JPH0429318B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は商用電源により駆動されている交流
電動機を回転停止することなくシヨツクレスにイ
ンバータ運転に切換える為の電動機のインバータ
運転引込み制御装置に関する。

〔従来技術〕

第１図はこの種の引込み制御装置が設けられる
交流電動機の電源装置を示し、第２図は従来の引
込み制御装置の一例を示している。第１図におい
て、１は商用電源用開閉器、２は誘導電動機、３
はインバータ用電源開閉器、４は入力変圧器であ
る。５はサイリスタコンバータ、６は直流リアク
トル、７は電解コンデンサ、８はサイリスタイン
バータであつて、５〜８により電圧形インバータ
による可変電圧可変周波数電源（VVVF電源装
置）の主回路が構成されている。９はインバータ
出力開閉器、１０はインバータ出力開閉器、１１
は計器用変圧器（PT）、１２は制御装置である。

第２図は第１図の制御装置１２内のインバータ
運転引込み制御を司る回路部分を示したもので、
２０は周波数検出器であつて、PT１１の検出電
圧が入力される。２１は周波数／電圧変換器
（Ｆ／Ｖコンバータ）、２２は比較器、２３は積分
器であつて、２１〜２３によつて誘導電動機２の
回転周波数を追跡する粗追跡ループが構成されて
いる。２４はコンバータ用ゲート制御器、２５は
PLL回路、２６はフイルタ、２７は加算器、２
８はインバータ周波数指令器（発振器）、２９は
インバータ用ゲート制御器、３０〜３２はアナロ
グスイツチ、３３はロツク検出器である。

先づ、この装置の主回路の動作について説明す
る。

誘導電動機２を商用電源による駆動からインバ
ータ運転へシヨツクレスに切換える場合、先づ、
商用電源用開閉器１を開路し、誘導電動機２をフ
リーラン状態に置き、制御装置１２を作動させ
て、インバータ発振周波数がPT１１を介して検
出される誘導電動機２の残留電圧の周波数に一致
するのを待ち、両周波数が一致するとインバータ
出力開閉器１０を開路すると共にインバータ主回
路を起動させて誘導電動機２をインバータ運転
（VVVF電源による駆動）に引込む。勿論、イン
バータ電源用開閉器３は前もつて所定のタイミン
グで投入される。

次に、誘導電動機２のVVVF電源引込み動作
について説明する。

PT１１で検出された上記残留電圧は周波数検
出器２０に入力され、ここで誘導電動機２の回転
周波数fmが検出される。この時、誘導電動機２
はフリーラン状態にあるので、上記回転周波数
fmは電動機回転数となる。周波数検出器２０が
出力する回転周波数信号fmはＦ／Ｖコンバータ
２１で周波数に比例する電圧信号Vmに変換され
て比較器２２に入力される。この比較器２２の出
力はアナログスイツチ３０を介して積分器２３に
与えられる積分器２３の出力が該比較器２２にフ
イードバツクされているので、積分器２３の出力
ＶはＦ／Ｖコンバータ２１の出力Vmと等しくな
るように自動的に調整される。なお、アナログス
イツチ３０は誘導電動機２０のフリーラン状態時
には閉路されている。

積分器２３の出力Ｖはアナログスイツチ３１を
介し、インバータ電圧指令としてゲート制御器２
４に、また、周波数指令を出力する発振器２８に
供給されるが、Ｆ／Ｖコンバータ２１、比較器２
２、積分器２３のからなる粗追跡ループは一次遅
れ系を構成するので、上記インバータ電圧指令は
回転周波数fmに対し一次遅れによる誤差を含ん
でいる。この誤差を精密に補正するため、PLL
回路２５が設けられており、該PLL回路２５は
上記回転周波数信号fmと発振器２８のインバー
タ周波数指令となる周波数出力の位相差を検出す
る。PLL回路２５は上記位相差に対応する大き
さの電圧信号を出力するが、この信号はフイルタ
２６を通し周波数補正信号ΔVfmとして加算器２
７で積分器２３の出力Ｖと合成され発振器２８に
入力される。周波数補正信号ΔVfmが導かれてい
るロツク検出器３３は周波数補正信号ΔVfmの値
が所定値以下に収束したこと、即ちPLL回路２
５がロツクしたことを検出するとロツク検出信号
を出力するが、この出力により（他の条件も成立
しているものとする）、アナログスイツチ３０が
開路されてインバータ電圧指令Ｖがホールドされ
ると同時にアナログスイツチ３１，３２が閉路さ
れ、インバータ主回路が起動されてVVVF電源
から誘導電動機２に給電が開始され、かくして誘
導電動機２のVVVF電源引込み動作が行われる。

この引込み動作を第３図について、更に詳細に
説明すると、インバータ電圧指令は同図ａに示す
如く誘導電動機２の回転数に一次遅れで追従し、
インバータ周波数指令は回転数に殆どそのまま追
従する。インバータの出力電圧は投入時に起きる
過渡振動を抑制する為の同図ｂに示す如く指令関
数的に上昇させる。この結果、時刻ｔ１でPLL
回路２５がロツクし、VVVF電源による給電が
開始されても、誘導電動機２のトルク確立は遅
れ、時刻ｔ１よりしばらくの間は第３図ｃに示す
如く誘導電動機２の回転数が低下することにな
り、電動機２のすべりが一時的に増大する。

即ち、この引込み制御装置では、フリーラン状
態で減速する電動機の回転周波数を高精度かつ安
定に検出するために、その概略値を、「積分器を
用いた一次遅れ回路」によつて求め、真の回転周
波数との誤差をPLL回路を用いて検出し補正し
ている。このような構成にすることにより、
PLLループのゲインを下げることができ、安定
な検出が可能になる。PLLループだけで、直接、
電動機の回転周波数を高速に検出ししようとする
と、系が不安定になり正常に動作しないことが多
いからである。

しかし、この従来の構成では、誘導電動機２の
再起動後一時的にすべりが増大してインバータ出
力電流が増大するので、交流電動機２の減速度が
大なる場合には過電流トリツプが起こり再起動失
敗を招くと云う問題があつた。

〔発明の概要〕

この発明は、上記した従来の問題点に鑑みてな
されたもので、インバータ周波数指令を、交流電
動機へインバータによる電圧再印加時に、該電圧
再印加後電動機トルクが確立するまで間の電動機
回転数の低下に見合うレベル分だけ低減する構成
とすることにより、引込み時に起きる電動機スベ
リの増大を抑制して再起動失敗を防止することが
できる電動機のインバータ運転引込み制御装置を
提案するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第４図において、４０はてい倍器であつて、周
波数補正信号ΔVfmが導かれ、周波数補正信号
ΔVfmの値を定数倍した大きさの電圧信号ｖを出
力する。この電圧信号ｖはアナログスイツチ４１
を通して加算器４２で周波数補正信号ΔVfmと合
成され、該加算器の出力が積分器２３の出力と加
算されてインバータ周波数指令（電圧信号）とし
発振器２８に供給される。アナログスイツチ４１
はロツク検出器３３のロツク検出信号により閉路
される。このアナログスイツチ４１の投入によ
り、てい倍器４０の出力は、当該出力分だけ周波
数補正信号ΔVfmを低減する向きに周波数補正信
号ΔVfmに加算される。他の構成は第２図のもの
と同じであるので同一符号を付して示してある。

次に、このてい倍器４０について説明する。

粗追跡ループの時定数をTa、誘導電動機２の
電圧印加後トルク確立までの時間遅れΔT、交流
電動機２の減速率をｋ、てい倍器４０のゲインを
Ｇとすると、 ｋ・ΔT＝Ｇ・ｋ・Ta ……(1) が成立する。故に、 Ｇ＝ΔT／Ta ……(2) となる。てい倍器４０にはこの(2)式で示すゲイン
Ｇを持たせておく。

即ち、トルク確立時の誘導電動機２の回転周波
数fmは電圧再印加の瞬間ｔ１の回転周波数より
kΔTだけ低い値となつているので、第２図の従
来の装置ではトルク確立まで大なるすべりが発生
したが、この実施例では、電圧再印加と同時にイ
ンバータ周波数指令が周波数補正信号ΔVfmが定
数倍された電圧信号ｖで補正されて第５図ａに示
すようにｋ・ΔTだけステツプ状に低減変化する
ので、トルクが確立するまでのスベリの増大は抑
制され、従つて、インバータ出力電流は同図ｃに
示すように第３図ｃと比較して低減されるので、
過電流トリツプは防止される。

なお、上記実施例では、電圧形インバータを用
いた場合について説明したがインバータ種類はこ
れに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、電動機回転周波
数を追跡して作成され、PLLループにより精密
補正されたインバータ周波数指令を、てい倍器を
用いて、電動機トルクが確立するまでの電動機回
転数の低下に見合うレベル分を電動機への電圧再
印加と同時にステツプ状に低減する構成としたこ
とによつて、電動機のインバータ運転引込み時の
すべりの増大を抑制することができるので、減速
度の高い交流電動機であつても、過電流トリツプ
を生ずることなく確実にシヨツクレスに再起動す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は交流電動機の電源装置を示す回路図、
第２図は従来の電動機のインバータ運転引込み制
御装置のブロツク図、第３図ａは上記従来装置に
おける各部波形タイムチヤート、第３図ｂ及びｃ
はそれぞれ上記従来装置によるインバータの出力
電圧及び出力電流の波形図、第４図はこの発明の
一実施例を示すブロツク図、第５図ａは上記実施
例における各部波形タイムチヤート、第５図ｂ及
びｃは上記実施例によるインバータ出力電圧及び
出力電流の波形図である。 図において、２０……周波数検出器、２１……
Ｆ／Ｖコンバータ、２２……比較器、２３……積
分器、２４……コンバータゲート制御器、２５…
…PLL回路、２６……フイルタ、２７……加算
器、２８……インバータ周波数指令器、２９……
インバータゲート制御器、３３……ロツク検出
器、４０……てい倍器、４１……アナログスイツ
チ、４２……加算器。なお、図中、同一符号は同
一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フリーラン時の交流電動機残留電圧から電動
   機回転周波数を検出する周波数検出器と、検出さ
   れた電動機回転周波数を電圧信号に変換して一次
   遅れで追従する信号を出力する粗追跡ループと、
   上記検出された電動機回転周波数とインバータ周
   波数指令を入力して当該電動機回転周波数に対す
   る上記粗追跡ループの一次遅れ誤差を補正するた
   めの周波数補正信号を発生するPLLループとを
   備え、 上記PLLループの出力が一定値内に収束する
   ロツク動作により上記粗追跡ループの出力がその
   まま保持され当該出力をインバータ電圧指令と
   し、また当該出力を上記周波数補正信号で補正し
   た電圧信号を上記インバータ周波数指令としてイ
   ンバータ主回路を起動する電動機のインバータ運
   転引込み制御装置において、 上記周波数補正信号が導かれるてい倍器を設
   け、上記ロツク動作時、当該てい倍器の出力を、
   上記インバータ周波数指令がステツプ状に低減変
   化する向きに加算器により上記周波数補正信号に
   加算することを特徴とする電動機のインバータ運
   転引込み制御装置。