JPS62126892A - インバ−タ装置 - Google Patents

インバ−タ装置

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JPS62126892A
JPS62126892A JP60265466A JP26546685A JPS62126892A JP S62126892 A JPS62126892 A JP S62126892A JP 60265466 A JP60265466 A JP 60265466A JP 26546685 A JP26546685 A JP 26546685A JP S62126892 A JPS62126892 A JP S62126892A
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JP
Japan
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voltage
output
inverter
phase
motor
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JP60265466A
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English (en)
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Yuzo Takakado
祐三 高門
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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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】 「産業上の利用分野] このη:明は、商用fI!源で定速運転している銹導電
動機イ!、可変周波数可変電圧制御のインバータ装置に
切換えて運転する場合、あるいは、インバータ装置で運
転していた誘導電動機が停電にてフリーランに入り、そ
の後復瓜して再びインバータで運転する場合等に、直ち
に運転再開できるようにしたインバータ装置に関する。
[従来の技術] 誘導電動機の駆動電源を商用1nRからインバータ装置
に切換えたり、インバータ装置にて運転中に停電によっ
てフリーラン状態になった誘導I11動機を、復電後再
びインバータ装置で運転する場合等には、フリーラン状
態で残留電圧を持つ誘導電動機の電圧振幅や位相と、復
m後再接続するインバータ装置のそれとの不一致による
過電流が流れることが多い。
このような不都合を回避するためには、誘導電動機の残
留電圧が十分減少し、前記過電流が発生しなくなった時
点で、インバータ装置をゼロ電圧あるいは減電圧始動す
るのが普通である。
第5図および第7図は、この種の機能を備えた従来のイ
ンバータ装置の構成を示すものである。
第5図に4;いて、1はインバータである。インバータ
■は、商用電源Gから送られてくる一定周波数、一定電
圧(電圧VL)の3相交流を受電し、可変電圧可変周波
数の3相交流4出力する。この3相交流は銹、導電動機
2に供給される。このとき、誘導電動機2の端子電圧は
、電圧検出用トランス3によって検出され、誘導11動
機電圧(以下、モータ電圧という)VMとして制御回路
4に供給される。制御回路4は、モータ電圧VMの周波
数を変換してインバータlの周波数指令Fcを形成する
。インバータIは、この指令Fcに基づいて、制011
信号を作り、この制御信号によってインバータI内のト
ランジスタ群を順次をオン/オフして、上記3相交流を
形成4゛る。
一方、商用電源Gの停電は、停電検出切換回路5によっ
て検出される。停電検出切換回路5は、停電を検出する
と、第6図に示す手順で時間制御を行い、復電後の運転
jIN開を行う。
すなわち、停電検出切換回路5は、第6図の時刻口に停
電を検出すると直ちにインバータ1にオフ指令を出し、
インバータ1の出力を停止さUる(同図(ホ))。この
ため、誘導電動機2はフリーランの状態になり、モータ
電圧VMが次第に低下する(同図(ロ))。同時に、停
電検出切換回路5は、誘導電動機2の残留電圧VM(以
下、フリーラン時のモータ電圧VMを残留電圧VMとい
う)が十分に減衰する時間′rを計時しく同図(ニ))
、復電したことと時間′rが経過したこととの論理積に
よって、復電後のオン指令をインバータ1に与える(同
図の時刻t2)。
一方、制御回路4は、誘導電動機2の残留電圧VMから
フリーラン回転数に対応する周波数指令Pcを演算しく
同図(ハ))、インバータ1に時々刻々供給している。
復電後オン指令を受けたインバータ1は、減電圧立ち上
がり期間■(同図の時刻t2〜【3)の間、次第に出力
電圧を上げ、次の設定周波数立ち上げ期間■(同図の時
刻t3〜t4)の間、V/F比を所定値に保ちつつ、出
力周波数F cで停電前の出力周波数rcまで徐々に復
帰する。そして、時刻t4に正常運転■へ移行する。
なお、これらの制御はすべて時間制御で行なわれる。ま
た、停電の期間、制御回路4や停電検出切換回路5か必
要とする電ツノは微少であるので、コンデンザC等にW
I′えられた電荷により供給される。
上記停電検出切換回路5の動作を、時間制御ではなく、
誘導電動機■の残留電圧VMの振幅レベルで行うように
することも可能である。第7図は、この構成を示すブロ
ック図、第8図は、動作を示す波形図である。波形図か
ら分かるように、誘導電動機監の残留電圧VMが所定の
電圧まで減衰した時刻E2に、制御回路4から停電検出
切換回路5に信号aが供給され、これによって、インバ
ータ1のオン動作が行なわれる。
し発明が解決しようとする問題点] ところで、上述した従来のインバータ装置においては、
商用周波数の数ザイクル程度の短時間の停電にしてら、
誘導電動4m+の残留電圧時定数相応のフリーラン期間
(第6.8図の■;0.2〜0゜6秒程度)を設定しな
ければならなかった。このため、このフリーラン期間と
、電圧Mち上げに要する期間との間に、誘導電動機1の
回転数が大幅に低下してしまうことがあった。特に、こ
の不都合は低慣性負荷のときに顕著であった。
この発明は、このような背景の下になされたもので、停
電時間の長短にかかわらず、復電後直ちにインバータを
再始動し、停止1期間の誘導1!1動機の回転数の低下
を最小にし、停電による設備への運転障害を最小に抑え
たインバータ装置を提供することを目的とする。また、
商用電源からインバータ装置に切換える際にも、切換に
要するフリーラン期間を最短とし、回転数低下を最小に
止どめることのできるインバータ装置を提供することを
目的とする。
[問題点を解決するだめの手段] 上記問題点を解決するためにこの発明は、PWM回路の
出力信号により逆変換器のスイッチング素子をオン/オ
フして\可変周波数、可変電圧の交流を出力し、交流電
動機を駆動制御するインバータ装置において、このイン
バータ装置への電源tI(給が停止されたことを検出し
前記インバータ装置の出力を停止する検出手段と、前記
交流電動機の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記
端子電圧とPWM回路の出力電圧との位相差を検出する
位相同期側、m回路と、675記電源供給停止時の前記
端子電圧に対応する値を保持し、この保持された値と電
源供給停止後の端子電圧の対応値との比を出力する電圧
制御回路と、前記位相同期制御回路の出力によって前記
交流電動機の端子電圧の位相と1γ1記1’WM回路の
出力の位相とが一致するように周波数指令を補正すると
ともに、前記電圧制911回路の出力によってnq記P
WM回路の出力振幅と前記端子電圧とが相応するように
前記電圧指令を補正し、補正された指令を前記P W 
MN路に供給するhli正手段とを具備することを特徴
とする。
[作用 ] L記構成によれば、位相同期制御回路によって、交流電
動機の端子電圧の位相と、PWM回路の出力の位相との
差が検出され、この差によって交流電動機の端子muと
PWM回路の出力の周波数および位相が一致するように
フィードバック制御される。また、PWM回路の出力電
圧は、電圧制御回路の出力によって、フリーラン中の交
流電動機の端子電圧(残留電圧)に比例するようにフィ
ードバック制御される。この結果、インバータの出力電
圧と交流電動機の端子電圧とは、周波数、位相および電
圧が常に一致し、復電後に直ちにインバータを投入して
も、インバータに過大な電流が流れることはない。なお
、停電時には、インバータ装置の出力はカットされてお
り、インバータの出力電圧は実際には出力されない。し
かし、インバータ内部の振幅、位相および周波数の指令
とインバータの出力電圧とは対応しているから、この指
令を制御することにより、交流電動機の端子電圧とイン
バータ装置の出力とを一致させることができる。
C実施例] 以下、図面を餐照して、本発明の詳細な説明する。
第1図は、この発明の一実施例によるインバータ装置の
構成を示すブロック図である。図において、10はイン
バータである。インバータ10は、商用電源Gから3相
交流(電圧■1.)を受電し、可変周波数、可変電圧の
3相交流を出力するもので、順変換器I2から出力され
る直流を、逆変換器!3によって交流に変換する。この
逆変換器13は6個のトランジスタを中心に構成され、
PWM(パルス幅変調)による制御を受1ノでいる。
このインバータlOは、周波数指令rから、電圧指令V
aと周波数指令Fとを形成するVFパターン回路!4と
、この゛、tt圧指令Vaに1より小さい値Kを乗じて
電圧指令■を作る乗算器15と、各指令V、Fによって
PWMを行うI)WM回路16と、PWM回路16の出
力を増幅して逆変換器13のトランジスタをオン/オフ
制御するドライバ回路17と、ドライバ回路17を停止
させるためのスイッチング素子!8とから構成されてい
る。
なお、ドライバ回路17はアイソレージジンアンプで構
成されている。
」二記インバータlOは、再始動制御回路20によって
制御される。1r#始動制御回路20は、モータ電圧V
MとI) W M信号V−1’WMとから、これら両者
の位相偏差信号Δrを作る位相同期制御回路30と、停
電直面のモータ電圧7M171I値を1(;1と無次元
化処理し、停電の間減衰するモータ残留電圧VMに比例
して値Kを減少させるt11圧制御回路40と、停電を
検知して、上記スイッチング素子18にオン/オフ信号
りを供給する一方、前記位相同期制御回路30と電圧制
g11回路40とlこオン/オフ信号りを出力する停電
検出回路50とから構成される。なお、前記信号f)、
r)によって、停電時には、スイッチング素子18がオ
フされ、位相同期制御回路30と電圧制御回路40内の
スイッチング素子34a、43a(第2.3図参照)が
オンされるようになっている。
位相同期制御回路30は、モータ電圧検出用トランス3
から出力されるモータ電ハ(停電時は残留電圧となる)
VMと一1PWM回路■6から出力されるP WM?l
!圧V−PWMとを突き合わせて1、これらの位相差に
応じた位相偏差出力Δrを出力するもので、その詳細は
第2図に示す通りである。
この図において、3Iはモータ電圧VMを積分して積分
電圧V M / sを出力する積分要素、32は前記積
分電圧V M / sの波形を整形し、積分電圧V M
 / sが正のときには「1」、負のときには[−IJ
を出力する波形整形要素、33はp w 、1.(13
号゛V−r’WMと波形整形要素の出力とを同期整流す
る位相差増幅器、34は停電時に(、このとき同図のス
イッチ348がオン)、位相差増幅’/、:+ 33の
出力を位相偏差信号Δrとして遅れなく出力する一方、
復1時に(同スイッチ34aがオフ)、位相偏差信号Δ
「を1次遅れでゼ【l値に減衰さUる1次遅れ要素であ
る。
ここで、上記位相差増幅器33は、PWM信号v −1
) W M h<正のとき「1」、ゼロのときr−I 
Jlこ切替わるスイッチング素子33aと、ごのスイッ
チング素子、33aの出力と波形整形要素32の出力と
を乗算する乗算器33bと、乗算結果を増幅する増幅器
33cとからなっている。また、1次遅れ要素34は、
°停電時にオンとなるスイッチング素子34aと、増幅
E34bと、この増幅器34bの入力側に並列に挿入さ
れたコンデンサ34cと抵抗34dとからなる。
この位相同期制御回路30によれば、モータ電圧VMは
積分要素31により積分されて90°遅相され、波形整
形回路32によりNJかI−Hの2値をとる矩形波にな
る。一方、PWM信号V−PWMはスイッチング素子3
3aによって2値に変換され、これらが乗算器33bで
乗算される。
従って、モータ電圧VMとPWM信号V−PWMとが同
位相であれば、モータ電圧VMが90゜遅相されている
ことにより、位相増幅器33の出力はゼロになる。また
、互いに位相がずれていれば、このずれに応じて、位相
増幅器33の出力は正または負に変化する。
次に、電圧制御回路40は、モータ残留電圧VMに比例
させて値K(以下、減電圧係数という)を減するもので
、第3図の構成をとっている。図において、41はモー
タ電圧VMの積分電圧VM/、Sを整流して、モータ電
圧VMのJ、I;水波に対応する直流信号を出力する整
流要素、42はアナログ信号とデジタル信号とを乗算し
てアナログ信号を出力する乗算要素、43は乗算要素4
2の出力を停電時には遅れなく出力し、復電時には!次
遅れでフルスケール値(K=1)に復帰する1次遅れ要
素、44はNJ倍信号ら乗算器T、42の出力を減算し
、正のときに“I−1”レベル、負のときに“し”レベ
ルを出力するコンパレータ、45はクロックφを計数す
るアップダウンカウンタであ、る。
ここで、乗算要素42は、データ入ノJ端にアップダウ
ンカウンタ45の出力が供給され、基準電圧端に整流要
素41の出力が供給されるD/Aコンバータからなり、
これらの乗算結果をアナログ信号として出力する。、ま
た、1次遅れ要素43は、停電時にオンとなるスイッチ
ング素子43aと、増幅器43bと、この増幅器43b
の入力側に接続されたコンデンサ43cと、抵抗43d
とからなり、停電時には乗算要素42の出力を減電圧係
数にとして直ちに出力ずろ一方、復1u時には1次遅れ
でフルスケール値(「N)に復帰する減電圧係数Kを出
力する。更に、アップダウンカウンタ45は、ホールド
端にオン/オフ信号o h< t+b給されており、停
電時にホールトされる。また、U/D端にコンパレータ
44の出力が供給されている。このため、乗算要素42
の出力が「1」より大きくなるとコンパレータ44の出
力が“I7”レベルになってアップダウンカウンタ45
はダウンカウントし、乗算器t、42の出力がrIJよ
り小さくなるとコンパレータ44の出力が“1ルベルに
なってアップダウンカウンタ45はアップカウントする
。従って、乗算要素42の出力は常にrlJに維持され
る。
このJ−うな電圧制御回路40によれば、非停止時には
、スイッチング素子43aがオフで、コンデンサ43c
が抵抗43dを介して「1」まで充電されるから、減電
圧係数にの定常値は「1」になる。
また、モータ電圧VMの値にかかわらず、乗算要素の出
力がNJに保たれるため、アップダウンカウンタ45に
はモータ電圧VMに反比例する値かセットされ、この値
か停電開始時にホールドさ4する。
、すなわち、停電が始まると、停電i1′i前のモータ
T[UEVMに反比例する値がアップダウンカウンタ4
5にホールドされ、また、同時にスイッチング素子43
aがオンとなって、乗算要素42の出力が増幅器43・
bを介して直、らに出力される。なぜならば、1次遅れ
用のコンデンサ43cは、はぼ無インピーダンスで充放
電されるからである。この結果、減電圧係数には、停電
直前のモータ電圧VMを1とし、以後、フリーラン中の
モータ残留電圧VMに比例する値をとることとなる。
なお、減電圧係数Kが追随べき値として、モータ電圧V
Mを一回積分した値V M / sを選んだことにより
、減電圧係数1くは、モータ残留電圧VMに追随すると
いう、Jりら、残留磁束に追随するという方がより正確
であるか、便宜上、上記のように表現した。
また復電時には、スイッチング素子43aが再びオフと
なるから、コンデンサ43cは?Ju抗43dとの時定
数で充電され、減電圧係数1(は徐々に「IJに復帰す
る。
再び第1図に戻り、」―述のようにして((1られた位
相偏差信号へrは、偏差検出点60にOl、給される。
偏差検出点60は、1.+J波数指令「Cから位相偏差
信号ΔFを減じ、これをhnn後後周波数指令rとして
、VFパターン回路14の入力端に供給する。
次に、第4図のタイムヂャートを参照して、この実施例
の動作を説明する。
まず、非停電時は、第1図のスイッチング素子18がオ
ン、第2図のスイッチング素子34a。
および第3図のスイッチング素子43aがオフとなって
いる。従って、位相偏差信号Δ「=0、減電圧係数に=
1に維持される。すなわち、周波数指令rcが、偏差検
出点6oを介して、そのままの値でVFパターン回路1
4に供給されるとともに、VFパターン回路14から出
力された周波数指令Fおよび電圧指令Vaがそのままの
値でPWM回路16にO(給されて、インバータ1oの
運転が行なわれる。
次に、第4図の時刻口に、停電が発生ずると、停?11
検出回路5(]がこれを検出し、オン/オフ信号D/f
)を逆転して、スイッチング素子18をオフしてインバ
ータ10を停止する。これによって、インバータ10は
直ちに出力を切り、コンデンサCの急速な放電を防ぐ(
第4図(ハ))。そして、再始動制御回路20への供給
電力はコンデンサCがら得られる。この場合、1Tt力
消費mは微少なので、数秒の間は電力供給可能である。
インバータIOが停止されると、誘導電動機2がフリー
ラン状態となり、モータ残留電圧VMは次第に低下する
(第4図(ニ))。また、モータ回転数の低下に相応し
て、モータ残留電圧VMの周波数も低下する。
一方、上記時刻【1には、スイッチング素子34a、4
3aがともにオンとなる。この結果、電圧制御回路40
から出力される減電圧係数Kが、モータ残留電圧VMの
振幅に比例して時々刻々低下し、P W M回路16に
供給される電圧指令Vも残留電圧VMに比例して減少す
る(第4図(ト)の時刻t1〜t2)。
また、位相同期制御回路30は、PWM信号■−r’W
Mとモータ残留電圧VMの位相偏差に相当する位相偏差
信号Δ「を出力しく第4図(へ))、これを偏差検出点
60に供給する。偏差検出点60は、周波数指令fcか
ら位相偏差信号ΔFを引いて、補正後の周波数指令「を
作り、これをV■2パターン回路14に供給1−る。V
 Fパターン回路I4は、補正後の周波数指令fによっ
て周波数指令Fと電圧指令Vaとを形成する。周波数指
令FはそのままPWM回路16に供給される。一方、電
圧指令V、aは乗算器15で減電圧係数にと掛は合わさ
れて修正され、電圧指令Vとしてl’ W M回路16
に供給される。PWM回路16は、指令F、Vによって
r’WM制御を行う。
こうして、再始動制御回路20は、モータ残留電圧VM
を指令信号とし、PWM信号V−PWMをフィードバッ
ク信号とする、一種のPLL回路として作動し、停電の
間、PWM信号V−PWMの位相および周波数釜モータ
残留電圧VMのそれと一致させる。なお、第1図におい
ては、電圧VM、V−PWMとも単線で表したが、単相
、2相5.3相、いずれの場合も同様の処理で、同相ど
うしを制御すればよい。
次に、時刻L2に復電すると、停電検出回路50がこれ
を検出し、主回路のコンデンサCが十分に充電された1
時刻(3に、オン/オフ信号D/15を発する。これに
よって、スイッヂング素子18゛がオンとなり、インバ
ータ10は直ちに出力電圧を出す。また、スイッヂング
素T−34aおよび43aがオフとなり、位相同期制御
回路30の出力Δrが1次遅れで漸減する一方、減電圧
係数には、K=1なるフルスケール値に1次遅れで漸増
する。
二のため、PWM回路16への周波数指令Fおよび電圧
指令Vは停電前の値に徐々に回復し、時刻L4に正常運
転に戻る。
こうして、゛不実施例にあっては、復電後のインバータ
装置投入時のI)WM信号V−PWMとモータ残留電圧
VMとは、周波数、位相および振幅がいずれも一致して
いるなめ、過渡的な過大電流が流れることはない。また
、残留電圧VMを、再投入時のインバータ゛出力電圧の
初期値としている関係上、停電時間が短ければ短いほど
、もとのモータ電圧に復帰する時間も短くなるという利
点ら得られる。
なお、上記実施例は、誘導電動機の場合について説明し
たが、同期電動機の場合についても、復電後のインバー
タ投入時に、モータ電圧とインバータ電圧の周波数、位
相および振幅を一致さu1投入時の過渡電流を防止する
必要があり、この発明によるインバータ装置をそのまま
適用することが可能である。
また、上記実施例は、インバータ装置にて誘導電動機を
駆動しているときに、停電が生じた場合を例にとって説
明したが、これに限らず、商用電源からインバータ装置
に切り換えるときにも同様に適用可能である。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明は、モータ残留電圧の周
波数、位相および振幅と、インバータ出力電圧のそれと
が常に一致するようにしたから、復電後、ないしは商用
電源からインバータ装置へ切換える際、停電時間の長短
にかがイつらず、直ちにインバータ装置投入が可能であ
る。この結果、数10m5程度の瞬間停電のときに、非
駆動系の回転数低下をほとんどきたすことなく、継続運
転が可能である。特に、回転数の低下が製品の不良に直
結するような生産設備、始動手続きが非常に繁雑となる
設備等に適用して極めて1T用である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるインバータ装置の構
成を示すブロック図、第2図は位相同期制御回路の構成
を示すブロック図、第3図は電圧制御回路の構成を示i
“ブロック図、第4図は上記実施例の動作を説明4゛る
ための波形図、第5図、第7図は従来のインバータ装置
の構成を示すブロック図、第6図、第8図はこれらのイ
ンバータ装置の動作を説明するための波形図である。 2・・・・・・誘導電動機、3・・・・・・電圧検出用
トランス(電圧検出手段)、lO・・・・・・インバー
タ、■3・・・・・逆変換器、15・・・・・・乗算器
、1G・・・・・・PWM回路、20・・・・・・再生
始動制御回路、30・・・・・位相同期制卸回路、40
・・・・・電圧制御回路、50・・・・・・停電検出回
路(検出手段)、60・・・・・・偏差検出点(以上、
15.60は補正手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. PWM回路の出力信号により逆変換器のスイッチング素
    子をオン/オフして、可変周波数、可変電圧の交流を出
    力し、交流電動機を駆動制御するインバータ装置におい
    て、このインバータ装置への電源供給が停止されたこと
    を検出し前記インバータ装置の出力を停止する検出手段
    と、前記交流電動機の端子電圧を検出する電圧検出手段
    と、前記端子電圧とPWM回路の出力電圧との位相差を
    検出する位相同期制御回路と、前記電源供給停止時の前
    記端子電圧に対応する値を保持し、この保持された値と
    電源供給停止後の端子電圧の対応値との比を出力する電
    圧制御回路と、前記位相同期制御回路の出力によって前
    記交流電動機の端子電圧の位相と前記PWM回路の出力
    の位相とが一致するように周波数指令を補正するととも
    に、前記電圧制御回路の出力によって前記PWM回路の
    出力振幅と前記端子電圧とが相応するように前記電圧指
    令を補正し、補正された指令を前記PWM回路に供給す
    る補正手段とを具備することを特徴とするインバータ装
    置。
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Cited By (2)

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