JPS63174527A - 電流形インバ−タ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電流形インバータ装置を用い電動機を制御する
ものに係り、特に、交流電源の停電時に蓄電池を電力源
として用い、電動機を駆動するものに好適な電流形イン
バータ装置に関する。

〔従来の技術〕

トランジスタなどの自己消弧素子で構成した電流形イン
バータ装置を用いて電動機を制御するものでは、交流電
源の停電時にも電動機を継続して運転することのできる
従来の装置は、特開昭６１−１０２１７２号公報に記載
のように蓄電池を備えた停電時直流電力供給手段を設け
ることによっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は停電時に、蓄電池を電力源として用い、
電動機を継続して運転することだけで、蓄電池の充電方
法については考慮されておらず。

たとえば、蓄電池を用いて電動機を駆動した後、あるい
は、蓄電池を長時間放置した場合などは蓄電池の電圧が
降下し、次の停電時には蓄電池の容量が不足し、電動機
を駆動できないという問題があった。

本発明の目的は蓄電池の容量が不足しないように充電し
、これを安価な手段で行うことのできる電流形インバー
タ装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は電流形インバータ装置のコンバータ部を蓄電
池の充電器として用いることにより達成される。

〔作用〕

本発明は交流電源ガ通電状態であるけれども電流形イン
バータ装置により電動機を駆動する必要がない場合、電
流形インバータ装置のコンバータ部の入力に、交流電源
を接続するとともに、コンバータ部の出力にリアクトル
を介して蓄電池を接続した回路を構成する。そして、コ
ンバータ部を電動機駆動時と同様にＰＷＭ制御するとと
もに、定電流動作させることによって蓄電池を定電流充
電することができる。

従って、蓄電池を充電する目的だけの装置を用いること
なく、蓄電池を充電することができるので、蓄電池は容
量不足をきたすことはなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１＠により説明する。

第１図において、１は交流電源、２は六個の自己消弧素
子２０１〜２０６とダイオード２０７〜２１２から構成
した電流形コンバータ部で交流電力を直流電力変換する
。３はリアクトル、４は電流形コンバータ部２と同様、
六個の自己消弧素子と六個のダイオードから構成された
電流形コンバータ部で直流電力を交流電力変換する。５
，６は電流形コンバータ部２の入力側および電流形イン
バータ部４の出力側に接続したコンデンサである。

ここで、２〜６で自己消弧素子を用いた電流形インバー
タ装置を構成している６ ７は電流形インバータ装置の直流回路電流を検出する電
流検出器、８は電流形インバータ装置によって駆動され
る電動機、９は電動機に連結された負荷、１０は電動機
の回転速度を検出するエンコーダ、１１は交流電源１の
停電時に電力源となる直流電源（以下、蓄電池と称する
）。

１５１ａ〜１５３ａは接触器で、運転状態制御回路１５
により開閉を指示される。さらに１２は停電検品器で交
流１！！源１の停電時に停電信号ｓａｇを発生する（　
Ｓ　ｚａ＝　”　Ｈ”状ｌ’ｌり　、　１３ハ過充電検
出器で、ｉ！１電池１１の電圧を入力し、この電圧が設
定電圧を越えたとき過充電信号５ｉｌｌを発生する（Ｓ
ｚａ＝“Ｈ”状態）、１４は電動機８の駆動を指示する
運転指令で、運転信号Ｓｔａを発生するＣ５５ｔ＝“Ｈ
Ｈ状態）。

１５は信号Ｓ　１ｘ、　Ｓ　１ａおよびＳｉ４を入力し
、これらの信号から電流形インバータ装置の運転状態を
指示する運転状態制御回路で次のように構成されている
。これを第２図により説明する。

第２図において、１５１〜１５３は電磁リレー、ＬＯＩ
はオープンコレクタ型のＮＡＮＤ素子、ＬＯ２はオープ
ンコレクタ型のＡＮＤ素子、ＬＯ３はオープンコレクタ
型の三入力ＮＯＲ素子、ＬｌはＮＯＴ素子、Ｌ２はＡＮ
Ｄ素子、Ｒ１−Ｒ６は抵抗器、Ｔ１〜Ｔ３は電磁リレー
１５１〜１５３を駆動するダーリントントランジスタ、
ＰＶｚ。

ＰＶｚは各素子及び電磁リレーの電源を示す。

また、　５ｚｓｚは通常運転を指示する通常運転信号、
Ｓ１ｎは停止に＃の運転を指示する停電運転信号、５１
６８は蓄電池１１への充電を指示する充電信号である。

これら、電磁リレー１５１〜１５３及び各信号５１８１
　、５ｚＩＩｘ　、　５ｔｓａ　Ｌｔ、入力信号ｆ３ｈ
ｘｅ　５ｚｓｓ　８１４を受けて第３図に示す動作及び
出力状態となる。

第２図および第３図において、停電信号が発生しないと
き（Ｓｚｚ＝“Ｌ”）、すなりち、交流電源１が通電状
態のときはＮＡＮＤ素子ＬＯＩが“Ｈ”になり、電源Ｐ
ＶＩ、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してダーリントントランジス
タＴ１が駆動され、電磁リレー１５１はオンする。

この通電状ｊｆ！ＡＣ３１ｘ、＝“Ｈ”）ｔ”Ｊ伝信％
Ｓｔａが発生したときＣ３ｘｘ；“Ｈ”）はＡＮＤ素子
Ｌ２が“Ｈ”状態となり、通常運転信号５１６１を発生
する（Ｓｘ８１＝“Ｈ“）。

次に、交流型ＷＸ１が停電Ｌ　（Ｓｔａ＝　”Ｈ”　）
、かつ、運転指令が発生している（Ｓ１４＝　”Ｈ”　
）場合は、ＡＮＤ素子Ｌ○しが“Ｈ″状態なる。

従って、電磁リレー１５２はオンするとともに、停電運
転信号Ｓ　ｘｓｚを発生する（Ｓｔｓｘ＝“Ｈ”）。

さらに、交流電源１が通電状態にあり（８１ｇ＝“Ｌ”
）、運転指令がなく　（Ｓ１４＝“Ｌ”）、かつ、蓄電
池が過充電状態でない（Ｓｘａ＝“Ｌ”）ときには、Ｎ
ＯＲ素子素子３が“Ｈ”状態となる。

従って、電磁リレー１５３はオンするとともに。

充電信号８１１１δを発生する（Ｓｘ８ａ＝“Ｈ”）。

なお、１６は信号８１６１　、５ｘｓｘ　、及びＳ　１
８８を受けて電流形コンバータ部２及び電流形インバー
タ部の自己消弧素子を制御する制御回路を示す。

まず、交流電源１が通電状態にあるとき（停電信号Ｓ　
１ａ＝　１１　Ｌ　ｌｊ　）には、運転状態制御回路１
５は第３図に示すＮｎｌ−４の状態となり、電磁リレー
１５１がオンされる。従って、その接触器１５１ａが閉
じ、交流電源１は電流形コンバータ２に接続される。

この状態で、運転指令１４が発生（運転信号Ｓｔ番＝“
Ｈ”）すると、運転状態制御回路１５は第３図に示す恥
２，４の状態となり、通常運転信号Ｓ　ｚａｔ　　（Ｓ
　ｔａ五＝“Ｈ”）を制御回路１６に出力する。制御回
路１６は通常運転信号５ｘｓｘ＝“Ｈ”状態を受けて電
流形コンバータ部２及び電流形インバータ部４の各自己
消弧素子を次のように動作させる。

制御回路１６は、まず、通常運転用の速度パターンを作
成し、この速度パターンとエンコーダから速度帰還信号
１０１とから速度制御系を形成する０次に、速度制御系
の出力をベクトル演算することによって電動機８に供給
するための電流及び周波数を指示する電流指令と周波数
指令を演算し、この電流指令及び周波数指令により次の
ような処理を行う、電流形コンバータ部２へは電流指令
と帰還電流とから電流制御系を形成し、電流制御系の出
力に従い、ＰＷＭ制御された駆動信号ＰＣＯＮを発生す
る。

一方、電流形インバータ部４へは周波数指令に基づいて
ＰＷＭ制御された駆動信号ＰＩＮＶを発生する。

従って、電流形コンバータ部２は駆動信号ＰＣ！ＯＮに
基づいて駆動され、交流電源１の交流電力を直流電力に
変換するとともに、リアクトル３を介して電流形インバ
ータ部４へ出力する。

電流形インバータ部４は、同様に、駆動信号ＰＩＮＩ／
に基づき駆動され、直流電力を交流電力に変換し、電動
機８に供給する。

これにより、電動機８は駆動し、以下、速度パターンに
従いベクトル演算された電流指令及び周波数指令により
可変周波数の交流電力によって速度制御がなされる。

次に、交流電源１が停電しく停電信号５ｔｘ＝“Ｈ”）
、かつ、運転指令１４が発生した（運転信号Ｓｚａ：“
Ｈ”）場合について説明する。

この場合、運転状態制御回路１５は第３図に示す＆６，
８の状態となる。すなわち、電磁リレー１５２がオンし
、１５１，１５３がオフする。さらに、停電運転信号５
ｘ８ｘを“Ｈ”状態とし制御回路１６に出力する。

電磁リレー１５１のオフにより、その接触器１５１ａは
閉路する。

また、電磁リレー１５２のオンにより、その接触器１５
２ａが閉路する。

従って、交流電源１は電流形コンバータ部２から切り離
され、蓄電池１１が電流形コンバータ部２の入力に接続
され、蓄電池１１と電流形コンバータ部２とで、停電時
、電力供給手段を形成する。

制御回路１６は停電運転信号５ｘｂｚ＝“Ｈ”状態を受
けて、停電時運転用の速度パターンを作成し、この速度
パターンを用い、以下、通常運転時と同様に、ベクトル
演算により電流指令と周波数指令とを算出する。

電流指令を受けて、停電時電力供給手段の電流形コンバ
ータ部２をチョッパ制御するための駆動信号を発生する
。

この駆動信号により、電流形コンバータ部２は一周期内
に次にような二つの回路状態が構成される。

自己消弧素子２０１と２０３をオンする。これにより蓄
電池１１の（＋）→自己消素子２０１→リアクトル３→
インバータ部４→自己消弧素子２０３→蓄電池１１の（
−）のループで直流電流Ｉｄが流れる通流状態が形成さ
せる。このときの電流形コンバータ２の出力電圧Ｖｄは
蓄電池１１の電圧をＥａとするとＶｄ＝Ｅａとなる。

次に、自己消弧素子２０１をオフし、かつ、自己消弧素
子２０３を継続してオンする。さらに、自己消弧素子２
０５をオンすると、電流形コンバータ４の出力が短絡さ
れ、前述の通流状態で流れていた直流電流Ｉｄはリアク
トル３により継続して流れる。

すなわち、リアクトル３→インバータ部４→自己消弧素
子２０４→２ｏ２の環流状態が形成される。このときの
直流回路電圧ＶｄはＶｄ＝Ｏとなる。

ここで、前述の通流状態と環流状態を設定の周期毎に繰
返すとともに電流指令に見合うような直流電流を流すよ
うに通流状態の期間を変化させる。

これにより直流回路電圧の平均電圧が変わる。このよう
にして、停電時電力供給手段からリアクトル３を介して
電流形インバータ部４へ直流電力を供給する。

一方、電流形インバータ部４へは通常運転と同様に、周
波数指令に基づいたＰＷＭ制御するための駆動信号が発
生させる。

従って、電流形インバータ部４は、停電時電力供給手段
からの直流電力を交流電力に変換し、電動ｆｉ８に供給
する。

これにより、電動機は駆動し、以下、停電時の速度パタ
ーンに従ってベクトル演算された電流指令及び周波数指
令により可変周波数の交流電力によって、通常運転時と
同様の速度制御がなされる。

次に、交流電源１が通電状ｍ＜停電信号５１２＝“Ｌ”
）で、運転指令１４が発生していない（Ｍ転信号５１４
＝“Ｌ″）場合について説明する。

この場合、運転状態制御回路１５は第３図に示すＮａｌ
、３の状態となるので電磁リレー１５１はオンする。こ
こで、蓄電池１１が過充電状態でなければ過充電検出回
路１３からは過充電信号８１８はＬ状態である。すなわ
ち、運転状Ｓ制御回路１５は第３図に示すＮａｌの状態
となり、電磁リレー１５３はオンする（電磁リレー１５
２はオフ）し、充電信号Ｓ　ＩＩＩｇを“Ｈ”状態とし
制御回路１６に出力する。従って、電磁リレー１５１の
オンによりその接触器１５１ａが閉路し、交流電源１が
電流形コンバータ部４の交流側入力に接続される。さら
に、電磁リレー１５３のオンにより蓄電池１１が電流形
インバータ４の直流側出力にリアクトル３を介して電流
形インバータ部４と並列に接続される。

制御回路１６は充電信号５ｘａｓ：“Ｈ”状態を受けて
、まず、電流形インバータ部４の各自己消弧素子をすべ
てオフ状態にする駆動信号ＰＩＮＶを発生する。

さらに、制御回路１６はあらかじめ設定し、蓄電池１１
への充電電流を指示する電流指令を作成するとともに、
電流指令と帰還電流７１とから電流制御系を形成し、制
御系の出力に従って、通常運転時と同様なＰＷＭ制御さ
れた駆動信号を電流形コンバータ部に発生する。

これにより、電流形コンバータ部４の（＋）側→リアク
トル３→蓄電池１１→電流形コンバータ部４の（−）側
のループで充電電流が流れ、蓄電池１１は充電される。

また、電流制御系により蓄電池１１は定電流充電がなさ
れる。

次に、蓄電池１１が定電流充電により過充電電圧に達す
ると、過充電検出器１３により過充電信号５ｌ１１を発
生する（Ｓｚａ＝“Ｈ”）、これにより、運転状Ｓ＃御
回Ｍ１５は第３図に示すＮｏ　３の状態になる。すなわ
ち、電磁リレー１５３がオフされる（電磁リレー１５１
はオンを継続する）とともに、□出力信号５ｚａｚ　ｅ
　５ｘｓｚ　、　Ｓｔδδがすべて“Ｌ”状態となる。

従って、電磁リレー１５３のオフにより、その接触器１
５３ａが開路し、蓄電池１１は電流形インバータの出力
から切り離される。さらに、制御回路１６はすべて“Ｌ
″状態出力信号Ｓ工６１　ｅ　Ｓｌ！１２及び５１６８
を受けて、電流形コンバータ部２及び電流形インバータ
部４の各自己消弧素子をオフ状態にする駆動信号を発生
する。

これにより、蓄電池１１への充電を終了するが、停電時
運転を行った後、または、′＃電池を長時間放置すると
蓄電池は電圧が降下し、過充電レベルを下回る。この場
合、過充電信号が“Ｌ”状態となるともに通電状態、か
つ、運転信号が発生していなければ１以上のような動作
を繰り返えし、常時、蓄電池を充電状態としておくこと
ができる。

なお、第３図のＮα５及びＮα７の状態には、この状態
では電磁リレー１５１〜１５３はすべてオフ状態、また
出力信号Ｓ　ｚａｔ　−Ｓ　ｔａｘは“Ｌ　”状態にあ
る。従って、交流電源１及び蓄電池１１は電・流形コン
バータ部から切り離されているとともに、制御回路は過
充電検出時の動作と同様に、電流形コンバータ２及び電
流形インバータ部４の各自己消弧素子はすべてオフ状態
とする駆動信号を発生する。

本実施例によれば、電流形コンバータ部を充電器として
用いることによって、蓄電池を充電できる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、交流電源及びＷ電池を電力源とする電
流形インバータ装置において、蓄電池の充電を別個の充
電器を用いることなく電流形インバータ装置の電流形コ
ンバータ部を充電器として用いることができるので、安
価な回路構成とすることができ、Ｍ電池を常に充電状態
にしておくことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成図、第２図は第１
図に示す運転状態制御回路の構成図、第３図は第２図に
示す運転状態制御回路の動作状態を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電源または前記交流電源の停電時に電力源とす
   る蓄電池を入力とし、直流電力変換する電流形コンバー
   タとリアクトルと交流電力変換する電流形インバータと
   からなる電流形インバータ装置、前記電流形インバータ
   装置によつて駆動される電動機を備えたものにおいて、 前記電動機を駆動する必要のない場合、前記電流形コン
   バータの出力に前記リアクトルを介して前記蓄電池を接
   続し、前記電流形コンバータを前記蓄電池の充電手段と
   して用いることを特徴とする電流形インバータ装置。 ２、前記充電手段は前記蓄電池を定電流充電するように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電流形インバータ装置。