JPS60174080A - インバ−タによる誘導電動機の始動方法 - 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】 （発明の属する技術分野） この発明は、可変電圧可変周波数の交流電力を出力する
ｖｖｖｙインバータからの低周波数交流電力を誘導電動
機に印加して始動させるインバータによる誘導電動機の
始動方法に関する。

（従来技術とその１問題点） 可変電圧可変周波数の交流電力を出力するりわゆるｖｖ
ｖｙインバータにより誘導電動機を始動するには、まず
ごく低い周波数と、この周波数に対応する電圧の交流！
力をこの電動機に与えて低い速度で回転させる。その後
一定時間経過すればインバータの出力周波数と電圧を所
定の上昇速度で上昇させて電動機を増速させるようにし
ている。

第１図は電流形インバータの従来例を示す回路図である
。この第１図において１なる交流電源からの交流電力は
サイリスタ整流器２により直流電力に変換され直流リア
クトル３を経て自励インバータ４に印加される。この自
励インバータ４から出力される交流電力により誘導電動
機５を所望の速度で運転しようとするものであって、６
なるクリッパ回路は自励インバータ４が転流動作をする
ときに誘導電動機−の端子にあられれるスパイク電圧を
抑制するためのものである。また７は変流器であってサ
イリスタ整流器２に流れる電流を検出し゛、計器用変圧
器８は誘導電動機５の端子電圧を検出する。

１．１は切換演算器であって、１２なる始動指令接点が
開から閉に切換わって電動機５の始動を指令すると始動
周波数設定器１３が設定する信号を一定時間選択し、こ
の一定時間が経過すると速度設定器１４からの設定信号
に切換わってこの信号を加減速調節器１ちへ送出するよ
う動作する。この加減速調節器１５からの出力信号は関
数発生器１６から電圧調節器１７と電流調節器１８を経
て点弧角調整器１９に入力、し、この濾弧角調整器１９
の出力によりサイリスタ整流器２を構成する各サイリス
タに点弧信号を与えてオン・オフさせることにより、電
動機５に流れる電流を制御する。また加減速調節器１５
の出力信号は一方では電圧・周波数変換器２１からパル
ス分配器２２を経てパルス増幅器２３に入力し、このパ
ルス増幅器２３の出力により自励インバータ４を構成す
る各サイリスタのオン・オフを制御して電動機５に与え
る交流電力の周波数を制御するようになっている。

第２図は第１図に示す従来例の回路において電動機６を
始動させるときの動作波形図であって、第２図（イ）は
自励インバータ４が出力する周波数の変化を示し、第２
図（ロ）は電動機５の速度変化、第２図（ハ）は電動機
５の電流変化を示している。すなわち第１図における切
換演算器１１の働きにより、第２図（イ）に示すように
時刻、Ｔなる瞬間に電動機５に始動指令信号が与えられ
ると、自励インバータ２からはｆｌ　なるごく低い周波
数の交流電力がｔｌ　なる時間継続して出力され、その
後は一定の上昇速度で周波数が上昇して／。

なる周波数に到達する。電動機５の速度は第２図（ロ）
に示されるようにまず周波数ｆ、に対応する速度Ｎ、と
なり、その後増速し周波数１０に対応して速度も　Ｎｏ
　となる。一方軍動機５の電流は第２図（ハ）に示され
るように、始動した瞬間に電動機始動電流は当該ＴＶ’
ＶＦインバータがあらかしめ定めている制限電流１皇ま
で上昇し、速度がＮ、に到達するまではこの制限電流１
寓が持続する。ついで電動機速度が上昇しているあいだ
は加速電流工ａが流れ、一定速度Ｎｏに達すれば負荷　
゛が変化ないかぎり　工。なる電流が流れるのであるが
、この電流工αと　工。は制限電流１簿より低い値であ
る。

ところで電動機５に結合されている負荷が大きな始動ト
ルクを必要４とするような負荷の場合に、電動機５に第
２図（イ）に示すよう゛なｆ、なる始動周波数を与えた
のでは始動できないことがある。

たとえば送風機のように２乗トルク特性負荷の場合には
僅かな始動トルクで始動できるが、始動時にきわめて大
きな始動トルクを必要とする負荷も多い。よってもしも
ムなる始動周波数を与えても始動できなければ、ｔｌ　
なる時間経過後に周波数を′第２図（イ）のように上昇
させても電動機５は停止したままであり、この電動ｓ５
には大きな値の制限電流工部が継続して流れることにな
る。

一般にサイリスタ整流器２や自励インバータ４はこのよ
うな大電流を継続して流すことができるようになってい
ないので、過電流検層装置が動作してこれらインバータ
あるいは電動機５を電源から切離してしまる。

すなわち従来のｖｖｖｙインバータは電動機５に結合さ
れる負荷の特性に見合った始動周波数をその都度設定し
適正な始動トルクを与えなければ始動失敗するおそれが
あるという欠点を有している。

（発明の目的） この発明は、電動機負荷が変化しても始動周波数を自動
的に切換えることにより始動トルクを増加させ、無調整
で電動機を円滑に始動できるようにしたインバータによ
る誘導電動機の始動方法を提供することを目的とする。

（発明の要点） この発明は誘導電動機の始動が完了すれば、その電流値
が制限電流値よりも小さくなることに着目したものであ
って、始動時の電動機電流を監視して一定時間内にこの
電流が減少しないときは始動トルクが大となる方向へ始
動周波数を順次切換えることにより自動的に始動できる
ようにするものである。

（発明の実施例） 第３図は采発明の実施例を示す回路図であって、可変電
圧可変周波数の交流電力を出力する電流形インバータに
より誘導電動機を運転できるものであって、本図により
以下に本発明の内容を詳述する。

第３図において交流電源ｌからの交流電力はサイリスタ
整流器２により直流電力に変換され、この直流電力は直
流リアクトル３を経て自励インバータ４に印加される。

サイリスタとダイオードと転流コンデンサとで構成され
る自励インバータ４により直流電力は交流電力に変換さ
れて誘導電動機５を所望の速度で運転できるようになっ
ている。

ここでダイオードとコンデンサと抵抗とでなるクリッパ
回路６は、自励インバータ４が転流するさいに電動機５
の端子にあられれるスパイク電圧を抑制するためのもの
である。７なる変流器は当該ＶＶＶＦインバータに流れ
る電流を検出し、８なる計器用変圧器は電動機５の端子
電圧を検出している。

運転中の電動機５の速度は速度設定器１４により設定さ
れ、この設定速度を維持するように当該ｖｖｖｒインバ
ータは制御される。すなわち速度設定器１４からの速度
設定信号は切換演算器３２と加減速調節器１５を経て関
数発生器１６と電圧・周波数変換器２１とに与えられる
。関数発生器１６は速度設定信号をあらかじめ定められ
たパターこの電圧指令信号に変換出力するものであって
、この電圧指令信号と電動機５の端子電圧との偏差を零
にする制御信号が比例積分調節器でなる電圧調節器１７
から出力される。さらにこの電圧調節器１７の出力信号
と当該インバータの電流との偏差を零にする制御信号が
、同じく比例積分調節器でなる電流調節器１８から出力
され、この信号は点弧角調整器１９を経てサイリスタ整
流器２を構成する各サイリ、スタに与えられて各サイリ
スタを適宜オン・オフ制御することにより、電動機５に
与えられる電圧・電流を制御している。

一方電圧°闇波数変換器２１は加減速調節器１５からの
速度設定信号を周波数指令信号に変換してパルス分配器
２２に与える。パルス分配器２２は自励インバータ４を
構成する各サイリスタをオン・オフさせて周波数指令信
号どおりの周波数を出力させるのであって、このパルス
分配器２２からの出力信号はパルス増幅器２３により増
幅された、めち自励インバータ４に与えられるようにな
っており、かくして誘導電動機５は所望の速度で運転さ
れることになる。

本発明においては始動周波数設定器３１と切換演算器３
２と始動演算器３３とが当該ＶＶＶＦインバータの制御
回路に設けられている。すなわち始動指令接点上２から
電動機５を始動する指令が始動周波数設定器３１に与え
られると、この始動周波数設定器３１は従来例と同じよ
うに１１　なる始動周波数信号を切換演算器３２に出力
し、この切換波□算器３２は速度設定器１４からの設定
信号に優先してｆｌ　なる始動周波数信号を加減速調節
器１５に与えるのであるが、この時点ではまだ始動演算
器３３からこの加減速調節器１５へ動作信号が与えられ
ていないので、／１　なる始動周波数信号・は加減速調
節器１５を素通りして関数発生器１６と電圧・周波数変
換器２１に入力される。それ故誘導“電動機５にはムな
る周波数と、この周波数ｆ、に対応する電圧の交流電力
が印加されて大きな始動電流が流れるのであるが、この
とき電流はあらかじめ定められている制限電流１専以上
にはならないように制御される。

上述の始動周波数１．は一定時間継続して印加されるの
で、通常はこの期間中に始動完了するのであるが、負荷
トルクよりも始動トルクの方が小であれば電動４１Ｉ５
は停止したままであり、１痛なる制限電流が流れ続ける
ことになる。始動演算器３３　ハコ’（７）　制−電流
Ｉｎが一定期間継続するのを検出すると始動周波数設定
器３１に周波数低減信号を送るので、３１なる始動周波
数設定器は当初の周波数ｆ、　より低い値の１．なる周
波数信号を出力する。この周波数１２でも電動機５は始
動できなければ始動演算器３３は再び制限電流１痛が一
定時間継続したことを検出してより低いｆ、なる周波数
信号を始動周波数設定器３１が出方するよう指令を発す
る。

かくして始動トルクの方が負荷トルクを上まゎれば電動
機５は回転しはじめるので′当該電動機５に流れる電流
はＩ４＆なる制限電流以下となる。よって始動演算器３
３は一定時間後には電流が１為より小になっていること
を検出して始動周波数設定器３１に対してその動作を停
止させる信号を送るとともに、力ｖ？ＩＣ速調節器１５
に対してハソ１７）　動作を開始させる信号を送り出す
。４そこで切換演算器３２は速度設定器１４からの設定
信号を選択して加減速調節器１５に送出するので、当該
加減速調節器１５はあらかじめ定められている上昇速・
度で増加する速度信号を出力し、電動機５は速度設定器
１４が定める速度に到達するよう増速するのである。

第４図は電動機５に与える周波数を、＜ラメータとする
速度とトルクの関係を示す特性曲線であって横軸は電動
機の速度を、縦軸は電動機のトルりを示している。この
第４図において曲線ＡＢＣはｆｌ　なる周波数のときの
トルク特性であり、このときの始動トルクはδＡで示さ
れる。周波数がｆ。

より低いｆ、のときのトル゛り特性は曲線ＤＩＧであら
れされ、さらに低いｆ、なる周波数のときのトルク特性
は曲線ＨＪＫであられされる。この第４図でも明らかな
ように周波数がｆ、→ｆ２→ｆ３と低下して行くと、始
動トルクはδＡ→δＤ→δＨと逆に増加しているのがわ
かる。

負荷のトルク特性が破線で示されている直線ＬＭである
とするならば、この負荷を始動させるにはδＬよりも大
きな始動トルクが必要であり、始動周波数が１１　ある
いはｆ２のときは始動できないが、ｆ３なる周波数にす
れば始動可能であることがわかる。

第５図は第３図に示す実施例の回路であり、かつ第４図
に示すトルク特性である場合に電動機５を始動させると
きの動作波形図であって、第５図（ニ）は自励インバー
タ４が出力する周波数の変化、第５図（ホ）は電動機５
の速度変化、第５図（へ）は電動機５の電流変化を示し
ている。すなわち当初ｆ１　なる始動周波数が電動機５
に与えられても、そのときの発生始動トルクが第４図に
示すように負荷トルクよりも小であるため、電動機５は
停止したままであり、電流も　１痛なる制限値が流れる
。この状態が６１　なる時間継続すると始動演算器３３
の指令にもとツ′き始動周波数はｆ２に低減されるので
あるが、まだ始動トルクが不足のために始動できず、再
び１．なる時間経過後にさらにｆ、なる周波数に低減さ
れることにより、ようやく始動してＮ３なる速度となり
、電流も工ｍから減少する。そこで始動演算器３３は始
動完了を検出し、６なる時間経過後に、加減速調節器１
５により定められた増速カーブに従って周波数は増加し
てｆ。なる値に達する。この間に電動機５には加速電流
工αが流れながらその速度が増加してＮ。になると電流
も　工。に整定していることが笥５図に示されている。

（発明の効果） この発明によれば、誘導電動機を始動させるためにまず
低い周波数の交流電力を印加するのであるが、そのとき
の始動トルクが負荷トルクにくらべて不足であれば電動
機には大きな電流が流れ続けるので、この大きな電流が
一定時間継続すれば始動トルク不足と判断して電動機が
始動するまで周波数を順次低減させる。このような始動
方法を採用することにより、電動機に結合される負荷の
トルク特性に合致するように始動周波数をその都　。

度調整する作業が不要になるし、調整を誤って始動不能
になったりして′電動機の円滑な運転を阻害するおそれ
を避けることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電流形インバータの従来例を示す回路図であり
、第２図は第１図に示す従来例による始動時の動作波形
図である。第３図は本発明の実施例を示す回路図、第４
図は周波数をパラメータとする誘導電動機の速度−トル
ク特性図であり、第５図は第３図に示す実施例による始
動時の動作波形図である。 ２：サイリスタ整流器、３：直流リアクトル、４：自励
インバータ、５：誘導電動機、６：クリッパ回路、７：
変流器、８：計器用変圧器、１１：切換演算器、１２：
始動指令接点、１３：始動周波数設定器、１４：速度設
定器、１５：加減速調節器、１６：関数発生器、１７：
電圧調節器、１８：電流調節器、１９：点弧角調整器、
２１：電圧・周波数変換器、２２：パルス分配器、２３
：パルス増幅器、３１：始動周波数設定器、３２：・切
換演算器−１３３：始動演算器。 １：ｊ　ＩＩ＆１図 第２図 ｚ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低い値の始動周波数と該始動周波数に対応する電圧と、
   でなる交流動力を誘導、電動機に印加して該電動機を始
   動させ、始動完了後に交流電力の周波数と電圧を所定上
   昇速度で上昇させて当該電動機を所望速度で運転させる
   ようなされているインバータにおいて、前記始動周波数
   とこれに対応する電圧の交流動力を前記誘導電動機に印
   加しても所定時間内に始動完了しないときは前記始動周
   波数の値を段階的に低減させることを特徴とするインバ
   ータによる誘導電動機の始動方法。