JPS6343582A - インバ−タによる交流電動機の始動方式 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、磁束制御形の可変電圧・可変周波数インバ
ータ例より交流電動機を始動させる方式〔従来技術とそ
の問題点〕 交流電動機を可変速運転させるさいに、この交流電動機
が発光するトルクに含まれている脈動分を極力少なくし
て滑らかな回転を得るようにする丸めに、当該交流電動
機に流れる電流は正弦波に近いことが望ましい。そこで
従来のパルス幅変調制御により所望の電圧と周波数の交
流を出力できる可変電圧・可変周波数インバータ（以下
ではＶＶＶＦインバータと略記する）では、電流調節ル
ープを設けることにより、交流電動機へ正弦波電流を流
す方式が実用化されている。しかしながら、このような
インバータの出力電圧は、交流電動機に流れる電流や負
荷状態によって変化するので、当該電動機の端子電圧が
一義的に決まらず、従って交流電動機の磁束を常に一定
に保つことが困難となる欠点を有する。さらにこのイン
バータには負荷を接続して負荷電流を流してやらなけれ
ばパルス幅変調パターンを発生させることができない、
すなわち無負荷では電流を検出できないなどの欠点も合
わせて有している。

そこでとのＶＶＶＦインバータの出力電圧の積分値、す
なわち交流電動機の各相磁束の実際値を検出して、これ
を磁束指令値と比較調節することによ、す、前記の積分
値が指令値と一致するような電圧値を出力するパルス幅
変調パターンの発生方式が提案されており、この方式に
より交流電動機を可変速運転させるときのトルク脈動を
低減させ、滑らかな回転で運転できる磁束制御形のＶＶ
ＶＦインバータが実用化されている。

第４図は磁束制御形のＶＶＶＦインバータによシ交流電
動機を駆動する従来例を示す制御ブロック図であって、
符号２なる交流電源からの交流電力は整流器３により直
流に変換されるのであるが、この直流は平滑コンデンサ
４を介してｖｖｖｐインバータ５へ入力され、このＶＶ
ＶＦインバータ５から出力される可変電圧・可変周波数
の交流電力により、誘導電動機６を所望の速度で駆動す
る。

符号１１なる速度設定器は、誘導電動機６が運転するべ
き速度を設定するのであるが、この設定値は加減速度演
算回路１３により所定の変化率で変化する速度指令値と
なって周波数指令回路１４および磁束指令回路１５へ与
えられる。周波数指令回路１４は、入力される速度指令
値に対応した周波数指令値を出力し、磁束指令回路１５
も入力される速度指令値に対応した磁束指令値を出力す
るのであるが、停止している誘導電動機６を始動させる
べく運転指令接点１２を閉路させたときは、周波数指令
値はただちにあらかじめ定められている始動周波数に変
化するのであるが、磁束指令値は所定の変化率であらか
じめ定められている値まで徐昇するようにして、電圧の
急変に起因する過大な突入電流を回避するようにしてい
る。

絶縁変圧器２１により主回路とは絶縁された誘導１に動
機６の端子電圧は、積分器でｔ構成されている磁束検出
回路２２により当該誘導電動機６の磁束実際値が演算さ
れる。調節回路１６はこの磁束実際値と、前述の磁束指
令値との偏差を入力することにより、この入力偏差を零
にする電圧指令値を出力する。

パルス幅変調回路１７は周波数指令回路１４からの周波
数指令値と、調節回路１６からの電圧指令値とを入力し
、パルス幅変調制御によシ得られるパルス列信号を出力
するので、このパルス列信号をベース駆動回路１８を経
てＶＶＶＦインバータ５を構成しているトランジスタの
ベースに与えることによシ、これら各トランジスタを順
次オン・オフ動作させることで所望の電圧と周波数の交
流電力を得ることができる。

第５図は第４図に示す従来例回路で制御されるＶＶＶＦ
インバータが出力、する交流の電圧と周波数の変化をあ
られしたグラフであって、横軸が時間軸で６９、周波数
の変化は実線で、また電圧の変化は破線で図示されてい
る。この第５図であきらかなように、誘導電動機６を始
動するさいにＶＶＶＦインバータ５が出力する交流の電
圧と周波数とは加減速度演算回路１３の作用により時間
の経過とともに徐昇するようになっている。

しかしながら、たとえば誘導電動機６と、これによシ駆
動される負荷との合計したはずみ車効果が犬であるとき
は、誘導電動機６の速度が第５図に示す周波数と電圧の
変化に追従できないために過電流となり、過電流トリッ
プあるいは機器の破損によシ運転不能となるおそれがあ
るので、インバータの容量を増大せざるを得ない。そこ
でインバータ容量増大の代りに加減速度演算回路１３が
出力する速度指令値の変化を緩やかにしておくとはずみ
車効果が小なる負荷の場合でも、始動・停止に長時間を
必要とすることになり、装置の稼動率が低下するなどの
不都合を生じる。′（発明の目的〕 この発明は、負荷のはずみ車効果の大小に左右されるこ
となく交流電動機始動時における過電流の発生を抑制す
るとともに、常に最適な始動をさせることができるイン
バータによる交流電動機の始動方式を提供することを目
的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、交流電動機を始動するさいに、ＶＶＶＦイ
ンバータが出力する交流の周波数値を始動周波数に固定
し、この交流電動機の励磁が確立したのち電動機速度が
始動周波数に対応した値になったことを当該電動機の電
流変化から判定し、しかるのちて当該ＶＶＶＦインバー
タの出力周波数を所定値まで上昇させることによシ、過
電流を発生させることなく、円滑に電動機を始動させよ
うとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す制御ブロック図である。

この第１図ておいて、交流電源２からの交流電力を整流
器３により直流に変換し、この直流を平滑コンデンサ４
を介してＶＶＶＦインバータ５に入力させることにより
所望の電圧と周波数の交流電力に変換し、この交流電力
で誘導電動機６を可変速運転させるようにしているのは
第４図において既述の従来例回路の場合と同じである。

また、速度設定器１１からの設定信号は加減速度演算回
路３３を介して所定の変化率で変化する速度指令値とな
って周波数指令回路１４と磁束指令回路１５とに与えら
れ、調節回路１６は絶縁変圧器２１と磁束演算回路２２
とで得られる誘導電動機６の磁束実際値と、磁束指令回
路１５からの磁束指令値との偏差を入力し、この入力・
偏差を零にする電圧指令値を出力するので、この電圧指
令値と前述の、＠波数指令回路１４から出力される周波
数指令値とをパルス幅変調回路１７とベース駆動回路１
８とを経てｖｙｖｒインバータ５へ与えることにより、
所望の電圧と周波数の交流電力をこのＶ　ＶＶＦ’イン
バータ５から出力させるよってしているのも、＠４図に
示す従来例回路の場合と同様である。

本発明においては、誘導電動機６へ流れる電流を変流器
３１と電流検出回路３２とにより検出し、この検出電流
を加減速度演算回路３３へ入力させることにより、この
加減速度演算回路３３を従来例回路における加減速度演
算回路１３とは異った動作をさせるようにしている。す
々わち誘導電動機６が停止しているときに、速度設定器
１１を所望の値に設定しておき、しかるのちに運転指令
接点１２余閉路して始動を指令するとき、加減速度演算
回路３３は始動周波数に対応した速度指令値を出力する
ので、周波数指令回路１４からはこれに対応してただち
に始動周波数の周波数指令値が出力され、また磁束指令
回路１５からは所定の変化率であらかじめ定められた値
まで徐昇する磁束指令値が出力されるのであるが、加減
速演算回路３３から出力される速度指令値は、当該加減
速演算回路３３へ入力される電動機電流が所定値（一般
には定格電流が選定される）に減少するまでは変化する
ことなく一定値を維持しており、従ってその間は周波数
指令値と磁束指令値も一定値を維持することとなる。そ
の後に電動機電流が所定値以下に減少すると、加減速演
算回路３３はその出力する速度指令値を所定の変化率で
上昇させて誘導電動機６を所望速度で運転させる。

第２図は第１図に示す実施例回路で制御されるＶＶＶＦ
インバータが出力する交流の電圧と周波数の変化をあら
れしたグラフであって、横軸が時間軸であり、周波数の
変化が実線で、また電圧の変化が破線であられされてい
る。この第２図において、時刻ｔ。に運転指令接点１２
が閉路されてから時刻ｔ１までの期間は電動機電流が所
定値以上流れている期間であって、これは誘導電動機６
の速度が始動周波数に到達していないことを意味してい
るので、この期間中は速度指令値を一定に維持しておき
、を動機電流が所定値以下になる時点、すなわち時刻ｔ
１以降から所定の変化速度で速度指令値を上昇させるこ
ととなる。

第３図は第１図に示す実施例回路で誘導電動機を始動す
るさいの各部の動作をあられした動作波形図であって、
第３図（イ）はＶＶＶＦインバータ５が出力する交流の
周波数の変化を、第３図（ロ）は磁束指令回路１５から
出力される磁束指令値の変化を、第３図（ハ）は電動機
電流の変化を、第３図に）は電動機電圧の変化をそれぞ
れがあられしている。

この第３図においても、前述したように時刻ｔ０に誘導
電動機６に対して始動指令が発せられてＶＶＶＦインバ
ータ５が出力する交流の電圧と周波数が所定の値となる
。誘導電動機６の速度がこの始動周波数に対応した値ま
で上昇すれば、電動接電流も減少するので、この電流が
所定値以下となる時刻ｔ１に加減速度演算回路３３はそ
の出力する速度指令値を速度設定器１１の設定値へ向け
て上昇を再開することとなる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、磁束制御形のＶＶＶＦインバータで
交流電動機を始動させるにあたって、まず速度指令値を
始動時にあらかじめ定められた値に上昇させたのちは、
電動機電流が所定値以下になるまでは前記の速度指令値
を上昇させないような工夫を施しているので、交流電動
機がはずみ車効果の大なる負荷を駆動するような場合で
も、始動時に過大電流が長時間継続するおそれがなく、
従ってインバータ容量を増大させる必要がなくなる。ま
たはずみ車効果が小なる負荷の場合は素早く始動完了し
て所望速度に到達できるので、設備の稼動率を向上させ
ることができるなど、各種の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図であり、第２
図は第１図に示す実施例回路で制御されるＶＶＶＦイン
バータが出力する交流の′電圧と周波数の変化をあられ
したグラフ、第３図は搏１図に示す実施例回路で誘導電
動機を始動するさいの各部の動作をあられした動作波形
図である。第４図は磁束制御形の■ｖｖＦインバータに
より交流電動機を駆動する従来例を示す制御ブロック図
であり、第５図は第４図に示す従来例回路で制御される
ｖｖｖｐインバータが出力する交流の電圧と周波数の変
化をあられしたグラフで、ちる。 ２・・・・・・交流電源、３・・・・・・整流器、４・
・・・・・平滑コンデンサ、５・由・・ＶＶＶＦインバ
ータ、６・・・・・・誘導電動機、１１・・・・・・速
度設定器、１２・・・・・・運転指令接点、１３・・・
・・・加減速度演算回路、１４・・・・・・周波数指令
回路、１５・・・・・・磁束指令回路、１６・・・・・
・調節回路、１７・・・・・・パルス幅変調回路、１８
・・・・・・ベース１駆動回路、２１・・・・・・絶縁
変圧器、２２・・・・・・磁束検出回路、３１・・・・
・・変流器、第１　口 ｔＱ　　　　　　　　　Ｚｆ ￥２２−“七 流３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）インバータが出力する交流の電圧を積分して得られ
   る磁束実際値を交流電動機の速度指令値に対応している
   磁束指令値に一致させる調節演算結果と、前記速度指令
   値に対応した周波数指令値とからパルス幅変調制御によ
   り所望の電圧と周波数の交流を出力して交流電動機を可
   変速運転させる方式において、停止中の前記交流電動機
   へ始動信号が与えられると、前記速度指令値を所定の始
   動周波数に対応した値に設定して当該交流電動機の運転
   を開始させるとともに、この電動機の電流が所定値以下
   に減少すれば、前記速度指令値を定められた変化速度で
   上昇させるようにしているインバータによる交流電動機
   の始動方式。