JPH05268795A - インバータで駆動される誘導電動機の過電圧防止装置 - Google Patents

インバータで駆動される誘導電動機の過電圧防止装置

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JPH05268795A
JPH05268795A JP4093420A JP9342092A JPH05268795A JP H05268795 A JPH05268795 A JP H05268795A JP 4093420 A JP4093420 A JP 4093420A JP 9342092 A JP9342092 A JP 9342092A JP H05268795 A JPH05268795 A JP H05268795A
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JP
Japan
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reactive power
inverter
induction motor
voltage
voltage regulator
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JP4093420A
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Hiroharu Waratani
弘治 藁谷
Shigeaki Tanaka
重明 田中
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 V/Fパターン設定付きのインバータで駆動
される誘導電動機が過電圧にならないようにする。 【構成】 インバータ50の出力側と誘導電動機51の間に
設けられた無効電力検出器11と、インバータ50の出力側
と無効電力検出器11の間に設けられた電圧調整器12と、
電圧調整器12を通電又は短絡させる切替スイッチ13、14
と、無効電力制御部15とを具備している。無効電力制御
部15は、インバータ50より入力された誘導電動機の起動
完了信号を検出し、予め設定された無効電力設定値と無
効電力検出部11で検出された無効電力検出値とを比較
し、この比較結果に基づいて電圧調整器12の電圧を調整
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータによって駆
動される誘導電動機の過電圧防止装置に係り、特にV/
Fパターン設定による低周波数運転に好適なインバータ
によって駆動される誘導電動機の過電圧防止装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のインバータで駆動される誘導電動
機の駆動装置に基づいて図を参照して説明する。図5
(A)は駆動装置の電気接続図、図5(B)はインバー
タのV/Fパターン設定例示図である。
【0003】従来の駆動装置は、インバータ回路を含む
可変電圧可変周波数電源(以下、『インバータ50』とい
う)に誘導電動機 (以下、『モータ51』という) 直接接
続されおてり、インバータ50が駆動装置を兼ねている。
【0004】一般にインバータ50においては、モータ51
を可変速させるために周波数を変化させている。そし
て、モータ51の鉄心が飽和しないようにするため、周波
数Fに略比例して供給電圧Vを調整しなけれはならな
い。このため、V/Fを図5( B) にて破線に示す標準
値に保つように設定して制御している。しかし、前記V
/Fパターン設定では、モータ51を低い周波数から起動
させる際には、電圧Vも下げなければならない。従っ
て、起動トルクは小さくなる。
【0005】しかし、例えばクレーン等のように一定ト
ルク負荷をインバータを介して駆動する場合には、モー
タ51は大きな起動トルクが必要である。従って、一定ト
ルク負荷の場合には前記V/Fパターンを図5(B)に
実線で示すように、低周波数領域(図示例では、周波数
Fが3Hz〜25Hzの間)において、電圧Vが前記標
準値より高くなるように設定し、モータ51のトルクが
大きくなるようにしている。
【0006】そして、運転スイッチ52をオンすると、周
波数Fが3Hzでモータ51が起動し、電圧Vは周波数F
の増大に従って実線に示すように変化し、最終的に周波
数Fが50Hz、電圧Vが400 Vで運転される。図中53
は、交流電源である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インバータ50では、モータ51を低周波数領域で定常運転
する場合には、V/Fパターンが標準値よりも高く設定
されている。従って、モータ51は過電圧によって過励磁
され、励磁電流の増大によって無効電力が増大し、その
ために過熱、異常振動、騒音等が発生する。それ故、低
周波数領域においてはモータ51は短時間しか運転できな
いという欠点があった。
【0008】また、V/Fパターン設定方式のインバー
タにおいては、あるV/Fパターンを一旦設定すると、
それが固定化され、インバータ側でモータ51の入力電圧
を任意に調整することができないという難点があった。
【0009】本発明は、上記事情に鑑みて創案されたも
ので、低周波数領域で誘導電動機が過電圧にならないよ
うにしたインバータによって起動される誘導電動機の過
電圧防止装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に係るインバー
タで駆動される誘導電動機の過電圧防止装置は、低周波
数領域で誘導電動機のトルク低下を補償するために、出
力電圧を標準値よりも高くしたV/Fパターン設定付き
のインバータで駆動される誘導電動機の過電圧防止装置
であって、インバータの出力側と誘導電動機の間に設け
られ誘導電動機の無効電力を検出する無効電力検出器
と、インバータの出力側と無効電力検出器の間に設けら
れ誘導電動機の入力電圧を調整する電圧調整器と、電圧
調整器を通電又は短絡させる切替スイッチと、無効電力
制御器とを具備しており、かつ前記無効電力制御器はイ
ンバータより入力された誘導電動機の起動完了信号を検
知し、予め設定された無効電力設定値と無効電力検出器
で検出された無効電力検出値とを比較し、この比較結果
に基づいて切替スイッチを介して電圧調整器に通電せし
め、誘導電動機の入力電圧を調整するようにした。
【0011】請求項2に係るインバータで駆動される誘
導電動機の過電圧防止装置は、インバータの出力側と誘
導電動機の間に設けられ誘導電動機の無効電力を検出す
る無効電力検出器と、インバータの入力側と電源の間に
設けられインバータの入力電圧を調整する電圧調整器
と、電圧調整器を通電又は短絡される切替スイッチと、
無効電力制御器とを具備しており、かつ前記無効電力制
御器はインバータより入力された誘導電動機の起動完了
完了信号を検知し、予め設定された無効電力設定値と無
効電力検出器で検出された無効電力検出値とを比較し、
この比較結果に基づいて切替スイッチを介して電圧調整
器に通電せしめ、インバータを介して誘導電動機の入力
電圧を調整するようにした。
【0012】請求項3に係るインバータで駆動される誘
導電動機の過電圧防止装置は、インバータの出力側と誘
導電動機の間に設けられ誘導電動機の無効電力を検出す
る無効電力検出器と、インバータの出力側と無効電力検
出器の間に設けられ誘導電動機の入力電圧を調整する電
圧調整器と、無効電力制御器とを具備しており、かつ前
記無効電力制御器はインバータより入力された誘導電動
機の起動完了信号を検知し、予め設定された無効電力設
定値と無効電力検出器で検出された無効電力検出値とを
比較し、この比較結果に基づいて電圧調整器を作動さ
せ、誘導電動機の入力電圧を調整するようにした。
【0013】請求項4に係るインバータで駆動される誘
導電動機の過電圧防止装置は、インバータの出力側と誘
導電動機の間に設けられ誘導電動機の無効電力を検出す
る無効電力検出器と、インバータの入力側と電源の間に
設けられインバータの入力電圧を調整する電圧調整器
と、無効電力制御器とを具備しており、かつ前記無効電
力制御器はインバータより入力された誘導電動機の起動
完了信号を検知し、予め設定された無効電力設定値と無
効電力検出器で検出された無効電力検出値とを比較し、
この比較結果に基づいて電圧調整器を作動させ、インバ
ータを介して誘導電動機の入力電圧を調整するようにし
た。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るインバー
タで駆動される誘導電動機の過電圧防止装置(以下、
『本発明装置』とする)の一実施例を説明する。
【0015】図1は請求項1記載の発明に係る本発明装
置10のブロック図、図2は請求項2記載の発明に係る本
発明装置20のブロック図、図3は請求項3記載の発明に
係る本発明装置30のブロック図、図4は請求項4記載の
発明に係る本発明装置40のブロック図である。従来技術
と同一の部分は同一の符号で示している。
【0016】請求項1記載の本発明装置10は、無効電力
検出器11と、電圧調整器12と、切替スイッチ13、14と、
無効電力制御器15とを含んでいる。
【0017】無効電力検出器11は、モータ51の無効電力
を検出するもので、インバータ50の出力側に切替スイッ
チ13を介してモータ51に直列接続されている。電圧調整
器12は、いわゆる三端子レギュレータで、モータ51の入
力電圧を調整するものであり、入力端子が切替スイッチ
14を介してインバータ50の出力側に、一方出力端子が前
記無効電力検出器11に、残る端子が無効電力制御器15に
それぞれ接続されている。前記電圧調整器12は、モータ
51の電圧変更が一旦、図5に示すV/Fパターンの変更
後はインバータ50自体ではできないため、設けられてい
るものである。
【0018】切替スイッチ13、14は、一方がオンしてい
るとき、他方が必ずオフしており、インバータ50の出力
側がオフしないようになっている。そして、電圧調整器
12が作動する場合に、切替スイッチ14がオンし、切替ス
イッチ13がオフするように構成されている。
【0019】無効電力制御器15は、インバータ50より出
力されるモータ51の起動完了信号を検知する起動完了検
知部151 と、起動完了検知部151 の検知信号に基づいて
モータ51の運転周波数をチェックする周波数チェック部
152 と、予め設定されたモータ51の無効電力設定値と無
効電力検出器11で検出され無効電力検出値とを比較する
比較器153 と、比較器153 の出力に基づいて電圧調整器
12の調整電圧を決定する電圧決定部154 と、電圧決定部
154 の出力に基づいて電圧調整器12に作動信号を発する
電圧調整指令部155 とを含んでいる。
【0020】電圧決定部154 は、無効電力量に対応する
調整電圧が予め設定されており、電圧調整指令部155
は、周波数チェック部152 と電圧決定部154 の両出力に
基づいて作動信号を発するように構成されている。
【0021】次に、本発明装置10の動作について説明す
る。 A 標準電圧の範囲で運転する場合 切替スイッチ14をオフ、切替スイッチ13をオン状態にし
て運転スイッチ52をオンすると、インバータ50の通電に
よってモータ51が起動する。モータ51の入力電圧Vが標
準電圧の範囲 (図5 (B) に示す周波数Fが25Hz〜
50Hzの範囲)では、無効電圧力が標準値より異常に
大きくなることがないので、入力電圧Vを制御する必要
がない。
【0022】B 低周波数領域で運転する場合 Aと同様に切替スイッチ14をオフ、切替スイッチ13を
オン状態でモータ51が起動する。モータ51が所望の低周
波数に到達するまでは、切替スイッチ14がオフのため、
モータ51の電圧制御は行われない。そして、モータ51の
起動が完了し、所望の低周波数に到達すると、インバー
タ50より起動完了信号が起動完了検知部151 に入力さ
れ、その入力信号に基づいて周波数チェック部152 でモ
ータ51の運転周波数が所定値であるか否かがチェックさ
れる。チェック結果がOKなれば、電圧調整指令部155
にOK信号が入力される。
【0023】一方、無効電力検出器11は、モータ51の
無効電力を検出し、無効電力検出値が比較器153 に入力
される。そして、比較器153 で無効電力信号設定値と無
効電力検出器とが比較され、比較結果が電圧決定部154
に入力される。電圧決定部154 では無効電力量によって
予め定められてた電圧比を決定し、電圧調整指令部155
に入力する。
【0024】電圧調整司令部155 は、記載の入力
信号に基づいて電圧調整器12に入力する。電圧調整器12
は前記入力に基づいて所定の電圧となるような調整さ
れ、切替スイッチ14がオンした後切替スイッチ13がオフ
される。これによってモータ51は過電圧とならず無効電
力が増大しない。
【0025】モータ51の無効電力が測定値を超えた場
合には、前記に準じ、電圧調整器12によってモータ51の
入力電圧を調整するので、モータ51が過電圧となること
がない。
【0026】以上説明したように本発明装置10において
は、電圧調整器12をインバータ50の出力側に設け、か
つ、低周波数領域における運転時のみにモータ駆動回路
に接続されるモータ入力電圧を調整するように構成され
ている。一般に一定トルク負荷では、モータ入力は周波
数に比例して減少し、そのときの電圧も周波数に比例し
て小さくなる。従って、本発明装置10によると、電圧調
整器12の容量をモータの運転周波数に比例して小型軽量
化することができるので、汎用のV/Fパターン設定式
インバータの高機能化が容易に実現されることになる。
【0027】請求項2の記載の発明装置20は、前記発明
装置10と同様の構成部品で無効電力検出器11と、電圧調
整器12と、切替スイッチ13、14と、無効電力制御器15と
を含んでいる。電圧調整器12、切替スイッチ13、14、無
効電力制御器15のみが、電源53とインバータ50の入力側
の間に設けられており、運転スイッチ52が設けられてい
ない点が発明装置10と相違している。電圧調整器12の電
圧調整機能は前記と同様であるが、インバータ電源電圧
に耐える必要があるので、見掛け上の容量はインバータ
50と略同じになっている。なお、本発明装置20の動作
は、前記発明装置10に準ずるのでその説明は省略する。
【0028】発明装置20においては、前記運転スイッチ
52を切替スイッチ13に置換できるので、部品点数が少な
くなる。
【0029】請求項3記載の発明装置30は、前記発明装
置10と同様の構成部品で無効電力検出器11、電圧調整器
12、無効電力制御器15がインバータ50の出力側とモータ
51との間に接続されている。
【0030】切替スイッチ13、14は、省略されており、
これに代わって運転スイッチ52が設けられている。そし
て、電圧調整器12は、常にモータ51の入力電圧を調整す
るように構成されている。
【0031】本発明装置30においては、発明装置10のよ
うに低周波数領域でのみ使用すると、電源調整器12の容
量を運転周波数に比例して小さくすることができる。ま
た、切替スイッチ13、14及びこれらを切り替える図外の
切替手段が不要となる利点がある。
【0032】請求項4記載の発明装置40は、前記発明装
置20と同様の構成部品で、電圧調整器12、無効電力制御
部15のみがインバータ50の入力側と電源53との間に接続
されている。
【0033】切替スイッチ13、14は省略され、これに代
わって運転スイッチ52が設けられている。そして、電圧
調整器12は常にモータ51の入力電圧を調整するように構
成されている。
【0034】本発明装置40においては、発明装置20に比
し、切替スイッチ13、14を省略できるのて、部品点数が
さらに少なくなる。
【0035】なお、前記実施例においては、例えばクレ
ーンのような一定トルク負荷の場合につついて説明した
が、一定トルク負荷に限らずV/Fパターン設定で低周
波数領域の電圧を標準値より大きくしてモータを駆動さ
せるすべての駆動装置にも適用し得るものである。
【0036】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明装置で
は、インバータの出力側とモータの間に設けた無効電力
検出器とインバータの出力側とモータの間又はインバー
タ入力側と電源の間に電圧調整器と無効電力制御器を設
け、インバータよりモータの起動完了信号を検知して、
モータの運転周波数をチェックするとともに、無効電力
検出器で検出された無効電力検出値と予め設定された無
効電力設定値を比較し、この比較値に基づいて電圧調整
器を調整してモータが過電圧にならないように制御して
いる。
【0037】従って、V/Fパターン設定方式のインバ
ータでモータを駆動しても、低周波数領域における過電
圧でのモータ運転が防止できるので、モータの過熱、異
常振動、騒音の増大等の悪影響が発生せず、信頼性が向
上する。また、前記悪影響が抑止されるので、低周波数
領域においてもモータの長時間運転が可能となる等の利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明に係る本発明装置10のブロ
ック図である。
【図2】請求項2記載の発明に係る本発明装置20のブロ
ック図である。
【図3】請求項3記載の発明に係る本発明装置30のブロ
ック図である。
【図4】請求項4記載の発明に係る本発明装置40のブロ
ック図である。
【図5】従来のインバータで駆動される誘導電動機の駆
動装置の図面であって、同図(A)は駆動装置の電気接
続図、同図(B)はインバータのV/Fパターン設定例
示図である。
【符号の説明】
11 無効電力検出器 12 電圧調整器 13 切替スイッチ 14 切替スイッチ 15 無効電力制御器 151 起動完了検知部 152 周波数チェック部 154 電圧決定部 155 電圧調整指令部 50 インバータ 51 モータ (誘導電動機) 52 運転スイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低周波数領域で誘導電動機のトルク低下
    を補償するために、出力電圧を標準値よりも高くしたV
    /Fパターン設定付きのインバータで駆動される誘導電
    動機の過電圧防止装置であって、インバータの出力側と
    誘導電動機の間に設けられ誘導電動機の無効電力を検出
    する無効電力検出器と、インバータの出力側と無効電力
    検出器の間に設けられ誘導電動機の入力電圧を調整する
    電圧調整器と、電圧調整器を通電又は短絡させる切替ス
    イッチと、無効電力制御器とを具備しており、かつ前記
    無効電力制御器はインバータより入力された誘導電動機
    の起動完了信号を検知し、予め設定された無効電力設定
    値と無効電力検出器で検出された無効電力検出値とを比
    較し、この比較結果に基づいて切替スイッチを介して電
    圧調整器に通電せしめ、誘導電動機の入力電圧を調整す
    るようにしたことを特徴とするインバータで駆動される
    誘導電動機の過電圧防止装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のインバータで駆動される
    誘導電動機の過電圧防止装置であって、インバータの出
    力側と誘導電動機の間に設けられ誘導電動機の無効電力
    を検出する無効電力検出器と、インバータの入力側と電
    源の間に設けられインバータの入力電圧を調整する電圧
    調整器と、電圧調整器を通電又は短絡させる切替スイッ
    チと、無効電力制御器とを具備しており、かつ前記無効
    電力制御器はインバータより入力された誘導電動機の起
    動完了完了信号を検知し、予め設定された無効電力設定
    値と無効電力検出器で検出された無効電力検出値とを比
    較し、この比較結果に基づいて切替スイッチを介して電
    圧調整器に通電せしめ、インバータを介して誘導電動機
    の入力電圧を調整するようにしたことを特徴とするイン
    バータで駆動される誘導電動機の過電圧防止装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のインバータで駆動される
    誘導電動機の過電圧防止装置であって、インバータの出
    力側と誘導電動機の間に設けられ誘導電動機の無効電力
    を検出する無効電力検出器と、インバータの出力側と無
    効電力検出器の間に設けられ誘導電動機の入力電圧を調
    整する電圧調整器と、無効電力制御器とを具備してお
    り、かつ前記無効電力制御器はインバータより入力され
    た誘導電動機の起動完了信号を検知し、予め設定された
    無効電力設定値と無効電力検出器で検出された無効電力
    検出値とを比較し、この比較結果に基づいて電圧調整器
    を作動させ、誘導電動機の入力電圧を調整するようにし
    たことを特徴とするインバータで駆動される誘導電動機
    の過電圧防止装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のインバータで駆動される
    誘導電動機の過電圧防止装置であって、インバータの出
    力側と誘導電動機の間に設けられ誘導電動機の無効電力
    を検出する無効電力検出器と、インバータの入力側と電
    源の間に設けられインバータの入力電圧を調整する電圧
    調整器と、無効電力制御器とを具備しており、かつ前記
    無効電力制御器はインバータより入力された誘導電動機
    の起動完了信号を検知し、予め設定された無効電力設定
    値と無効電力検出器で検出された無効電力検出値とを比
    較し、この比較結果に基づいて電圧調整器を作動させ、
    インバータを介して誘導電動機の入力電圧を調整するよ
    うにしたことを特徴とするインバータで駆動される誘導
    電動機の過電圧防止装置。
JP4093420A 1992-03-18 1992-03-18 インバータで駆動される誘導電動機の過電圧防止装置 Pending JPH05268795A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8090073B2 (en) 2004-01-19 2012-01-03 Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. Nuclear power plant, method of replacement in the same and method of operating the same
JP2012019571A (ja) * 2010-07-06 2012-01-26 Sumitomo Heavy Industries Engineering-Service Co Ltd クレーン用インバータの制御方法およびクレーン用インバータ

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