JPS6066691A - 周波数変換装置 - 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〕 本発明は周波数変換装置に係り、特に交流電動機の速度
制御を行うに好適な周波数変換装置に関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

近年、直流電１．！＋機による速度制御に代わって交流
電動機による速度制御が広く用いられる様になって来て
いる。こ扛によって、保守の簡略化が可能となり、また
設置環境に対する柔軟性が増し、更に電動４７交のコス
ト低下が可能となる。この様な傾向（ｌ−を鉄鋼圧延機
等に於ける材料搬送テーブルローラーの可変速化の分野
に於いて著しく、多く採用されている。

上述した様な交流化に於いて用いられる制御装置として
は、周波数全連続的に可変制御する事が可能な周波数変
換装置が用いられるが、かかる装置は更に用途によって
、自衛電動機の回転数を検出してこの回転数を基準回転
信号、つまり速度基準に一致するように制御テる閉ルー
プ制御方式と、して負荷電動機の回転数を負荷に応じた
すべりに追従させる開ループ制御方式とに大別される。

このうち後者の開ループ制御方式は、負荷電動機の回転
叡金検出する為のセンサ、例えば直流回転計発電機等を
必要としないので、保守を簡略化でき、またテーブルロ
ーラー駆動等の多数台の電動機の同時駆動に適しており
、この様な点で先に述べた交流化の本来の目的に最も合
致している。

しかしながら、開ループ制御方式では負荷電動機が速度
基準に追従して速度変化するかでうかが問題であり、急
加減速する時や負荷電動機が外部より強制的に周波数基
準とは異なった速度でまわされる場合等、特にこの点が
問題となる。即ち、かかる制御方式では、一般的に出力
電圧と出力周波数の比（以下、■４比と称する）を所定
の関係に制御して負荷電動機に定トルク特性を持たせる
が、電圧制御ループ内に電流制限ループ、つまり電流マ
イナー全役けるため、急加減速制御時や電動機が強制的
にまわされた時等は過大電流を制限するように出力電圧
の抑制が行なわれる。従って、この間は出力周波数のみ
が上昇または減少して出力の■乍比が所定値より大幅に
ずれる結果になることがおる。

具体的に説明すると、圧延機等に於ける材料搬送用のテ
ーブルローラーｆ：覆数台の電１１１機で駆動する場合
、圧延機を出た材料の速度とテーブルの速度を一致させ
るのが難しく、特に型銅［ヨ延機では田下率、先進率、
ロール径等が原因となってテーブルの速度基準の材料出
側スピードに対する設定誤差が最大で３０チ程度に達す
ると考えられる。

一般に、材料とテーブルローラーは、電動機の速度を搬
送トルクにより経済的に選定するためスリップしない様
になっている為、この場合、電動機は速度基準信号に対
し最大３０チずれた速度で強制的にまわされることにな
る。従って、電動機には３０％のすべりに相当する過大
電流が流れることとなり、電動機の個別性〔用に設けら
れたしゃ断器が動作する可能性がある。

かかる動作について、次に図面に従って更に具体的に説
明する。

第１図は上述したゆき交流電動機の速度制御に用いられ
る従来の周波数制御器５のブロック図である。同図に於
いて入力交流電源１０ａから与えられる交流電力は順変
換器１０により直流変換され、直流リアクトル１１によ
って平滑された上で逆変換器１２に入力される。逆変換
器１２１ｄ’ＯＴ変周波数の交流電力を発生し、これを
誘導電動機１２ａに与える。

電圧検出器１３は逆変換器１２の出力電圧を検出し、電
圧帰還信号Ｖ−ＦＢＫとして電圧制御器５に帰還する。

電流制御器６は電圧制御器５の出力信号である出力電流
基準信号と順変換器１０の入力電流を検出して得られる
電流帰還信号Ｉ−ＦＢＫｔ−受けて仁れらを比較演算し
、順変換器ｌＯの位相制御］１に行なう位相制御器７に
制御信号全送出する。失速防止回路９は電圧制御器５の
出力４１号と設定器２０の信号に基いて失速防止用の補
正信号を発生している。

レート設定器２は速度基準設定器１からの速度基準信号
を受けて傾斜金持った信号に変換し、これを絶対値変換
器３に送出する。絶対値変換器３はする。Ｖ７’を一定
制御器４は絶対値変換器３の出力信号を受けて出力電圧
周波数基準信号を発生し、電圧制御器５及び周波数制御
器８に送出する。周波数制御器８は逆変換器１２の出力
周波数全制御する。スイッチ９ＩＬは誘導電動機１２ａ
のカ行時にオンして失速防止回路９からの補正信号’１
ｖ７を一定制御器に与える。

かかる構成に於いて、速度基準設定器１に設定された速
度基準信号はレート設定器２に与えられ傾斜をもった信
号に変換される。この信号は絶対値変換器３に於いて単
極性の信号に変換され、■乍一定制御器４ｔ−介して単
極性の出力電圧周波数基準信号に変換される。この出力
電圧周波数基準信号は、１つは周波数基準信号となり周
波数制御器８に送出され、逆変換器１２による出力周波
数制御を行なう。他方は電圧基準信号として電圧制御器
５に入力され、出力電圧検出器１３の出力である電圧帰
還信号Ｖ−ＦＢＫと比較演算され、出力電流基準信号に
変換される。仁の出力電流基準信号は電流帰還信号Ｉ−
ＦＢＫと共に電流制御器６で比較演箕され、位相制御回
路７を介して順変換鉛工０の出力電圧制御を行なう。

上述の動作全通じて、入力交流電源ＩＵａがらの交流電
力は順変換器１ｏで整流される過程で電圧制御される。

整流された直流電力は１α流リアクトル１１で平滑され
るが、この直流電力全逆変換器１２で逆変換する際に周
波数制御器８の出方信号で制御する事により、誘導電動
機１２ａに与えられる交流電力を可変周波数制御する。

その結果、負荷電動機である誘導電動機１２ａは加減速
制御される。

次に、失速防止回路９の動作説明を行なう。誘導電動機
１２ａがカ行または回生になると、すべりがひらいて過
電流が生じ失速してしまう。従って、電流制御器６に対
する出方電流基準信号を失速防止回路９に入力し、設定
器２ｏに予め設定された過大電流値の設定信号と比較波
ηル、その偏差分を補正信号としてスイッチ９ａｉ介し
てＶ／Ｆ一定制仰器４に入力して出方電圧周波数基準信
号を補正している。この補正の基本動作は、カ行の場合
、電流値が設定した過大電流値以上になると出方電圧・
周波数基準信号金工げ、回生の場合、逆に出力電圧・周
波数基準信号を上げて、誘導電動機１２ａのすべりが所
定内になるように速度基準を補正するものである。しか
しながら、回生の場合、過大電流を検出した場合周波数
基準とともに電圧基準が上げ方向に補正されるため、電
圧が確保できずに失速動作にいたってしまうという問題
がある。従って、カ行時のみ補正を行がうべくスイッチ
９ａが設けられており、カ行時にオンすることにより出
力電圧・周波数基準信号を下げて過電流による失速全防
止している。

しかしながら、圧延機の材料搬送テーブルローラーを複
数台の電動機で駆動テる場合、先にも述べた如く、搬送
材料が電動機の速度と異なる速度で先頭のテーブルロー
ラー用の駆動電動機を強制的に回すことになる為、電動
機には速度差分のすべりに相当した過大電流が流れる。

この場合、失速防止回路９の動作する電流値以下で、電
動機毎に個別に設けられたしゃ断器が動作することがら
る。

従って、材料が最初に接触するローラ駆動用の電動機の
しゃ断器が動作しない様に、周波数変換装置の速度基準
を材料の速度に追従させるべく補正してやる必要がある
。また、カ行１回生にががわらず、交流電動機の安定な
可変周波数運転に対する要求も強い。

第２図は上述した問題点を改やニした周波数変換装置の
ブロック図でちる。同図構成の第１図の構成と異なる点
は、失速防止回路９．スイッチ９ａの代わりに電力演算
器１．５１ｆｃ設けた牛であり。電力演算器１５は逆変
換器１２の出力、りまり誘導電動機１２ａの入力電力を
演算するもので、電圧検出器１３の出力である電圧帰還
信号Ｖ−ＦＢＩＣと電流検出器１４の出力である電ｆｉ
Ｌ帰還信号１−ＦｎＫを一人カとしている。

かかる構成に於いて、１台もしくけ複数台の電動機の中
から選択された誘導電動機１２ｍの各相の入力電流と入
力電圧を電流検出器１４及び電圧検出器１３で検出し、
検出された？Ｉｉ流帰還信号１−ＦＢＫと電圧帰還信号
Ｖ−ＦＢＫ金電力検比電力検出器力する。

電力検出器１５は入力された電流帰還信号１−Ｆ１区と
電圧帰還信号Ｖ−ＦＢＫを各相毎に乗算し、その総和を
誘導電動機１２ａの入力電力量としてル乍一定制御器４
への補正量として出力する。この入力電力の出力極性は
逆変換器Ｉ２のカ行時には負となりを一定制御器４の出
力である出力電圧・周波数基準信号を下げ、回生時には
正となって出力電圧・周波数基準（ｆｉ号金上ける。つ
まり、検出された入力電力を最小とする様に誘導電動機
１２＠の速度に追従すべく速度を補正する。しかも、こ
の場合、最適に選択きれた誘導電動機１２ａの入力電力
により？ｒｉｔ正が行なわれるため、誘導電動機１２Ｆ
毎に個別に設けられたしゃ断器が動作すること無く、所
定の誘尋′！′：ｆ、動機１２ａの丁べ９となる様に速
度基準分捕ｉＥ　Ｔることができる。

しかしながら、この場合、補正回路の検出遅れや応答遅
れによって丁ベクが減少する前に電流が増加し、電圧が
確保できなくなって失速してしまう場合がある。特に、
回生時には出力′屯田・周波敬基準１：１号を上げる方
向に補正信号が入力されるためその傾向が強くなるとい
う問題がある。

〔発明の目的〕

従って、本発明の目的は上記従来技術の欠点を解消し、
誘導電動機のすべり増加による過大電流を検出して出力
電圧・周波数基準信号の補正を行ない、特に回生時には
周波数のみ全増加させる補正回路を入力電力検出による
速度補正と併用して設ける事により電圧の減少による失
速全防止し、速やかに誘導電動機のすべりを制御範囲内
に抑えることを可能ならしめた周波数変換装置を提供す
るにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は電圧基準及び周波
数基準に応じて交流電動機に可変電圧、可変周波数の電
力を供給する電力変換手段と、交流電動機の入力電力に
基いて電圧基準及び周波数基準を補正する第１の補正手
段と、交流電動機の電流増加を検出して、交流電動機の
カ行時には電圧基準及び周波数基準金補正し、回生時に
は周波数基準のみ全補正する第２の補正手段金偏える周
波数変換装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の一実施例に係る周波数変換装置のブロ
ック図である。同図構成の第２図の構成と異なる点は、
第１図に示したと同様構成の失速防止回路９並びに設定
器２０ヲ設け、その出力を周波数制御器８に与えると共
に、カ行時にオンするスイッチ２２ヲ介して電圧制御器
５に入力し、それぞれの入力を補正する如くした事であ
る。

かかる構成に於いて、１台もしくは複数台の電動機の中
から選択された肪動電動機１２ａの各相の入力電流と入
力電圧を電流検出器１４及び電圧検出器１３で検出し、
検出された電流帰還信号Ｉ−ＦＢＫと電圧帰還信号Ｖ−
ＦＢＫ　を電力検出器１５に入力する。

電力検出器１５は入力された電流帰還信号Ｉ−ＦＢＫと
電圧帰還信号Ｖ−ＦＢＫ　を各相毎に乗算し、その総和
を■乍一定制御器４への補正量として出力する。

併せて、電流制御器６に対する出力電流基準信号を失速
防止回路９に入力し、設定器加に予め設定された過電流
値の設定信号と比較演算し、その偏差分を補正信号とし
て周波数制御器８に与えると共にスイッチ２２ヲ介して
電圧制御器５に入力する。

上述の如き制御の結果、検出された入力電力が最小とな
る様に誘導電動機１２ａの速度に追従するべく速度の補
正が行なわれ、誘導電動機１２１Ｌのすべりが所定の値
以下となる様に速度基ｆｓｔ−補正する事が出来る。併
せて、失速防止回路９は設定器加に設定された設定値に
基いて過大電流全検出し、その出力、つまり出力電流基
準値と設定値の偏差を周波数制御器８と電圧制御器５に
入力して、それぞれの周波数基準値及び出力電圧基準値
を補正している。その結果、誘導電動機１２ａの丁べ９
が所定値以下となる様な補正が加えられる。一方、回生
時には訪導電！ｌ！Ｉ１機１２ａの入力電力の４夕性に
よ一すスイツチ２２がオフされる為、迅速に周波数のみ
を増加させることが可能となる為、失速動作を確実に防
止し得るものである。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、多数台の交流電動機
のうち１台または複数台の交流電動機の速度が外部より
強制的に速度基準と異なった速度で回され、交流電動機
のすべりが増加して回生もしくはカ行状態となっても、
周波数変換器の出力周波数全文流電１１１ｆＮの入力電
力を減少させる様に補正し、更にその内側のループにす
べり増加による過大電流を検出して交流電動機の入力電
力の極性により周波数１電圧基準もしくは周波数基準を
補正する回路を設けることにより、過電流を防止して速
やかにすべり全低減させ、交流電動機速度に追従させ得
る安定した、制御性の優れた周波数変換装置會得る事が
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の周波数変換装置のブロック図
、 第３図は本発明の一実施例に係る周波数変換装置のブロ
ック図でちる。 ２・・・レート設定器、３・・・絶対値変換器、４・・
・弁一定制御器、５・・・電圧制御器、６・・・電流制
御器、７・・・位相制御器、８・・・周波数制御器、９
・・失速防止回路、１０・・・１１変換器、１２・・逆
変換器、１３・・・電圧検出器、１４・・電流検出器、
１５・・・石５力１寅出器。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電ＥＥ基準及び周波数基準に応じて交流電動機に
   可変電圧、可変周波数の電力を供給する電力変換手段と
   、交流電動機の入力電力に基いて電圧基準及び周波数基
   準全補正する第１の補正手段と、交流電動機の電流増加
   を検出して交流電動機のカ行時には電圧基準及び周波数
   基準全補正し、回生時には周波数基準のみを補正する第
   ２の補正手段を備える事を特徴とする周波数変換装置。
2. （２）第１の補正手段は交流電動機の入力電力を減少さ
   せる様な補正信号を発生し、第２の補正手段は交流電動
   機の回生時に周波数のみを増加させる様な補正信号を発
   生する事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の周
   波数変換装置。