JPH04118789U - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本考案は、インバータ装置において、停電後
の電源投入時に負荷の残留電圧の周波数を検出する周波
数検出手段と、この周波数検出手段により検出された周
波数及びこの周波数に相当する電圧を出力する周波数電
圧出力手段と、直流電圧及び電流を検出して、前記周波
数電圧出力手段からの出力周波数を調整する出力周波数
補正手段とを有する。 【効果】 本考案によれば、電動機に接続される負荷の
状態にかかわらず、復電時に電動機が回転していてもシ
ステム全体を停止させることなく、連続運転を行なうこ
とができる。

Description

【考案の詳細な説明】

［考案の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、インバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

インバータ装置は、交流電源（例えば商用電源）を一旦直流電源に整流平滑し 、さらに任意の周波数及び電圧を有する交流電源を出力する装置である。

【０００３】 インバータ装置は、一般に交流電動機を可変速駆動をするために利用される。 つまり、インバータの出力周波数を変えることにより、その周波数に比例した回 転数で交流電動機を駆動する。

【０００４】 比較的高い周波数で運転している状態、つまり電動機の回転数が高い状態にお いて、停電が発生した場合、インバータ装置は内部の制御及びパワー素子をドラ イブするドライブ回路が正常動作できなくなるので、停電が生じると瞬時に出力 を停止し、インバータ装置の出力が無くなるので、電動機は今までの慣性力で空 転することになる。

【０００５】 電動機が空転している状態において復電した場合には、インバータ装置は再ス タート状態になるため、始動周波数つまり、低い周波数から出力することになる 。

【０００６】 この状態になると、電動機の回転数とインバータ装置の出力周波数に大きな差 、具体的には、電動機の回転数が高く、インバータ装置の出力周波数が低い状態 になり、電動機は、発電機モードとなるため、インバータ装置に電力を回生する 。したがって、インバータ装置の主回路電圧は上昇することになる。この上昇す る電圧は回生量に比例し、インバータ装置の電圧に対する保護回路である過電圧 保護回路または、過電流保護回路が働きインバータ装置は運転を停止することに なる場合がある。

【０００７】 停電後の復電、とくに瞬時停電時、電動機を止めること無く連続運転をする必 要があるシステムの場合には、以上述べた保護回路が働き、システムが停止して しまうのでインバータ装置を採用することができない。 それを解決するために、下記対策がされている。

【０００８】 電源投入時には、インバータ装置の制御回路はリセットされ初期化されるので 、回路内に設けられたマイクロコンピュータも初期化される。マイクロコンピュ ータのプログラムの初期部に設定されたプログラムは、電動機の端子の残留電圧 の周期を読み取り、電動機の回転数つまり、インバータの出力すべき周波数を逆 算し、一旦周波数を出力しその後電圧を、徐々に上昇させ空転中の電動機の回転 数を維持させ、インバータ装置に入力されている周波数設定信号の指示する周波 数に調整する。したがって、電動機の回転数を停止させること無く、連続運転を 行なうことができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、電動機の回転数に合わせて周波数を出力するが、電動機の端子の残留 電圧の周期の読取り精度、および、電動機の回転数の急変動などにより、実際に は、電動機の回転数とインバータ装置の出力する周波数には誤差が発生する。 この誤差が大きいほど、以下に述べる不具合な現象が発生し、インバータ装置 の運転が停止し、システムの運転を停止してしまうことになる。

【００１０】 まず、電動機に接続される負荷の慣性量が大きい場合では、電動機の回転数に 対し、インバータ装置の出力周波数が低めになると、電動機が回生モードになり インバータ装置に電力を送り込むことになる。この電力量は、電動機の回転数と インバータ装置の出力周波数の誤差と負荷の慣性量に比例するので、誤差が小さ くても、負荷の慣性量が大きいと回生電力量は大きくなってしまう。この回生電 力が大きいと、インバータ装置の電力部である直流電圧は上昇し、インバータ装 置の過電圧保護が働くことになりインバータ装置の運転が停止し、システム運転 を停止することになる。

【００１１】 また、電動機に接続される負荷の慣性量が小さくかつ、負荷率が大きい場合で は電動機の端子の残留電圧の周期を読み取って、次に周波数を出力するまでに電 動機の回転数が低下する。したがって、インバータ装置が周波数を出力した時点 では、電動機の回転数のほうが低くなりインバータ装置から見れば、電動機の回 転数を引き上げることになる。つまり、カ行のモードになり過電流が流れる。回 転数の引上げの量が大きいほど電流の量が大きくなり、インバータ装置の過電流 保護が働くことになりインバータ装置の運転が停止し、システムの運転を停止す ることになってしまう。

【００１２】 このように、従来の制御回路では、電動機に接続される負荷の状況によっては 、復電時に、電動機を停止すること無く連続運転することができないことがある 。

【００１３】 そこで、本考案の目的は、電動機に接続される負荷の状態にかかわらず、復電 時に電動機が回転していてもシステムを停止させること無く、連続運転を行なう ことができるインバータ装置を実現することにある。 ［考案の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、交流電源を一旦直流電源に変換し、そ の直流電源を任意の周波数を有する交流電源に変換し、交流電源を負荷に供給す るインバータ装置において、停電後の電源投入時に前記負荷の残留電圧の周波数 を検出する周波数検出手段と、この周波数検出手段により検出された周波数及び この周波数に相当する電圧を出力する周波数電圧出力手段から、直流電圧及び直 流電流を検出し、前記周波数電圧出力手段と、この周波数電圧出力手段から出力 した周波数を補正する出力周波数補正手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】

このように構成されたインバータ装置によれば、電源投入時に負荷の残留電圧 の周波数を検出し、その周波数及びその周波数に相当する電圧を出力すると共に 、その際、出力電流及び回生電流による直流電圧を監視し、出力電流、正確には カ行電流が装置の定格を越えた場合には、出力周波数を下げ、逆に、直流電圧が 装置定格を越えた場合には、出力周波数を上げるように出力周波数を補正する。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の一実施例につき図面を参照して説明する。

【００１７】 全体的構成は、図１に示す通りで、交流電源１からの交流は整流回路２により 整流され、コンデンサ３により平滑化される。平滑化された直流電圧は逆変換回 路（以下インバータブリッジという）４に供給される。インバータブリッジ４は 電動機５に接続され、以下に述べる交流電力を電動機５に出力する。

【００１８】 一方、制御回路６は図示しないがマイクロコンピュータを備えて構成され、図 示しない周波数設定器からの周波数指令に応じた周波数及び、電圧を生成するス イッチング信号を出力し、これに基づきベースドライブ回路７を介してインバー タブリッジ４のトランジスタ群がオンオフ制御され、もって電動機５に周波数指 令に応じた周波数および電圧を有する交流が供給される。さらに、この制御回路 ６は各種保護機能を有する。具体的には、インバータブリッジ４に流れる電流を 監視し、電動機５がストール状態の電流のレベルになっていた場合には出力周波 数を下げたり、電流がインバータブリッジ４の素子破壊に至るようなインバータ ブリッジ５に印加される直流電圧を監視し、インバータ装置の出力周波数を下げ る。つまり、減速時に、ある定められた電圧以上になったとき出力周波数を下げ るのを中止する機能、及び、素子破壊に至るような電圧レベルに達してしまった ときにはトランジスタのスイッチングを停止させる機能、或いは、交流電源が所 定の電圧以下に低下したことを検出してトランジスタのスイッチングを停止させ る機能などを有する。 また、インバータ装置の出力端には、電動機５の残留電圧を検出するためのト ランス８が接続され、２次側は制御回路６内の周期読取り回路に接続される。 次に、以上述べた構成を有するインバータ装置の瞬時停電後の動作について説 明する。

【００１９】 一旦停電が発生すると、不足電圧保護が動作しインバータ装置のトランジスタ のスイッチングは停止するので、電動機５には電力が供給されなくなる。したが って、電動機５は自分と接続される負荷の有する慣性力で回転をするフリーラン 状態になる。インバータ装置の制御電源がダウンし、その後復電した場合にはイ ンバータ装置の制御回路６およびマイクロコンピュータは初期化される。マイク ロコンピュータのプログラムには、図２に示すようなプログラムを組込み復電後 、処理を実行させる。 ブロック１では、制御回路６の入出力ポートやメモリーの初期化を行う。 ブロック２では、トランス８により伝達される電動機５の残留電圧の周期を読 取る。

【００２０】 ブロック３では、ブロック２で読取った電動機５の残留電圧の周期から電動機 ５の回転数に相当する周波数を逆算し周波数指令ｆ^* とする。具体的には、残留 電圧の周期が０．２秒であった場合、周波数指令ｆ^* は、０．２分の１である５ ０Ｈｚと計算される。 また、周波数指令ｆ^* から出力すべき電圧である電圧指令ｖ^* も合わせて計算 する。

【００２１】 ブロック４では、ブロック３にて計算した出力周波数指令ｆ^* に基づきベース ドライブ回路を通じ、インバータブリッジ４のトランジスタ群を制御する。ただ し、この段階では、まだ電圧指令ｖ^* は出力しないので、電動機５には供給され ない。 分岐１は、タイマーで、ある一定時間が経過しないとブロック５の電圧出力を 行なわせない為に設けられ、これは電圧を緩やかに出力するためである。

【００２２】 ブロック５では、ブロック４で計算した電圧指令ｖ^* を直接出力するのではな く、今まで出力していた電圧指令に対し、１ステップ上昇させる指令を出力する 。これは、出力電圧を徐々に上昇させる事により、電動機５の残留電圧との位相 不一致による過電流を抑制する事を目的で行っている。

【００２３】 分岐２では、出力電流に相当するインバータ装置の主回路の直流電流のうちカ 行電流がある定められた値、一般的には、インバータブリッ４の素子が電流破壊 に至らない限界値になった場合には、ブロック６へ分岐し、出力周波数を下げる 。このカ行電流が増えたと言う事は、ブロック４で出力した周波数指令ｆ^* が、 電動機５の回転数に対して高く、電動機５の回転数を引き上げようとした場合で あるから、出力周波数基準ｆ^* を下げ、電動機５の回転数に出力周波数を一致さ せるように動作する。

【００２４】 また、逆に電動機５の回転数に対し、インバータ装置の出力周波数基準ｆ^* が 低い場合、電動機５は発電機モードになる、つまり、電動機５から電力がインバ ータ装置に送り込まれ、直流電圧を上昇させる。したがって、直流電圧がある定 められた値を越えたらインバータ装置の周波数基準ｆ^* を上げて電動機５の回転 数に出力周波数を一致させるように分岐３で判断する。

【００２５】 分岐４では、出力電圧が電圧基準ｖ^* に到達したか判断し、到達していない場 合には、分岐１の前に戻り、到達した場合は、メインルーチンに戻り、インバー タ装置の一般的な制御をし、瞬停再始動の処理を終了する。

【００２６】 以上述べてきたように、電動機５が回転中のインバータ装置の始動において、 インバータ装置の周波数基準を電動機５の回転数に一致するように調整するので 、保護機能が動作しインバータ装置の運転が停止することがなく、スムーズなシ ステムの運転が提供できる。

【００２７】 また、他の実施例としては、例えば、電動機５の残留電圧を読み取るためのイ ンターフェイスとして、本実施例ではトランス８を用いたが、フォトカプラでも 同様な特性を得ることができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、電動機に接続される負荷の状態にかかわ らず、復電時に電動機が回転していてもシステム全体を停止させることなく、連 続運転を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す概要構成図

【図２】本考案の一実施例の制御プログラムを示すフロ
ーチャート

【符号の説明】

１…商用電源、２…整流回路、３…コンデンサ、４…逆
変換回路、５…電動機、６…制御回路、７…ベースドラ
イブ回路、８…トランス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を一旦直流電源に変換し、その
   直流電源を任意の周波数を有する交流電源に変換し、そ
   の交流電源を負荷に供給するインバータ装置において、
   停電後の電源投入時に前記負荷の残留電圧の周波数を検
   出する周波数検出手段と、この周波数検出手段により検
   出された周波数及びこの周波数に相当する電圧を出力す
   る周波数電圧出力手段と、直流電圧及び電流を検出し
   て、前記周波数電圧出力手段からの出力周波数を調整す
   る出力周波数補正手段とを具備したことを特徴とするイ
   ンバータ装置。