JPH07170788A

JPH07170788A - 可変速駆動システムとその制御方法及び制御装置

Info

Publication number: JPH07170788A
Application number: JP5312300A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Okamatsu; 茂俊岡松; Takashi Ikimi; 高志伊君; Yoshiharu Yamaga; 芳春山我
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】停電時でもインバータを継続運転することの
可能な可変速駆動システムにおける外乱による影響を排
除して、常に、安定な継続運転を可能にする。【構成】可変速駆動システムにおいて、交流電源１に
はコンバータ２、コンデンサ４を含むフィルタ、インバ
ータ５が接続され、インバータ５は負荷８に接続された
誘導電動機７へ電力を供給する。制御装置は、速度指令
器１１の出力に対応する電圧指令器１５の出力に応じて
コンバータ２が直流電圧を制御し、周波数指令器１２の
出力に応じてインバータ５が周波数を制御する。比較器
２８により交流電源１の電圧低下を検出し、停電時には
コンバータ２を停止させ、同時に、独立の制御系により
インバータ５の周波数指令としてコンデンサ４の電圧Ｖ
Cに比例した周波数指令ｆ1*を選択する。この周波数の
制御系が、インバータ５の直流入力電圧を誘導電動機７
の誘起電圧にバランスさせ且つインバータ出力周波数が
誘導電動機の同期周波数に一致するように働き、停電中
もインバータを安定に運転継続させ、復電時の出力電流
の過渡的な増大を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、順変換器と逆変換器で
構成されたオープンループ可変電圧可変周波数変換シス
テムである可変速駆動システムの改良に関し、さらに、
交流電源の瞬時停電における制御方法及びこれを実施す
るに適した制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】順変換器（コンバータ）と逆変換器（イ
ンバータ）から構成され、順変換器側を交流電源に、か
つ、逆変換器側を誘導電動機等の負荷に接続し、上記電
源と負荷との間のエネルギー変換を行う、いわゆる、オ
ープンループ制御の可変速駆動システムは既に知られて
おり、例えばＢ．Ｋ．Ｂｏｓｅの著書「パワーエレクト
ロニクス＆ＡＣドライブ」（秦泉寺・内藤訳、電気書院
発行）、第３０２頁の図７．９に示されている。

【０００３】ところで、このようなシステムを、例えば
化学繊維工業等の生産設備に用いた場合、瞬時停電（通
常１秒以内）が発生したときにも生産を維持するために
運転を継続することが重要である。しかしながら、この
ようなオープンループ制御の可変速駆動システムにおい
ては、瞬時停電（通常１秒以内）が発生した場合には、
その負荷である誘導電動機へ電力を継続して供給するこ
とが出来ないため、誘導電動機の回転数は必ずしもイン
バータの周波数に追従しないこととなる。そこで、従来
は、順逆両変換器の運転を停止し、停電中は誘導電動機
の誘起電圧から回転数を検出することによって復電時の
逆変換器の制御周波数を決定することが行なわれてい
た。

【０００４】この場合、可変速駆動システムは誘導電動
機の誘起電圧が残っている状態から再起動するので、過
渡電流の増大を抑制するために、再起動時にインバータ
の発生電圧及び位相を前記誘導電動機の誘起電圧に合わ
せる必要がある。しかし、位相を合わせることは、それ
自体は誘導電動機の誘起電圧に対するインバータの運転
開始タイミングの調整により比較的簡単に実現可能では
あるが、コンバータの出力側のフィルタに含まれるコン
デンサ電荷は、通常その放電経路を持たないため電圧レ
ベルを速やかに合わせるためには特別な放電回路とその
ための制御装置を追加する必要があり、装置の大型化及
び高価格化をまねくという欠点があった。

【０００５】そこで、瞬時停電中のエネルギ対策とし
て、入力電力が無い状態においてもインバータを安定に
運転継続可能にし、復電時のインバータの再起動を不要
にするため、駆動系（電動機及び負荷）に蓄えられてい
る運動エネルギーを利用するものが従来より提案されて
おり、かかる従来の試みとして、例えば周波数を所定の
制御関数に従って低下せしめるものが知られている。し
かしながら、かかる従来技術においてはその許容操作範
囲は狭く、そこで、例えば特開昭５７−５９４９５号公
報により、広い操作範囲において確実に動作する動力学
的バッファとして、周波数変換器の出力電圧もしくは中
間回路電圧の周波数に関係して導かれる目標値と実際値
との制御偏差が調整器に導かれ、この調整器により周波
数変換器の制御周波数及び制御周波数に属する電圧目標
値を前記制御偏差が低下する方向に連続して減少させる
瞬停対策装置が既に知られている。この補助装置は、通
常時及び瞬時停電中に拘わらず常時接続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術になる瞬停対策装置では、補助装置が常時接続さ
れているために、停電時と通常時とでは主回路モードは
明らかに異なるが、しかしながら、その制御系は切り換
えられていないため、停電時及び通常時の双方の状態に
おいて安定的に動作させるための制御定数の選択が困難
である。また、停電中に、例えば上記特許公報中に符号
８１で示されるポテンショメータを介して設定される通
常時の目標周波数（ｆsoll）の変動などが外乱の原因と
なる。さらに、復電後の周波数指令の戻しをコンバータ
の出力電圧の戻りによる偏差の減少（または極性反転）
によって同一制御系の働きで戻しているので、負荷の特
性に合わせた自由な周波数指令の戻し速度が設定しにく
いなどの問題点があった。

【０００７】そこで、本発明は、上記の従来技術におけ
る問題点に鑑み、停電時においても外乱による影響を排
除して、常に、安定で確実にインバータを継続運転する
ことが可能な可変速駆動システムと、その制御方法及び
制御装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
よれば、交流電源からの交流電圧を可変の直流電圧に変
換する第１の変換器と、該第１の変換器の出力に接続さ
れたコンデンサを含むフィルタと、前記コンデンサを含
むフィルタを介して該第１の変換器の出力に接続され、
可変電圧／可変周波数の出力を得る第２の変換器と、該
第２の変換器の出力に接続された誘導機とからなる可変
速駆動システムであって、前記第２の変換器を制御する
制御回路は、前記交流電源の通電時には前記誘導機の回
転数を制御するための通常時周波数指令を生成する第１
の制御系と、前記交流電源の停電時には前記第２の変換
器の運転状態に基づいて停電時周波数指令を生成する、
前記第１の制御系からは独立した第２の制御系とを備え
ている可変速駆動システムによって達成される。

【０００９】また、上記の本発明の目的は、交流電源か
らの交流電圧を可変の直流電圧に変換する第１の変換器
と、該第１の変換器の出力に接続されたコンデンサを含
むフィルタと、前記コンデンサを含むフィルタを介して
該第１の変換器の出力に接続され、可変電圧／可変周波
数の出力を得る第２の変換器と、該第２の変換器の出力
に接続された誘導機とからなる可変速駆動システムにお
いて、前記交流電源の通電時と共にその停電時にも前記
第２の変換器を継続して運転する可変速駆動システムの
制御方法であって、前記交流電源の通電時には前記誘導
機の回転数を制御するための通常時周波数指令を生成
し、一方、前記交流電源の停電時には、前記第２の変換
器の運転状態に基づいて、前記通常時周波数指令を生成
する系からは独立して、停電時周波数指令を生成する可
変速駆動システムの制御方法によっても達成される。

【００１０】さらに、本発明によれば、やはり上記の本
発明の目的を達成するため、交流電源からの交流電圧を
可変の直流電圧に変換する第１の変換器と、該第１の変
換器の出力に接続されたコンデンサを含むフィルタと、
前記コンデンサを含むフィルタを介して該第１の変換器
の出力に接続され、可変電圧／可変周波数の出力を得る
第２の変換器と、該第２の変換器の出力に接続された誘
導機とからなる可変速駆動システムにおいて、前記交流
電源の通電時と共にその停電時にも前記第２の変換器を
継続して運転する可変速駆動システムの制御装置であっ
て、前記交流電源の通電時には前記誘導機の回転数を制
御するための通常時周波数指令を生成する第１の制御系
と、前記交流電源の停電時には前記第２の変換器の運転
状態に基づいて停電時周波数指令を生成する、前記第１
の制御系からは独立した第２の制御系とを備えている可
変速駆動システムの制御装置が提案されている。

【００１１】

【作用】上述の本発明になる可変速駆動システムとその
制御方法及び制御装置によれば、停電中においても第２
の変換器であるインバータを継続運転するための周波数
指令を発生する制御系が電気的に独立していることか
ら、例えばインバータの直流入力電圧（コンデンサ電
圧）を誘導電動機の誘起電圧にバランスさせ、且つ、イ
ンバータ出力周波数が誘導電動機の同期周波数に一致す
るように、外乱などによる誤動作が少なく確実に働く結
果、入力電力が無い停電状態においてもインバータは安
定に運転継続が可能になり、これにより復電時のインバ
ータ再起動が不要になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照しながら詳細に説明する。図１には、本発明の第
１の実施例が示されており、図において、可変速駆動シ
ステムは、３相交流電源１からの電力を所望の周波数の
交流電力に変換し、電気的負荷である３相誘導電動機７
へ供給し、さらに、この３相誘導電動機７は機械的負荷
を駆動する。さらに詳細に説明すると、この可変速駆動
システムのパワー回路部分は、その３相交流入力端子に
は前記３相交流電源１からの一定周波数（ｆ_AC）を接続
し、直流可変電圧源となるコンバータ２と、前記コンバ
ータ２の直流出力端子に接続されたインダクタ３及びコ
ンデンサ４の直列体から成るフィルタと、前記コンバー
タ２の直流出力端子に前記フィルタを介して接続された
周波数を可変制御するインバータ５とから構成されてい
る。また、前記３相交流電源１とコンバータ２との間に
は、いわゆる変流器９が設けられており、これにより電
源から接続線を流れる３相交流電流の電流値が検出され
る。

【００１３】前記直流可変電圧源となるコンバータ２
は、具体的には、直並列接続された６個のサイリスタを
主構成要素とする３相ブリッジコンバータからなり、ま
た、周波数を可変制御するインバータ５は、例えばＧＴ
Ｏサイリスタとダイオードの逆極性並列体を２グループ
直列接続したものを１相分とする３相のブリッジインバ
ータから構成され、その直流出力端子は前記フィルタの
コンデンサ４の両端に接続されている。そして、このイ
ンバータ５の３相交流出力端子は、上記３相誘導電動機
７の入力端子に接続されている。

【００１４】次に、可変速駆動システムの周波数制御系
は、速度指令信号を発生する速度指令器１１と、変化率
制限器１２と、周波数指令発生器１３と、インバータ制
御装置１４とから構成されている。かかる構成におい
て、まず、速度指令器１１の出力を変化率制限器１２に
入力して許容最大加減速度以下の速度パターンに変換
し、該速度パターンを周波数指令発生器１３に入力して
速度パターンに応じた周波数指令ｆ0*を発生させ、該周
波数指令ｆ0*を２入力アナログスイッチ３０の入力１に
接続し、さらに、その出力をインバータ制御装置１４に
周波数指令ｆ*として入力する。そして、インバータ制
御装置１４により、周波数指令ｆ*に基づいて上記パワ
ー回路部分のインバータ５を構成するサイリスタスイッ
チ（ＧＴＯサイリスタ）を、例えば前記Ｂ．Ｋ．Ｂｏｓ
ｅの著書「パワーエレクトロニクス＆ＡＣドライブ」の
第４．１章で説明されている方形波インバータとして制
御し、これによって、インバータ５の出力端子には、周
波数がｆ*でかつインバータ５の直流入力電圧に比例し
た実効電圧を有する６ステップ３相交流電圧を発生させ
る。

【００１５】一方、可変速駆動システムの電圧制御系
は、上記可変速駆動システムのパワー回路部分のフィル
タを構成するコンデンサ４の両端に接続した直流変圧器
１０、前記可変速駆動システムの周波数制御系の周波数
指令発生器１３からの前記周波数指令ｆ0*を入力とする
電圧指令発生器１５、さらには、減算器１６、比例積分
器１７、減算器１８、電流検出回路１９、比例積分器２
０、逆余弦変換器２１、コンバータ制御装置２２、そし
て、比例係数掛算器からなる電圧検出回路２３などで構
成されている。

【００１６】このような構成の可変速駆動システムの電
圧制御系では、まず、前記周波数指令ｆ0*を電圧指令発
生器１５に入力し、ここで、周波数指令ｆ0*に応じて交
流出力電圧／出力周波数比（以下、Ｖ／ｆと略す）がほ
ぼ一定となるような電圧指令ＶRを出力させる。一方、
コンデンサ４の両端に接続した前記直流変圧器１０の出
力を比例係数掛算器である電圧検出回路２３に入力し、
この電圧検出回路２３の出力として直流電圧フィードバ
ック信号ＶFを得る。この直流電圧フィードバック信号
ＶFは、前記電圧指令ＶRを正の入力とする減算器１６の
負の入力端子に入力され、これらの偏差信号（ＶR−Ｖ
F）が比例積分器１７に入力される。なお、ここで比例
積分器１７の比例ゲインＫ１、積分ゲインＫ２は正の値
とする。さらに、この比例積分器１７の出力は、上記か
らも明らかなように、電圧指令ＶRと直流電圧フィード
バックＶFの偏差（ＶR−ＶF）を増幅したものであり、
これを電流指令ＩRとして、さらに、他の減算器１８の
正の入力端子に接続する。

【００１７】一方、変流器９により、３相交流電源１と
コンバータ２の３相交流入力端子との間の接続線に流れ
る３相交流電流を検出し、電流検出回路１９により該変
流器９の出力から入力電流フィードバック信号ＩFを生
成する。これは、例えば該変流器９からの出力を整流平
滑し、上記３相交流電流の実効値に対応する直流値を得
ることにより上記入力電流フィードバック信号ＩFを得
ることが出来る。そして、この入力電流フィードバック
信号ＩFを上記他の減算器１８の負の入力端子に接続
し、電流指令ＩRを正の入力端子に接続する。この他の
減算器１８の出力を比例積分器２０に入力する。ここ
で、この比例積分器２０の比例ゲインＫ３、積分ゲイン
Ｋ４は正の値とする。さらに、上記比例積分器２０の出
力を逆余弦変換器２１に入力し、この逆余弦変換器２１
の出力を、コンバータ２を構成するサイリスタの制御位
相角指令としてコンバータ制御装置２２に入力する。な
お、このコンバータ制御装置２２は、通常の運転時に
は、すなわち後に詳述する比較器２８の出力がＬ（ロー
レベル）であれば、上記サイリスタの制御位相角指令に
基づいてコンバータ２を構成するサイリスタスイッチを
制御し、これにより、比例積分器２０の出力に比例した
直流平均電圧を有する電圧波形をコンバータ２の直流出
力端子に発生させる。

【００１８】続いて、この電圧制御系の直流電圧フィー
ドバック信号ＶFが電圧指令ＶRより低い（ＶF＜ＶR）と
きの動作について、以下に説明する。まず、偏差信号
（ＶR−ＶF）を出力する減算器１６の出力が正の値（Ｖ
R−ＶF＞０）となり、比例積分器１７の出力、即ち電流
指令ＩRは増加してゆく。そして、この電流指令ＩRが入
力電流フィードバック値ＩFより大きく（ＩR＞ＩF）な
れば、他の減算器１８の出力が正の値となり、比例積分
器２０の出力が増加するので、直流電圧フィードバック
信号ＶFが電圧指令ＶRに一致するまでコンバータ２の直
流出力端子電圧を上昇させることになる。

【００１９】一方、直流電圧フィードバック信号ＶFが
電圧指令ＶRより高いときの動作は、減算器１６の出力
が負の値（ＶR−ＶF＜０）となり、比例積分器１７の出
力、即ち電流指令ＩRは減少してゆく。この電流指令ＩR
が入力電流フィードバックＩFより小さく（ＩR＜ＩF）
なれば、上記他の減算器１８の出力は負の値となり、比
例積分器２０の出力が減少するので、直流電圧フィード
バック信号ＶFが電圧指令ＶRに一致するまでコンバータ
２の直流出力端子電圧を下降させることになる。このよ
うにして本電圧制御系の働きによりコンデンサ４の電圧
ＶCは電圧指令ＶRに比例した値に一致するように制御さ
れる。

【００２０】上述の説明からも明らかなように、以上の
ような可変速駆動システムの構成により、インバータ５
の直流入力電圧がインバータ５の出力周波数に比例した
電圧となるようにコンバータ２の電圧制御系で制御され
るので、インバータ５の交流出力電圧もインバータ５の
出力周波数に比例した電圧となり、全体としてＶ／ｆが
一定の可変電圧可変周波数変換器となる。

【００２１】ここで、本発明によれば、さらに、図１に
おいて破線で囲った部分、すなわち一次遅れ演算器２
４、係数器２５、３相変圧器２６、実効値演算器２７、
比較器２８、定数設定器２９、そして、２入力アナログ
スイッチ３０から構成される回路が追加されている。す
なわち、この一次遅れ演算器２４は、上記コンデンサ４
の両端の電圧を検出する電圧検出回路２３からの直流電
圧フィードバック信号ＶFを入力とし、その出力を係数
器２５に出力する。この係数器２５からは、その出力と
してＶ／ｆが定格値となるような周波数指令ｆ1*を得
て、２入力アナログスイッチ３０の入力２側に接続す
る。

【００２２】一方、３相変圧器２６はその一次側を上記
コンバータ２の３相入力電源線に接続し、その二次側を
実効値演算器２７の入力に接続している。さらに、比較
器２８の負入力端子には上記実効値演算器２７の出力を
接続し、比較器２８の正の入力端子には定数設定器２９
の出力（３相入力電源電圧の異常低下検出レベルＫ６）
を接続している。さらに、２入力アナログスイッチ３０
は、比較器２８の出力がＬ（ロウレベル）のときは入力
１側に接続され、Ｈ（ハイレベル）のときには入力２側
に接続される。すなわち、この２入力アナログスイッチ
３０は、比較器２８の出力がＬとなる３相交流の入力電
源１の通常の給電期間中は周波数指令ｆ0*を出力し、一
方、比較器２８の出力がＨとなる瞬電の期間中は周波数
指令ｆ1*を出力することとなる。

【００２３】すなわち、図１の構成において、３相入力
電源１の電圧に異常が無く、実効値演算器２７の出力が
定数設定器２９の出力より大きい場合には、比較器２８
の出力がＬとなるので、２入力アナログスイッチ３０の
出力は、入力１側に接続されている通常の周波数指令ｆ
0*となり、インバータ５の出力周波数及び出力電圧は、
この通常の周波数指令ｆ0*に基づいて制御され、誘導電
動機７は速度指令器１１の出力に従って可変速制御され
る。

【００２４】一方、３相入力電源１の電圧が異常に低下
し、比較器２８の出力がＬからＨとなった場合には、コ
ンバータ制御装置２２に停止指令が与えられるので、３
相交流電源１からは電力が供給されなくなるが、インバ
ータ５は継続動作をさせるので電力はコンデンサ４と誘
導電動機７との間でやりとりされることになる。また、
比較器２８の出力がＨとなれば、２入力アナログスイッ
チ３０の出力が入力２側に接続され、インバータ制御装
置１４には、通常の周波数指令ｆ0*に代わって周波数指
令ｆ1*（一次遅れ演算器２４によって平均化された直流
電圧フィードバック信号ＶFに、通常時と同一のＶ／ｆ
特性となるように係数Ｋ５を掛けて得られた値）が入力
され、インバータ５の出力周波数及び出力電圧はこの周
波数指令ｆ1*に基づいて制御される。

【００２５】この場合の動作を、誘導電動機がその回転
数に同期した周波数より高い周波数で励磁されると電動
機動作モード（外部から電気的エネルギーを供給されて
機械的エネルギーを出力するモード）となり、逆に、誘
導電動機がその回転数に同期した周波数より低い周波数
で励磁されると発電機動作モード（外部から機械的エネ
ルギーを供給されて電気的エネルギーを出力するモー
ド）となる、一般的に良く知られた性質から説明する。

【００２６】まず、コンバータ２を停止させる直前直後
の誘導電動機の状態が電動機動作モードであった場合
は、停電後コンデンサ４の電荷がインバータ５を通じて
誘導電動機７に供給され、コンデンサ４の電圧が低下す
る。コンデンサ４の電圧が低下すると、一次遅れ演算器
２４の出力が低下するため、係数器２５の出力、即ち周
波数指令ｆ1*が低下する。周波数指令ｆ1*は、それが誘
導電動機７の回転数に同期した値になって電力がコンデ
ンサ４と誘導電動機７との間でやりとりされなくなるま
で低下し続ける。

【００２７】これに対して、コンバータ２を停止させる
直前直後の状態が発電機動作モードであった場合には、
停電後の誘導電動機７の発電電力はインバータ５を通じ
てコンデンサ４に供給されるため、コンデンサ４の電圧
が上昇する。コンデンサ４の電圧が上昇すると一次遅れ
演算器２４の出力が上昇するため、係数器２５の出力、
即ち周波数指令ｆ1*が上昇する。この周波数指令ｆ1*
は、それが誘導電動機７の回転数に同期した値になって
電力がコンデンサ４と誘導電動機７との間でやりとりさ
れなくなるまで上昇し続ける。これらの結果、周波数指
令ｆ1*は誘導電動機７の回転数に同期した周波数に追従
することになると共に、インバータ５を継続して運転し
ているので、このインバータ５の出力電圧レベル及び位
相は誘導電動機７のそれらと一致している。以上、停電
直後の制御特性について説明したが、停電中のどの時点
においても、そのときの誘導電動機の動作モードによっ
て同様な制御が行われるので、停電している間中、イン
バータ５は安定に動作を継続することができる。

【００２８】以上のように本実施例によれば、インバー
タ周波数の制御系が、その直流入力電圧を誘導電動機の
誘起電圧にバランスさせ、且つ、インバータ出力周波数
が誘導電動機の同期周波数に一致するように働く結果、
停電中においてもコンデンサ電圧の低下を最小に留めな
がらインバータを安定に運転継続させることが可能にな
る。また、復電時のインバータの再起動が不要になるの
で、復電時の出力電流の過渡的な増大を抑制することが
可能になる。さらに、停電検出中の制御系は、停電中、
独立した専用の制御系であることから、その制御定数
を、通常時の制御定数とは無関係に、最適に設定するこ
とが可能であると共に、通常時の周波数指令（ｆ0*）と
も切り離されているので停電中の周波数指令の変動が外
乱となることもなく、交流電源の瞬時停電中も安定にイ
ンバータを継続して運転することが可能になる。

【００２９】また、上記の実施例では、停電時の制御系
を通電時の制御系から独立させ、互いに電気的に絶縁さ
せるため、外部から制御可能な少なくとも２つの接続状
態を有するスイッチング手段である２入力アナログスイ
ッチ３０を使用しており、これによって簡単でかつ確実
にそも目的を達成している。また、このような２入力ア
ナログスイッチ３０を使用することにより、電源の停電
を検出する比較器２８の出力を利用して簡単でかつ確実
に実現することが出来る。

【００３０】続いて、図２に、本発明になる第２の実施
例を示す。図１に示した構成要素と同一の構造や機能を
有するものには同一の符号が付されている。この図２の
実施例において、図１と異なる点は、上記の構成に、さ
らに第２の２入力アナログスイッチ３１、可変ゲインラ
ンプ信号発生器３２、フリップフロップ３３、信号反転
器３４、ゼロ判定器３５、減算器３６、及び信号発生器
３７を追加した点である。これらの制御要素の追加の目
的は、復電直前の停電時周波数指令を初期値として所定
の変化率で周波数指令を変化させ、復電後の通常時周波
数指令に一致させることにある。

【００３１】図２において、まず、信号反転器３４は比
較器２８の出力を入力とし、その出力をフリップフロッ
プ３３のセット入力端子に接続する。このフリップフロ
ップ３３の出力Ｑは、可変ゲインランプ信号発生器３２
の起動端子及び第２の２入力アナログスイッチ３１の制
御端子に接続されている。さらに、この可変ゲインラン
プ信号発生器３２は、その初期値入力端子に停電時周波
数指令ｆ1*を入力している。すなわち、上記で説明した
ように、停電時にコンデンサ４の両端の電圧から停電時
周波数指令ｆ1*を出力する一次遅れ演算器２４と係数器
２５の、係数器２５の出力に接続されている。また、こ
の可変ゲインランプ信号発生器３２の変化率入力端子に
は、信号発生器３７の出力が接続されている。

【００３２】一方、第２の２入力アナログスイッチ３１
は、その入力１側の端子には通常時周波数指令ｆ0*（周
波数指令発生器１３の出力）を接続し、その入力２側の
端子には上記の可変ゲインランプ信号発生器３２の出力
を接続する。さらに、減算器３６は、その＋入力端子に
通常時周波数指令ｆ0*（周波数指令発生器１３の出力）
を接続し、一方、その−入力端子には上記可変ゲインラ
ンプ信号発生器３２の出力を接続する。この減算器３６
からの出力（通常時周波数指令ｆ0*と可変ゲインランプ
信号との偏差信号）は、ゼロ判定器３５及び信号発生器
３７の入力へ導かれる。このゼロ判定器３５の出力はフ
リップフロップ３３のリセット（Ｒ）入力端子に、そし
て、信号発生器３７の出力は上記可変ゲインランプ信号
発生器３２の変化率入力に導かれる。

【００３３】上述の図２の追加部分の動作について説明
すると、復電により比較器２８の出力がＬになると、信
号反転器３４の出力がＨになる。このことによりフリッ
プフロップ３３の出力ＱがＨにセットされる。その結
果、第２の２入力アナログスイッチ３１が入力１側から
入力２側の端子へ切り替わり、可変ゲインランプ信号発
生器３２の出力を選択すると共に、可変ゲインランプ信
号発生器３２を起動させる。この可変ゲインランプ信号
発生器３２の出力は、起動されると、起動直前の初期値
入力を初期値として固定し、変化率入力端子に入力され
る信号発生器３７の出力に従って増減する。すなわち、
通常時周波数指令ｆ0*の方が可変ゲインランプ信号発生
器３２の出力より大きい場合には、減算器３６の出力が
正値となるため、信号発生器３７の出力も正値となり可
変ゲインランプ信号発生器３２の出力は増加する。その
後、通常時周波数指令ｆ0*が可変ゲインランプ信号発生
器３２の出力に近づくと、ゼロ判定器３５の出力がＨと
なってフリップフロップ３３のリセット（Ｒ）入力がＨ
となり、フリップフロップ３３の出力ＱがＬとなる。そ
の結果、第２の２入力アナログスイッチ３１は通常時周
波数指令ｆ0*を選択し、以後、通常時周波数指令ｆ0*に
従って制御されることとなる。

【００３４】以上のように、本発明の第２の実施例によ
れば、上述の効果に加えて、さらに、復電前後の周波数
指令の急変による過渡現象を回避しつつ、周波数指令を
停電前の値までの戻し速度を自由に設定して自由な変化
速度で戻し、さらに、復電再起動後の再加速をスムーズ
に行わせることが可能になる。

【００３５】図３には、さらに、本発明の第３の実施例
になる可変速駆動システムの構成を示す。なお、この図
３の実施例においても、図１の構成要件と同一の構造あ
るいは機能を有する構成要件は同一の符号により示され
ている。また、この第３の実施例になる可変速駆動シス
テムが図１に示した実施例と異なる点は、図１の第１の
実施例における一次遅れ演算器２４と係数器２５とを無
くし、インバータ５の入力電流を検出する直流電流検出
器３８を新たに設けた。さらに、この直流電流検出器３
８の出力を、例えば整流平滑して平均値を得る平均値演
算器３９に入力し、この平均値演算器３９の出力を入力
とする比例積分器４０を設け、加えて、この比例積分器
４０の出力を負入力端子に入力すると共に、上記通常時
周波数指令ｆ0*を正入力端子に入力し、その偏差出力を
２入力アナログスイッチ３０の入力２側の端子に接続す
る減算器４１を設けた点である。

【００３６】この第３の実施例になる可変速駆動システ
ムの動作は、インバータ５の入力電流の平均値を上記の
直流電流検出器３８と平均値演算器３９により検出し、
これが正値（すなわち、インバータ５から誘導電動機７
へ電力を供給している状態）ならば比例積分器４０の出
力が上昇し、減算器４１への負入力が増加するので、イ
ンバータ５の入力電流の平均値がゼロになるまで（換言
すれば、周波数指令ｆ１*が誘導電動機７の同期速度に
一致するまで）周波数指令が減少する。また、インバー
タ５の入力電流の平均値が負値（インバータ５を介して
誘導電動機７からコンデンサ４へ電力を回生している状
態）ならば、比例積分器４０の出力が減少し、減算器４
１の負入力が減少するのでインバータ５の入力電流の平
均値がゼロになるまで（周波数指令ｆ１*が誘導電動機
の同期速度に一致するまで）周波数指令が増加する。以
上により、その動作は図１に示した実施例の場合と同様
ではあるが、コンデンサ４の電圧ではなくインバータ５
の入力電流の平均値を検出することによりインバータ５
への周波数指令ｆ１*を制御する電流制御方式を可能に
している。このように、電圧制御方式だけではなく、さ
らに、電流制御方式をも可能にすることにより、必ずし
もコンデンサ４の電圧を正確に測定することが出来ない
システムなどにおいても、本発明を適用することを可能
にする。

【００３７】最後に、図４には本発明の第４の実施例に
なる可変速駆動システムの構成が示されている。この実
施例は、図からも明らかなように、上記の図３に示した
電流制御方式によるインバータの継続運転を可能にする
実施例に加えて、図１に対する図２の関係と同様に、さ
らに第２の２入力アナログスイッチ３１、可変ゲインラ
ンプ信号発生器３２、フリップフロップ３３、信号反転
器３４、ゼロ判定器３５、減算器３６、及び信号発生器
３７を追加している。これらの追加の制御要素は、上記
図２の場合と同様に、復電直前の停電時周波数指令を初
期値として所定の変化率で周波数指令を変化させ、復電
後の通常時周波数指令に一致させることを目的とするも
のであり、これにより、復電後の再加速をスムーズに行
わせることを可能にしている。

【００３８】

【発明の効果】上記の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明になる可変速駆動システムとその制御方法及
び制御装置によれば、比較的簡単な制御の追加のみによ
り、停電中でもインバータを継続して運転することを可
能にし、その際、外乱などの影響を受けにくく、通常の
通電中とは異なる誘導機の負荷の特性にも適合した制御
定数や特性に自由に設定することを可能にし、停電時で
のインバータの継続運転を極めて安定に行うことを可能
にし、電源の復電時におけるインバータ再起動を不要に
して復電時の出力電流の過渡的な増大を確実に防止する
という技術的にも優れた効果を発揮する。

【００３９】また、本発明の実施例によれば、復電後
は、復電直前の停電時周波数指令を初期値とした時間的
に変化する周波数指令によって復電後の通常時周波数指
令に一致するまで制御を行うことにより、復電後の周波
数指令の戻し速度を自由に設定でき、出力電流の過渡的
な増大なしに停電前の値にスムーズに戻すことが可能に
なるという効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用した第１の実施例である可変速駆
動システムの構成を示す回路図である。

【図２】上記図１の実施例にさらに復電後の周波数指令
の戻り機能を追加した第２の実施例の可変速駆動システ
ムの構成を示す回路図である。

【図３】上記図１の実施例の電圧方式に代えて電流制御
方式で停電時の周波数指令を生成する第３の実施例の可
変速駆動システムの構成を示す回路図である。

【図４】上記図３の実施例にさらに復電後の周波数指令
の戻り機能を追加した第４の実施例の可変速駆動システ
ムの構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１定周波交流電圧源２コンバータ３インダクタ４コンデンサ５インバータ７誘導電動機８負荷１１速度指令器１２周波数指令器１５電圧指令器２４一次遅れ演算器２８比較器３０２入力アナログスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源からの交流電圧を可変の直流電
圧に変換する第１の変換器と、該第１の変換器の出力に
接続されたコンデンサを含むフィルタと、前記コンデン
サを含むフィルタを介して該第１の変換器の出力に接続
され、可変電圧／可変周波数の出力を得る第２の変換器
と、該第２の変換器の出力に接続された誘導機とからな
る可変速駆動システムであって、前記第２の変換器を制
御する制御回路は、前記交流電源の通電時には前記誘導
機の回転数を制御するための通常時周波数指令を生成す
る第１の制御系と、前記交流電源の停電時には前記第２
の変換器の運転状態に基づいて停電時周波数指令を生成
する、前記第１の制御系からは独立した第２の制御系と
を備えていることを特徴とする可変速駆動システム。
【請求項２】前記請求項１の可変速駆動システムであ
って、前記制御回路の前記第２の制御系は、前記交流電
源の停電時には前記第２の変換器の運転状態として、前
記フィルタのコンデンサの電圧値に基づいて、前記停電
時周波数指令を生成することを特徴とする可変速駆動シ
ステム。
【請求項３】前記請求項１の可変速駆動システムであ
って、前記制御回路の前記第２の制御系は、前記交流電
源の停電時には前記第２の変換器の運転状態として、前
記フィルタのコンデンサと前記第２の変換器との間の電
流値に基づいて、前記停電時周波数指令を生成すること
を特徴とする可変速駆動システム。
【請求項４】前記請求項１の可変速駆動システムであ
って、前記制御回路は、さらに、前記交流電源の復電時
における前記第２の変換器の周波数指令を前記通常時周
波数指令に漸次近づけるための第３の制御系を備えてい
ることを特徴とする可変速駆動システム。
【請求項５】交流電源からの交流電圧を可変の直流電
圧に変換する第１の変換器と、該第１の変換器の出力に
接続されたコンデンサを含むフィルタと、前記コンデン
サを含むフィルタを介して該第１の変換器の出力に接続
され、可変電圧／可変周波数の出力を得る第２の変換器
と、該第２の変換器の出力に接続された誘導機とからな
る可変速駆動システムにおいて、前記交流電源の通電時
と共にその停電時にも前記第２の変換器を継続して運転
する可変速駆動システムの制御方法であって、前記交流
電源の通電時には前記誘導機の回転数を制御するための
通常時周波数指令を生成し、一方、前記交流電源の停電
時には、前記第２の変換器の運転状態に基づいて、前記
通常時周波数指令を生成する系からは独立して、停電時
周波数指令を生成することを特徴とする可変速駆動シス
テムの制御方法。
【請求項６】前記請求項５の可変速駆動システムの制
御方法において、前記交流電源の停電時における前記停
電時周波数指令は、前記第２の変換器に接続された前記
フィルタのコンデンサの電圧値に基づいて生成すること
を特徴とする可変速駆動システムの制御方法。
【請求項７】前記請求項５の可変速駆動システムの制
御方法において、前記交流電源の停電時における前記停
電時周波数指令は、前記フィルタのコンデンサと前記第
２の変換器との間の電流値に基づいて生成することを特
徴とする可変速駆動システムの制御方法。
【請求項８】前記請求項５の可変速駆動システムの制
御方法において、前記交流電源の復電時における前記第
２の変換器の周波数指令を、前記交流電源の停電直前の
前記通常時周波数指令に漸次近づけることを特徴とする
可変速駆動システムの制御方法。
【請求項９】交流電源からの交流電圧を可変の直流電
圧に変換する第１の変換器と、該第１の変換器の出力に
接続されたコンデンサを含むフィルタと、前記コンデン
サを含むフィルタを介して該第１の変換器の出力に接続
され、可変電圧／可変周波数の出力を得る第２の変換器
と、該第２の変換器の出力に接続された誘導機とからな
る可変速駆動システムにおいて、前記交流電源の通電時
と共にその停電時にも前記第２の変換器を継続して運転
する可変速駆動システムの制御装置であって、前記交流
電源の通電時には前記誘導機の回転数を制御するための
通常時周波数指令を生成する第１の制御系と、前記交流
電源の停電時には前記第２の変換器の運転状態に基づい
て停電時周波数指令を生成する、前記第１の制御系から
は独立した第２の制御系とを備えていることを特徴とす
る可変速駆動システムの制御装置。
【請求項１０】前記請求項９の可変速駆動システムの
制御装置において、前記第１の制御系と第２の制御系
は、外部から制御可能な少なくとも２つの接続状態を有
するスイッチング手段によって互いに電気的に独立して
いることを特徴とする可変速駆動システムの制御装置。
【請求項１１】前記請求項１０の可変速駆動システム
の制御装置において、さらに、前記第１の変換器の入力
電源電圧の低下により電源の停電状態を検出する停電検
出手段を備え、前記停電検出手段の出力で前記スイッチ
ング手段の接続状態の切り替えを行うことを特徴とする
可変速駆動システムの制御装置。
【請求項１２】前記請求項９の可変速駆動システムの
制御装置において、さらに、前記交流電源の復電時にお
ける前記第２の変換器の周波数指令を前記通常時周波数
指令に漸次近づけるための第３の制御系を備えているこ
とを特徴とする可変速駆動システムの制御装置。
【請求項１３】前記請求項９の可変速駆動システムの
制御装置において、前記第２の制御系は、前記交流電源
の停電時に、前記フィルタのコンデンサの電圧値に基づ
いて前記停電時周波数指令を生成する手段を備えている
ことを特徴とする可変速駆動システムの制御装置。
【請求項１４】前記請求項９の可変速駆動システムの
制御装置において、前記第２の制御系は、前記交流電源
の停電時に、前記フィルタのコンデンサと前記第２の変
換器との間の電流値に基づいて前記停電時周波数指令を
生成する手段を備えていることを特徴とする可変速駆動
システムの制御装置。