JPH0329996Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は電源部の直流電力を交流電力に変換し
て交流電動機に供給すると共に、この交流電動機
の減速に伴つて発生する交流電力を直流電力に変
換して電源部に回生するインバータに係り、特に
インバータに過大な電流が流れたとき加減速率を
抑制するインバータの過電流失速保護装置に関す
る。

〔従来技術〕

第１図はこの種のインバータ（本体部）と、こ
れに電力を供給する電源部と、過電流失速保護装
置を含めた制御部の構成を示している。同図にお
いて、商用の三相交流電源電圧を整流するコンバ
ータ１と、このコンバータの出力電圧を平滑する
コンデンサ２とで電源部が構成され、インバータ
３は三相のトランジスタブリツジでなり、これに
負荷としての交流電動機４が接続されている。

このインバータ３の制御部は主にインバータ制
御装置および過電流失速保護装置に分けられ、こ
のうち、インバータ制御装置は、交流電動機４の
回転速度に対応する周波数を設定してアナログ信
号を出力する周波数設定器５と、この周波数設定
器の出力信号経路に設けられ、インバータの運転
時にオンされ、停止時にオフされる運転、停止ス
イツチ６と、この運転、停止スイツチと直列にし
て周波数設定信号経路に設けられ、周波数の時間
変化率を抑制する加減速率設定回路１０と、この
加減速率設定回路の出力周波数信号に基づき、イ
ンバータ３を構成する各トランジスタのオン、オ
フ信号を作るインバータ制御回路３１と、このイ
ンバータ制御回路の出力信号を増幅してトランジ
スタのベースに加えるベースアンプ回路３２とで
構成され、一方、過電流失速保護装置は、インバ
ータ３の電流を検出する電流検出器７と、この電
流検出器の出力信号が所定値を超えたとき加減速
率抑制信号を出力する過電流失速保護回路２０
と、この加減速率抑制信号を受けて所定の時間だ
け上記加減速率設定回路１０に周波数の時間変化
率を変えるための信号を加える単安定マルチバイ
ブレータ８とで構成されている。

また、加減速率設定回路１０は、運転、停止ス
イツチ６を介して得られるアナログ信号をデイジ
タル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１、ゲー
ト回路１４を介して基準発振器１３のクロツク信
号を計数するアツプダウンカウンタ（以下Ｕ／Ｄ
カウンタと言う）１５、Ａ／Ｄコンバータ１１の
出力信号とＵ／Ｄカウンタ１５の計数値との大小
および両者が等しいことを判別して、Ｕ／Ｄカウ
ンタ１５のカウントアツプ、カウントダウンおよ
びカウント停止を制御する信号をゲート回路１４
に加えるデイジタルコンパレータ１２、および、
Ｕ／Ｄカウンタ１５のパラレル信号に比例したシ
リアル信号に変換してインバータ制御回路３１に
加えるレートマルチブライヤー１６で構成されて
いる。

なお、周波数設定器５、運転、停止スイツチ６
および加減速率設定回路はデイジタルソフトパラ
ーン回路として知られている。

上記構成において、インバータ３は電源部の直
流電力を可変電圧、可変周波数の交流電力に変換
して交流電動機４に供給する一方、交流電動機４
の減速に伴つて発生する交流電力を直流電力に変
換して電源部に回生させる。

この変換動作を行なわせるために、先ず、周波
数設定器５を適切に設定すると、運転、停止スイ
ツチ６を介してアナログ信号がＡ／Ｄコンバータ
１１に取り込まれ、ここでデイジタル信号に変換
された後、デイジタルコンパレータ１２の一方入
力として加えられる。このデイジタルコンパレー
タ１２にはＵ／Ｄカウンタ１５の計数データが他
方入力として加えられており、両入力信号の大小
および相等を判別した信号がゲート回路１４に加
えられる。

ここで、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力がＵ／Ｄ
カウンタ１５の計数データより大きいとき、Ｕ／
Ｄカウンタ１５が基準発振器１３のクロツク信号
をカウントアツプする側に入力する信号をゲート
回路１４に加える。これによつて、Ｕ／Ｄカウン
タ１５の計数値が上昇し、さらに、その計数デー
タがレートマルチプライヤー１６でシリアル信号
に変換されインバータ制御回路３１に加えられ
る。そしてＡ／Ｄコンバータ１１の出力とＵ／Ｄ
カウンタ１５の計数データとが等しくなつたと
き、デイジタルコンパレータ１２はクロツク信号
の通過を阻止する信号をゲート回路１４に加え
る。かくして、レートマルチプライヤー１６の出
力周波数は一定に保持される。

一方、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力がＵ／Ｄカ
ウンタ１５の計数値より小さいとき、Ｕ／Ｄカウ
ンタ１５がクロツク信号をカウントダウンする側
に入力する信号をゲート回路１４に加える。この
結果、Ｕ／Ｄカウンタ１５の計数値が降下し、レ
ートマルチプライヤー１６の出力周波数を下げる
ことななる。

かくして、加減速率設定回路１０は実質的にク
ロツク信号周波数を切換えることにより、任意の
加減速時間を設定することができる。

次に、インバータ制御回路３１はこの加減速率
設定回路１０の周波数信号に基いて、電圧指令信
号と周波数指令信号を作り、これらの信号はベー
スアンプ回路３２で増幅された後、インバータ３
を構成するトランジスタのベースに加えられる。

このようにして、インバータ３は加減速率設定
回路１０の加減速率で、周波数設定器５の設定値
に応じた電力変換動作を行う。

第２図は過電流失速保護回路２０の詳細な構成
を示すブロツク図で、電流検出器７の出力信号を
増幅する増幅器２１と、この増幅器の出力を単極
性に変換する絶対値回路２２と、過電流失速保護
動作点を設定する設定器２４と、この設定器２４
の出力および絶対値回路２２の出力を比較して、
絶対値回路２２の出力が設定器２４の出力を超え
たとき加減速率抑制信号ｓ２０を出力する比較器
２３とで構成されており、インバータ３の電流が
設定値を超えたとき、単安定マルチバイブレータ
８の作用により、一定時間だけクロツク信号の通
過を阻止する信号をゲート回路に与え、周波数の
時間変化率を抑制して過電流失速保護を図つてい
る。

ところで、上述したインバータ３を構成するト
ランジスタは第３図に示すような安全動作領域を
有している。すなわちコレクタ、エミツタ間電圧
の小さいときはコレクタ電流を大きくし得るもの
の、コレクタ、エミツタ間電圧が大きくなつたと
きこれに応じてコレクタ電流を小さ目に抑えなけ
ればならないという関係にある。第２図に示した
設定器２４はこの安全動作領域の適切な電流値に
対応して設定されるが、この値を一定に保持する
と次の不具合がある。

すなわち、第１図に示すインバータ３が交流電
動機４を起動するときおよび定速運転するとき、
コンデンサ２の両端電圧は比較的低いのでインバ
ータ３を構成するトランジスタのコレクタ、エミ
ツタ間電圧も低く、したがつて比較的大きなコレ
クタ電流を流すことができる。逆に電動機４の停
止を含めた減速運転時には回転エネルギーによつ
て発生する電力が電源部に回生されてコンデンサ
２の両端電圧を上昇させるため、トランジスタの
コレクタ、エミツタ間電圧もこれに応じて大きく
なる。したがつて、トランジスタのコレクタ電流
を小さ目に抑える必要がある。

しかしながら、第２図に示した過電流失速保護
回路２０は、このことを必ずしも考慮しておら
ず、例えば安全のために過電流失速保護動作点を
低く設定すると加減速に時間を要し、逆に過電流
失速保護動作点を高く設定すると第３図に示した
安全動作領域を超えてトランジスタを破壊させて
了うという欠点があつた。

〔考案の概要〕

本考案は上記の欠点を除去する目的でなされた
もので、交流電動機の起動時および定速運転時
と、交流電動機の減速時とで値の異る過電流失速
保護動作点を設定すると共に、交流電動機の運転
モードに応じて適切な側を選定してインバータを
安全且つ高効率で運転し得るインバータの過電流
失速保護装置を提案するものである。

〔考案の実施例〕

第４図は本考案に係るインバータの過電流失速
保護装置の一実施例の構成を示すブロツク図で、
第１図および第２図と同一の符号を付したものは
それぞれ同一の要素を示している。そして第２図
では設定器２４の信号を比較器２３に直接加えて
いたが、ここではもう一つの設定器２５が設けら
れており、これら両設定器の信号を選択して比較
器２３に加えるようにする、このために、設定器
２４および比較器２３間に挿設されたアナログス
イツチ２６ａと、設定器２５および比較器２３間
に挿設されたアナログスイツチ２６ｂと、運転ス
イツチ６の状況に応じてレベルの異る信号を得る
ための抵抗２８と、この信号を受けて論理信号を
作りアナログスイツチ２６ｂに与えるNOT回路
２７ａと、このNOT回路２７ａの出力信号を反
転せしめてアナログスイツチ２６ａに与える
NOT回路２７ｂとでなる信号選択回路が設けら
れている。

上記の如く構成されたインバータの過電流失速
保護装置の作用を以下に説明する。

先ず、設定器２４は交流電動機４の起動時およ
び定速運転時の過電流失速保護動作点として比較
的レベルの高い電圧信号を出力するように設定さ
れ、設定器２５は交流電動機４の減速時の過電流
失速保護動作点として比較的レベルの低い電圧信
号を出力するように設定されている。

一方、運転、停止スイツチ６は起動時および定
速運転時にオンされ、抵抗２８の図面で示す上端
部に所定のレベルの電圧が発生する。また、この
運転スイツチ６は減速時にオフされて抵抗２８の
上端部の電圧は零になる。

したがつて、運転停止スイツチ６がオンされる
とNOT回路２７ａの出力は論理レベルの“
L″（以下論理レベルを省略する）となり、よつ
て、アナログスイツチ１７ｂをオフ状態に保持
し、反対にNOT回路２７ｂの出力は“H″になつ
てアナログスイツチ２６ａをオン状態に保持す
る。次に、運転、停止スイツチ６がオフされる
と、NOT回路２７ａおよび２７ｂの出力レベル
は反転してアナログスイツチ２６ａはオフ状態
に、アナログスイツチ２６ｂはオン状態にそれぞ
れ保持される。

この結果、交流電動機４の起動時および定速運
転時には設定器２４の出力信号が、減速時には設
定器２５の出力信号がそれぞれ比較器２３に基準
値として加えられる。

一方インバータ３の出力電流は上述したと同様
にして電流検出器７によつて検出され、その検出
信号は増幅器２１を介して絶対値回路２２に取り
込まれ、ここで単極性に変換された後比較器２３
に加えられる。

比較器２３はこの電流値に対応する値と、基準
値すなわち過電流失速保護動作点に対応する値と
を比較して、前者が後者を超えたとき単安定マル
チバイブレータ８を介してゲート回路１４（第１
図）に対して、Ｕ／Ｄカウンタがクロツク信号の
カウントを停止する信号すなわち、周波変化抑制
信号を加える。

かくして、交流電動機４の起動時および定速運
転時には過電流失速保護動作点を高くしてインバ
ータの保護を行なうと共に、交流電動機４の減速
時には過電流失速保護動作点を低くしてインバー
タの保護を行ない得これによつてトランジスタの
特性に見合つた運転が可能になる。

なお上記実施例では運転、停止スイツチのオ
ン、オフに同期して、設定器２４および２５の何
れかを選択して比較器２３に加えているが、周波
数設定器６の出力信号が著しく減少したような場
合には、周波数指令信号の変化率を判定する回路
を付加することによつて上述したと略同様な保護
動作が可能になる。

また、上記実施例ではトランジスタを用いたイ
ンバータについて説明したが第３図に示す如き安
全動作領域を有する他のスイツチング素子で構成
されるインバータに対しても本考案を適用するこ
とができる。

〔考案の効果〕

以上の説明によつて明らかな如く、本考案のイ
ンバータの過電流失速保護装置によれば、交流電
動機の起動時および定速運転時と、減速運転時と
で値の異る動作点を設定して保護動作を行なつて
いるので、電動機の減速運転時に生じる回生エネ
ルギーによつてインバータの破壊を確実に防止で
きるとともに、電動機の加減速モードへの移行を
好タイミングで行なえるため、インバータを安全
且つ高効率で運転することができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電源部を含めたインバータの一般的な
構成および制御部の構成を示すブロツク図、第２
図は従来のインバータの過電流失速保護装置の構
成を示すブロツク図、第３図はその作用を説明す
るためにインバータを構成する要素の安全動作領
域を示す説明図、第４図は本考案に係るインバー
タの過電流失速保護装置の一実施例の構成を示す
ブロツク図である。 １……コンバータ、２……コンデンサ、３……
インバータ、４……交流電動機、５……周波数設
定器、６……運転、停止スイツチ、７……電流検
出器、８……単安定マルチバイブレータ、１０…
…加減速率設定回路、２０，２０ａ……過電流失
速保護回路、２２……絶対値回路、２３……比較
器、２４，２５……設定器、２６ａ，２６ｂ……
アナログスイツチ、２７ａ，２７ｂ……NOT回
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電源部の直流電力を交流電力に変換して交流電
   動機に供給すると共に、この交流電動機の減速に
   伴つて発生する交流電力を直流電力に変換して前
   記電源部に回生するインバータの制御装置が、周
   波数設定信号経路に運転、停止スイツチおよび周
   波数の時間変化率を抑制し得る加減速率設定回路
   を含み、前記インバータに過大な電流が流れたと
   きこの加減速率設定回路に周波数変化抑制信号を
   加えるインバータの過電流失速保護装置におい
   て、前記インバータに流れる電流を検出する電流
   検出器と、この電流検出器の出力信号を単極性に
   変換する絶対値回路と、前記交流電動機の加速時
   および定速運転時の過電流失速保護動作点を設定
   する第１の設定器と、前記交流電動機の減速時の
   過電流失速保護動作点を設定する第２の設定器
   と、加速時および定速運転時に前記第１の設定器
   の信号を、減速時に前記第２の設定器の信号をそ
   れぞれ選択して出力する信号選択回路と、前記絶
   対値回路の出力および前記選択回路の出力を比較
   して、前記絶対値回路の出力が前記選択回路の出
   力を超えたとき前記加減速率設定回路に周波数変
   化抑制信号を加える比較器とを具備したことを特
   徴とするインバータの過電流失速保護装置。