JPH0613399U - インバータの自動切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転インバータと助走インバータの周波数，
電圧及び位相を精度良く確実に一致させた同期切り換え
にして突入電流を減らす。 【構成】 運転インバータ１で電動機群２をトラバース
運転し、助走インバータ４は選択された電動機を始動し
て運転インバータの周波数まで加速して該電動機を運転
インバータ側に切り換える。この切り換えのための制御
は、主にマイクロコンピュータ７と論理回路１４による
両インバータの電圧，周波数，位相の一致判定によって
行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は紡糸機ライン等で使用される複数台の電動機を助走及び運転インバ ータで制御する際のインバータの自動切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

周知のように紡糸機ラインでは複数台の電動機を揃速運転することが行われて いる。これら電動機は近年インバータにより運転されるようになって来たが、１ 台のインバータにより複数台の電動機を始動時から制御すると、電動機の突入電 流等の関係でインバータの容量を大きくしなければならない。

【０００３】 このような運転インバータの容量を小さくする効果と負荷電動機の始動時の機 械的衝撃を少なくするために、さらに複数台の巻取ラインにおける満巻機械を切 り離して再セット後に再度ラインに投入運転するために、電動機の始動用として 助走インバータを使用し、所定時間後に運転用のインバータに切り換えて電動機 の運転制御を行うようなことが行われるようになってきた。

【０００４】 なお、上述の助走インバータとは電動機を低周波で始動させる装置である。こ のインバータは起動後クッションで速度上昇させ、運転インバータとの同期一致 （周波数，電圧，位相一致）により、電動機の運転制御を助走インバータから運 転インバータに切り換えるものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記紡糸機ラインのトラバースにおいても前記助走インバータが使用されてい る。ここでトラバースとは糸の巻取りにおいて、巻取機に糸を均一に巻回し、巻 き姿をよくすることである。

【０００６】 このためにはトラバースを行う運転インバータは図１に示すように中心周波数 ｆ₀を持つ所手のパターンで運転周波数を変化させており、助走インバータの運 転周波数はクッション周波数から運転インバータ周波数まで増速して行き、両イ ンバータの運転周波数一致で助走インバータ駆動の電動機を運転インバータに切 り換えることが考えられるが、周波数の一致にも位相が一致しないため切り換え に際して大きな突入電流が発生する。

【０００７】 この突入電流は運転インバータの容量増大になるし、電動機の事故選択しゃ断 を難しくすることにもなる。例えば、各電動機にその事故に際してヒューズ等に より事故電動機を選択しゃ断する場合、切り換え時の突入電流が大きいと事故電 流との判別が難しくなり、ヒューズ等の過負荷しゃ断手段のしゃ断電流は想定さ れる突入電流よりも大きい電流で事故と判定することになり、比較的小さい電流 による事故機の選択しゃ断を難しくする。

【０００８】 この考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、両インバータの周波数，電圧 及び位相を精度良く確実に一致させた同期切り換えにして突入電流を減らした自 動切換装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記課題の解決を図るため、所定の周波数パターンに従って電動機 を可変速運転する運転インバータと、選択された電動機を始動時から前記運転イ ンバータの周波数まで加速運転する助走インバータと、この助走インバータによ り加速された電動機を前記運転インバータ側に切り換える切換手段とを備えるイ ンバータの自動切換装置において、前記助走インバータの制御装置は、選択され た電動機を前記周波数パターンに定められる設定周波数と少しずれた周波数まで 加速する手段と、前記運転インバータの周波数が前記設定周波数に達したとき選 択された電動機を該運転インバータの運転周波数の変化に従って追従させる手段 と、この追従制御に前記運転インバータと助走インバータの位相一致で該助走イ ンバータの周波数を運転インバータの周波数に一致させる手段と、前記運転イン バータの１周期タイミング信号に前記助走インバータの１周期タイミングを切り 換える位相切換手段と、前記両インバータの１周期タイミング信号の位相一致の 確認のうえ選択された電動機を前記切換手段により運転インバータ側に切り換え る手段と、前記助走インバータを次の選択された電動機の始動運転に戻す制御手 段を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

助走インバータの電圧，位相，周波数を同期させるのに、運転インバータの周 波数が変化しているときにその変化パターンの設定ポイントまで助走インバータ を加速し、運転インバータがそのポイントを通過したときに同期処理に入る。

【００１１】 また、同期処理において、運転インバータと助走インバータが△ｆの周波数差 をもって追従させながら同期点を得る。

【００１２】

【実施例】

以下図面を参照してこの考案の一実施例を説明する。図２において、１は運転 インバータで、この運転インバータ１はコンバータ部１ａ，コンデンサ１ｂ及び インバータ部１ｃから形成されている。

【００１３】 ２は電動機群で、電動機２ａ，２ｂ，２ｃは後述のシーケンス回路の出力で順 次制御される第１接点３ａ，３ｂ，３ｃを介して前記運転インバータ１に接続さ れている。

【００１４】 ４は助走インバータで、この助走インバータ４はコンバータ部４ａ，コンデン サ４ｂ及びインバータ部４ｃから形成されている。この助走インバータ４の出力 は後述するシーケンス回路の出力で順次制御される第２接点５ａ，５ｂ，５ｃを 介して電動機２ａ，２ｂ，２ｃに接続されている。

【００１５】 ６は前記第１，第２接点３ａ，３ｂ，３ｃ，５ａ，５ｂ，５ｃ等を制御するた めの情報が入力されているシーケンス回路で、この回路６はマイクロコンピュー タ７のＩ／ｏポート７ａと信号の授受が行われる。Ｉ／ｏポート７ａには操作入 力部８から操作入力信号が供給される。

【００１６】 前記Ｉ／ｏポート７ａはバス７ｂによりＲＯＭ７ｃ，ＲＯＭ７ｄ、割込制御回 路７ｅ及びＣＰＵ７ｆとそれぞれ接続されている。マイクロコンピュータ７の出 力はシーケンス回路６へのインバータ同期信号等の制御信号並びに、ＰＷＭ制御 信号発生部９の周波数設定入力ｆ，位相設定入力φ及び電圧設定入力ｖとして供 給される。

【００１７】 このＰＷＭ制御信号発生部９は助走インバータ４のインバータ部４ｃを制御す る信号を発生するところで、この発生部９で発生された信号はドライブ回路１０ を介してインバータ部４ｃを構成する制御素子に与えられる。

【００１８】 １１は運転インバータのインバータ部１ｃをトラバース運転するためのトラバ ース周期信号（図１波形）を発生するトラバース周期信号発生回路であり、この 出力信号はＰＷＭ制御信号発生部１２で対応するＰＷＭ制御信号に変換され、さ らにドライブ回路１３を介してインバータ部１ｃを構成する制御素子に与えられ る。

【００１９】 １４は運転インバータ１と助走インバータ４の電圧，周波数，位相の一致を判 定するための論理回路であり、アンド回路１４ａにはトラバース周期信号発生回 路１１から与えられる周波数設定の変曲点（図１ｆ_D）のタイミング鹿号と割込 み制御回路７ｅからの第１の割込可能信号（インターラプトイネーブル）ＩＮＴ Ｅ１との論理積を取る。

【００２０】 アンド回路１４ｂはＰＷＭ制御信号発生部９及び１２からの夫々のＰＷＭ制御 信号の１周期毎に出力されるタイミング信号との論理積を取り、タイマ回路１４ ｃはアンド回路１４ｂの出力幅が一定時間（タイマ時限）以上にあるか否かを判 定する。

【００２１】 アンド回路１４ｄはタイマ回路１４ｃの出力と割込み制御回路７ｅの割込み可 能信号ＩＮＴＥ２との論理積を取る。

【００２２】 アンドゲート１４ｅはＰＷＭ制御信号発生部１２からのＰＷＭ制御信号の１周 期毎に出力されるタイミング信号と割込み制御回路７ｅの第３の割込み可能信号 ＩＮＴＥ３の論理積を取る。

【００２３】 オアゲート１４ｆはアンドゲート１４ａ，１４ｄ及び１４ｅの各出力の論理和 を取ってＣＰＵ７ｆへの割込み要求信号ＩＮＴＲを発生する。

【００２４】 次に上記実施例の動作を図３のタイムチャートを参照して説明する。

【００２５】 まず、運転インバータ１は助走インバータ４の運転前にすでにトラバース運転 されているものとする。この状態から、マイクロコンピュータ７は操作パネル８ の運転指令をＩ／ｏポートより読込み助走インバータ４をその下限周波数（例え ば１５Ｈｚ）で始動するようＰＷＭ制御信号発生部９に周波数信号ｆ，該信号に 一定比を持つ電圧信号ｖ及び一定位相信号φを与えて助走インバータ４の運転を 開始させる（時刻ｔ_o）。

【００２６】 次に、マイクロコンピュータ７はシーケンス回路６からの低速指令によって低 速設定周波数（助走インバータの突入電流耐量で決められる）まで助走インバー タ周波数を上昇させる制御（時刻ｔ₁）に続いて低速完了の信号をシーケンス回 路６に与え、該シーケンス回路６は低速完了信号で接点５ａ〜５ｃの１つを操作 して選択電動機を助走インバータ４に接続する。

【００２７】 これにより、選択電動機は低速運転が行われる。なお、時刻ｔ_oに既に低速指 令が与えられているときには該時刻に直ちに低速運転に入る。

【００２８】 次に、選択電動機の低速運転に突入電流の減少と同期引入れ（低速定常運転） に要する時間後（時間後ｔ₂）にシーケンス回路６から高速指令を与える。

【００２９】 この高速指令を受けたマイクロコンピュータ７は、周波数信号ｆ，電圧信号ｖ を低速から高速までクッション特性を持って徐々に上昇させる。そして、助走イ ンバータ運転周波数ｆが運転インバータ１の変曲点周波数ｆ_Dよりも△ｆ（例え ば０．２Ｈｚ）だけ低い周波数まで上昇させたときに該高速周波数ｆ_D−△ｆに よる周波数ホールド制御を行う（時刻ｔ₃）。

【００３０】 このホールド制御に入ると、マイクロコンピュータ７は第１の割込み可能信号 ＩＮＴＥ１を発生（論理“１”）させ、論理回路１４は該許可信号ＩＮＴＥ１と 運転インバータ１のトラバース周期信号発生回路１１のトラバース周期信号の変 曲点ｆ_Dタイミング信号の一致をアンド回路１４ａで検出する。

【００３１】 この検出があるとき（時刻ｔ₄）、論理回路１４はマイクロコンピュータ７に 第１回目の割込み要求信号ＩＮＴＲを発生する。

【００３２】 マイクロコンピュータ７は第１回目の割込み要求信号を受けると、ＰＷＭ制御 信号発生部９に与える周波数信号ｆ（及び電圧信号ｖ）をトラバース周期信号と 同じ傾斜を持たせて上昇すなわち助走インバータを運転インバータとは△ｆの周 波数偏差を持たせたまま追従運転させる。

【００３３】 この追従運転制御の後、マイクロコンピュータ７は第２の割込み可能信号ＩＮ ＴＥ２を論理“１”に立て、論理回路１４による位相一致の出力を待つ（時刻ｔ ₅ ）。

【００３４】 論理回路１４はアンド回路１４ｂによって運転インバータ１と助走インバータ ４の夫々のＰＷＭ制御信号の１周期タイミング信号の一致を判定している。

【００３５】 この位相一致は両インバータ１，４が周波数差△ｆを持って運転されているこ とから比較的早期に得られるし、位相の完全な一致でなくタイマ回路１４ｃに設 定する時間範囲内の位相ずれも一致と見做して比較的早期の位相一致判定出力を 得る。

【００３６】 位相一致出力がタイマ回路１４ｃから与えられると、アンド回路１４ｄ及びオア 回路１４ｆを通してマイクロコンピュータ７に第２回目の割込み要求信号ＩＮＴ Ｒを与える（時刻ｔ₆）。

【００３７】 この割込みが発生すると、マイクロコンピュータ７は助走インバータの運転周 波数信号ｆをそのときの運転インバータ１の周波数ｆ_sに切り換える。この切り 換えには、現在の周波数に△ｆだけ加算した値として求め、新たな周波数信号ｆ とする。

【００３８】 これにより、助走インバータと運転インバータの両周波数が一致すると共に位 相もほぼ一致する。この切り換え終了後、マイクロコンピュータ７は第３の割込 み可能信号ＩＮＴＥ３を立てる（時刻ｔ₇）。このとき、ＩＮＴＥ２は依然とし て論理“１”にしておく。

【００３９】 助走インバータ４の周波数を運転インバータにセットしたときに位相が少しず れる可能性がある。この位相ずれが残ったままにあると時刻ｔ₆以後にはタイマ 回路１４ｃによる一致判別が得られなくなってアンド回路１４ｄからの以後の位 相一致の割込みが発生しなくなる。

【００４０】 そこで、第３の割込み可能信号ＩＮＴＥ３を立て運転インバータ１のＰＷＭ制 御信号発生部１２からの１周期タイミング信号をアンド回路１４ｅに取り出して 該タイミング信号による第３回目の割込みを行う（時刻ｔ₈）。

【００４１】 従って、時刻ｔ₆で助走インバータ４の周波数を運転インバータのそれに合わ せたとき、位相ずれがなければアンド回路１４ｄから第３回目の割込みが行われ るし、位相ずれが起きれば運転インバータ１の１周期タイミング信号による割込 みが行われ、何れの割込みにも運転インバータの位相に一致するタイミングで第 ３回目の割込み要求信号ＩＮＴＲが発生する。

【００４２】 マイクロコンピュータ７は第３回目の割込み要求により、ＰＷＭ制御信号発生 部９に内蔵する正弦波データと搬送波データのメモリ（ＲＯＭ）のアンドレスを 強制的に０番地に戻して位相合わせを行う（時刻ｔ₉）。

【００４３】 すなわち、運転インバータ１のＰＷＭ信号の１周期のタイミング信号に一致す る番地（ここでは０番地）に助走インバータのＰＷＭ信号のタイミングを合わせ ることにより、両インバータの位相合わせが行われる。マイクロコンピュータ７ は位相合わせ処理の終了と共に第３の割込み可能信号ＩＮＴＥ３を論理“０”に 戻す。

【００４４】 両インバータの位相一致により、アンド回路１４ｂ及びタイマ回路１４ｃによ る一致判別で第４回目の割込み要求信号が発生する（時刻ｔ₁₀）。

【００４５】 この割込み要求信号により、マイクロコンピュータ７は同期完了の信号をシー ケンス回路６に与え、該シーケンス回路６は助走インバータ４で運転される電動 機を運転インバータ１に切り換える（時刻ｔ₁₁）。

【００４６】 この後、選択電動機を運転インバータ側に切り換えた後、切換完了として助走 インバータの下降指令が与えられ（時刻ｔ₁₂）、マイクロコンピュータ７は該下 降指令を低速指令として助走インバータの周波数を設定される低速まで降下させ 、次の選択電動機の低速運転のための低速リレー接点を入れる指令を発生する（ 時刻ｔ₁₃）。

【００４７】

【考案の効果】 以上のとおり、この考案によれば、助走インバータによる運転インバータまで の加速で選択電動機を運転インバータ側に切り換えるのに、両インバータの電圧 ，周波数の一致に加えて位相の一致を取った切り換えが可能となり、切換時の突 入電流を小さくしてインバータの容量を比較的小さく設計し得るし、電動機の事 故に対する事故電流検出を高感度にしてヒューズ等による選択しゃ断を容易にす る効果がある。

【００４８】 また、両インバータの同期検出にはその確認（第４回目の割込み要求信号）を した確実な検出になって切り換えに因る突入電流事故を確実に防止し得るし、位 相一致を得るのに両インバータの周波数に少しの差を持たせて早期の位相合わせ を可能にする。

【００４９】 また、本考案は運転用インバータと助走用インバータとの周波数，電圧，位相 の完全な一致を得て同期条件成立とするため、運転用インバータがトラバースの ような周波数パターンに従って運転される場合にはインバータ切換時の電源側へ の悪影響がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラバース運転中のインバータ運転周波数パタ
ーン。

【図２】この考案の一実施例を示す構成説明図。

【図３】図２の動作説明のためのタイムチャート。

【符号の説明】

１…運転インバータ ２…電動機群 ４…助走インバータ ６…シーケンス回路 ７…マイクロコンピュータ ８…操作パネル ９，１２…ＰＷＭ制御信号発生部 １０，１３…ゲート回路 １１…トラバース周期信号出力回路 １４…論理回路 １４ｃ…タイマ回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の周波数パターンに従って電動機を
   可変速運転する運転インバータと、選択された電動機を
   始動時から前記運転インバータの周波数まで加速運転す
   る助走インバータと、この助走インバータにより加速さ
   れた電動機を前記運転インバータ側に切り換える切換手
   段とを備えるインバータの自動切換装置において、前記
   助走インバータの制御装置は、選択された電動機を前記
   周波数パターンに定められる設定周波数と少しずれた周
   波数まで加速する手段と、前記運転インバータの周波数
   が前記設定周波数に達したとき選択された電動機を該運
   転インバータの運転周波数の変化に従って追従させる手
   段と、この追従制御に前記運転インバータと助走インバ
   ータの位相一致で該助走インバータの周波数を運転イン
   バータの周波数に一致させる手段と、前記運転インバー
   タの１周期タイミング信号に前記助走インバータの１周
   期タイミングを切り換える位相切換手段と、前記両イン
   バータの１周期タイミング信号の位相一致の確認のうえ
   選択された電動機を前記切換手段により運転インバータ
   側に切り換える手段と、前記助走インバータを次の選択
   された電動機の始動運転に戻す制御手段を備えたことを
   特徴とするインバータの自動切換装置。