JPS6035997A - 電圧形インバ−タの制御方法 - 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〕 本発明は電圧形インバータにより交流電動機の速度を最
適の加速度または減速度で所望の速度に変更するための
電圧形インバータの制御方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電圧形インバ
ータにより現在Ｎ１なる回転速度で運転中の交流電動機
をＮ２なる回転速度に変更する場合、一般には速度設定
器が指令する回転速度設定信号を変更するのであるが、
この設定信号の変更ととも１こ電動機はあらかじめ定め
られた時間をかけて回転速度を上記のＮ２に変更する。

すなわち電動機の回転加速度はあらかじめ定められてい
て。

この電動機が停止状態から最高回転速度までのすべての
回転速度範囲で増速するときには上述のあら力）しめ定
められている回転加速度に従って増速をする。

この回転加速度は、インバータの容量、電動機の容量や
特性、さらに電動機に結合されている負荷の特性や始動
停止の頻度など、諸種の要素を考慮しながら、その都度
定めなければならないので、繁雑な手間を要する欠点が
ある。またこの回転加速度は、負荷が最も重いときに、
電動機を加速するための゛電流が所定値以上にならない
ような加速度にしておかねばならないので、軽負荷の場
合には加速に余力があっても、その余力を有効利用でき
ない欠点がある。例えば電動機の負荷がポンプやファン
のように２乗トルク特性の負荷であると、電動機の所要
トルクは回転速度の２乗に比例し、高回転速度附近での
電流が所定値を越えないような低い値に設定することに
なるが、回転速度が低い領域では、上述よりも大きな回
転加速度にしても電流が所定値を越えないにも拘わらず
、低い回転加速度のままで増速することになる。その結
果加速に要する時間が長くなるとともに、インバータや
電動機の能力を完全に発揮しているとは言えないし、上
述の欠点を解消しようとすると高価なものになる。

上述の説明は、すべて電動機を増速する場合のものであ
るが、減速の場合も同様にあらかじめ定めた負の回転加
速度により電動機から逆流する電流が所定値を越えない
ようにしているので、増速の場合と同様の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は電圧形インバータで電動機を駆動する際に、電
動機回転加速度をその都度設定する繁雑な手間を解消す
るとともに、インバータや電動機の能力を十分に発揮し
て最短の加減速時間で電動機の回転速度を変更できる低
コストの電圧形インバータの制御方法を提供することを
目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、電圧形インバータの加減速調節部が複数の回
転加速度を保有し、電動機の回転速度を変更するときに
選定せる回転加速度では当該インバータの出力電流が所
定上限値以上であれば回転加速度を小さな値に変更し、
インバータ出力電流が所定下限値以下であれば回転加速
度を大きな値に変更して、常Ｉこ最適の回転加速度で電
動機を増速または減速するので、インバータや電動機の
能力を十分に発揮しつつ、加減速時間を最短にすること
ができる。それ数回転加速度を設定する手間を省略でき
る。

さらに回転加速度が適正であるかどうかを判断するため
のインバータ出力電流は、インバータ定格電流を１とし
て単位化されているので、電流の所定上限値と下限値の
設定もきわめて簡単になる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示すブロック図である。この
第１図により、本発明の詳細を以下に説明する。

交流電源１からの３相交流電力は主整流器２により整流
され、平滑コンデンサ３を経由し、トランジスタをスイ
ッチング素子とする電圧形インバータ４に印加される。

この電圧形インバータ４は例えば入力直流の断続される
パルス幅を正弦波変調して、可変電圧可変周波数の交流
電力に変換し、交流電動機５を所望の回転速度で運転す
る。６は制動抵抗、７は制動接点であって、電動機５を
減５− 電圧が上昇すると制動接点７が閉路し、返還されたエネ
ルギーは制動抵抗６で消費され、電動機５は素早く減速
されるのである。

交流電動機５を始動、停止または運転速度を変えるとき
は、速度設定器１１の設定を変えて、所望の回転速度に
相当する電圧信号を発生させる。

この速度設定器１１からの電圧信号は加減速調節部１２
Ｊこ入力する。この加減速調節部１２には変流器１７が
検出し、整流器１８と電流レベル調節部１９を経由する
当該インバータ４の出力電流も入力する。加減速調節部
１２は電動機５を最適な回転加速度で増速あるいは減速
できるようζこ、正および負の回転加速度を複数所有し
、そのうちの選定された回転加速度ζこより電動機５の
回転速度を変化させつつあるときに、インバータ４の出
力電流が所定上限値以上ζこなれば小さな回転加速度に
変更し、インバータ４の出力電流が所定下限値以下にな
れば大きな回転加速度に変更して、常にインパ　６− −タ４の能カ一杯の電流で電動機５の加減速を行うよう
にしている。

加減速調節部１２の出力は電圧周波数変換部１３と関数
発生部１４に与えられるのであるが、電圧周波数変換部
１３は電動機５の回転速度に相当する電圧信号を入力し
てインバータ４の出力周波数を指命する信号を出力する
。一方インバータ４の出力周波数と一定の関数関係にあ
る電圧が関数発生部１４から出力し、この電圧周波数変
換部１３からの出力信号と、関数発生部１４の出力信号
とはパルス幅変調部１５とベース駆動部１６を経て電圧
形インバータ４のスイッチング素子であるトランジスタ
のベースに与えられて、電動機５が所望の回転速度で運
転されるように、インバータ４の出力電圧と出力周波数
を制御する。

インバータ４の出力電流は電流レベル調節部１９を経て
加減速調節部１２に与えられるのであるが、インバータ
４の出力電流が定格電流であるとき、電流レベル調節部
１９の出力信号は１または１００チとなるように電流レ
ベルを調節する。このようにインバータ４の出力電流を
単位化しておくと、上述の説明１こ招ける所定上限値は
電流実際値ではなく、例えば１５０優に、また所定下限
値は例えば１００％と表現できるので、インバータ４や
電動機５の容量が変っても、加減速調節部１２は同じも
のが使用できるし、設定も容易となる。

上述せる本発明の内容を、第２図に示す加減速グラフと
、第３図に示すトルク特性グラフと、第４図に示す加速
時間グラフにより説明する。

第２図は横軸が時間で縦軸が回転速度を示す加減速グラ
フであって、第１図に示す加減速調節部１２には仁の第
２図に示すような複数の加減速グラフが内蔵されている
。この第２図において右上りの実線で示される直線Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅはそれぞれ電動１ＦＩＡ５を増速するた
めの異なった値の正の回転加速度である。また右下りの
破線で示される直線は、それぞれ電動機５を減速するた
めの異なった値の負の回転加速度である。ＮＯは電動機
５の定格回転速度である。

第３図は横軸が回転速度で縦軸がトルクを示すトルク特
性グラフであって、直線Ｍは電動機５が定トルク特性で
あり、曲線りは負荷が２乗トルク特性の場合のトルク特
性を示すものである。ＮＯは電動機５の定格回転速度を
示す。この第３図において、直線Ｍと曲線りとの差が、
その回転速度において電動機５が負荷を加速するの化使
用できる加速トルクであって、回転速度が低いときはこ
の加速トルクは大きく、定格回転速度に近づくと加速ト
ルクは急激に減少していることがわかる。

それ放電動機５により、ファンやポンプのような２乗ト
ルク特性の負荷を停止から定格回転速度まで上昇させる
場合、始動直後は急激に加速することが可能であり、定
格回転速度に近づくと、ゆっくり加速しなければならぬ
ことがわかる。第４図はその状況を示すものであって、
横軸が時間で縦軸が回転速度をあられす加速時間グラフ
である。

電動機５が始動するとき、加速トルクは十分に大きいの
で第２図で示ず最大の回転加速度すなわち直線ＯＡを選
定し、回転速度がＮ１に達したときにインバータ４の出
力電流が所定上限値例えば、　９− １５０チを越えたとすると、回転加速度は第２図の直線
ＯＢに切換えられてさらに増速し、Ｎ２なる回転速度で
電流が１５０−以上になれば第２図の直線ＯＣなる回転
加速度に切換えられる。かくして最終的には第２図の直
線ＯＤで示される回転加速度で増速しつつ定格回転速度
ＮＯに到達するのであるが、その所要時間はＴ１である
。なお回転加速度をゆるやかなものに切換えたとき、電
流値が所定下限値例えば１００％より小さくなれば、よ
り急な回転加速度に切換えて加速所要時間が短かくなる
ようｌこする。

従来方法では定格回転速度附近での加速電流が所定上限
値を越えないように、始めから定格回転速度まで一様な
回転加速度すなわち第２図の直線ＯＤで示される回転加
速度により増速するので、定格回転速度ＮＯに到達する
までの所要時間はＴ２であって、本発明の方法にくらべ
て長い時間を必要とする。すなわち従来方法にくらべて
本発明によれば回転速度の応答性が良好となる。なお第
４図の直線ＯＡ１．ＡＩＢＩ、ＢＩＣＩ、ＣＩＤＩはそ
れぞ　１０− れ第２図の直線ＯＡ　、ＯＢ、ＱＣ，ＯＤに平行であり
、また第４図の直線ＯＤ２は第２図の直線ＯＤと平行で
あることは上述の説明からも明らかである。

第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図であるが
、交流電源１、主整流器２、平滑コンデンサ３、電圧形
インバータ４、交流電動機５、制動抵抗６、制動接点７
、速度設定器１１、パルス幅変調部１５、ベース駆動部
１６、変流器１７と電流レベル調節部１９の機能と動作
は第１図の場合と同一であるから、その説明は省略する
。なお第５図では整流器１８は設置されていない。

第５図において演算部２０の内部では信号はすべてデジ
タル処理される。それ故速度設定器１１からの設定信号
と、電流レベル調節部１９の出力信号はアナログデジタ
ル変換された後１こ加減速調節部２２に与えられるので
あるが、この加減速調節部２２は第２図に示す加減速グ
ラフに相当する単位時間当りの複数の回転速度変化量を
データとして内蔵し、速度設定器１１の設定信号に応じ
て、帰徂される電流（＃号に制御されつつ、最適な回転
速度変化量を出力する。この加減速調節部２２の出力信
号により周波数データ調節部２３と電圧データ調節部２
４はそれぞれ適切な周波数データと電圧データとを選出
し、これらのデータはデジタルアナログ変換された後に
パルス幅変調部１５に与トランジスタを制御する。

第５図に示す演算部２０の入出力信号は、インバータ４
や電動機５の容量など吉は無関係に、単位化された値ｉ
こすることができるので、この演算部２０は標準化して
共通に使用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電圧形インバータで駆動する電動機を
増速または減速するとき、インバータの能力を一杯に使
用して最適な回転加速度で電動機の回転速度を変更する
ようにしているので、所望回転速度に到達するまでの時
間が短かく、回転速度応答性が良好となるし、設備能力
を十分に使用した運転ができるし、その都度回転加速度
を設定で、加減速調節部は設備の容量に無関係となり、
共通的使用が可能になるのでコストが低下するとともに
、電流上限値下限値の設定も容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図である。第２
図は加減速グラフ、第３図はトルク特性グラフ、第４図
は加速時間グラフであり、第５図は本発明の他の実施例
を示すブロック図である。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・主整流器、３
・・・・・・平滑コンデンサ、４・・・・・・電圧形イ
ンバータ、５・・・・・・交流電動機、６・・・・・・
制動抵抗、７・・・・・・制動接点、１１・・・・・・
速度設定器、１２，２２・・・・・・加減速調節部、１
３・・・・・・電圧周波数変換部、１４・・・・・・関
数発生部、１５・・・・・・パルス幅変調部、１６・・
・・・・ベース駆動部、１７・・・・・・変流器、１８
・・・・・・整流器、１９・・・・・・電流レベル調節
部、２０・・・・・・演算部、２３・・・・・・周波数
データ調節部、２４１３− 牙１図 第２ＷＪ 、３ｆ−３図 °〉〉′。 転Ｎ３ 疎 度“２ ↑９′ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換する電
   圧形インバータが、加減速調節部の指令に基づきあらか
   じめ定められた加速度により交流電動機の速度を制御す
   るようなされている電圧形インバータにおいて、前記加
   減速調節部にその設定値を変更し得る加速度設定手段を
   設けるとともバ′ に、前記電圧形インバータ出力電流を返還するよう構成
   し、任意の加速度覆設定値を選定して、交流電動機の速
   度を加減速する際に、当該インバータ出力電流が所定上
   限値以上になるときは前記加速度設定手段の設定値を小
   さくし、インバータ出力電流が所定下限値以下になると
   きは前記加速度設定手段の設定値を大きくするようζこ
   加減速調節部を制御することを特徴とする電圧形インバ
   ータの制御方法。