JPH09238494A - 電動機駆動用インバータ装置 - Google Patents

電動機駆動用インバータ装置

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JPH09238494A
JPH09238494A JP8046302A JP4630296A JPH09238494A JP H09238494 A JPH09238494 A JP H09238494A JP 8046302 A JP8046302 A JP 8046302A JP 4630296 A JP4630296 A JP 4630296A JP H09238494 A JPH09238494 A JP H09238494A
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JP
Japan
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inverter
voltage
function
torque
torque limiting
Prior art date
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Pending
Application number
JP8046302A
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English (en)
Inventor
Atsuhiko Nakamura
敦彦 中村
Hiroyuki Tomita
浩之 富田
Tsuyoshi Sasaki
剛志 佐々木
Shinji Yonemoto
伸治 米本
Masahiro Hiraga
正宏 平賀
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Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 充分に保護機能を保持しながら、トルク制限
機能によるインバータトリップへの移行が充分に抑えら
れ、意味の無いシステムダウンが確実に防止できるよう
にした電動機駆動用インバータ装置を提供すること。 【解決手段】 制御回路8は、直流電圧検出部4で検出
した直流電圧VDと、交流電流検出部6で検出した出力
交流電流IAにより逆変換部5を制御し、過負荷保護用
のインバータトリップ機能と、負荷保護用のトルク制限
機能とが得られるようにすると共に、直流側電圧VD
応じてインバータ出力周波数fを制御し、トルク制限機
能作動時、直流側電圧VDが所定値を越えたとき、イン
バータ出力周波数fの低下率が小さくされ、トルク制限
機能が働いたときでも、電動機7が回生状態になる虞れ
を無くしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機などの
交流電動機を可変速駆動するためのインバータ装置に係
り、特に過電圧、過電流によるインバータトリップ機能
を備えた電動機駆動用インバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インバータ装置は、可変電圧で可変周波
数の交流電力を容易に発生させることができるので、誘
導電動機などの交流電動機を可変速駆動用として従来か
ら広く用いられている。
【0003】しかして、インバータ装置では、一般に半
導体スイッチング素子を用いているので、過電圧耐量、
過電流耐量に大きな余裕を持たせるのが困難であり、こ
のため、過負荷時、主回路の半導体スイッチング素子を
遮断して保護機能を果たすようにした、いわゆるインバ
ータトリップ機能を設けるのが通例である。
【0004】図1は、このようなインバータ装置の一般
的な回路図で、図において、1は交流電源、2は順変換
部(コンバータ部)、3は平滑用コンデンサ、4は直流電
圧検出部、5は逆変換部(インバータ部)、6は交流電流
検出部、7は誘導電動機、8は制御回路、そして9はベ
ース駆動回路である。
【0005】まず、順変換部2は、商用の交流電源1か
ら供給された3相交流電力を整流して直流電力に変換
し、平滑用コンデンサ3に充電する働きをする。一方、
逆変換部5は、平滑用コンデンサ3で平滑化された直流
電力を、所定の電圧VAで所定の周波数fの3相交流電
力に変換し、誘導電動機7に供給する働きをする。な
お、このとき逆変換部5から出力される交流の周波数f
を特にインバータ出力周波数という。
【0006】制御回路8は、外部から与えられる速度指
令に対応して、所定のパルス幅変調信号を発生し、これ
をベース駆動回路9に供給する。そこで、ベース駆動回
路9は、このパルス幅変調信号に応じて所定のスイッチ
ング信号を発生し、これを逆変換部5の半導体スイッチ
ング素子に供給する。この結果、このとき指令されてい
る速度に対応した所定の電圧で所定の周波数の3相交流
電力が、逆変換部5から誘導電動機7に供給されること
になる。
【0007】また、このとき、さらに制御回路8は、直
流電圧検出部4で検出した直流電圧VDと、交流電流検
出部6で検出した負荷電流IAを取り込み、これらを、
それぞれ予め設定してあるトリップ判定用の所定の基準
値TVD、TIAと比較し、以下の条件が満たされたと
き、所定のトリップ信号を発生してベース駆動回路9に
供給し、これにより逆変換部5の半導体スイッチング素
子をオフさせ、この結果、上述したインバータトリップ
機能が発揮されることになり、過電圧、過電流保護が得
られるようにしている。
【0008】インバータトリップ条件 VD >TVD IA >TIA ここで、これらのトリップ基準値TVD、TIAとして
は、使用されている半導体スイッチング素子の最大許容
電圧値と最大許容電流値を考慮し、これらに所定の余裕
を持たせた値に設定してあるのが通例である。
【0009】ところで、このような電動機駆動用のイン
バータ装置では、上記したインバータトリップ機能に加
えて、電動機で駆動されている負荷の保護のため、トル
クが過大になったとと判断したときには、インバータ出
力周波数を低下させてトルクが過大になるのを制限する
機能、いわゆるトルク制限機能を設けたものが従来から
知られている。
【0010】そこで、このようなトルク制限機能を備え
た電動機駆動用インバータ装置の従来技術について説明
すると、このようなインバータ装置では、電動機7のト
ルクに略対応した物理量として、この電動機7の入力電
流IAを想定し、この電流から計算されるトルクTにつ
いて、所定のトルク、例えば許容最大トルクなどに対応
するトルク判定値DTと、インバータ出力周波数fの減
速レートR(HZ/Sec)について所定のトルク制限用の
減速レートR0を、それぞれ予め設定しておき、制御回
路8は、トルク判定値DTと、交流電流検出部6で検出
された電流値IAから計算されるトルク値Tを比較し、
トルク値Tが判定値DTを越えたら、インバータ出力周
波数fを減速レートR0で低下させて行くようにし、こ
れにより誘導電動機7のトルクが過大になるのが抑えら
れるようにしていた。
【0011】誘導電動機7に供給されている交流電力の
周波数を低下させてやれば、その同期回転速度が低下
し、この結果、滑りが減少するので、トルクを抑えるこ
とができ、許容最大トルク以下にすることができるので
ある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、トル
ク制限機能が働いたときでの電動機の回転速度の変化状
態について配慮がされておらず、インバータトリップに
移行してシステムダウンしまう頻度が多くなってしまう
という問題があった。
【0013】すなわち、従来技術では、トルク制限のた
めインバータ出力周波数を減少させたとき、その減少の
速さ、すなわち減速レートが予め設定してある一定値に
なっているため、この減速レートよりも電動機の回転速
度の低下率が小さかったときには、電動機が回生状態と
なってしまう虞れがあるが、この点について配慮がされ
ていないので、インバータトリップに移行してシステム
ダウンしまう頻度が多くなってしまうのである。
【0014】周知のように、電動機が回生状態になる
と、この電動機からインバータ装置側に電力が返還され
てくるので、逆変換部の直流側の電圧が上昇し、この結
果、交流側の電流が増加する。一方、上記したように、
このインバータ装置では、電動機に流れる電流の大きさ
によりトルクを検出し、トルクの増加を抑えるためにイ
ンバータ出力周波数を低下させているから、交流側の電
流増加は、さらにインバータ出力周波数の低下となって
現われ、これにより、さらに直流電圧の上昇をもたら
す。従って、これの繰り返しにより、最終的には過電圧
保護、又は過電流保護が働き、インバータトリップに移
行してしまうのである。
【0015】本発明の目的は、充分に保護機能を保持し
ながら、トルク制限機能によるインバータトリップへの
移行が充分に抑えられ、意味の無いシステムダウンが確
実に防止できるようにした電動機駆動用インバータ装置
を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的は、トルク制限
機能によるインバータ出力周波数の減少率を、逆変換部
の直流側電圧に応じて変化させ、該直流側電圧が所定値
を越えたら、インバータ出力周波数の減少率を低下させ
ることにより達成される。
【0017】インバータ装置の逆変換部の直流側電圧
は、このインバータ装置で駆動されている電動機が回生
状態になると、顕著に増加する。そこで、この直流側電
圧が所定値を越えたとき、インバータ出力周波数の減少
率を低下させてやれば、同期回転速度の低下が抑えられ
るので、電動機が回生状態になるのが防止され、インバ
ータトリップへ移行する虞れを無くすことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明による電動機駆動用
インバータ装置について、図示の実施例により詳細に説
明する。図1は、本発明の一実施例を示したものであ
り、従って、ブロック構成で示すと、従来技術と同じで
ある。そして、この本発明の一実施例と従来技術と異な
る点は、制御回路8による制御の内容にあり、本発明の
実施例では、上記した従来技術と同じ制御機能に加え
て、さらに図2に示す制御機能が制御回路8に備えられ
ている点が特徴である。そして、この図2に示す処理
は、インバータ装置が動作状態になると、制御回路8内
の例えばマイコンにより、所定の周期、例えば1〔m
S〕程度の間隔で実行されるようになっている。
【0019】この図2に示す処理の実行に入ると、ま
ず、処理2−1では、交流電流検出部6から交流電流値
Aを検出し、これより出力トルクTを計算する。次に
処理2−2では、計算されたトルク値Tと、上記したト
ルク判定値TDとを比較し、T>DTが成立するか否か
を判定する。そして、このときの判定結果がNoのとき
は、電動機7のトルクは最大許容トルク以下に収まって
おり、トルク制限機能を発動させる必要のないときであ
るから、そのまま終了する。しかして、この処理2−2
での判定結果がYesになったら、トルク制限機能を発
動すべき状態になったことを意味するから、このとき
は、処理2−3以降の処理に進む。
【0020】まず、処理2−3では、回生状態になって
いるか否かを判断するために、直流電圧検出部4から直
流電圧値VDを取り込む。そして、処理2−4で、この
直流電圧値VDを、回生状態判定用に設定してある回生
判定電圧値DVDと比較し、VD >DVDが成立するか否
かを判定する。従って、この回生判定電圧値DVDとし
ては、例えば無負荷になっているときの平滑用コンデン
サ3の端子間に現われる直流電圧よりも若干高い電圧を
設定しておけば良い。
【0021】電動機7が回生状態になれば、この電動機
7から平滑用コンデンサ3に充電電流が流れるようにな
るので、この平滑用コンデンサ3の端子電圧は、無負荷
時よりも高くなる筈だからである。
【0022】まず、この処理2−4での判定結果がNo
のときは、電動機7は力行状態で、回生状態では無いも
のとし、このときは処理2−7に進む。ここで、この処
理2−7に進んできたということは、処理2−2でトル
ク制限機能を発動すべき条件が満たされ、しかして、処
理2−4では、電動機7は回生状態にはなっていないと
判定されたときである。
【0023】従って、この処理2−7では、従来技術と
同じく、トルク制限用として予め設定してある所定の減
速レートR0でインバータ出力周波数fを低下させる動
作が得られるようにする。
【0024】実際には、この図2の処理は、周期的に実
行されるのであるから、この所定の減速レートR0を得
るためには、1回の処理毎に所定値Δfだけ周波数を減
算してやれば良い。
【0025】すなわち、いま、この処理2−7に進んだ
ときのインバータ出力周波数fを初期値f0とすれば、 1回目の周波数f1=f0−Δf 2回目の周波数f2=f1−Δf ・ ・ n−1回目の周波数fn-1=fn-2−Δf n回目の周波数fn=fn-1−Δf としてやれば良い。
【0026】そして、このときの所定値Δfとしては、
周期が1〔mS〕とすれば、 Δf=R0/1/0.001=R0/1000 としてやれば良い。
【0027】一方、処理2−4での判定結果がYesの
ときは、電動機7が回生状態になっているものとし、こ
のときは処理2−5から処理2−6に進む。すなわち、
ここで、処理2−5に進んできたということは、処理2
−2でトルク制限機能を発動すべき条件が満たされた
後、今度は、処理2−4で電動機7が回生状態になって
いると判定されたときである。
【0028】そこで、このときは、まず処理2−5で、
前回の直流電圧値VD'と今回の直流電圧値VDの差の絶
対値として、又は、今回の直流電圧値VDと回生判定電
圧値DVDの差として、変数値ΔVDを求める。 ΔVD=|VD−VD'| ΔVD=VD−DVD ついで、処理2−6では、図3に示すテーブルを用い、
この変数値ΔVDにより減速レートRを検索し、この減
速レートRに従ってインバータ出力周波数fを低下させ
てゆく。
【0029】この結果、このとき与えられる減速レート
Rは、図3から明らかなように、トルク制限用に設定し
てある減速レートR0以下の値になり、しかも、変数値
ΔVが大きくなるにつれて、小さくなってゆく。
【0030】ここで、この変数値ΔVについてみる
と、これは、上記したように、前回の直流電圧値VD'と
今回の直流電圧値VDの差の絶対値として、又は、今回
の直流電圧値VDと回生判定電圧値DVDの差として与え
られるものであるから、回生状態になってしまった電動
機7から回生されてくる電力の増加速度を表わすものと
考えて良い。
【0031】電動機7の回生電力の大きさは、滑り回転
速度にほぼ比例するから、結局、この変数値ΔVDの大
きさは、電動機7の実回転速度の低下率と、インバータ
出力周波数fの低下率、すなわち、減速レートRとの差
の程度を表わすことになると考えてよいことになる。
【0032】この結果、処理2−5と処理2−6が実行
されたことにより、このときは、電動機7の実回転速度
の低下率にあわせて減速レートRが小さくされ、インバ
ータ出力周波数fの低下が遅くされることになり、これ
により、電動機7の同期回転速度が実回転速度以下にな
るのを、すなわち、回生状態になるのを確実に防止する
ことができる。
【0033】従って、この実施例によれば、トルク制限
機能が働いたときに電動機7が回生状態になるのが確実
に抑えられることになり、このため、トルク制限機能が
働いたときでも、インバータトリップ条件が満足されな
い限りは、インバータトリップが働く虞れは無く、この
結果、確実に保護機能を保ちながら、システムダウンに
到る確率を充分に低くすることができる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、トルク制限機能作動に
伴うインバータトリップの発動を確実に抑えることがで
きるので、インバータトリップ機能とトルク制限機能を
併せ備えたことによる保護機能を全く損なうことなく、
充分にシステムダウンを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動機駆動用インバータ装置の回路図である。
【図2】本発明による電動機駆動用インバータ装置の一
実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図3】本発明の一実施例で使用するテーブルの説明図
である。
【符号の説明】
1 交流電源 2 順変換部(コンバータ部) 3 平滑用コンデンサ 4 直流電圧検出部 5 逆変換部(インバータ部) 6 交流電流検出部 7 誘導電動機 8 制御回路 9 ベース駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 剛志 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 米本 伸治 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 平賀 正宏 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 日立京葉エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 過負荷保護用のインバータトリップ機能
    と、負荷保護用のトルク制限機能とを備えた電動機駆動
    用インバータ装置において、 インバータ部の直流側電圧を検出してインバータ出力周
    波数を制御する手段を設け、 上記トルク制限機能作動時、上記インバータ部の直流側
    電圧が所定値を越えたとき、インバータ出力周波数の低
    下率を小さくするように構成したことを特徴とする電動
    機駆動用インバータ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の発明において、 上記インバータ出力周波数の低下率が、上記直流側電圧
    の大きさに応じて変化されるように構成されていること
    を特徴とする電動機駆動用インバータ装置。
JP8046302A 1996-03-04 1996-03-04 電動機駆動用インバータ装置 Pending JPH09238494A (ja)

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JP (1) JPH09238494A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000184736A (ja) * 1998-12-16 2000-06-30 Mitsubishi Electric Corp 可変速装置
JP2010137931A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Yanagi Elec Co Ltd コンベアの駆動制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000184736A (ja) * 1998-12-16 2000-06-30 Mitsubishi Electric Corp 可変速装置
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