JPS59216493A - 周波数変換装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は交流電動機の速度制御に用いられる周波数変
換装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

近年直流電動機を用いた速度制御方式に代えて交流電動
機を用いた速度制御方式が広く採用されるようになった
。これは交流電動機が保守の面でその取り扱いが便利で
あり、しかも設置環境に対する柔軟性もよく、また電動
機のコスト而からも直流電動機より有利であるためであ
る。したがって従来直流電動機が用いられていた鉄鋼圧
延機等の材料搬送テーブルローラにも可変速可能な交流
電動機を使用する例が多くなってきた。

このような交流電動機の回転速度制御音おこなうための
制御装置として、周波数変換装置が用いられる。周波数
変換装置は出力周波数を連続的に可変することが可能で
ある。この周波数変換装置の制御方式として２つの方式
が一般的に用いられる。

１つは、負荷電動機の回転数を検出してその回転数を基
準回転信号（速度基準）に一致するように制御する閉ル
ープ制御方式である。

他の１つは、速度基準に応じて負荷電動機の１次周波数
全制御し、負荷電動機の回転数を負荷に応じたすべりに
追従させる開ループ制御方式である。

このうち後者の開ループ制御方式では、交流電動機の回
転数を検出するためのセンサとして直流回転口１介電機
等全使用する必要がないので、保守を簡略化できる。ま
たテーブルローラ駆動等のように多数台の電動機を駆り
１する場合に適しているため、直流電動機を交流電動機
に変更する本来の目的にもつとも適している。しかしこ
の開ループ制御方式では、負荷である交流電動機が、基
準回転信号である速度基準信号に追随して速度変化をお
こなうかどうかがもつとも問題であり、特に急加減速時
や負荷電動機が強制的に内部より周波数基準とは異った
速度で廻されるときに、この点が問題となる。すなわち
このような開ループ制御方式では、一般に出力電圧Ｖと
出力周波数ｆとの比（Ｖ／ｆ比）を所定の関係になるよ
う制御して負荷電動機に低トルク特性を持たせるように
制御する。

この場合電圧制御ループ内に電源制限ループ（電流マイ
カ）を設けるため、急加減速制御時または電動機が強制
的に外部より廻されたときに過大電流を制限するように
出力電圧を制御すると、この間出力周波数のみが上昇ま
たは減少して、出方オルが所定値より大巾にずれること
がある。

第１図は前述した開ループ制御方式による周波数変換装
置の一例を示すブロック図である。速度基準１により設
定される速度基準信号はランプ関数ユニット２を介して
発振器３に入力され、発振器３の出力の１つは周波数基
準信号となって周波数制御回路４を介してインバータ９
の出方周波数制御をおこなう。ラング関数ユニット２は
速度基準信号を傾斜を持った出力電圧・周波数基準とし
て発振器３に与えるために用いられる。発振器３の他の
出力信号はえ変換器５ａを介してアナログ信号に変換さ
れ、出力電圧基準となる。−力負荷電動機１０に供給さ
れるインバータ９がらの出力電圧は電圧検出器５ｂによ
り検出され、出力電圧基準とともに電圧制御器５ｃで比
較されて出方電流基準信号として出力される。この出方
電流基準信号と整流器７の入力部で検出される出力電流
検出信号とを電流制御器５ｄで比較制御して位相制御回
路５ｅ’ｊｚ介して出力電田制御ケおこなう、この時入
方交流′ＦＩ源６の電力を整流器７で順変換する過程で
出方電圧を制御し、整流器７で順変換した直流電力を直
流リアクトル８で平温化し、この直流電力をインパーク
９で逆変換するさいに周波数制御回路４の出力イａ号で
制御して負荷電動機１ｏに与える交流電力を可変周波数
制御する。このようにして負荷電動機１０は加減速制御
される。

第２図はこのような従来の周波数変換装置に用いられる
ランプ関数ユニット２の一例を示す回路図である。演算
増巾器１１〜１４は抵抗Ｒ１を介して縦属接続され、終
段の演算増巾器１４の出力には絶対値変換回路１５が接
続されている。電流フィードバック信号１６は基準下げ
回路１７ヲ介して演算増巾器１３の入力にフィードバッ
クされるように構成されている。洩だ演算増１］器１１
のゲインは１であり、演算増＋＋］器１１の出力と演算
増ｒｌＪ器１２の入力との間に接続される抵抗はＲｏで
あり、演算増巾器１２の入力と演算増ｌＪ器１４との間
に接続される抵抗は顯である。この場合速度基準１と演
算増ｌＪ器１４の出力信号とは、最終的に所定関係にな
るよう増巾器１２〜１４ヲ制御する。このランプ関数ユ
ニットにおいて、たとえば負荷交流電動機の加速時に過
電流が発生し、電流フィードバック信号１６が増加した
場合には、基準下げ回路１７を介して増巾器１３に電圧
周波数基準を減少させる方向に信号が入力され、基準信
号を急速に減少させて電動機速度と一致させ、出力電圧
と周波数とが大巾にずれないように制御している。

〔背景技術の問題点〕

しかしながらこのような従来の制御方法では次のような
欠点を有している。

■圧延機等の材料搬送テーブルローラヲ複数台の交流電
動機で駆動する場合、圧延機を出た材料の速度とテーブ
ルの速度とを一致させるのがむずかしく、特に型調圧延
機では圧下率、先進率、ロール径等に帰因するテーブル
の速度基準に対する材料出側スピードの設定誤差が最大
３゜チ程度出てしまう。この場合電動機の出方を搬送ト
ルクに応じて経済的に選定するため、材料とテーブルロ
ーラとはスリップせず電動機は速度基準信号に対し最大
３０％ずれた速度で強制的に回転させられることになる
。したがって電動機２は３０％のずべりに相当する過大
電流が流れることになり、電動機個別保獲用のしゃ断機
が動作する可能性がある。

また従来の制御方法では、変換器全体の電流フィードバ
ック信号で速度基準信号を増加または減少させるように
制御しているため、圧延材料が複数合のロール上全進行
した後にはじめて基準下けまたは基準上げ回路が動作す
ることになる。

■負荷の交流電動機が強制的に材料スピードに拘束され
て回転させられる場合、周波数変換装置の電流フィード
バックが過電流になった時点で電圧周波数基準を電動機
のトルク方向に応じて増加、減少させるが、一定許容電
流値に電圧・周波数基準を連続制御することが難かしく
、電流が振動的となって直流電動機と同等な電流制御機
能を持たせることが不可能である。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、１台または複数合の電動機が外部よ
り周波数変換装置の速度基準とは異った速度で強制的に
回転させられた場合でも、安定に運転の継続が可能で、
しかも交流化に適した開ループ方式で、速度基準信号を
補正して安定な速度制御を可能とする周波数変換装置全
提供するにある。

〔発明の概要〕

この発明では上記目的を達成するために、速度基準信号
に対応する周波数基準信号で出力周波数を制御すること
により、負荷として接続された交流電動機の回転速度制
御をおこなう周波数変換装置において、前記交流電動機
に供給される入力電力の大きさを検出する電力検出手段
を設け、この電力検出手段の出力信号を補正信号として
前記速度基準信号に加算することを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第３図はこの発明の一実施例に係る周波数変換装置のブ
ロック図を示したものである。なお第１図に示したと同
一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

この発明では負荷電動機１００入力電力の大きさ全検出
する／ζめの電力検出回路５２を設け、この出力全速度
基準１に加算するように構成している。

第４図はこの発明による周波数変換装置が適用される圧
延機のローラテーブルのシステム構成図を示したもので
ある。圧延ロール２１は圧延ロール駆動電動機２７によ
って駆動されており、この圧延ロール２１には■下装置
２６が取り付けられており、圧延材２２の圧下率を変更
することにより所定の板厚に圧延する。搬送ローラテー
ブル２３は周波数変換装置２５により駆動される複数台
の交流電動機２４によって可変速運転されている。搬送
ローラテーブル２３の速度は、圧延材２２がロール上に
ある場合には圧延材２２の速度により拘束を受けるため
、周波数変換装置２５の速度基準との間に前述した圧下
率、先進率の設定誤差、ロール間アンバランス等による
偏差が発生し、これが電動機過電流の要因となる。

第３図に示した周波数変換装置ではこのような不具合を
防止するために、複数台電動機のうち圧延ロール２１ｉ
抜けた圧延材２２が最初に拘束を受ける電動機１台また
は複数台に電流検出器５ｆを設けて電動機に供給される
３相交流電流ケ検出し、電圧検出回路５ｂより検出した
３相交流相電圧から電動機入力電力を演算してその人力
′電力量に応じて速度基準信号全補正する補正量を算出
している。

この補正信号は直流電動機制御において負荷電流により
速度全増加または減少させる垂下特性機能に相当するも
のである。

第５図は電動機の入力電力の平均値を検出するための検
出回路の一例を示す回路図である。

掛算器１８は電動機の３相入力電流ＩＩＪ、　ＩＶ、Ｉ
Ｗと３相交流相電圧ＶＵ、■７、Ｖｗ　’に乗算して３
相の瞬時入力電力Ｐｔｒ、　Ｐｖ、　ＰｙＪｋ演算する
。このようにして算出された瞬時入力電力ｐＬＴ、　Ｐ
Ｖ−ＰＷは加算回路１９に入力され、その和が補正信号
として速度基準位に加算される。

第６図は電動機の入力電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ、３相交流
相電圧■ＵＳｖｖ、ＶＷ、　３相瞬時入力電力Ｐｔｒ、
Ｐｖ、ＰＷおよび入力平均電力Ｐの動作波形図を示した
ものである。

ここで入力平均型カイば号Ｐはモータリングの場合には
負極性として出力され、回生時には正極性として出力さ
れて速度基準信号に加算される。電動機速度基準に対し
搬送ローラテーブル速度が圧延材に拘束されて上がった
場合には、電動機には回生電流が流れ、その結果入力平
均電力Ｐは正極性が出力されて速度基準を高くするよう
に補正がおこなわれる。その結果電動機速度と速度基準
との偏差が小さくなり、電動機の過電流がおさえられる
ことになる。

また周波数変換装置の電流値も制御範囲に保つことがで
き、安全な運転を継続できる。この場合検出回路は圧延
ロール出側のもつとも近い位置にある電動機に設置すれ
ば、それなり後方に設置された他の搬送ローラテーブル
用駆動電動機は圧延材が通過する前に入力制限回路のラ
ンプ関数ユニット２のレートで加速されることになるた
め、これらの電動機に対しては事前に過電流が自動的に
抑制されることになる。さらにまたこの発明では電動機
の速度基準を補正するのに、電流値ではなくて入力電力
を用いているため、速度に比例した補正量とすることが
でき、低速側での過補償金防ぐことも可能となっている
。

〔発明の効果〕

以１実施例に基づいて詳細に説明したように、この発明
では負荷として接続された交流電動機が強制的に外部よ
り速度基準と異った速度で廻され、電動機がすべりの増
大によって過電流を要求しても、周波数変換装置の出力
周波数が電動機の入力電力を減少させるように補正され
るため、過電流が制御され、開ループ制御でも安定な運
転特性が得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数変換装置の一例を示すブロック図
、第２図は第１図の装置に用いられるラング関数ユニッ
トの一例を示す回路図、第３図はこの発明による周波数
変換装置の構成を示すブロック図、第４図はこの発明が
適用される圧延機の搬送ローラテーブル駆動システムの
構成図、第５図はこの発明に用いられる雷５動検出回路
の詳細を示す回路図、第６図はこの発明の詳細な説明す
るための各種信号の波形図である。 ■・・・速度基準、２・・・ランプ関数ユニット、４・
・・−周波数制御回路、５ｂ・・・出力電圧検出器、５
ｆ・・・電動機電流検出回路、５ｆ・・・電力検出回路
、７・・・整流器、９・・・インバータ、１０・・・負
荷交流電動機。 出願人代理人　　猪　股　　　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）速度基準信号に対応する周波数基準信号で出力周
   波数を周波数を制御することによシ、負荷として接続さ
   れた交流電動機の回転速度制御をお仁なう周波数変換装
   置において、前記交流電動機に供給される入力電力の大
   きさを検出する電力検出手段を設け、この電力検出手段
   の出力信号を補正信号として前記速度基準信号に加算す
   ることを特徴とする周波数変換装置。