JPS6035915B2 - 電動機駆動用インバ−タの非常運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流電源に接続された制御可能な整流器を介
して直流入力電流を供給される交流電動機駆動用目励ィ
ンバー夕の非常運個方法に関する。

この種の目励ィンバータはいまいま電流形ィンバータと
呼ばれ、例えば雑誌「富士時報」第４７巻第２号第２３
６〜２４１により公知である。

このような電流形ィンバータは、よく知られているよう
に、直流入力電流が不足すると転流失敗が起きる。従っ
て停電になると電流形インバータが転流失敗を起す恐れ
がある。比較的長い停電の場合にはたとえ転流失敗が起
きたとしてもィンバー夕の電流が自然消滅した後に復電
があるので問題がないかもしれないが、しかしながらそ
の電流消滅前に復電があるような短時間の停電の場合に
は復電直後に過大な短絡電流が発生してィンバータや整
流器内の構成素子が焼損する危険がある。復電時点を予
め知ることは困難であるので、上述の危険を避けるため
には、例えば停電を検知したら直ちに整流器の運転の停
止を行うことによってィンバー夕の直流入力電流をしや
断し自励ィンバータの運転を一旦停止して、それから復
電を確認したとき再起動を行うようにしなけれ‘まなら
ない。しかしながらィンバータを一旦停止したならば、
再起動のためのむだ時間を生じ、これがため設備全体の
運転に支障がもたらされる。停電中に電動機速度が零近
くに低下するような比較的長い停電の場合はしかたがな
いとしても、例えば数秒以下の瞬間的な停電の場合は設
備全体の運転に支障をもたらすことなくィンバータの運
転を継続させたいという要望がある。本発明の目的は、
バッテリーや発電機等の非常用電源を使用しないで上述
の要望を満足させることにある。

この目的は本発明によれば特許請求の範囲に記載した構
成によって達成される。

以下図面の実施例を参照しながら本発明を詳細に説明す
る。図によれば、３相交流電源１に３相ブリッジ結線さ
れたサイリスタからなる整流器２が接続され、この整流
器の直流出力側に平滑リアクトル３を介して３相ブリッ
ジ形目励ィンバータ４が接続されている。自励インバー
タ４としてはここでは３相ブリッジ結線されたサィリス
タと、各サィリスタのそれぞれに直列に挿入接続された
ダイオードと、６つの転流コンデンサとから構成された
公知の直列ダイオード形３相ィンバー夕が使用されてい
る。しかしながら自励インバータ４と１は種々の公知の
いわゆる電流形ィンバータを使用することができ、例え
ば富士時報第４７巻第２号第２３６頁第１図に示されて
いるような消弧用の補助サイリスタを備えたィンバータ
を使用することもできる。目励ィンバータ４の交流側に
は例えば３相誘導電動機５の固定子巻線が接続される。
自励ィンバータ４の個々のサィリスタの点弧パルスはパ
ルス分配器６から与えられる。パルス分配器６には電圧
周波数変換器７からパルス列が与えられる。電圧周波数
変換器７は周波数指令値に担当する電圧をこれに比例し
た周波数を有するパルス列に変換する。ィンバータのた
めの周波数指令値としての電圧は速度調節器８によって
与えることができる。速度調節器８１ま電動機５の回転
軸に結合された速度検出用発電機からの速度実際値が速
度設定器９からの速度目標値に一致するように作用する
。速度調節器８の出力電圧は電流指令演算器１０‘こも
導かれている。電流指令演算器１０は速度調節器８の出
力電圧を全波整流して絶対値に変換して、次段の電流調
節器１１のための電流目標値を形成するが、その場合に
電動機のトルクと電流との関係を考慮して非線形特性を
持たされている。点弧角調整器にはこの電流調節器１１
の出力電圧に応じた点弧角にて整流器２の個々のサィリ
スタのための点弧パルスを発生する。その場合に電流調
節器１１は電流検出器１３からの電流実際値が電流指令
演算部１１からの電流目標値に一致するように作用する
。電流検出器１３はここでは直流変流器として直流中間
回路の電流を検出するようになっているが、交流変流器
によって整流器２またはィンバータ４の交流側の電流を
検出しこれを直流に変換して電流実際値とすることもで
きる。しかしながら整流器２の交流側に電流検出器を設
ける場合には停電時の電流が検出できず、従って停電時
のための電流検出器を別に設ける必要があるので図示の
ようにィンバータの直流側かまたは交流側に電流検出器
を設けるのが望ましい。以上のような構成によれば電動
機磁束をほゞ一定に保ちながらィンバータ周波数により
電動機の速度制御を行うことができる。更に、本発明に
よる非常運転方法を実施するために、整流器２にはサィ
リスタ１４が並列接続され、このサイリス外こはｄｉ／
ｄｔ抑制用リアクトル１６が直列に挿入接続されている
。

サィリスタ１４点弧パルスはパルス発生器１６から与え
られる。更に停電時専用の電流調節器１７が設けられ、
この電流調節器には電流設定器１８から電流目標値が、
そして電流検出器１３から電流実際値が導かれている。
電流調節器１７の出力電圧は電圧周波数変換器７の入力
回路に導かれ、ここで速度調節器８の出力電圧に重畳さ
れる。３相交流電源１の電圧監視のために停電検出器１
９が設けられ、この停電検出器の出力信号が運転指令装
置２０‘こ導かれる。

運転指令装置２０は、電源電圧が正常である間はパルス
発生器１６を不動作にし、また電流調節器１７を零ホー
ルドさせ、そして他の制御回路部分は自由に動作できる
状態におく。

停電検出器１９は電源電圧が例えばある定められた短い
時間連続して所定値以下になったとき停電と判定し、停
電検出信号を運転部分装置２川こ与える。運転指令装置
２０は停電検出信号を受け取るや否や、パルス発生器１
６に対するロック指令および電流調節器１７に対する零
ホールド指令を解除し、これと同時に速度調節器８に零
ホールド指令を与える。速度調節器８の零ホール日こよ
って電圧周波数変換器７に与えられる周波数指令値は急
低下し、これによってィンバータ周波数も速やかに低下
し、その結果ィンバータ周波数によって決まる同期速度
は電動機速度よりも低くなり電動機５は発電機運転状態
に入る。電動機電流はィンバータ４、リアクトル１５、
サイリスタ１４およびリアクトル３を介して流れる。こ
の電流は検出器１３によって検出され、この検出された
電流実際値は電流調節器１７によって設定器１８の電流
目標値に一致するように調節される。つまり停電期間中
、電動機速度は下降してゆくが、これに応じて同期速度
、従ってィンバータ周波数を低下させてゆくことにより
発電運転状態を制御して電動機電流を一定に保つという
動作が行なわれる。このようにして停電期間中目励ィン
バータの運転を継続することができる。停電期間が長び
し、て電動機速度が所定値以下となって発電運転を継続
できないようになった場合のみィンバータ２および整流
器４の運転が停止される。短時間の停電の場合には停電
期間中ィンバータの運転が継続され、電源電圧が正常な
状態に回復して停電検出器１９から運転指令装置２０へ
与えられていた停電検出信号が解除されるや否や、運転
指令装置２０はパルス発生器１６を再びロック状態をな
し、速度調節器８に対する零ホールド指令を解除する代
りに電流調節器１７に対して零ホールド指令を与える。

サィリスタ１４はゲート信号を除去され、整流器２の出
力電圧が正極性になったとき逆バイアスを受け、このた
め電動機電流はこのサィリスタ１４から整流器２へ転流
し、従ってサィリスタ１４は自然消孤する。これによっ
て速度調節器８によって電動機速度が設定器９で設定さ
れた目標値に復帰するようにィンバー夕４に対する周波
数指令値が高められてゆき、また電流調節器１１によっ
て電流検出器１３からの電流実際値が速度調節器８の出
力電圧に応じて電流指令演算器１１が発生する電流目標
値に一致するように整流器２が制御される。以上のよう
に本発明の非常運転方法によれば、停電期間中ィンバー
タの運転を継続できるので、復電時にすみやかに正常運
転への復帰が可能となる。しかも、本発明は装置の大形
化および設備費の増大を招くようなバッテリー等の非常
用電源を使用しないで停電期間中におけるィンバータの
運転の継続を行なわせることができるという利点を持つ
。第１図において、整流器２に所属する点弧角調整器１
２および電流調節器１１は停電期間中は全体の制御動作
には関係しないので、運転指令装置２川こよって停電期
間中点弧角調整器１２にはパルスオフ指令を与え電流調
節器１１には零ホールド指令を与えるようにすることも
できる。

また２つの電流調節器１１および１７は１つの電流調節
器にまとめることもできる。第２図の実施例はこの可能
性を示す。第２図によれば、電流調節器１１が停電期間
中においても使用できるように構成して第１図における
電流調節器１７が省略されている。

電圧周波数変換器７の入力端は運転指令装置２川こよっ
て制御される切換スイッチ２１によって正常時には速度
調節器８の出力端に接続され、停電時には電流調節器１
１の出力端に接続されるようになっている。運転指令装
置２０は停電検出信号を受け取るや否や、点弧角調整器
１２にパルスオフ指令を与える代りにサィリスタ１４の
ためのパルス発生器１０のパルスオフ指令を解除し、電
圧周波数変換器７の入力機を電圧調節器８の出力端から
電流調節器１１の出力端へ切換え接続する。これと同時
に運転指令装置は速度調節器８に雲ホールド指令を与え
る。速度調節器８の零ホールドによって電流指令演算器
１０によって与えられる電流目標値は零に近い最４・値
に落ち込んでしまう。そこで電流目標値を所望の値にす
るために運転指令装置２０【ま停電期間中電流調節器２
０に対して所定の補助目標値を与える。このようにする
ことによって第１図の場合と実質的に同じ制御ループが
形成され、停電期間中におけるィンバータ運転の継続が
可能となる。また、停電検出器１９の停電検出信号が解
除されたとき運転指令装置２０は各部分を元の状態に戻
し、これによって第１図の場合と同様にして電動機の正
常運転への復帰が行なわれる。更に、停電期間専用の電
流調節器１７は磁束調節器に置き換えることもできる。
この場合には設定器１８は磁束設定器として用いられ、
電流調節器１７の実際値入力端子には電流検出器１３か
らの電流実際値ではなくて別に設けた磁束検出器からの
電動機磁束実際値が導かれる。このような磁束検出器と
しては電動機内に埋め込んだ磁気感応素子または電動機
端子電圧を導かれる積分要素などによって構成される公
知の磁束検出器を使用することができる。この場合には
停電期間中電動機磁束が一定に保たれるようにィンバー
タ周波数の制御が行なわれる、しかしながら実用上策１
図のように、電流一定制御で停電期間の非常運転を行う
やり方で十分であることが多い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の互いに異なる実施例を示
すブロック線図である。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・整流器、３・
・・・・・平滑リアクトル、４・・・・・・目励インバ
ー夕、５・・・・・・交流電動機、６・・・・・・パル
ス分配器、７・・・・・・電圧・周波数変換器、８・・
・・・・速度調節器、１１・…・・電流調節器、１２・
…・・点弧調整器、１３・・・・・・電流検出器、１４
・・・・・・サィリスタ、１７・・・・・・電流調節器
、１９・・・・・・停電検出器、２０・…・・運転指令
装置。 牙’図才２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源に接続された制御可能な整流器から平滑リ
   アクトルを介して直流入力電流を供給される交流電動機
   駆動用自励インバータにおいて、停電時に前記整流器に
   並列接続した付加的な可制御電気弁を点弧すると共に、
   自励インバータの周波数を低下させることによつて、交
   流電動機を発電運転しながら自励インバータの運転を継
   続させるようにしたことを特徴とする電動機駆動用イン
   バータの非常運転方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、自励インバータの
   周波数を電動機電流または電動機磁束が与えられた目標
   値に一致するよう制御するようにしたことを特徴とする
   電動機駆動用インバータの非常運転方法。