JPH0440957B2 - - Google Patents
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- JPH0440957B2 JPH0440957B2 JP60222813A JP22281385A JPH0440957B2 JP H0440957 B2 JPH0440957 B2 JP H0440957B2 JP 60222813 A JP60222813 A JP 60222813A JP 22281385 A JP22281385 A JP 22281385A JP H0440957 B2 JPH0440957 B2 JP H0440957B2
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- torque
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- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 23
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、可変速ポンプの運転方法、特に大容
量の巻線形誘導電動機を電力変換器を用いて２次
励磁した超同期セルビウス方式に係る可変速ポン
プの運転装置に関する。
量の巻線形誘導電動機を電力変換器を用いて２次
励磁した超同期セルビウス方式に係る可変速ポン
プの運転装置に関する。
従来例に、「大容量同期電動機の可変速運転特
性」（電気学会全国大会、昭和59年、江島、伊藤
他２名）がある。この従来例は、系統の負荷に応
じて変動する系統周波数を一定に制御すべく電力
調整を行え得る大容量の電動機の分野に関し、同
期電動機を使用した高効率、高信頼性、低トルク
リツプルのサイリスタモータについて述べてい
る。
性」（電気学会全国大会、昭和59年、江島、伊藤
他２名）がある。この従来例は、系統の負荷に応
じて変動する系統周波数を一定に制御すべく電力
調整を行え得る大容量の電動機の分野に関し、同
期電動機を使用した高効率、高信頼性、低トルク
リツプルのサイリスタモータについて述べてい
る。
同期電動機の代りに、巻線形の大容量誘導電動
機におきかえることが考えられる。誘導電動機を
大容量化した場合、誘導電動機の速度−トルク特
性が大幅に異なり、それに伴い瞬時停電又は系統
電圧の低下により大幅に速度が低下した場合、停
電後に加速できず停止してしまうとの問題があ
る。この対策として、一般的には加速補償の考え
があり、その一例として特開昭59−80182号があ
る。しかし、系統周波数一定制御に必要とする電
力一定制御の点については配慮していない。
機におきかえることが考えられる。誘導電動機を
大容量化した場合、誘導電動機の速度−トルク特
性が大幅に異なり、それに伴い瞬時停電又は系統
電圧の低下により大幅に速度が低下した場合、停
電後に加速できず停止してしまうとの問題があ
る。この対策として、一般的には加速補償の考え
があり、その一例として特開昭59−80182号があ
る。しかし、系統周波数一定制御に必要とする電
力一定制御の点については配慮していない。
本発明の目的は、大容量誘導電動機における運
転において、速度設定値に対し急激な速度低下が
生じた場合に、停止することなくすみやかに加速
し、迅速に電力一定制御を行えるようにした可変
速ポンプの運転装置を提供しようとするものであ
る。
転において、速度設定値に対し急激な速度低下が
生じた場合に、停止することなくすみやかに加速
し、迅速に電力一定制御を行えるようにした可変
速ポンプの運転装置を提供しようとするものであ
る。
本発明で問題とする誘導電動機は、系統周波数
の一定制御を行えるような入出力制御を持つ大容
量の誘導電動機である。その速度−トルク曲線
は、大容量機の巻線等のインピーダンスが小、中
容量のそれと比較して大幅に異なり、特に巻線抵
抗が１〜２桁程度小さくなる。この際のすべリー
トルク特性を第２図で示す。
の一定制御を行えるような入出力制御を持つ大容
量の誘導電動機である。その速度−トルク曲線
は、大容量機の巻線等のインピーダンスが小、中
容量のそれと比較して大幅に異なり、特に巻線抵
抗が１〜２桁程度小さくなる。この際のすべリー
トルク特性を第２図で示す。
第２図で、Tnは、本発明で扱う大容量の誘導
電動機のトルク特性、TSは一般的な小中容量誘
導電動機のトルク特性を示す。TnとTSとを比較
するに、Tnは、すべりＳ＝０近傍で急俊なピー
クを持ち、立下りも急俊である。負荷トルクTlは
図のような特徴とすると、瞬停により速度が急激
に低下した場合（即ちＳ→１の方向にむかつた場
合）、復電後に再び加速できる範囲は下記となる。
電動機のトルク特性、TSは一般的な小中容量誘
導電動機のトルク特性を示す。TnとTSとを比較
するに、Tnは、すべりＳ＝０近傍で急俊なピー
クを持ち、立下りも急俊である。負荷トルクTlは
図のような特徴とすると、瞬停により速度が急激
に低下した場合（即ちＳ→１の方向にむかつた場
合）、復電後に再び加速できる範囲は下記となる。
○イ トルク特性Taで示す小中容量機の場合、
（電動機トルクTS）＞（負荷トルクTl）の関
係より、加速範囲はSa〜Sbの範囲である。
係より、加速範囲はSa〜Sbの範囲である。
○ロ しかし、トルク特性Tnで示す大容量機の場
合、（電動機トルクTn）＞（負荷トルクTl）の関
係より、加速範囲はSa1〜Sb1の範囲である。然
るに、第２図より明らかなように、Sa1〜Sb1の
巾はSa〜Sbに比して極端に狭い。
合、（電動機トルクTn）＞（負荷トルクTl）の関
係より、加速範囲はSa1〜Sb1の範囲である。然
るに、第２図より明らかなように、Sa1〜Sb1の
巾はSa〜Sbに比して極端に狭い。
この比較から、大容量の誘導電動機においては
純停時の速度低下範囲が問題となる。
純停時の速度低下範囲が問題となる。
そこで、瞬停によりすべりがSa1以下になつた
場合、揚程から算出される負荷トルクTlに対し、
ｋ（％）大きな電動式トルルTnを発生するように
制御を行わせた。その時のTnは(1)式で設定する。
場合、揚程から算出される負荷トルクTlに対し、
ｋ（％）大きな電動式トルルTnを発生するように
制御を行わせた。その時のTnは(1)式で設定する。
Tn＝（１＋ｋ）Tl ……(1)
その時の誘導電動機へ与える電力指令値P0 *
は、検出速度Ｎを乗せて、 P0 *＝Ｎ・Tn ……(2) となる。
は、検出速度Ｎを乗せて、 P0 *＝Ｎ・Tn ……(2) となる。
第３図は、本発明の運転装置の実施例を示す。
誘導電動機１は、大容量形であり、負荷としてポ
ンプ２を運転する。
誘導電動機１は、大容量形であり、負荷としてポ
ンプ２を運転する。
誘導電動機１の二次巻線に対して、トランス１
４とサイコロコンバータ３とを介して電力を供給
し、二次励磁制御を行わせる。この制御は、超同
期セルビウス方式によりなし、同期速度よりも低
い速度のみらず同期速度よりも大きな回転数で運
転できる。トランス１４の一次側電源は、誘導電
動機１の電源と共通である。この電源は、系統１
３よりトランス１２を介して得る。尚、サイコロ
コンバータ３によつて与える二次電力は、系統周
波数f1とすると、Sf2を持つたものになる。
４とサイコロコンバータ３とを介して電力を供給
し、二次励磁制御を行わせる。この制御は、超同
期セルビウス方式によりなし、同期速度よりも低
い速度のみらず同期速度よりも大きな回転数で運
転できる。トランス１４の一次側電源は、誘導電
動機１の電源と共通である。この電源は、系統１
３よりトランス１２を介して得る。尚、サイコロ
コンバータ３によつて与える二次電力は、系統周
波数f1とすると、Sf2を持つたものになる。
サイコロコンバータ３を制御するものといし
て、速度信号発生器４、速度検出器５、不足電圧
リレー１５、有効電力・無効電力検出器１０、加
速補償演算器１１、減算器８，９電流パターン演
算器７、自動移相器６がある。
て、速度信号発生器４、速度検出器５、不足電圧
リレー１５、有効電力・無効電力検出器１０、加
速補償演算器１１、減算器８，９電流パターン演
算器７、自動移相器６がある。
外部指令として揚程Ｈ、有効電力指令P0、無
効電力指令Q0を与え、帰還量として、不足電圧
量Vd、誘導電動機２の回転速度Ｎ、有効電力Ｐ、
無効電力Ｑを与える。
効電力指令Q0を与え、帰還量として、不足電圧
量Vd、誘導電動機２の回転速度Ｎ、有効電力Ｐ、
無効電力Ｑを与える。
不足電圧リレー１５は、系統電圧の低下及び瞬
時停電の発生を検出する目的のために使用し、不
足検出信号Vdを出力する。
時停電の発生を検出する目的のために使用し、不
足検出信号Vdを出力する。
有効電力・無効電力検出器１０、系統の電力の
有効成分Ｐ、無効成分Ｑを検出する。
有効成分Ｐ、無効成分Ｑを検出する。
速度信号発生器４と速度検出器５とは、回転速
度Ｎの検出を行う。
度Ｎの検出を行う。
加速補償演算器１１は、揚程Ｈ、有効電力指令
値Ｐ、回転速度Ｎ、不足検出信号Vdとを入力と
し、瞬停時のトルク補正を行い、その補正トルク
に応じた補正電力値P0 *の演算を行う。これらの
補正演算は、(1)式、(2)式に従う、不足検出信号
Vdがなければ、補正は行わず、P0をそのままP0 *
として出力する。
値Ｐ、回転速度Ｎ、不足検出信号Vdとを入力と
し、瞬停時のトルク補正を行い、その補正トルク
に応じた補正電力値P0 *の演算を行う。これらの
補正演算は、(1)式、(2)式に従う、不足検出信号
Vdがなければ、補正は行わず、P0をそのままP0 *
として出力する。
加減算器８は、（P0 *−Ｐ）の演算、加減算器
９は（Q0−Ｑ）の演算を行う。
９は（Q0−Ｑ）の演算を行う。
電流パターン演算器７は（P0 *−Ｐ）、（Q0−
Ｑ）を取込み、サイコロコンバータ３の出力電流
指令を算出すると共に、該出力電流指令対応の電
流パターンを作成する、自動移相器６は、この電
流パターンを取込み、サイコロコンバータ３を制
御し、出力電流指令値を得るようにする。
Ｑ）を取込み、サイコロコンバータ３の出力電流
指令を算出すると共に、該出力電流指令対応の電
流パターンを作成する、自動移相器６は、この電
流パターンを取込み、サイコロコンバータ３を制
御し、出力電流指令値を得るようにする。
第１図は、加速補償演算器１１の実施例を示
す。関数発生器（デイジタル形のテーブルでも同
じ。以下、関数発生器といつた場合、デイジタル
形テーブルを含ませている）１７は、揚程Ｈをパ
ラメータとして有効電力指令値P0とすべりＳと
の関係を示す関数を持つ。その特性図を第４図に
示す。従つて、ＨとP0とを与えると第４図に示
す如く、対応するすべりＳが求まる。この時のす
べりＳは、系統より要求される電力指令値P0と
揚程Ｈよりポンプの最高効率となるときのすべり
である。
す。関数発生器（デイジタル形のテーブルでも同
じ。以下、関数発生器といつた場合、デイジタル
形テーブルを含ませている）１７は、揚程Ｈをパ
ラメータとして有効電力指令値P0とすべりＳと
の関係を示す関数を持つ。その特性図を第４図に
示す。従つて、ＨとP0とを与えると第４図に示
す如く、対応するすべりＳが求まる。この時のす
べりＳは、系統より要求される電力指令値P0と
揚程Ｈよりポンプの最高効率となるときのすべり
である。
変換器２０は、すべりＳからその時の速度設定
値N0を求める。このN0は、ポンプの最高効率と
なるべき回転速度となる。
値N0を求める。このN0は、ポンプの最高効率と
なるべき回転速度となる。
減算器１６は、算出速度N0と実際の検出速度
Ｎとの偏差ΔN＝N0−Ｎを求める。
Ｎとの偏差ΔN＝N0−Ｎを求める。
関数発生器２１は、実際の検出速度Ｎとトルク
TlTlとの関数とを持ち、Ｎを入力とし、その時の
トルクTlを読出す。
TlTlとの関数とを持ち、Ｎを入力とし、その時の
トルクTlを読出す。
関数発生器１８は、偏差ΔNと(1)式の補正係数
ｋとの関数を持ち、ΔNを入力とし、補正係数を
読出す。その時に関数を第５図に示す。図で、実
線の特性l2は、ΔN≦n1ではｋ＝０，ΔN＞n1では
折線特線となる。この特性l2が一般的であるが、
一次関数形の特性l1、別の折線形の特性l3であつ
てもよい。
ｋとの関数を持ち、ΔNを入力とし、補正係数を
読出す。その時に関数を第５図に示す。図で、実
線の特性l2は、ΔN≦n1ではｋ＝０，ΔN＞n1では
折線特線となる。この特性l2が一般的であるが、
一次関数形の特性l1、別の折線形の特性l3であつ
てもよい。
乗算器２２は、トルクTlとｋとの積kTlを得
る。加算器２３は、（Tl＋kTl）との加算を行う。
る。加算器２３は、（Tl＋kTl）との加算を行う。
乗算器２４は係数器２５のKcＮの出力と加算
値（Tl＋kTl）との乗算を行う。Kcは、検出速度
Ｎを角速度ωへの変換係数であり、一定値であ
り、この乗算結果は、(2)式となる。リミツタ１９
は、上下限制限値である。
値（Tl＋kTl）との乗算を行う。Kcは、検出速度
Ｎを角速度ωへの変換係数であり、一定値であ
り、この乗算結果は、(2)式となる。リミツタ１９
は、上下限制限値である。
切換回路２７は、減算器１６の偏差ΔNと不足
電圧検出リレー１５の検出信号Vdとを入力とし、
補正の有無の判断を行い、補正要時には、スイツ
チ２６を切換えてP0そのものを出力させる。
電圧検出リレー１５の検出信号Vdとを入力とし、
補正の有無の判断を行い、補正要時には、スイツ
チ２６を切換えてP0そのものを出力させる。
第６図には、その時の特性図を示す。Ndを基
準偏差とし、ΔN≧NdではP0 *＝P0′とし、ΔN＜
NdではP0 *＝P0とする。このNdは、停動トルク
Tnaxに対して、 Td＝0.6〜0.8Tnax ……(3) となるTdを得る時の速度幅である。
準偏差とし、ΔN≧NdではP0 *＝P0′とし、ΔN＜
NdではP0 *＝P0とする。このNdは、停動トルク
Tnaxに対して、 Td＝0.6〜0.8Tnax ……(3) となるTdを得る時の速度幅である。
第７図に、本実施例による可変速ポンプの応動
を示す。速度トルク曲線における点ａにて定常
運転中（電力指令値P0 *＝P0＝NaTa、，速度Na）、
が系統電圧低下発生に伴い電動機トルクTnが下
がり速度低下となり、点ｂ（速度Nb）が復電した
とする。この時、可変速ポンプを停止することな
く、すみやかに加速した定常運転点ａへ制御する
ためには、点ｂにおける負荷トルクTbより大き
な電動機トルクを発生する必要がある。そのため
に２次励磁量をサイクロコンバータより調整する
ことにより速度トルク曲線をのように推移さ
せ、加速補償演算より電動機トルクTnを得る。
電動機トルクTnと負荷トルクTlの差により加速
を続け、電動機トルクTnは、速度に応じて加速
補償演算を繰り返す。その後速度が上昇し、所定
の補正（例えばｋ＝k1）となつた時点で加速補償
を終了し、定常時の電力指令値P0を与え系統一
定周波数制御を行う。但し、補正は、第５図に述
べた特性によつて種々変りうる。
を示す。速度トルク曲線における点ａにて定常
運転中（電力指令値P0 *＝P0＝NaTa、，速度Na）、
が系統電圧低下発生に伴い電動機トルクTnが下
がり速度低下となり、点ｂ（速度Nb）が復電した
とする。この時、可変速ポンプを停止することな
く、すみやかに加速した定常運転点ａへ制御する
ためには、点ｂにおける負荷トルクTbより大き
な電動機トルクを発生する必要がある。そのため
に２次励磁量をサイクロコンバータより調整する
ことにより速度トルク曲線をのように推移さ
せ、加速補償演算より電動機トルクTnを得る。
電動機トルクTnと負荷トルクTlの差により加速
を続け、電動機トルクTnは、速度に応じて加速
補償演算を繰り返す。その後速度が上昇し、所定
の補正（例えばｋ＝k1）となつた時点で加速補償
を終了し、定常時の電力指令値P0を与え系統一
定周波数制御を行う。但し、補正は、第５図に述
べた特性によつて種々変りうる。
本実施例によれば、式(1)の定数ｋを電動機の特
性及び負荷の特性により任意に設定できるようす
ることにより瞬時停電又は、系統電圧不足等によ
り速度が低下した場合でも誘導機を停止すること
なくすみやかに加速し、定常運転が可能となる。
性及び負荷の特性により任意に設定できるようす
ることにより瞬時停電又は、系統電圧不足等によ
り速度が低下した場合でも誘導機を停止すること
なくすみやかに加速し、定常運転が可能となる。
他の実施例としては、大容量誘導機に接続され
た負荷トルクの変動が大きい場合には、常時速度
設定値の検出速度の偏差を検出し、偏差大となつ
た場合に加速補償演算を実行することにより、誘
導機を停止することなく安定な運転が行える。
た負荷トルクの変動が大きい場合には、常時速度
設定値の検出速度の偏差を検出し、偏差大となつ
た場合に加速補償演算を実行することにより、誘
導機を停止することなく安定な運転が行える。
本発明によれば、大容量機が持つ速度トルク特
性の欠点を、電動機の特性と負荷の特性に応じて
任意に設定できる手段を持つことにより、簡便な
方法で、電流電圧の低下や瞬時停電時によ速度低
下によるが発生した場合、復電後すみやかに加速
し、安定な運転を継続できる。
性の欠点を、電動機の特性と負荷の特性に応じて
任意に設定できる手段を持つことにより、簡便な
方法で、電流電圧の低下や瞬時停電時によ速度低
下によるが発生した場合、復電後すみやかに加速
し、安定な運転を継続できる。
第１図は本発明の加速補償演算機の実施例図、
第２図は大容量の誘導電動機の特性図、第３図は
本発明の運転装置の実施例図、第４図は揚程Ｈを
パラメータとするすべりＳと電力との関係を示す
図、第５図は速度偏差ΔNと補正係数との関係を
示す図、第６図は基準偏差Ndとトルクとの関係
の説明図、第７図は可変束ポンプの応動の説明図
である。 １……誘導電動機、３……サイコロコンバー
タ、６……自動移相器、７……電流パターン発生
器、１０……有効電力・無効電力検出器、１１…
…加速補償演算器。
第２図は大容量の誘導電動機の特性図、第３図は
本発明の運転装置の実施例図、第４図は揚程Ｈを
パラメータとするすべりＳと電力との関係を示す
図、第５図は速度偏差ΔNと補正係数との関係を
示す図、第６図は基準偏差Ndとトルクとの関係
の説明図、第７図は可変束ポンプの応動の説明図
である。 １……誘導電動機、３……サイコロコンバー
タ、６……自動移相器、７……電流パターン発生
器、１０……有効電力・無効電力検出器、１１…
…加速補償演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 可変速ポンプの運転を行う巻線形誘導電動機
の二次巻線を交流励磁する電力変換器と、 前記巻線形誘導電動機と一次側に供給される系
統に瞬停が発生したとき復電後の前記巻線形誘導
電動機の加速補償を行う補正電力値の演算を行い
該補正電力値に基づいた制御指令を前記電力変換
器に出力する下記構成ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、
ｇを有する手段 ａ 系統より要求される有効電力指令値と揚程と
から前記可変速ポンプの最高効率を与えるすべ
りを出力する第１関数発生手段、 ｂ 該すべりを前記可変速ポンプの速度設定値に
変換する手段、 ｃ 該速度設定値と前記可変速ポンプの回転速度
との速度偏差を求める手段、 ｄ 負荷トルクに対しｋ％大きな電動機トルクを
発生させるとき前記速度偏差からｋの値を出力
する第２関数発生手段、 ｅ 負荷トルクの（１＋ｋ）倍の前記電動機トル
クを求めこれに所要係数値を乗算して前記補正
電力値を求める手段、 ｆ 前記速度偏差と不足電圧検出信号から加速補
償の有無を切り換える手段、 ｇ 該手段ｆの出力で前記補正電力値または前記
系統より要求される有効電力指令値を選択し、
選択した値と有効電力の実際値との差及び無効
電力指令値と無効電力の実際値との差から電流
パターンを生成し、該電流パターンから前記制
御指令を生成し前記電力変換器に出力する手段 とから成ることを特徴とする可変速ポンプの運転
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222813A JPS6285694A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 可変速ポンプの運転装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222813A JPS6285694A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 可変速ポンプの運転装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285694A JPS6285694A (ja) | 1987-04-20 |
| JPH0440957B2 true JPH0440957B2 (ja) | 1992-07-06 |
Family
ID=16788305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60222813A Granted JPS6285694A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 可変速ポンプの運転装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285694A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5821724A (en) * | 1995-02-03 | 1998-10-13 | Cms Gilbreth Packaging Systems | Feedback limiter for closed loop motor controller |
| JP4833612B2 (ja) * | 2005-08-19 | 2011-12-07 | 文化シヤッター株式会社 | 開閉装置 |
-
1985
- 1985-10-08 JP JP60222813A patent/JPS6285694A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6285694A (ja) | 1987-04-20 |
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