JPS63206194A - インバ−タの電源瞬停復電時の負荷電動機の再始動方法 - 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、インバータにより駆動される交流電動機のイ
ンバータ電源瞬停復電時及び商用電源運転からインバー
タ運転への移行時における円滑な再始動方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のインバータによる交流電動機駆動制御系
におけるインバータ電源瞬停の復電時の交流電動機再始
動方法は、前記電源停電に伴ない惰行減速回転中の前記
交流電ａ機に対し前記電源復電と共に定常的インバータ
運転時に行なはれるインバータ出力電圧とその周波数と
の比の一定制御を再開するものであり、また前記交流電
動機の商用電源による直接運転からインバータ運転への
移行時には前記交流電動機を一旦停止させた後に通常の
インバータ始動方法による再始動を行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来方法においては、電源停電の復電
に伴うインバータ運転の再開時に、制御指定回転数と交
流電動機惰行回転数との不適合による過大な回生制動の
発生成いは電動機出力トルクと負荷トルクの不適合等に
よる電動機停止等の異常状態を回避しインバータ運転へ
の円滑な移行を計るために、別途に設置した回転計発電
機等の速度検出装置による前記交流電動機の惰行回転数
の検出を必要とした。また一般に惰行減速回転中の交流
電動機特に誘導電動機に対する電源電圧再印加時の突入
電流は、前記の如き電動機惰行回転数相当の周波数と再
印加電源電圧周波数との不一致（二基くものだけではな
く、前記電源再印加により再励磁を受ける前記惰行回転
中の交流電動機はその残留磁気に基く逆起電力を発生さ
せ該起電力と前記再印加電源電圧との位相差に基く突入
電流が発生するが、該突入電流の発生は極めて不規則で
あり、その抑制制御は前記再印加電源電圧がその定格値
近くの高い値にある場合には極めて困難である。従って
前記の如くインバータ電源瞬停の復電後に直ちに該イン
バータの定常的制御方式であるその供給電圧とその周波
数比の一定制御に移行した場合、もし前記電源瞬停時間
が短かく且つ前記交流電動機の負荷トルクの小なる場合
には該交流電動機の前記電源復電時の回転数低下は小さ
く、従って前記インバータの供給電圧は高くなり前Ｊ８
位相差に基く突入電流も大となる可能性があった。

これに鑑み本発明はインバータ電源瞬停の復電時の種々
の条件下においても円滑なインバータ運転の再開を行い
得る方法の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

インバータ電源瞬停の復電時の該インバータにより駆動
される交流電動機の惰行回転数の予測手段と該予測回転
数に対応する前記インバータの供給電圧への電圧漸増手
段とを設け、前記インバータによるその供給電圧の電圧
対その周波数比の一定制御に移行する前に前記供給電圧
の周波数を一定としその電圧値を漸増させる制御段階を
設けるものである。すなわちインバータによる交流電動
機の駆動制御系において、前記インバータの電源瞬停復
電時に、前記交流電動機及びその駆動負荷を含む回転系
の諸定数と前記電源停電による前記インバータの制御動
作停止期間とから該インバータの制御動作再開時点にお
ける前記交流電動機の惰行回転数を予測し、前記インバ
ータの制御動作再開に当っては先づその供給電圧の周波
数を前記惰行回転数予測値に対応する値に固定すると共
にその電圧の大きさを規定の低電圧初期値から規定の上
昇率に従って昇圧させて前記交流電動機を加速し、その
後前記インバータ供給電圧とその前記固定周波数との比
が一定値に達すると該到達時点以降は前記インバータ供
給電圧に関し、電圧値を変更し周波数を一定とする制御
から該電圧と周波数との比を前記一定値に保持する前記
インバータの定常的制御状態に移行させることを特徴と
するものである。

〔作用〕

前記の如くインバータ電源瞬停の復電時その負荷交流電
動機の円滑な再始動のためのインバータ供給電圧とその
周波数との関連制御においては、該制御再開時の前記交
流電動機の惰行回転数の検知と該検知回転数に対応する
インバータ供給電圧へ規定の低電圧初期値から昇圧させ
るための電圧上昇率の指定が必要となるが、前記惰行回
転数の検知については前記交流電動機及びその駆動負荷
より成る回転系の総合ＧＤ２と減速トルクとから該回転
系のｒ：Ａａ大入力ゃ断時の減速特性を算定する回転数
予測演算回路を設け、回転計発電機等の回転数検出装置
によることなく対応するものであり、前記減速トルクの
速度特性が一定でない場合には該減速トルクが一定とみ
なし得る範囲の複数段の速度範囲に適宜分割し、前記駆
動入力しゃ断の期間を対象として成る分割段の予測回転
数の最終値を次段分割段の演算用回転数初期値とする予
測演算を面記各分割段について順次行なうものであるっ
またインバータ電圧制御における前記低電圧初期値の決
定は該電圧初期値を惰行回転中の前記交流電動機に直接
印加した時の突入電流値がインバータ回路に対し支障の
無い範囲で大きく選定され、また該初期値から前記予測
回転数をこ対応するインバータ供給電圧への昇圧時の電
圧上昇率は、該両電圧間の差電圧通過時間が前記初期低
電圧の直接印加に伴う過渡状態が消滅し且つ前記交流電
動機の加速が円滑に行ない得る範囲での最も短い時間と
なすようをこして決定される。前記諸演算を前提として
本発明は、インバータ制御動作再開後該インバータの供
給電圧とその周波数との比を一定とする定常的制御状態
に入る前に前記インバータ周波数を前記惰行回転数の予
測値に対応する値にて一定とし前記供給電圧をその規定
低電圧初期値より置場させる減電圧始動段階を設けるこ
とにより、前記インバータ電源瞬停の復電時の負荷交流
電動機の円滑な再始動を計るものである。

なお上記交流電動機再始動方法は該交流電動機を商用交
流電源による直接運転からインバータ運転に切り換える
場合に行なう制御上の電源瞬断復電時の再始動に対して
も全く同様に適用できるものであり、前記交流電動機を
一旦停止させることなく円滑に切り換え再始動させるこ
とを可能とするものである。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明実施時のインバータ電源断続に対する負
荷交流電動機の回転数変化のタイムチャート、第２図は
第１図に対応するインバータ始動制御系のブロック図の
例、第３図は第１図に対応する制御系の始動演算フロー
チャート、第４図は前記交流電動機の商用電源による直
接運転とインバータ運転との相互切り換え時の回転数変
化のタイムチャートである。なお交流電動機がインバー
タによる駆動制御を受けている場合、該電動機の回転数
Ｎ（ｒｐｎ）とインバータ出力周波数ｆ　（ｃ／ｓ　）
とは該電動機極数の対の数Ｐを介してＮ　＝　６０ｆ／
ｐの関係式により特定される。第１図において図（イ）
はインバータ電源電圧Ｖｓ　　の変動を示し、ｖｏ　は
その定常電圧であり時刻ｔｏ　で停電し時刻ｔ４　　で
の復電を示す２１図（ロ）は図（イ）に示す電源変動を
受けた時の前記電動機回転数Ｎの変動を示し、時刻ｔｏ
　以前はインバータによる定常運転時の回転数Ｎｏ　で
あり、時刻ｔｏ　から時刻ｔｓ　間は前記電源停電に伴
なうインバータ駆動制御の停止により前記交流電動機が
惰行減速状態を二人りその回転数が前記ＮＯから沌へ低
下した場合を示す。時刻ｔｓ　　から時刻ｔｄ　間はイ
ンバータ出力周波数ｆｓを前記回転数Ｎｓ　　に対応し
た値ｆｓ−ＮＳＰ／６０にて一定値制御すると共にイン
バータ出力゛屯圧Ｖｉ　　の制御を時刻ｔ８　　の直後
に印加する規定の低電圧Ｖｉ。

が時刻ｔｄ　において数値Ｋを比例定数とする関係式Ｖ
ｉｓ＝に−ｆｓ　　によって決まる電圧Ｖｉｓとなるよ
うな電圧上昇率による昇圧制御とした場合の前記回転数
Ｎの変化を示す。また時刻ｔｄ　以降は前記インバータ
の出力電圧Ｖｉ　　とその周波数ｆとの比を前記比例定
数Ｋに保つ定常的インバータ制御に対する前記回転数Ｎ
の変化を示す。なお前記電圧上昇率は前記交流電動機の
回転追従性に関連し、時刻ｔｄ　において前記回転数Ｎ
ｓ　　となるように決定され、また前記電圧ＶｉＯは惰
行減速回転中の前記交流発電機にステップ状に直接印加
した時の突入電流値が許容値以内になり得る範囲で大き
くし前記回転数Ｎの低下を少なくするようを二選ばれる
。

更に時間ＡＴは前記インバータ主回路電源が前記電源復
電に伴ない正常動作可能電圧に回復するまでの時間遅れ
を示す。なおまた第１図の場合は前記交流電動機とその
負荷を含む総合回転系に関しその減速トルクＴｄ　の速
度特性が対象とする回転数域Ｎｏ・−Ｎｓ間で一定であ
ると仮定した場合の減速例を示すものであり、前記総合
回転系のＧＤ−ζＧＤり　　とし該回転系の惰行減速回
転の停止時刻をｔａ　　とすれば次の関係式（１）が成
り立つ。

また前記減速トルク１ｂ　が前記回転数域ＮＯ〜Ｎｓ間
で一定ではない場合には該減速トルクＴｄ　が一定とみ
なし得る範囲毎に前記回転数域をｎ分割し各分割域毎に
前記関係式（１）を算定して次の関係式（２）を得る。

上記関係式（１）及び（２）は最終的に前記の回転数Ｎ
ｓが回転数ＮＯ、時刻ｔｏ　及び時刻ｔｓ　　を変数と
して推定できることを示すものである。

図（ハ）は前記電源電圧Ｖｓ　　の復電が、前記交流電
動機の電源しゃ断時にその残留磁気が次回の電源復電時
のステップ状電圧印加に対し過大な突入電流を生ぜしめ
ぬ値まで低下するのに要する時間７より短い停電時間（
ｔｇ　−ｔＯ）に対応する時刻ｔ！において発生した場
合を示す。図（ニ）は図（ハ）に示す電源変動を受けた
時の前記交流電動機回転数Ｎの変動を示し、時刻１０　
から前記時間７経過後に図（ロ）の時刻ｔ４　以降の制
御と同様の制御が開始された状態を示す。図（ホ）は前
記交流電動機を商用電源による直接運転からインバータ
運転に切り換える場合に電源電圧Ｖｓ　を時刻１０　か
ら時刻ｔ２　　までしゃ断した状態を示し、図（へ）は
図（ホ）に示す電源電圧変動を受けた時の前記交流電動
機回転数Ｎの変動を示し図（ニ）に示す場合と同様とな
る。なお前記諸時刻の相互関係はｔｏ　＜　ｔｌ　＜　
ｔ２＜　ｔ３　＜　ｔ４、ｔ３＝ｔＯ＋２の如くにして
いる。次に第２図はインバータ始動制御系のブロック図
の例であり、図中ＣＴ　Ｌｌ　　はインバータ電源復電
時の再始動に必要な制御用諸信号の入力端子であり、Ｃ
Ｔ　Ｌ２　　は前記商用及びインバータ運転の切り換え
制御信号の入力端子である。リレー９はその接点閉路時
に前記商用運転への切り換え信号を出力するリレーであ
り、リレー１０はその接点閉路時に前記インバータ運転
開始信号を出力するリレーであり、該両りシーはディレ
ィ回路２及び３とリレー制御信号演算回路であるロジッ
ク回路４とにより同時投入のインターロックを受けてい
る。また前記入力端子ＣＴＬ１　及びＣＴ　Ｌ２　　か
らの諸制御信号はバッファ回路１１を径由してインバー
タＣＰＵに加えられ、該ＣＰＵでの演算結果はラッチ回
路１とディレィ回路２と３とを径由してロジック回路４
に加えられここで前記リレー９と１０とに対する制御信
号を演算すると共にその結果はバッファ回路１１を径由
して前記インバータＣＰＵ＋こ帰還される。第３図はイ
ンバータ始動制御系のフローチャートであり第２図に示
すインバータＣＰＵの演算プログラムの一部を示すもの
である。

第３図において、制御信号読込みステップ１で第２図の
バッファ回路１１からの諸制御信号を取り込み、商用／
インバータステップ２において商用運転かインバータ運
転かの判断を行ないステップ３またはステップ４を径由
して第２図のラッチ回路１に対しリレー９及び１０に対
する動作信号を与える。再始動ステップ５においてはイ
ンバータ運転が再始動運転か否かの判断を行なうもので
あり、インバータ電源瞬停の復電時と事故停止後の再始
動と商用運転からインバータ運転への切換時との三者を
再始動条件とする例であり、前記事故停止時の再始動に
際してはトリップ解除ステップ７Ｇこより関係制御系の
閉塞解除を行なう２．再始動開始点ステップ８において
再始動開始条件整備が確認されると、インバータ出力電
圧算定用の電圧プログラム９を介して電圧増加ステップ
１１により前記インバータ出力電圧の昇圧制御を行なう
と共に周波数プログラムステップ１０を介して始動周波
数計算ステップ１２により再始動周波数を推定し該周波
数による周波数一定制御を行なう。前記昇圧制御は前記
再始動周波数の推定値に対するインバータ出力電圧の比
が通常のインバータ運転時に適用される比と等しくなっ
たことがＶ／Ｆパ行してインバータの再始動制御が完了
するものである。

第４図はインバータ負荷交流電動機をインバー夕運転と
商用電源直接運転とに相互に切り換えた場合の前記交流
電動機の回転数Ｎの変化を示すものであり、時刻ｔ３　
　と時刻ｔ５　　間は前記インバータ運転から前記商用
電源直接運転に切り換えるための停電期間を示し、時刻
ｔ７　　と時刻ｔ８　間は前記商用電源直接運転から前
記インバータ運転に切り換えるための停電期間を示す。

また時刻ｔ５　　において前記交流電動機は商用電源の
全電圧による加速を受けその回転数Ｎは商用電源周波数
により決定される定格回転数まで急速に昇速し、時刻ｔ
８以降は前記インバータによる再始動制御を受は第１図
（ロ）の時刻ｔｓ　以降と同様の回転数変化を行なうこ
とを示すものである。

〔発明の効果〕

本発明によればインバータによる交流電動機の制御系に
おいて、該交流電動機の商用電源直接運転からインバー
タ運転への切り換え時を含めインバータ電源瞬停の復電
時の再始動に際し、惰行減速中の前記交流電動機回転数
の予測とインバータ供給電圧の漸増制御とを併用するこ
とにより回転計発電機等の回転数検出装置を設けること
なく、前記交流電動機の回転数変化と前記インバータの
回路電流変化の両面（こおいて円滑な再始動制御が可能
となるヮ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施時のインバータ１源断続に対する負
荷交流電動機の回転数変化のタイムチャート、第２図は
第１図に対応するインバータ始動制御系のブロック図、
第３図は第１図に対応する制御系の始動演算フローチャ
ート、第４図は前記交流電動機の商用電源をこよる直接
運転とインバータ運転との相互切り換え時の回転数変化
のタイムチャートである・　　　　　　　　　　　　　
　　／””　゛イル１甲７）、介Ｊ：壬　Ｊ・　口　　
　Ｅｌ　　（’ｇ↓第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）インバータによる交流電動機の駆動制御系において
   、前記インバータの電源瞬停の復電時に、前記交流電動
   機及びその駆動負荷を含む回転系の諸定数と前記電源停
   電による前記インバータの制御動作停止期間とから該イ
   ンバータの制御動作再開時点における前記交流電動機の
   惰行回転数を予測し、前記インバータの制御動作再開に
   当っては先づその供給電圧の周波数を前記惰行回転数予
   測値に対応する値に固定すると共にその電圧の大きさを
   規定の低電圧初期値から規定の上昇率に従って昇圧させ
   て前記交流電動機を加速し、その後前記インバータ供給
   電圧とその前記固定周波数との比が一定値に達すると該
   到達時点以降は前記インバータ供給電圧に関し、その電
   圧値を変更しその周波数を一定とする制御から該電圧値
   と周波数との比を前記一定値に常時保持する前記インバ
   ータの定常的制御状態に移行させることを特徴とするイ
   ンバータの電源瞬停復電時の負荷電動機の再始動方法。