JPS6055883A - 交流電動機の制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は複数個の単位周波数変換回路全使用して交流電
動機を運転するシステムにおいて、前記単位周波数変換
回路が故障しても交流電動機の運転を継続できる交流電
動機の制御装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

本発明に述べる複数個の単位周波数変換回路を有する交
流電動機の制御装置としては、誘導電動機を駆動する１
２パルスの強制転流方式の電流形インバータ装置や同期
電動機を駆動する１２パルスの負荷転流方式のサイリス
タモータなどが良く知られている。これらの交流電動機
の制御装置へ本発明を適用した場合の効果は同一である
ため、以下同期電動機全駆動する負荷転流方式のサイリ
スタモータ全中心に説明する。

第１図に従来の交流電動機の制御装置（サイリスタモー
／）の主回路構成を、第２図にこの故障保護シーケンス
のフローチャートラ示す。第１図において、ｌｌはしゃ
断器、１２は入力変圧器。

１３１と１３２は整流器１１４ｔと１４２は直流リアク
トル、　１５．と１５２はインバータ、１６は同期電動
機。

１７１は界磁制御器、１７２は同期電動機１６の界磁巻
線である。この図でしゃ断器１１及び入力変圧器１２を
介して入力した一定周波数の交流電力を整流器１３１と
１３２でそれぞれ直流、電力に変換し、この直流電力全
直流リアクトル１４１と１４２で平滑化し、更らにイン
パーク１５１と１５２で可変周波数の交流電力に逆変換
して同期電動機１６を可変速運転する。この時界磁制御
器１７１は界磁巻線１７２に供給する励磁電流を調整し
て同期電動機１６の電機子電圧と回転数の関係を所定の
値とするように制御する。まｆｃ同期電動機１６は３０
　位相差を有する２組の３相巻線を有し、それぞれイン
バータ１５１と１５２の出力端子に前記３相巻線が接続
され、インバータ１５１と１５２から３０°位相差を持
った交流電力が供給されて運転される。

第１図の交流電動機の制御装置は１２パルスの負荷転流
方式のサイリスタモータシステムとして良く知られた構
成であるため、詳細な制御構成や運転特性についての説
明は省略する。この図で同期電動機を運転中に、整流器
１３１または１３２の入力電流が過電流になった時など
にどのように保護を行なっていたが全第２図を使用して
説明する。

第２図において、運転中の交流電動機の制御装置位、一
旦運転を開始すると、運転中に故障が発生しなければ当
然運転を継続するが、種々の保護回路が故障を検出する
と、一般に次の保護を行なう。即ち最初に整流器１３．
と１３ｇの点弧位相を絞り（第２図のＲＦ位相絞り）、
整流器１３□および１３ｚの入力電流全零に制御し、こ
の人力電流が零になった後しゃ断器１１を開放して（第
２図ＣＢＴｒｉｐ）運転全停止して保護する。

このように保護動作を行なうことは良く知られているが
、近年第１図の如き交流電動機の制御装置は例えば発電
所のボイラ補材（給水ポンプ）等の大容量の重要なプラ
ントに使用される場合が多くなっている。このため突然
の事故によって停止すると重要プラントの停止、更にこ
の影響による停電などの二次事故へ拡大していく。これ
らの対策としてこのような非常時に如何にして事故の影
響を最少限にくい止めるかが重要な問題として検討され
つつあり、これらの影響を最少限にくい止めることがで
きなければ、従来のタービンによる駆動方式に対して交
流電動機による駆動方式の方が経済性が高いが、信頼性
上交流電動機駆動が発電所等に採用されるケースが少な
くなり、高価なエネルギーコストヲ各分野で負担しなけ
ればならなくなる。これは国家的な損失であり、如何に
信頼性の高い又流電動機の制御装置全実現することが重
要な課題となっている。

〔発明の目的〕

本発明は前述の従来方式の欠点ニ鑑みてなされたもので
、複数個の単位周波数変換回路を有する交流電動機の制
御装置において、制御装置の故障の影響全最少限にくい
止めて交流電動機の運転を安全に継続することができる
交流電動機の制御装置を提供することを目的としている
。

〔発明の概要〕

本発明は、交流電動機の制御装置で故障が発生した場合
に、単位周波数変換回路のみに関連した単位故障か、共
通部分に対応した共通故障かを判別して、単位故障なら
ば故障を発生した単位周波数変換回路のみを停止させ、
健全な方の単位周波数変換回路を使用して、同期電動機
の運転全継続させるが、この際に単位故障発生の単位周
波数変換回路をスムーズに停止させ、運転を継続させる
健全な単位周波数変換回路を過負荷にすることなく安全
に運転することを可能としたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第３図に示す。また第４図は従来の
第２図に対応した本発明の故障保護シーケンスのフロー
チャート例を示す。

第３図において、１１および１１１１１１２１１１３１
１１４はしゃ断器、１２は入力変圧器、１３１および１
３２は整流器、１４１および１４２は直流リアクトル、
１５１および１５２はインバータ、１６は同期電動機、
１７１は界磁制御器、１７２は界磁巻線、１８１は速度
基準、１８２は速度制御器、１８３は速度検出器、１８
４は電流基準制限器、１９１および１９２はα制御器、
２０１および２０鵞はβ制御器、２０３は検出変圧器、
２１１および２１２は電流検出器、２２１および２２２
は単位故障検出器、２３１は電流検出器、２３２は共通
故障検出器、２４は故障保護シーケンスである。

第３図に示す主回路植成は第１図に示す主回路構成にし
ゃ断器用１〜１１４を追加、したものであり、各主回路
構成要素の作用は第１図にて説明した内容と同一である
。従って、ここでは制御回路及び故障保護方法を中心に
以下説明する。

速度基準１８１で同期電動機１６の回転速度を制御する
速度基準信号を設足し、この速度基準信号を速度制御器
１８２で速度検出器１８３による速度検出信号と比較し
て速度制御全行ない、速度制御器１８２の出力信号を同
期電動機１６に供給する電力の電流系率として、α制御
器１９１と１９２でそれぞれ整流器１３１と１３２の出
力電流制御を行なう。この時電流検出器２１．と２１２
により整流器１３、と１３２の入力電流を検出してα制
御器１９１と１９ｚで電流の閉ループ制御全行なう。又
、β制御器２０．と２０２は同期電動機１６の逆起動力
を検出用変圧器２０ｇを介して検出し、インバータ１５
１および１５２の出力力率を所定値にするようにインバ
ータ１５１と１５２にゲート制御信号を与える。更に電
流基準制限器１８４は速度制御器１８２の出方する電流
基準？所定値に制限する機能を有する。更に、界磁巻線
１７１に供給される励磁電流は界磁制御器１７１によっ
て制御されているが、例えば同期電動機１６の電機子電
圧と回転数の比を所定値に制御する等の制御回路が設け
られるが、ここには図示していない。

第３図の保護機能としては、電流検出器２１１や２１２
の電流検出信号を単位故障検出器２２１あるいは２２．
に入力し、単位周波数変換回路であるインバータ１５１
または１５２のそれぞれの故障を監視し、例えば単位故
障検出器２２１あるいは２２鵞が過電流等の故障を検出
すると故障保護シーケンス２４に単位故障検出信号を送
る。他方電流検出器２３１は界磁制御器１７里の入力電
流を検出して共通故障検出器２３２に入力し、界磁巻線
１７２の過電流や過負荷を監視する。共通故障検出器２
３２で故障を検出すると、同様に故障保護シーケンス２
４に共通故障検出信号を送る。

以上説明する単位故障や共通故障と１〜で、理解を容易
にするため過電流や過負荷を代表例として述べたが、単
位故障の内容としては整流器１３１または】３２の保護
ヒユーズのよう断、しゃ断器１１、より１１３まで、あ
るいはしゃ断器、１１２よＶ）　１１４　’！での主回
路部の接地事故、インバータ１５ｒまたは１５２の転流
失敗による直流短絡事故、整流器１３□とインバータ１
５１あるいは整流器１３２とインバータ１５２のサイリ
スタを冷却する冷却系統などの故障などがある。また共
通故障としては前記する界磁巻線１７２の関連の事故の
他に同期電動機１６の故障、入力変圧器１２の入力電圧
のそう失や異常低下、制御回路電圧のそう失など交流電
動機の制御装置の共通部分に発生する故障を総称してい
る。

このような単位故障や共通故障が発生した場合の故障保
殺シーケンス２４の動作を第４図を使用して説明する。

交流電動機の制御装置の運転中に突発的に故障が発生す
ると、この故障が単位故障か共通故障かを単位故障検出
器２２１および２２２と共通故障検出器２３２より入力
される故障検出信号で判別し、何れの故障時も一旦整流
器１３１と１３２のサイリスクの点弧位相を絞り、同期
電動機Ｉ６の入力電流を零とするように制御する。この
後事故電流が所定値に減衰すると、単位故障ならば故障
を発生した単位周波数変換回路側の入出力しゃ断器のみ
を開放する。即ちインバータ１５１側で検出した単位故
障ならばしゃ断器１１．とＩＩｓ　ｋ開放する。インバ
ータ１５鵞側の単位故障ならばしゃ断器１１２と１１４
を開放する。前記入出力しゃ断器の開放動作を行ない初
めてから所定時間後に、単位故障全検出していない健全
な側の整流器１３ｓまたは１３２のサイリスタの点弧位
相絞りを解除して、健全側のインバータ１５１あるいは
１５２より同期電動機１６に可変周波数の交流電力全供
給して運転を継続する。共通故障を検出した時には、整
流器Ｌ３ｓと１３ｔのサイリスタの点弧位相絞りが完了
したら、しゃ断器１１を開放して同期電動機１６の運転
を停止する。

以上の如く故障保護シーケンス２４が保護動作を行なう
ことにより、単位故障が発生しても同期′Ｉぜ動機１６
の運転を継続することができる。

しかし、単位故障が発生する以前に同期電動機１６の負
荷電流はインバー７１５ｔと１５ｚより＃１は１／２づ
つ供給されており、短時間に同期電動機１６の負荷全１
／２近くまで減少させることはできないから、単位故障
発生後にインバータ１５１または１５２によって運転全
再開した時過負荷のため運転継続が不可能になるケース
が想定されるが、本発明では第３図に示すように故障保
設シーケンス２４に電流検出器２１１あるいは２１ｚの
電流検出信号を入力して、故障保護シーケンス２４によ
って単位周波数変換器（インバータ１５１’Ｉたは１５
２）が許容する電流値以内とするように電流基準制限器
１８４によってα制御器１９．または１９２に入力する
電流基準信号を制限する。この場合に同期電動機１６の
負荷が重たいと前記電流制限によって同期電動機１６０
回転数は事故発生以前よりも低下することもあるが、非
常事態での運転としては運転を継続することによる効果
が非常に大きいことが明らかである。

以上説明するように本発明によれば、単位故障か共通故
障かを判別し、・単位故障ならば健全な単位周波数変換
回路（インバータ１５１または１５２）側で運転を継続
し、しかも却位故障発生後の運転再開時に過負荷になる
ことを防止したので、交流電動機の制御装置が故障停止
する確立全大幅に低下させることができる。

本発明は前記するように負荷転流方式の同期電動機を駆
動するサイリスタモータのみではなく、誘導電動機を駆
動する電流形インバータ装置や電圧形インバータ装置に
適用できるもので、交流電動機と制御装置の種類を特に
限定するものではない。

本発明において単位故障と共通故障の内容を特に限定す
るものではなく、前記する如く種々の故障があり、単位
周波数変換回路が運転を継続できない故障を共通故障と
して検出するものである。

本発明の第４図において、共通故障が発生した時にしゃ
断器１１を開放して停止すると説明したが、しゃ断器１
１１とｌｌｘ　ｋ開放して停止しても良い。またしゃ断
器１１１〜１１４の種類ケ特に限定するものではなく、
主回路全開閉できる主回路開閉器であれば良い。

本発明において、単位故障が全て検出された時には第４
図に示すように装置は停止、して良い。

本発明において、単位故障発生後に運転を継続する単位
周波数変換回路が過負荷にならないように電流制限する
と説明したが、回転数に依存して負荷トルクが変化する
機器が多いから、前記するように電流基準信号を制限す
る方法のみではなく、直接速度基準信号を制限して交流
電動機の回転数全制限して過負荷を防止しても良い。

〔発゛明の効果〕

本発明に依れば、複数個の単位周波数変換回路を有する
交流電動機の制御装置において、単位周波数変換回路に
それぞれ起因する単位故障か、制御装置の共通部に起因
する共通故障かを判別する故障検出器を設けて、前記単
位故障の場合には故障を発生した単位周波数変換回路を
安全に保護切離しし、残った健全な単位周波数変換回路
の運転を再開して交流電動機運転を継続し、運転再開後
の過負荷防止も行なうことができる。従って従来の交流
電動機の制御装置に対し故障で電動機が停止するひん度
が大幅に減少し、この結果電動機の故障停止による二次
事故も防止でき、信頼性の高い交流電動機の制御装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流電動機の制御装置の主回路構成図、
第２図はその故障保護シーケンスのフローチャート、第
３図は本発明の交流電動機の制御装置の制御ブロック図
、第４図は本発明による故障保護シーケンスのフローチ
ャー）ｆｆｉ示ｊ。 １１＋１１１，１１２＋１１３．ｌ１４・・・しゃ断器
１２・・・入力変圧器　１３１１１３２・・・整流器１
４、．１４．・・・直流リアクトル Ｌ５１，１５ｚ・・・インバータ １６・・・同期電動機　１７１・・・界磁制御器１７ｚ
・・・界磁巻線　１８ｔ・・・速度基準１８２・・・速
度制御器　１８ｇ・・・速度検出器１９１．１！ｈ・・
・α制御器　２０ｔ、２０１・・・β制御器２１１．２
ｈ・・・電流検出器 ２２１．２２２・・・単位故障検出器 ２３、・・・電流検出器 ２３２・・・共通故障検出器 ２４・・・故障保護シーケンス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の単位周波数変換回路で共、通の交流電動機を駆動
   する交流電動機の制御装置において、前記単位周波数変
   換回路のそれぞれの入力側と出力側に設けられる開閉器
   と、前記単位周波数変換回路に関連した故障を検出する
   単位故障検出回路と、前記単位周波数変換回路に共通す
   る回路に関連した故障を検出する共通故障検出回路と、
   前記単位故障検出回路が動作した時のみ、この故障を発
   生した単位周波数変換回路側の開閉器を開放し、健全な
   単位周波数変換回路の出力電流を所定値に制限して前記
   交流’ｔｆｆｉｂ機の運転を継続させ、前記共通故障検
   出回路が動作した際には全ての単位周波数変換回路の開
   閉器を開放させるシーケンス回路を具備して成る交流電
   動機の制御装置。