JPS60121981A - Ｖｖｖｆインバ−タ制御回路 - 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】 この発明は、交流電動機がＶＶＶＦインバークで駆動さ
れているときに、電源が短時間停電しても当該電動機を
停止させるこさなしに直ちに運転を自動的ｌこ再開でき
るＶＶＶＦインバータの制御回路に関する。

〔従来技術とその問題点〕

交流電動機を可変速運転をするには、ＶＶＶＦインバー
タで駆動するのが一般的な方法である。ところでこのＶ
ＶＶＦインバータの電源が短時間停電をすると、その停
電期間中に電動機速度が低下するので、停電が復旧した
ときの電動機速度とＶＶＶＦインバータの出力周波数と
は同期状態ではない。

この非同期の状態たとえはｃ電動機速度の方が低い状態
で電源が回復したときにインバータと′電動機とを接続
すると、インバークからは大きな箱，流が電動機に流れ
るので、このインバークは過電ｂＩＣでトリップしてし
まう。そこでインバータ出力周波数の設定を下げるので
あるが、電動機速度よりも当該インバータ周波数の方が
低い状態で両者を接続すると、今度は電動機の運動エネ
ルギーが電力となってインバータに逆流し、そのために
このインバータは過電圧でトリップしてしまう。

上述のように短時間の停電であってもＶＶＶＦインバー
タ吉交流電動機とは非同期の状態になり、停電が復旧し
たときに非同期のままで両者を接続すると鍾々の不都合
を生じ、運転継続が不可能になることもある。そこでや
むを得ず電動機を停止させた後に改めて再始動するよう
にしているのであるが、はずみ車効果が大きな負荷たと
えは遠心分離機などを駆動している電動機は停止するま
でに長時間が心安であるため、機絨の稼動率が低下する
などの不都合がある。また負荷の種類によっては停止さ
せることができない場合もある。

〔発明の目的〕

この発明は、ＶＶＶＦインバークで駆動されている交流
電動機は、電源が短時間停電した場合に、停電が復旧し
たときに電動機を停止させることなく、できるだけ速く
しかも円滑に当初の速度に復帰させることができるＶＶ
ＶＦインバータ制御回路を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、ＶＶ’ＶＦ　、（ンバータの制御回路が停
電中でも作動できるように制御回路用バックアノプ電源
を備えたＶＶＶＦインバークで駆動される交流電動機に
速度発イご機を結合しておき、電源停電とともにこの速
度発イを機に接続されている速度指令手段からの速度指
令信号により当該インバータの出力周波数が定まるよう
に回路を構成しておく。

このような回路構成により電動機速度とインバーク出力
周波数を４１１令する信号とは電源停電中で電動機速度
が低下しつつあるときでも同期状態を保つ故、停電が復
旧した瞬間から当該インバークは前記速度指令手段が発
する速度指令イ菖号に従って電動機をｆａＡｆｖＪシ、
加減速調節器が出力する速度指令信号が前記速度指令手
段出力信号と同じになれば、インバータはこの加減速調
節器からの指令によりその出力周波数を当初の値に戻す
よう動作する。このようにして短時間停電後に電源が復
旧ししたとき、当該電動機を停止さ誓ることなく、直ら
にかつ円滑に元の速度へ戻そうとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す回路図であって、トラン
ジスタでなるＶＶＶ　Ｆインバータで誘導電動機を駆動
する場合のものである。

第１図において、１なる交流電源からの交流電力は主整
流器２により直流電力に変換され、主平滑コンデンサ３
によりこの直流電力の脈動分を除去した後、トランジス
タでなるトランジスタインバータ４に与えられる。この
トランジスタインバーク４は可ｆ亀圧可変周波数の交流
電力を出力し、訪ｙｌＪ電動機５を所望の速度で運転す
るのであるが、この電動機５には負荷６と速度元信機１
ｌが結合されている。

交流電ｖＡ１にはこの′胤源電圧の有無を検出する電圧
検出器１２と、インバータ４の制御回路加に電力を供給
するための制御用変圧器１３が接続されている。制御用
変圧器工３により絶縁・変圧された交流電力は、サイリ
スクで構成されるサイリスク整流器１４により直流電力
に変換され、バッチＩＪ　−１（ｉを充電しながらイン
バータ４の制御回路加に電力を供給する。１５なる平滑
コンデンサはサイリスク整流器１４が出力する直流電力
の脈動分を除去するために設けられている。

２１なる速度設定器からの（Ｍ号は加減速調節器２２に
より電動機５．！：負荷６とに適合した変化速度の速度
指令信号に変換され、信号選択回路冴を経て電圧・周波
数変換器５と関数発生器がとに与えられるのであるが、
信号選択回路２４は、常時は加減速調節器２２の出力信
号を次段へ伝達するようになっている。

電圧・周波数変換器６は上述の速度指令信号を周波数指
令信号に変換してパルス幅変調回路２７に向って出力す
る。また関数発生器２６は周波数と一定の関数関係にあ
る電圧指令信号を出力するものであって、この′ば圧指
令信号と１１′ｉｆ述の周波数指令信号とがパルス幅変
調回路２７においてパルス幅変調され、更にベース駆動
回路あを経てトランジスタインバータ４を構成する各ト
ランジスタのベースに与えられる。かくして各トランジ
スタは順次オンΦオフを繰返して当該トランジスタイン
バータ４は所望の電圧と周波数の交流電力を出力するこ
とにより、誘導電動機５は速度設定器２１が設定する速
度で運転することとなる。

ここで交流電源１が停電すると電動機５への電力供給は
中断されるので当該％動機５は遊転しつつ速度が低下し
て行くのであるが、負荷６のはずみ車効果が小さければ
、その速度低下の度合いは急速である。この停電にとも
ない、サイリスタ整流器１４の直流出力も零となるが、
この回路にはバッテリー１６が接続されているので、制
御回路加への電力供給は継続されるので、制御回路加は
停電中といえどもその作動を続ける。

交流電源１が停電すると、電圧検出器１２がこの停電を
検出する。常時開なる零ホールド接点おは電圧検出器１
２の動作と連動して加減速調節器２２を零ホールドさせ
る役目を有する。すなわち交Ｒ電源１の電圧が確立して
いるとき、この常時開接点乙は閉状態であって、加減速
調節器ｎは正常に動作しているが、１（電圧検出器１２
が停電を検出するとこの零ボールド接点おは閉から開に
変化して加減速調節器２２を喀状態にホールドする。停
電が復旧すれば零ホールド接点羽は開からｌＶｉにもど
り、加減速調節器ｎは所定変化速度で零から設定値へ向
って上昇する速度指令信号を出力する。

速度発信機１１には遊転中の１１１．動機５の速度低下
率よりも速い変化速度の信り−を出力する第２の加減速
調節器３１が接続されていＣ１この第２の加減速調節器
３１の出力は信号選択回路夙に入力されるようになって
いる。また蓋１圧検出器１２に連動する常時閉なるボー
ルド接点３２は交流電源１の電圧が確立しているときは
開状態にあるため第２の加減速調節器３Ｉは出力が零状
態にボールドされているが、電圧検出器１２が停電を検
出するとこのボールド接点３２は開から閉に変化して零
ホールド状がｆを解除する。また停ｉＬが復１１」すれ
ばこのボールド接点３２は閉から開状態に変化して、そ
の瞬間の出力を保持するようになっている。

コンパレーク３３は加減速調節器２２の出力と、第２の
加減速調節器３１の出力とを入力して両入力に差がある
ときコンパレータ接点３４を閉状態にし、両入力の差が
ほぼ零になるとこのコンパレータ接点３４を閉から開状
態に変化させ、このコンパレータ接点３４の働きにより
第２の加減速調節器３１は再び零ボールドされることに
なる。さらにコンパレータ３３は当該コンパレータ３３
Ｊこ入力する２つの信号のうち、値の大きい方を信号選
択回路２４が選択するように切換え信号を送出する。

制御回路２０は上述のように構成されているので、通常
運転中は第２の加減速調節器３１は零ホールドされてい
るから、コンパレーク３３の作用により信号選択回路２
，１は加減速調節器２２からの速度指令信号を後段へ送
るように機能している。ここで交流電鯨１が停電すると
加減速調節器２２は零ホールドされ、一方第２の加減速
調節器３１は零ボールドを解除されてその出力を速やか
に速度発信機１１の速度まで上昇させるので、コンパレ
ータ３３が作用して信号選択回路冴が選択する信号は切
換えられる。

ここで停″亀が復旧するとインバータ４からは第２の加
減速調節器３１が出力する速度指令信号に相当する周波
数が出力されるのｅあるが、これはその吉きの電動機５
の速度に見合ったものであるから、インバータ４は円渭
に１復力をｌｊ給し、電動機５はＭ２の加減速調節器Ａ
】の作用によりこの運転内開時の速度を維持する。加減
速調節器２２は接点乙により零ホールドが解除され−Ｃ
その出力信号が上昇し“Ｃ第２の加減速調節器コ３１の
出力信号と同じ値に到達すると、コンパレータおが動作
してコンパレータ接点調により第２の加減速調節器３１
はＰＪひ零ホールド状態にもどる。よっ−Ｃそれ以後は
加減速調節器２２からの速度指令信号により市、動機５
は当初の速度に復帰するのである。

第２図は第１図に示す回路における速度変化を示すタイ
ムチャートであって、横軸は時間軸であり、停電発生時
刻をＴ１、停電復旧時刻をＴ２で示し、縦軸は速度を示
す。このタイツ、チャートで実線１は誘導電動機５の速
度変化をあら才ノし、破線は加減速調節器ｎの速度指令
信号の変化、２点鎖線は第２の加減速調節器３】の速度
指令信号の変化をあられしている。

この第２図において時刻ＴＩで停電が発生ずるとＮ１な
る速度で運転していた′ｒｒｔ動機５はＡＢＣの傾斜で
その速度が低下するし、第２の加減速調節器３１はＦＢ
なる変化速度で出力信号が上列し、Ｂ点から後は電動機
５の速度と同一の変化をする。停°［１が時刻Ｔ２に復
旧するとホールド接点３２の作用により電動機５は０点
での速度Ｎ２を維持して運転を再開するが、同時に加減
速調節器２２の零ホールドが解除されるので、この加減
速調節器ｎは所定の変化速度ずなわちＧＤｈ、なる頌枦
１で出力信号が上列するので、Ｄ点でコンパレータ３３
が＃１作して第２の加減速調節器３１は零ホールドされ
る。よってこれ以後は再び加減速調節器２２の速度指令
に従って電動機５はＮ１なる速度に戻る。なお第２の加
減速調節器３Ｊが出力する上Ｊ＋時の信号変化速度は可
能な限り速くすることが望ましい。

第３図は本発明の東２の実施例を示ず回路図であって、
電動機５に結合される負荷７のはずみ車効果が大きい場
合のものであるが、この第３図における交流電源１、主
整流器２、主平滑コンデンサ３、トランジスタインバー
タ４、誘導電動機５、速度発信機１１、電圧検出器１２
、制御用変圧器１３、速度設定器２１、加減速調節器２
２、常時開なるλホールド接点Ｚ３、電圧・周波数変換
器５、関数発生器が、パルス幅変調回路２７、ベース駆
動回路側に付した符号とその名称−用途・機能は第１図
ｉこ示ずものと同一であるから、その説明は省略する。

第３図において、誘導１［ｃ動機５に結合されている負
荷７は、はずみ車効果が大きい負荷であるので、交流電
源１が停電１しても電動機５の一速度の低下は緩やかな
ものである。またトランジスタインバータ４の制御回路
側に電力を供給するのは、制御用変圧器１３の２次側に
接続されているダイオード整流器１７と、このダイオー
ド整流器１７が出力する直流電力の脈動分を除去するた
めの平滑コンデンサ１８であるが、交流電源１が停電し
たとき、この平滑コンデンサ１８に蓄えられているエネ
ルギーを制御回路側の作動用バックアップ電源として使
用することも兼ねているので、当該平滑コンデンサ１８
の容量は通常のものよりも大である。また速度発信機１
１の出力はレベル変換器としての抵抗３６を経て出力さ
れる。さらに加減速調節器２２の出力信号と抵抗３６の
出力信号は信号選択手段としてのダイオード３５を介し
て後段に伝えられるようになっている。

上述のように構成されている本発明の第２の実施例の動
作は次のとおりである。すなわち交流電源１が停電した
ことを電圧検出器１２が検出すると、零ホールド接点器
が閉から開状態に変化して加減速調節器２２が零ホール
ドされるのは第１図の場合と同様である。このとき電動
機５は遊転しつつ徐々にその速度が低下するのであるが
、その速度信号が速度発信機１１から抵抗３６を介して
出力されており、一方加減速調節器２２はその出力が零
であるから、信号選択手段としてのダイオードおからは
速度発信機１１からの抵抗Ｉを経由せる出力信号が速度
指令信号として後段に支えられるので、停電が回りした
ときインバータ４から出力する周波数は電動機５のその
ときの速度に対応する値であるから、電源１からの送電
が再開されたときにインバータ４は円滑に電動機５の駆
動を再開できる。

停電復旧とともに零ホールド接点乙は再び閉となって加
減速調節器ηの零ボールドが解除され、この加減速調節
器ｎの出力は所定の変化速度で上昇して、抵抗菖が出力
する速度指令値を上廻ると、ダイオード３５の作用によ
り再びこの加減速調節器２２が出力する速度指令信号に
より、電動機５は当初設定した速度ｌこ戻る。上述の抵
抗Ｉの出力によりインバータ４の出力周波数が定められ
て運転している期間にも、電動機５の速度は低下しつつ
あるけれども、はずみ車効果が太きければその速度低下
率は僅かである。またタイオード関による信号の切換え
を確実にするために、電動機５が速度設定器２１の設定
どおりの速度で運転しているときは、抵抗３６の出力信
号は加減速調節器２２の出力信号よりもやや低（なるよ
うに設定しておく。

第４図は第３図に示す回路における速度変化を示すタイ
ムチャートであって、横軸は時間軸で停電発生時刻をＴ
１、停電復旧時刻をＴ２で示し、縦軸は速度を示してい
る。このタイムチャートでＩｌｌは誘導電動機５の速度
変化をあらオ）し、破線は加減速調節器２２の速度指令
信号の変化をあられしている。

この第４図において時刻ＴＩで停電が発生すると、加減
速調節器ηは零ホールドされるとともに、　Ｎｌなる速
度で運転していた電動機５はＨＪＫなる緩やかな傾斜で
その速度が低下して行く。時刻Ｔ２に停電が復旧したと
き、電動機５の速度はＮ２であるが。

第３図の回路では、そのときの速度を保持する第２の加
減速調節器は備えられていないから、電動機５の速度は
依然として低下しつづけ、速度Ｎａになったときに凧な
る傾斜で上昇する加減速調節器２２の速度指令信号と一
致すると、ダイオード３５の作用により電動機５は加減
速調節器ｎからの速度指令信号に従って再びＮｌなる速
度に回復する。このとき電動機５とその負荷が保有する
はずみ車効果が大きければ停電回復時の速度Ｎｚと、最
低となる速度Ｎ３との差は僅かである。

〔発明の効果〕

この発明によればＶＶＶＦインバータで駆動される電動
機に速度発ＩＪ機を結合して、Ｂき、電源が短時間停電
するとき、この速度発信（幾出力ＩＢ号から１７られる
速度指令１１号を当該ＶＶＶＦインバータをｉ′１１１
制御する信号に切換えるので、イ亨ｉα中であっ”Ｃも
電動機とインバータとは同期状態を保持できるので、停
゛亀が回復すればインバータは過電流や過゛１ｂ；圧に
なることなく遊転中の速度から円滑に電！肋様は運転を
再開し、すみ・やかに元の速度に戻ることができる。電
動機を停止させることなく運転を；耳間するためには速
度発イｇ機と・９２の加減速調ｔａｌｌ　Ｃ：Ｊとイδ
号選択回路を追加するのみであるから、費用の増加は僅
かであるし、はＪ′−メ車効果が大きい負荷の場合は第
２の加減速請願ｔ、きも不安であるから、そのコスト上
ｉｆは更に小さく′（゛よいものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例・Ｈｉ３７Ｊ＜ず回路図であり
。 第２図は第１図に示す回路に１、りける速度変化のタイ
ムチャートｅある。！−１ｔ３図は本発明の第２の実施
例を示す回路図であり、第４因は第３図に示す回路にお
ける速度変化のタイムチャートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）速度設定器出力信号を所定の変化速度で変化する速
   度指令信号に変換する加減速調節器からの速度指令信号
   に基づいて’ｒｔｔ源に接続されたインバータを制御し
   、該インバータが所望の電圧と周波数の交流電力を出力
   することにより交流電動機を設定どおりの速度で運転で
   きるようなされているＶＶＶＦインバータにおいて、前
   記交流電動機速度を検出する速度発信機と、前記ＶＶＶ
   Ｆイレバータ電源の停電の有無を検出する電圧検出器と
   、該インバータ電源の停電時に当該インバータ制御回路
   に電力を供給するバックアップ′電源と、該インノく一
   夕電源の停電と同時に前記加減速調節器を零ホールドす
   るとともに停電が復旧すればその零ホールドが解除され
   る零ホールド手段と、前記速度発信機出力信号を速度指
   令信号に変換する速度指令手段と、停電回復後、前記イ
   ンバータは速度指令信号として前記速度指令手段出力信
   号を選択するとともに該速度指令手段出力信号と前記加
   減速調節器出力信号とが同一レベルになった後は該加減
   速調節器出力信号を選択するよう動作する信号選択手段
   とを備えてなることを特徴とするＶＶＶＦインバータ制
   御回路。 ２、特許請求の範囲第１項記載のＶＶＶＦインバータ制
   御回路において、前記交流電動機とその負荷が保有する
   はずみ車効果が小なる場合の速度指令手段は、前記速度
   発信機出力信号をうけて遊転中の前記電動機の速度低下
   率よりも速い変化率の速度指令信号を出力できるととも
   に停電復旧時にその瞬−間の速度指令値を保持できる第
   ２の加減速調節器でなることを特徴とするＶＶＶＦイン
   バータ制御回路。 ３）特許請求の範囲第１項記載のＶＶＶＦインバータ制
   御回路において、前記交流電動機とその負荷が保有する
   はずみ車効果が犬なる場合の速度指令手段は、前記速度
   発信機の出力信号レベルを所望レベルに変換するレベル
   変換器でなることを特徴とするＶＶＶＦインバータ制御
   回路。