JPS5951239B2 - 商用電源より電流形インバ−タへの同期切替方法 - Google Patents

商用電源より電流形インバ−タへの同期切替方法

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JPS5951239B2
JPS5951239B2 JP56137185A JP13718581A JPS5951239B2 JP S5951239 B2 JPS5951239 B2 JP S5951239B2 JP 56137185 A JP56137185 A JP 56137185A JP 13718581 A JP13718581 A JP 13718581A JP S5951239 B2 JPS5951239 B2 JP S5951239B2
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inverter
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motor
commercial
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JP56137185A
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JPS5839276A (ja
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弘紀 清水
洋路 南川
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はモータを商用電源にて駆動している状態から
電流形インバータによりモータを駆動切替を行うに際し
ての両電源の同期化方法に関するものである。
例えば、鉄鋼業界などに使用されるブロアはラインの稼
動状況に応じて風量を必要とするときには商用電源に基
づき高効率、高速運転し、風量を要しないときには停止
ないし低速運転を行う。
このことは電力消費がブロア等の負荷を駆動するモータ
にあつては回転数の3乗に比例することからいえる。従
つて、ブロアを駆動するモータは高速運転から停止ない
し低速運転にあるいはその逆に同期切替を行う必要があ
る。ところが、ブロア等の駆動用モータは始動、停止の
頻度が多くなるにつれてモータの熱的機械的な問題によ
るブロア等のモータの高速運転とインバータによる低速
運転を併用して、これらを交互に切替えてモータ制御を
行う方法が採用されてきた。
しかるに、商用電源とインバータ電源との相互切替に際
して任意に切替操作を行うと、モータに突入電流が流入
し、トルク異常等に基因するショックを与える。
即ち、この突入電流は商用電源とインバータとの切替時
の周波数差、位相差及び電フ圧差によつて生じるもので
、突入電流を少なくするためには、これらを一致させる
ことが要求される。とりわけ、上記突入電流は位相差に
よつて大きく影響されるから、電源切替時の位相差をで
きるだけ一致させておくことが重要である。次に、5各
電源の周波数、電圧及び位相の一致点を検出して電源切
替を行う合、検出回路の特性及び切替用コンダクタ等の
投入時間を考慮した予測制御が行なわれるため、実際の
切替時に位相のずれ及びコンタクトの切替のタイミング
により瞬断が生じて突入電流が生じたりモータ側にも異
常が生じる欠点があつた。この発明の目的はモータの電
源として商用電源より電流形インバータへの切替におい
て、商用電源と同期したパルスを作り、そのパルスをモ
ータの力率角だけ遅らせることによりモータの力率に関
係なく円滑な切替えをなし、突入電流を確実に防止する
ことにある。
以下、この発明の詳細を図面を基に具体的に説明する。
第1図はこの発明についての方法を実施するための回路
図で、同図において、1は商用電源で、例えば3相、6
0Hzの重力を出力する。2はコンバータで、上記商用
電源1よりの入力を内部に含まれるサイリスタの位相制
御(これに必要な回路は周知であるので省略する)に基
づいて制御整流する。
3は直流リアクトルである。
4は定電流形インバータで、上記コンバータ2からの出
力をリアクトル3にて定電流化したほぼ純直流を.入力
として受け、逆変換用サイリスタ (図示せず)のゲー
ト制御に基づいて任意の周波数の交流電力を得るもので
ある。
5は負荷用モータで、上記商用電源1及びインバータ4
よりそれぞれ接点Cl,C2を介して交流電力が供給さ
れる。
6は.設定器でランプ関数発生器7に対して入力する。
そして、このランプ関数発生器7は上記モータ5の特性
(速度変化時におけるインバータの出力周波数の最適の
変化状態)に適合するように設定される。8は発振器で
、上記設定器6の設定値に規j制される周期にて順次パ
ルスを供給する。
9は切替制御回路で、入力端子9a,9bを備え、制御
端子9Cに入力があるときは入力端子9bに与えられる
信号が出力端子9dに伝えられ、制御端子9cに人力が
ないときは入力端子9aに与えられjる信号が出力端子
9dに伝えられるように回路が構成されている。
10はパルス分配器で、切替回路9からの信号のレベル
に応じた周期にてインバータ4中のサイリスタの逆変換
点弧制御をなす。
11はゲートアンプで、パルス分配器10からの<入力
を増幅する。
12,13は電圧検出用変圧器で、変圧器12の1次側
は商用電源1に、変圧器13の1次側はインバータ4の
出力側に接続される。
そして、各変圧器12,13の各2次側出力は位相一致
検出回路14及び凋波数一致検出回路15の各入力端子
14a,14b及び15a,15bにそれぞれ供給され
る。ここに、位相一致検出回路14は各入力端子14a
,14bへの入力信号の位相が一致した際に出力端子1
4Cが゛1“を読出し、周波数一致検出回路15は一致
の幅をある程度有し、 (例えば入力端子15aの入力
周波数が60Hzにおいて他の入力端子15bへの入力
が57Hz〜63Hzまでの間を一致とみなし、出力端
子15Cが゛1″を読み出す)ているものとする。16
はアンドゲートで、入力側には上記位相一致検出回路1
4及ひ凋波数一致検出回路15からの入力を受け、切替
制御回路9の制御端子に出力信号を送るように接続され
ている。
17は同期パルス発生器で、上記検出用変圧器12の二
次出力を入力信号として受け、その出力周波数に比例し
た周期にて順次パルス信号を供給する。
18は鋸歯状発生回路で、上記同期パルス信号発生器1
7からの入力を受けて制御され、当該同期パルス発生器
17の出力パルスの周期に同期した鋸歯状波を出力信号
として得るものである。
19は変流器で、インバータ4から負荷用モータ5に流
入する電流に比例した信号お得る。
20は位相差検出回路で、上記検出用変圧器13及び変
流器19からの入力信号に基づいてこれらの各信号の位
相差に比例したレベルを有する信号を出力するように構
成されている。
21は比較回路で、上記鋸歯状波発生回路18及び位相
差検出回路20からの入力を受けてこれらの各入力信号
に規制されるパルス(立上りは鋸歯状波の立上り時点、
立下りは鋸歯状波と位相差検出回路2の出力との交点、
即ち、力率角 だけ遅れた時点で定まるパルス)を得て
切替制御回路9の入力端子9bに入力される。
上記構成において、まず、接点C1が閉路状態において
、商用電源1にてモータ5が商用周波数にて運転されて
いるものとする。
この過程において、設定器6を商用周波数に規制する設
定値にすることにより、第1に、商用電源1とインバー
タ4、出力電圧の同期化をはかる必要がある。即ち、ラ
ンプ関数発生器7の関数特性に応じて発振器8から供給
されるパルス周期を速めていくにつれインバータ4の出
力周波数はしだいに増してゆき、ほぼ商用周波数に相当
する周期に達したとすれば、周波数一致検出回路15の
出力端子15Cがn″を読出し、さらに発振器8からの
パルス発生周期と商用同期パルスの周期とが一致するま
での過程にて位相が一致するに至る。このとき位相一致
するに至る。このとき位相一致検出回路14の出力端子
14Cもn″を読出すことからアンドゲート16より切
替制御回路9に制御指令が供給され、商用電源1とイン
バータ4の各電圧位相の同期化が達成される。この原理
を、商用電源1とインバータ4とがほぼ同一周波数にて
位相が一致した以後の作用を示す第2図に基づいて説明
する。同第2図中イは商用電源のR.S.T相線間電圧
を、口はインバータ4のU..W相においての線間電圧
Vuv、及び相電圧Vuを、ハは電流形インバータ4の
U相電流基本波1uをもたらす矩形波1nとの関係を、
ホは鋸歯状発生回路18から供給される鋸歯状波xと位
相差検出回路20からの出力信号Yとの関係を、へは比
較回路21からの出力をそれぞれ示しているので゛ある
。さて、切替制御回路9の制御端子9Cに対しアンドゲ
ート10より入力があつた時点TOからは比較回路21
からのグラフヘへ示されるパルス信号が切替制御回路9
を通じて電流形インバータ4の逆変換制御がなされる。
即ち、比較回路21のパルス信号P1の立下り時点t1
(時点TOと時点t1との期間は負荷用モータ5の力率
遅れ角θ)において、相電流矩形波1uの負の半サイク
ルが終了する。そして、比較回路21から供給される2
番目のパルスP2の立下り時点T2でU相矩形波1uめ
立上り時点が規制される。ここに、時点Tl,t2相互
間隔はグラフへに示される商用電源1の商用同期パルス
の間隔を基に周期が規制されることに伴い、60゜とな
つていることが解る。従つて、U相、相電圧Vuと基本
波電流1uとの相差角はθに規制されていることになる
。即ち、グラフイ、口との関連のもとに商用電源1と電
流形インバータ4との出力電圧の位相は完全に一致して
いることが理解できる。次に、モータ負荷の状態の変化
等により力率角θが時点T3において力率角θ″に変化
したとすれば、比較回路21の出力パルス幅(第2図グ
ラフへ)が となる。これに伴つて、インバータ相電流
の基となる矩形波1t1の発生時点が延び、U相、相電
圧uとU相基本波電流1uとの位相差はθ″に自動的に
規制されることになる。この位相差θ″になつたときで
も商用電源電圧1と電流形インバータ4との出力電圧は
互に同期を維持していることは明らかである。この状態
において、接点C2を投入するとモータ5は商用電源1
及びインバータ4によつて同期運転される。
その後、接点C1を開路する。これに伴つてモータ5は
インバータ4からの入力によつて駆動される。なお、上
記説明においてはインバータ電圧及びインバータ電流を
示すグラフ唄ハの波形はU相のみを示しているものであ
るが、V,W各相の電圧、電流波形はそれぞれ120゜
の位相差を有して存在しているものである。
以上述べたようにこの発明に係る商用電源よりインバー
タへの同期切替方法は負荷用モータを商用電源にて定格
運転状態から、電流形インバータによる低速運転に切替
える時、商用電源電圧と同期したパルスを作り、そのパ
ルスの立上り時点から負荷用モータの力率角だけ位相を
遅らせたパルス信号を作り、ほぼ同一周波数における位
相一致の検出信号を基に、このパルス信号の立下り指令
によつて電流形インバータを逆変換制御を行うようにし
て商用電源とインバータとの同期化をはかり、平行運転
を行なつて後、商用電源を切離してモータをインバータ
運転に切替えるようにしたものである。
この同期化手段によつて負荷用モータの力率角の大小い
かんに拘らず自動的に補償作用を伴つて商用電源よりイ
ンバータへの負荷モータの切替が常に円滑に行うことの
できる優れた特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明方法を実施するための1具体例として
の回路図、第2図は動作を説明するためのグラフである
。 1・・・・・・商用電源、4・・・・・・電流形インバ
ータ、5・・・・・・負荷用モータ、9・・・・・・切
替制御回路、17・・・・・・商用同期パルス発生回路
、18・・・・・・鋸歯状発生回路、20・・・・・・
位相差検出回路、21・・・・・・比較回路、Cl,C
2・・・・・・スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 負荷用モータを商用電源にて駆動している状態から
    定電流形インバータにて切替駆動するに際して、上記電
    流形インバータの周波数を上昇させていく過程において
    ほぼ商用周波数に等しくなつた後に位相が一致する時点
    の検出信号を得るとともに当該パルス発生時点から負荷
    モータの力率角だけ経過した時点までの幅を有するパル
    ス信号を得、上記位相一致検出信号が発生した際に上記
    電流形インバータの逆変換制御を上記各パルス信号の立
    下り時点にて行うようにし、次いでモータに対して商用
    電源と電流形インバータより並列的に電力を得た後、商
    用電源をモータより切離すようにした商用電源より電流
    形インバータの同期切替方法。 2 当該パルス発生時点が商用電源電圧に同期がとられ
    、このパルス発生時点から負荷用モータの力率角だけ経
    過した時点までの幅を有するパルス信号を商用周波パル
    スの立上りに規制されて得られる鋸歯状波及び負荷電動
    機の力率角に比例したレベルを有する信号との比較のも
    とに得るようにした特許請求の範囲第1項記載の商用電
    源より電流形インバータへの同期切替方法。
JP56137185A 1981-09-01 1981-09-01 商用電源より電流形インバ−タへの同期切替方法 Expired JPS5951239B2 (ja)

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JPS5839276A JPS5839276A (ja) 1983-03-07
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WO1995012918A1 (fr) * 1993-11-04 1995-05-11 Toshio Furukawa Dispositif de commande de demarrage de plusieurs moteurs

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