JPS60183995A - 誘導電動機駆動インバ−タ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、誘導電動機駆動インバータ装置の再始動運転
に関するものであり、より詳しくは、入力′電力の瞬時
停電により正常な電力変換な絖げられない期間が生じて
も、復電後に再び運転を続行することが可能な誘導電動
機駆動インバータ装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の汎用インバータは、瞬時停電すると約２０ｍＢｅ
ｃ以内でインバータ瞬停保護停止を行なうものが多い。

しかし、最近では、１００ｍ５ｅｃ〜２．Ｏｓ　ｅ　ｃ
以内の瞬停に対してのインバータ瞬停保護停止はシステ
ムの損害を大きくてるため、瞬停した時、インバータは
自動再始動し運転を継続することが要望されいる。

このような背景の中で、′電流形インバータについて述
べる。

電流形インバータは、′低流制限機能により、′電流抑
制が可能であるが、訪導邂動機速度とインバータ周波数
の不一致、誘導電動機の残留電圧及び投入位相差等の影
響により、再始動時、インバータ出力電圧に過大な転流
サージ電圧が発生する。

また、誘導電動機は上記の影響より、過渡トルクが発生
し負荷に過大な機械的ショックを与える。

インバータへの悪影響としては、過大な転流サージ電圧
による過電圧トリップによる再始動失敗、量感は素子耐
圧破壊を起こし再運転不能になる問題があった。

次に、このような問題を解決する従来技術の提案を説明
する。

第１図は、カスケード転流による電流形インバータ主回
路構成を示す。第１図において、交流電源１から得られ
る′１！ｉ力はコンバータ２を介して直流電力に変換さ
れ、直流リアクトル３にて平滑している。更に、この直
流′電力をインバータ４にて、任意の周波数−電圧・電
流の交流電力に変換して負荷きなる誘導電動機５を駆動
している。インバータ４は、周知の直列ダイオード形と
呼ばれる゛石ｖル形インバータ装竹である。

この直列ダイオード形の転流回路にカスケードに転流回
路６を加えることにより、前述の過大な転流サージ電圧
を制限して、瞬停自動再始動を可能とした。ｇ２図に、
第１図による肪導′亀動機駆動瞬停自動書始動時のイン
バータ出力電圧写真波形を示す。第２図に示すように、
瞬停自動再始動時の過大な転流サージ電圧は、カスケー
ド転流回路６によって制限された市、圧になり、誘導電
動機の再始動が可能となっている。

しかし、カスケード転流回路６が吸収てる電力は抵抗Ｒ
ｆを介してインバータ直流も源へ帰還するため、瞬停再
始動時だけでなく通常運転時においても抵抗Ｒｆの発熱
及び損失が問題となる。従って、インバータ装置の大型
化、インバータ効率の低下、カスケード転流回路の発熱
処理が大さな問題となる。

１だ、インバータ装置に連結した誘導電動機の端子′電
圧の周波数と位相を検出し、この周波数と位相が一致す
るようにインバータ装置内での電力変棒１４Ｉ１作を制
御してゆくことが提案されている。

これは、瞬停時、誘導電動機の残留電圧から投入位相、
周波数を制御して同期投入を行なう方法である。この方
法の問題点は、インバータ装置の出力′電流の歪成分が
大きい為誘導電動機に供給される電流位相乞正確に検出
しにくい難点がある。

特に、出力電流の検出回路、波形成形回路、ローパスフ
ィルタ回路及び位相を合わすためのＰＬＬ回路などが必
要であり、制御装置が複雑で高価になる欠点を有してい
る。また、制御上で投入位相ず力、が生じると再始動失
敗を起こす欠点もある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、瞬停自動再始動時の誘１Ｎ、電動機と
インバータ周波数の不一致、誘導電動機の残留電圧及び
投入位相差等の影′・−ミを受けることなく、従来技術
の欠点を解消し前年ＩＩ構成にして４１体実にインバー
タ装置の再始動を行なうと共に、瞬停検出時間以上の停
電は確実にインバータを停止して、システム全体の信頼
性を上げることを目的とした誘導電動機、駆動インバー
タ装置を提供するものである。

〔発明の概、要〕

本発明の誘２ｓ電動機駆動インパーク装置は、瞬時停電
発生時に瞬停をデめられた時間に対応して装置の瞬停保
護及びｔＷ電流制御電圧制御系の絞りを行なうと供に、
仮′屯後、再始動イぎ号によりインバータ装置を電流制
御（ＡＣＲ）　・′電圧制御（ＡＶＲ）　ソフトスター
トし誘導′屯、動機の再始動を可能にした点と、瞬停検
出を越える停電か発生した時、インバータ停電として停
止して再始動を中止するようにした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を添付図面により説明する。

第３図は、本発明の目的とする制御装置を実現すべき主
ｔ！′！ｌ路の一例である。同図において、１〜５は〆
Ａい図で述べたものである。第３図と第１図との違いは
、第１図に示したカスケード転流回路６を装備していな
い点である。第３図は、この発明によって、特に限定さ
れた回路でないため、その詳イ４１１説明を省く。

第４図は、本発明に係る誘導電動機駆動用インバータ装
置の回路構成を示すブロック図である。

第４図において、１〜５は、第２図をブロック図にした
もの。７は、インバータ装置の出力′電圧・出力周波数
を設矩する速度設足器。８は誘導電動機５の加減速時性
に合わせて、速度設定器７の変化を緩やかにするランプ
回路。９はランプ回路８よりの出力周波数指令信号に応
じて必要なパルス出力周波数信号を出力する電圧／周波
数コンバータ、１０は、パルス分配器。１１は、インバ
ータ４に１２０度通電のパルス送るためのインバータロ
ジック、１２は、ゲート増幅器。１６は、電圧制御器（
Ａ　Ｖ　Ｒ）で、出力電圧検出器１４のフィードバック
信号と、ランプ回路８よりの出力周波数指令信号に一致
するように動作して出力電圧７５逓）制御される。電流
制限器１５は、ＩＪ　ミッタ回路で構成され、］尚太電
流を抑制する。コンバータ２の交流側で誘導市動機電流
の実際値を電流検出器１７で検出する。１７によるフィ
ードバック信号と電流制限器１５の出力つ捷り電流指令
信号と一致するように動作する電流制御器（ＡＯＲ）１
６によって、誘導電動機甫、流は制御される。１８は、
ＡＯＲ出力である移相制御信号（α信号）に供づき、コ
ンバータ２のゲートパルスを制＃するＡＰＰＳ回路。

以上は、通常運転時に対する構成および動作で、このよ
うな構成は、丁でに公知である。

本実施例では、ＩＨ停自動再始動及び停電対策のため次
のような構成が付加されている。

交流電源電圧の監視のために交流電源１に接続された変
圧器２１の２次′亀士が整流回路１９によって整流され
て、瞬停自動再始動・停′肛回路２０に導かれ、瞬停時
は、瞬停保獲し、イガ電後自動再始ｅｂ信号を出力する
。また、定められた時間以上は停′市して、インバータ
停止する。さらに再始動補償回路を備え、その動作は瞬
１−す中に低下してし貰う誘導甫１ｉ１１機５の回転数
に合わせて再始動時にインバータ装置より給電される交
流電力の出力周波数を補ｆｘするものであり、停′亀と
して、定められた瞬停時間以上はランプ回路出力電圧を
零とする。

さらに詳しく説明すると、瞬停自動再始動・停電回路２
０は、第５図のように構成される。

整θ）Ｇ回路１９の出力電比信号は、ダイオード１００
を通して、瞬停争復電検出器１０１、停電検出器１０２
、不足電圧検出器１０６に入力する。瞬停復’ｉｆｉ、
検出器１０１は瞬停時インバータ装置が運転継続可能時
間と、復電時間を管理検出する。停電検出信号１０２は
、一般に肘停時間か約１００ｍ５ｅ〜２　ｓ　ｅ　ＣＴ
あるため、瞬１・９時１ｉｉｌを越える停電が純性した
とき、検出する。この瞬停彎包電検出器１０１、停電検
串器１０２は、例えばコンパレータにタイマとで構成さ
ハていて、整流回路１９の出力電圧が所定の限界値を所
定時間たけ連続して下回ったとさ、瞬停検出信号、停電
検出信号を発生する。ｋ〈に停・観＋１１．検出器１０
１は、整流回路１９の出力電圧が所定の限界値ケ所定時
間たけ連続して上回ったとき復′ｄ℃検出信号を発生す
るようになっている。ダイオード１００は、各々の検出
器による回り回路を防止している。

停電検出１３号は、瞬停検出信号後に停電検出するので
、ＡＮＤ回路１０４により、停電検出信号と瞬停・復■
）：検出信号のＡＮＤをとり、瞬１苧・包中、後の瞬停
自動再始動と停′４とを区別している。

不足電圧検出器１０ろは、コンパレータより構成され、
通常運転時の１源電圧の不足を検出すると同時に停車検
出時間以内は、制御回路電圧が確保されているかな管理
する。ＯＲ回路１０５は、ＡＮＤ回路１０４の１蓼由：
検出信号と不足電圧検出器１０３の出力信号のＯＲをと
り、故障信号として出力する。自動再始動器１０７は再
始動時間を管理すると供に停止、信号が入力されたら、
再始動時間をリセットし、再始動を中止する。

瞬停発生から瞬停自動再始動のための構成とインバータ
動作を説明てる○ １ｑ停が発生すると、前述した瞬停・検電検出回路１０
１で、瞬停検出し、自動再始動器１０７に信号を出力す
る。自動再始動器１０７は、瞬停検出信号により、Ｐ−
Ｎ曲短絡パルス回路１０８、α絞り回路ＩＱ９、ＡＯＲ
絞り−ＡＣＲソフトスタート回路１２１、ＡＶＲ絞り・
ＡＶＲソフトスタート１ハ」路１２２、始動補償回路１
２３に信号を出力する。Ｐ−Ｎ間短絡パルス回路１０８
は、インバータロジック１１１にある所定時間だけ、イ
ンバータ４の上や下アームが尋ｍするように、全アーム
にゲート信号を発する信号を出力する。

これによって、インバータ側のＰ−Ｎ間は、所定時１）
ＩＪ　′Ｐｊ、絡さｉする。すなわち、第４図において
、瞬停が発生すると、入力電力はないため、電流検出器
１７のイｇ号は、零となり、ＡｃＲはおのずとαを進め
、コンバータは、電源転流失敗を発生し、上下アームコ
ンバータ短絡が生じる。直流リアクトル３の電流はイン
バータＰ−Ｎ間短絡により、誘導電動機には′電流が流
れず、インバータ４−コンバータ２−１暇流リアクトル
５を環ン’ＡＣして、この′Ｍ流は速やかに零に減衰さ
せられるようになっている。更に、α絞り回路は、ＡＯ
Ｒ出力のα信号をαエンド（最小制御進み角ｒｍ）まで
移す動作を行なう。これによって、コンバータ２、イン
バータ４０両）＃換器の電流の減衰速度を高めている〇
と同時にＡＯＲ及びＡＶＨの指令信号を零にすることに
よって、ＡＯＲ，ＡＶＲ増幅器の哨和を防止して瞬停自
動再始動に備えると供に上述の両変侠器の′電流減衰速
度を高めるために、ＡＣＲ絞り・ＡＣＲソフトスタート
回路１２１では、ＡＣＲ絞りを、ＡＶＨ絞り−ＡＶＲソ
フトスタート回路１２２では、ＡＶＨ絞りが行なわれる
。これらの作用によって、インバータ装置は瞬停保護さ
れ、復電に備えることができる。宙、流が完全に減衰し
た所定時間によりｐ−Ｎ（４絡パルス回路１０８の出力
信号は、停止し、インバータロジック回路１１は、通常
運転の信号を出力する。

始動補正回路１２３は、前述に述べたように、負荷ＧＤ
２及び負荷トルク等から、瞬停時から復電後、再始動前
の時間中の誘導電動機の運転速度の変化予測を行ない、
この予測速度にランプ回路８の出力市、圧争出力周波数
指令信号を降下させる。

このとき、速度設定器７は、瞬停発生前の信号であるが
、始動補正回路１２３により、速度設定信号は遮断され
る。

復電後、瞬停・復電検出器１０１は、復電検出信号を自
動再始動器１０７に出力する。自動再始動器１０７から
、再始動準備時間がタイムアツプされ、再始動信号によ
り、上述の種々の瞬停時の諸作用が解除され、インバー
タ装置は、通常起動と同様に再起動状態を保つ。このと
き、誘導電動機は、負荷ＣＤ”により、回転中であり、
残留電圧が発生している。自動再始動器１０７の再始動
信号により、ＡＣＲ絞り、ＡＯＲソフト・スタート回路
は、ＡＯＲソフト・スタートを始める。

ＡＶＨ絞り・ＡＶＩ’ｌソフト・スタート回路も、ＡＶ
Ｒンフト・スタートを始める。このソフトスタート時定
数よりＡＶＲソフトスタート時定数の方が長い。また、
始動補償回路１２３は、解除され〜速度設定器７の指令
に誘導電動機の回転速度は向う。

すなわち、足常運転、加速中、減速中の状態において、
それぞれ、元の状態に復旧する。ここで、始動補イル回
路１２３は予測速度であり、誘導電動機回転速度と再始
動時のインバータ周波数の不一致が若干生じるが、再始
動時を回生側にすること、又は、通常運転時のストール
防止回路等により、失速することはない。

第６図に本発明の実施例に基づくインバータ装置による
誘導゛屯動機駆動瞬停自動再始動時のインバータ出力電
圧写真波形を示す。第６図に示すように、誘導電動機回
転速度とインパーク周波数の不一致及び誘導電動機残留
電圧及び投入位相差等の影響は、全くなくインバータ装
置は再始動運転継続が可能である０誘導電動機自体も過
渡トルクは発生せず、ショックレス再始動を行なう０ま
た、インバータ出力電圧には、過大な転流サージ電圧は
発生せず、第２図のカスケード転流回路を付加したイン
バータ装置再始動時のインバータ出力電圧よりはるかに
小さく押えられている。

以上より、ＡＣＲ−ＡＶＲソフトスタートの効果が判る
。

次に停電発生から停止のための構成とインバータの動作
を四明する。第４図、第５図において、前述のように、
瞬停検出を越る停電は、丁でに瞬停検出し、先の瞬停保
護により、インバータ装置は、瞬停再始動準備で待機し
ている。し力化、復電しないため、再始動できない間に
、停′覗検出器１０２より、停電検出信号が出力し、Ａ
ＮＤ回路１０４、ＯＲ回路１０５を通り、クリップ・フ
ロップ回路１１０に、停電検出信号が入力し、７すツブ
ｅフロップ回路１１０はｓｅｔされ、α絞り回路１０９
と始動補償回路１２３とへ信号を出力する０α絞り回路
１０９は前述と同じ動作をする。

始動補償回路１２３は、ランプ回路８の出力電圧・出力
周波数指令電圧を初期状態にリセットする。

１２０は、瞬停９停市保護回路のブロック部である０ また、停電後の再始動は、システム的に問題がないこと
を確認して、停電故障リセット１１２により、スリップ
・フロップ回路１１０がリセット解除され、停電時の　
作用が解除され、通常起動準備状態となる。

前述、実施例においては、ハードロジックで本発明を実
施した例について智、明したが、近年ではコンピュータ
制御によるインバータ装置も多数提案すれているので、
ハードロジックと同様な操作！ソフトフェアで解決する
ことも可能である。

なお、前記実施例では、瞬停による再始動運転について
説明したが、これは、一時的な電路異常、転流失敗など
で父流変侠を中断したような場合の再始動運転にも利用
できるものである。また、実施例においては、直列ダイ
オード方式電流形インバータ装置に本発明を実施したも
のについて説明したが、これは、ＰＷＭ制御電流形イン
バータ装置でも、サイクロコンバータ方式のインバータ
装置でも実施できるものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、瞬時
停電発生時に、瞬停検出・インバータ瞬停保護及びＡＣ
Ｒ＠ＡＶＲ絞りを行ない、復電後、ＡＣＲ−ＡＶＲソフ
トスタートによる瞬停自動再始動を行ｌＩうことによっ
て、誘導電動機の残留電圧・再始動周波数の不一致及び
投入位相ずれ等の影響を受けることなく、さらに転流サ
ージ電圧を抑制し、誘導電動機のショックレス再始動を
可能にし誘導電動機の瞬停再始動をすみやか、かつ容易
に、安全・確実に行なうことができるものである。

また、瞬停検出時間以上の停電は、確実忙インバータを
停止して、システム全体の信頼性を上げることかできる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の一実施例のカスケード転流による
′電流形インバータ主回路構成図。第２図は、第１図に
よる訪導電動機駆動瞬停自動再始動時のインバータ出力
電圧写真波形。第５図は、実施例の主回路の要部を示す
図。第４南は、本発明に係る市；動機駆動用インバータ
装置の回路構成を示すブロック図。第５図は、実施例の
動作を説明するための瞬停自動ゼ〕始動・＋！Ｐ電回路
２０のブロック図。第６図は、本発明の実施例に基づく
インバータ＠侍による誘導電動機、駆動瞬停自動再始動
時のインバータ出力電圧写真波形である。 １・・・交流′１源、２・・・コンバータ、３・・・直
流リアクトル、４・・・インバータ、５・・・誘導′電
動機、６・・・カスケード転流回路、７・・・速度設定
器、８・・・ランプ回路、９・・・′区圧／周波数コン
バータ、１０・・・パルス分配器、１１・・・インバー
タロジック、１２・・・ゲート増幅器、１３・・・ＡＶ
Ｒ，１４・・・出力′電圧検出器、１５・・・電流制限
器、１６・・・ＡＯＲ２１７・・・′市原検出器、１８
・・・ＡＰＰＳ回路、１９・・・整流回路、２０・・・
瞬停自動再始動拳停電回路、２１・・・変成器、１００
・・・ダイオード、１０１・・・瞬停・復電検出器、１
０２・・・停電検出器、１０６・・・不足電圧検出器、
１０４・・・ＡＮＤ回路、１０５・・・ＯＲ回路、１０
７・・・自動再始動器、１０８・・・Ｐ−Ｎ間短絡パル
ス回路、１０９・・・α絞り回路、１１０・・・フリッ
プフロップ回路、１１２・・・停電故障リセット、１２
０・・・瞬停・停電保護回路、１２１・・・ＡＣＲ絞り
ゃソフトスタート回路、１２２・・・ＡＶＲ絞り、ソフ
トスタート回路、１２３・・・始動補償回路潴　１　図 ＄　２　図 昇３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘導電動機に可変周波数・可変電圧の交流゛電力な供給
   する誘導電動機駆動インバータ装置において、瞬停発生
   時に、瞬停検出し、インバータ装置瞬停保護及び電流制
   御・電圧制御絞りを具備すると供に、復電後、電流制御
   ・電圧制御ソフトスタートによる瞬停自動再始動を具備
   することにより、誘導電動機の残留電圧・再始動周波数
   の不一致及び位相のずれ等の影響による再始動時の過大
   な転流サージ電圧を抑制させ、誘４に動機の再始動をす
   みやかに、かつ、容易に行なえるように構成（７たこと
   を特徴とする誘４電動機駆動インバータ装置。