JPS5846870A - Pwmインバ−タの瞬停制御装置 - Google Patents

Pwmインバ−タの瞬停制御装置

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JPS5846870A
JPS5846870A JP56142619A JP14261981A JPS5846870A JP S5846870 A JPS5846870 A JP S5846870A JP 56142619 A JP56142619 A JP 56142619A JP 14261981 A JP14261981 A JP 14261981A JP S5846870 A JPS5846870 A JP S5846870A
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JP
Japan
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power
voltage
inverter
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output
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JP56142619A
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Chihiro Okatsuchi
千尋 岡土
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流制御電源が停電した場合に運転を継続す
るPWMインA−夕の瞬停制御装置に関する。
近年インノー夕の可変周波出力による交流電動機の可資
遮制御が多くなったが、特に電圧形インノータで電動機
を運転中に、交流制御電源に瞬時停電(以下、単icr
瞬停止という)が発生しインバータを一度停止させると
、復電後、電動機が回転中に再起動するには、電動機の
逆起電力と位相。
電圧を合わせズインパータを起動しないと、過大電流が
流れてインバータの再起動を失敗するおそれがある。
従来は、この対策として第1図のような手段が採用され
ていた。
インバータ主回路は、交流電源1からの3相交流を整流
器2により直流に変換し、コンデンサ3により平滑化し
、インバータブリッジ4により直流から交流に変換し交
流電動機5に供給する。
インA、−夕の制御回路とインノ9−タブリッジ駆動回
路の電源は、交流電源1より変圧器6を介して整流器7
により直流に変換し、大容量コン、ポンプ8に電荷を蓄
える。トランジスタ9.リアクトル10.コンデンサ1
1./イオード12から成るチョツノ臂回路と、電圧制
御回路13により定電圧回路を構成する・ インバ−タブリッジ14の出力によりパルストランス1
5をトランジスタ16により駆動し、ペース駆動回路1
7によりインバータブリッジ4を駆動する。
この従来例におけるインバ−タブリッジ14の詳細なプ
ルツク図を第2図に示す。
周波数設定器100によりインバータ周波数な設定する
。演算増幅器102 、103 、104 、 抵抗1
01゜106、.107 、108 、109、Hンポ
ンサ110.可変抵抗105により周知の加減速制限回
路を構成し、可変抵抗105により周波数変化率を可変
制限する。
加減速imttui路出方は電圧→周波数変換器11’
1によりインバータ周波数に比例した周波数を波形合成
回路112に人力し、一方三角波発生器113により変
調用三角波を発生し、前記加減速制限回路出力をインメ
ータ電圧基準とし、比較器114により比較し−PWM
出カを波形合成回路に人力する。
波形合成回路112はインバ−タ主回路とPWM(Aル
ス幅変w4)出方を合成し、インパータゾリツジ°駆動
信号を出方する。
このようなインバータ回路では、インノ譬−タブ。
リッジの通電時間を制御するノ臂ルス幅変調により、イ
ンバータ回路の電圧と周波数を同時に制御し、一般にそ
の電圧Vと周波数Fの比をはy一定に制御するところか
らηり制御と呼ばれている。
そのインメータにより電動機を運転しているシステムで
瞬停が発生した場合に、電動機を停止させないで連続運
転させる要求がある。例えば上水道のインタに応用した
場合に、瞬停によりポンプの回転が止まり、水が逆流す
ると、ノ々イブに付着していた1質がはがれ落ち水が濁
ることから、瞬停では電動機を運転継続することが望ま
れる。
第1図の従来回路における瞬停時は、コンデンサ8に蓄
えられた電荷を使用して瞬停中の制御電源を得今手法が
なされている。
この動作のタイムチャートを第3図に示す。
時刻tIK瞬停が発生すると制御電源v811は、コン
デンサ電圧vcsからチ曹ツバ回路により降圧して、コ
ンポンプ8の電荷を利用するのでコンデンサ電圧vcs
は次第に低下するが、゛−圧vC1□は一定に保たれる
0時刻t2で復電するとコンデンサ電圧vc、は回復す
るので、制御電源vclk  は変化せず、運転を継続
できる。
ところが、瞬停時間が長くなればコンデンサ電圧vc、
が低下し”Cal〈vCllとなると制御電源vc11
 は低下し【制御回路が正常に動作しなくなる。このた
め、従来は、瞬停時間は一般に0.5秒以下に制限し、
それ以上の瞬停はインノー夕を停止するようなインター
−ツクを設けていた。
さらに、瞬停時間が長くなってもそれに対応するには、
コンデンサ8は非常に大きな容量となり、数十万JF(
マイクロファツツy)s度が必要となり、装置が大形化
し高価格となった。
しかも、インバ−タブリッジもノ(ルストランスを使用
する必要があり、ナイリスタインA−夕では高価となら
なかったが、トランジスタインバータでは駆1電流がサ
イリスタインノセータに比して10倍以上も大きいので
、パルストランスが高価となる欠点があった。
本発明は、前述の点に顧みなされたもので、瞬停時間が
長くなっても小形の装置で経済的なPW゛Mインバータ
の瞬停制御装置を提供することを目的とする。
PWMインバータの出力電圧波形を第4図に示す・ (荀は周波数f=100%時のU、V端子間の線間電圧
%伽)は周波数f=50%時、(C)は周波数f=加多
時のそれぞれの線間電圧を示す、電圧77周波数Fを一
定に制御するので、周波数が低下すれば電圧の平均値も
低下するが、PWM制御であるので電圧のピーク値は変
化しない。
本発明は、実に、PWMインノ9−夕のこの特性を利用
するものである。
第5図は、本発明の一実施例の構成を表わすブロック叫
である。
第6図は、その実施例の一部の詳細な構成を示すブロッ
ク図である。
図において同一符号は同一もしくは相当部分を示すもの
とする。
交流電源1から変圧器6を介し交流を受電し整流器20
Jlで直流に整流し′C′:1ンデン?21aを充電す
るとともに、インバータ出力電圧の出力端から変圧器謳
を介して交流を受電し整流器25aで直流に整流されそ
のピーク値をもってコンデンサ211を充電する。
整流器20b〜20e 、 25b〜25C1コンデン
サ21b 〜21@、ペース駆動回路24b 〜246
を設け、インノー−ブリッジ4の上II3アー^のFラ
ンジスタ駆動電源は整流器20b 、 25bを並列に
接続し、コンデンサ21bをピーク充電し、整流器20
c。
256 ’l並列にして=ンポンサ21cをピーク充電
し、整流器20d 、 25dを並列にしてコンデンサ
21dをピーク充電するととKより得られ、それぞれペ
ース駆動回路24b 、 24c 、 24d K J
リイyA−piリッジ4を駆動し、更にインバ−タ出力
電圧4の下側の37−ムは、整流器20e 、 25e
 Kよりコンダンt21・を充電し、ペース駆動回路2
4・により駆動する。
これらの制御を統括する制御回路電源はコンデンサ21
麿の電圧を定電圧回路22により安定化した電源を利用
し、イン/饗−タ制御回路14によりイン。
パータゾリツ−)4の駆動と瞬停時の制御を行なう。
停電検出回路27により瞬停を検出し、電圧検出囲路2
8によりインバータ出力電圧のピーク値(インパータゾ
リッジ4の電圧降下を無視すればコンデンサ3の電圧v
c、に等しい)を検出し、瞬停中はインノー夕の周波a
t−制御することにより、インノー夕の出力電圧のピー
ク値を一定に制御する。
第6図に、停電検出回路n、電圧検出回路Z。
インバ−タ出力電圧14の詳細を示している。
変圧器6により交流電源1の電圧を検出し、整流器27
0.コーンダンサ2フ1.抵抗272で整流してフィル
タを通し、レベル検出器273により交流電源1が停電
または異常に低下したことを検出し、スイッチ駆動回路
117を動作させ、スイッチ115がオンすると演算増
幅器102の出力は零となり゛、積分回路の演算増幅器
103の出力はホールド状態となり、4ンパ一タ周波数
基準f* もホールド状態となる。
一方、インバータ出力電圧を変圧器26により検出し、
整流器280 、 jンポンサ281によりそのピーク
値を検出し、別に設けられた電圧基準(基準電源)12
0の値と抵抗119 、121 Kより比較し増幅器1
18を介してこの誤差を増幅して、瞬停時動作する接点
116を通して抵抗117’により演算増幅5103に
入力し、インバータ電圧のピーク値が低下するとインバ
ータ周波数を低下させ、交流電動機器のエネルギーをコ
ンデンサ3にノぐワーフ9ツクさせてコンデンサ3の電
圧を上昇させることKより、インバータ出力電圧のピー
ク値を一定に保つ・ この回路の動作極性を追ってみると、周波数設定111
0Gの出力f、は(+)であるので、周波数を上昇させ
る場合は増幅器102の出力は(−)となり増幅510
3の出力は(+)方向に変化し、増幅器10Gの出力は
(−)の極性でイン/l−1周波数基準f*を出力する
。定常時は設定周波数flとインA−タ馬液敏基準f*
の和は零となり、増幅器102の出力tt零で積分回路
出力である増幅器103の出力は変化しない状態で保持
している。
いま、瞬停時は増幅器102の出力は強制的に零となり
、電圧検出回路部と抵抗119 、 )21と基準電圧
12Gからなるインメータ出力電圧一一り値制御回路が
動作し、この−一り値が基準電源12Gより低下すると
増幅器118の出力は(+)となり、増幅器108の出
力を下げるの1、周波数基準f*の大きさが低下し、イ
ンバ−タ周波数を低下させる。
インーータ周波数が低下すると負荷交流電動機5のエネ
ルギーは回虫され直流側コンデンサ3を充電して電圧が
上昇し、イン/セータ出力電圧のピーク値が上昇する。
したがって瞬停中のインバータ出力電圧ピーク値は一定
に保たれる。
このようにして第5図のインバータ制御回路14やイン
・寄−タブリッジ駆動回路の電源は交流電源lとイy 
、pN−タ出力電圧の並列回路によりピーク充電される
回路を構成しているので、瞬停中はインノータ出力電圧
から電力を供給することにより、交流電動機の回転エネ
ルギーが存在する限り運転t’継続することができる。
なお、第6図に示したインバータブリッジ4の(−ス駆
動回路の一例のブロック図を第7図に示す。フオトカゾ
ラ240からオン信号を与え、抵抗241に印加される
電圧で)ランジスタ243をオンし【、インノータブリ
ッジ4の主トランジスタをオンさせる。抵抗242は主
トランジスタのベース電流を決定し、抵抗244は主ト
ランジスタのペース−エミッタ間を低インビーIンスと
してターンオフを早める。
また、第!IIIKおけるイン/セータ出力のぜ−ク電
圧検出礪路は、第6図に示すよ5に、インバータの直流
側電圧を電圧検出器38により検出し【、インバータ出
力の♂−り電圧を制御する方法でも、作用、は全く同じ
である。
さらに第9−に表わすよ5に、従来の回路に示した第1
図の制御電源を、交流電源lより変圧器6を介1.′c
lIl流s7とインノータ出力電圧を変圧器謳を経て整
流@s’yとを並列に接続しズ、コンデンサ11t♂−
り充電した電源を用いることにより本発明を応用できる
さらにまた、以上は3相Fランジスタイン2−タについ
てm明したが、インノ々−夕の相数や使用する素子には
関係なく応用可能であり、第6図の変圧器々はV結線を
使用してもよいことは明らかである。
なお、本発明の他の実施例におい?:4t、第4t、に
示すように制御回路電源電圧をし4ル検出器123で検
出し、1−ス駆動電源電圧をレベル検出5124で検出
し、オア(論理和)回路125によりいずれかの回路電
圧が低下した場合は、第6図の波形合成回路112の出
力にアンP(論理積)回路を追加し、運転を停止するよ
511成し、イン・署−夕回路な保線する回路を追加し
【信頼性を向上させている。
かくして本発明によれば、−停電は負荷電動機の二ネA
:#−を回生することによりPWMインノ省−タの出力
電圧ピーク値を一定に制御し、この出力電圧を、商用電
源と整f1.器を介して並夕lに9接続し【ビーク充電
した電圧を利用することにより、−停電も制御回路に磁
力を供給すること力を可能なため、簡単な素子の追加で
小形経済的な装置で瞬停時の長時間継続運転を可能にす
るPWMイ/ノ々−タの瞬停制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置のブロック図、第2図を家その一部の
詳ms、第3図はその動作説明図、第4図はPWMイン
ノータ出力波形の説明図、第5図&末本発明の一実施例
の構成を表わすブロック図、第6図、第7図はその制御
回路の詳細図、第8図。 第一図は本発明の他の実施例のブロック図、1810図
は附加回路をそなえた本発明のさらに他の実施例のブー
ツク図である。 1・・・交流電源、2* 7 @ 20al〜20・、
 251〜25@ 、 270 、280−・・整流器
、3,8,11,21a〜S!llm−:2ンデンサ、
4・・・インバータブリッジ、5・−交流電動機、6,
26・・・変圧器、9.16・・・シランジスタ―m・
−リアクトル、12・−IイオーP。 13−・・−圧制御回路、14・・・イン・臂−夕制御
回路、巧・−パルストランス、17 、24b〜24@
・・・ペース駆動回路、4・・・定電圧回路、27・・
・停電検出回路、28.38・・・電圧検出回路、10
0・・・周波数設定器、10! 、 103 、104
−・・演算増幅器、111・・・電圧/周波数変換器、
112・・・波形合成回路、113・−三角波発生器、
 114−・・比較器、115 、116・・・スイッ
チ、11フ・・・スイッチ駆動回路、118・・・増幅
器、120・・・電圧基準(基準電源)、122・・・
アysP(論理積)回路、 123 、124− レベ
ル検出回路、125・・・オア(論理和)回路、273
・・・レベル検出器。 1へ 鞄1 図 栴3図 鴇20 (0) wP、4回 も7図 v、50 鴨6図 鴇80 ′″4P、9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、交流電源から交流電力な受電する交流→直流変換器
    により直流電源を構成しこの直流電源からの直流をPW
    Mインノ臂−タにより交流に変換し負荷に任意の周波数
    の電力を供給する電力変換装置において、前記交流電源
    から変圧器を介し!1流器を経て得た第1の直流入力と
    前記pwyインA−夕の出力端から変圧器を介し整流器
    を経て得た第2の直流入力とを2つの前記整流器に並列
    Km続したスンプ/すに光電して前記電力変換装置の制
    御用の直流電源とし、瞬停時は前記jI2の直流入力に
    よる直流電源の電圧が前記電力変換装置を制御できる予
    め定められた値になるように前記PWMインノータの出
    力周波数を低下させ、このPWMインノ9−タ出力電一
    圧の一一夕億をもって前記コンデンサを充電するように
    構成したPWMインバータの瞬停制御装置。 象 前記制御電源の!圧が設定値以下になった場合(こ
    れを検出して、PWMインA−夕を停止させるよ5にし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のPWM
    イン、pR−夕の瞬停制御装置。
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