JPS6227034Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、モータ駆動用可変周波数インバータ
の始動制御装置に係り、特に慣性で回転している
モータの拾い上げによる始動制御装置に関する。

電圧形インバータによつてモータを運転中に、
インバータを一旦停止させ、モータの残留電圧が
残つている間にインバータを再始動すると、イン
バータの出力段を構成しているサイリスタ、トラ
ンジスタ等のスイツチ素子が破損する。これを第
１図に例示の単相のトランジスタインバータで説
明する。第１図において、整流器１及び平滑用リ
アクタ２、コンデンサ３で交流を直流に変換す
る。インバータ本体４は出力素子としてのトラン
ジスタTR１〜TR４と帰還用ダイオードＤ１〜Ｄ
４で主回路を構成し、トランジスタTR１，TR４
とTR２，TR３を交互にオン・オフ制御すること
で負荷としてのモータ５に交流電流を供給する。
こうした電圧形インバータにおいて、モータ５
は、第２図に示すようにインバータを停止したt₁
後には自励の発電機となつて時間と共に減衰する
残留電圧を生ずる。この残留電圧が消滅する前
（例えばt₂）にインバータを再始動すると、例えば
再始動でトランジスタTR２，TR３がオンしてモ
ータの誘起電圧が端子ｖ側が正、端子ｕ側が負に
あると、モータからはトランジスタTR３−ダイ
オードＤ４及びダイオードD₁−トランジスタTR
２を通して短絡電流が流れる。この状態を第３図
に示し、同図ａにモータの誘起電圧を、ｂに巻線
電流を示す。

この短絡電流（突入電流）はモータ５の定格電
流の数倍以上に達し、トランジスタTR１〜TR４
及びダイオードＤ１〜Ｄ４の電流耐量が充分大き
ければ何ら問題ないが、通常はそのような余裕を
持たないため、インバータ素子の破壊を起す。

この不都合を防ぐ手段として、一般的にはモー
タの残留電圧が消滅する迄再始動を禁止するが、
用途によつては残留電圧の消滅前に再始動を必要
とする場合もある。この場合、従来はモータの誘
起電圧の周波数と位相を検出し、インバータをモ
ータの誘起電圧状態と一致させた状態で始動させ
ることによつて前述の短絡電流現象を無くすもの
であつた。この方法を採るインバータは、短絡電
流現象を無くすことができるが、そのための回路
構成は非常に複雑かつ高価になる欠点があつた。

本考案の目的は、比較的簡単な回路を付加する
ことにより、インバータ再始動時の突入電流を低
減できるようにした始動制御装置を提供するにあ
る。

第４図は本考案の一実施例を示すブロツク図で
ある。

平滑回路も含む順変換器６は交流を電圧制御信
号Ｖに応じた電圧の直流電力に変換する。インバ
ータ本体７は順変換器６の直流出力電圧でかつ周
波数制御信号に応じた周波数の交流電流をモー
タ８に給電する。順変換器６の電圧制御信号Ｖと
インバータ本体７の周波数制御信号との比はモ
ータ８の磁束密度を最適にするように一定にし、
速度設定される電圧−周波数指令回路９の出力と
インバータ本体７の出力電圧とを比較して電圧制
御信号Ｖを得、指令回路９の出力に比例した周波
数で発振する発振器１０から周波数制御信号を
得る。電圧−周波数指令回路９は始動に際して出
力零から設定速度まで除々に上昇するいわゆるソ
フトスタート回路を含む。

こうした可変周波数インバータにおいて、本実
施例では制御装置に始動補償回路１１を付設す
る。この始動補償回路１１は、インバータ本体７
の始動−停止指令の始動と停止の切換えに応じて
一定時間遅れて出力電圧を切換え、この出力電圧
を電圧−周波数指令回路９から発振器１０に与え
る周波数指令への加算出力とし、この出力によつ
て始動−停止指令が停止から始動に切換つたとき
に一定時間だけ発振器１０への高周波発振指令に
なる高い電圧を与え、インバータ本体７の周波数
指令を高周波に制御する。なお、始動補償回路１
１の具体的構成としてはコンデンサの充放電回路
程度の簡単な回路に実現される。

こうした構成において、通常始動時には、始動
−停止指令が始動に切換つたとき、電圧−周波数
指令回路９の出力がソストスタートで徐々に上昇
し、順変換器６の出力電圧及び発振器１０の出力
周波数が徐々に上昇し、インバータ本体７の出力
電圧及び周波数が一定比を持つて徐々に上昇して
モータ８を設定速度まで加速し、設定速度に応じ
たモータ８の速度制御を得る。なお、通常始動時
において、始動が停止指令が停止から始動に切換
つたとき、始動補償回路１１は一定時間Ｔだけ発
振器１０に高周波発振の指令を与えるが、このと
きにはモータ８は始動開始直後で極めて低速であ
るため、始動補償回路１１の高周波指令には追従
せずにその消滅後の電圧−周波数指令回路９の出
力による始動になる。

次に、モータ８の運転中にインバータ本体７の
一旦停止でモータ８の残留電圧が残つている間の
インバータ再始動には、第５図に示すように、イ
ンバータの始動−停止指令（第５図ａ）が停止を
指令中には始動補償回路１１の出力（第５図ｂ）
は発振器１０に高周波発振の指令を与え、始動指
令時（モータ拾い上げ時になる時刻t₁）から一定
時間Ｔだけ高周波発振指令を継続する。一方、再
始動で電圧−周波数指令回路９の出力はソフトス
タートによつて徐々に上昇してくる。従つて、発
振器１０の周波数指令すなわちインバータ本体７
の出力周波数制御信号と出力電圧制御信号Ｖは
第５図Ｃに示すようになり、この周波数制御信号
は時間Ｔの間には高周波出力に強制する。

こうした始動補償回路１１を設けることによ
り、第６図に示すように、停止後のモータの誘起
電圧（第６図ａ）に対して補償回路が無い場合に
はモータの出力短絡大電流がインバータ素子に流
れる（第６図ｂ）のに対して、補償回路１１によ
るインバータ本体の高周波スイツチ動作を行なう
場合には第６図ｃに示すように高周波の半サイク
ル毎に電流が断続し、その電流値が小さく、モー
タの残留電圧の消滅と共にインバータの正規の出
力周波数に引込まれて正常運転に入ることができ
る。

なお、始動時におけるインバータの周波数指令
立上り傾斜がモータの残留電圧の消滅に比べて充
分早い場合には、始動補償回路１１による周波数
の立下りと正規の周波数指令の立上りの交点迄の
間におけるモータの適正印加電圧と周波数の比例
関係が適正値と合わない場合が生ずる。この現象
を防ぐには、電圧−周波数指令回路９のソフトス
タート動作を始動補償回路１１の出力でインター
ロツクし、始動補償信号が充分に低くなつた後に
電圧−周波数指令回路９の動作を開始させる。

以上明らかにしたように、本考案による始動制
御装置は、瞬時停電などインバータの停止直後の
再始動にもモータからの突入電流でインバータ本
体のスイツチ素子が破壊されるのを防ぐことがで
き、停止直後の再始動が可能になる。また、始動
補償回路としては簡単な充放電回路で構成でき、
インバータの出力周波数と位相を合わせる従来の
再始動手段に比べて大幅なコストダウンを図るこ
とができる。また、インバータは一般に直流側に
電源平滑用の大容量コンデンサを有しており、始
動補償回路を持たない場合にはコンデンサの放電
完了前に低周波始動をするとモータには過電圧が
印加されたのと同一状態になるため大きな突入電
流が流れ、インバータに通常具える過電流検出回
路によるインバータ停止制御になる。これに対し
て、本考案の始動制御装置では、コンデンサの放
電完了前の始動にも突入電流の立上りを抑え、イ
ンバータの過電流を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はインバータの再始動時の突入電流を説
明するためのインバータ主回路構成図、第２図は
第１図におけるモータの残留電圧を例示する波形
図、第３図はインバータの再始動時の突入電流波
形図、第４図は本考案による始動制御装置の一実
施例を示すブロツク図、第５図は第４図における
始動補償回路の動作を説明するためのタイムチヤ
ート、第６図は第４図における再始動時の突入電
流を説明するための波形図である。 ６……順変換器、７……インバータ本体、８…
…モータ、９……電圧−周波数指令回路、１０…
…発振器、１１……始動補償回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 指令される周波数とこれに一定比の電圧の出力
   でモータを駆動し始動停止指令で運転と停止がな
   される電圧形インバータ本体と、前記モータの速
   度設定信号が与えられたときに該信号レベルに向
   けて徐々に変化する出力を得て前記周波数及び電
   圧の指令信号とする電圧−周波数指令回路と、こ
   の指令回路から得る電圧の指令信号に応じて前記
   インバータ本体の出力電圧を制御する電圧制御手
   段と、前記インバータの始動−停止指令が停止に
   あるときに高周波信号を発生し該指令が停止から
   始動に切換つた時点から一定時間後まで該高周波
   信号を発生する始動補償回路と、前記電圧−周波
   数指令回路の出力と前記始動補償回路の出力とを
   加算した信号に比例して前記インバータ本体の出
   力周波数を制御する周波数制御手段とを備えたこ
   とを特徴とするインバータの始動制御装置。