JPS60210180A

JPS60210180A - インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法

Info

Publication number: JPS60210180A
Application number: JP6444984A
Authority: JP
Inventors: Isao Matsuda; 功松田
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1985-10-22
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH0611192B2

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】（技術分野）本発明は、インバータからのパルス制御された出力を停
止中の同期電動機に加え、これを同期速度まで加速させ
るインバータ駆動用同期電動機の始動方法に関するもの
である。

（従来技術）回転子内に永久磁石を備える同期電動機は誘導機と同期
機との特性を併有するものであるから、同期電動機を自
己始動させる場合には、始動時に誘導電動機として始動
させ、その後に同期引入れが自然に行なわれ、同期電動
機として同期速度にて回転する。

自然に同期引入れが行なわれる場合には種々の制約があ
るため、誘導電動機特性のすベシが小さくなければなら
ないが、この種の同期電動機を誘導電動機として始動さ
せるには、一般に汎用の誘導電動機のすベシの約捧程度
でないと実用的でない。このため回転子に設けられたダ
ンパ巻線の断面積を大にしてすベシを小さくしても、同
期引入れトルクは負荷慣性モーメントＧＤ２（ここで、
Ｇは回転体の全質量、Ｄは回転体の直径である）の平方
根に反比例するから、負荷慣性モーメントＧＤ２が大き
過′ぎると同期引入れが不能とな°る。さらに、前記し
たようにダンパ巻線の断面積を犬にすると、始動時に定
格電流の約１０倍以上の非常に大きな始動電流が同期電
動機の１次側巻線に流れるため、同期電動機を駆動制御
するインバータの始動容量を相当程度大きくしなければ
ならず、この点でコストが大となる欠点がある。その上
、回転子ダンパ巻線は銅又はアルミニュームなどの如き
電気的良導体によ多構成されているが、それらの金属の
機械的強度は鋼のそれに比較して約捧か、又はこれよシ
もさらに劣るものであるから、回転中に加えられる機械
的又は電磁気的力に対し脆弱であシ、場合によっては回
転中に断線などの故障原因となシ易＜、マたその材質強
度にはバラツキが多く、従って強度の点で信頼性に欠け
るという不都合な面があった。

（目的）本発明は、前記した従来技術の有する欠点を解消するも
ので、停止中の同期電動機の１次側巻線の各相に低周波
数でかつ低い電圧レベルを持つインバータからの出力パ
ルスを加えて交流予備励磁し、ゆっくシと電圧レベルを
増加させ、検出電流値から同期引入れに入ったととを検
知したときに、周波数と電圧レベルを増加させて加速す
るもので、非常に小さい始動電流でしかも他の加速手段
を用いることなく同期電動機を始動させるインバータ駆
動用同期電動機の始動方法を提供することを目的とする
。

（発明の構成）本発明は、停止中の同期電動機の１次側巻線の各相に、
インバータから出力される低い周波数を持ちかつ低い電
圧レベルを持つパルスを入力して交流予備励磁し、非同
期時に大電流が流れないように電圧をゆっくシと増加さ
せて励磁し、１次側巻線の流れる電流の検出値から同期
引入れに入ったことを検知し、これ以後は周波数と電圧
レベルを時間と共に直線的に増加するパルスを加えて加
速させるものである。

（実施例）以下に、本発明のインバータ駆動用同期電動機の始動方
法の一実施例を説明する。

実施例を説明する前に、本発明のインバータ駆動用同期
電動機の始動方法の基礎となる概念を述べる。

同期電動機を自己始動させる場合に、始動時には誘導電
動機として始動させ、その後に同期引入れが行なわれる
が、同期電動機を同期引入れする条件として、同期電動
機を誘導電動機としてどこまで加速すればよいかという
ことを示す条件式がある。この条件式は同期引入れ可能
すベシを示す式として知られているが、Ｓ−Ｋ・１７Ｎ
−ｖ’Ｆ７Ｔで表わされる、ここでＳは同期引入れ可能
すベシ、Ｎは同期引入れ可能すペシ時同期回転速度、Ｔ
は脱出トルク、Ｊは回転体の合計慣性モーメント、ｋは
定数である。

いま、例えば２極の同期電動機を５０Ｈｚで運転すると
すると、その同期速度は３，０００　ｒｐｍである。こ
の場合、同期引入れ可能すベシが１係であるとすると、
前記の式において脱出トルクＴと、回転体の合計慣性モ
ーメン）Ｊと、定数には設計時に既にきまっている値で
あるから、とれを除外して前記式にＳ＝１　％と、Ｎ、
＝　３，０００　ｒｐ＋ｎを代入すると、Ｎ＝　２，９
７０　ｒｐｍとなる。このことは、同期電動機を始動時
から２，９７０　ｒｐｍに達するまで誘導電動機として
加速させると同期引入れをすることができることを意味
している。

そして、その場合すべｂｓが１係のときの回転数は３０
　ｒｐｍである。この３　Ｑ　ｒｐｍの周波数は、゛′
同期速度３．００　Ｏｒｐｍを５０Ｈｚで除算してＩ　
Ｈｚあたシの回転数をめると６０　ｒｐｍであシ、この
６０　ｒｐｍを３　Ｑ　ｒｐｍで除算すると、０．５　
Ｈｚとなる。

つまり、３０　ｒｐｍは０．５　Ｈ７の周波数における
回転数を示している。

ここで、前記した同期引入れ可能すベシＳを示す式にお
いて、設計時にきまっている脱出トルクＴ１回転体の合
計慣性モーメントＪ１定数にの３諸量よ誘導びかれる値
が３０であるとすると、同期速度Ｎ−３０を前記式に代
入すると同期引入れ可能すベシＳは１００条と、なる。

このことは、同期電動機を誘導電動機として運転する場
合、停止中であシながら同期引入れ可能条件を充た°し
ていることを示している。

従って、同期電動機に０．５　Ｈｚの電源周波数を有す
る電圧を加えて予備励磁すると、電動機は静止状態であ
るが、その他の加速手段の助力なしに停止したｉｔで同
期引入れすることができる。そして、同期引入れした後
に、周波数と電圧を直線的に増加させると、同期に入っ
たままで加速することができる。

第１図は本発明のインバータ駆動用同期電動機の始動方
法を実施する装置の一例である電圧型ＰＷＭ（パルス幅
変調）インバータを示し、同図囚はその装置のプロ、り
図を、同図■はその装置の比較部の詳細を示す。

第１図囚において、１は３相母線よシ供給される母線電
流を整流器によシ直流に変換する順変換部であシ、２は
後述の制御装置４によシ導通制御されるパワートランジ
スタと、帰還ダイオードをブリッジ接続した整流器とか
らなる逆変換部であシ、順変換部１から供給される整流
電圧をパルス幅制御を行なって不等幅パルスを出力し、
これを母線Ｒ，Ｓ、Ｔに加え、同期電動機３の駆動制御
を行なう。なお、順変換部１．逆変換部２．制御装置４
によシミ圧型ＰＷＭインバータを構成する。

制御装置４において、発振器４１は制御部４０から入力
される周波数指令信号ａに−った周波数にて発振する。

発振器４１の発振出力はカウンタ４２と４３どに入力さ
れ、そしてカウンタ４２と４３の計数出力はＲＯＭを有
する正弦波メモリ６１゜６２．６３と３角波メモリｅ４
ｔｌのアドレス入力となる。正弦波メモリ６１，６２，
６３には同一の正弦波形が量子化されて記憶されている
が、正弦波メモ＋）　６　Ｊ　、　６　、？　、　６ｓ
の記憶波形はそれぞれ１２０°づつ位相がずれている。

そして、正弦波メモリ６１，６２；６３から読出された
デジタルの正弦波出力がＤ／Ａ変換器７１，７２，７３
に入力され、アナログ信号に変換された正弦波信号ｒ。

ｓ、ｔが出力されて比較器８１，８２，８３の一方の入
力端子に入力される。

なお、Ｄ／Ａ変換器７１，７２．７３には制御部４０か
ら周波数指令信号ａと同時に出力される電圧指令信号Ｃ
をゲイン制御信号として入力され、この電圧指令信号Ｃ
に従って直線的に増加する電圧レベルを持つ正弦波信号
ｒ、ｓ、ｔを出力し、そして正弦波信号ｒ、ｓ、ｔは振
幅と周波数とが調整されることになる。

一方、カウンタ４３の計数出力はＲＯＭを有する３角波
メモリ６４のアドレス入力となシ、このメモリから読出
されたデジタルの３角波信号がＤ／Ａ変換器２４に入力
され、アナログの３角波信号ｄを出力し、これを比較器
８１，８２．８３の他方の入力端子に入力する。

なお、３角波メモリには、制御部４０から出力される周
波数指令信号ａに従った発振周波数にて発振する発振器
４１からの発振周波数を入力されるカウンタ４３が、そ
の周波数指令信号ａに従った発振周波数を計数し１．そ
の計数出力を３角波メモリ６４に入力すると、３角波メ
モリには予備励磁モードに対応したデジタルの３角波信
号を出力し、また異なった周波数指令信号ａに従った発
振器４１の発振周波数を割数するカウンタ４３からの計
数値を入力されると、加速モードの線形に増加するデジ
タルの３角波信号を出力するパターンがテーブル化され
ている。

比較部８０の詳細を第１図（Ｂ）に基いて説明する。

第１図ＣＢ）において、比較器８１．Ｊｉ２，８３は正
弦波信号ｒ、ｓ、ｔの振幅が３角波信号ｄの振幅よシも
大なるときにのみ、それぞれ位相を１２０゜異にする不
等幅のパルス信号を出力する。比較器ａｌ、８２．８３
の出力は２分され、その一方は増幅器８４，８５．８６
を介して第１図（ロ）に示すＵ相、Ｖ相、Ｗ相のパワー
トランジスタのベースに入力され、その他方はインパー
ク８７と増幅器９０を介し、インパーク８８と増幅器９
１を介し、そしてインパーク８９と増幅器９２を介して
Ｘ相。

ｙ相、ｚ相のパワートランジスタのベースに入力される
。そしてこれらのパワートランジスタは比較器８１，８
２．８３から出力されるそれぞれ１２０°位相を異にす
る不等幅のパルス信号と、同様に位相を１２０°異にし
てインバ〜り８７，８８゜８９から出力される不等幅の
パルス信号にょシ導通制御され、同期電動機３に正弦波
近似の不等幅のパルスが加えられる。

ＰＴは電圧変成器で、母線Ｒ，Ｓ間の線間電圧を検出し
、整流器Ｄ！に入力し、整流した電圧を２分し、その一
方を零交叉比較器３１に入力する。

零交叉比較器３１は整流電圧が零レベルを交叉するとき
にパルスを出力する。３２は周波数検出器で、入力され
たパルスの周期を測定して周波数Ｆをめ、同期引入れ可
能すベシに相当する低周波に設定された周波数設定信号
Ｆ１　と共に比較器Ｓ１　に入力する。周波数比較器Ｓ
、は検出周波数Ｆが設定周波数Ｆ８　よシ小であるか否
かの比較を行ない、その比較信号を制御部４０の不図示
の判定部に入力する。整流器り、の整流電圧の他方は電
圧検出回路３４に入力され、その電圧■を低い値に設定
された電圧初期値ｖ１が設定電圧として入力される電圧
比較器Ｓ２に加えられる。ＴＡとＴＢ　は制御部４θに
内蔵されているタイマの常開接点と常閉接点であシ、内
蔵されている不図示のタイマの作動によシ常開接点ＴＡ
が閉じているときに検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ１　よシ低
いか、等しいかの比較を行ない、そして増幅器３５と閉
じている常開接点ＴＡを介して制御部４０の判定部に入
力される。制御部４０は周波数比較器Ｓ１　と電圧比較
器Ｓ２　との比較判定に基づいて、周波数ＦをＦ、に固
定、即ち制御部４０から出力される周波数指令信号ａに
よシ３角波メモリ６４から出力されるデジタルの３角波
信号の周波数を固定し、そして電圧指令信号ＣをＤ／Ａ
変換器７１　、７２　。

７３に入力し、その正弦波信号ｒ、ｓ、ｔの振幅を直線
的に増加させる。所定時間経過した後に不図示のタイマ
の作動が終了すると、閉じている常開接点ＴＡは開とな
シ、開いている常閉接点ＴＢは閉じる。これによシ整流
器Ｄ１からの整流電圧Ｖは、同期引入れ可能すベシに相
当する低周波数である設定周波数Ｆ１に最適な電圧であ
る設定電圧ｖ２が入力されている電圧比較器Ｓ２に入力
され、検出電圧■が設定電圧Ｖ２に達したか否かの比較
を行々い、その比較電圧は増幅器３６と常閉接点ＴＢを
介して制御部４０の不図示の判定部に入力される。また
、母線Ｒ，Ｓに設けられた変流器ＣＴから検出した電流
は、整流器Ｄ２に入力され、同期引入れを確認できる電
流値に設定された設定電流■１　が入力されている電流
比較器Ｓ４に導びかれ、減少して行く検出電流工が設定
電流■１　に等しいか又はこれよシも小であるか否かの
比較を行ない、制御部４００判定部に入力する。

第２図は、第１図に示す装置を用いて本発明のインバー
タ駆動用同期電動機の始動方法を実施するための手順を
示すフローチャートである。なお、ｌから７で示す数字
はステップを示し、１がら５で示すステップは停止中の
同期電動機３を予備励磁し、同期電動機３を始動させる
始動モードにおいて行なわれる手順を示し、ステップ６
は同期電動機３を加速させる加速モードの手順を示し、
ステップ７は同期電動機３を所定速度で回転させる定常
モードを示す。

ステップＩにおいて、停止中の同期電動機３に低い周波
数を持つ低い電圧を加えて予備励磁し、電圧変成器ＰＴ
から検出した整流電圧から周波数Ｆをめ、同期引入れ可
能すベシに相当する低周波数である設定周波数Ｆ１の入
力された周波数比較器Ｓ、において、検出周波数Ｆが設
定周波数Ｆ１　よシ低いか否かの比較を行ない、Ｎｏで
あるならその比較を繰返し、ＹＥＳ　であるならステッ
プ２に進む。ステップ２において、電圧変成器ＰＴから
検出し、整流された検出電圧Ｖと低い値の初期値Ｖ１　
に設定されている設定電圧Ｖ、の入力されている電圧比
較器Ｓ２において、検出電圧■が設定電圧■ｌ　よシ小
さいか、又は等しいかの比較を行ない、ＮＯであるなら
これを繰返し、ＹＥＳであるならステップ３に進む。ス
テップ３において、前記したステップ１と２における比
較条件が充たされると、制御部４０から出力される周波
数指令信号ａによシ正弦波信号ｒ、ｓ、ｔと３角波信号
ｄの周波数が固定され、また電圧指令信号Ｃの加えられ
るＤ／Ａ変換器７１，７２．７３から出力される正弦波
信号の電圧レベルを直線的に増加させ、インバータ出力
周波数Ｆを設定周波数Ｆ１に固定した状態で、インパー
ク出力電圧■をＶ１＋に、　ｔで示されるように時間と
共に直線的に増力ρさせる。

なお、定数に１は、非同期時には大電流が同期電動機３
の１次側巻線に流れるから、その大電流の流入を緩和す
るために徐々に電圧を上昇させることが必要となシ、こ
のため低い値に設定されている。また、ンＡ変換器７１
，７２．７３のゲインを少しづつ上昇させて制御する電
圧指令信号Ｃを出力することとが必要である。

ステップ４において、検出電圧■が設定電圧ｖ２に等し
くなったか否かの比較を行ない、Ｎ。

であるならその比較を繰返し、ＹＥＳであるならステッ
プ５に進み、検出電流■が設定電流工、よシ小さいか、
又は等しいかの比較を行ない、この比較条件を充たすこ
とによシ、同期引入れが行なわれたということを確認で
きると共に、加速準備が完了したことを知ることができ
る。なお、ステップ５において、ＮＯであるならその比
較を繰返し、ＹＥＳであるならステップ６に進む。ステ
ップ４と５の比較条件が充たされると、制御部４ｏから
出力される周波数指令信号ａと電圧指令信号Ｃとによシ
１正弦波信号ｒ、ｓ、ｔおよび３角波信号ｄの周波数と
正弦波信号ｒ、ｓ、ｔの電圧レベルとを直線的に増加さ
せ、検出周波数ＦがＦ１十に２ｔ。

検出電圧Ｖがｖ２＋に３ｔ　となるまで電動機を加速す
る。なお、ｋ２　とに３は定数である。このようにして
、ステップ６において周波数Ｆと電圧Ｖを直線的に増加
させ、同期電動機３を所定期間加速させ、そしてステッ
プ２において、同期電動機３は定常モードで回転する。

第３図は、同期電動機３を予備励磁する始動モード時に
おけるＲ−８間に入力される正弦波近似の不等幅パルス
の線間電圧を示す。

始動モード時において、第１図囚に示す比較器８ノと８
２．Ｊ８３から出力されるＵ相〜Ｗ相のパワートランジ
スタを導通させるパルス信号と、Ｘ相〜Ｚ相のパワート
ランジスタを導通させるパルス信号とによシ、所定のＰ
ＷＭ制御を行なって予備励磁するものであるが、かかる
予備励磁の１ステツプとして例えば順変換部１から出力
される整流電圧が、Ｕ相パワートランジスタと、Ｒ相と
、Ｙ相パワートランジスタとを流れるように制御し、ま
た■相パワートランジスタと、Ｓ相と、Ｘ相パワー１ラ
ンジスタとを流れるように制御すると、Ｒ−８間の線間
電圧は第３図の点線で示すような正弦波近似の電圧パタ
ーンが得られるのである。

第４図は加速モード時における正弦波信号ｒ。

ｓ、ｔと３角波信号ｄとを比較し、例示的に正弦波信号
ｒと３角波信号ｄとの比較により得られた不等幅のパル
ス信号を示し、第５図はこのようにして比較器８１，８
２，８３がら出力されるパルス信号を逆変換部２におけ
るパワートランジスタに加えて導通制御し、同期電動機
３のＲ，Ｓ、Ｔ相に入力して得られたＲ−８のＰＷＭ、
１間電圧波形、Ｓ−’ｒｏｐｗＭａ間電圧波形、Ｔ　−
ＲノＰ　ＷＭＭｊ１間電圧波形を示す。

々お、第４図においてはすべてを図示していないが１ザ
イクルのｒ、ｓ、ｔの正弦波信号の振幅と、正弦波信号
に対し６倍周期の３角波信号ｄの振幅とを比較し、その
結果それぞれ位相を１２０ｃ異にした３列の不等幅パル
ス信号が得られるが、第５図に示すようにＰＷＭ信号群
の１サイクルを６等分し、６０°の各位相区間Ｐ１〜Ｐ
６　に１つのパルスを含む６個の不等幅パルス列が正弦
波近似となってＲ−Ｓ相、Ｓ−Ｔ相、Ｔ−Ｒ相の線間電
圧を形成するのである。

次に、第１図に示す電圧型ＰＷＭインバータを用いて本
発明のインバータ駆動用同期電動機の始動方法の実施例
の作用を説明する。

制御部４０から出力される周波数指令信号ａを発振器４
１に加えると、発振器４１はその周波数指令信号ａに従
った発振を行ない、その発振出力をカウンタ４２，４３
に入力する。カウンタ４２の計数出力は正弦波メモリ６
１，６２，６３にアドレス入力として入力され、正弦波
メモリ６１゜６２．６３からは位相をそれぞれ１２０°
異にするデジタルの正弦波信号が出力され、次いでＤ／
Ａ変換器７１，７２．７３に入力され、アナログの正弦
波信号ｒ、ｓ、ｔと々って比較器８１，８２゜８３の一
方の入力端子に入力される。なお、制御部４０から出力
される電圧指令信号ＣがＤ／Ａ変換器７１．７２．７３
にゲイン制御信号として入力され、Ｄ／Ａ変換器７１，
７２，７３から出力される正弦波信号ｒ、ｓ、ｔの振幅
を自動的にコントロールする。

一方、カウンタ４３からの計数出力が３角波メモリ６４
に入力されると、予備励磁モードに対応した低周波のデ
ジタルの３角波信号が出力され、これをＤ／Ａ変換器７
４に入力され、アナログの低周波の３角波信号ｄを比較
器８１，８２．８３の他方の入力端子に入力される。比
較器８１．８２゜８３からは正弦波信号ｒ、ｓ、ｔと３
角波信号ｄとを比較し、逆変換部２のＵ相、■相、Ｗ相
、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相のパワートランジスタの導通を制御
する第３図に示す如き不等幅のパルス信号が得られる。

順変換部１から出力される整流電圧を、前記したパルス
信号によるパワートランジスタの導通を制御し、不等幅
パルスとして停止中の同期電動機３の１次側巻線の各相
に入力する。このようにして入力された不等幅パルスに
よシ、第３図の点線で示される正弦波状のＲ−８の線間
電圧が発生される。このようにして低周波でかつ低レベ
ルの電圧が、停止中の同期電動機３の１次側巻線を予備
励磁し、同期電動機３を静止状態にとどめておく。

この状態において、同期電動機３のＲ−３の線間電圧を
電圧変成器ＰＴによシ検出し、これを整流器Ｄ１によシ
整流し、零交叉比較器３１に入力し、その出力パルスを
周波数検出回路３２に入力し、その周期から周波数Ｆを
め、これを同期引入れ可能すベシの低周波数に設定した
設定周波数Ｆ、が入力されている周波数比較器Ｓ、に入
力し、検出周波数Ｆが設定周波数Ｆ１　よシも小さいか
否かの比較を行ない、その偏差信号を増幅器３３を介し
て制御部４０内の不図示の判定部に入力される。また、
整流器Ｄ１　の出力電圧を電圧検出回路３４を介し、検
出電圧Ｖとして低い値の初期値に設定されている設定電
圧■１が入力されている電圧比較器Ｓ２に入力する。な
お、このとき制御部４０に内蔵されているタイマが作動
して常開接点ＴＡを閉じ、常閉接点ＴＢを開にする。従
って、電圧比較器Ｓ２において検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ
１より低いか、又は等しいかの比較を行ない、その偏差
信号は増幅器３５と閉じている常開接点ＴＡを介し制御
部４０内の不図示の判定回路に入力される。

検出周波数Ｆが設定周波数Ｆ□に等しくかつ検出電圧Ｖ
が設定電圧■、に等しくなったことを判定回路が検出す
ると、制御部４０は、周波数指令信号ａをＦｌに固定し
たままで電圧指令信号Ｃをゲイン制御信号としてＤ／Ａ
変換器７１，７２，７３に入力し、時間ｔと共に徐々に
電圧レベルを増加する正弦波信号ｒ、ｓ、ｔを出力する
。また、制御部４０から周波数指令信号ａが出力され、
この指令信号ａに従った発振をする発振器４１の出力は
カウンタ４３に入力され、その出力を３角波メモリ６４
に入力し、デジタルの３角波信号の周波数を固定し、Ｄ
／Ａ変換器７４からは周波数固定の３角波信号ｄが出力
される。このようにして、同期電動機３の１次側巻線に
周波数Ｆ１が固定でかつ電圧が直線的に徐々に増加する
電圧Ｖ−Ｖ１＋に１ｔ　が印加される。

電圧変成器ＰＴによシ検出された電圧Ｖを設定電圧■２
の入力された電圧比較器Ｓ３に入力される。電圧比較器
Ｓ３において検出電圧Ｖが設定電圧Ｖ２に等しいか否か
の比較を行々う。なお、′常閉接点ＴＢは、タイマの作
動停止によシ初期状態に復帰するから、電圧比較器Ｓ３
の偏差信号は増幅器３６と常閉接点ＴＢを介して制御部
４０内の不図示の判定回路に入力される。次に、変流器
ＣＴがらの検出電流工を整流器Ｄ２を介し、同期又は非
同期を確認できる電流値に設定された設定電流■、の入
力されている電流比較器ｓ４に入力され、検出電流ｌが
設定電流１１　と等しいが又は小さいかの比較を行ない
、その偏差電流を制御部４ｏの不図示の判定回路に入力
する。判定回路にて検出電流■と設定電流■１とが■≦
１１の関係にあると判定すると、このときには同期引入
れが可能であシかつ加速準備が完了した状態になってい
るから、判定部４０から周波数指令信号ａと電圧指令信
号Ｃとを時間の経過と共に上げて行く信号が出力される
。

周波数指令信号ａが発振器４１に入力されると、発振器
４１は周波数指令信号ａに従った発振をし、その発振出
力をカウンタ４３に入力する。カウンタ４３の計数出力
は３角波メモリ６４に入力され、加速モードの時間と共
に線形に増加するデジタルの３角波信号が３角波メモリ
６４がら出力され、Ｄ／Ａ変換器７４から時間と共に周
波数が線形に増加する３角波信号ｄが出力され、比較器
８１゜８２．８３に入力される。

電圧指令信号ＣはＤ／Ａ変換器７１，７２，７３に時間
と共に振幅を増加させるゲイン制御信号として入力され
るから、Ｄ／Ａ変換器７１　、７２　。

７３からは時間と共に電圧レベルが増加する正弦波信号
ｒ、ｓ、ｔが出力され、比較器８１，８２゜８３に入力
される。比較器８１，８２，８３からは第４図に示され
る不等幅パルスが出力され、これによシパワートランジ
スタの導通制御を行なって同期電動機３の１次側巻線に
時間と共に増加する周波数Ｆ　＝　Ｆｌ　＋に２ｔと電
圧Ｖ　＝　Ｖ２　＋　ｋ　ｓ　ｔとを印加し、始動させ
る。その際、Ｒ−８相、ｓ−Ｔ相、Ｔ−Ｒ相にあられれ
る線間電圧は第５図に示される。

このように時間と共に直線的に増加する周波数と電圧を
加えて同期電動機３を加速する。

同期電動機３が所定速度に達して定常運転に入ったとき
は、定常モードのＰＷＭパターンで運転する。

以上の実施例の説明において、電圧型ＰＷＭインバータ
を用いて同期電動機を始動させる本発明の方法について
述べたが、電圧振幅の変化する電圧型ＰＡＭ（パルス振
幅変調）インバータを用いても本発明の方法を実施する
ことができる。

本発明の方法は、第６図に示す電流型ＰＷＭインパーク
を用いても実施できる。

第６図において、電流型ＰＷＭインパークは順変換部１
と、リアクトルＲｅと、逆変換部２と、制御装置４と、
負荷側の電磁エネルギーを整流する整流器５と、回生さ
れる電磁エネルギーを吸収する電解コンデンサ６と、吸
収した電磁エネルギーを消費する抵抗７とによ多構成さ
れている。

このように構成された電流型ＰＷＭインハークは第１図
囚、ａ３）に示す電圧型ＰＷＭインパークと同様な手法
にて同期電動機３を始動させることができるものであり
、エネルギシ吸収用の整流器５と、電解コンデンサ６と
、抵抗７とを備えている点で相違するだけである。なお
、この場合においても電流型ＰＡＭインバータを用いて
本発明の方法を同様に実施することができる。

さらに、本発明の方法は第７図に示す電流制御型ＰＷＭ
インパークを用いても実施することができる。

第７図において、電流制御型ＰＷＭインパークは、順変
換部１と、リアクトルＲ８と、逆変換部２と、制御装置
４とから構成されてお９、制御装置４から出力されるパ
ルス信号を逆変換部２のパワートランジスタに加えて導
通制御し、同期電動機３を始動させる作用とその効果は
第１図に示す電圧型Ｗンノ→のそれと同様であシ、単に
制御装置４の内部構成が相違するだけである。その内部
構成は周知であるから、簡単に述べると、８，９゜１０
はそれぞれ位相を１２０°　異にするアナログの正弦波
信号を発生する基準電流発生器であシ、１１．１２，１
３は変流器ＣＴによシ検出された電流と電流基準信号と
の比較を行なうヒステリシス比較器であシ、１４，１５
．１６はゲート回路、１７．１８．１９はインバータで
ある。ゲ〒ト回路１４，１５，１６の出力は逆変換部２
のＵ相。

■相、Ｗ相のパワートランジスタに印加され、インバー
タ１７．１８．１９の出力はＸ相、Ｙ相。

Ｚ相のパワートランジスタに印加され、順変換部１から
出力される整流電流を不等幅パルス信号によシ制御し、
同期電動機３に正弦波近似の不等幅パルス信号を入力す
る。

壕だ、この場合においても、本発明の方法は電流制御型
ＰＡＭインパークを用いても実施することができる。

以上説明した本発明の実施例によると、同期引入れ可能
すベシに相箔する低周波数と低い電圧レベルとを持つパ
ルスによシ同期電動機を予備励磁して始動させるから、
その始動電流は非常に少なくてすみ、従来方法によると
定格電流の約１０倍の始動電流を必要とするのに対し、
定格電流の約１．５倍程度ですみ、従って従来方法に用
いるインバータと同一容量のインバータを使用して同期
電動機を始動させる場合には約６倍以上の負荷慣性モー
メントＧＤ２を持つ負荷を始動させるととができると共
に、回転子のダンパ巻線の断面積を大にする必要がない
から、従来方法によるものと比較して約２倍程度の高い
回転数にて回転子を回転させることができる。

さらに、インハ」クエ台にて多数の同期電動機を運転す
る場合には、静止状態から同一の回転角度にて加速でき
、完全に同期運転することができる。

（効果）以上説明したように本発明によると、停止中の同期電動
機の１次側巻線の各相に、同期引入れ可能すベシに相描
する周波数Ｆ、よシも低い周波数でかつ低い電圧レベル
を有するインバニタからのパルスによシ交流予備励磁を
行ない、次に周波数をＦｌに固定し、時間と共にゅっく
シと増加する電圧レベルを持つパルスを入力し、検出電
流値から静止状態で同期引入れに入りたことを検知し、
周波数と電圧レベルを時間と共に直線的に増加するパル
スを入力して加速させるものであるから、始動時の始動
電流が従来方法によるものと比較して大幅に少なくなシ
、このためインバータの始動容量が小さいものですみ、
そして従来方法を実施するインパークの始動容量と同一
の始動容量を持つものを用い、本発明の方法にょシ同期
電動機を始動させる場合には、よシ大きな負荷慣性モー
メントＧＤ２を持つ負荷を始動させることができるから
、その始動可能領域を大幅に拡大できると共に、誘導電
動機として始動させる際に必要とされるすベシを小さく
するためのダンパ巻線の断面積を犬にする必要がなく、
このため回転子強度が大となシ、トれにょシ高速回転に
充分に耐えることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（４）は本発明のインバ〜り駆動用同期電動機の
始動方法を実施するための装置の回路図、第１図（ト）
はその装置の比較部の詳細を示す回路図゛、第２図は本
発明の方法を実施するための手順を示すフローチャート
、第３図は始動モードにおけるＲ−３間に入力される不
等幅パルスと点線で示すＲ−８の線間電圧とを示す波形
図、第４図は加速モードにおける正弦波信号ｒ　、　ｓ
　、　ｔ−と３角波信号ｄとの波形と正弦波信号ｒと３
角波信号ｄとの比較から得られた不等幅パルスとの波形
図、第５図は加速モードにおけるＲ−３相、Ｓ−Ｔ相、
Ｔ−Ｒ相の線間電圧を示す正弦波近似のパルス波形図、
第６図は電流型ＰＷＭインバータの回路ブロック図、第
７図は電流制御型ＰＷＭインバータの回路ブロック図で
ある。図中、１は順変換部、２は逆変換部、３は同期電動機、
４は制御装置、４ｏは制御部、４１は発振器、４２と４
′３はカウンタ、６１，６２，６３は正弦波メモリ、６
４は３角波メモリ、７１７２．７３，７４はＤ／Ａ変換
器、８ｏは比較部、８１．８２．８３は比較器、８４，
８５，８６゜９０．９１，９２は増幅器、８７．８８．
８９はインバータ、Ｓｌは周波数比較器、ｓ２　、Ｓ３
は電圧比較器、Ｓ４は電流比較器、３１は零交叉比較器
、３２は周波数検出回路、３４は電圧検出回路、３３，
３５．３６は増幅器を示す。第３図光４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）停止している同期電動機の１次側巻線の各相に、
インバータから同期引入れ可能すベシに相当する周波数
Ｆ１　よシも低い周波数を有しかつ低電圧レベルを持つ
パルスを入力して交流による予備励磁を行ない、次に前
記周波数Ｆ１に固定された周波数でかつ時間と共にゆつ
くシと増加する電圧レベルを持つパルスを入力し、検出
電流と設定電流との比較から静止状態で同期引入れに入
ったことを検知して、周波数と電圧レベルとを時間と共に直線的に増加するパ
ルスを入力して加速する、インバータ駆動用同期電動機の始動方法。
（２）前記インバータが電圧型ＰＷＭインノく一夕又は
電圧型ＰＡＭインバータである特許請求の範囲第（１）
項記載のインバータ駆動用同期電動機の始動方法。
（３）前記インパークが電流型ＰＷＭインバータ又は電
流型ＰＡＭインバータである特許請求の範囲第（１）項
記載のインバータ駆動用同期電動機の始動方法。
（４）前記インバータが電流制御型ＰＷＭインバータ又
は電流制御型ＰＡＭインパークである特許請求の範囲第
（１）項記載のインバータ駆動用同期電動機の始動方法
。