JPS60210181A

JPS60210181A - インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法

Info

Publication number: JPS60210181A
Application number: JP6445084A
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

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、インバータ出力を制御して同期電動機を始動
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、始動時には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させる。

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べ９の釣機程度
でないと実用的ではない。このため回転子に設けられた
ダンパ巻線の断面積を犬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。また、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倍以上の大きな始動電流が同期電動機の１次
側巻線に流れ°るので、同期電動機を駆動制御するため
のインバータの始動容量を相当程度大きくしなければな
らない。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し釣機か、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発生の誘因となシ易く
、またその材質強度にはバラツキが多く、従って信頼性
に欠けるという不都合な点があった。− （目的）本発明は、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、固定された低
い周波数と固定された低いレベルの電圧を加えて予備励
磁し、インバータから同期電動機に入力される電流が最
適設定値範囲内にあることを確認してから電圧を急激に
増加させ、前記した電流が所定時間の開設定電流以内に
あることを確認し、その後に電圧と周波数とを時間と共
に直線的に増加させて同期電動機を加速させ、もって非
常に小さい始動電流で同期電動機を自己始動させるイン
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。

（発明の概要）本発明は、停止中の同期電動機の１次側巻線の各相に固
定された低い周波数と固定された低レベルの電圧とによ
シ予備励磁し、インバータから同期電動機に入力される
電流が最適設定値範囲内にあることを確認して前記電圧
のレベルを急激に増加させ、インバータから同期電動機
に入力される電流が設定電流以内にあることを確認した
後に、周波数と電圧を時間と共に直線的に増加させて同
期電動機を加速させるものである。

（実施レリ）以下において本発明のインバータ駆動用同期電動機の始
動方法の実施例を説明する前に、本発明の基礎となる概
念を説明する。

同期電動機を自己始動させる場合に、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行なわれて同
期電動機として回転することになるが、停止中の同期電
動機の１次側巻線に比較的低周波の微小交流電圧を加え
ると、同期電動機に回転磁界が発生され、その交流電圧
の周波数と同一の回転数にて回転する。このときの回転
磁界の強さは非常に弱いから、回転子を回転駆動させる
程度の力にはならない。成る時刻において、回転子中に
配設された永久磁石の極性と回転磁界の極性とは空間的
に同一極性となるか、又は反対極性となる。このときに
流れる１次側巻線の電流は、前記した永久磁石の極性と
回転磁界の極性とが同一極性で又は反対極性で対向する
かに応じて、時時刻々に変化する。その１次側巻線に流
れる電流が最小になった時点で、交流電圧を徐々に定格
電圧まで増加させれば、その瞬間からトルクが発生し、
加速トルクとなる。そこで交流電圧の周波数と電圧との
値を適当に選ぶことによシ、そのまま同期引入れを行な
って加速することができる。

次に、交流電圧の周波数と電圧とを適当な値に選ぶ方法
について述べる。

一般に、同期電動機のトルクは第７図に示すように負荷
角を横軸に、トルクを縦軸にして示される。なお、ａは
平均加速トルクＴａを、ｂは機械損と負荷反抗トルクと
の和を示すトルクである。そして、正方向の加速トルク
の負荷角の範囲は、第７図のδの区間で示される。この
負荷角δを時間になおすと、次の式％式％（１）で示される、ここでｆはここでめようとする周波数、Ｐ
は極対数、ｔΔは加速トルク正の時間を示す。なお、δ
は設計の段階で定まっている値である。

一方、この加速トルク正の時間内に、機械損と負荷反抗
トルクとの和である反抗トルクに打ち勝って、交流電圧
の周波数の速度まで加速しなければ、回転子および負荷
慣性モーメントを同期引入れすることができない。その
条件を示す式は、ＬΔ〉Ｋ−Ｊ／Ｔａ−ｆ／Ｐ（２）で表わされる、ここでＪは全慣性モーメント、Ｔａは平
均加速トルク、Ｋは定数、Ｐは極対数である、なお、ｆ
はめようとする周波数である。また、（２）式において
も、全慣性モーメントＪ、平均加速トルクＴい定数に１
極対数Ｐは既知の値である。

前記した（１）式と（２）式から周波数をめ、そして周
波数は電圧に比ｆｉｔする関係を持っているから、即座
に電圧がめられる。

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　（／ｊル
ス幅変調）インバータを示し、同図（蜀はその装置の電
気回路を示し、同図（Ｂ）はその装置の比較部の詳細を
示す。

第１図（４）において、ｌは３相母線よシ供給される母
線電流を整流器により直流に変換する順変換部であり、
２は後述の制御装置４にょ９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
によシ構成される逆変換部で、１、順変換部１から供給
される整流電圧を・ぐ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に加えて同期電動機
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によシミ圧型部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４゜から出力
される周波数指令信号ａに従った周波数にて発振し、そ
の発振周波数はカウンタ４２と４３に入力され、そして
カウンタ４２と４３との計数出力はＲＯＭを有する正弦
波メモＩ）ｅ１ｒ６２゜６３と３角波メモリ６４とのア
ドレス入力となる。

正弦波メモリ６１，６２．６ｇには同一の正弦波形が量
子化されて記憶されているが、正弦波メモリ６１，６２
．６３の記憶波形はそれぞれ１２００づつ位相がずれて
いる。カウンタ４２からの計数出力が正弦波メモリ６１
．６２．６３に入力されると、読出されたデジタルの正
弦波信号が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が比較部８θの比較器
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
ら出力される電圧指令信号Ｃがゲイン制御信号として入
力されると、その電圧指令信号Ｃに従った電圧レベルの
増大した正弦波信号ｒ　＋　Ｓ　＋　ｉを出力する。

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７４に入力
されると、アナログの３角波信号ｄを出力し、これを比
較器＆１．８２．８３の他方の入力端子に入力する。

なお、３角波メモリ６４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加えられるカウンタ４３が
、その発振周波数を計数し、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６４には予備励磁モ
ードの周波数をもつデジタルの３角波信号を出力し、ま
た加速モードの周波数を持つデジタルの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（Ｂ）において、比較器８１，８２．８３は正弦
波信号ｒ、ｓ、ｔと３角波信号ｄとの振幅比較を行ない
、正弦波信号ｒ、ｓ、ｔの振幅が３角波信号ｄのそれよ
シも高いときにそれぞれ位相を１２０゜異にする不等幅
のパルス信号を出力する。比較器８０．１１１．１１２
の出力は２分され、その１方は逆変換部２のＵ相、■相
、Ｗ相の・やワートレンジスタのベースに入力され、そ
の他方はインバータ８７と増幅器９０と、インバータ８
８と増幅器９１と、インバータ８９と増幅器９２とを介
してｘ相、ｙ相、２相のパワートランジスタのペースに
入力される。Ｕ相、■相、Ｗ相の・ぐワートランジスタ
は比較器８１，８２．８３から出力されるそれぞれ１２
０°位相を異にする不等幅パルスにより導通制御され、
Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相のパワートランジスタは比較器８１，
８２，８３からノｅルス信号が出力されていないときに
作動するインバータ８７．８８．８９から出力されるそ
れぞれ１２０゜位相を異にする不等幅パルスにより導通
制御され、順変換部１から出力される整流電圧を不等幅
パルス電圧に変換し、同期電動機３に入力する。同期電
動機３のＲ−３，Ｓ−Ｔ、Ｔ−Ｒ間の線間電圧は、後述
の第３図に示されている。

ＣＴは変流器で、あシ、変流器によシ検出された電流は
整流器Ｄ２に入力され、その検出電流工は２分され、そ
の一方は設定電流工０±ΔＩｏが入力される電流比較器
Ｓ１に加えられる。電流比較器Ｓ】において、検出電流
Ｉが設定電流ＩＯ±Δ工０で示される最適設定値範囲内
にあるか否かの比較を行なう。

なお、通常は、検出電流Ｉが最小になった時刻を検出す
ることによシ前記した電流比較方法に代えている。

これよシ先に、制御装置４ｏに不図示のタイマＴＩ　Ｉ
Ｔ２が内蔵されているが、タイマＴ１が当初から作動し
、常開接点ＴＩＡを閉じ、常閉接点ＴＩＢを開いている
。

従って、電流比較器ｓｌの偏差信号は増幅器３１、閉じ
ている常開接点ＴＩＡを介して制御装置４０内の不図示
の判定回路に入力される。電流比較器Ｓ１において検出
電流、即ちインバータの出９カ電流工が最適設定値範囲
内。±Δ工。内に達したことを制御装置４ｏ内の不図示
の判定回路が判定し、電圧指令信号Ｃを出力し、これを
Ｄ／Ａ変換器７１゜７２．７３に入力し、正弦波信号ｒ
　＋　Ｓ　）　Ｌの電圧レベルを増大させ、もって同期
電動機３に入力される電圧ＶをＶｌに急激に増加させる
。

ＰＴは電圧変成器で、電圧変成器ＰＴにょシ検出した同
期電動機３の大刀電圧Ｖを整流器Ｄｌに入力し、これに
ょシ整流、平滑化された電圧を設定電圧Ｖ１が入力され
ている電圧比較器Ｓ２に入力する。検出電圧Ｖが設定電
圧ｖ１と等しくなったことを電圧比較器Ｓ２が検出し、
その比較信号を制御部４０の不図示の判定回路に入力す
る。

ところで、同期電動機３に入力される電圧Ｖを電圧ｖｌ
に増加させる場合に急激にこれを行なうから、同期電動
機３に入力される電流が急変する過渡現象が発生するが
、過渡現象における電流比較器Ｓ３による電流の検出を
避けるため、タイマＴｌの作動をｔ１時間だけ保持させ
ることが必要となる。

そこで、前記したように電圧指令信号ＣをＤ／Ａ変換器
７１，７２．７３に加える際に、タイマＴｌをｔ１時間
だけ作動させ、常閉接点Ｔ’ｔａを開く。

タイマＴｌがｔ１時間経過すると初期状態に復帰し、開
いていた常閉接点ＴｉＢを閉じ、閉じていた常開接点Ｔ
ＩＡが開く。

次に、検出電流が安定した状態でタイマＴ２が作動させ
られ、常開接点Ｔ２Ａが閉じると、その期間だけ変流器
ＣＴによシ検出されたインバータの出力電流、即ち同期
電動機３への入力電流Ｉが電流比較器Ｓ３に入力されて
設定電流１１との比較が行なわれ、出力電流工が設定電
流■１よシ小さいか否かの比較信号が増幅器３２を介し
、制御部４０の不図示の判定回路に入力される。

なお、入力電流Ｉが設定電流Ｉｌよシ小さいという条件
の下で、同期電動機の同期回転が安定しているというこ
とを判断することができる。

このようにして、例えばｔ２時間内にその比較結果から
同期回転が安定しているということを確認すると、制御
部４０から出力される周波数指令信号ａによシ、周波数
が時間と共に直線的に増加する３角波信号ｄと正弦波信
号ｒ、ｓ、ｔとが比較器８１，８２．８３に入力され、
また電圧レベルが時間と共に直線的に増加させる電圧指
令信号Ｃが比較器８１，８２．８３に入力され、これに
よって、インバータからは時間な共に直線的に増加する
周波数と電圧とが出力され、同期電動機３を定格速度ま
でに加速させる加速モードに入る。

第２図は正弦波信号ｒ　ｐ　Ｓ　、ｔと３角波信号ｄと
の振幅比較をして得られた不等幅のパルス波形を示し、
第３図は、このようにして得られた不等幅１？ルスを逆
変換部２の・ぐワートランジスタに加え。

その導通制御を行ない、その結果同期電動機３のＲ−３
相、Ｓ−Ｔ相、Ｔ−Ｒ相に印加される■緊線間電圧を示
す。

第２図において、ｒ、ｓ、ｔは第１図（５）に示すＤ／
Ａ変換器７１，７２．７３から出力され、比較器＆１，
８２．８３に入力される正弦波信号であ’ｔ、ａはＤ／
Ａ変換器７４よシ出力され、比較器８１．８２．８３に
入力される３角波信号である。

この３角波信号ｄは、正弦波信号ｒ、ｓ、ｔに対し６倍
周期の周波数を有している場合を例示的に示している。

実線で示す正弦波信号ｒと３角波信号ｄとの振幅比較を
行ない、正弦波信号ｒの振幅が３角波信号ｄのそれよシ
も大なるときに同図に示すように不等幅の・ぐルス信号
が得られる。

なお、制御部４０から周波数指令信号ａが出力されると
、正弦波信号ｒ＋ｓ＋ｔと、３角波信号ｄの周波数は周
波数指令信号ａに従って高くなったり、低くなったシし
て制御され、また制御部４０から同時に電圧指令信号Ｃ
が出力され、正弦波信号ｒ、ｓ、ｔの電圧レベルが電圧
指令信号Ｃに従って大となったシ、小となったシして制
御される。

このようにして制御された不等幅のパルス信号をパワー
トランジスタに入力することにより、インバータから出
力される周波数と電圧を制御することができる。

第３図において、第２図に示す不等幅パルス信号を逆変
換部２における・ぐワートランジスタに入力し、これら
のパワートランジスタの導通を制御し、順変換部１から
出力される整流電圧に・ぐルス幅制御を行ない、得られ
た不等幅パルスをインバ・−夕から出力し、同期電動機
３に入力する、そして同期電動機３のＲ−３、Ｓ−Ｔ、
Ｔ−Ｒに発生した線間電圧が正弦波近似の不等幅パルス
として示されている。

なお、Ｐ０〜Ｐ６は、線間電圧波形の１サイクルを６等
分した６０°の位相区間を示し、これらの位相区間に１
つの／、ｏルスを含む６個の不等幅１？／レス列がＲ−
Ｓ　、Ｓ−Ｔ　、Ｔ−Ｒ相においてそれぞれ１２０°位
相を異にして正弦波近似の形で同期電動機に加えられて
いる。

第４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ら■は交流によ
る予備励磁モードを、ステップ■と［相］は加速モード
を示す。

ステップ■において、制御部４０から出力される周波数
指令信号ａによシ、正弦波メモ＋）’６１゜６２．６３
および３角波メモリ６４から、予備励磁モードにおける
低周波のデジタルの正弦波信号および３角波信号を読出
し、これをＤ／Ａ変換器７１〜７３および７４に加え、
低い周波数のアナログの正弦波信号ｒ、ｓ、ｔおよび３
角波信号ｄを出力させて比較器８１，８２．８３に入力
させ、また電圧指令信号Ｃによ、９　Ｄ／Ａ変換器７１
．７２゜７３を介して低い電圧レベルを持つ正弦波信号
ｒ。

ｓ、ｔを出力させ、これを比較器８１，８２．８３に入
力する。これらの３角波信号ｄと正弦波信号ｒ、ｓ、ｔ
との振幅比較から得られた不等幅パルスによシパワート
ランジスタの導通制御を行ない、インバータから同期電
動機３に低い周波数ｆ。でかつ低いレベルの電圧ｖｏが
入力され、同期電動機３の１次巻線の各相を予備励磁す
る。

ステップ■において、変流器ＣＴによシ検出したインバ
ータの出力電流■を電流比較器Ｓｌにおいて、出力電流
Ｉが最適設定値範囲■。±ΔＩｏの範囲内にあるか否か
の比較を行ない、ＮＯであるならその比較を繰返し、Ｙ
ＥＳであるならステップ■に進む。ステップ■において
は、制御部４０内の不図示のタイマＴ１が作動し、常、
開接点ＴＩＡを閉じ、常閉接点ＴＩＢを開いているから
、電流比較器Ｓ１の比較結果信号は制御部４０の不図示
の判定回路に入力される。

なお、ステップ■までの期間では、同期電動機には微少
電圧でかつ微少周波数の交流電力が入力されるから、同
期電動機３は静止状態にとどまつている。

ステップ■においては、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に入力され
、正弦波信号ｒ、ｓ、ｔの電圧レベルを増加させ、イン
バータから同期電動機３に入力される電圧をｖｌに増加
させる。ステップ■において、インバータから同期電動
機３に入力される電圧Ｖをｖｌに急に増加させると、負
荷電流が急変する過渡電流が発生するが、この過渡電流
がｔ１時間の開電流比較器Ｓ３に入力されないようにす
るため、岑まで動作状態にあるタイマＴｌを継続して作
動させ、常閉接点ＴＩＢを「開」、常開接点ＴＩＡを「
閉」の状態にとどめておく。ステップ■において、時間
ｔｌだけ常閉接点ＴＩＢが開くようにするため、時間ｔ
１が経過したか否かの判断を不図示のＣＰＵがし、ＮＯ
であるならタイマＴ１の作動時間を増加させ、ＹＥＳで
あるならステップ■に進む。このとき、タイマＴ１は作
動を停止するため、開いている常閉接点ＴＩＢは閉じ、
閉じている常開接点Ｔ１Ａを開く。そして、不図示のＣ
ＰＵの指令でタイマＴ２が作動し、常開接点Ｔ２Ａを閉
じる。

ステップ■において、検出電流Ｉが設定電流■１よシ小
さいか否かの比較を行ないステップ■に進む。ステップ
■において、タイマＴ２をｔ２時間だけ作動させる。こ
のようにして、ｔ２時間の間、検出電流Ｉが設定電流Ｉ
Ｉ以内にあるか否かを繰返し比較し監視し、同期電動機
３の同期回転が安定に行なわれているか否かの確認をす
るのである。

同期回転が安定に行なわれていることが確認されると、
ステップ■において、制御部４０から周波数指令信号ａ
と電圧指令信号Ｃとを上げる上げ命令が出力され、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＋８＋ｔの電圧レベルとが時間と共に直線的に
増加するように制御され、インバータから同期電動機３
に入力される電圧とその周波数をＶ’−＝Ｖ１　＋　ｋ
２ｔ　＋　ｆ＝ｆｏ　＋に１ｔの式で示されるように時
間と共に直線的に増加させ、加速モードに入シ、そして
ステップ［相］において定常モードの運転へと移行する
。

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から周波数指令信号ａと電圧指令信号Ｃとが
出力され、３角波メモリ６４から予備励磁モードのデジ
タルの３角波信号を読出し、Ｄ／Ａ変換器７４からアナ
ログの低周波信号ｄを出力させ、これを比較器８１，８
２．８３に入力し、そして正弦波メモＩＪ　６　ノ、　
６　、？　、　ｔ；　ｓから予備励磁モードのデジタル
の正弦波信号を読出し、歌偵変換器７１，７２．７３か
ら微少周波数でかつ低レベルの正弦波信号ｒ、ｓ、ｔを
出力させ、これを比較器８１，８２．８３に入力させる
。比較８１゜８２．８３からは低周波でかつ低レベルの
不等幅のｉＲルス信号が出力され、これによシ逆変換部
２のパワートランジスタの導通を制御し、インバータか
ら同期電動機３に入力される電圧を低レベルの電圧■ｏ
に固定しかつその周波数を低周波数ｆ。

に固定し、１次側巻線の各相を交流にて予備励磁する。

インバータから同期電動機３に入力される電流を変流器
ＣＴによシ検出し、これを整流器Ｄ２より整流して電流
比較器Ｓｌに入力する。このとき、タイマＴ１が作動し
、常開接点ＴＩＡを閉じ、常閉接点ＴＩＢを開く。電流
比較器Ｓｌにおいて、検出電流Ｉが最適設定値範囲Ｉ。

±ΔＩｏ内に存在しているか否かの比較をし、その比較
結果の偏差信号が制御部４０の不図示の判定回路に入力
される。検出電流Ｉが最適設定値■。±Δ工。内に存在
する場合には、静止状態での同期電動機の固定子巻線電
流と回転子の相対的位置関係が最適であると判断し、制
御部４０から出力される電圧指令信号Ｃを上げ命令にし
てＤ／Ａ変換器７１，７２．７３に入力され、正弦波信
号ｒ、ｓ、ｔの電圧レベルを増加させ、もってインバー
タから同期電動機３に入力される電圧Ｖをｖｌに急激に
増加させる。電圧ｖ１に急激に増加させるため、電流が
急変する過渡電流が発生するが、過渡電流の発生時に電
流比較器Ｓ３に比較動作を行なわせない目的で、不図示
のＣＰＵによってタイマＴ、が再び作動を継続され、ｔ
１時間の間、常閉接点ＴＩＢを「開」、常開接点ＴＩＡ
を「閉」に保持する。１１時間経過するとタイマＴ１が
オフになシ、開いている常閉接点ＴＩＢが閉じ、閉じて
いる常開接点ＴＩＡが開き、そして不図示のＣＰＵの指
令でタイマＴ２が作動し、その常開接点Ｔ２Ａをｔ２時
間の開閉路させる。このｔ２時間の間、検出電流Ｉが設
定電流工ｌよシ小さいか否かの比較を電流比較器Ｓ２に
おいて行ない、ｔ２時間の間、同期電動機３の同期回転
が安定に行なわれているか否かの確認を行なう。同期回
転が安定に行なわれていると確認された場合、制御部４
０から周波数指令信号ａと電圧指令信号Ｃとの上げ命令
が出力され、周波数指令信号ａに゛よシ正弦波メモリ６
１，６２，６３および３角波メモリ６４の周波数が時間
と共に直線的に増加するデジタルの正弦波信号および３
角波信号が読出され、Ｄ／Ａ変換器７１，７２．７３お
よび７４を介して時間と共に直線的に増加するアナログ
の正弦波信号および３角波信号が出力され、比較器８１
，８２゜８３に入力される。そして、電圧指令信号Ｃに
よｐ　Ｄ／Ａ変換器７１，７２．７３から時間と共に直
線的に増加する電圧レベルを持つ正弦波信号ｒ。

ｓ、ｔが比較器＆１．８２．８３に入力される。

比較器８１，８２．８３からは時間と共に直線的に増加
する周波数と電圧レベルを持つ不等幅のパルス信号が出
力され、これによシパワートランジスタの導通を制御し
、インバータから同期電動機３にはｆ＝ｊ’ｏ＋ｋｔｔ
　で示される周波数を持ち、かつＶ＝Ｖ１　＋に２ｔ　
で示される電圧が入力され、同期電動機３を加速させる
。

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５図に示す電流型ＰＷＭインバータ
を用いても実施できる。

、第５図において、電流型ＰＷＭインバータは順変換部
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、電磁
エネルギーを吸収する電解コンデンサ６と、電磁エネル
ギーを消費する抵抗７とによシ構成されている。

このように構成された電流型ＰＷＭインバータは第１図
（Ａ）　、　（Ｂ）に示す電圧型ＰＷＭインバータと同
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、整流器５と、電解コンデンサ６と、抵抗７と
から構成されるエネルギー吸収回路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Ｐ
ＡＭ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６図に示す電流制御型ＰＷＭ
インバータを用いても実施することができる。

第６図において、電流制御型ＰＷＭインバータは、順変
換部１とリアクトルＲｅと、逆変換部２と、制御装置４
とから構成されておシ、制御装置４がら出力されるパル
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ＰＷＭインバータ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
弦波信号を発生させる基準電流発生器であり、１１．１
２．１３は変流器ＣＴによシ検出された電流と前記電流
基準信号との比較を行なうヒステリシス比較器であり、
１４，１５．１６はゲート回路、１７．１８．１９はイ
ンバータである。ゲート回路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１７ｐｌＢ、１９の出力はＸ相。

Ｙ相、２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り制
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。

また、この場合においても、本発明の方法は電流制御型
ＰＡＭインバータ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ＰＩによると、同期引入れ可
能すべりに相当する低周波数と低い電圧しベルとを持つ
・ぐルスにより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□−メントＧＤ２を持つ負荷を始動させることができ
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、インバータ１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、停止している同期
電動機の１次側巻線の各相に、固定された微少周波数ｆ
ｏでかつ低レベルに固定された微少電圧Ｖ。を加えて予
備励磁し、このような静止状態においてインバータから
同期電動機に入力される電流工が最適設定値範囲Ｉ。±
ΔＩｏ内にあることを確認して同期電動機の固定子巻線
電流と回転子との相対的位置関係が所望の位置関係にあ
ることを判定し、しかる後にインバータから同期電動機
に入力される電圧を急激に増加させ、インバータから同
期電動機に入力される電流Ｉが所定時間の開設定電流Ｉ
１以内にあることを検知し、その間に同期電動機の同期
回転が安定に行なわれていることを判定し、その後に時
間と共に直線的に増加する周波数と電圧とを同期電動機
に入力して加速させるものであるから、始動電流が非常
に小さくてすみ、この、ためインバータの始動容量が小
さいもので同期電動機を十分に始動させることができる
ので、安価な装置を実現することができ、また従来方法
に用いられる°インバータを用いて本発明の始動方法に
よって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、その始動可能幅を大幅に拡大することがで
き、また誘導電動機として始動させる際に必要とされる
すベルを小さくするためにダンパ巻線の断面積を大とす
ることがないから、回転子の強度を大にすることが可能
とな９、従って回転子は高速回転に充分耐え得ることが
できる。

また、入力電流工が設定電流■□より小になるという条
件の下で、常時、入力電流Ｉの変化を検出し、入力電流
工が最小となるときに回転子が最適の相対位置に位置し
ていると判断することができるから、位置検出器を新た
に設ける必要がなく、そのだめの設備費の低減をはかる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（蜀は本発明のインパーク駆動用同期電動機の始
動方法を実施するための電圧型ＰＷＭインバータの電気
回路図、同図（Ｂ）はそのインバータに使用される比較
部の詳細を示す電気回路図、第２図は正弦波信号と３角
波信号とを比較して得られた不等幅のノ４ルス波形図、
第３図は同期電動機のＲ−８、Ｓ−Ｔ　、Ｔ−Ｒの線間
電圧波形図、第４図は第１図（Ａ）　、　（Ｂ）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
動方法を実施する手順を示すフローチャート、第５図は
電流型ＰＷＭインバータの回路ブロック図、第６図は電
流制御型置インバータの回路ブロック図、第７図は負荷
角とトルクの関係を示す説明図である。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、４０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、６４
は３角波メモリ、７１，７２゜７３．７４はＤ／Ａ変換
器、８０は比較部、８１゜８２．８３は比較器、ＰＴは
電圧変成器、ＣＴは変流器、Ｓｌ　、Ｓ３は電流比較器
、Ｓ２は電圧比較器、３１．３２は増幅器、Ｄ　Ｉ　ｒ
　Ｄ　２は整流器、ＴＩＡはタイマＴｌの常開接点、Ｔ
ＩＢはタイマＴ１の常閉接点、Ｔ２ＡはタイマＴ２の常
開接点、８４゜８５．８６，９０．９１．９２は増幅器
、８７，８８゜８９はインバータを示す。第５図４ラロＩｔ第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　インバータから出力される固定された微少周波
数でかつ固定された微少電圧を停止中の同期電動機の１
次側巻線の各相に加えて予備励磁し、インバータから同
期電動機に入力される電流が最適設定値範囲内にあるこ
とを検知した後に前記した電圧を所定レベルだけ急激に
増加させ、その後に前記電流が設定電流以内にあること
を検知し、そして前記周波数と電圧を時間と共に直線的
に増加させて同期電動機を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部インバータ又は電圧型
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）前記インバータが電流型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
。