JP4831527B2 - Voltage source inverter device and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、電動機駆動用電圧形インバータ装置とその運転方法に関する。 The present invention relates to a voltage source inverter device for driving an electric motor and an operation method thereof.
従来の電圧形インバータ装置における瞬時停電時の運転方法は、平滑用コンデンサの端子電圧(中間電圧)がレベル1以下に下がれば交流電動機を減速させ、減速に伴う回生電力により中間電圧がレベル2以上に上がれば交流電動機を増速させ、以後前記の如く中間電圧の増減に従い加減速制御を繰り返すことにより、中間電圧の降下率の低減を図っている(例えば、特許文献1参照)。
また、瞬時停電時の停電検出回路の作動によりインバータ回路の速度指令を僅かに下げる減速度指令を送出し、電動機を回生動作させることで、インバータ回路電圧の低下を防止するものもある(例えば、特許文献2参照)。
The operation method at the time of instantaneous power failure in the conventional voltage source inverter device is that the AC motor is decelerated if the terminal voltage (intermediate voltage) of the smoothing capacitor falls to
In addition, there is one that prevents a decrease in the inverter circuit voltage by sending a deceleration command that slightly lowers the speed command of the inverter circuit due to the operation of the power failure detection circuit at the time of an instantaneous power failure and causing the motor to perform a regenerative operation (for example, Patent Document 2).
さらに、停電検出信号により交流電動機へのトルク指令を零とし磁束指令を小さくすることによって継続運転時の電力損失を小さくし、平滑コンデンサに蓄えられたエネルギーで瞬時停電時の運転継続をまかなうようにしているものもある(例えば、特許文献3参照)。
また、さらには、停電検出信号によりインバータ装置は減速を開始させ、減速中は直流中間電圧が一定となるように、直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート1を演算し直流中間電圧の変化率より減速レート2を演算し、前記2つの減速レートを乗じた値をPI制御することにより減速時間を制御し、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止するものもある(例えば、特許文献4参照)。
このように、従来の電圧形インバータ装置における瞬時停電時の運転方法は、平滑用コンデンサの端子電圧(中間電圧)のレベル、あるいは、停電検出回路の作動により速度指令を調整、あるいは、減速レートを決定して電動機を回生動作させたり、トルク指令を零とし磁束指令を小さくして電力損失を小さくするのである。
Further, the inverter device starts deceleration by the power failure detection signal, and the
As described above, the operation method at the time of the instantaneous power failure in the conventional voltage type inverter device is to adjust the speed command by the level of the terminal voltage (intermediate voltage) of the smoothing capacitor or the operation of the power failure detection circuit, or to set the deceleration rate. The power loss is reduced by determining and operating the motor regeneratively or by reducing the torque command to zero and reducing the magnetic flux command.
従来の電圧形インバータ制御装置における瞬時停電時の運転継続方法では、負荷が変化するシステムへの適用において、許容速度までの減速時間の設定が難しい、あるいは、減速時間の設定が遅いと低電圧になってしまったり、減速時間の設定が短いと減速と加速を繰り返し、モータに振動を与えるという問題が生じたりする。特に、機械剛性の低いシステムや、平滑コンデンサ容量が減らされた電圧形インバータ制御装置への適用において、平滑コンデンサの端子電圧である直流母線電圧(Vpn)の降下および上昇の変化が急峻なため過電圧や低電圧でトリップしやすく、滑らかな減速運転をさせるための調整が難しいという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、機械剛性の低いシステムや、平滑コンデンサ容量が減らされた電圧形インバータ制御装置への適用においても、難しい調整が不要で、瞬時停電中に過電圧や低電庄がトリップすることなく、運転継続できる電圧形インバータ制御装置、およびその運転方法を提供することを目的とする。
In conventional voltage-type inverter control devices, the operation continuation method during an instantaneous power failure is difficult to set the deceleration time up to the permissible speed when applied to a system with varying load, or the voltage decreases when the deceleration time is set slowly. If the setting of the deceleration time is short, there is a problem that the motor is vibrated repeatedly by decelerating and accelerating. In particular, when applied to systems with low mechanical rigidity and voltage source inverter control devices with reduced smoothing capacitor capacity, the drop in and rise in DC bus voltage (Vpn), which is the terminal voltage of the smoothing capacitor, is abrupt. There is a problem that it is easy to trip at low voltage and difficult to adjust for smooth deceleration operation.
The present invention has been made in view of such problems, and even when applied to a system with low mechanical rigidity or a voltage source inverter control device with a reduced smoothing capacitor capacity, difficult adjustment is not required, and instantaneous power failure It is an object of the present invention to provide a voltage source inverter control device capable of continuing operation without tripping overvoltage or low voltage, and an operation method thereof.
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項1に記載の発明は、交流電動機を負荷とし、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路からの直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを介して送られる直流電力を任意の周波数に変換するPWMインバータ回路と、インバータ出力電流を検出する電流検出器と、前記平滑コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出回路と、前記交流電源の瞬時停電を検出する停電検出回路と、速度指令を基に出力電圧指令を演算する出力電圧指令演算回路と、前記出力電圧指令演算回路の出力信号をもとに前記PWMインバータ回路を制御するPWM制御回路と、前記PWM制御回路からの出力信号をもとに前記PWMインバータ回路を駆動するべ一スドライブ回路とを備えた電圧形インバータ制御装置において、前記電圧形インバータ制御装置のパワー出力を演算するパワー演算回路と、前記電圧検出回路の出力値、および前記パワー演算回路の出力値に基づいて、パワー出力目標値と瞬時停電時の速度指令値を演算する速度指令演算回路を有し、前記停電検出回路は、減速運転中に前記交流電源の電圧が停電検出前の値になるか、前記電圧検出回路出力が上昇すると減速を停止させることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
According to the first aspect of the present invention, an AC motor is used as a load and a rectifier circuit that converts AC power from an AC power source into DC power, a smoothing capacitor that smoothes a DC voltage from the rectifier circuit, and the smoothing capacitor are used. PWM inverter circuit that converts DC power sent to any frequency, current detector that detects inverter output current, voltage detection circuit that detects the terminal voltage of the smoothing capacitor, and instantaneous power failure detection of the AC power supply A power failure detection circuit, an output voltage command calculation circuit that calculates an output voltage command based on a speed command, a PWM control circuit that controls the PWM inverter circuit based on an output signal of the output voltage command calculation circuit, A voltage source inverter control device comprising a base drive circuit for driving the PWM inverter circuit based on an output signal from the PWM control circuit A power calculation circuit for calculating a power output of the voltage source inverter control device, an output value of the voltage detection circuit, and an output value of the power calculation circuit, a power output target value and a speed command at the time of an instantaneous power failure It has a speed command calculation circuit that calculates a value, and the power failure detection circuit stops deceleration when the voltage of the AC power supply becomes a value before the power failure detection during deceleration operation or when the voltage detection circuit output rises. It is characterized by.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の電圧形インバータ制御装置であって、前記速度指令演算回路は、前記パワー演算回路の出力値の符号に基づき前記電圧形インバータ制御装置でのパワー損失分を加算あるいは減算して前記パワー出力目標値を補正演算し、瞬時停電時の速度指令値を演算することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の電圧形インバータ制御装置であって、前記速度指令演算回路は、前記パワー出力目標値の符号に基づき前記交流電動機を含む機械でのパワー損失分を加算あるいは減算して前記パワー出力目標値を補正演算し、瞬時停電時の速度指令値を演算することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1記載の電圧形インバータ制御装置であって、前記速度指令演算回路は、前記パワー出力目標値と交流電動機の速度情報に基づいて得られるトルク目標値にリミット処理をすることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載の電圧形インバータ制御装置であって、前記交流電動機が誘導機である場合において、前記速度指令演算回路は、前記パワー出力目標値と交流電動機の速度情報に基づいて得られるトルク目標値を用いてすべり周波数指令を演算し、すべり補償することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the voltage source inverter control device according to the first aspect, wherein the speed command arithmetic circuit is a power source in the voltage source inverter control device based on a sign of an output value of the power arithmetic circuit. The power output target value is corrected and calculated by adding or subtracting the loss, and the speed command value at the moment of power failure is calculated.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the voltage source inverter control device according to the first aspect, wherein the speed command calculation circuit is configured to reduce power loss in a machine including the AC motor based on a sign of the power output target value. The power output target value is corrected and calculated by adding or subtracting, and the speed command value at the moment of power failure is calculated.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the voltage source inverter control device according to the first aspect, wherein the speed command calculation circuit generates a torque target value obtained based on the power output target value and speed information of the AC motor. It is characterized by a limit process.
A fifth aspect of the present invention is the voltage source inverter control device according to any one of the first to fourth aspects, wherein, when the AC motor is an induction machine, the speed command calculation circuit includes the power output A slip frequency command is calculated using a torque target value obtained based on the target value and speed information of the AC motor, and the slip compensation is performed.
また、上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項6に記載の発明は、交流電動機を負荷とし、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路からの直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを介して送られる直流電力を任意の周波数に変換するPWMインバータ回路と、インバータ出力電流を検出する電流検出器と、前記平滑コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出回路と、前記交流電源の瞬時停電を検出する停電検出回路と、速度指令を基に出力電圧指令を演算する出力電圧指令演算回路と、前記出力電圧指令演算回路の出力信号をもとに前記PWMインバータ回路を制御するPWM制御回路と、前記PWM制御回路からの出力信号をもとに前記PWMインバータ回路を駆動するべ一スドライブ回路とを備えた電圧形インバータ制御装置の交流電源の瞬時停電に対処する運転方法において、前記電圧形インバータ制御装置のパワー出力を演算し、前記電圧検出回路の出力値、および前記パワー出力値に基づいてパワー出力目標値を求めるという手順で瞬時停電時の速度指令値を演算し、減速運転中に前記交流電源の電圧が停電検出前の値になるか、前記電圧検出回路出力が上昇すると減速を停止させることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
According to a sixth aspect of the present invention, an AC motor is used as a load, a rectifier circuit that converts AC power from an AC power source into DC power, a smoothing capacitor that smoothes a DC voltage from the rectifier circuit, and the smoothing capacitor. PWM inverter circuit that converts DC power sent to any frequency, current detector that detects inverter output current, voltage detection circuit that detects the terminal voltage of the smoothing capacitor, and instantaneous power failure detection of the AC power supply A power failure detection circuit, an output voltage command calculation circuit that calculates an output voltage command based on a speed command, a PWM control circuit that controls the PWM inverter circuit based on an output signal of the output voltage command calculation circuit, A voltage source inverter control device comprising a base drive circuit for driving the PWM inverter circuit based on an output signal from the PWM control circuit In the operation method for dealing with an instantaneous power failure of the AC power source, a procedure for calculating a power output of the voltage source inverter control device and obtaining a power output target value based on the output value of the voltage detection circuit and the power output value Then, the speed command value at the moment of power failure is calculated, and the deceleration is stopped when the voltage of the AC power source becomes the value before the power failure is detected or the voltage detection circuit output rises during the deceleration operation.
請求項7に記載の発明は、請求項6記載の電圧形インバータ制御装置の運転方法であって、前記速度指令演算回路では、前記パワー演算回路の出力値の符号に基づき前記電圧形インバータ制御装置でのパワー損失分を加算あるいは減算して前記パワー出力目標値を補正演算し、瞬時停電時の速度指令値を演算することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項6記載の電圧形インバータ制御装置の運転方法であって、前記速度指令演算回路では、前記パワー出力目標値の符号に基づき前記交流電動機を含む機械でのパワー損失分を加算あるいは減算して前記パワー出力目標値を補正演算し、瞬時停電時の速度指令値を演算することを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項6記載の電圧形インバータ制御装置の運転方法であって、前記速度指令演算回路では、前記パワー出力目標値と交流電動機の速度情報に基づいて得られるトルク目標値にリミット処理をすることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項6から9のいずれかに記載の電圧形インバータ制御装置の運転方法であって、前記速度指令演算回路は、前記交流電動機が誘導機である場合において、前記パワー出力目標値と交流電動機の速度情報に基づいて得られるトルク目標値を用いてすべり周波数指令を演算し、すべり補償することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for operating the voltage source inverter control device according to the sixth aspect, wherein in the speed command calculation circuit, the voltage type inverter control device is based on a sign of an output value of the power calculation circuit. The power output target value is corrected and calculated by adding or subtracting the amount of power loss at, and the speed command value at the moment of power failure is calculated.
The invention according to claim 8 is the operation method of the voltage source inverter control device according to claim 6, wherein the speed command calculation circuit is a machine including the AC motor based on the sign of the power output target value. The power output target value is corrected and calculated by adding or subtracting power loss, and the speed command value at the moment of power failure is calculated.
The invention according to
The invention described in
請求項1、6に記載の発明によると、平滑コンデンサ端子の目標電圧と検出電圧に基づいて減速指令を決定するループの内側に、電圧形インバータ制御装置のパワー出力を制御するループを構成でき、平滑コンデンサの端子電圧の目標値制御を早く収束させることができる。
また、請求項2、7に記載の発明によると、電圧形インバータ制御装置でのパワー損失分を考慮したパワー出力目標値が演算でき、請求項3、8に記載の発明によると、交流電動機を含む機械でのパワー損失分を考慮したパワー出力目標値が演算できる。このため、平滑コンデンサ端子の目標電圧と検出値が一致した状態でも、スムーズに減速運転でき、不必要な減速停止、減速を繰り返すことがなくなる。
また、請求項4、9に記載の発明によると、トルク目標値を制限でき、過度なトルクの発生を防止できるので適用機械を保護することができる。
また、請求項5、10に記載の発明によると、負荷である交流電動機が誘導機である場合において、すべり周波数を補償して減速運転でき、目論見の回生電力を得るまでの遅れ時間を短縮できる。
According to the first and sixth aspects of the invention, a loop for controlling the power output of the voltage source inverter control device can be configured inside the loop for determining the deceleration command based on the target voltage and the detection voltage of the smoothing capacitor terminal, The target value control of the smoothing capacitor terminal voltage can be quickly converged.
Further, according to the inventions of
In addition, according to the fourth and ninth aspects of the present invention, the target torque value can be limited and the generation of excessive torque can be prevented, so that the applied machine can be protected.
According to the fifth and tenth aspects of the present invention, when the AC motor as a load is an induction machine, the slip frequency can be compensated for decelerating operation, and the delay time until the intended regenerative power is obtained can be shortened. .
以下、本発明の実施の形態、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention and specific examples of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の電圧形インバータ制御装置全体を示す概要構成図である。
図1において、1は交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流回路、2は整流回路1からの直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、3は平滑コンデンサ2を介して送られる直流電力を任意の周波数に変換するPWMインバータ回路、4はインバータ出力電流を検出する電流検出器、5は平滑コンデンサ2の端子電圧を検出する電圧検出回路、6は停電を検出し停電検出中の速度指令を選択する停電検出回路、7は停電検出中の速度指令を演算する速度指令演算回路、8は停電検出回路6から送出される速度指令をもとに出力電圧指令を演算する出力電圧指令演算回路、9は停電検出回路6から送出される出力信号をもとにPWMインバータ回路3をPWM制御するPWM制御回路、10はPWM制御回路9からの出力信号をもとにPWMインバータ回路3を駆動するべ一スドライブ回路から構成される。
なお、11は交流電源側の電磁接触器、12は通常運転時の速度指令を設定する速度指令設定器と、13はPWMインバータ回路3の出力で駆動される交流電動機であり、電圧形インバータ制御装置に接続されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the entire voltage source inverter control device of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a rectifier circuit that converts AC power from an AC power source into DC power, 2 is a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage from the
Reference numeral 11 is an AC contactor on the AC power supply side, 12 is a speed command setter for setting a speed command during normal operation, and 13 is an AC electric motor driven by the output of the PWM inverter circuit 3, which is controlled by a voltage source inverter. Connected to the device.
図2は、通常運転時と停電検出時で、速度指令を選択する停電検出回路6のブロック図である。
図2において、停電検出回路6は、スイッチ回路21、ソフトスタータ22、OR回路23、比較器24、所定値設定回路(UVレベル1)25を有し、電磁接触器11からの停電検出用接点信号と後述する比較器24出力のOR回路23の出力信号を停電検出信号として速度指令演算回路7に送出する。また、電圧検出回路5からの平滑コンデンサ2の端子電圧Vpnと所定値設定回路25出力とを比較器24で比較し、端子電圧が所定値設定回路25出力より低ければ、UV(低電圧)として信号出力する。また、スイッチ回路21は、停電時の速度指令演算回路7からの速度指令と、ソフトスタータ22を経由した通常時の速度指令設定器12からの速度指令を停電検出信号で切り替える。
FIG. 2 is a block diagram of the power failure detection circuit 6 that selects a speed command during normal operation and when a power failure is detected.
In FIG. 2, the power failure detection circuit 6 includes a switch circuit 21, a
図3は停電検出中の速度指令を演算する速度指令演算回路7のブロック図である。
図3において、31、32、33は、それぞれ所定値設定回路で平滑コンデンサ2の端子の目標電圧Vpnc、平滑コンデンサ2のコンデンサ容量C、交流電動機13を含む負荷全体の慣性モーメントJが設定され、34は平滑コンデサ2で蓄積されるエネルギー目標値演算回路、35は平滑コンデサ2で蓄積されているエネルギー演算回路、36はパワー演算回路、37は減算器、38は34,35送出の蓄積エネルギーの目標値と現状値を一致させるのに要する目標時間を設定する目標時間設定回路、39は除算器、40は減算器、41は乗算器、42は加算器、43は交流電動機13を含む負荷全体の運動エネルギー演算回路、44は2/J倍の係数器、45は除算器、46はルート演算器、48は速度演算回路、49は遅延回路を有する。
FIG. 3 is a block diagram of a speed
In FIG. 3,
エネルギー目標値演算回路34では、所定値設定回路31と32の出力を用い(C×Vpnc2)/2を演算し、エネルギー演算回路35では所定値設定回路31出力と電圧検出回路5から送出される平滑コンデンサ2の端子電圧Vpcを用いて(C×Vpn2)/2を演算し、パワー演算回路36では、電流検出器4で得られたインバータ出力電流検出値と、出力電圧指令演算回路8から送出された電圧指令値をもとにパワー出力Pを演算する。
The energy target
一方、目標時間設定回路38では、電圧形インバータ制御装置のパワー出力目標値Prefは一定とすると、(1)式の関係式を得る。
(C×Vpnc2)/2−(C×Vpn2)/2 =−Pref×Δt ・・・ (1)
On the other hand, the target
(C × Vpnc 2 ) / 2− (C × Vpn 2 ) / 2 = −Pref × Δt (1)
これをもとに、平滑コンデンサ2で蓄積されるエネルギーを目標値に一致させるのに必要な目標時間Δtを決めておき、そのときのPrefを(2)式で演算する。
Pref =C×(Vpn2−Vpnc2)/Δt ・・・ (2)
Based on this, a target time Δt required to make the energy stored in the smoothing capacitor 2 coincide with the target value is determined, and Pref at that time is calculated by the equation (2).
Pref = C × (Vpn 2 −Vpnc 2 ) / Δt (2)
また、上記目標時間Δt後の速度指令は、運動エネルギーの差は供給したパワーと上記Δtの積であると近似して(3)式で求めることができる。
(J×ωrref2)/2−(J×ωr^2)/2 = Pref×Δt
よって、ωrref={〔(J×ωr^2)/2 + Pref×Δt〕×2/J}1/2
・・・ (3)
Further, the speed command after the target time Δt can be obtained by Equation (3) by approximating that the difference in kinetic energy is the product of the supplied power and the Δt.
(J × ωrref 2 ) / 2− (J × ωr ^ 2 ) / 2 = Pref × Δt
Therefore, ωrref = {[(J × ωr ^ 2 ) / 2 + Pref × Δt] × 2 / J} 1/2
(3)
速度演算回路48では、(3)式で求めた速度指令ωrrefを上記目標時間Δtを基に、今回送出する速度指令として演算する。
なお、目標時間Δtは一定値でもよいし、目標時間設定回路38に(Vpnc−Vpn)等との関数値として内蔵するようにしてもよい。
また、交流電動機13の速度情報ωr^を、前回の速度指令を用いて得るようにしたが、速度を検出あるいは推定する回路を内蔵する場合は、その速度検出値あるいは推定値を用いてもよい。
The
The target time Δt may be a constant value or may be incorporated in the target
Further, the speed information ωr ^ of the AC motor 13 is obtained by using the previous speed command. However, when a circuit for detecting or estimating the speed is incorporated, the detected speed value or the estimated value may be used. .
図4は第2実施例の構成を示す速度指令演算回路7’のブロック図である。
図4の図3と異なるところは、速度指令演算回路7を7’に置き換えた点であり、減算器40を加減算器40’に変更し、所定値設定回路51、除算器52、トルクリミット回路53、乗算器54、所定値設定回路55、加減算器56、乗算器57、すべり演算回路58、加算器59、減算器60を追加したことである。
所定値設定回路51は電圧形インバータ制御装置でのパワー損失量を、所定値設定回路55は交流電動機を含む機械でのパワー損失量が設定値されている。
パワー出力目標値Prefに電圧形インバータ制御装置でのパワー損失量を加減算した値を、交流電動機13の速度情報ωr^で除算器52を用いて除算してトルク目標値に変換し、このトルク目標値をトルクリミット回路53で機械保護を考慮した値で制限する。さらに、交流電動機13の速度情報ωr^と乗算器54で乗算し、パワー出力目標値Prefとする。さらに、このパワー出力目標値Prefに交流電動機を含む機械でのパワー損失量を加減算器56で加減算する。
FIG. 4 is a block diagram of a speed
4 differs from FIG. 3 in that the speed
The predetermined
The value obtained by adding or subtracting the power loss amount in the voltage source inverter control device to the power output target value Pref is divided by the speed information ωr ^ of the AC motor 13 using the
また、適用電動機が誘導機であれば、トルクリミット回路53の出力値を用いて、すべり周波数を演算し、加算器59を用いて停電時の速度指令に加算することで、すべり補償を行う。この場合、実施例では遅延回路49から送出される交流電動機13の速度情報ωr^には、すべり周波数を含むように構成されるので、減算器60を用いてすべり周波数を減算し、ωr^を置き換える。
40’と56を加減算器にしたのは、パワー出力演算値Pやパワー出力目標値Prefの符号により、交流電動機13は、回生動作だけでなく、電動(カ行)動作となることを考慮したもので、加減算器40’はパワー出力演算値Pが電動(カ行)となる場合に加算器として、加減算器56はパワー出力目標値Prefが電動(カ行)となる場合に加算器として動作させると、なお効果的に本発明を実施できる。
ここでは、電圧形インバータ制御装置や交流電動機を含む機械でのパワー損失分を、所定値設定回路51、55の設定値として一定としたが、厳密にインバータ出力電流等の関数にして内蔵するようにしてもよいのは言うまでもない。
Further, if the applied motor is an induction machine, the slip frequency is calculated by using the output value of the
The reason why 40 'and 56 are used as an adder / subtracter is that the AC motor 13 is operated not only in regenerative operation but also in electric (crawling) operation depending on the sign of the power output calculation value P and the power output target value Pref. The adder / subtractor 40 'operates as an adder when the power output calculation value P is electrically driven (cash row), and the adder /
Here, the power loss in the machine including the voltage source inverter control device and the AC motor is constant as the set value of the predetermined
上記図4は、図3の構成から電圧形インバータ制御装置でのパワー損失、交流電動機を含む機械でのパワー損失、機械保護、および適用電動機が誘導機の場合のすべり周波数補償についてのすべての考慮を含む構成としたが、これらの考慮のための追加はどれか1つだけでも、複数個の任意の組み合わせであってもよい。また、その場合でもそれぞれの効果に変わりはない。 FIG. 4 shows all the considerations for the power loss in the voltage source inverter controller, the power loss in the machine including the AC motor, the mechanical protection, and the slip frequency compensation when the applied motor is an induction machine from the configuration of FIG. However, any one of these additions for consideration may be used, or any combination of a plurality of them may be used. Even in that case, each effect is not changed.
図5は第3実施例の構成を示す速度指令演算回路7’’のブロック図である。
図5の図4と異なるところは、速度指令演算回路7’を7’’に置き換えた点であり、所定値設定回路33、目標時間設定回路38、除算器39、45、加算器42、運動エネルギー演算回路43、係数器44、ルート演算器46、減算器47、所定値設定回路51、55、乗算器54、加減算器56、乗算器57を削除し、係数器61,63、所定値設定回路62、加算器64を追加したことである。
係数器61は,上記説明でのエネルギー目標値演算回路34,エネルギー演算回路35で送出の蓄積エネルギーの目標値と現状値を一致させる所要時間と同様の働きをするもので、蓄積エネルギーの目標値と現状値を一致させる比例ゲインとして設定されていて、係数器61の出力はパワー出力目標値Prefとなる。係数器63は、交流電動機13を含む負荷全体の慣性モーメントの設定値Jの逆数を目安とし、トルクから加速度への変換係数に相当するゲインとして設定される。所定値設定回路62は電圧形インバータ制御装置と交流電動機を含む機械でのパワー損失の合計量が設定値されている。また、加算器64は、速度情報ωr^と加速度情報から速度指令値を演算するための加算器である。
FIG. 5 is a block diagram of a speed command calculation circuit 7 '' showing the configuration of the third embodiment.
5 differs from FIG. 4 in that the speed
The
パワー出力目標値Prefは、電圧形インバータ制御装置、交流電動機を含む機械でのパワー損失量を減算した値で補正し新たにPrefとして書き換え、パワー演算回路36で演算したパワー出力演算値Pとの差を、交流電動機13の速度情報ωr^で除算器52を用いて除算してトルク目標値に変換する。このトルク目標値は、トルクリミット回路53の設定値で制限される。
また、適用電動機が誘導機であれば、トルクリミット回路53の出力値を用いて、すべり周波数を演算し、加算器59を用いて速度指令に加算することで、すべり補償を行う。
なお、ここでは、電圧形インバータ制御装置や交流電動機を含む機械でのパワー損失分を、所定値設定回路62の設定値として一定としたが、厳密にインバータ出力電流等の関数にして内蔵するようにしてもよいのは言うまでもない。
The power output target value Pref is corrected with a value obtained by subtracting the amount of power loss in a machine including a voltage source inverter control device and an AC motor, newly rewritten as Pref, and the power output calculation value P calculated by the
Further, if the applied motor is an induction machine, the slip frequency is calculated by using the output value of the
Here, the power loss in the machine including the voltage source inverter control device and the AC motor is constant as the set value of the predetermined
次に、本実施例の電圧形インバータ制御装置における停電検出中の運転継続制御方法について説明する。
図6は停電発生時のタイムチャートである。
図6の(a)は交流電源の入切状態、(b)は停電検出用接点の開閉状態、(c)は運転指令の状態、(d)は平滑コンデンサ2の端子電圧Vpnの変化、および(f)は電圧形インバータ制御装置の速度指令をそれぞれ示す。
いま、交流電源の瞬時停電が発生すると、電磁接触器11(図1)が開になるか、または電圧検出回路5が検出した平滑コンデンサ2の端子電圧が低電圧検出レベル(UVレベル1)以下になる。停電検出回路6は、どちらか早いタイミングで停電を検出する。停電検出回路6は、停電を検出すると、停電検出中の信号が'1'とし、図2に示すように、停電検出回路6は、スイッチ回路21によって速度指令を通常時速度指令から停電検出中の速度指令に切り替える。
速度指令が、停電検出中の速度指令(減速指令)に切り替わると、交流電動機13は減速を開始し、その減速量と慣性モーメントJに応じた運動エネルギーが、前記PWMインバータ回路3を経由して回生電力となって前記平滑コンデンサ2を充電し、その端子電圧を上昇させる。このとき、厳密には、電圧形インバータ制御装置でのパワー損失、交流電動機を含む機械のパワー損失に相当分が減少している。
Next, the operation continuation control method during power failure detection in the voltage source inverter control apparatus of the present embodiment will be described.
FIG. 6 is a time chart when a power failure occurs.
6A is an AC power supply ON / OFF state, FIG. 6B is a power failure detection contact open / close state, FIG. 6C is an operation command state, FIG. 6D is a change in the terminal voltage Vpn of the smoothing capacitor 2, and (F) shows the speed command of the voltage source inverter control device.
When an instantaneous power failure of the AC power supply occurs, the magnetic contactor 11 (FIG. 1) is opened, or the terminal voltage of the smoothing capacitor 2 detected by the voltage detection circuit 5 is lower than the low voltage detection level (UV level 1). become. The power failure detection circuit 6 detects a power failure at the earlier timing. When the power failure detection circuit 6 detects a power failure, the power failure detection signal is “1”. As shown in FIG. 2, the power failure detection circuit 6 detects the power failure from the normal speed command by the switch circuit 21. Switch to the speed command.
When the speed command is switched to a speed command (deceleration command) during power failure detection, the AC motor 13 starts to decelerate, and the kinetic energy corresponding to the deceleration amount and the moment of inertia J passes through the PWM inverter circuit 3. The smoothing capacitor 2 is charged as regenerative power, and its terminal voltage is increased. At this time, strictly speaking, the power loss in the voltage source inverter control device and the power loss in the machine including the AC motor are considerably reduced.
また、停電検出中の信号が'1'なると、停電検出回路6は停電中信号を、速度指令演算回路7あるいは7’に送出する。速度指令演算回路7あるいは7’では、図3、あるは図4に示すブロック図に基づき、交流電動機13を減速させる速度指令を演算する。
速度指令演算回路7では、平滑コンデンサ2端子の目標電圧Vpncと電圧検出回路8での検出電圧Vpnが一致するように、厳密には、平滑コンデンサ2で蓄積されるエネルギーが目標値(C×Vpnc2/2)と検出値(C×Vpn2/2)が一致するようにパワー出力目標値Prefを演算し、このパワー出力目標値Prefと、パワー演算回路36で演算したパワー出力演算値Pが一致するように、負荷を運動エネルギーの差を演算し、上記(2)式、(3)式をもとに速度指令ωrefを演算する。速度演算器48では、上記(3)式で求めた速度指令ωrrefを上記目標時間Δtと演算処理のサンプリング時間から、今回送出する速度指令を演算する。
When the power failure detection signal becomes “1”, the power failure detection circuit 6 sends the power failure detection signal to the speed
Strictly speaking, in the speed
速度指令演算回路7’、7’’では、パワー出力目標値Prefを演算の際に、電圧形インバータ制御装置でのパワー損失分や、交流電動機を含む機械でのパワー損失分を考慮して、パワー出力目標値Prefを補正演算する。
また、パワー出力目標値Prefを交流電動機13の速度情報ωr^で除算し、トルク目標値を求めた後、機械保護のために制限する。
さらに、適用電動機が誘導機であれば、トルク目標値をもとにすべり演算回路58 ですべり周波数を演算し、速度指令に加算してすべり補償する。
このようにして、停電時の速度指令を演算し、電圧指令演算器に速度指令を送出し、交流電動機13を減速運転する。
In calculating the power output target value Pref, the speed
Further, after the power output target value Pref is divided by the speed information ωr ^ of the AC motor 13 to obtain the torque target value, it is limited for machine protection.
Furthermore, if the applicable motor is an induction machine, the
In this way, the speed command at the time of power failure is calculated, the speed command is sent to the voltage command calculator, and the AC motor 13 is decelerated.
交流電源の瞬時停電が回復すると、電磁接触器11が閉でかつ、平滑コンデンサ2の端子電圧が低電圧検出レベル(UVレベル1)以上になり、図2の停電検出信号が'0'となり、通常運転の速度指令に切り替わり、通常運転での加減速時間で速度指令設定値まで加速、または減速することになる。 When the instantaneous power failure of the AC power supply is recovered, the magnetic contactor 11 is closed and the terminal voltage of the smoothing capacitor 2 becomes the low voltage detection level (UV level 1) or more, and the power failure detection signal in FIG. It switches to the speed command for normal operation and accelerates or decelerates to the speed command set value during the acceleration / deceleration time in normal operation.
以上の構成であるので、交流電源が瞬時停電すると、停電時の速度指令が選択され、減速運転し、交流電源の瞬時停電が回復すると、通常運転の速度指令に切り替わり、通常運転での加減速時間で速度指令設定値まで加速、または減速する速度指令を与える運転となる手順となるので、瞬時停電時に運転を継続することができる。 Because of the above configuration, when the AC power supply is instantaneously interrupted, the speed command at the time of the power failure is selected, and the operation is decelerated. Since the procedure is to provide a speed command that accelerates or decelerates to the speed command set value over time, the operation can be continued during an instantaneous power failure.
1 整流回路
2 平滑コンデンサ
3 PWMインバータ回路
4 電流検出器
5 電圧検出回路
6 停電検出回路
7、7’、7’’ 速度指令演算回路
8 出力電圧指令演算回路
9 PWM制御回路
10 ベースドライブ回路
11 電磁接触器
12 速度指令設定器
13 交流電動機
20 電圧形インバータ制御装置
21 スイッチ回路
22 ソフトスタータ
23 OR回路
24 比較器
25、31、32、33、51、55、62 所定値設定回路
34 エネルギー目標値演算回路
35 エネルギー演算回路
36 パワー演算回路
37、40、47、60 減算器
38 目標時間設定回路
39、45、52 除算器
40’、56 加減算器
41、54、57 乗算器
42、59、64 加算器
43 運動エネルギー演算回路
44、61、63 係数器
46 ルート演算器
48 速度演算回路
49 遅延回路
53 トルクリミット回路
58 すべり演算回路
DESCRIPTION OF
21
Claims (10)
前記電圧形インバータ制御装置のパワー出力を演算するパワー演算回路と、
前記電圧検出回路の出力値、および前記パワー演算回路の出力値に基づいて、パワー出力目標値と瞬時停電時の速度指令値を演算する速度指令演算回路を有し、
前記停電検出回路は、減速運転中に前記交流電源の電圧が停電検出前の値になるか、前記電圧検出回路出力が上昇すると減速を停止させることを特徴とする電圧形インバータ制御装置。 A rectifier circuit that uses an AC motor as a load and converts AC power from an AC power source into DC power, a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage from the rectifier circuit, and DC power sent through the smoothing capacitor at an arbitrary frequency A PWM inverter circuit for converting to a current detector, a current detector for detecting an inverter output current, a voltage detection circuit for detecting a terminal voltage of the smoothing capacitor, a power failure detection circuit for detecting an instantaneous power failure of the AC power supply, and a speed command. An output voltage command calculation circuit that calculates an output voltage command based on the output voltage command calculation circuit, a PWM control circuit that controls the PWM inverter circuit based on an output signal of the output voltage command calculation circuit, and an output signal from the PWM control circuit And a voltage source inverter control device comprising a base drive circuit for driving the PWM inverter circuit,
A power calculation circuit for calculating a power output of the voltage source inverter control device;
Based on the output value of the voltage detection circuit and the output value of the power calculation circuit, a power command target value and a speed command calculation circuit that calculates a speed command value at the moment of power failure,
The voltage-type inverter control device, wherein the power failure detection circuit stops deceleration when the voltage of the AC power supply becomes a value before power failure detection or the output of the voltage detection circuit rises during deceleration operation.
前記電圧形インバータ制御装置のパワー出力を演算し、前記電圧検出回路の出力値、および前記パワー出力値に基づいてパワー出力目標値を求めるという手順で瞬時停電時の速度指令値を演算し、減速運転中に前記交流電源の電圧が停電検出前の値になるか、前記電圧検出回路出力が上昇すると減速を停止させることを特徴とする電圧形インバータ制御装置の運転方法。 A rectifier circuit that uses an AC motor as a load and converts AC power from an AC power source into DC power, a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage from the rectifier circuit, and DC power sent through the smoothing capacitor at an arbitrary frequency A PWM inverter circuit for converting to a current detector, a current detector for detecting an inverter output current, a voltage detection circuit for detecting a terminal voltage of the smoothing capacitor, a power failure detection circuit for detecting an instantaneous power failure of the AC power supply, and a speed command. An output voltage command calculation circuit that calculates an output voltage command based on the output voltage command calculation circuit, a PWM control circuit that controls the PWM inverter circuit based on an output signal of the output voltage command calculation circuit, and an output signal from the PWM control circuit And an AC power source for a voltage source inverter control device having a base drive circuit for driving the PWM inverter circuit. In the operating method of treatment to,
Calculate the power output of the voltage source inverter control device, calculate the output value of the voltage detection circuit and the power command target value based on the power output value, calculate the speed command value at the moment of power failure, and decelerate An operation method of a voltage-type inverter control device, characterized in that deceleration is stopped when the voltage of the AC power supply becomes a value before detection of a power failure or the output of the voltage detection circuit rises during operation.
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