JPH0611192B2 - インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法 - Google Patents
インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法Info
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- JPH0611192B2 JPH0611192B2 JP59064449A JP6444984A JPH0611192B2 JP H0611192 B2 JPH0611192 B2 JP H0611192B2 JP 59064449 A JP59064449 A JP 59064449A JP 6444984 A JP6444984 A JP 6444984A JP H0611192 B2 JPH0611192 B2 JP H0611192B2
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- frequency
- inverter
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- synchronous
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/46—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、インバータからのパルス制御された出力を停
止中の同期電動機に加え、これを同期速度まで加速させ
るインバータ駆動用同期電動機の始動方法に関するもの
である。
止中の同期電動機に加え、これを同期速度まで加速させ
るインバータ駆動用同期電動機の始動方法に関するもの
である。
（従来技術） 回転子内に永久磁石を備える同期電動機は誘導機と同期
機との特性を併有するものであるから、同期電動機を自
己始動させる場合には、始動時に誘導電動機として始動
させ、その後に同期引入れが自然に行なわれ、同期電動
機として同期速度にて回転する。
機との特性を併有するものであるから、同期電動機を自
己始動させる場合には、始動時に誘導電動機として始動
させ、その後に同期引入れが自然に行なわれ、同期電動
機として同期速度にて回転する。
自然に同期引入れが行なわれる場合には種々の制約があ
るため、誘導電動機特性のすべりが小さくなければなら
ないが、この種の同期電動機を誘導電動機として始動さ
せるには、一般に汎用の誘導電動機のすべりの約1/2程
度でないと実用的でない。このため回転子に設けられた
ダンパ巻線の断面積を大にしてすべりを小さくしても、
同期引入れトルクは負荷慣性モーメントＧＤ２（ここ
で、Ｇは回転体の全質量、Ｄは回転体の直径である）の
平方根に反比例するから、負荷慣性モーメントＧＤ２が
大き過ぎると同期引入れが不能となる。さらに、前記し
たようにダンパ巻線の断面積を大にすると、始動時に定
格電流の約１０倍以上の非常に大きな始動電流が同期電
動機の１次側巻線に流れるため、同期電動機を駆動制御
するインバータの始動容量を相当程度大きくしなければ
ならず、この点でコストが大となる欠点がある。その
上、回転子ダンパ巻線は銅又はアルミニュームなどの如
き電気的良導体により構成されているが、それらの金属
の機械的強度は銅のそれに比較して約1/2か、又はこれ
よりもさらに劣るものであるから、回転中に加えられる
機械的又は電磁気的力に対し脆弱であり、場合によって
は回転中に断線などの故障原因となり易く、またその材
質強度にはバラツキが多く、従って強度の点で信頼性に
欠けるという不都合な面があった。
るため、誘導電動機特性のすべりが小さくなければなら
ないが、この種の同期電動機を誘導電動機として始動さ
せるには、一般に汎用の誘導電動機のすべりの約1/2程
度でないと実用的でない。このため回転子に設けられた
ダンパ巻線の断面積を大にしてすべりを小さくしても、
同期引入れトルクは負荷慣性モーメントＧＤ２（ここ
で、Ｇは回転体の全質量、Ｄは回転体の直径である）の
平方根に反比例するから、負荷慣性モーメントＧＤ２が
大き過ぎると同期引入れが不能となる。さらに、前記し
たようにダンパ巻線の断面積を大にすると、始動時に定
格電流の約１０倍以上の非常に大きな始動電流が同期電
動機の１次側巻線に流れるため、同期電動機を駆動制御
するインバータの始動容量を相当程度大きくしなければ
ならず、この点でコストが大となる欠点がある。その
上、回転子ダンパ巻線は銅又はアルミニュームなどの如
き電気的良導体により構成されているが、それらの金属
の機械的強度は銅のそれに比較して約1/2か、又はこれ
よりもさらに劣るものであるから、回転中に加えられる
機械的又は電磁気的力に対し脆弱であり、場合によって
は回転中に断線などの故障原因となり易く、またその材
質強度にはバラツキが多く、従って強度の点で信頼性に
欠けるという不都合な面があった。
（目的） 本発明は、前記した従来技術の有する欠点を解消するも
ので、停止中の同期電動機の１次側巻線の各相に低周波
数でかつ低い電圧レベルを持つインバータからの出力パ
ルスを加えて交流予備励磁し、ゆっくりと電圧レベルを
増加させ、検出電流値から同期引入れ可能時に流れる電
流値を設定値とし、この設定電流値と検出電流とを比較
して、前記検出電流値が設定電流値以下になったことで
同期引入れに入ったことを検知して、周波数と電圧レベ
ルを増加させて加速するもので、非常に小さい始動電流
でしかも他の加速手段を用いることなく同期電動機を始
動させるインバータ駆動用同期電動機の始動方法を提供
することを目的とする。
ので、停止中の同期電動機の１次側巻線の各相に低周波
数でかつ低い電圧レベルを持つインバータからの出力パ
ルスを加えて交流予備励磁し、ゆっくりと電圧レベルを
増加させ、検出電流値から同期引入れ可能時に流れる電
流値を設定値とし、この設定電流値と検出電流とを比較
して、前記検出電流値が設定電流値以下になったことで
同期引入れに入ったことを検知して、周波数と電圧レベ
ルを増加させて加速するもので、非常に小さい始動電流
でしかも他の加速手段を用いることなく同期電動機を始
動させるインバータ駆動用同期電動機の始動方法を提供
することを目的とする。
（発明の構成） 本発明は、停止中の同期電動機の１次側巻線の各相に、
インバータから出力される低い周波数を持ちかつ低い電
圧レベルを持つパルスを入力して交流予備励磁し、非同
期時に大電流が流れないように電圧をゆっくりと増加さ
せて励磁し、１次側巻線の流れる電流の検出値から同期
引入れに入ったことを検知し、これ以後は周波数と電圧
レベルを時間と共に直線的に増加するパルスを加えて加
速させるものである。
インバータから出力される低い周波数を持ちかつ低い電
圧レベルを持つパルスを入力して交流予備励磁し、非同
期時に大電流が流れないように電圧をゆっくりと増加さ
せて励磁し、１次側巻線の流れる電流の検出値から同期
引入れに入ったことを検知し、これ以後は周波数と電圧
レベルを時間と共に直線的に増加するパルスを加えて加
速させるものである。
（実施例） 以下に、本発明のインバータ駆動用同期電動機の始動方
法の一実施例を説明する。
法の一実施例を説明する。
実施例を説明する前に、本発明のインバータ駆動用同期
電機の始動方法の基礎となる概念を述べる。
電機の始動方法の基礎となる概念を述べる。
同期電動機を自己始動させる場合に、始動時には誘導電
動機として始動させ、その後に同期引入れが行なわれる
が、同期電動機を同期引入れする条件として、同期電動
機を誘導電動機としてどこまで加速すればよいかという
ことを示す条件式がある。この条件式は同期引入れ可能
すべりを示す式として知られているが、 で表わされる、ここでＳは同期引入れ可能すべり、Ｎは
同期引入れ可能すべり時同期回転速度、Ｔは脱出トル
ク、Ｊは回転体の合計慣性モーメント、ｋは定数であ
る。
動機として始動させ、その後に同期引入れが行なわれる
が、同期電動機を同期引入れする条件として、同期電動
機を誘導電動機としてどこまで加速すればよいかという
ことを示す条件式がある。この条件式は同期引入れ可能
すべりを示す式として知られているが、 で表わされる、ここでＳは同期引入れ可能すべり、Ｎは
同期引入れ可能すべり時同期回転速度、Ｔは脱出トル
ク、Ｊは回転体の合計慣性モーメント、ｋは定数であ
る。
いま、例えば２極の同期電動機を５０Hzで運転するとす
ると、その同期速度は３，０００rpmである。この場
合、同期引入れ可能すべりが１％であるとすると、前記
の式において脱出トルクＴと、回転体の合計慣性モーメ
ントＪと、定数ｋは設計時に既にきまっている値である
から、これを除外して前記式にＳ＝１％と、ＮＳ＝３，
０００rpmを代入すると、Ｎ＝２，９７０rpmとなる。こ
のことは、同期電動機を始動時から２，９７０rpmに達
するまで誘導電動機として加速させると同期引入れをす
ることができることを意味している。
ると、その同期速度は３，０００rpmである。この場
合、同期引入れ可能すべりが１％であるとすると、前記
の式において脱出トルクＴと、回転体の合計慣性モーメ
ントＪと、定数ｋは設計時に既にきまっている値である
から、これを除外して前記式にＳ＝１％と、ＮＳ＝３，
０００rpmを代入すると、Ｎ＝２，９７０rpmとなる。こ
のことは、同期電動機を始動時から２，９７０rpmに達
するまで誘導電動機として加速させると同期引入れをす
ることができることを意味している。
そして、その場合すべりＳが１％のときの回転数は３０
rpmである。この３０rpmの周波数は、同期速度３，００
０rpmを５０Hzで除算して１Hzあたりの回転数を求める
と６０rpmであり、この６０rpmを３０rpmで除算する
と、０．５Hzとなる。つまり、３０rpmは０．５Hzの周
波数における回転数を示している。
rpmである。この３０rpmの周波数は、同期速度３，００
０rpmを５０Hzで除算して１Hzあたりの回転数を求める
と６０rpmであり、この６０rpmを３０rpmで除算する
と、０．５Hzとなる。つまり、３０rpmは０．５Hzの周
波数における回転数を示している。
ここで、前記した同期引入れ可能すべりＳを示す式にお
いて、設計時にきまっている脱出トルクＴ、回転体の合
計慣性モーメントＪ、定数ｋの３諸量より導びかれる値
が３０であるとすると、同期速度Ｎ＝３０を前記式に代
入すると同期引入れ可能すべりＳは１００％となる、こ
のことは、同期電動機を誘導電動機として運転する場
合、停止中でありながら同期引入れ可能条件を充たして
いることを示している。
いて、設計時にきまっている脱出トルクＴ、回転体の合
計慣性モーメントＪ、定数ｋの３諸量より導びかれる値
が３０であるとすると、同期速度Ｎ＝３０を前記式に代
入すると同期引入れ可能すべりＳは１００％となる、こ
のことは、同期電動機を誘導電動機として運転する場
合、停止中でありながら同期引入れ可能条件を充たして
いることを示している。
従って、同期電動機に０．５Hzの電源周波数を有する電
圧を加えて予備励磁すると、電動機は静止状態である
が、その他の加速手段の助力なしに停止したままで同期
引入れすることができる。そして、同期引入れした後
に、周波数と電圧を直線的に増加させると、同期に入っ
たままで加速することができる。
圧を加えて予備励磁すると、電動機は静止状態である
が、その他の加速手段の助力なしに停止したままで同期
引入れすることができる。そして、同期引入れした後
に、周波数と電圧を直線的に増加させると、同期に入っ
たままで加速することができる。
第１図は本発明のインバータ駆動用同期電動機の始動方
法を実施する装置の一例である電圧型ＰＷＭ（パルス幅
変調）インバータを示し、同図(A)はその装置のブロッ
クを、同図(B)はその装置の比較部の詳細を示す。
法を実施する装置の一例である電圧型ＰＷＭ（パルス幅
変調）インバータを示し、同図(A)はその装置のブロッ
クを、同図(B)はその装置の比較部の詳細を示す。
第１図(A)において、１は３相母線より供給される母線
電流を整流器により直流に変換する順変換部であり、２
は後述の制御装置４により導通制御されるパワートラン
ジスタと、帰還ダイオードをブリッジ接続した整流器と
からなる逆変換部であり、順変換部１から供給される整
流電圧をパルス幅制御を行なって不等幅パルスを出力
し、これを母線Ｒ，Ｓ，Ｔに加え、同期電動機３の駆動
制御を行なう。なお、順変換部１，逆変換部２，制御装
置４により電圧型ＰＷＭインバータを構成する。
電流を整流器により直流に変換する順変換部であり、２
は後述の制御装置４により導通制御されるパワートラン
ジスタと、帰還ダイオードをブリッジ接続した整流器と
からなる逆変換部であり、順変換部１から供給される整
流電圧をパルス幅制御を行なって不等幅パルスを出力
し、これを母線Ｒ，Ｓ，Ｔに加え、同期電動機３の駆動
制御を行なう。なお、順変換部１，逆変換部２，制御装
置４により電圧型ＰＷＭインバータを構成する。
制御装置４において、発振器４１は制御部４０から入力
される周波数指令信号ａに従った周波数にて発振する。
発振器４１の発振出力はカウンタ４２と４３とに入力さ
れ、そしてカウンタ４２と４３の計数出力はＲＯＭを有
する正弦波メモリ６１，６２，６３と３角波メモリ６４
とのアドレス入力となる。正弦波メモリ６１，６２，６
３には同一の正弦波形が量子化されて記憶されている
が、正弦波メモリ６１，６２，６３の記憶波形はそれぞ
れ１２０゜づつ位相がずれている。そして、正弦波メモ
リ６１，６２，６３から読出されたデジタルの正弦波出
力がD/A変換器７１，７２，７３に入力され、アナログ
信号に変換された正弦波信号ｒ，ｓ，ｔが出力されて比
較器８１，８２，８３の一方の入力端子に入力される。
される周波数指令信号ａに従った周波数にて発振する。
発振器４１の発振出力はカウンタ４２と４３とに入力さ
れ、そしてカウンタ４２と４３の計数出力はＲＯＭを有
する正弦波メモリ６１，６２，６３と３角波メモリ６４
とのアドレス入力となる。正弦波メモリ６１，６２，６
３には同一の正弦波形が量子化されて記憶されている
が、正弦波メモリ６１，６２，６３の記憶波形はそれぞ
れ１２０゜づつ位相がずれている。そして、正弦波メモ
リ６１，６２，６３から読出されたデジタルの正弦波出
力がD/A変換器７１，７２，７３に入力され、アナログ
信号に変換された正弦波信号ｒ，ｓ，ｔが出力されて比
較器８１，８２，８３の一方の入力端子に入力される。
なお、D/A変換器７１，７２，７３には制御部４０から
周波数指令信号ａと同時に出力される電圧指令信号ｃを
ゲイン制御信号として入力され、この電圧指令信号ｃに
従って直線的に増加する電圧レベルを持つ正弦波信号
ｒ，ｓ，ｔを出力し、そして正弦波信号ｒ，ｓ，ｔは振
幅と周波数とが調整されることになる。
周波数指令信号ａと同時に出力される電圧指令信号ｃを
ゲイン制御信号として入力され、この電圧指令信号ｃに
従って直線的に増加する電圧レベルを持つ正弦波信号
ｒ，ｓ，ｔを出力し、そして正弦波信号ｒ，ｓ，ｔは振
幅と周波数とが調整されることになる。
一方、カウンタ４３の計数出力はＲＯＭを有する３角波
メモリ６４のアドレス入力となり、このメモリから読出
されたデジタルの３角波信号がD/A変換器７４に入力さ
れ、アナログの３角波信号ｄを出力し、これを比較器８
１，８２，８３の他方の入力端子に入力する。
メモリ６４のアドレス入力となり、このメモリから読出
されたデジタルの３角波信号がD/A変換器７４に入力さ
れ、アナログの３角波信号ｄを出力し、これを比較器８
１，８２，８３の他方の入力端子に入力する。
なお、３角波メモリには、制御部４０から出力される周
波数指令信号ａに従った発振周波数にて発振する発振器
４１からの発振周波数を入力されるカウンタ４３が、そ
の周波数指令信号ａに従った発振周波数を計数し、その
計数出力を３角波メモリ６４に入力すると、３角波メモ
リには予備励磁モードに対応したデジタルの３角波信号
を出力し、また異なった周波数指令信号ａに従った発振
器４１の発振周波数を計数するカウンタ４３からの計数
値を入力されると、加速モードの線形に増加するデジタ
ルの３角波信号を出力するパターンがテーブル化されて
いる。
波数指令信号ａに従った発振周波数にて発振する発振器
４１からの発振周波数を入力されるカウンタ４３が、そ
の周波数指令信号ａに従った発振周波数を計数し、その
計数出力を３角波メモリ６４に入力すると、３角波メモ
リには予備励磁モードに対応したデジタルの３角波信号
を出力し、また異なった周波数指令信号ａに従った発振
器４１の発振周波数を計数するカウンタ４３からの計数
値を入力されると、加速モードの線形に増加するデジタ
ルの３角波信号を出力するパターンがテーブル化されて
いる。
比較部８０の詳細を第１図(B)に基いて説明する。
第１図(B)において、比較器８１，８２，８３は正弦波
信号ｒ，ｓ，ｔの振幅が３角波信号ｄの振幅よりも大な
るときにのみ、それぞれ位相を１２０゜異にする不等幅
のパルス信号を出力する。比較器８１，８２，８３の出
力は２分され、その一方は増幅器８４，８５，８６を介
して第１図(A)に示すＵ相，Ｖ相，Ｗ相のパワートラン
ジスタのベースに入力され、その他方はインバータ８７
と増幅器９０を介し、インバータ８８と増幅器９１を介
し、そしてインバータ８９と増幅器９２を介してＸ相，
Ｙ相，Ｚ相のパワートランジスタのベースに入力され
る。そしてこれらのパワートランジスタは比較器８１，
８２，８３から出力されるそれぞれ１２０゜位相を異に
する不等幅のパルス信号と、同様に位相を１２０゜異に
してインバータ８７，８８，８９から出力される不等幅
のパルス信号により導通制御され、同期電動機３に正弦
波近似の不等幅のパルスが加えられる。
信号ｒ，ｓ，ｔの振幅が３角波信号ｄの振幅よりも大な
るときにのみ、それぞれ位相を１２０゜異にする不等幅
のパルス信号を出力する。比較器８１，８２，８３の出
力は２分され、その一方は増幅器８４，８５，８６を介
して第１図(A)に示すＵ相，Ｖ相，Ｗ相のパワートラン
ジスタのベースに入力され、その他方はインバータ８７
と増幅器９０を介し、インバータ８８と増幅器９１を介
し、そしてインバータ８９と増幅器９２を介してＸ相，
Ｙ相，Ｚ相のパワートランジスタのベースに入力され
る。そしてこれらのパワートランジスタは比較器８１，
８２，８３から出力されるそれぞれ１２０゜位相を異に
する不等幅のパルス信号と、同様に位相を１２０゜異に
してインバータ８７，８８，８９から出力される不等幅
のパルス信号により導通制御され、同期電動機３に正弦
波近似の不等幅のパルスが加えられる。
ＰＴは電圧変成器で、母線Ｒ，Ｓ間の線間電圧を検出
し、整流器Ｄ１に入力し、整流した電圧を２分し、その
一方を零交叉比較器３１に入力する。零交叉比較器３１
は整流電圧が零レベルを交叉するときにパルスを出力す
る。３２は周波数検出器で、入力されたパルスの周期を
測定して周波数Ｆを求め、同期引入れ可能すべりに相当
する低周波に設定された周波数設定信号Ｆ１と共に比較
器Ｓ１に入力する。週比較器Ｓ１は検出周波数Ｆが設定
周波数Ｆ１より小であるか否かの比較を行ない、その比
較信号を制御部４０の不図示の判定部に入力する。整流
器Ｄ１の整流電圧の他方は電圧検出回路３４に入力さ
れ、その電圧Ｖを低い値に設定された電圧初期値Ｖ１が
設定電圧として入力される電圧比較器Ｓ２に加えられ
る。ＴＡとＴＢは制御部４０に内蔵されているタイマの
常開接点と常閉接点であり、内蔵されている不図示のタ
イマの作動により常開接点ＴAが閉じているときに検出
電圧Ｖが設定電圧Ｖ１より低いか、等しいかの比較を行
ない、そして増幅器３５と閉じている常開接点ＴAを介
して制御部４０の判定部に入力される。制御部４０は周
波数比較器Ｓ１と電圧比較器Ｓ２との比較判定に基づい
て、周波数ＦをＦ１に固定、即ち制御部４０から出力さ
れる周波数指令信号ａにより３角波メモリ６４から出力
されるデジタルの３角波信号の周波数を固定し、そして
電圧指令信号ｃをD/A変換器７１，７２，７３に入力
し、その正弦波信号ｒ，ｓ，ｔの振幅を直線的に増加さ
せる。所定時間経過した後に不図示のタイマの作動が終
了すると、閉じている常開接点ＴAは開となり、開いて
いる常閉接点ＴBは閉じる。これにより整流器Ｄ１から
の整流電圧Ｖは、同期引入れ可能すべりに相当する低周
波数である設定周波数Ｆ１に最適な電圧である設定電圧
Ｖ２が入力されている電圧比較器Ｓ２に入力され、検出
電圧Ｖが設定電圧Ｖ２に達したか否かの比較を行ない、
その比較電圧は増幅器３６と常閉接点ＴBを介して制御
部４０の不図示の判定部に入力される。また、母線Ｒ，
Ｓに設けられた変流器ＣＴから検出した電流は、整流器
Ｄ２に入力され、同期引入れを確認できる電流値に設定
された設定電流Ｉ１が入力されている電流比較器Ｓ４に
導びかれ、同期に近づくにつれて減少して行く検出電流
Ｉが設定電流Ｉ１に等しいか又はこれよりも小であるか
否かの比較を行ない、制御部４０の判定部に入力する。
し、整流器Ｄ１に入力し、整流した電圧を２分し、その
一方を零交叉比較器３１に入力する。零交叉比較器３１
は整流電圧が零レベルを交叉するときにパルスを出力す
る。３２は周波数検出器で、入力されたパルスの周期を
測定して周波数Ｆを求め、同期引入れ可能すべりに相当
する低周波に設定された周波数設定信号Ｆ１と共に比較
器Ｓ１に入力する。週比較器Ｓ１は検出周波数Ｆが設定
周波数Ｆ１より小であるか否かの比較を行ない、その比
較信号を制御部４０の不図示の判定部に入力する。整流
器Ｄ１の整流電圧の他方は電圧検出回路３４に入力さ
れ、その電圧Ｖを低い値に設定された電圧初期値Ｖ１が
設定電圧として入力される電圧比較器Ｓ２に加えられ
る。ＴＡとＴＢは制御部４０に内蔵されているタイマの
常開接点と常閉接点であり、内蔵されている不図示のタ
イマの作動により常開接点ＴAが閉じているときに検出
電圧Ｖが設定電圧Ｖ１より低いか、等しいかの比較を行
ない、そして増幅器３５と閉じている常開接点ＴAを介
して制御部４０の判定部に入力される。制御部４０は周
波数比較器Ｓ１と電圧比較器Ｓ２との比較判定に基づい
て、周波数ＦをＦ１に固定、即ち制御部４０から出力さ
れる周波数指令信号ａにより３角波メモリ６４から出力
されるデジタルの３角波信号の周波数を固定し、そして
電圧指令信号ｃをD/A変換器７１，７２，７３に入力
し、その正弦波信号ｒ，ｓ，ｔの振幅を直線的に増加さ
せる。所定時間経過した後に不図示のタイマの作動が終
了すると、閉じている常開接点ＴAは開となり、開いて
いる常閉接点ＴBは閉じる。これにより整流器Ｄ１から
の整流電圧Ｖは、同期引入れ可能すべりに相当する低周
波数である設定周波数Ｆ１に最適な電圧である設定電圧
Ｖ２が入力されている電圧比較器Ｓ２に入力され、検出
電圧Ｖが設定電圧Ｖ２に達したか否かの比較を行ない、
その比較電圧は増幅器３６と常閉接点ＴBを介して制御
部４０の不図示の判定部に入力される。また、母線Ｒ，
Ｓに設けられた変流器ＣＴから検出した電流は、整流器
Ｄ２に入力され、同期引入れを確認できる電流値に設定
された設定電流Ｉ１が入力されている電流比較器Ｓ４に
導びかれ、同期に近づくにつれて減少して行く検出電流
Ｉが設定電流Ｉ１に等しいか又はこれよりも小であるか
否かの比較を行ない、制御部４０の判定部に入力する。
第２図は、第１図に示す装置を用いて本発明のインバー
タ駆動用同期電動機の始動方法を実施するための手順を
示すフローチャートである。なお、１から７で示す数字
はステップを示し、１から５で示すステップは停止中の
同期電動機３を予備励磁し、同期電動機３を始動させる
始動モードにおいて行なわれる手順を示し、ステップ６
は同期電動機３を加速させる加速モードの手順を示し、
ステップ７は同期電動機３を所定速度で回転させる定常
モードを示す。
タ駆動用同期電動機の始動方法を実施するための手順を
示すフローチャートである。なお、１から７で示す数字
はステップを示し、１から５で示すステップは停止中の
同期電動機３を予備励磁し、同期電動機３を始動させる
始動モードにおいて行なわれる手順を示し、ステップ６
は同期電動機３を加速させる加速モードの手順を示し、
ステップ７は同期電動機３を所定速度で回転させる定常
モードを示す。
ステップ１において、停止中の同期電動機３に低い周波
数を持つ低い電圧を加えて予備励磁し、電圧変成器ＰＴ
から検出した整流電圧から周波数Ｆを求め、同期引入れ
可能すべりに相当する低周波数である設定周波数Ｆ１の
入力された周波数比較器Ｓ１において、検出周波数Ｆが
設定周波数Ｆ１より低いか否かの比較を行ない、ＮＯで
あるならその比較を繰返し、ＹＥＳであるならステップ
２に進む、ステップ２において、電圧変成器ＰＴから検
出し、整流された検出電圧Ｖと低い値の初期値Ｖ１に設
定されている設定電圧Ｖ１の入力されている電圧比較器
Ｓ２において、検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ１より小さい
か、又は等しいかの比較を行ない、ＮＯであるならこれ
を繰返し、ＹＥＳであるならステップ３に進む。ステッ
プ３において、前記したステップ１と２における比較条
件が充たされると、制御部４０から出力される周波数指
令信号ａにより正弦波信号ｒ，ｓ，ｔと３角波信号ｄの
周波数が固定され、また電圧指令信号ｃの加えられるD/
A変換器７１，７２，７３から出力される正弦波信号の
電圧レベルを直線的に増加させ、インバータ出力周波数
Ｆを設定周波数Ｆ１に固定した状態で、インバータ出力
電圧ＶをＶ１＋ｋ１ｔで示されるように時間と共に直線
的に増加させる。
数を持つ低い電圧を加えて予備励磁し、電圧変成器ＰＴ
から検出した整流電圧から周波数Ｆを求め、同期引入れ
可能すべりに相当する低周波数である設定周波数Ｆ１の
入力された周波数比較器Ｓ１において、検出周波数Ｆが
設定周波数Ｆ１より低いか否かの比較を行ない、ＮＯで
あるならその比較を繰返し、ＹＥＳであるならステップ
２に進む、ステップ２において、電圧変成器ＰＴから検
出し、整流された検出電圧Ｖと低い値の初期値Ｖ１に設
定されている設定電圧Ｖ１の入力されている電圧比較器
Ｓ２において、検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ１より小さい
か、又は等しいかの比較を行ない、ＮＯであるならこれ
を繰返し、ＹＥＳであるならステップ３に進む。ステッ
プ３において、前記したステップ１と２における比較条
件が充たされると、制御部４０から出力される周波数指
令信号ａにより正弦波信号ｒ，ｓ，ｔと３角波信号ｄの
周波数が固定され、また電圧指令信号ｃの加えられるD/
A変換器７１，７２，７３から出力される正弦波信号の
電圧レベルを直線的に増加させ、インバータ出力周波数
Ｆを設定周波数Ｆ１に固定した状態で、インバータ出力
電圧ＶをＶ１＋ｋ１ｔで示されるように時間と共に直線
的に増加させる。
なお、定数ｋ１は、非同期時には大電流が同期電動機３
の１次側巻線に流れるから、その大電流の流入を緩和す
るために徐々に電圧を上昇させることが必要となり、こ
のため低い値に設定されている。また、D/A変換機７
１，７２，７３のゲインを少しづつ上昇させて制御する
電圧指令信号ｃを出力することとが必要である。
の１次側巻線に流れるから、その大電流の流入を緩和す
るために徐々に電圧を上昇させることが必要となり、こ
のため低い値に設定されている。また、D/A変換機７
１，７２，７３のゲインを少しづつ上昇させて制御する
電圧指令信号ｃを出力することとが必要である。
ステップ４において、検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ２に等し
くなった否かの比較を行ない、ＮＯであるならその比較
を繰返し、ＹＥＳであるならステップ５に進み、検出電
流Ｉが設定電流Ｉ１より小さいか、又は等しいかの比較
を行ない、この比較条件を充たすことにより、同期引入
れが行なわれたということを確認できると共に、加速準
備が完了したことを知ることができる。なお、ステップ
５において、ＮＯであるならその比較を繰返し、ＹＥＳ
であるならステップ６に進む。ステップ４と５の比較条
件が充たされると、制御部４０から出力される周波数指
令信号ａと電圧指令信号ｃとにより、正弦波信号ｒ，
ｓ，ｔおよび３角波信号ｄの周波数と正弦波信号ｒ，
ｓ，ｔの電圧レベルとを直線的に増加させ、検出周波数
ＦがＦ１＋ｋ２ｔ，検出電圧ＶがＶ２＋ｋ３ｔとなるま
で電動機を加速する。なお、ｋ２とｋ３は定数である。
このようにして、ステップ６において周波数Ｆと電圧Ｖ
を直線的に増加させ、同期電動機３を所定期間加速さ
せ、そしてステップ７において、同期電動機３は定常モ
ードで回転する。
くなった否かの比較を行ない、ＮＯであるならその比較
を繰返し、ＹＥＳであるならステップ５に進み、検出電
流Ｉが設定電流Ｉ１より小さいか、又は等しいかの比較
を行ない、この比較条件を充たすことにより、同期引入
れが行なわれたということを確認できると共に、加速準
備が完了したことを知ることができる。なお、ステップ
５において、ＮＯであるならその比較を繰返し、ＹＥＳ
であるならステップ６に進む。ステップ４と５の比較条
件が充たされると、制御部４０から出力される周波数指
令信号ａと電圧指令信号ｃとにより、正弦波信号ｒ，
ｓ，ｔおよび３角波信号ｄの周波数と正弦波信号ｒ，
ｓ，ｔの電圧レベルとを直線的に増加させ、検出周波数
ＦがＦ１＋ｋ２ｔ，検出電圧ＶがＶ２＋ｋ３ｔとなるま
で電動機を加速する。なお、ｋ２とｋ３は定数である。
このようにして、ステップ６において周波数Ｆと電圧Ｖ
を直線的に増加させ、同期電動機３を所定期間加速さ
せ、そしてステップ７において、同期電動機３は定常モ
ードで回転する。
第３図は、同期電動機３を予備励磁する始動モード時に
おけるＲ−Ｓ間に入力される正弦波近似の不等幅パルス
の線間電圧を示す。
おけるＲ−Ｓ間に入力される正弦波近似の不等幅パルス
の線間電圧を示す。
始動モード時において、第１図(A)に示す比較器８１と
８２，８３から出されるＵ相〜Ｗ相のパワートランジス
タを導通させるパルス信号と、Ｘ相〜Ｚ相のパワートラ
ンジスタを導通させるパルス信号とにより、所定のＰＷ
Ｍ制御を行なって予備励磁するものであるが、かかる予
備励磁の１ステップとして例えば順変換部１から出力さ
れる整流電圧が、Ｕ相パワートランジスタと、Ｒ相と、
Ｙ相パワートランジスタとを流れるように制御し、また
Ｖ相パワートランジスタと、Ｓ相と、Ｘ相パワートラン
ジスタとを流れるように制御すると、Ｒ−Ｓ間の線間電
圧は第３図の点線で示すような正弦波近似の電圧パター
ンが得られるのである。
８２，８３から出されるＵ相〜Ｗ相のパワートランジス
タを導通させるパルス信号と、Ｘ相〜Ｚ相のパワートラ
ンジスタを導通させるパルス信号とにより、所定のＰＷ
Ｍ制御を行なって予備励磁するものであるが、かかる予
備励磁の１ステップとして例えば順変換部１から出力さ
れる整流電圧が、Ｕ相パワートランジスタと、Ｒ相と、
Ｙ相パワートランジスタとを流れるように制御し、また
Ｖ相パワートランジスタと、Ｓ相と、Ｘ相パワートラン
ジスタとを流れるように制御すると、Ｒ−Ｓ間の線間電
圧は第３図の点線で示すような正弦波近似の電圧パター
ンが得られるのである。
第４図は加速モード時における正弦波信号ｒ，ｓ，ｔと
３角波信号ｄとを比較し、例示的に正弦波信号ｒと３角
波信号ｄとの比較により得られた不等幅のパルス信号を
示し、第５図はこのようにして比較器８１，８２，８３
から出力されるパルス信号を逆変換部２におけるパワー
トランジスタに加えて導通制御し、同期電動機３のＲ，
Ｓ，Ｔ相に入力して得られたＲ−ＳのＰＷＭ線間電圧波
形、Ｓ−ＴのＰＷＭ線間電圧波形、Ｔ−ＲのＰＷＭ線間
電圧波形を示す。
３角波信号ｄとを比較し、例示的に正弦波信号ｒと３角
波信号ｄとの比較により得られた不等幅のパルス信号を
示し、第５図はこのようにして比較器８１，８２，８３
から出力されるパルス信号を逆変換部２におけるパワー
トランジスタに加えて導通制御し、同期電動機３のＲ，
Ｓ，Ｔ相に入力して得られたＲ−ＳのＰＷＭ線間電圧波
形、Ｓ−ＴのＰＷＭ線間電圧波形、Ｔ−ＲのＰＷＭ線間
電圧波形を示す。
なお、第４図においてはすべてを図示していないが１サ
イクルのｒ，ｓ，ｔの正弦波信号の振幅と、正弦波信号
に対し６倍周期の３角波信号ｄの振幅とを比較し、その
結果それぞれ位相を１２０゜異にした３列の不等幅パル
ス信号が得られるが、第５図に示すようにＰＷＭ信号群
の１サイクルを６等分し、６０゜の各位相区間Ｐ１〜Ｐ
６に１つのパルスを含む６個の不等幅パルス列が正弦波
近似となってＲ−Ｓ相，Ｓ−Ｔ相，Ｔ−Ｒ相の線間電圧
を形成するのである。
イクルのｒ，ｓ，ｔの正弦波信号の振幅と、正弦波信号
に対し６倍周期の３角波信号ｄの振幅とを比較し、その
結果それぞれ位相を１２０゜異にした３列の不等幅パル
ス信号が得られるが、第５図に示すようにＰＷＭ信号群
の１サイクルを６等分し、６０゜の各位相区間Ｐ１〜Ｐ
６に１つのパルスを含む６個の不等幅パルス列が正弦波
近似となってＲ−Ｓ相，Ｓ−Ｔ相，Ｔ−Ｒ相の線間電圧
を形成するのである。
次に、第１図に示す電圧型ＰＷＭインバータを用いて本
発明のインバータ駆動用同期電動機の始動方法の実施例
の作用を説明する。
発明のインバータ駆動用同期電動機の始動方法の実施例
の作用を説明する。
制御部４０から出力される周波数指令信号ａを発振器４
１に加えると、発振器４１はその周波数指令信号ａに従
った発振を行ない、その発振出力をカウンタ４２，４３
に入力する。カウンタ４２の計数出力は正弦波メモリ６
１，６２，６３にアドレス入力として入力され、正弦波
メモリ６１，６２，６３からは位相をそれぞれ１２０゜
異にするデジタルの正弦波信号が出力され、次いでD/A
変換器７１，７２，７３に入力され、アナログの正弦波
信号ｒ，ｓ，ｔとなって比較器８１，８２，８３の一方
の入力端子に入力される。なお、制御部４０から出力さ
れる電圧指令信号ｃがD/A変換器７１，７２，７３にゲ
イン制御信号として入力され、D/A変換器７，７２，７
３から出力される正弦波信号ｒ，ｓ，ｔの振幅を自動的
にコントロールする。
１に加えると、発振器４１はその周波数指令信号ａに従
った発振を行ない、その発振出力をカウンタ４２，４３
に入力する。カウンタ４２の計数出力は正弦波メモリ６
１，６２，６３にアドレス入力として入力され、正弦波
メモリ６１，６２，６３からは位相をそれぞれ１２０゜
異にするデジタルの正弦波信号が出力され、次いでD/A
変換器７１，７２，７３に入力され、アナログの正弦波
信号ｒ，ｓ，ｔとなって比較器８１，８２，８３の一方
の入力端子に入力される。なお、制御部４０から出力さ
れる電圧指令信号ｃがD/A変換器７１，７２，７３にゲ
イン制御信号として入力され、D/A変換器７，７２，７
３から出力される正弦波信号ｒ，ｓ，ｔの振幅を自動的
にコントロールする。
一方、カウンタ４３からの計数出力が３角波メモリ６４
に入力されると、予備励磁モードに対応した低周波のデ
ジタルの３角波信号が出力され、これをD/A変換器７４
に入力され、アナログの低周波の３角波信号ｄを比較器
８１，８２，８３の他方の入力端子に入力される。比較
器８１，８２，８３からは正弦波信号ｒ，ｓ，ｔと３角
波信号ｄとを比較し、逆変換部２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相，
Ｘ相，Ｙ相，Ｚ相のパワートランジスタの導通を制御す
る第３図に示す如き不等幅のパルス信号が得られる。順
変換部１から出力される整流電圧を、前記したパルス信
号によるパワートランジスタの導通を制御し、不等幅パ
ルスとして停止中の同期電動機３の１次側巻線の各相に
入力する。このようにして入力された不等幅パルスによ
り、第３図の点線で示される正弦波状のＲ−の線間電圧
が発生される。このようにして低周波でかつ低レベルの
電圧が、停止中の同期電動機３の１次側巻線を予備励磁
し、同期電動機３を静止状態にとどめておく。
に入力されると、予備励磁モードに対応した低周波のデ
ジタルの３角波信号が出力され、これをD/A変換器７４
に入力され、アナログの低周波の３角波信号ｄを比較器
８１，８２，８３の他方の入力端子に入力される。比較
器８１，８２，８３からは正弦波信号ｒ，ｓ，ｔと３角
波信号ｄとを比較し、逆変換部２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相，
Ｘ相，Ｙ相，Ｚ相のパワートランジスタの導通を制御す
る第３図に示す如き不等幅のパルス信号が得られる。順
変換部１から出力される整流電圧を、前記したパルス信
号によるパワートランジスタの導通を制御し、不等幅パ
ルスとして停止中の同期電動機３の１次側巻線の各相に
入力する。このようにして入力された不等幅パルスによ
り、第３図の点線で示される正弦波状のＲ−の線間電圧
が発生される。このようにして低周波でかつ低レベルの
電圧が、停止中の同期電動機３の１次側巻線を予備励磁
し、同期電動機３を静止状態にとどめておく。
この状態において、同期電動機３のＲ−Ｓの線間電圧を
電圧変成器ＰＴにより検出し、これを整流器Ｄ１により
整流し、零交叉比較器３１に入力し、その出力パルス周
波数検出回路３２に入力し、その周期から周波数Ｆを求
め、これを同期引入れ可能すべりの低周波数に設定した
設定周波数Ｆ１が入力されている周波数比較器Ｓ１に入
力し、検出周波数Ｆが設定周波数Ｆ１よりも小さいか否
かの比較を行ない、その偏差信号を増幅器３３を介して
制御部４０内の不図示の判定部に入力される。また、整
流器Ｄ１の出力電圧を電圧検出回路３４を介し、検出電
圧Ｖとして低い値の初期値に設定されている設定電圧Ｖ
１が入力されている電圧比較器Ｓ２に入力する。なお、
このとき制御部４０に内蔵されているタイマが作動して
常開接点ＴＡを閉じ、常閉接点ＴＢを開にする。従っ
て、電圧比較器Ｓ２において検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ１
より低いか、又は等しいかの比較を行ない、その偏差信
号は増幅器３５と閉じている常開接点ＴＡを介し制御部
４０内の不図示の判定回路に入力される。
電圧変成器ＰＴにより検出し、これを整流器Ｄ１により
整流し、零交叉比較器３１に入力し、その出力パルス周
波数検出回路３２に入力し、その周期から周波数Ｆを求
め、これを同期引入れ可能すべりの低周波数に設定した
設定周波数Ｆ１が入力されている周波数比較器Ｓ１に入
力し、検出周波数Ｆが設定周波数Ｆ１よりも小さいか否
かの比較を行ない、その偏差信号を増幅器３３を介して
制御部４０内の不図示の判定部に入力される。また、整
流器Ｄ１の出力電圧を電圧検出回路３４を介し、検出電
圧Ｖとして低い値の初期値に設定されている設定電圧Ｖ
１が入力されている電圧比較器Ｓ２に入力する。なお、
このとき制御部４０に内蔵されているタイマが作動して
常開接点ＴＡを閉じ、常閉接点ＴＢを開にする。従っ
て、電圧比較器Ｓ２において検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ１
より低いか、又は等しいかの比較を行ない、その偏差信
号は増幅器３５と閉じている常開接点ＴＡを介し制御部
４０内の不図示の判定回路に入力される。
検出周波数Ｆが設定周波数Ｆ１に等しくかつ検出電圧Ｖ
が設定電圧Ｖ１に等しくなったことを判定回路が検出す
ると、制御部４０は、周波数指令信号ａをＦ１に固定し
たままで電圧指令信号ｃをゲイン制御信号としてD/A変
換器７１，７２，73に入力し、時間ｔと共に徐々に電圧
レベルを増加する正弦波信号ｒ，ｓ，ｔを出力する。ま
た、制御部４０から周波数指令信号ａが出力され、この
指令信号ａに従った発振をする発振器４１の出力はカウ
ンタ４３に入力され、その出力を３角波メモリ６４に入
力し、デジタルの３角波信号の周波数を固定し、D/A変
換器７４からは周波数固定の３角波信号ｄが出力され
る。このようして、同期電動機３の１次側巻線に周波数
Ｆ１が固定でかつ電圧が直線的に徐々に増加する電圧Ｖ
＝Ｖ１＋ｋ１ｔが印加される。
が設定電圧Ｖ１に等しくなったことを判定回路が検出す
ると、制御部４０は、周波数指令信号ａをＦ１に固定し
たままで電圧指令信号ｃをゲイン制御信号としてD/A変
換器７１，７２，73に入力し、時間ｔと共に徐々に電圧
レベルを増加する正弦波信号ｒ，ｓ，ｔを出力する。ま
た、制御部４０から周波数指令信号ａが出力され、この
指令信号ａに従った発振をする発振器４１の出力はカウ
ンタ４３に入力され、その出力を３角波メモリ６４に入
力し、デジタルの３角波信号の周波数を固定し、D/A変
換器７４からは周波数固定の３角波信号ｄが出力され
る。このようして、同期電動機３の１次側巻線に周波数
Ｆ１が固定でかつ電圧が直線的に徐々に増加する電圧Ｖ
＝Ｖ１＋ｋ１ｔが印加される。
電圧変成器ＰＴにより検出された電圧Ｖを設定電圧Ｖ２
の入力された電圧比較器Ｓ３に入力される。電圧比較器
Ｓ３において検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ２に等しいか否か
の比較を行なう。なお、常閉接点ＴＢは、タイマの作動
停止により初期状態に復帰するから、電圧比較器Ｓ３の
偏差信号は増幅器３６と常閉接点ＴＢを介して制御部４
０内の不図示の判定回路に入力される。次に、変流器Ｃ
Ｔからの検出電流Ｉを整流器Ｄ２を介し、同期又は非同
期を確認できる電流値に設定された設定電流Ｉ１の入力
されている電流比較器Ｓ４に入力され、検出電流Ｉが設
定電流Ｉ１と等しいか又は小さいかの比較を行ない、そ
の偏差電流を制御部４０の不図示の判定回路に入力す
る。判定回路にて検出電流Ｉと設定電流Ｉ１とがＩ≦Ｉ
１の関係にあると判定すると、このときには同期引入れ
が可能でありかつ加速準備が完了した状態になっている
から、判定部４０から周波数指令信号ａと電圧指令信号
ｃとを時間の経過と共に上げて行く信号が出力される。
の入力された電圧比較器Ｓ３に入力される。電圧比較器
Ｓ３において検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ２に等しいか否か
の比較を行なう。なお、常閉接点ＴＢは、タイマの作動
停止により初期状態に復帰するから、電圧比較器Ｓ３の
偏差信号は増幅器３６と常閉接点ＴＢを介して制御部４
０内の不図示の判定回路に入力される。次に、変流器Ｃ
Ｔからの検出電流Ｉを整流器Ｄ２を介し、同期又は非同
期を確認できる電流値に設定された設定電流Ｉ１の入力
されている電流比較器Ｓ４に入力され、検出電流Ｉが設
定電流Ｉ１と等しいか又は小さいかの比較を行ない、そ
の偏差電流を制御部４０の不図示の判定回路に入力す
る。判定回路にて検出電流Ｉと設定電流Ｉ１とがＩ≦Ｉ
１の関係にあると判定すると、このときには同期引入れ
が可能でありかつ加速準備が完了した状態になっている
から、判定部４０から周波数指令信号ａと電圧指令信号
ｃとを時間の経過と共に上げて行く信号が出力される。
周波数指令信号ａが発振器４１に入力されると、発振器
４１は周波数指令信号ａに従った発振をし、その発振出
力をカウンタ４３に入力する。カウンタ４３の計数出力
は３角波メモリ６４に入力され、加速モードの時間と共
に線形に増加するデジタルの３角信号が３角波メモリ６
４から出力され、D/A変換器７４から時間と共に周波数
が線形に増加する３角波信号ｄが出力され、比較器８
１，８２，８３に入力される。
４１は周波数指令信号ａに従った発振をし、その発振出
力をカウンタ４３に入力する。カウンタ４３の計数出力
は３角波メモリ６４に入力され、加速モードの時間と共
に線形に増加するデジタルの３角信号が３角波メモリ６
４から出力され、D/A変換器７４から時間と共に周波数
が線形に増加する３角波信号ｄが出力され、比較器８
１，８２，８３に入力される。
電圧指令信号ｃはD/A変換器７１，７２，７３に時間と
共に振幅を増加させるゲイン制御信号として入力される
から、D/A変換器７１，７２，７３からは時間と共に電
圧レベルが増加する正弦波信号ｒ，ｓ，ｔが出力され、
比較器８１，８２，８３に入力される。比較器８１，８
２，８３からは第４図に示される不等幅パルス出力さ
れ、これによりパワートランジスタの導通制御を行なっ
て同期電動機３の１次側巻線に時間と共に増加する周波
数Ｆ＝Ｆ１＋ｋ２ｔと電圧Ｖ＝Ｖ２＋ｋ３ｔとを印加
し、始動させる。その際、Ｒ−Ｓ相，Ｓ−Ｔ相，Ｔ−Ｒ
相にあらわれる線間電圧は第５図に示される。
共に振幅を増加させるゲイン制御信号として入力される
から、D/A変換器７１，７２，７３からは時間と共に電
圧レベルが増加する正弦波信号ｒ，ｓ，ｔが出力され、
比較器８１，８２，８３に入力される。比較器８１，８
２，８３からは第４図に示される不等幅パルス出力さ
れ、これによりパワートランジスタの導通制御を行なっ
て同期電動機３の１次側巻線に時間と共に増加する周波
数Ｆ＝Ｆ１＋ｋ２ｔと電圧Ｖ＝Ｖ２＋ｋ３ｔとを印加
し、始動させる。その際、Ｒ−Ｓ相，Ｓ−Ｔ相，Ｔ−Ｒ
相にあらわれる線間電圧は第５図に示される。
このように時間と共に直線的に増加する周波数と電圧を
加えて同期電動機３を加速する。
加えて同期電動機３を加速する。
同期電動機３が所定速度に達して定常運転に入ったとき
は、定常モードのＰＷＭパターンで運転する。
は、定常モードのＰＷＭパターンで運転する。
以上の実施例の説明において、電圧型ＰＷＭインバータ
を用いて同期電動機を始動させる本発明の方法について
述べたが、電圧振幅の変化する電圧型ＰＡＭ（パルス振
幅変調）インバータを用いても本発明の方法を実施する
ことができる。
を用いて同期電動機を始動させる本発明の方法について
述べたが、電圧振幅の変化する電圧型ＰＡＭ（パルス振
幅変調）インバータを用いても本発明の方法を実施する
ことができる。
本発明の方法は、第６図に示す電流型ＰＷＭインバータ
を用いても実施できる。
を用いても実施できる。
第６図において、電流型ＰＷＭインバータは順変換部１
と、リアクトルＲｅと、逆変換部２と、制御装置４と、
負荷側の電磁エネルギーを整流する整流器５と、回生さ
れる電磁エネルギーを吸収する電解コンデンサ６と、吸
収した電磁エネルギーを消費する抵抗７とにより構成さ
れている。
と、リアクトルＲｅと、逆変換部２と、制御装置４と、
負荷側の電磁エネルギーを整流する整流器５と、回生さ
れる電磁エネルギーを吸収する電解コンデンサ６と、吸
収した電磁エネルギーを消費する抵抗７とにより構成さ
れている。
このように構成された電流型ＰＷＭインバータは第１図
(A)，(B)に示す電圧型ＰＷＭインバータと同様な手法に
て同期電動器３を始動させることができるものであり、
エネルギー吸収用の整流器５と、電解コンデンサ６と、
抵抗７とを備えている点で相違するだけである。なお、
この場合においても電流型ＰＡＭインバータを用いて本
発明の方法を同様に実施することができる。
(A)，(B)に示す電圧型ＰＷＭインバータと同様な手法に
て同期電動器３を始動させることができるものであり、
エネルギー吸収用の整流器５と、電解コンデンサ６と、
抵抗７とを備えている点で相違するだけである。なお、
この場合においても電流型ＰＡＭインバータを用いて本
発明の方法を同様に実施することができる。
さらに、本発明の方法は第７図に示す電流制御型ＰＷＭ
インバータを用いても実施することができる。
インバータを用いても実施することができる。
第７図において、電流制御型ＰＷＭインバータは、順変
換部１と、リアクトルＲeと、逆変換部２と、制御装置
４とから構成されており、制御装置４から出力されるパ
ルス信号を逆変換部２のパワートランジスタに加えて導
通制御し、同期電動機３を始動させる作用とその効果は
第１図に示す電圧型ＰＷＭインバータのそれと同様であ
り、単に制御装置４の内部構成が相違するだけである。
その内部構成は周知であるから、簡単に述べると、８，
９，１０はそれぞれ位相を１２０゜異にするアナログの
正弦波信号を発生する基準電流発生器であり、１１，１
２，１３は変流器ＣＴにより検出された電流と電流基準
信号との比較を行なうヒステリシス比較器であり、１
４，１５，１６はゲート回路、１７，１８，１９はイン
バータである。ゲート回路１４，１５，１６の出力は逆
変換部２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相のパワートランジスタに印
加され、インバータ１７，１８，１９の出力はＸ相，Ｙ
相，Ｚ相のパワートランジスタに印加され、順変換部１
から出力される整流電流を不等幅パルス信号により制御
し、同期電動器３に正弦波近似の不等幅パルス信号を入
力する。
換部１と、リアクトルＲeと、逆変換部２と、制御装置
４とから構成されており、制御装置４から出力されるパ
ルス信号を逆変換部２のパワートランジスタに加えて導
通制御し、同期電動機３を始動させる作用とその効果は
第１図に示す電圧型ＰＷＭインバータのそれと同様であ
り、単に制御装置４の内部構成が相違するだけである。
その内部構成は周知であるから、簡単に述べると、８，
９，１０はそれぞれ位相を１２０゜異にするアナログの
正弦波信号を発生する基準電流発生器であり、１１，１
２，１３は変流器ＣＴにより検出された電流と電流基準
信号との比較を行なうヒステリシス比較器であり、１
４，１５，１６はゲート回路、１７，１８，１９はイン
バータである。ゲート回路１４，１５，１６の出力は逆
変換部２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相のパワートランジスタに印
加され、インバータ１７，１８，１９の出力はＸ相，Ｙ
相，Ｚ相のパワートランジスタに印加され、順変換部１
から出力される整流電流を不等幅パルス信号により制御
し、同期電動器３に正弦波近似の不等幅パルス信号を入
力する。
また、この場合においても、本発明の方法は電流制御型
ＰＡＭインバータを用いても実施することができる。
ＰＡＭインバータを用いても実施することができる。
以上説明した本発明の実施例によると、同期引入れ可能
すべりに相当する低周波数と低い電圧レベルとを持つパ
ルスにより同期電動機を予備励磁して始動させるから、
その同電流は非常に少なくてすみ、従来方法によると定
格電の約１０倍の始動電流を必要とするのに対し、定格
電流の約１．５倍程度すみ、従って従来方法に用いるイ
ンバータと同一容量のインバータを使用して同期電動機
を始動させる場合には約６倍以上の負荷慣性モーメント
ＧＤ2を持つ負荷を始動させることができると共に、回
転子のダンパ巻線の断面積を大にする必要がないから、
従来方法によるものと比較して約２倍程度の高い回転数
にて回転子を回転させることができる。
すべりに相当する低周波数と低い電圧レベルとを持つパ
ルスにより同期電動機を予備励磁して始動させるから、
その同電流は非常に少なくてすみ、従来方法によると定
格電の約１０倍の始動電流を必要とするのに対し、定格
電流の約１．５倍程度すみ、従って従来方法に用いるイ
ンバータと同一容量のインバータを使用して同期電動機
を始動させる場合には約６倍以上の負荷慣性モーメント
ＧＤ2を持つ負荷を始動させることができると共に、回
転子のダンパ巻線の断面積を大にする必要がないから、
従来方法によるものと比較して約２倍程度の高い回転数
にて回転子を回転させることができる。
さらに、インバータ１台にて多数の同期電動機を運転す
る場合には、静止状態から同一の回転角度にて加速で
き、完全に同期運転することができる。
る場合には、静止状態から同一の回転角度にて加速で
き、完全に同期運転することができる。
（効果） 以上説明したように本発明によると、停止中の同期電動
機の１次側巻線の各相に、同期引入れ可能すべりに相当
する周波数Ｆ１よりも低い周波数でかつ低い電圧レベル
を有するインバータからのパルスにより交流予備励磁を
行ない、次に周波数をＦ１に固定し、時間と共にゆっく
りと増加する電圧レベルを持つパルスを入力し、検出電
流値から同期引入れ可能時に流れる電流値を設定値と
し、この設定電流値と検出電流とを比較して、検出電流
値が、設定電流値以下になったことで同期引入れに入っ
たことを検知し、周波数と電圧レベルを時間と共に直線
的に増加するパルスを入力して加速させるものであるか
ら、始動時の始動電流が従来方法によるものと比較して
大幅に少なくなり、このためインバータの始動容量が小
さいものですみ、そして従来方法を実施するインバータ
の始動容量と同一の始動容量を持つものを用い、本発明
の方法により同期電動機を始動させる場合には、より大
きな負荷慣性モーメントＧＤ2を持つ負荷を始動させる
ことができるから、その始動可能領域を大幅に拡大でき
ると共に、誘導電動機として始動させる際に必要とされ
るすべりを小さくするためのダンパ巻線の断面積を大に
する必要がなく、このため回転子強度が大となり、これ
により高速回転に充分に耐えることができるという効果
を奏する。
機の１次側巻線の各相に、同期引入れ可能すべりに相当
する周波数Ｆ１よりも低い周波数でかつ低い電圧レベル
を有するインバータからのパルスにより交流予備励磁を
行ない、次に周波数をＦ１に固定し、時間と共にゆっく
りと増加する電圧レベルを持つパルスを入力し、検出電
流値から同期引入れ可能時に流れる電流値を設定値と
し、この設定電流値と検出電流とを比較して、検出電流
値が、設定電流値以下になったことで同期引入れに入っ
たことを検知し、周波数と電圧レベルを時間と共に直線
的に増加するパルスを入力して加速させるものであるか
ら、始動時の始動電流が従来方法によるものと比較して
大幅に少なくなり、このためインバータの始動容量が小
さいものですみ、そして従来方法を実施するインバータ
の始動容量と同一の始動容量を持つものを用い、本発明
の方法により同期電動機を始動させる場合には、より大
きな負荷慣性モーメントＧＤ2を持つ負荷を始動させる
ことができるから、その始動可能領域を大幅に拡大でき
ると共に、誘導電動機として始動させる際に必要とされ
るすべりを小さくするためのダンパ巻線の断面積を大に
する必要がなく、このため回転子強度が大となり、これ
により高速回転に充分に耐えることができるという効果
を奏する。
第１図(A)は本発明のインバータ駆動用同期電動機の始
動方法を実施するための装置の回路図、第１図(B)はそ
の装置の比較部の詳細を示す回路図、第２図は本発明の
方法を実施するための手順を示すフローチャート、第３
図は始動モードにおけるＲ−Ｓ間に入力される不等幅パ
ルスと点線で示すＲ−Ｓの線間電圧とを示す波形図、第
４図は加速モードにおける正弦波信号ｒ，ｓ，ｔと３角
波信号ｄとの波形と正弦波信号ｒと３角波信号ｄとの比
較から得られた不等幅パルスとの波形図、第５図は加速
モードにおけるＲ−Ｓ相，Ｓ−Ｔ相，Ｔ−Ｒ相の線間電
圧を示す正弦波近似のパルス波形図、第６図は電流型Ｐ
ＷＭインバータの回路ブロック図、第７図は電流制御型
ＰＷＭインバータの回路ブロック図である。 図中、１は順変換部、２は逆変換部、３は同期電動機、
４は制御装置、４０は制御部、４１は発振器、４２と４
３はカウンタ、６１，６２，６３は正弦波メモリ、６４
は３角波メモリ、７１，７２，７３，７４はD/A変換
器、８０は比較部、８１，８２，８３は比較器、８４，
８５，８６，９０，９１，９２は増幅器、８７，８８，
８９はインバータ、Ｓ１は周波数比較器、Ｓ２，Ｓ３は
電圧比較器、Ｓ４は電流比較器、３１は零交叉比較器、
３２は周波数検出回路、３４は電圧検出回路、３３，３
５，３６は増幅器を示す。
動方法を実施するための装置の回路図、第１図(B)はそ
の装置の比較部の詳細を示す回路図、第２図は本発明の
方法を実施するための手順を示すフローチャート、第３
図は始動モードにおけるＲ−Ｓ間に入力される不等幅パ
ルスと点線で示すＲ−Ｓの線間電圧とを示す波形図、第
４図は加速モードにおける正弦波信号ｒ，ｓ，ｔと３角
波信号ｄとの波形と正弦波信号ｒと３角波信号ｄとの比
較から得られた不等幅パルスとの波形図、第５図は加速
モードにおけるＲ−Ｓ相，Ｓ−Ｔ相，Ｔ−Ｒ相の線間電
圧を示す正弦波近似のパルス波形図、第６図は電流型Ｐ
ＷＭインバータの回路ブロック図、第７図は電流制御型
ＰＷＭインバータの回路ブロック図である。 図中、１は順変換部、２は逆変換部、３は同期電動機、
４は制御装置、４０は制御部、４１は発振器、４２と４
３はカウンタ、６１，６２，６３は正弦波メモリ、６４
は３角波メモリ、７１，７２，７３，７４はD/A変換
器、８０は比較部、８１，８２，８３は比較器、８４，
８５，８６，９０，９１，９２は増幅器、８７，８８，
８９はインバータ、Ｓ１は周波数比較器、Ｓ２，Ｓ３は
電圧比較器、Ｓ４は電流比較器、３１は零交叉比較器、
３２は周波数検出回路、３４は電圧検出回路、３３，３
５，３６は増幅器を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】インバータの出力電圧、出力周波数をイン
バータの制御部で制御し、可変電圧、可変周波数を回転
子に永久磁石とダンパ巻線を備えた同期電動機の一次側
巻線に印加して同期電動機を誘導電動機として始動し、
その速度を定格速度まで上昇させるインバータ駆動用同
期電動機の始動方法であって、最初に停止している同期
電動機の１次巻線の各相に低い周波数と低い電圧を加え
て予備励磁し、同時に同期電動機の印加電圧の周波数と
電圧値とを検出し、この検出周波数Ｆとあらかじめ設定
した （但し、Ｓは同期引入れ可能すべり、Ｎは同期引入れ可
能すべり時同期回転速度、Ｔは脱出トルク、Ｊは回転体
の合計慣性モーメント、Ｋは常数）で表される誘導電動
機として同期引入れ可能すべりに相当する設定周波数Ｆ
1とを比較し、また検出電圧値Ｖとあらかじめ低い値の
初期値に設定した設定電圧値Ｖ1とを比較してＦ＜Ｆ1と
Ｖ≦Ｖ1の条件を充したとき、インバータの出力周波数
を一旦固定し、この固定した状態でインバータ出力電圧
Ｖを時間とともに直線的に増加させて同期引入れ可能す
べりに相当する設定周波数Ｆ1に最適な電圧である設定
電圧Ｖ2と比較してＶ＝Ｖ2となし、次に同期電動機の入
力電流を検出してその検出電流Ｉとあらかじめ同期引入
れを確認できる電流値に設定した設定電流値Ｉ1とを比
較し、Ｉ≦Ｉ1の条件を充したときインバータの出力周
波数、出力電圧を直線的に増加させて同期電動機を同期
状態で定格回転数まで加速させることを特徴とするイン
バータ駆動用同期電動機の始動方法。 - 【請求項２】前記インバータが電圧型ＰＷＭインバータ
又は電圧型ＰＡＭインバータである特許請求の範囲第
（１）項記載のインバータ駆動用同期電動機の始動方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064449A JPH0611192B2 (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064449A JPH0611192B2 (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210180A JPS60210180A (ja) | 1985-10-22 |
| JPH0611192B2 true JPH0611192B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=13258570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59064449A Expired - Lifetime JPH0611192B2 (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611192B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4659973A (en) * | 1986-04-30 | 1987-04-21 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Brushless exciter for controlling excitation of a synchronous machine |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5429015A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Controller for synchronous motor |
| JPS5597188A (en) * | 1979-01-16 | 1980-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | Starting device for synchronous motor |
| JPS5740382A (en) * | 1980-07-17 | 1982-03-05 | Sundstrand Corp | Aircraft engine starting and generating device |
-
1984
- 1984-03-31 JP JP59064449A patent/JPH0611192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5429015A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Controller for synchronous motor |
| JPS5597188A (en) * | 1979-01-16 | 1980-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | Starting device for synchronous motor |
| JPS5740382A (en) * | 1980-07-17 | 1982-03-05 | Sundstrand Corp | Aircraft engine starting and generating device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60210180A (ja) | 1985-10-22 |
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