JP6450508B2 - ヒステリシス電動機用ドライブ装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数台のヒステリシス電動機並列駆動するヒステリシス電動機用ドライブ装置に関し、特に、運転信頼性を向上させたヒステリシス電動機用ドライブ装置に関する。

複数台のヒステリシス電動機を負荷として駆動するヒステリシス電動機用ドライブ装置においては、負荷の運転継続が要求される場合、並列冗長システムを構成する。すなわち、常用インバータの他に、バックアップ用インバータを設け、常用インバータが何らかの原因で故障したとき、バックアップ用インバータに切り替えて運転継続を計る。また、常用インバータの保守点検が必要となった場合にも、常用インバータからバックアップ用インバータに切替え、常用インバータの保守点検が完了した時点で、再びバックアップ用インバータから常用インバータに切替えるようにしていた（例えば特許文献１参照。）。

特開２０００−２３６６９５号公報（全体）

特許文献１に示されたヒステリシス電動機用ドライブ装置において、保守点検のために常用インバータからバックアップ用インバータに切替えたとき、バックアップ用インバータに故障が生じたときには、その故障信号によって、再び常用インバータ運転に切替えることは従来より行われていた。ところが、現実には、故障信号を発することなくバックアップ用インバータが停止するなど、結果として運転継続が行われない事象が存在する。また、保守点検が終了し、再びバックアップ用インバータから常用インバータに切替えるときにも同一の事象が生じることがある。

本発明は上記課題に鑑みて為されたもので、バックアップ用インバータを有するシステムにおいて、保守点検時の運転信頼性を更に向上させることが可能なヒステリシス電動機用ドライブ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のヒステリシス電動機用ドライブ装置は、複数台のヒステリシス電動機を少なくとも１個の電動機グループ毎に各々設けられた常用の分岐スイッチを介して駆動するための少なくとも１台の常用インバータ装置と、前記常用インバータ装置のうち１台が故障したとき、または保守点検を行うときに、電動機グループ毎に設けられたバックアップ用の分岐スイッチを介して前記電動機グループを駆動するための１台のバックアップ用インバータ装置と、前記各々の電動機グループへの給電回路の入力側に各々設けられ、電気量を監視する第１の監視装置と、前記常用インバータ装置及びバックアップ用インバータ装置及び前記分岐スイッチの運転制御を行うための制御装置とを具備し、前記制御装置は、前記常用インバータ装置のうち１台を保守点検するために、前記常用の分岐スイッチを開放し、その後所定の手順に従って前記バックアック用インバータ装置による駆動に切替える操作を行ったとき、前記バックアップ用インバータ装置から切替ＯＫ信号が得られないか、または前記第１の監視装置の何れかが異常を検出した場合には、再び前記常用インバータ装置による駆動に切替えることを特徴としている。

この発明によれば、バックアップ用のドライブ装置を有するシステムにおいて、保守点検時の運転信頼性を更に向上させることが可能なヒステリシス電動機用ドライブ装置を提供することが可能になる。

本発明の実施例１に係るヒステリシス電動機用ドライブ装置のシステム構成図。 本発明の実施例１に係るヒステリシス電動機用ドライブ装置の動作フローチャート。 本発明の実施例２に係るヒステリシス電動機用ドライブ装置のシステム構成図。

動作説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

以下，本発明の実施例１に係るヒステリシス電動機用ドライブ装置を図１及び図２に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例１に係るヒステリシス電動機用ドライブ装置のシステム構成図である。常用インバータ装置であるインバータ装置１Ａ及び１Ｂは、図示しない交流電源から供給される交流電圧を内部に設けられたコンバータで直流に変換し、インバータで再び交流に変換して出力する。インバータ装置１Ａの出力は、分岐盤３内に設けられた定常運転用の分岐スイッチ３１Ａ及び３２Ａを介して夫々電動機グループ４１Ａ及び４２Ａを駆動している。電動機グループ４１Ａは、入力に設けられた監視装置５１Ａと、この出力を並列分岐する複数個の個別スイッチと、これらの各々を介して給電接続されるヒステリシス電動機６１Ａ、・・・６ＮＡから構成されている。電動機グループ４２Ａは基本的に電動機グループ４１Ａと同様の構成であり、監視装置５２Ａを有しているが、図示を省略している。また、常用インバータ装置１Ｂの出力は、分岐盤３内に設けられた定常運転用の分岐スイッチ３１Ｂ及び３２Ｂを介して夫々電動機グループ４１Ｂ及び４２Ｂを駆動している。電動機グループ４１Ｂは、入力に設けられた監視装置５１Ｂと、この出力を並列分岐する複数個の個別スイッチと、これらの各々を介して給電接続されるヒステリシス電動機６１Ｂ、・・・６ＮＢから構成されている。電動機グループ４２Ｂは基本的に電動機グループ４１Ｂと同様の構成であり、監視装置５２Ｂを有しているが、図示を省略している。監視装置５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ及び５２Ｂは分岐回路の電圧、電流を監視するものであり、各電動機グループの給電回路の入力端に設けられている。尚、分岐盤３内には、通常各電動機グループに対応して、力率改善及び波形改善用のフィルタ装置が設けられているが、これらの図示も省略している。また、入力を並列分岐する複数個の個別スイッチは省略される場合もある。

バックアップ用インバータ装置２の出力は、分岐盤３内に設けられたバックアップ運転用の分岐スイッチ３３Ａ、３４Ａ、３３Ｂ及び３４Ｂを介して夫々電動機グループ４１Ａ、４２Ａ、４１Ｂ及び４２Ｂを駆動可能なように構成されている。そして、例えば常用インバータ装置１Ａが故障したときには分岐スイッチ３１Ａ及び３２Ａをオフ、分岐スイッチ３３Ａ及び３４Ａをオンして、バックアップインバータ装置２によって電動機グループ４１Ａ、４２Ａを駆動する。

制御装置７は、上記常用インバータ装置１Ａ、１Ｂ、バックアップ用インバータ装置２、また分岐盤３内に設けられた各々の分岐スイッチに対して適切な運転／停止指令を与えてシステム全体の運転制御を行う。監視装置５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ及び５２Ｂの監視信号は制御装置７に与えられており、またバックアップ用インバータ装置２には制御装置７からバックアップ指令信号が与えられると共に、後述する切替ＯＫ信号が制御装置７にアンサーバックされる。

尚、常用インバータ装置１Ａ、１Ｂ及びバックアップ用インバータ装置２は通常の制御を行う制御装置を有しているが、図１ではこの図示を省略している。制御装置７には、常用インバータ装置１Ａ、１Ｂ及びバックアップ用インバータ装置２の故障信号も与えられるが図１では図示を省略している。

次に本願のポイントである保守切替時の動作について図２のフローチャートも参照して説明する。簡単のため、常用インバータ装置１Ａが定常運転中（Ｓ１０）に、保守リクエストが発生し（Ｓ１１）、常用インバータ装置１Ａからバックアップ用インバータ装置２に運転を切替える場合について説明する。

今常用インバータ装置１Ａで電動機グループ４１Ａ、４２Ａを定格周波数で運転している状態で、且つ、バックアップ用インバータ２が無負荷待機運転中に常用インバータ装置の保守リクエストが発生したとする（Ｓ１１）。この保守リクエスト信号は常用インバータ装置１Ａの模擬故障信号を使用しても良いし、特別に設けられた信号を制御装置７に与えても良い。この信号を受け、制御装置７は直ちに分岐盤３内の開閉器３１Ａ、３２Ａを開放して常用インバータ装置１Ａから電動機グループ４１Ａ、４２Ａを切り離す（Ｓ１２）。次に、所定時間Ｔ１経過後、制御装置７はバックアップ用インバータ２に電圧絞り指令を出力する（Ｓ１３）。そして所定の短時間Ｔ２経過後、分岐盤３内の開閉器３３Ａ、３４Ａを投入する（Ｓ１４）。この所定の短時間は、バックアップ用インバータ装置２の出力電圧が低下するまでの時間とする。そして更に所定時間Ｔ３経過後、バックアップ用インバータ装置２は切替えＯＫ信号を制御装置７に返信出力する（Ｓ１５）。この切替ＯＫ信号は、ステップＳ１２の電圧絞り信号のアンサーバック信号が基本であるが、負荷電流が所定量以上流れたこともＡＮＤ条件として加えることが好ましい。また。このときの所定時間Ｔ３は、電圧絞り動作が終了し、且つ全てのヒステリシス電動機が未だ同期運転していない同期引き込み前の時間を選定する。

ステップＳ１５の判定結果がＹＥＳの場合、次に制御装置７は監視装置５１Ａ及び５２Ａが検出する電圧、電流が正常の範囲内であるか確認する（Ｓ１６）。すなわち、上述したように電圧は過渡時の電圧絞り状態を脱した再起動電圧、電流はそのときの加速電流に所定の裕度、例えばプラスマイナス１０％を持たせた範囲内であれば正常とする。このステップＳ１６の判定がＹＥＳであれば、バックアップ用インバータ２は正常運転していることになるので、本来の目的である常用インバータ装置１Ａの保守作業を行う（Ｓ１７）。

一方、ステップＳ１５及びステップＳ１６の判定がＮＯの場合は、正常にバックアップ用インバータ装置２に正常に載せ替えられなかったものとして、定常用インバータ装置の電圧絞りを行い（Ｓ１８）所定の短時間Ｔ２後に、バックアップ用インバータ２開閉器３３Ａ、３４Ａを開放すると共に常用インバータ１Ａ用開閉器３１Ａ、３２Ａを投入して、運転切替を行う（ＳＴ１９）。すなわち、再び保守点検しようとしていた常用インバータ装置１Ａに運転を切替える。

以上の図２のフローチャートによって保守切替を行えば、思わぬ不具合によって運転継続が出来なくなることを防ぎ、稼働率を向上させることができる。この実施例１においては、監視装置５１Ａ等を負荷の近傍に設けることによって、負荷であるヒステリシス電動機への給電が確実に切替られていることを確認してから保守点検を行うことができること、すなわち、分岐盤３内に設けられた分岐スイッチが正常に動作していること等を確認できることが要点である。

図３は本発明の実施例２に係るヒステリシス電動機用ドライブ装置のシステム構成図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に係るヒステリシス電動機用ドライブ装置のシステム構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は。分岐回路に設置された監視装置５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ及び５２Ｂを省き、その代わりにバックアップ用インバータ装置２の出力端に監視装置２１を１台のみ設けた点である。

図１に示すように分岐回路ごとに監視装置を設けることは、装置コストが嵩むばかりでなく、工事コストも増大する。そこで、分岐回路ごとには監視装置を設けず、バックアップ用インバータ装置２の出力端にのみを監視装置２１でバックアップ用インバータ装置２の電圧及び電流を監視するようにしたのが本実施例である。動作については、基本的に図２のフローチャートと同様であり、ステップＳ１６において、監視装置２１が検出する電圧、電流が正常の範囲内であるか確認する。

実施例１においては監視装置５１Ａ等が検出する全ての分岐回路の電圧、電流が正常かどうかを確認し、その何れかが異常であればＮＯとするため、論理回路が必要となるが、この実施例２においては、監視装置２１は１台であるので、回路構成も簡単な上、距離の長い配線等も不要となる
以上、いくつかの実施例について説明したが、これらの実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、図１は定常インバータ装置が２台の場合であるが、１台であっても３台以上であっても全く同様である。

また、図１は、簡単のため、各インバータ装置に接続される電動機グループを２組としたが、電動機グループの数は任意である。

また、実施例１、実施例２の何れにおいても監視装置が検出する電気量は電圧及び電流の両方としたが、何れか一方のみを検出しても良い。また電力、力率などの監視を行っても良い。

また、実施例においては常用インバータ装置を保守点検のためにバックアップ用インバータ装置に切替えるときの運転信頼性の確保について記載したが、保守点検を終えて、バックアップ用インバータ装置から常用インバータ装置に切替える場合も、本発明が適用可能なことは明らかである。

更に、実施例１のステップＳ１９で常用インバータ装置による駆動に戻したあと、所定時間経過後にステップＳ１６の電気量監視を行えば、正常に常用インバータ装置による駆動に戻ったかどうか確認可能である。この監視で異常が検出されたときにはやむを得ずシステム停止とする。

１Ａ、１Ｂ 常用インバータ装置
２ バックアップ用インバータ装置
３ 分岐盤
３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ 分岐スイッチ
４１Ａ、４２Ａ、４２Ａ、４２Ｂ 電動機グループ
２１、５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ 監視装置
６１Ａ、・・、６ＮＡ、・・・６１Ｂ、・・、６ＮＢ ヒステリシス電動機
７ 制御装置

Claims (6)

1. 複数台のヒステリシス電動機を少なくとも１個の電動機グループ毎に各々設けられた常用の分岐スイッチを介して駆動するための少なくとも１台の常用インバータ装置と、
   前記常用インバータ装置のうち１台が故障したとき、または保守点検を行うときに、電動機グループ毎に設けられたバックアップ用の分岐スイッチを介して前記電動機グループを駆動するための１台のバックアップ用インバータ装置と、
   前記各々の電動機グループへの給電回路の入力側に各々設けられ、電気量を監視する第１の監視装置と、
   前記常用インバータ装置及びバックアップ用インバータ装置及び前記分岐スイッチの運転制御を行うための制御装置と
   を具備し、
   前記制御装置は、
   前記常用インバータ装置のうち１台を保守点検するために、前記常用の分岐スイッチを開放し、その後所定の手順に従って前記バックアック用インバータ装置による駆動に切替える操作を行ったとき、前記バックアップ用インバータ装置から切替ＯＫ信号が得られないか、または前記第１の監視装置の何れかが異常を検出した場合には、再び前記常用インバータ装置による駆動に切替えることを特徴とするヒステリシス電動機用ドライブ装置。
2. 複数台のヒステリシス電動機を少なくとも１個の電動機グループ毎に各々設けられた常用の分岐スイッチを介して駆動するための少なくとも１台の常用インバータ装置と、
   前記常用インバータ装置のうち１台が故障したとき、または保守点検を行うときに、電動機グループ毎に設けられたバックアップ用の分岐スイッチを介して前記電動機グループを駆動するための１台のバックアップ用インバータ装置と、
   前記バックアップ用インバータ装置の出力端に設けられ、電気量を監視する第２の監視装置と、
   前記常用インバータ装置及びバックアップ用インバータ装置及び前記分岐スイッチの運転制御を行うための制御装置と
   を具備し、
   前記制御装置は、
   前記常用インバータ装置のうち１台を保守点検するために、前記常用の分岐スイッチを開放し、その後所定の手順に従って前記バックアップ用インバータ装置による駆動に切替える操作を行ったとき、前記バックアップ用インバータ装置から切替ＯＫ信号が得られないか、または前記第２の監視装置が異常を検出した場合には、再び前記常用インバータ装置による駆動に切替えることを特徴とするヒステリシス電動機用ドライブ装置。
3. 前記監視装置は、
   電圧が所定の範囲内でないとき異常を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒステリシス電動機用ドライブ装置。
4. 前記監視装置は、
   電流が所定の範囲内でないとき異常を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒステリシス電動機用ドライブ装置。
5. 前記切替ＯＫ信号は、
   前記所定の手順における電圧絞り指令対するアンサーバック信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のヒステリシス電動機用ドライブ装置。
6. 前記切替ＯＫ信号は、
   前記所定の手順における電圧絞り指令対するアンサーバック信号と、前記バックアップ用インバータ装置の出力電流が所定量流れた信号のＡＮＤ信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のヒステリシス電動機用ドライブ装置。