JPS6268086A

JPS6268086A - インバ−タ制御装置

Info

Publication number: JPS6268086A
Application number: JP60205322A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kawabata; 賢彦川端
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1987-03-27

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制御装置ｌｆ−関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電動機をインバータ装置にて可変速運転を行っている最
中に、瞬時的な停電（以下瞬停と言う）を生じた場合２
通常のインバータ装置では瞬停を電源喪失と判断して電
動機を即座に停止させる。　　　□しかし、電動機が適
用されている被駆動機械が、　　　１例えばボイラーの
押込みファンや誘引ファンの様　　：に、プロセス上容
易に停止してはならないものである場合には、規定され
た時間内の瞬停に対しては電源復帰後、自動的に電動機
を再起動させる回路がインバータ装置に組み込まれてい
る。そして。

再起励時確実に電動機をインバータの出力周波数に同期
させる為に、インバータ出力周波数を予想されるフリー
ラン状態の電動機回転数に見合った周波数よ、り低めに
設定しておき２回生運転の状態で一度電動機の速度を下
げて確実にインバータ出力周波数に同期させた後に、プ
ロセスが要求する所定の速度になる様電動機を加速して
いる。ところが、インバータ装置自身瞬停が起きた瞬間
の電動機速度がわからないばかりか、瞬停後は電動機が
フリーラン状態にあるので、再起動すべきする瞬間まで
に瞬停発生時の運転速度からどの位減速してしまってい
るのかも予想がつきにくい。そこで。

インバータ装置としては、瞬停再起動時の周波数は電動
機の可変速範囲の最低周波数に設定されている。それ故
、瞬停時の電動機の速度変動は激しく、プロセスにとっ
ても好ましくない。例えば。

前述のファンの様な負荷の場合では、プロセス量である
風量は電動機の速度の３乗に一般に比例するので、仮に
電動機の速度が２０％下がっただけでも風量は約２分の
１にまで減少してしまうが、それでも瞬停の度に電動機
が停止し、プロセス量が零になってしまうよりはまだ良
いので、先に述べた様な回路が使われてきた。

しかし、この方法はプロセス量の変動が大きいだけでな
く、瞬停復電動機が元の速度に復帰するまでに時間がか
かるので、実用には供するが理想ｉ的とは言い難くでき
るだけ速度変動量を小さくしかつ復帰時間の短い装置が
待ち望まれていた。

（発明の目的〕本発明は従来装置の問題点を克服し、瞬時停電発生後の
電動機の再起動時における速度変動量を小さくシ、かつ
瞬時停電発生前までの速度への復帰時間を短くするイン
バータ制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成する為に電動機もしくはインバータ制
御装置に電動機速度検出器又は検出回路を設け、瞬時停
電発生後フリーラン状態にある電動機速度を検出し続け
、瞬時停電復帰後のまさに再起せんとする瞬間の発動機
の速度を保持し、この値から何Ｈｚで再起動するかを決
定し、再起動復電動機は決定された再起動周波数に見合
った速度まで回生運転によって減速し、減速終了後前述
の保持は解かれ周波数基準が元の外部基準に切換えるも
のである。

即ち２本発明は電動機の可変速運転中に発生した瞬時的
な停電に対し瞬時停電発生後のフリーラン状態の電動機
の速度を検出し得られた速度より瞬時停電復帰後の再起
動周波数を決定する事を特徴としたインバータ制御装置
である。

〔発明の実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。第１図は次の各構成要素
からなるインバータ制御装置を示している。

（イ）電源１ａの交流電圧を電力変換して電動ａ２に可
変周波の交流電圧を供給するインバータ装置（ロ）イン
バータ装置１の交流出力側に接続されて交流電流値を計
測する変流器１４（ハ）変流器１４が計測した交流電流信号１４ａを比較
器１４ｂを介して入力し、電流制御信号５ａを出力する
電流制御装置５に）電流制御装置５の電流制御信号５ａによってインバ
ータ装置１に位相制御信号４ａを出力する位相制御装置
４（ホ）電源１ａの交流電圧を計測する計器用変成器ル（へ）計器用変成器１２に接続されて瞬時の停電を検出
する瞬停検出回路１３（ト）電動機２の回転速度に比例した誘起電圧を分圧す
る分圧器１１（イ）瞬停検出回路１３から瞬停信号１３ａ　Ｉｓよっ
て分圧器１１で分圧された電圧を保持する保持回路１０
（す）電動機２に予め速度基準信号Ｒｅｆを与える外部
速度基準装置８図　外部速度基準装置８からの速度基準信号Ｒｅｆ又は
保持回路１０からの保持信号Ｒｅｆ’を切替えて比較器
１４ｂに接続する切換器９ａＱｏ　　瞬停検出回路１３からの瞬停信号１３ａによっ
て切替器９ａに切替信号９ｂを出力する切換回路９即ち
、電動機２はインバータ装置１に接続されており、速度
検出用の永久磁石式の回転叶発＊ｉ３が電動機２に機械
的に結合されている。通常の運転時は、外部速度基準装
置８が回転計発電機３の速度フィードバック信号Ｖと加
速制限回路７の後で付き合わされて、速度制御回路６．
電流制御回路５及び位相制御回路４を経て所定の電圧と
周波数になる様に位相基準がインバータ装置１に与えら
れて電動機２は外部速度基準装置８の要求する速度で回
転する。

瞬停が発生すると、瞬停検出回路工３が瞬停を検出し、
インバータ装置１を停止させ電動機２をブリーラン状態
にする一方、切換回路９へ指令を与え速度基準を外部速
度基準８の側から保持回路１０の側へと切換える。この
間も電動機２の速度Ｖは回転計発電機３が永久磁石式な
ので常に検出されており、速度制御回路６ヘフイードバ
ツクされる。

但し、瞬停期間中実際には電動機２はフリーラン状態に
ありこのフィードバック信号は制御には供していない。

一方分圧器１１へも接続されている。

分圧器１１は電動機２のその瞬間瞬間の速度Ｖの例えば
９０％の値を保持回路１０へ与えている。ここで例えば
としたのは電動機２に結合されている負荷条件や電動機
２の特性によって再起動周波数の設定が異ってくる為で
２分圧器１１は個々の条件に合う様調整可能であり、又
瞬時再起動後の立上げ時間を短くする為に必要最大限の
分圧比になる様設定されなければならない。保持回路１
０は瞬停が復帰した瞬間の分圧器１１より与えられた電
圧を保持するもので、これが再起動速度基準Ｒｅｆ’と
なる。

この速度％　塾Ｒｅｆ　’は必ず電動機２の速度Ｖより
低い値（今の例では１０％低い）である。従つ′Ｃ２瞬
停復帰と同時にインバータ装置１は再び運転状態に入る
のであるが９回生モード運転となり電動機２を再起動速
度基準Ｒｅｆ’の速度にまで下げる。回生運転が終わり
、１ｉ！動機２が再起動速度で回転し始めると、再び速
度基準は再起動速度孔ｅｆ’から外部速度基準Ｒｅｆへ
切換回路９によって切換えられる。この速度基準の急激
なステップ状の変化に対して加速制限回路７が準備され
ているので、電動機２は滑らかに外部速度基準Ｒｅｆで
与えられた速度まで加速する一方、保持回路１０の保持
も解かれる。

第２図は電動機２の速度Ｖと速度基準伽ｆ及びＲａｒの
瞬停発生前後のタイムチャートを示す。時刻ｔ１にて瞬
停が発生し、復帰する時刻りまで曲線人に示す様に電動
機２はフリーラン状態で減速を始め１時刻ｔ２からｔ、
までは速度基準Ｒｏｆ’の要求する速度までインバータ
装置１の回生運転により強制的に減速され、その後速度
基準が時刻ｔ、でＲｅｆ’からＲｅｆに切換えられるの
で、電動機２は加速を始め２時刻ｔ４で所定の速度に復
帰する。第２図において太線で示した部分Ｂは実際にイ
ンバータ装置１の速度基準として入力されていることを
示す。

以上は閉ループ制御の場合について述べたが、閉ループ
制御の場合においても既設の電動８２に回転計発電機３
を取り付ければ全く同様の構成（但し速度制御回路はな
い）が実現できる。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、電動機２に
回転計発電機３を取り付けられない場合において適用さ
れる。

即ち１発電機２は何らの速度検出器を持たないが、その
代わりに計器用変圧器１６．パルス変換器１７及び周波
数／電圧変換器１８（以下ｆ　／　ｖ変換器と言う）で
構成された速度検出回路を持つ。

瞬停復電動機２はフリーラン状態になる事は前に述べた
が、この時電動機２の発生する逆起電圧を計器用変圧器
１６でとらえ、パルス変換器１７で正弦波電圧がパルス
に変換され、更にｆ／マ変換器１８で直流電圧に変換さ
れる逆起電圧の周波数は電動機２の回転数に比例するか
ら最終的にｆ　／　ｖ変換器１８によって得られた直流
電圧は電動機２の回転数信号である。更に計器用変圧器
１６の２次側にはパルス変換器１７と並列に電圧検出回
路１９が接続されている。

これは電動機２の逆起電圧とインバータ装置１発生する
電圧の位相関係がどうであれ再起動した時に多大な突入
電流が流れない程（二十分逆起電圧が下がったかどうか
を検出するものである。従って、この場合第１の実施例
の様（二瞬停が復帰してもすぐに再起動がかかると言う
訳ではない。瞬停の期間よりも逆起電圧が下がるまでの
時間が長い場合の例を第４図のタイムチャートで示す。

時刻ｔ１にて瞬停が発生し時刻ｔ、で瞬停は復帰するの
だが、第４図８）に示す様に電動機２の逆起電圧Ｖが許
容値Ｖｓにまで減衰していないので、電動機２はまだし
ばらくフリーラン状態を続は再起動はかからない。時刻
ｔ、にて逆起電圧Ｖが許容値■８にまで下がった事が電
圧検出回路１９によって検出されると保持回路１０によ
って、計器用変圧器１６、パルス変換器１７ｔｆ／Ｖ変
換器１８及び分圧器１１で得られた再起動周波数基準ｒ
／（第３図の場合第１図と違って閉ループ制御なので、
速度基準という言葉は用いない）が保持され周波数基準
を外部周波数基準ずからｆ′へ切換え、インバータ装置
１を運転状態にし、電動機２を再起動させる。後は最初
の実施例でも述べた様に時刻ｔ４までは回生運転によっ
て電動機２は再起動周波数基準ｆ′に見合った速度まで
減速された後２周波数基準がｆ′からｆに切換えられる
と再び加速を始め時刻ｔ、で所定の速度に戻る。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明では次の様な効果が期待できる。

（１）瞬停後の再起動周波数を従来の様にある一低の一
定の値ではなく各々の電動機に合わせて最大限高くする
事ができるので電動機が瞬停復帰後から元の速度に復帰
するまでの時間を短かくできる。

（２）同様に、瞬停前後の電動機の速度変動を従来のシ
ステムより小さくでき、プロセスにとっても都合が良い
。

（３）再起動周波数が瞬停後復帰後のまさにこれから起
動しようとする電動機の回転数を常に若干下回った値に
なる様決定されるので、同期引込みに失敗する可能性が
小さくなり信頼性が増す。

（４）第２の実施例によれば、電動機自身に何も追加す
る事なく、上述の（１）乃至（３）の効果が得られるば
かりでなく、逆起電圧を監視している為に突入電流を押
えられより平滑な再起動特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すインバータ制御装置の
構成図、第２図は第１図のタイムチャート説明図、第３
図は本発明の他の実施例を示す構成図、第４図は第３図
のタイムチャート説明図である。１・・・インバータ装置　　２・・・電動機３・・・回
転計発電機　　　４・・・位相制御回路５・−電流制御
回路　　　６・・・速度制御回路７・・・加速制限回路
　　　８・・・外部速度基準装置８′・・・外部周波数
基準　　９・・・切換回路１０・・・保持回路　　　　
　１１・・・分圧器ｎ・・・計器用変圧器　　　１３・
・・瞬停検出回路１４・−計器用変流器　　　１Ｂ・・
・カップリング１６・・・計器用変圧器　　　１７・・
・パルス変換器１８・・・周波数／電圧変換器１９・・・電圧検出回路２０・・・再起動周波数基準設定器代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　三俣弘文第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】次の各構成要素からなる、インバータ制御装置。（イ）電源の交流電圧を電力変換して電動機に可変周波
の交流電圧を供給するインバータ装置（ロ）このインバータ装置の交流出力側に接続されて交
流電流値を計測する変流器（ハ）この変流器が計測した交流電流信号を比較器を介
して入力し、電流制御信号を出力する電流制御装置（ニ）この電流制御装置の電流制御信号によつて前記イ
ンバータ装置に位相制御信号を出力する位相制御装置（ホ）前記電源の交流電圧を計測する計器用変成器（ヘ）この計器用変成器に接続されて瞬時の停電を検出
する瞬停検出回路（ト）前記電動機の回転速度に比例した誘起電圧を分圧
する分圧器（チ）前記瞬停検出回路からの瞬停信号によつて前記分
圧器で分圧された電圧を保持する保持回路（リ）前記電動機に予め速度基準信号を与える外部速度
基準装置（ヌ）この外部速度基準装置からの速度基準信号又は前
記保持回路からの保持信号を切替えて前記比較器に接続
する切換器（ル）前記瞬停検出回路からの瞬停信号によつて前記切
替器に切替信号を出力する切換回路