が投入されるとＮｏ．１起動グループのＨＭ３は加速して行き、時刻ｔ３で回転周波数ｆＨＭが定格周波数に到達すると電流は定常電流に減少する。
【００１１】
電流検出器５により予め電流規定値を設定しておき、前記Ｎｏ．１起動グループの電流がこれ以下になると電流検出器５より、電流規定値以下信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０ではこれを起動完了と判断し、一定時間後次のＮｏ．２起動グループを時刻ｔ４で負荷投入する。このＮｏ．２起動グループは時刻ｔ５で定格周波数に到達する。このようにして以下順次同様に起動し、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、ないしＮｏ．ｎの全ての起動グループが定格周波数に到達し定格運転となる。
【００１２】
定格運転中、時刻ｔ６で商用電源１に停電が発生すると、インバータ装置２は停電を検出し、停電信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０は、この停電信号によってインバータ装置２への運転停止指令を発すると共に、負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８へオフ指令を出力し、全てのＨＭ３はフリーランとなる。
【００１３】
商用電源１が復電するタイミングを時刻ｔ７とし、停電が発生した時刻ｔ６からの時間経過が所定の時間以内であれば、運転制御盤１０から運転指令及び停電再起動電圧へ切替える電圧基準切替指令をインバータ装置２へ出力し、インバータ装置２は無負荷運転を開始する。運転制御盤１０は負荷投入時の電圧絞り動作期間中の時刻ｔ８のタイミングで全起動グループに対して負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８の投入指令を出力し、停電再起動電圧による停電再起動が開始される。
【００１４】
停電再起動によりＨＭ３が定格周波数まで加速し同期引き入れすると電流は定常電流に減少する。この電流変化を各起動グループの電流検出器５で検出し、規定値以下になると運転制御盤１０へ電流規定値以下信号が出力される。ここで、再起動完了の時間は、各起動グループで負荷特性が違うため、それぞれ異なる。
【００１５】
運転制御盤１０では、図５に示したように、ＡＮＤ回路１１により、各起動グループからの信号が全て成立すると停電再起動完了と判断し、時刻ｔ９のタイミングでインバータ装置２へ、停電再起動電圧基準から定格電圧基準に切換える電圧基準切替指令を発し、これによりインバータ出力電圧は停電前の定格電圧運転状態へ自動復帰する。このように従来停電再起動の完了条件を各起動グループ再起動完了のＡＮＤ条件としていたのは、前述した負荷特性のばらつきにより、一部のＨＭ３がすべりを持った状態でインバータ装置２の電圧を定格電圧に上げることによりインバータ出力電流ＩＩＮＶが過大となるのを防止するためである。
【００１６】
ここでＨＭ３は、定格運転到達後に停電再起動電圧から定格電圧に切替えられるので特性が変化する。例えば電圧上げ操作の場合は減励磁現象となり電流が増大するなどの変化が起きる。またインバータ装置２はＨＭ３のパワー乱調により電流が安定するまで数分ないし数十分必要となるのが現状である。
【００１７】
更に、ＨＭ３は停電再起動特性上、力率が改善されるのでフィルタ回路９のコンデンサ容量が過補償となり易い。フィルタ回路９のコンデンサ容量が過補償になるとインバータ装置２にとっては負荷力率が進みとなり制御が不安定となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、停電再起動運転時に停電再起動電圧による再起動を行い、再起動完了、すなわち同期運転後にそのまま定格電圧に切替えると、ＨＭ３の減励磁（電圧上げ操作の場合）及びパワー乱調が発生し，電流が数分ないし数十分に亘って不安定となる恐れがあった。また、停電再起動時はＨＭ３の再起動特性上、力率が定格運転時に比べると若干改善されるので、定格運転時と同じフィルタ回路のコンデンサ容量で再起動した場合、過補償になり、インバータ装置２にとっては進み力率で不安定となり、運転継続が困難となる恐れがあった。
【００１９】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたもので、停電再起動後の停電再起動電圧から停電前の運転電圧である定格電圧への移行をスムースに行える電動機制御装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電動機制御装置は、複数の起動グループに分割された複数台のヒステリシスモータを駆動するインバータ装置と、前記インバータ装置の出力側と前記ヒステリシスモータ間に前記起動グループ毎に負荷投入開閉器を介して接続されたリアクトル及びコンデンサからなるフィルタ回路と、前記各起動グループの電流を夫々検出する各電流検出器と、前記インバータ装置に制御指令を出力する制御手段とから構成され、前記インバータ装置は、前記ヒステリシスモータを始動から定格まで加速する定格電圧および前記定格電圧より低い停電再起動電圧の電圧基準を有し、前記制御手段は前記ヒステリシスモータ運転時に停電が発生した後の復電時の停電再起動を前記停電再起動電圧で行わせ、前記停電再起動期間中は前記フィルタ回路のコンデンサを定格運転時のコンデンサ容量とは異なるコンデンサ容量に切換えることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお，従来と同様の構成については同一符号を付す。
【００２７】
図１に示すように、商用電源１をインバータ装置２によって所望の電圧、周波数に変換し、その出力で負荷である複数台のＨＭ３を駆動している。尚、インバータ装置２の出力側とＨＭ３間には起動グループ毎に、それぞれ負荷投入開閉器４とメータリレーのような電流検出器５を介して、リアクトル６とコンデンサ７及びコンデンサ投入開閉器８から成るフィルタ回路９が設けられている。
【００２８】
運転制御盤１０は，インバータ装置２の運転停止制御、負荷投入開閉器５、コンデンサ投入開閉器８のオンオフ制御、更には停電期間の計測などを行う。また運転制御盤１０内には、インバータ装置２の出力側に設けられた各起動グループの電流検出器５から得られる電流規定値以下信号が入力され起動完了条件を得ている。また同時にこれらの電流規定値以下信号とＯＲ回路１２とで再起動完了の条件を得ている。更に、運転制御盤１０は、各運転モードに応じてインバータ装置２の電圧基準切替指令をインバータ装置２に発する。
【００２９】
ＨＭ３が起動完了し、定格運転に到達したかどうかの判断は、電流検出器５の電流規定値以下信号を用いて行う。全起動グループが定格運転になったことの判断は、各起動グループの電流検出器５の電流規定値以下信号が全て成立した時点とする。一方、停電再起動時の再起動完了の判断は、各起動グループの電流検出器５から得られる電流規定値以下信号の少なくとも１つが成立した時点とする。
【００３０】
図２は、前述した本発明の実施の形態の作用を説明するためのタイムチャートで、ＨＭの始動から定格電圧運転、停電、復電、停電再起動、及び定格電圧復帰への一連の動作における回転周波数ｆＨＭとインバータ出力電圧ＶＩＮＶ、インバータ出力電流ＩＩＮＶ、及びＮｏ．１起動グループの電流ＩＮＯ．１の推移を示す。
【００３１】
図２に示すように、まず時刻ｔ１で運転制御盤１０からインバータ装置２へ運転指令が出力され、インバータ装置２は定格電圧にて無負荷運転を開始する。時刻ｔ２で運転制御盤１０からインバータ装置２へ負荷投入時の出力電圧絞りのための電圧基準切替指令を出力し、出力電圧が絞られている期間中に、運転制御盤１０からＮｏ．１起動グループに負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８の投入指令を出力する。時刻ｔ２で負荷が投入されるとＮｏ．１起動グループのＨＭ３は加速して行き、時刻ｔ３で定格周波数に到達し同期引き入れすると電流は定常電流に減少する。
【００３２】
Ｎｏ．１起動グループの電流検出器５で予め電流規定値を設定しておき、電流がこれ以下になると電流検出器５から、電流規定値以下信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０ではこの電流規定値以下信号で起動完了と判断し、次のＮｏ．２起動グループを時刻ｔ４で負荷投入する。Ｎｏ．２起動グループのＨＭ３は、時刻ｔ５で定格周波数に到達し、Ｎｏ．２起動グループの電流規定値以下信号が成立する。以下同様に順次起動して行き，全起動グループが起動完了すると定格運転となる。
【００３３】
全てのＨＭ３が定格運転中、時刻ｔ６で商用電源１に停電が発生すると、インバータ装置２はこの停電を検出し、停電信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０は、この停電信号によりインバータ装置２を停止すると共に各起動グループの負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉８を一斉にオフにする。
【００３４】
時刻ｔ７で復電した時、停電時間が所定時間（例えば６０ｓ）以内であれば、運転制御盤１０はインバータ装置２に対して電圧基準切換指令を出力するとともに運転指令を出力する。インバータ装置２はこの電圧基準切換指令及び運転指令に基づき、停電再起動電圧にて無負荷運転を開始する。尚、停電時間が所定時間を超える場合は運転制御盤１０による自動停電再起動は行わない。
【００３５】
時刻ｔ８で運転制御盤１０はインバータ装置２へ負荷投入時の電圧絞りのための電圧基準切替指令を出力し、また、電圧絞り期間中に各起動グループの負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８へ投入指令を出力する。
【００３６】
全てのＨＭ３は、停電再起動電圧で負荷投入され加速して行き、各起動グループのＨＭ３が定格周波数に到達し同期引き入れすると電流が減少し、電流検出器５から電流規定値以下信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０は、時刻ｔ９でＯＲ回路１２の出力条件が成立すると、すなわち、各起動グループの電流検出器５の少なくとも１つが電流規定値以下になると、再起動完了と判断し再起動電圧から停電前の定格電圧に復帰する電圧基準切替指令をインバータ装置２へ出力する。
【００３７】
この結果、インバータ装置２の出力電圧は停電再起動電圧から定格電圧運転へ移行する。ここで、大部分のＨＭ３が同期引き入れしていない状態で電圧を定格電圧に移行させると、インバータ装置２の出力電流が増大することが考えられるが、負荷特性に大きな差がなければ、その時間は短時間となり、実用上の問題はない。
【００３８】
以上の本発明の第１の実施の形態の電動機制御装置によれば、大部分のＨＭは同期引き入れ前に定格電圧に戻す操作が行われるため、減励磁もしくは過励磁現象を起こすことなく、また、パワー乱調を起こすことなくスムースに定格運転に移行できる
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態において、運転制御盤１０は、インバータ装置２からの停電信号を受けて、タイマーで停電時間を計測する。所定時間内の停電であれば、復電後運転制御盤１０は自動的に停電再起動モードに入る。
【００３９】
第２の実施の形態は、この計測された停電時間を用い、演算結果が、予め負荷特性から得られる再起動に必要な時間より少し短めになるように設定された係数と、この計測された停電時間の乗算を行い、得られた時間を再起動完了条件とするものである。運転制御盤１０は、復電から前記得られた時間までの間、停電再起動電圧に対応する電圧基準切替指令を出力し、同時間が経過すると定格電圧に切替える電圧基準切替指令を発し、停電再起動電圧から定格電圧へ移行させる。
【００４０】
以上の本発明の第２の実施の形態の電動機制御装置に依れば、運転制御盤１０内で例えばプログラマブルコントローラを用いて停電時間の計測、再起動時間の演算等を容易に行うことが可能であるため、特別にＯＲ回路１２を設けることなく、スムースに再起動運転から定格運転に移行することが可能となる。また、第２の実施の形態の電動機制御装置によれば、運転状態に応じた微調整が可能となり、実用的である。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図３は第３の実施の形態を説明するタイムチャートを示す。
【００４２】
第１の実施の形態の動作説明のためのタイムチャート図２で説明したように、時刻ｔ６で停電、時刻ｔ７で復電、更に時刻ｔ８で負荷投入し、停電再起動電圧で再起動を開始し、各起動グループの電流検出器５から少なくとも１つの電流規定値以下信号が出力されると、時刻ｔ９で運転制御盤１０はインバータ装置２へ再起動電圧から定格電圧へ切替える電圧基準切替指令を出力する。第２の実施の形態の場合には、タイマーのカウントが演算で得られた時間に到達すると、運転制御盤１０はインバータ装置２へ再起動電圧から定格電圧へ切替える電圧基準切替指令を出力する。この電圧基準切替指令に従い、インバータ装置２は、所定の遅い電圧レート（例えば、１Ｖ／分）で定格電圧へ移行する。
【００４３】
このように、同期運転後、再起動電圧から定格電圧に移行する速度を遅くすると、前述したＨＭの減励磁による特性変化を抑えることが可能となり、よりスムースに再起動運転から定格運転への移行が可能となる。
【００４４】
（第４の実施の形態）
図４は第４の実施の形態を示すブロック構成図である。第１の実施の形態との相違点は、フィルタ回路９の構成において、コンデンサ容量を任意に切替えられるよう複数のコンデンサ（主コンデンサ７ａ，調整用コンデンサ７ｂ）とオンオフ可能な開閉器（主コンデンサ投入開閉器８ａ，調整用コンデンサ開閉器８ｂ）から構成したことである。これらの開閉器は運転制御盤１０よりオンオフ制御される。
【００４５】
以下停電再起動時の動作を説明する。定格運転時には、主コンデンサ７ａ及び調整用コンデンサ７ｂの両方が投入されている。停電再起動時には、前記フィルタ回路９の主コンデンサ投入開閉器８ａのみを投入し主コンデンサ７ａのみをフィルタ回路９用のコンデンサとして用いる。通常、調整用コンデンサ７ｂの容量は主コンデンサ７ａの容量の２０％程度に選定する。
【００４６】
この状態で停電再起動電圧にて再起動を行い、ＨＭ３が定格運転に到達すると電流が減少するので各起動グールプの電流検出器の規定値以下信号を監視し、すくなくとも１つが規定値以下になると再起動完了と判断し、停電前のコンデンサ容量に戻すようにする。具体的には、運転制御盤１０からインバータ装置２へ負荷投入時の電圧絞り指令に対応する電圧基準切替指令を出力し、その期間中に主コンデンサ投入開閉器８ａ及び調整用コンデンサ投入開閉器８ｂの両方にオン指令を出力すると共に定格電圧に切替えるための電圧基準切替指令を発し定格電圧へ移行させる。
【００４７】
上記説明は、停電再起動完了条件を起動グループのすくなくとも一つが電流規定値以下となった場合で行ったが、他の条件を用いた場合でも、コンデンサを切替えることは有効である。
【００４８】
以上の本発明の第４の実施の形態の電動機制御装置によれば、過補償によるインバータ装置の不安定運転を回避することができ、スムースに定格運転に移行することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、停電再起動後の停電再起動電圧から停電前の運転電圧である定格電圧への移行をスムースに行える電動機制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電動機制御装置の第１の実施の形態を示すブロック構成図。
【図２】 本発明の動作を説明するためのタイムチャート。
【図３】 本発明の電動機制御装置の第３の実施の形態を説明するタイムチャート。
【図４】 本発明の電動機制御装置の第４の実施の形態を示すブロック構成図。
【図５】 従来の電動機制御装置を示すブロック構成図。
【図６】 従来の動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１ 商用電源
２ インバータ装置
３ ヒステリシスモータ（ＨＭ）
４ 負荷投入開閉器
５ 電流検出器
６ リアクトル
７ コンデンサ
７ａ 主コンデンサ
７ｂ 調整用コンデンサ
８ コンデンサ投入開閉器
８ａ 主コンデンサ投入用開閉器
８ｂ 調整用コンデンサ投入用開閉器
９ フィルタ回路
１０ 運転制御盤
１１ ＡＮＤ回路
１２ ＯＲ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒステリシスモータ（以下ＨＭと記す。）を駆動する電動機制御装置、特に、定格運転中の停電、復電後の停電再起動運転時に停電再起動電圧による再起動から再起動完了後、停電前の定格電圧にスムースに移行制御することができる電動機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＭは、回転子がヒステリシス材料で構成され、構造が簡単でかつ堅牢であることから高速回転体の駆動電動機として利用されている。またＨＭは、その特性上すべりの有無に関わらずトルクを発生でき運転することが可能であるが、運転力率は例えば起動時０．３ないし０．４、同期運転時０．１ないし０．２と非常に悪い欠点がある。
【０００３】
このため、インバータなどの電源でＨＭを駆動する場合には、力率改善用のフィルタ回路を設けることが多い。このフィルタ回路は波形改善の効果もある。またＨＭは電源電圧に比例してモータ電流が変化するので、停電再起動時の電源容量を低減させるために電源出力電圧を定格電圧より下げて行うことが多い。なお、定格電圧を絞って、ＨＭの発生損失をできるだけ低く抑えるような運転を行う場合には逆に運転電圧より再起動電圧が高くなることもある。
【０００４】
定格運転中（同期運転中）に停電が発生すると復電後、停電再起動電圧で再起動を行い再起動完了後同期運転に戻った状態で、電源電圧を停電再起動電圧から定格電圧に変化させると過励磁（電圧下げ操作の場合）または減励磁（電圧上げ操作の場合）状態となる。
【０００５】
例えば過励磁状態になるとＨＭの力率が改善されモータ電流が減少するが、この運転状態は準安定状態であり、かつ回転機特性が変化するので、好ましい状態とは言えない。また、インバータ装置にとっても進み力率となり不安定になりやすい。減励磁状態の場合はモータ電流が増加するのでやはり好ましい運転状態とは言えない。
【０００６】
以上のように，停電再起動完了後の同期運転時に電源電圧を変化させることによって、ＨＭの特性が変化し機械の温度特性などに影響を及ぼす。またＨＭは制動巻線を備えていないので、同期運転時に電圧が変化するとパワー乱調を生じ不安定となり易い。
【０００７】
以下に従来の実施の形態を示す。図５は従来の実施の形態を示すブロック図である。図５に示すように、商用電源１をインバータ装置２によって所望の電圧，周波数に変換し、その出力で負荷であるＨＭ３を駆動している。尚、インバータ装置２の出力側と複数台のＨＭ３間には起動グループ毎に、それぞれ負荷投入開閉器４とメータリレーのような電流検出器５を介して、リアクトル６とコンデンサ７及びコンデンサ投入開閉器８から成るフィルタ回路９が設けられている。
【０００８】
運転制御盤１０からはインバータ装置２の運転停止指令や電圧基準切換指令（定格電圧基準，停電再起動電圧基準，負荷投入時の電圧絞り基準に切替える指令）が発せられ、また前述の負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８をオンオフ制御する指令が発せられる。運転制御盤１０内には、起動グループ毎の前記電流検出器５から得られる電流値規定値以下信号が入力され起動完了条件を得ている。また同時にこれらの電流値規定値以下信号とＡＮＤ回路１１とで再起動完了の条件を得ている。
【０００９】
次に、上述した従来装置における通常時の動作を図５及び図６を参照して説明する。なお図６は、ＨＭの始動から、定格電圧運転、停電、復電、停電再起動、及び定格電圧運転への復帰までのＨＭの回転周波数ｆＨＭ、インバータ出力電圧ＶＩＮＶ、インバータ出力電流ＩＩＮＶ及びＮｏ．１起動グループの電流ＩＮＯ．１の推移を示すタイムチャートである。
【００１０】
図６に示すように、時刻ｔ１で運転制御盤１０からインバータ装置２への運転指令が発せられ、インバータ装置２は定格電圧にて無負荷運転を開始する。時刻ｔ２で運転制御盤１０はインバータ装置２へ負荷投入時の出力電圧絞りに対応する電圧基準切替指令を出力する。インバータ装置２の出力電圧が絞られている期間中に運転制御盤１０は、Ｎｏ１起動グループの起動を行うため負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８の投入指令を出力し、これらを投入する。時刻ｔ２で負荷が投入されるとＮｏ．１起動グループのＨＭ３は加速して行き、時刻ｔ３で回転周波数ｆＨＭが定格周波数に到達すると電流は定常電流に減少する。
【００１１】
電流検出器５により予め電流規定値を設定しておき、前記Ｎｏ．１起動グループの電流がこれ以下になると電流検出器５より、電流規定値以下信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０ではこれを起動完了と判断し、一定時間後次のＮｏ．２起動グループを時刻ｔ４で負荷投入する。このＮｏ．２起動グループは時刻ｔ５で定格周波数に到達する。このようにして以下順次同様に起動し、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、ないしＮｏ．ｎの全ての起動グループが定格周波数に到達し定格運転となる。
【００１２】
定格運転中、時刻ｔ６で商用電源１に停電が発生すると、インバータ装置２は停電を検出し、停電信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０は、この停電信号によってインバータ装置２への運転停止指令を発すると共に、負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８へオフ指令を出力し、全てのＨＭ３はフリーランとなる。
【００１３】
商用電源１が復電するタイミングを時刻ｔ７とし、停電が発生した時刻ｔ６からの時間経過が所定の時間以内であれば、運転制御盤１０から運転指令及び停電再起動電圧へ切替える電圧基準切替指令をインバータ装置２へ出力し、インバータ装置２は無負荷運転を開始する。運転制御盤１０は負荷投入時の電圧絞り動作期間中の時刻ｔ８のタイミングで全起動グループに対して負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８の投入指令を出力し、停電再起動電圧による停電再起動が開始される。
【００１４】
停電再起動によりＨＭ３が定格周波数まで加速し同期引き入れすると電流は定常電流に減少する。この電流変化を各起動グループの電流検出器５で検出し、規定値以下になると運転制御盤１０へ電流規定値以下信号が出力される。ここで、再起動完了の時間は、各起動グループで負荷特性が違うため、それぞれ異なる。
【００１５】
運転制御盤１０では、図５に示したように、ＡＮＤ回路１１により、各起動グループからの信号が全て成立すると停電再起動完了と判断し、時刻ｔ９のタイミングでインバータ装置２へ、停電再起動電圧基準から定格電圧基準に切換える電圧基準切替指令を発し、これによりインバータ出力電圧は停電前の定格電圧運転状態へ自動復帰する。このように従来停電再起動の完了条件を各起動グループ再起動完了のＡＮＤ条件としていたのは、前述した負荷特性のばらつきにより、一部のＨＭ３がすべりを持った状態でインバータ装置２の電圧を定格電圧に上げることによりインバータ出力電流ＩＩＮＶが過大となるのを防止するためである。
【００１６】
ここでＨＭ３は、定格運転到達後に停電再起動電圧から定格電圧に切替えられるので特性が変化する。例えば電圧上げ操作の場合は減励磁現象となり電流が増大するなどの変化が起きる。またインバータ装置２はＨＭ３のパワー乱調により電流が安定するまで数分ないし数十分必要となるのが現状である。
【００１７】
更に、ＨＭ３は停電再起動特性上、力率が改善されるのでフィルタ回路９のコンデンサ容量が過補償となり易い。フィルタ回路９のコンデンサ容量が過補償になるとインバータ装置２にとっては負荷力率が進みとなり制御が不安定となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、停電再起動運転時に停電再起動電圧による再起動を行い、再起動完了、すなわち同期運転後にそのまま定格電圧に切替えると、ＨＭ３の減励磁（電圧上げ操作の場合）及びパワー乱調が発生し，電流が数分ないし数十分に亘って不安定となる恐れがあった。また、停電再起動時はＨＭ３の再起動特性上、力率が定格運転時に比べると若干改善されるので、定格運転時と同じフィルタ回路のコンデンサ容量で再起動した場合、過補償になり、インバータ装置２にとっては進み力率で不安定となり、運転継続が困難となる恐れがあった。
【００１９】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたもので、停電再起動後の停電再起動電圧から停電前の運転電圧である定格電圧への移行をスムースに行える電動機制御装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電動機制御装置は、複数の起動グループに分割された複数台のヒステリシスモータを駆動するインバータ装置と、前記インバータ装置の出力側と前記ヒステリシスモータ間に前記起動グループ毎に負荷投入開閉器を介して接続されたリアクトル及びコンデンサからなるフィルタ回路と、前記各起動グループの電流を夫々検出する各電流検出器と、前記インバータ装置に制御指令を出力する制御手段とから構成され、前記インバータ装置は、前記ヒステリシスモータを始動から定格まで加速する定格電圧および前記定格電圧より低い停電再起動電圧の電圧基準を有し、前記制御手段は前記ヒステリシスモータ運転時に停電が発生した後の復電時の停電再起動を前記停電再起動電圧で行わせ、前記停電再起動期間中は前記フィルタ回路のコンデンサを定格運転時のコンデンサ容量とは異なるコンデンサ容量に切換えることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお，従来と同様の構成については同一符号を付す。
【００２７】
図１に示すように、商用電源１をインバータ装置２によって所望の電圧、周波数に変換し、その出力で負荷である複数台のＨＭ３を駆動している。尚、インバータ装置２の出力側とＨＭ３間には起動グループ毎に、それぞれ負荷投入開閉器４とメータリレーのような電流検出器５を介して、リアクトル６とコンデンサ７及びコンデンサ投入開閉器８から成るフィルタ回路９が設けられている。
【００２８】
運転制御盤１０は，インバータ装置２の運転停止制御、負荷投入開閉器５、コンデンサ投入開閉器８のオンオフ制御、更には停電期間の計測などを行う。また運転制御盤１０内には、インバータ装置２の出力側に設けられた各起動グループの電流検出器５から得られる電流規定値以下信号が入力され起動完了条件を得ている。また同時にこれらの電流規定値以下信号とＯＲ回路１２とで再起動完了の条件を得ている。更に、運転制御盤１０は、各運転モードに応じてインバータ装置２の電圧基準切替指令をインバータ装置２に発する。
【００２９】
ＨＭ３が起動完了し、定格運転に到達したかどうかの判断は、電流検出器５の電流規定値以下信号を用いて行う。全起動グループが定格運転になったことの判断は、各起動グループの電流検出器５の電流規定値以下信号が全て成立した時点とする。一方、停電再起動時の再起動完了の判断は、各起動グループの電流検出器５から得られる電流規定値以下信号の少なくとも１つが成立した時点とする。
【００３０】
図２は、前述した本発明の実施の形態の作用を説明するためのタイムチャートで、ＨＭの始動から定格電圧運転、停電、復電、停電再起動、及び定格電圧復帰への一連の動作における回転周波数ｆＨＭとインバータ出力電圧ＶＩＮＶ、インバータ出力電流ＩＩＮＶ、及びＮｏ．１起動グループの電流ＩＮＯ．１の推移を示す。
【００３１】
図２に示すように、まず時刻ｔ１で運転制御盤１０からインバータ装置２へ運転指令が出力され、インバータ装置２は定格電圧にて無負荷運転を開始する。時刻ｔ２で運転制御盤１０からインバータ装置２へ負荷投入時の出力電圧絞りのための電圧基準切替指令を出力し、出力電圧が絞られている期間中に、運転制御盤１０からＮｏ．１起動グループに負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８の投入指令を出力する。時刻ｔ２で負荷が投入されるとＮｏ．１起動グループのＨＭ３は加速して行き、時刻ｔ３で定格周波数に到達し同期引き入れすると電流は定常電流に減少する。
【００３２】
Ｎｏ．１起動グループの電流検出器５で予め電流規定値を設定しておき、電流がこれ以下になると電流検出器５から、電流規定値以下信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０ではこの電流規定値以下信号で起動完了と判断し、次のＮｏ．２起動グループを時刻ｔ４で負荷投入する。Ｎｏ．２起動グループのＨＭ３は、時刻ｔ５で定格周波数に到達し、Ｎｏ．２起動グループの電流規定値以下信号が成立する。以下同様に順次起動して行き，全起動グループが起動完了すると定格運転となる。
【００３３】
全てのＨＭ３が定格運転中、時刻ｔ６で商用電源１に停電が発生すると、インバータ装置２はこの停電を検出し、停電信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０は、この停電信号によりインバータ装置２を停止すると共に各起動グループの負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉８を一斉にオフにする。
【００３４】
時刻ｔ７で復電した時、停電時間が所定時間（例えば６０ｓ）以内であれば、運転制御盤１０はインバータ装置２に対して電圧基準切換指令を出力するとともに運転指令を出力する。インバータ装置２はこの電圧基準切換指令及び運転指令に基づき、停電再起動電圧にて無負荷運転を開始する。尚、停電時間が所定時間を超える場合は運転制御盤１０による自動停電再起動は行わない。
【００３５】
時刻ｔ８で運転制御盤１０はインバータ装置２へ負荷投入時の電圧絞りのための電圧基準切替指令を出力し、また、電圧絞り期間中に各起動グループの負荷投入開閉器４及びコンデンサ投入開閉器８へ投入指令を出力する。
【００３６】
全てのＨＭ３は、停電再起動電圧で負荷投入され加速して行き、各起動グループのＨＭ３が定格周波数に到達し同期引き入れすると電流が減少し、電流検出器５から電流規定値以下信号を運転制御盤１０へ出力する。運転制御盤１０は、時刻ｔ９でＯＲ回路１２の出力条件が成立すると、すなわち、各起動グループの電流検出器５の少なくとも１つが電流規定値以下になると、再起動完了と判断し再起動電圧から停電前の定格電圧に復帰する電圧基準切替指令をインバータ装置２へ出力する。
【００３７】
この結果、インバータ装置２の出力電圧は停電再起動電圧から定格電圧運転へ移行する。ここで、大部分のＨＭ３が同期引き入れしていない状態で電圧を定格電圧に移行させると、インバータ装置２の出力電流が増大することが考えられるが、負荷特性に大きな差がなければ、その時間は短時間となり、実用上の問題はない。
【００３８】
以上の本発明の第１の実施の形態の電動機制御装置によれば、大部分のＨＭは同期引き入れ前に定格電圧に戻す操作が行われるため、減励磁もしくは過励磁現象を起こすことなく、また、パワー乱調を起こすことなくスムースに定格運転に移行できる
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態において、運転制御盤１０は、インバータ装置２からの停電信号を受けて、タイマーで停電時間を計測する。所定時間内の停電であれば、復電後運転制御盤１０は自動的に停電再起動モードに入る。
【００３９】
第２の実施の形態は、この計測された停電時間を用い、演算結果が、予め負荷特性から得られる再起動に必要な時間より少し短めになるように設定された係数と、この計測された停電時間の乗算を行い、得られた時間を再起動完了条件とするものである。運転制御盤１０は、復電から前記得られた時間までの間、停電再起動電圧に対応する電圧基準切替指令を出力し、同時間が経過すると定格電圧に切替える電圧基準切替指令を発し、停電再起動電圧から定格電圧へ移行させる。
【００４０】
以上の本発明の第２の実施の形態の電動機制御装置に依れば、運転制御盤１０内で例えばプログラマブルコントローラを用いて停電時間の計測、再起動時間の演算等を容易に行うことが可能であるため、特別にＯＲ回路１２を設けることなく、スムースに再起動運転から定格運転に移行することが可能となる。また、第２の実施の形態の電動機制御装置によれば、運転状態に応じた微調整が可能となり、実用的である。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図３は第３の実施の形態を説明するタイムチャートを示す。
【００４２】
第１の実施の形態の動作説明のためのタイムチャート図２で説明したように、時刻ｔ６で停電、時刻ｔ７で復電、更に時刻ｔ８で負荷投入し、停電再起動電圧で再起動を開始し、各起動グループの電流検出器５から少なくとも１つの電流規定値以下信号が出力されると、時刻ｔ９で運転制御盤１０はインバータ装置２へ再起動電圧から定格電圧へ切替える電圧基準切替指令を出力する。第２の実施の形態の場合には、タイマーのカウントが演算で得られた時間に到達すると、運転制御盤１０はインバータ装置２へ再起動電圧から定格電圧へ切替える電圧基準切替指令を出力する。この電圧基準切替指令に従い、インバータ装置２は、所定の遅い電圧レート（例えば、１Ｖ／分）で定格電圧へ移行する。
【００４３】
このように、同期運転後、再起動電圧から定格電圧に移行する速度を遅くすると、前述したＨＭの減励磁による特性変化を抑えることが可能となり、よりスムースに再起動運転から定格運転への移行が可能となる。
【００４４】
（第４の実施の形態）
図４は第４の実施の形態を示すブロック構成図である。第１の実施の形態との相違点は、フィルタ回路９の構成において、コンデンサ容量を任意に切替えられるよう複数のコンデンサ（主コンデンサ７ａ，調整用コンデンサ７ｂ）とオンオフ可能な開閉器（主コンデンサ投入開閉器８ａ，調整用コンデンサ開閉器８ｂ）から構成したことである。これらの開閉器は運転制御盤１０よりオンオフ制御される。
【００４５】
以下停電再起動時の動作を説明する。定格運転時には、主コンデンサ７ａ及び調整用コンデンサ７ｂの両方が投入されている。停電再起動時には、前記フィルタ回路９の主コンデンサ投入開閉器８ａのみを投入し主コンデンサ７ａのみをフィルタ回路９用のコンデンサとして用いる。通常、調整用コンデンサ７ｂの容量は主コンデンサ７ａの容量の２０％程度に選定する。
【００４６】
この状態で停電再起動電圧にて再起動を行い、ＨＭ３が定格運転に到達すると電流が減少するので各起動グールプの電流検出器の規定値以下信号を監視し、すくなくとも１つが規定値以下になると再起動完了と判断し、停電前のコンデンサ容量に戻すようにする。具体的には、運転制御盤１０からインバータ装置２へ負荷投入時の電圧絞り指令に対応する電圧基準切替指令を出力し、その期間中に主コンデンサ投入開閉器８ａ及び調整用コンデンサ投入開閉器８ｂの両方にオン指令を出力すると共に定格電圧に切替えるための電圧基準切替指令を発し定格電圧へ移行させる。
【００４７】
上記説明は、停電再起動完了条件を起動グループのすくなくとも一つが電流規定値以下となった場合で行ったが、他の条件を用いた場合でも、コンデンサを切替えることは有効である。
【００４８】
以上の本発明の第４の実施の形態の電動機制御装置によれば、過補償によるインバータ装置の不安定運転を回避することができ、スムースに定格運転に移行することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、停電再起動後の停電再起動電圧から停電前の運転電圧である定格電圧への移行をスムースに行える電動機制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電動機制御装置の第１の実施の形態を示すブロック構成図。
【図２】 本発明の動作を説明するためのタイムチャート。
【図３】 本発明の電動機制御装置の第３の実施の形態を説明するタイムチャート。
【図４】 本発明の電動機制御装置の第４の実施の形態を示すブロック構成図。
【図５】 従来の電動機制御装置を示すブロック構成図。
【図６】 従来の動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１ 商用電源
２ インバータ装置
３ ヒステリシスモータ（ＨＭ）
４ 負荷投入開閉器
５ 電流検出器
６ リアクトル
７ コンデンサ
７ａ 主コンデンサ
７ｂ 調整用コンデンサ
８ コンデンサ投入開閉器
８ａ 主コンデンサ投入用開閉器
８ｂ 調整用コンデンサ投入用開閉器
９ フィルタ回路
１０ 運転制御盤
１１ ＡＮＤ回路
１２ ＯＲ回路
Claims (2)
- 複数の起動グループに分割された複数台のヒステリシスモータを駆動するインバータ装置と、
前記インバータ装置の出力側と前記ヒステリシスモータ間に前記起動グループ毎に負荷投入開閉器を介して接続されたリアクトル及びコンデンサからなるフィルタ回路と、
前記各起動グループの電流を夫々検出する各電流検出器と、
前記インバータ装置に制御指令を出力する制御手段とから構成され、
前記インバータ装置は、前記ヒステリシスモータを始動から定格まで加速する定格電圧および前記定格電圧より低い停電再起動電圧の電圧基準を有し、
前記制御手段は前記ヒステリシスモータ運転時に停電が発生した後の復電時の停電再起動を前記停電再起動電圧で行わせ、
前記停電再起動期間中は前記フィルタ回路のコンデンサを定格運転時のコンデンサ容量とは異なるコンデンサ容量に切換えることを特徴とする電動機制御装置。 - 複数の起動グループに分割された複数台のヒステリシスモータを駆動するインバータ装置と、
前記インバータ装置の出力側と前記ヒステリシスモータ間に前記起動グループ毎に負荷投入開閉器を介して接続されたリアクトル及びコンデンサからなるフィルタ回路と、
前記各起動グループの電流を夫々検出し、予め設定した電流規定値以下信号を得る各電流検出器と、
前記インバータ装置に制御指令を出力する制御手段とから構成され、
前記インバータ装置は、前記ヒステリシスモータを始動から定格まで加速する定格電圧および前記定格電圧より低い停電再起動電圧の電圧基準を有し、
前記制御手段は前記ヒステリシスモータ運転時に停電が発生した後の復電時の停電再起動を前記停電再起動電圧で行わせ、
前記停電再起動期間中に前記各起動グループの前記電流検出器からの少なくとも１つの電流規定値以下信号を受けた時再起動完了とし、
前記停電再起動電圧を定格電圧に移行させるようにし、
前記停電再起動期間中は前記フィルタ回路のコンデンサを定格運転時のコンデンサ容量とは異なるコンデンサ容量に切換えることを特徴とする電動機制御装置。
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