JPH01157292A

JPH01157292A - インバータ装置

Info

Publication number: JPH01157292A
Application number: JP62327411A
Authority: JP
Inventors: Shigezo Kuriyama; 栗山　茂三; Masahiko Iwasaki; 岩崎　政彦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1989-06-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はインバータ装置、特に瞬停が発生し、復電し
た場合に、モータを停止させずにスムーズに再始動させ
るためのものに関する。

［従来の技術］第６図は従来のインバータ装置を示す回路図、第７図は
停電検出回路を示す図、第８図は残留磁束検出回路を示
す図、第９図は残留磁束による電圧と残留磁束検出回路
の出力信号を示す波形図である。図において、（１）は
三相の交流電源、（２）は交流を直流に変換する順変換
器、（３）は平滑コンデンサ、（４）は直流を交流に変
換する逆変換器、（５）は負荷であるモータ、（６）は
逆変換器（４）のの出力電圧を制御するためのベース駆
動回路、（７）は速度設定のためのボリューム、（８）
、（９）はインバータ出力の正転・逆転・停止を指令す
る切替スイッチ、（１０）はボリューム（７）及び切替
スイッチ（８）、（９）の指令を受けて逆変換器（４）
のスイッチング素子のオン・オフパルスを演算するマイ
クロプロセッサである。

（１００）は順変換器（２）への入力電圧の有無を検出
する停電検出回路で、第７図にその回路構成を示す。停
電検出回路（１００）は抵抗（２ｏ）と双方向フォトカ
プラー（２１）で−次側が交流電源（１）の線間Ｒ−Ｓ
に接続され、そのフォトカプラー（２１）の二次側に５
ｖにプルアップされた抵抗（２２）と小さな時定数を得
るためのコンデンサ（２３）が接続されて構成されてい
る。そして、交流電源（１）の線間Ｒ−８が通電されて
いる場合に停電検出回路（１００）の出力Ａは“Ｌ″と
なり、交流電源（１）の線間Ｒ−８が非通電即ち遮断さ
れている場合には停電検出回路（１００）の出力ＡはＨ
”となるようになっている。

（２００）はモータ（５）の残留磁束によって発生する
線間電圧を検出し、その線間電圧の正負に対応したパル
ス信号を出力する残留磁束検出回路で、第８図にその回
路構成を示す。残留磁束検出回路（２０Ｇ）はトランス
（２４）の−次側が逆変換器（４）の出力側線間ＵＳＶ
に接続され、そのトランス（２４）の二次側に抵抗（２
５）を介してコンパレータ（２Ｂ）が接続されて構成さ
れている。そして、残留磁束検出回路（２００）の出力
Ｂは第９図の波形図に示すように、残留電圧が存在した
場合、図に示すように、逆変換器（４）の出力側線間Ｕ
、Ｖの線間電圧極性に応じて１８０　”毎に“Ｈ”、“
Ｌ”にレベル変換する波形が得られるようになっている
。

従来のインバータ装置は上記のように構成され、例えば
第６図に示すインバータ装置が駆動状態にあり、モータ
（５）が回転している状態で、交流電源（１）が停電を
起こすと、インバータ装置は信号検出回路（１００）の
“Ｈ”信号により、回路素子保護のためにベース駆動回
路（８）を停止させる。従って、モータ（５）は空転状
態となる。そして、モータ（５）が空転している状態で
交流電源（１）が復電した場合、停電検出回路（１００
）の“Ｌ”信号により、ベース駆動回路（６）が駆動さ
れ、逆変換器（４）からインバータ出力が再び出力され
る。

次に、復電後に残留磁束検出回路（２００）のパルス信
号を受けたマイクロプロセッサ（１ｏ）がモータ（５）
をスムーズに再始動させる動作について第１゜図のタイ
ムチャートを用いて説明する。

まず、第１Ｏ図（ａ）に示す如く、１０にて停電すると
、逆変換器（４）のインバータ出力が停止され、モータ
（５）は空転状態となってその回転数は第１０図（ｂ）
に示す如く低減する。そこで、ｔｌにて復電すると、ｔ
　　””　ｔ　２の区間で、残留磁束検出口路（２００
）が出力するパルス信号即ち第９図に示す出力Ｂのａｔ
　ＨｓとＬ°のレベル変化の信号（第７図（Ｃ）の回転
数パルスに相当）より、マイクロプロセッサ（１０）が
“Ｈ”又はＬ＠の間隔（パルス間隔）を演算することに
より、空転周波数を求める。次に、ｔ２〜ｔ３の間では
マイクロプロセッサ（１０）の指令に基づいて逆変換器
（４）のインバータ出力の出力周波数が空転周波数に一
致させられ、出力電圧を滑めらかに立上げることにより
、モータ（５）内に磁束を形成し、正常な運転状態に引
き込まれるようになっている。そして、ｔ３〜ｔ４の区
間では通常の加速を行い、停電前の出力周波数へ復帰す
るようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］上記のような従来のインバータ装置では、逆変換器（４
）のＵ−Ｖ端子に残留磁束検出回路（２００）を接続し
、復電後のモータ（５）の空転周波数を残留磁束検出回
路（２００）とマイクロプロセッサ（１０）で求め、マ
イクロプロセッサ（１０）の指令に基づき逆変換器（４
）の出力周波数を空転周波数に一致させ、出力電圧を滑
めらかに立ち上げるようにしているが、残留磁束によっ
て発生させられる線間電圧と逆変換器（４）の出力電圧
に位相のずれがある場合には過大な電流が流れることが
あり、また、再始動時の回転方向は復電時の正逆転指令
の切替スイッチ（８）、（９）によっていることから、
停電中にこれらの切替スイッチ（８）、　（９）が切替
えられた場合には、再始動の回転方向をまちがえること
になり、この場合も過大な電流が流れ、運転の続行が不
可能となるという問題点があった。

更に、残留磁束によって発生させられる線間電圧の電圧
値が復電時の逆変換器（４）の出力電圧の電圧値よりも
低い場合には、逆変換器（４）の出力電圧との電位差が
大きくなり、出力電流が大きくなって逆変換器（４）の
電流容量を大きくしなければならないという問題点もあ
った。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、再始動時にモータに過大な電流を流さないようにし
てスムーズに再始動させることができ、しかも逆変換器
の電流容量を必要以上に大きくしなくて済むインバータ
装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係るインバータ装置は、交流電圧の有無を検
出する停電検出回路と、モータの残留磁束によって発生
する線間電圧からその正負に対応したパルス信号を出力
する残留磁束検出回路と、逆変換器の出力側の相回転を
記憶する記憶手段と、残留磁束検出回路の出力パルスか
らモータの回転数を演算する第１の演算手段と、前記出
力パルスの位相からインバータ出力電圧の位相制御信号
を求める第２の演算手段と、逆変換器へのゲート信号を
モータの端子電圧と同様の出力周波数でかつ位相を一致
させた出力を逆変換器から出力させるよう制御する制御
手段とを備えるように構成したものである。

もう一つの発明に係るインバータ装置は、前述した構成
に加えて停電時のモータの残留磁束によって発生する線
間電圧を検出し、その線間電圧の絶対値を出力する残留
電圧検出回路と、残留電圧検出回路の線間電圧の絶対値
に基づいて逆変換器へのゲート信号をモータの端子電圧
と同様の出力周波数かつ位相の他に出力電圧値を一致さ
せた出力を逆変換器から出力させるよう制御する制御手
段とを備えるように構成したものである。

［作用］これらの発明においては、停電時の逆変換器の出力側の
相回転を記憶した記憶手段の回転方向と、復電時に残留
磁束検出回路のモータの残留磁束によって発生した線間
電圧の正負に対応したパルス信号に基づいてモータの回
転数を演算した第１の演算手段の回転数と、前記パルス
信号の位相に基づいてこれに対応するインバータ出力電
圧の位相制御信号を求めた第２の演算手段の位相制御信
号とに基づき、制御手段が、逆変換器へのゲート信号を
モータの端子電圧と同様の出力周波数でかつ位相を一致
させた出力を逆変換器から出力させるよう制御する。

更に、残留電圧検出回路の線間電圧の絶対値が制御回路
に出力された場合には、制御手段が逆変換器へのゲート
信号をモータの端子電圧と同様の出力周波数及び位相の
他に出力電圧を一致させた出力を逆変換器から出力させ
るよう制御する。

［実施例］第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図はエ
ツジ検出回路を示す図である。図において、従来例と同
一の構成は、従来例と同一符号を付して重複した構成の
説明を省略する。（１１）は停電時における逆変換器（
４）の出力側の相回転を記憶し、電気的に消去可能な記
憶手段であるＲＯＭ。

（１２）はマイクロプロセッサ（例えばインテル８０９
Ｂ系）で、復電時に残留磁束出力回路（２００）の出力
パルスに基づいてモータ（５）の回転数を演算する第１
の演算手段と、前記出カバスルの位相に基づいてこれに
対応する逆変換器（４）の出力電圧の位相制御信号を求
める第２の演算手段と、逆変換器（４）へのゲート信号
をモータ（５）の端子電圧と同様の出力周波数でかつ位
相を一致させた出力を逆変換器（４）から出力させるよ
う制御する制御手段とを備えている。更に、マイクロプ
ロセッサ（１２〉は残留磁束検出回路（２００）が出力
するレベル変化を時刻と共に記憶できるエツジ検出回路
（１３）を備えている。このエツジ検出回路（１３）は
エツジ検出器（１５）とタイマ（１６）とメモリ（１７
）とからなり、残留磁束検出回路（２００）のパルス信
号のレベルが変化すると、その時刻をタイマ（１Ｂ）か
ら読み込み、メモリ（Ｉ７）に変化状態と共に記憶する
と共にインタラブドを発生させることもできる。そこで
、レベル変化によって発生するインタラブドにより、メ
モリ（１７）に記憶されている変化時刻（タイマ値）の
差により、正確に周期を知ることができる。周波数はそ
の逆数を計算することによって得られる。

次に上記実施例の動作を説明する。

まず、インバータ装置の運転中に停電が発生したことを
停電検出回路（１００）が検出し、その検出信号によっ
てマイクロプロセッサ（１２）は回路素子保護のために
ベース駆動回路（６）にベース遮断を行う指令を出し、
逆変換器（４）のインバータ出力を停止させると共に現
在の相回転方向をＲＯＭ（１１）に記憶させる。

次に、復電した場合に、停電検出回路（１００）が復電
したことを検出すると、残留磁束検出回路（２００）よ
り出力されたパルス信号が直接マイクロプロセッサ（１
２）に入力される。そうすると、そのパルス信号から第
１の演算手段によってモータ（５）の回転数が演算され
、また、第２の演算手段によってパルス信号の位相に対
応するインバータ出力電圧の位相制御信号が求められ、
第１の演算手段が演算したモータ（５）の回転数、第２
の演算手段が求めた位相制御信号、ＲＯＭ　（１１）が
記憶した相回転方向に基づいて制御手段が、ベース駆動
回路（６）に逆変換器（４）へのゲート信号をモータ（
５）の端子電圧と同様の出力周波数でかつ位相を一致さ
せた出力を逆変換器（４）から出力させるよう制御する
指令を出す。従って、モータ（５）は空転時における端
子電圧と同様の出力周波でかつ位相を一致させたインバ
ータ出力電圧で回転させられて立ち上がり、停電時に正
転・逆転の切替スイッチ（８）　、　（９）が切替って
いても回転方向を誤ることなく再始動する。以降は第１
Ｏ図に示す従来例と同様にｔ２→ｔ８→ｔ４の過程が行
われる。このように、再始動時に残留磁束により発生し
た端子電圧の位相に合わせてインバータ出力を投入でき
ることとなり、電流が過大に流れることなくスムーズな
再始動ができる。

ところで、残留磁束検出回路（２００）のパルス信号を
直接、マイクロプロセッサ（１２）の第１及び第２の演
算手段に入力し、制御手段によって逆変換器（４）のイ
ンバータ出力を制御する場合には、逆変換器（４）のイ
ンバータ出力と残留磁束によって発生した端子電圧とに
は若干の位相のズレが生じる。そこで、残留磁束検出回
路（２００）より出力されたパルス信号のレベル変化の
時間をメモリ（１７）に取り込ませ、メモリ（１７）に
記憶された二つのレベル変化の時刻差に基づいて第１の
演算手段によってモータ（５）の回転数を演算し、第２
の演算手段によってパルス信号の位相に対応するインバ
ータ出力電圧の位相制御信号を求め、これら両演算手段
の演算値に基づいて制御手段によりインバータ出力電圧
を制御すれば、第９図のθ。またはθ１の位相に相当す
る端子電圧と完全に一致するインバータ出力を出力させ
ることが可能となる。

これはメモリ（１７）に記憶された二つのレベル変化モ
ータの基づいて演算するから、演算が正確に行え、位相
のタイミングもとり易いためである。

第３図はこの発明のもう一つの実施例を示す回路図、第
４図は残留電圧検出回路を示す図である。

図において、上述した実施例と同一の構成は、上述の実
施例と同一符号を付して重複した構成の説明を省略する
。

図において、（３００）は停電時のモータの残留磁束に
よって発生する残留電圧としての線間電圧を検出し、そ
の線間電圧の絶対値を出力する残留電圧検出回路で、第
４図にその回路構成を示す。残留電圧検出回路（３００
）は、トランス（３０）と、抵抗（３１）、（３２）、
（３４）、（３８）、（４０）とコンパレータ（３３）
　。

（３９）とダイオード（３５）　、　（３Ｂ）とコンデ
ンサ（４１）とからなり、残留電圧としての線間電圧を
検出して全波整流し、その平均値を線間電圧の絶対値と
して出力するものである。

次に、第３図に示す実施例の作用について説明する。

次に、復電した場合に、停電検出回路（１００）が復電
したことを検出すると、残留磁束検出回路（２００）よ
り出力されたパルス信号が直接マイクロプロセッサ（１
２）に入力される。そうすると、そのパルス信号から第
１の演算手段によってモータ（５）の回転数が演算され
、また、第２の演算手段によってパルス信号の位相に対
応するインバータ出力電圧の位相制御信号が求められる
。更に、残留電圧検出回路（３００）の停電時における
モータの残留磁束によって発生した線間電圧の絶対値の
出力がマイクロプロセッサ（１２）のアナログ１のポー
トに入力される。この残留電圧検出回路（３００）の線
間電圧の絶対値と、第１の演算手段が演算したモータ（
５）の回転数、第２の演算手段が求めた位相制御信号、
ＲＯＭ　（Ｎ）が記憶した相回転方向に基づいて制御手
段が、ベース駆動回路（６）に逆変換器（４）へのゲー
ト信号をモータ（５）の端子電圧と同様の出力電圧及び
出力周波数でかつ位相を一致させた出力を逆変換器（４
）から出力させるよう制御する指令を出す。

次に、復電後に残留磁束検出回路（２００）及び残留電
圧検出回路（３００）の信号を受けたマイクロプロセッ
サ（１２）がモータ（５）をスムーズに再始動させる一
連の動作について第５図のタイムチャートを用いて説明
する。

第５図（ａ）に示す如く、１０にて停電すると、逆変換
器（４）のインバータ出力が停止され、そ−タ（５）は
空転状態となってその回転数は第５図（ｂ）に示す如く
減少する。そこで、ｔｌにて復電すると、ｔ　−ｔ２の
区間で残留磁束検出回路（２００）■ が出力するパルス信号即ち出力Ｂの“Ｈ“と“Ｌ″のレ
ベル変化の信号（第５図（ｄ）の回転パルスに相当）よ
りマイクロプロセッサ（１２）が′Ｈ”と“Ｌ”の間隔
（パルス間隔）を演算することにより、空転周波を求め
る。また、このとき、残留電圧検出回路（３００）によ
り、残留電圧としての線間電圧を検出する。

次に、時刻ｔ２で前述したように、インバータ装置の出
力をモータ（５）の端子電圧と同様の出力電圧、出力周
波数、かつ同位相の出力で逆変換器（４）から出力する
。

更に、ｔ２〜ｔ３の間ではマイクロプロセッサ（１２）
の指令に基づいて逆変換器（４）のインバータ出力の周
波数が空転周波数と、出力電圧が端子電圧と一致させら
れると共に位相も一致させられ、出力電圧を滑めらかに
立上げることにより、モータ（５）内に磁束を形成し、
正常な運転状態に引き込まれるようになっている。そし
て、ｔ３〜ｔ４の区間では通常の加速を行い、停電前の
出力周波数へ復帰するようにしている。

ところで、残留磁束検出回路（２００）のパルス信号を
直接、マイクロプロセッサ（１２）の第１及び第２の演
算手段に入力し、制御手段によって逆変換器（４）のイ
ンバータ出力を制御する場合には、逆変換器（４）のイ
ンバータ出力と残留磁束によって発生した端子電圧とに
は若干の位相のズレが生じる。そこで、残留磁束検出回
路（２００）より出力されたパルス信号のレベル変化の
時間をメモリ（１７）に取り込ませ、メモリ（１７）に
記憶された二つのレベル変化の時刻差に基づいて第１の
演算手段によってモータ（５）の回転数を演算し、第２
の演算手段によってパルス信号の位相に対応するインバ
ータ出力電圧の位相制御信号を求め、残留電圧検出器（
３００）の線間電圧の絶対値の出力をマイクロプロセッ
サ（１２）に入力し、これら線間電圧の絶対値とこれら
両演算手段の演算値に基づいて制御手段によりインバー
タ出力電圧を制御すれば、端子電圧と完全に出力電圧、
出力周波数及び位相が一致するインバータ出力を出力さ
せることが可能となる。このように、端子電圧と出力周
波数及び位相だけでなく、出力電圧も一致すれば、両者
の電位差はなくなり、出力電流は大きくならず、逆変換
器（４）の電流容量を必要以上に大きくしなくても済む
。

［発明の効果コこの発明は以上説明したとおり、停電時に逆変換器の出
力側の相回転を記憶する手段と、復電時に残留磁束検出
回路のパルス信号からモータの回転数を演算する第１の
演算手段と、前記パルス信号の位相からこれに対応する
インバータ出力電圧の位相制御信号を求める第２の演算
手段と、記憶手段、第１の演算手段及び第２の演算手段
の信号に基づき逆変換器のゲート信号をモータの端子電
圧と同様の出力周波数でかつ位相を一致させた出力を逆
変換器から出力させるよう制御する制御手段とを設け、
モータの空転時における端子電圧と同様の出力周波数で
かつ位相が一致するインバータ出力電圧を出力させるよ
うにしたので、停電後の復電時に電流が過大に流れるこ
とがなく、しかも回転方向を誤ることがなく、スムーズ
な再始動ができるという効果がある。

更に、停電時のモータの残留磁束によって発生する線間
電圧を検出し、その線間電圧の絶対値を出力する残留電
圧検出回路を設け、残留電圧検出回路の出力信号を受け
た制御手段により、モータの空転時における端子電圧と
同様の出力周波数及び位相が一致するだけでなく、出力
電圧も一致するインバータ出力電圧を出力させるように
したので、停電後の復電時に端子電圧と出力電圧とが一
致して両者の電位差はなくなり、出力電流は太きくなら
ず、逆変換器の電流容量を必要以上に大きくしなくても
済むという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図はエ
ツジ検出回路を示す図、第３図はこの発明のもう一つの
実施例を示す回路図、第４図は残留電圧検出回路を示す
図、第５図はモータ再始動のタイムチャートを示す図、
第６図は従来のインバータ装置を示す回路図、第７図は
停電検出回路を示す図、第８図は残留磁束検出回路を示
す図、第９図は残留磁束による電圧と残留磁束検出回路
の出力信号を示す波形図、第１０図はモータ再始動のタ
イムチャートを示す図である。図において、（１１）はＲＯＭ　（記憶手段’）　、（
１２）はマイクロプロセッサ（第１及び第２の演算手段
、制御手段）　、（１００）は停電検出回路、（２００
）は残留磁束検出回路、（３００）は残留電圧検出回路
である。なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流電源を直流に変換する順変換器と、平滑コン
デンサと、直流を交流に変換する逆変換器とを備えたイ
ンバータ装置において、交流電源の有無を検出する停電
検出回路と、停電時のモータの残留磁束によって発生す
る線間電圧を検出し、その線間電圧の正負に対応したパ
ルス信号を出力する残留磁束検出回路と、停電時の逆変
換器の出力側の相回転を記憶する記憶手段と、復電時に
残留磁束検出回路の出力パルスに基づいてモータの回転
数を演算する第１の演算手段と、前記出力パルスの位相
に基づいてこれに対応するインバータ出力電圧の位相制
御信号を求める第２の演算手段と、前記記憶手段の回転
方向、第１の演算手段の回転数、第２の演算手段の位相
制御信号に基づいて、逆変換器へのゲート信号をモータ
の端子電圧と同様の出力周波数でかつ位相を一致させた
出力を逆変換器から出力させるよう制御する制御手段と
を有することを特徴とするインバータ装置。
（２）交流電源を直流に変換する順変換器と、平滑コン
デンサと、直流を交流に変換する逆変換器とを備えたイ
ンバータ装置において、交流電源の有無を検出する停電
検出回路と、停電時のモータの残留磁束によって発生す
る線間電圧を検出し、その線間電圧の正負に対応したパ
ルス信号を出力する残留磁束検出回路と、停電時のモー
タの残留磁束によって発生する線間電圧を検出し、その
線間電圧の絶対値を出力する残留電圧検出回路と、停電
時の逆変換器の出力側の相回転を記憶する記憶手段と、
復電時に残留磁束検出回路の出力パルスに基づいてモー
タの回転数を演算する第１の演算手段と、前記出力パル
スの位相に基づいてこれに対応するインバータ出力電圧
の位相制御信号を求める第２の演算手段と、前記残留電
圧検出回路の線間電圧の絶対値、記憶手段の回転方向、
第１の演算手段の回転数、第２の演算手段の位相制御信
号に基づいて、逆変換器へのゲート信号をモータの端子
電圧と同様の出力電圧及び出力周波数で、かつ位相を一
致させた出力を逆変換器から出力させるよう制御する制
御手段とを有することを特徴とするインバータ装置。