JPS63171191A

JPS63171191A - インバ−タ装置の過電圧保護方法

Info

Publication number: JPS63171191A
Application number: JP62000136A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Katsurayama; 葛山　典幸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-01-06
Filing date: 1987-01-06
Publication date: 1988-07-14

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、交流電動機を可変速駆動する電圧形インバー
タ装置の減速時における過電圧保護方法に関する。

（従来の技術）一般に、電圧形インバータ装置で交流電動機を駆動する
場合の出力電圧Ｖと出力周波数Ｆの比率（Ｖ／Ｆ比）に
はある一定の関係を持たせるのが普通である。この様な
インバータを用いて急減速または交流電動機に接続され
る負荷の慣性力の多きな場合の減速を行なった場合、交
流電動機は発電機モードになり、主回路コンデンサに電
力を送り込むことになる。従って、主回路コンデンサの
電圧が上昇し、Ｖ／Ｆ比がくずれることになると過励磁
状態になって過電流が流れ、過電流保護が動作したり、
あるいは過電圧保護が動作して、インバータ装置の動作
を停止したりして、最悪の場合にはインバータブリッジ
６の素子破壊に至ることもあり得る。

したがって、これを防止する為、主回路コンデンサの端
子電圧を検出してＶ／Ｆ比がある一定量」二を越えたら
減速を一旦停止し、回生電力による主回路コンデンサの
電圧上昇を防止し、その後、主回路コンデンサの電圧が
ある一定値以下に下がるのを持って、再び減速を開始す
る方法がとられていた。（特公昭５９−２０２７３等）
この様な制御をすることによりＶ／Ｆ比はある定められ
た範囲からはずれることなく減速することができる。し
かしながら減速を停止しても、瞬時に交流電動機７から
の回生エネルギーが止まるわけでないので、減速を停止
した後も主回路コンデンサ５の電圧は上昇しＶ／Ｆ比は
くずれる。また、このＶ／Ｆ比をくずさない様にするに
は少しでも回生エネルギーによって主回路コンデンサ５
の電圧が上昇したら減速を停止すればよいが、検出感度
が高くなり、はとんど減速・停止を頻繁に繰返す状態に
入り込み、交流電動機を停止させるまでにかなりの時間
が必要となってしまう。

また、以上述べた保護回路をＰＡＭ方式インバータ装置
に採用すると、さらに以下に述べる様な新たな問題点が
発生することがある。

第４図にＰＡＭ方式インバータ装置の主回路構成の一例
を示して説明する。第４図において交流電源１は整流ブ
リッジ２で整流され、コンデンサ３で直流電圧に変換さ
れる。この直流電圧は交流電源１による定電圧値である
がチョッパ回路４で・任意のデユーティでチョッピング
することにより主回路コンデンサ５には可変の直流電圧
が現われる。そして、この直流可変電圧はインバータブ
リッジ６で可変周波数の交流に変換され交流電動機７を
駆動する。

また、チョッパ回路４およびインバータブリッジ６を制
御する回路は次の様になる。まず出力周波数設定器８の
設定値をＡ／Ｄ変換器９を介してデジタル変換して、こ
れをマイクロコンピュータ１０が読込む。マイクロコン
ピュータ１０はこの入力により出力電圧を演算し、チョ
ッパ回路４を制御する電圧制御信号（電圧指令）Ｖｒを
電圧制御部１］に出力する。この電圧制御部１１ではマ
イクロコンピュータ１０からの制御信号Ｖｒと主回路コ
ンデンサ５の端子電圧の検出信号Ｖｆを受けてこれらを
比較し、主回路コンデンサ５の端子電圧をマイクロコン
ピュータ１０からの指令値に近づける様な駆動信号をア
ンプ１２を介してチョッパ回路４のスイッチング素子に
与えて制御する。

さらにマイクロコンピュータ１０は、出力周波数設定器
８の設定値からインバータブリッジ６への周波数制御信
号Ｆｒを周波数制御部１３に出力す−る。この周波数制
御部１３はアンプ１４を介しイ　゛シバ−タブリッジ６
に駆動信号を与えて制御する。

また、電圧制御をつかさどる回路の一部として減速制御
部１５がある。これはマイクロコンピュータ１０からの
電圧基準信号Ｖｒと主回路コンデンサ５の端子電圧帰還
信号ｖｆとを比較し、端子電圧帰還信号Ｖｒが電圧基準
信号Ｖｒより大きくなった場合にマイクロコンビュータ
コ−０に信号を出力し減速を停止さぜるためのものであ
る。

以下に第５図を参照してＰＡＭ方式のインバータ装置に
おいて上述した保護方法を用いて急減速を行なった場合
の各部波形を説明する。同図において、横軸は時間で保
護回路が動作しなかった場合の電圧基準を一点破線で示
す。たとえば、減速時間が０．５秒であれば減速開始か
ら０になるまで０．５秒かかる。

まず時間ｔｏにおいて減速を開始したとする。

すると、電圧基準はまず減速設定時間に従って減少する
が、直流主回路電圧は回生エネルギーにより逆に上昇す
ることになる。この上昇度合いは交流電動機の慣性力や
負荷率によって異なる。ここで、Ｖ／Ｆ比のくずれが１
０％以内に入る様に制御されるとすると、Ｖ／Ｆ比が基
準の１０％以上になったら減速を停止する。この保護条
件が時間ｔ１に成立すると減速は停止され、電圧基準信
号の降下は停止し一定値となる。回生エネルギーは、こ
れに遅れて減少し、つまり直流電圧も下がり、時間ｔ２
において再び減速を開始する。

（発明が解決しようとする問題点）この様に減速してはゆくのであるが、同図に示した様に
直流電圧が振動状態になる。この影響により出力電流も
振動し、交流電動機に振動が発生すると共に電流も振動
しこの電流により過電流保護回路が動作したりインバー
タブリッジの素子破壊に至ることがあった。

＝　６− 本発明の目的は、以上述べた様な直流電圧及び出力電流
の振動を押え、かつ可能な範囲で最適に減速できるイン
バータ装置を提供することにある。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）すなわち本発明は、直流電源を電圧指令１周波数指令に
応じて可変電圧、可変周波数の交流に変換して交流電動
機を可変駆動するインバータ装置の減速時において、前
記電圧指令値と前記直流電源の電圧値とを比較し、前記
直流電源の電圧値が前記電圧指令値に対する所定の比率
以上に上昇した場合には減速を中止するとともに、前記
直流電源の電圧値が前記電圧指令値に対する所定の比率
以下に下がるまでの時間を測定し、この時間に応じて減
速時間を延長することに特徴を有する。

（作　用）減速時において直流主回路電圧の上昇が発生した場合に
、直ちに減速を停止するとともに、減速を停止している
時間を測定し、再び減速を開始する際には、この減速停
止時間に応じて減速時間を設定値に対して延長すること
により、電動機の慣性力や負荷率等に応じた減速ができ
、回生による過電圧が発生することを防止できる。

（実施例）以下、本発明を第１図乃至第３図に示す一実施例を参照
して説明する。第３図は本発明の方法を適用したＰＡＭ
方式インバータの一実施例を示す全体構成図であるが、
従来例の第５図と異なる点はマイクロコンピュータ１０
と減速制御部１６との間で伝達される信号及び減速制御
部１６であるから、第１図に減速制御部１６の一例を示
して関連する信号につき詳細に説明する。

まず、第１図において減速制御部は、マイクロコンピュ
ータからの電圧指令値である電圧基準信号Ｖｒと、実際
の出力電圧（直流電圧）の帰還信号Ｖｆ、カウンタリセ
ット信号ＣＲとを入力としている。そして、比較器１６
ａにより電圧基準信号Ｖｒと出力電圧信号Ｖｆとを比較
し、電圧基準信号Ｖｒに対し出力電圧信号Ｖｆがある定
められた比率以上高くなった時のみ（Ｈ）レベルの信号
をアンド回路１６ｂの入力端子の一方に出力される。こ
のアンド回路１６ｂの他方の入力端子には発振器１６ｃ
の出力が接続されており、アンド回路１６ｂは比較器１
６ａの出力が（Ｈ）レベルの時のみ発振器１６ｃと同信
号を出力する。そして、この出力信号をカウンタ１６ｃ
＋はカウントする。

また、このカウンタ１６ｄはインバータ装置の出力が停
止している時にはマイクロコンピュータ１０からカウン
タリセット信号ＣＲを受けてクリヤされる。

以下に上述した構成の制御回路を有するＰＡＭ方式イン
バータ装置の動作につき第２図を参照して説明する。

第２図に示す様に急減速を行なうと電圧基準信号（電圧
指令）Ｖｒは下がるが出力電圧信号ｖｒ（直流電圧）は
逆に上昇してしまう。そして出力電圧信号Ｖｆが電圧基
準信号Ｖｆに対し所定の比率、たとえば、１１０％以上
の電圧値になった時、つまり、同図で時間ｔ１の時に比
較器１６ａの出力が（Ｈ）レベルになってマイクロコン
ピュータ１０に減速停止指令を出し、同時にアンド回路
１６ｂが出力を開始し、カウンタ１６ｄはこのカウント
を行なう。

減速停止後、つまり時間ｔ１直後も直流電圧は」１昇す
るが、減速動作は停止している為回生エネルギは減少し
て直流電圧は下降し、基準に対し直流電圧が１０５％以
下になった時、つまり、時間ｔ２から再び減速を再開す
る。この減速を再開する際に前記カウンタ１６ｄのカウ
ント状態をマイコンは読ろ取り減速時間設定にそのカウ
ント値分だけ加えて減速時間を長くする。

以上述べた様に急激に減速動作を行なった際に回生エネ
ルギーにより直流電圧の上昇を検出した場合には、一旦
減速を停止し、直流電圧の降下を待ってこの時間を測定
し、この時間に比例して再び減速を始める際の減速時間
を延ばしてやることにより、円滑な減速かでき、従って
過電圧か発生ずることがなくなる。

また、負荷の慣性力が大きく減速する際に負荷量が不定
で、回生エネルギーが大きい時や小さい＝　１０− 時がある場合には、本来理想的に減速を最短にした時の
各々の条件に合わせて設定しなければならなかったもの
が、本発明によればある短い減速時間に合せることによ
り、各々の条件に合った最短時間での減速が可能となる
。

さらに、第１図に示す発振器１６ｃの発振周波数は可変
にすることによりカウンタのカウント量が可変となり、
減速時間の延長の度合いを調整することもでき、これに
より広範囲な負荷に利用できる。

なお、本発明は第３図に示したＰＡＭ方式のインバータ
装置だけに限らず、他の回路構成を有するＰＡＭ方式イ
ンバータ装置にも有効である他、ＰＷＭインバータにも
同様の効果を得ることができる。

また、上述した各実施例においては、本発明の詳細な説
明を容易にする為にハード的に回路を構成した実施例を
示しているが、これを第３図のマイクロコンピュータ１
０内でソフトウェア的に行なうことももちろん可能であ
る。

［発明の効果］以上説明した通り本発明によれば、減速時の回生エネル
ギーによる直流電圧の上昇を検出し、その直流電圧が電
圧基準に対しある割合い以上になったら減速を一旦停止
することにより、回生エネルギーの増加を抑制して直流
電圧の上昇を押え、その後、この減速を停止している時
間に応じて再び減速する際の減速時間を延ばすことによ
り円滑な減速ができ、従って過電圧が発生することはな
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用する回路の一実施例を説明
するブロック図、第２図は第１図に示した一実施例の減
速特性図、第３図は第１゛図に示した回路を有するＰＡ
Ｍ方式インバータ装置の回路構成図、第４図は従来のＰ
ＡＭ方式インバータ装置の回路構成図、第５図は第４図
のＰＡＭ方式インバータ装置の減速特性図である。１・・・交流電源、　２・・・整流ブリッジ、４・・・
チョッパ回路、５・・・主回路コンデンサ、６・・・イ
ンバータブリッジ、　　７・・・交流電動機、８・・・
出力周波数設定器、　９・・・Ａ／Ｄ変換器、１０・・
・マイクロコンピュータ、１１・・・電圧制御部、　１２．１４・・・アンプ、１
３・・・周波数制御部、１５．１６・・・減速制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

直流電源を電圧指令、周波数指令に応じて可変電圧、可
変周波数の交流に変換して交流電動機を可変駆動するイ
ンバータ装置の減速時において、前記電圧指令値と前記
直流電源の電圧値とを比較し、前記直流電源の電圧値が
前記電圧指令値に対する所定の比率以上に上昇した場合
には減速を中止するとともに、前記直流電源の電圧値が
前記電圧指令値に対する所定の比率以下に下がるまでの
時間を測定し、この時間に応じて減速時間を延長するこ
とを特徴とするインバータ装置の過電圧保護方法。