JPS61244294A - 交流電動機の逆起電圧検出装置 - 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、インバータ装置にて、交流電動機を、駆動す
るシステムにおいて、インバータ装置電源の瞬時停電に
よるインバータ停止後の再起動にあたっての交流電動機
の逆起′Ｗｔ王検小検出装置かかわるものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

インバータ装置により、負荷を駆動中ある定められた程
度以上のインバータ装置電源の瞬時停電が発生すると、
インバータ装置の機能保膿の為、通常インバータは動作
を停止し、負荷はフリーランの状態となる。インバータ
停止後わずかの時間で、インバータ装置の電源が復電し
た場合、インバータ装置はすぐさま再起動することを要
求されるが、不用意に再起動した場合はモータ逆起電圧
位相とインバータ出力電圧位相のズレや、モータ回転数
とインバータ周波数のズレなどの為（二過電流が流れ、
インバータ装置がトリップしたり、負荷に異常なショッ
クを与えるなどの問題があった。

このため瞬停後の再起動Ｉ：あたっては、■　モータの
逆起電圧が充分減少し、モータ回転数が、充分低下する
まで待って、インバータ最低周波数より再起動する。

■　モータの逆起電圧が、充分減少したことを検出し、
その時のモータ回転数４＝あったインバータ周波数４二
で再起動する。

■　モータの逆起電圧位相：；、インバータ電圧位相を
合わせて再起動する。

などが行なわれているのは周知である。

■の方法は、モータがフリーラン状態のまま、低速まで
充分減速するのを待つ為、その待ち時間を見込んでタイ
マーで構成したりレージ−ケンスで制御を行なえる為、
大変容易であるが、再起動までの時間が、長くなり一部
の用途には不向きである。

■の方法は、モータ逆起電力の減少を待つ間起動できな
いが、■と比べて充分速い再起動が可能である。

■の方法は、最も速い再起動が可能となるが、モータ逆
起電圧と、インバータ電圧の位相合わせの為ＰＬＬが必
要となり、制御回路は複雑となる。

■■の方式とも、モータの逆起電力の電圧値及び位相の
情報が、必要であり通常はモータ端子電圧をトランスで
絶縁し、制御回路（＝入力し、電圧値及び電圧位相を得
ていた。これら従来の逆起電圧検出装置を第６図鴫二示
す。

Ｌ、は電源でインバータ２Ｉ−入力される。インバータ
２は負荷モータ３（二任意の電圧周波数で交流＠ＥＥを
供給する。インバータ２の出力は、絶縁トランス４僅二
より、主回路電圧とは絶縁されて、制御回路の絶対値回
路５及びコンパレータ９に入力される。

瞬停後、インバータが運転を停止するとトランス４４二
は負荷モータの正弦波のｌＡ留電ＥＥが、かかる。絶対
値回路５により、単相全波整流波形を得フィルタ６によ
り、リップルを除去し、交流電圧振幅を得て、〜Φ変換
等唱二より、ＣＰＵ８１：、読み込む。一方コンパレー
タ９は残留電圧の正負より０゜１のディジタル信号を発
生し、ＣＰＵＩ；入力され、ＣＰＵはこれより周波数及
び位相を検出すること１：なる。

このように、従来例では、主回路と制御回路の絶縁と信
号の伝達のためトランスを使用しでおり装置のコンパク
ト化のため障害となっていた。又振幅をアナログ量とし
て検出し、酔Φ変換（＝よって、ＣＰＵへ読み込むため
、フィルタが必要であり、周波数の変化するモータの残
留逆起電圧に対しては、フィルタの時定数を充分遅くす
ることが必要であり、速やかな逆起電圧検出は不可能で
あった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点ζ；鑑みなされたものであり、瞬停後
、再起動時の負荷モータの逆起電圧を振幅位相双方とも
ディジタル的に検出すること礁＝より、速やかな逆起電
圧の検出と装置のコンパクト化を目的とするものである
。

〔発明の概要〕

瞬停１二よりインバータを停止し、負荷モータがフリー
ラン状態で後型した場合、負荷モータの残留逆起電圧を
あらかじめ定められたレベルと比較し、０．１のディジ
タル信号を得て、それ１：より残留逆起電圧の振幅と位
相を求め速やかな再起動を可能とすることを特徴とする
。

〔発明の実施例〕

第１図（二示す。モータを接続しているインバータ装置
の出力より、Ｕ相とり相を引き出し、第１図の人とＢの
回路へ接続する。インバータ装置の入力側は第６図と同
じく電源へ接続している。第１図Ａは、モータの逆起電
圧振幅値及び周波数を検出する回路で、瞬停時そ１夕が
フリーラン状態になった時発生するモータの逆起電圧を
整流器１０　−で全波整流し、抵抗１１、可変抵抗１２
、ツェナーダイオード１３で定められる電圧でフォトカ
プラ１４をＯＮさせる。残留逆起電圧はフォトカプラ１
４により絶縁され絶対値が、閾値Ｘより大きい場合、フ
ォトカプラ１４はＯＮとなりＣＰＵ　１６への入力Ｔは
、０、閾値Ｘより小さい場合フォトカプラ１４はＯＦＦ
となりＣＰＵ　１６への入力Ｔは１となり、残留逆起電
圧情報がＣＰＵ　１６へ伝達される。

瞬停が起こると、インバータ装置は停止し、モータはフ
リーラン状態となる。このとき短時間ではあるが、モー
タの残留磁束１：より、モータが電圧を発生する。その
波形は第２図人に示す。

この電圧を第１図人の回路で全波整流した波形を第２図
８に示めす。ここで、この波形の電圧をある任意の値Ｘ
と比較し、’Ｉ＋　ｔ１＋　ＬＨｇ　ｔ４・・・ｉｎを
求メル。１．１．１．・・・は時間であるが、実際に測
定するのは、ＣＰＵのクロックパルス等のカウント数と
する。

周波数は次の様にして求める。第２図ＢのＡの周波数ｆ
、を求める場合人の周期をＴムとすると、Ｔム＝２（Ｔ
ｂ−Ｔａ） となるので である。ここで、 ＝　　１ Ｔｒ　　Ｔａ−２ｔ　１ とすれば、　　　・ Ｔム＝２（１＊＋１ｍ） で求まる。第２図ＢのＢの周波数を求める場合の２通り
の求め方があり、どちらでも良いが、どちらか堪；統一
するとしてこの場合後者のらをＢの周波数とする。同様
ζ：して、 でＣの周波数ら、Ｄの周波数ｆ１を求めることができる
。電圧（振幅値）は次の様にしで求める。第２図Ｂの人
の最大値を鳩とし、Ａだけの式をＶムとすれば近似式と
して、 ＭＡ　＝　　Ｍ、　　ｓｉｎ　２＊ｆ、　　ｔｌ ｆ、＝＝須て四丁であるので、 ＶＡ＝Ｍｌ　ｓｔｎ　（２ｇ　’　％　”　２　ｔｌ　
）＝Ｘ となる。第２図ＢのＢの最大値を求める場合、周波数と
同じく Ｘ　　　　　　　　　Ｘ の２通りがあり、どちらでも良いが、周波数と同じく、
Ｍ、をＢの最大値とする。同様（−シで、デープルをあ
らかじめ作成しでおき’　　ｔｎ＋ｔｎ＋ｒよりＭｎを
求めでゆく。

電圧と周波数のみ判明すれば良い場合は、ここまで良い
が、第２図Ｂの電圧は全波整流していで、位相の判別が
出来ないので、第１図Ｂの回路で極性を判別すること１
二より、位相を検出する。

第１図Ｂの場合、Ｕ−Ｖ間の電圧をみていで、Ｕ側がプ
ラスだと、Ｐ入力は第り図ＣＩ＝示す様ｒＯＪとなり、
Ｕ側がマイナスだと、Ｐ入力は「１」となり、位相の判
別が可能となる。

逆起電圧の振幅及び位相状態艦二合わせて再起動を行な
う時、逆起電圧検出の遅れが問題となる場合がある。こ
れ番＝は、再起動直前まで検出したデータｆｎ−ｚ、ｆ
ｎ−を及びＭｎ−２ｒ　Ｍｎ−１より、再起動時のｆｎ
＋ｔ　、　Ｍｎ＋ｔの予測値を求め、再起動を行なえば
、より良い再起動特性が得られる。

第２図人の式は Ｍ、１ｅ　　Ｓｉｎ　ωｔ であるが、この式−二ｆｌｌら、　Ｍ、　、　Ｍｇを代
入して定数を求めて、ｆ、、Ｍ、を予測することは時間
がかかりすぎて無理なので近似的に Ｍｖ＝Ｍｍ−２（Ｍｔ−Ｍｇ　） ｆ、＝ｆ、−２（ｆ、−ら） とする。インバータ起動開始時刻Ｔｄは、第２図ＣのＰ
入力が変化したときとする。

時刻Ｔｄ　の時、ｆ、　、　Ｍ、でインバータ装置を起
動させれば、モータをスムーズに再制御することが出来
る。

第３図１＝示す様に、インバータ出力端子のｇ−ｖ門の
電圧を抵抗３１と可変抵抗３２で分圧し、その電圧でフ
ォトカプラ３３．３４を、それぞれプラス側１マイナス
側でＯＮさせる。この場合フォトカプラの電圧降下分だ
けズレがあるのでＣＰＵ　３５への入力は第４図の様に
なる。第４図人は第３図人と同じインバータが停止しで
、モータがフリーランになった時、起こる逆起電圧波形
、第４図ＢはＣＰＵ　３５のＰ入力で、Ｕ側がプラスの
とき、フォトカプラ３３がＯＮＩ、、「０」となる。

第４図ＣはＣＰＵ　３５のＮ入力でＵ側がマイナスのと
きフォトカプラＵがＯＮし、「０」となる。これ（二よ
り、実施例で示した様（；より、逆起電圧周波数と振幅
を求めることが出来る。

第５図１＝示す様１ニドランスを使用しでも出来る。

トランス４１で主回路と制卸回路を絶縁し、その出力を
整流器４２とコンパレータ４５へ入力する。整流器４２
の出力をコンパレータ４３へ入力し、可変抵抗祠で定め
る任意の値と比較し、その出力をＣＰｏ栃へ入カスる。

又コンパレータ４５は、プラスかマイナスかをＣＰｏ　
４５へ出力する。これ−二より、実施例で示した様署；
シて、逆起電圧周波数と振幅を求、めることが出来る。

〔発明の効果〕

従来のようＩ：、逆起電圧振幅値をフィルタでリップル
をとって検出しないため、逆起電圧周波数に見あった速
やかな逆起電圧振幅値の検出が簡単な回路ででき、コン
パクトで高性能な逆起電圧検出回路を実施するうえで、
大きな効果をもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例で説明した逆起電圧検出装置の回路図
、第２図人は、七−夕がフリーランＣ二なった時の逆起
電圧波形図、第２図Ｂは、第２図人の電圧を第１図人の
回路で全波整流した波形図、第２図Ｃは、第２図人の電
圧でＵ側がプラスかマイナスかをＰＣ２で０・１の信号
へ変換した波形図、第３図は第１図とは別の逆起電圧検
出装置の回路図、第４図人は逆起電圧波形図、第４図Ｂ
、’Ｃは第４図人の電圧を第３＠、の回路で、０・１へ
変換した波形図、第５図は第１図、第３図とは別の逆起
電圧検出装置の回路図、第６図は従来の逆起電圧検出装
置の回路図である。 １・・・電源　　　　　　２・・・インバータ装置５・
・・絶対値回路　　　６・・・フィルター７・・・Ａ／
Ｄ変換器　　　　８・・・マイクロコンピュータ９・・
・コンパレータ　　１０・・・整流器１１・・−抵抗　
　　　　　１２・・・可変抵抗１３・・・定電圧ダイオ
ード　１４・・・フォトカプラ１５・・・フォトカプラ
　　　１６・・−マイクロコンピュータ３１・・・抵抗
　　　　　　３２・・・可変抵抗３３・・・フォトカプ
ラ　　あ・・・フォトカプラ３５・・・マイクロコンピ
ュータ４１・・・トランス４２・・・整ＲＭ、　　　　
　　４３・・・コンパレータ弱・・・可変抵抗　　　　
４５・・・コンパレータ４６　・・・マイクロコンピュ
ータ 代理人　弁理士　則　近　憲　右　（ほか１名）第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電圧形インバータ装置により、交流電動機を駆動す
   るシステムにおいて、インバータ入力電源が瞬時停電を
   発生し、インバータ装置保護のため、動作を停止させた
   後、インバータ入力電源が復電し、交流電動機を再起動
   させる場合、交流電動機の逆起電圧をあらかじめ定めた
   ある電圧レベルと比較する手段と、この比較結果を０、
   １のディジタル化した逆起電圧検出信号とする手段と、
   このディジタル信号の０、１の周期を計測する手段とを
   備えて逆起電圧振幅値及び逆起電圧位相を検出すること
   を特徴とした交流電動機の逆起電圧検出装置。 ２、逆起電圧検出信号の０、１の周期を計測し、再起動
   時の逆起電圧振幅値及び位相を求める特許請求の範囲第
   １項記載の交流電動機の逆起電圧検出装置。