KR20020048411A - 교류전동기의 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순시정전 복귀후 등에 교류전동기의 잔류전압의 위상과 각속도를 정밀하게 측정하여 신속하고 스무스하게 재운전할 수 있는 교류전동기의 제어방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

즉 교류전동기(9)로 전력을 출력하는 전력변환기(1)와, 전류지령신호 idref, iqref와 전력변환기의 출력전류 검출신호 idfb, iqfb의 편차신호를 기초로 전력변환기의 출력전류를 제어하는 전류제어부를 구비하고, 교류전동기가 프리런상태에 있는 경우에, 교류전동기의 전류를 0으로 하도록 강제적으로 순시정전 재시동 관리회로(11)에 의해 전류지령신호를 0으로서 전류제어하며, 이 때의 전류제어부 출력을 이용하여 연산하는 출력전압 지령신호를 기초로 교류전동기의 잔류전압의 크기와 위상, 각속도를 구하여 복전(復電) 후의 재시동을 행하는 것이다.

Description

교류전동기의 제어방법 및 제어장치{METHOD OF CONTROLLING AC MOTOR AND CONTROLLER}

종래 교류전동기를 속도제어하기 위해 출력전압 V와 출력주파수 f의 비를 일정하게 하는 V/f 일정제어방식이 알려져 있다. 또한 최근에는 더욱 고정밀하게 교류전동기를 제어하기 위해 교류전동기에 공급되는 일차전류를, 토오크에 직접 관여하는 여자전류(자속을 발생시키는 전류)와 토오크전류(토오크를 발생시키는 전류)로 각각 독립으로 제어하는 벡터(vector)제어가 실용화되고 있다.

그러나 종래의 제어방식에서는 연속운전중은 안정된 제어가 행해지지만 일단 교류전동기의 운전중에 순시정전이 발생하여 순시정전 재시동을 행할 경우, 교류전동기의 잔류전압과 가변속 제어장치의 전압지령의 위상이 맞지 않으면 교류전동기의 속도를 급변시키거나 교류전동기의 슬립이 증대하거나 하여 과대한 전류가 흐르는 등 트립과 같은 위험이 있다. 이를 방지하기 위해서는 교류전동기의 잔류전압과 가변속 제어장치의 전압지령의 위상을 맞추어 재운전을 행할 필요가 있지만 위상을 맞추는 것이 좀처럼 곤란하다. 이 때문에 교류전동기의 잔류전압이 없어지고 나서 교류전동기의 각속도와 가변속 제어장치의 출력주파수를 속도검출기로부터 산출하거나 교류전동기의 잔류전압을 전압검출기로 검출하여 그 주파수 성분으로부터 산출하는 등으로 하여 잔류전압과 출력전압 지령신호의 위상을 일치시키고 재운전했기 때문에 순시정전 복전(復電)후의 재시동에 시간이 걸리거나 스무스한 재운전이 어렵다는 문제가 있었다.

이와같이 교류전동기를 스무스하게 시동하기 위해서는 잔류전압이 없어지는 것을 기다릴 필요가 있거나 속도검출기나 전압검출기라는 검출기가 필요하게 된다는 문제가 있었다.

그래서 본 발명의 과제는 순시정전 복귀후 등에 교류전동기의 잔류전압의 위상과 각속도를 정밀하게 측정하는 등에 의해 신속하고 스무스하게 재운전할 수 있는 교류전동기의 제어방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 교류전압을 출력하는 가변속 제어장치에 의해 교류전동기를 가변속시키는 교류전동기의 제어방법에 관한 것으로, 특히 정전복귀후 등의 교류전동기의 스무스한 시동이 가능한 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시의 형태에 관한 교류전동기의 가변속 제어장치의 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시하는 2상/3상 변환기의 구성을 나타내는 블록도.

도 3은 도 1에 도시하는 교류전동기의 프리런상태시의 동작파형을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 제 2실시의 형태에 관한 교류전동기의 가변속 제어장치의 블록도.

도 5는 본 발명의 제 3실시의 형태에 관한 교류전동기의 제어장치의 블록도.

도 6은 교류전동기의 잔류전압의 궤적과 전류제어기의 출력전압지령 및 위상(정회전시)과의 관계를 나타내는 선도.

도 7은 교류전동기의 잔류전압의 궤적과 전류제어기의 출력전압지령 및 위상(역회전시)과의 관계를 나타내는 선도.

도 8은 본 발명의 제 4실시의 형태에 관한 교류전동기의 제어장치의 블록도.

도 9는 교류전동기에 d축 전압을 부여한 경우의 전류검출치의 변화(정회전)를 나타내는 선도.

도10은 교류전동기에 d축 전압을 부여한 경우의 전류검출치의 변화(역회전)를 나타내는 선도.

도11은 본 발명의 제 5실시의 형태에 관한 교류전동기의 제어장치의 블록도.

도12는 교류전동기에 여자전류지령을 부여한 경우의 토오크전류 검출치의 변화(정회전)를 나타내는 선도.

도13은 교류전동기에 여자전류지령을 부여한 경우의 토오크 전류검출치의 변화(역회전)를 나타내는 선도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 전력변환기2: 전류벡터 제어회로

3: 3상/2상 변환기4: 1차각 주파수 연산회로

5: 여자전류 제어회로6: 토오크전류 제어회로

7: 2상/3상 변환기8: 전압패턴 작성기

9: 교류전동기10: 적산기

11: 순시정전 재시동 관리회로

12: 자화전류 지령변환기13: 토오크전류 변환기

14: 위상지령 변환기15: 신호유지회로

70: 전압지령 진폭연산기71: 전압지령 위상연산기

72: 전압지령 변환기201: 전력변환기

202: 교류전동기203: 전류검출기

204: 전류좌표 변환회로205: 토오크전류 제어회로

206: 여자전류 제어회로207: 위상연산회로

208: V/f 변환회로209: 출력전압 연산회로

210: 스위칭패턴 발생회로211: 순시정전 재시동 관리회로

212: 속도추정회로

212A: 속도추정회로(잔류전압이 있는 경우)

212B: 속도추정회로(잔류전압이 없는 경우)

상기 과제를 해결하는, 본 발명의 교류전동기의 제어방법 및 제어장치의 요지는 하기(1) ~ (23)에 갖는다.

(1) 교류전동기로 전력을 출력하는 전력변환기를 갖고, 전류지령신호와 상기 전력변환기의 출력전류 검출신호의 편차신호를 기초로 상기 전력변환기의 출력전류를 제어하는 전류제어부를 구비하며, 상기 교류전동기가 프리런상태에 있는 경우에 상기 교류전동기의 전류를 0으로 하도록 강제적으로 상기 전류지령신호를 0으로서전류제어하고, 이 때의 상기 전류제어부 출력을 이용하여 연산하는 출력전압 지령신호를 기초로 상기 교류전동기의 잔류전압의 크기와 위상 및 각속도를 구하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(2) 전 항(1) 기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 출력전압 지령신호를 기초로 상기 교류전동기의 잔류전압의 위상 및 각속도를 구할 때 신호유지수단을 배치하고, 교류전동기가 프리런하기 직전의 위상지령신호와 상기 출력전압 지령신호의 위상신호와의 가산치로부터 상기 잔류전압의 크기와 위상 및 각속도를 구하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

이 교류전동기의 제어방법에 의하면 교류전동기가 프리런상태에 있는 경우에 교류전동기의 전류가 0이 되도록 제어하면 이 결과 교류전동기의 잔류전압이 전압지령신호에 나타나는 것을 이용하여 이 전압지령신호의 위상 및 각주파수를 기초로 프리런상태에 있는 교류전동기의 잔류전압의 크기와 위상 및 각속도가 구해진다. 그에 따라 복전(復電)후의 스무스한 속도복귀가 용이하게 된다.

또 잔류전압의 위상 및 각속도를 구할 때 신호유지수단을 배치하여 교류전동기가 프리런하기 직전의 위상지령신호와 상기 출력전압 지령신호의 위상신호와의 가산치로부터 상기 잔류전압의 위상 및 각속도를 구하므로 위상지령신호의 불연속이 없어져 기계적인 쇼크발생 등의 문제를 방지할 수 있다.

(3) 전력변환기로 교류전동기로 임의의 전력을 출력하고, 상기 전동기에 공급되는 전류를 전류검출회로로 검출하며, 부여된 전류지령과 상기 전류검출회로에서 검출한 전류검출치가 일치하도록 전류제어회로로 제어하고, 상기 전류제어회로로부터 출력하는 전압지령으로부터 상기 전력변환기의 스위칭을 결정하는 제어방법에 있어서, 시동시에 상기 전력변환기를 정상으로 운전하도록 시동관리회로로 관리하고 프리런상태의 상기 교류전동기의 속도를 속도추정회로로 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(4) 전항 (3) 기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도 추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(5) 전항 (3) 또는 (4)기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(6) 전항(3)~(5) 중 어느 한 항 기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산한 경우에도 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기가 정지하고 있다고 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(7) 전항 (1)~(6)중 어느 한 항 기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로는 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기 전압지령의 크기와 위상을 초기치로서 교류전동기를 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(8) 전항 (1) ~ (7)중 어느 한 항 기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로는 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기 전압지령의 크기와 위상을 초기치로 하여 교류전동기를 시동할 때 상기 전력변환기의 출력하는 전압지령의 크기가 상기 교류전동기의 속도에 대한 정규의 유기전압에 상당하는 전압레벨이 될 때까지 서서히 전압지령을 증가해 가는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(9) 교류전동기로 임의의 전력을 출력하는 전력변환기와, 상기 전동기에 공급되는 전류를 검출하는 전류검출회로와, 부여된 전류지령과 상기 전류검출회로에서 검출한 전류검출치가 일치하도록 제어하는 전류제어회로와, 상기 전류제어회로로부터 출력하는 전압지령으로부터 전력변환기의 스위칭을 결정하는 교류전동기의 제어장치에 있어서, 시동관리회로와, 프리런상태의 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 속도추정회로를 갖는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(10) 전항 (9)기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(11) 전항 (9) 또는 (10) 기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하여 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(12) 전항 (9) ~ (11) 중 어느 한 항 기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하여 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산한 경우에도 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기가 정지하고 있다고 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(13) 전항 (9)~ (12)중 어느 한 항 기재의 교류전동기이 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기 전압지령의 크기와 위상을 초기치로서 교류전동기를 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(14) 전항 (9)~ (13)중 어느 한 항 기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기 전압지령의 크기와 위상을 초기치로 하여 교류전동기를 시동할 때 상기 전력변환기의 출력하는 전압지령의 크기가 상기 교류전동기의 속도에 대한 정규의 유기전압에 상당하는 전압레벨이 될 때 까지 서서히 전압지령을 증가해 가는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(15) 전항 (3)기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 클 경우에는 상기 전압지령의 위상의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하여 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 전압지령의 크기와 위상과 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(16) 교류전동기로 전력을 출력하는 전력변환기를 갖고, 전류지령신호와 상기 전력변환기의 출력전류검출신호의 편차신호를 기초로 상기 전력변환기의 출력전류를 제어하는 전류제어부를 구비하며, 상기 교류전동기가 프리런상태에 있는 경우에 상기 교류전동기에 임의의 직류전류를 설정한 시간 공급하여 상기 전력변환기의 출력전류 검출신호에 나타나는 주파수 성분을 검출하고, 이 주파수 성분으로부터 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(17) 전항 (3) 기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령 또는 설정한 레벨의 직류전압지령을 설정된 시간 인가하여 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하고, 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하여 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(18) 전항 (3)기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령치로 변경하여 설정된 시간 인가하고 그 후 전류지령의 부호로 크기를 변경하여 설정된 시간 인가한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하고 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하여 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기값으로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(19) 전항 (3)기재의 교류전동기의 제어방법에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류제어를 하는 것을 멈추고 임의의 방향으로 직류전압지령을 설정된 시간 인가하여 그 후 상기 직류전압의 지령방향과 180°위상을 바꾼 방향으로 임의 크기의 전류지령을 부여하고 설정된 시간 다시 전류제어한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하고, 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하여 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.

(20) 전항 (9)기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 클 경우에는 상기 전압지령의 위상의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 전압지령의 크기와 위상과 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(21) 전항 (9)기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령 또는 설정한 레벨의 직류전압지령을 설정된 시간 인가하고, 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하여 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하고 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(22) 전항 (9)기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로가 강제적으로 전류지령을 0으로 하고 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령치로 변경하여 설정된 시간 인가하고, 그 후 전류지령의 부호로 크기를 변경하여 설정된 시간 인가한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하여 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

(23) 전항 (9)기재의 교류전동기의 제어장치에 있어서, 상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류제어하는 것을 멈추고 임의의 방향으로 직류전압지령을 설정된 시간 인가하여 그 후 상기 직류전압의 지령방향과 180°위상을 바꾼 방향으로 임의의 크기의 전류지령을 부여하고 설정된 시간 다시 전류제어한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하여 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.

다음 본 발명에 대해 도면을 이용하여 설명한다.

우선 본 발명의 제 1실시의 형태에 대해 도 1 ~ 도 3을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시의 형태에 관한 교류전동기의 가변속 제어장치의블록도이며, 도 2는 도 1에 도시하는 2상/3상 변환기의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시하는 교류전동기의 프리런 상태시의 동작파형을 나타내는 도면이다.

도 1에 있어서 이 가변속 제어장치는 3상 교류전원으로부터의 교류전원을 직류화한 후 PWM제어방식에 의한 인버터로 임의의 주파수와 전압의 교류로 재차 변환하고, 이 1차 주파수 및 1차 전압을 교류전동기(9)에 공급하는 전력변환기(1), 외부로부터 입력되는 속도지령신호 ωrref가 입력하고 또한 3상/2상 변환기(3)가 출력하는 여자전류 검출치 idfb 및 토오크전류 검출치 iqfb로부터 속도추정신호 ωr를 구하는 전류벡터 제어회로(2), 교류전동기(9)로의 1차전류(U상 전류 iu, W상 전류 iw)를 검출하여 좌표변환을 행한 여자전류 검출치 idfb 및 토오크전류 검출치 iqfb를 송출하는 3상/2상 변환기(3), 전류벡터 제어회로(2)로부터의 속도추정신호 ωr로부터 1차각 주파수 신호 ω1로 연산하여 출력하는 1차각 주파수 연산회로(4), 여자전류 지령치 idref와 3상/2상 변환기(3)로부터의 여자전류 검출치 idfb가 일치하도록 배치된 여자전류방향 전압을 제어하는 여자전류 제어회로(ACR d)(5), 전류벡터 제어회로(2)가 출력하는 토오크전류 지령치 iqref와 3상/2상 변환기(3)가 출력하는 토오크전류 검출치 iqfb가 일치하도록 배치된 토오크전류방향 전압을 제어하는 토오크전류 제어회로(ACR q)(6), d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref로부터, U,V,W의 각 상의 전압지령신호(Vuref, Vvref, Vwref)의 PWM신호를 생성하여 출력하는 2상/3상 변환기(7), 1차각 주파수 연산회로(4)로부터의 1차각 주파수 신호 ω1을 기초로 교류전동기의 유기전압을 보상하기 위한 유기전압 지령신호 Eref를 작성하는 V/f변환회로(208), 동 1차각 주파수 연산회로(4)로부터의 1차각 주파수 신호 ω1을 적산하는 적산기(10), 순시정전을 검지한 후 재운전까지를 관리하는 순시정전검출 재시동 관리회로(11), 순시정전검출 재시동 관리회로(11)로부터의 순시정전 신호에 의해 여자전류 지령치를 변환하는 자화전류 지령변환기(12), 동 순시정전 신호에 의해 토오크 전류지령치를 변환하는 토오크전류 지령변환기(13), 동 순시정전 신호에 의해 위상지령신호를 변환하는 위상지령 변환기(14)가 배치된다.

또한 여자전류 제어회로(ACR d)(5)의 출력신호는 d축전압 지령치 Vdref가 되고, 토오크전류 제어회로(ACR q)(6)의 출력신호와 V/f변환회로(208)의 출력신호 Eref의 가산치는 q축 전압지령치 Vqref가 된다.

또 적산기(10)의 출력신호는 3상/2상 변환기(3) 및 2상/3상 변환기(7)로, 위상지령신호(θ)로서 입력된다.

도 2에 있어서 2상/3상 변환기(7)에 입력되는 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref로부터,

｜V1｜= (Vdref2 + Vqref2)1/2

로서 출력전압 지령신호 V1의 진폭 ｜V1｜을 연산하는 전압지령 진폭연산기(70)와,

γ= tan-1 (Vqref/Vdref)

로서 출력전압 지령신호 V1의 위상신호 γ를 연산하는 전압지령 위상연산기(71)와, 출력전압 지령신호 V1의 진폭 ｜V1｜과 위상 γ 및 입력되는 위상지령신호(θ)로부터,

Vuref = ｜V1｜* cos(θ+ γ)

Vvref = ｜V1｜* cos(θ+ γ+ 120°)

Vwref = ｜V1｜* cos(θ+ γ+ 240°)

으로서 U,V,W 각 상의 전압지령신호 Vuref, Vvref, Vwref로 변환하는 전압지령 변환기(72)가 배치된다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

교류전동기(9)의 전류가 0일 때의 전압지령신호는 교류전동기(9)의 잔류전압과 일치한다. 왜냐하면 전류는 전위차가 있는 2점 사이에 흐는 것이다. 따라서 전력변환기(1)와 교류전동기(9) 사이의 전류가 0이라 함은 전력변환기(1)의 출력전압과 교류전동기(9)의 전압에는 전위차가 없는 즉 같은 전압치라는 것을 나타내고 있다. 이 경우 직교하는 2축 즉 여자전류와 토오크 전류방향으로 나누어 개별적으로 전류제어를 행하고 있기 때문에 직교하는 2축의 각 성분전압도 전력변환기(1) 출력과 교류전동기(9)의 전압은 일치한다. 이 결과 교류전동기(9)의 잔류전압은 직교하는 2축의 각각의 성분전압은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref가 되어 나타나는 점에 착목하여 본 실시예에서는 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상, 각속도를 검출하여 순시정전시의 재시동 동작을 행하는 것이다.

순시정전이 발생하고 복전에 의해 재시동하는 경우의 구체적 동작은 순시정전 재시동 관리회로(11)가 순시정전을 검지하면 자화전류지령 변환기(12), 토오크전류 변환기(13), 위상지령 변환기(14)에 순시정전신호를 입력한다. 순시정전신호가 입력되면 자화전류지령 변환기(12)는 여자전류 지령치 idref를 0으로 변환하고,마찬가지로 토오크전류 변환기(13)는 토오크전류 지령치 iqref를 0으로 변환하며, 위상지령 변환기(14)는 위상지령신호(θ)를 0으로 변환하는 동작이 된다. 따라서 다음식과 같은 출력을 행한다.

idref = 0

iqref = 0

θ = 0

이상의 동작 후 여자전류 제어회로(5)와 토오크전류 제어회로(6)에 의해 전류제어를 행하면 교류전동기(9)의 전류가 0이 되도록 전류제어가 행해진다. 전류제어에 의해 교류전동기(9)의 전류가 0이 되면 전압은 균등하여 교류전동기(9)의 잔류전압의 직교하는 2축의 성분전압은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref가 되어 나타난다.

이 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref를 입력으로 한 도 2에 도시하는 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)은 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상과 일치하므로 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)으로 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상을 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)의 단위시간당 변화량으로 잔류전압의 각속도를 용이하게 구할 수 있다.

마찬가지로 이 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref를 입력으로 했다.

도 2에 도시하는 전압지령 진폭연산기(70)의 출력 ｜V1｜은 잔류전압의 크기에 일치한다.

이상의 동작이 종료하면 순시정전 재시동 관리회로(11)는 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)을 적산기(1)에 초기치로서 설정하고, 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)의 단위시간당의 변화량을 전류벡터 제어회로(2)내의 속도추정신호(ωr)로 설정하며, 전압지령 진폭연산기(70)의 ｜V1｜를 V/f변환회로(208)의 출력의 Eref로 설정함과 동시에 순시정전신호의 해제신호를 자화전류지령 변환기(12), 토오크전류 변환기(13), 위상지령 변환기(14)에 각각 입력한다. 자화전류지령 변환기(12)와 토오크전류 변환기(13)는 각각 전류벡터 제어회로(2)의 출력신호인 각 전류지령신호에 여자전류 지령치 idref, 토오크전류 지령치 iqref를 변환하고, 위상지령 변환기(14)는 적산기(10)의 출력신호에 위상지령신호(θ)를 변환한 후 재운전하여 교류전동기(9)를 계속 구동시킨다.

도 3은 정회전방향으로 프리런하고 있는 교류전동기(9)에 대해 위와 같은 동작원리를 적용한 경우의 동작파형예로서, 도 3(a)은 전압지령신호 파형이고, 도 3(b)는 위상(γ)을 나타낸 도면이다. 도 3(a)과 같이 교류전동기(9)가 정회전인 경우는 d축전압 지령치 Vdref가 q축 전압지령치 Vqref에 대해 90°위상이 진행하고, 각각의 전압신호의 진폭은 시간경과와 함께 감쇠하고 있다.

또 도 3(b)의 경우는 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)은 정측으로 회전하고 있는 경우이다. 또 도시하지 않지만 교류전동기(9)가 역회전하고 있는 경우는 d축전압 지령치 Vdref는 q축 전압지령치 Vqref에 대해 90°위상 지연되고, 각각의 전압신호의 진폭은 시간경과와 함께 마찬가지로 감쇠하며, 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)은 역측으로 회전한다.

또한 여기까지는 교류전동기(9)의 전류가 0이 되면 교류전동기(9)의 잔류전압은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref가 되어 나타난다고 설명했지만 교류전동기(9)의 전류가 완전하게 0이 되지 않아도 위상, 각속도의 검출은 가능하다.

다음에 본 발명의 제 2실시의 형태에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 2실시의 형태에 관한 교류전동기의 가변속 제어장치의 블록도이다. 도 4와 같이 제 2실시의 형태는 도 1과 같이 전 실시의 형태의 동작이 순시정전 발생시에 위상지령 변환기(14)를 0으로 변환하기 위해 위상지령신호(θ)가 불연속이 되어 기계적 쇼크가 발생하거나 전력변환기(1)의 직류전압이 과전압이 되어 가변속 제어장치가 트립하는 등의 문제가 발생하는 경우가 있기 때문에 그것들을 회피하기 위한 개선예이다.

도 4의 제 2실시의 형태에서 도 1과 다른 구성은 순시정전 재시동 관리회로(11)가 출력하는 순시정전신호에 의해 위상지령신호(θ)를 0으로 하는 대신에 새롭게 신호유지회로(15)를 배치하여 신호유지회로(15)에 1차각 주파수 신호(ω1)를 유지하고, 유지한 값을 V/f 변환회로(208)와 적분기(10)에 입력하도록 하는 것과 복전에 의해 재시동할 때 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)으로 교류전동기(9)의 위상을, 출력(γ)의 단위시간당의 변화량으로 잔류전압의 각속도를 구하는 대신에 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)과 위상지령신호(θ)의 가산치로 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상을, 출력(γ)과 위상지령신호(θ)의 가산치의 단위시간당의 변화량으로 잔류전압의 각속도를 구하도록 하는 것이다. 또한 그 외의 도1과 동일 구성에는 동일 부호를 붙여 중복하는 설명은 생략한다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

도 4의 구성에 있어서도 도 1의 경우와 마찬가지로 순시정전시에는 순시정전신호에 의해 자화전류 지령변환기(12), 토오크전류 변환기(13)를 전류 0으로 변환하고, 여자전류 제어회로(206)와 토오크전류 제어회로(6)에 의해 교류전동기(9)의 전류가 0이 되도록 전류제어가 행해지며, 잔류전압의 직교하는 2축의 전압성분은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref로서 나타나므로 도 2와 같이 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)과 위상지령신호(θ)의 가산치(θ+γ)로 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상을 가산치(θ+γ)의 단위시간당의 변화량으로 각속도를 구한다.

이 때 1차각 주파수(ω1)는 순시정전시에 신호유지회로(15)로 유지된 측으로 변환되므로 신호유지회로(15)로부터의 1차각 주파수신호(ω1)가 적분기(10)에 더해지고 적분기(10)로부터 연속적으로 위상지령신호(θ)가 출력되어 가산치(θ+γ)가 얻어진다.

이 동작에 의해 순시정전 발생시의 위상지령신호(θ)의 불연속 동작은 없어지므로 기계적 쇼크나 가변속 제어장치의 트립 등의 발생은 피할 수 있다.

또 복전후의 재시동은 도 1과 동일한 복귀수속을 행하고, 재운전하여 교류전동기(9)를 구동함으로써 신속하고 스무스한 재시동이 가능하게 되며, 순시정전에 의한 인버터 정지가 생산라인의 설비전체의 정지에 연결되어 손해가 확대하는 사태는 회피할 수 있다.

또한 본 발명에서는 순시정전 발생시의 위상지령신호(θ)의 불연속을 없애기 위해 유지회로(15)를 배치하고, 1차각 주파수를 유지하도록 했지만 유지회로(15) 대신에 지령변환기를 배치하여 순시정전 발생시에 1차각 주파수를 0으로 변환해도 위상지령신호(θ)의 불연속을 없앨 수 있기 때문에 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또 본 발명에서는 지금까지 교류전동기(9)의 여자전류와, 토오크전류를 각각 독립적으로 제어하는 벡터제어를 행하는 가변속 제어장치로서 설명했지만 V/f 일정제어를 행하는 가변속 제어장치에 있어서도 순시정전 재시동시에 교류전동기의 여자전류와 토오크전류를 각각 독립적으로 제어하는 전류제어부를 부가하면 완전 동일한 처리로 본 발명을 적용할 수 있다.

또 본 발명에서는 순시정전 재시동시의 동작으로서 설명했지만 장시간, 교류전동기가 프리런하여 이미 잔류전압이 없어진 경우는 한번 여자전류를 흐르게 하여 교류전동기의 자속을 높이면 동일한 처리로 본 발명을 실시할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 3실시의 형태에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명에서의 교류전동기의 제어장치의 제 3실시현태의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시의 형태에 있어 전동기의 제어장치는 전력변환기(201), 교류전동기(202), 전류검출기(203), 전류좌표 변환회로(204), 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206), 위상연산회로(207), V/f변환회로(208), 출력전압 연산회로(209), 스위칭패턴 발생회로(210), 순시정전 재시동 관리회로(211), 속도추정회로(212)를 구비하고 있다.

전력변환기(201)는 파워소자에 의해 3상 교류를 변환한 직류전압을 PWM 제어방식에 의해 임의의 주파수 f1과 전압의 교류로 변환하여 교류전동기(202)에 공급한다. 전류검출기(203)는 상기 교류전동기(202)에 공급되는 전류를 검출한다.

전류좌표 변환회로(204)는 상기 전류검출기(203)로 검출된 전류를 토오크전류 검출치 iqfb와 여자전류 검출치 idfb로 분리한다.

토오크전류 제어회로(205)는 부여된 토오크전류 지령치 iqref와 상기 토오크전류 검출치 iqfb가 일치하도록 제 1의 q축 전압지령치 V'qref를 연산한다.

여자전류 제어회로(206)는 부여된 여자전류 지령치 idref와 상기 여자전류 검출치 idfb가 일치하도록 d축전압 지령치 Vdref를 연산한다.

위상연산회로(207)는 부여된 주파수 f1를 적분함으로써 위상(θ)을 연산한다.

V/f변환회로(208)는 상기 부여된 주파수 f1으로부터 교류전동기의 유기전압에 상당하는 전압(e)을 연산한다.

출력전압 연산회로(209)는 상기 토오크전류 제어회로(205)의 출력인 제 1의 q축 전압지령치 V'qref와 상기 V/f변환회로(208)의 출력인 전압(e)을 가산하고, 제 2의 q축 전압지령치 Vqref를 연산하며, 상기 제 2의 q축 전압지령치 Vqref와 상기 d축전압 지령치 Vdref로부터 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상(θv)을 출력한다.

스위칭패턴 발생회로(210)는 상기 출력전압 지령치 V1ref 및 상기 전압위상(θv)과 상기 위상(θ)을 가산한 출력변환기 출력위상 θdeg로부터 전력변환기(1)의스위칭패턴을 결정한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 순시정전을 검출한 후 전원이 복구하여 재시동하는 경우나 운전지령이 입력되어 시동할 경우에, 상기 전력변환기(201)를 정상으로 운전하도록 관리한다.

속도추정회로(212)는 프리런상태의 교류전동기(2)의 속도(fr)를 추정하는 회로이다.

다음에 순시정전 발생시의 재시동 방법의 동작원리를 설명하기 전에 도 6의 잔류전압의 궤적과 전압지령 및 위상의 관계를 사용하여 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도를 추정하는 방법에 대해 설명한다. 통상운전중에 순시정전 등으로 프리런상태의 교류전동기(202)는 잔류전압을 발생하고, 그 전압의 궤적은 도 6의 왼쪽 도면과 같이 교류전동기(202)의 회전속도로 회전한다. 이 때문에 교류전동기(202)의 상태와 무관계로 전력변환기(201)를 운전하기 시작하면 교류전동기(202)와 전력변환기(201) 사이에 전류가 흐른다.

그러나 교류전동기(202)의 잔류전압과 전력변환기의 출력전압의 크기, 위상, 주파수가 일치하면 전류가 흐르지 않게 된다. 전력변환기(201)와 교류전동기(202) 사이에 흐르는 전류를 0으로 하기 위해서는 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 0으로 설정하고, 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206)로 교류전동기(202)에 흐르는 토오크전류 검출치 iqfb와 여자전류 검출치 idfb가 각각 지령치에 일치하도록 제어하면 된다. 이를 0전류제어라고 한다.

0전류 제어시의 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206)의 출력인 제 1의 q축 전압지령치 V'qref, d축전압 지령치 Vdref는, 도 6(b) 상측도와 같이 교류전동기(202)의 회전속도에 일치한 주파수 f1의 정현파모양의 전압지령치가 된다.

주파수 f1을 0으로 설정하면 위상연산회로(207)로부터 출력되는 위상(θ)은 고정되고, V/f변환회로(208)로부터 출력되는 전압 Eref는 0이 된다.

출력전압 연산회로(209)는 상기 제 1의 q축 전압지령치 V'qref와 상기 d축전압 지령치 Vdref를 입력으로 하고, 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 출력한다. 상기 출력전압 지령치 V1ref는 잔류전압의 크기를 나타내고, 상기 전압위상 θv는 잔류전압의 위상을 나타낸다.

이 때문에 도 6(b) 하측도와 같이 이 잔류전압 위상의 시간변화를 일정시간마다 측정하는 것으로 상기 속도추정회로(212)는 잔류전압의 주파수를 측정한다. 상기 잔류전압의 주파수는 상기 교류전동기(202)의 회전속도에 일치하므로 프리런상태의 교류전동기(202)의 회전속도를 추정할 수 있다.

도 6은 상기 교류전동기가 정회전하는 경우에 대해 생각했지만 상기 교류전동기가 역회전하고 있는 경우에는 잔류전압의 위상의 회전방향이 다른것만으로 동일하게 생각할 수 있다. 이를 도 7에 도시한다. 이와같이 잔류전압을 관측하면 교류전동기의 회전방향을 포함하여 회전속도를 추정할 수 있다.

다음에 순시정전이 발생하고 나서 복전(復電)에 의해 재시동하는 경우의 동작에 대해 설명한다. 상기 교류전동기(202)를 운전중에 순시정전이 발생하면 전력변환기(201)는 운전을 정지하고, 교류전동기(202)는 프리런상태가 된다. 전원이복귀하고 전력변환기(201)가 운전가능한 상태가 되면 순시정전 재시동 회로(211)가 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 강제적으로 0으로 한다. 그리고 상기 0전류제어를 실시하여 상기 출력전압 연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(202)의 잔류전압의 크기와 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 연산한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 큰 경우에는 전압위상 θv를 입력으로 하고, 상기 속도추정회로(212)는 교류전동기의 회전속도의 추정치 fr를 출력하는 것을 관리한다.

상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 상기 교류전동기(202)가 정지 또는 저속도로 회전하고 있기 때문에 상기 출력전압 지령치 V1ref가 작은 지, 상기 교류전동기는 고속도로 회전하고 있지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차시 정수에 비해 길기 때문에 잔류전압이 작아지는 지를 판단할 수 없다. 그 때문에 순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정한 시간, 임의 레벨의 직류전류를 흐르게 하여 재여자를 시험하고 다시 한번 상기 0전류제어를 실시하여 상기 출력전압 연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(202)의 잔류전압의 크기와 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 연산한다.

그리고 순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 큰 경우에는 전압위상 θv을 입력으로 하고, 상기 속도추정회로(212)는 교류전동기의 회전속도의 추정치 fr을 출력하는 것을 관리한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 재여자한 후 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 전압위상 θv를 입력으로 하고, 상기 속도추정회로(212)는 교류전동기가 정지하는 것을 판단하는 관리를 한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기와 같이 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref를 관찰하여 속도추정회로(212)가 교류전동기의 속도의 추정치를 출력하면 0전류제어를 멈추고 통상 운전상태로 들어간다. 0전류제어상태로부터 통상운전으로 이행할 경우에 주파수 f1만큼 일치시켜 상기 전력변환기(201)를 시동해도 상기 교류전동기에는 과대한 전류가 흐르거나 하여 스무스한 시동을 할 수 없는 가능성이 있다.

이를 방지하기 위해서는 0전류제어중의 잔류전압의 크기와 위상이 통상 제어로 이행하는 순간에도 연속하면 된다. 순시정전 재시동 관리회로(211)는 전력변환기의 출력전압 지령치 V1ref 및 전력변환기 출력위상 θdeg 및 출력주파수 f1에 초기치를 설정하는 것을 관리한다.

상기 전력변환기의 출력전압 지령치 V1ref는 0전류제어중에 상기 출력전압 연산회로(209)에 의해 연산된 출력전압 지령치 V1ref를 설정한다. 여기서 0전류제어에 의해 측정한 잔류전압은 교류전동기(202)의 유기전압(e)이므로 상기 V/f변환기(208)의 출력전압 Eref의 초기치로서 0전류제어중에 상기 출력전압연산회로(209)에 의해 연산된 출력전압 지령치 V1ref를 설정한다.

상기 출력주파수 f1의 초기치는 상기 속도추정회로(212)가 출력하는 교류전동기(202)의 회전속도의 추정치 fr을 설정한다.

통상운전상태에서는 상기 전력변환기 출력위상 θdeg는 교류전동기(202)의 자속의 위상을 기준으로 하여 제어하지만 0전류제어중은 교류전동기(202)의 유기전압(e)의 위상을 출력하고 있기 때문에 정회전의 경우에는 90도 위상이 진행하고, 역회전의 경우에는 90도 위상이 지연되고 있다.

따라서 상기 전력변환기 출력위상 θdeg의 초기치는 0전류제어의 최후의 위상으로부터 회전방향에 따라 90도 위상을 수정한 후 상기 속도추정회로(212)가 출력하는 교류전동기(202)의 회전속도의 추정치 fr로 위상이 진행하는 만큼을 보정한 값을 설정한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 V/f변환기(208)의 출력전압 Eref의 초기치가 그 교류전동기(202)의 정규의 유기전압보다 작은 경우에는 정규의 유기전압에 상당할 때 까지 서서히 증가시키는 것을 관리한다.

이상의 동작이 종료하면 통상운전상태가 되므로 순시정전 재시동 관리회로(211)의 동작은 종료한다.

또 도 8은 본 발명에서의 교류전동기의 제어장치의 제 4실시형태의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예에서의 전동기의 제어장치는 전력변환기(201), 교류전동기(202), 전류검출기(203), 전류좌표 변환회로(204), 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206), 위상연산회로(207), V/f변환회로(208),출력전압 연산회로(209), 스위칭패턴 발생회로(210), 순시정전 재시동 관리회로(211), 속도추정회로(212B)를 구비하고 있다. 제 4의 실시형태에서는 제 3의 실시형태와 거의 같은 구성이므로 설명은 생략한다. 제 3의 실시형태의 속도추정회로(212A)와 제 4의 실시형태의 속도추정회로(212B)는 입력이 다를 뿐으로 기능은 같다.

다음에 도 9의 교류전동기에 d축 전압을 부여한 경우의 전류검출치의 변화를 사용하여 잔류전압이 없는 경우의 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도를 추정하는 방법에 대해 설명한다. 순시정전 등에서 프리런상태의 교류전동기(202)는 잔류전압을 발생하지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차회로시 정수보다도 긴 경우에는 잔류전압이 없어지게 된다. 이 경우에는 제 3의 실시형태에서는 교류전동기의 속도를 추정할 수는 없다. 그래서 제 4의 실시형태에서는 프리런중의 교류전동기에 여자전류를 흐르게 하고, 자속을 세워올릴 때의 과도적으로 로터에 흐르는 2차전류의 주파수 f1을 검출하여 교류전동기의 속도를 추정하는 것이다.

우선 교류전동기를 여자하기 위해 여자전류지령 idref는 어떤 설정한 값을 토오크전류지령에는 0을 각각 부여하고, 여자전류 제어회로(206)로 여자전류 검출치 idfb를 여자전류지령 idref에 일치시키도록 제어한다. 모터 속도정보를 얻기 위해 토오크전류 제어회로(205)는 제어하지 않는다. 가령 모터가 정지하고 있는 상태이면 d축에 필요한 전압은 1차저항 강하분이므로 d축 전압지령 Vd*에 1차저항 강하분을 초기치로서 부여하고, q축 전압지령 Vq*은 0으로 한다. 교류전동기의 속도를 알 수 없으므로 주파수도 0으로 한다. 이는 임의의 위상에 직류전압지령Vdref를 부여하는 것과 등가이다. 이 때 교류전동기(2)가 회전하고 있으면 토오크전류 검출치 iqfb는 도 9와 같이 변화한다. 토오크전류 검출치 iqfb의 주파수는 프리런중의 교류전동기(202)의 속도와 일치한다. 이 토오크전류 검출치 iqfb의 주파수를 계측함으로써 교류전동기(202)의 속도를 검출할 수 있다.

도 9는 상기 교류전동기가 정회전하고 있는 경우에 대해 생각했지만 상기 교류전동기가 역회전하고 있는 경우에는 여자전류 검출치 idfb와 토오크전류 검출치 iqfb의 위상의 관계가 다르다. 이를 도 10에 도시한다.

이와같이 정회전의 경우에는 여자전류 검출치 idfb 쪽이 토오크전류 검출치 iqfb보다 진행하고, 역회전의 경우에는 여자전류 검출치 idfb쪽이 토오크전류 검출치 iqfb보다 지연된다. 이와같이 직류전압을 인가하는 것으로 교류전동기의 회전방향을 포함하여 회전속도를 추정할 수 있다.

모터의 프리런 속도가 낮은 경우에는 여자전류 검출치 idfb에는 거의 진폭이 발생하지 않기 때문에 이 방법만으로는 회전방향을 검출할 수 없게 된다. 그러나 모터가 회전하고 있는 경우에는 토오크전류 검출치 iqfb에 정현파모양의 신호가 나타난다. 정회전의 경우에는 정현파모양의 신호가 180도 위상으로부터 시작하고, 역회전의 경우에는 0위상으로부터 시작한다. 이와같이 어느쪽의 위상으로부터 시작했는 가에 의해 회전방향을 검출할 수 있다.

다음에 순시정전이 발생하고나서 복전에 의해 재시동하는 경우의 동작에 대해 설명한다. 상기 교류전동기(202)를 운전중에 순시정전이 발생하면 전력변환기(201)는 운전을 정지하고, 교류전동기(202)는 프리런상태가 된다. 전원이 복귀하고 전력변환기(201)가 운전가능한 상태가 되면 순시정전 재시동 회로(211)가 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 강제적으로 0으로 한다. 그리고 상기 0전류제어를 실시하고, 상기 출력전압 연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(2)의 잔류전압의 크기와 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv을 연산한다.

상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 상기 교류전동기(202)가 정지 또는 저속도로 회전하고 있기 때문에 상기 출력전압 지령치 V1ref가 작은 지 그렇지 않으면 상기 교류전동기는 고속도로 회전하고 있지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차시 정수에 비해 길기 때문에 잔류전압이 작아져 버리는 지 어느 것인가에 대해 순시정전 재시동 관리회로(211)는 판단이 불가능하다.

그 때문에 순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정한 시간, 임의 레벨의 직류전압을 인가하는 것으로 직류전류를 흐르게 하여, 여자전류 검출치 idfb 및 토오크전류 검출치 iqfb를 상기 속도추정회로(212B)에 입력하고 상기의 방법에 의해 교류전동기의 회전속도의 추정치를 출력하는 것을 관리한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 속도추정회로(212B)가 교류전동기의 속도추정치를 출력하면 직류전압을 인가하는 것을 멈추고 통상운전상태로 들어간다.

직류전압 인가상태로부터 통상운전으로 이행할 경우에, 상기 전력변환기(201)에는 속도추정회로(212B)가 출력하는 속도추정치에 상당하는 주파수 f1을 설정하면 되지만 교류전동기의 회전속도에 따른 유기전압인 전압지령을 부여하여 시동하면 상기 교류전동기에는 과대한 전류가 흐르거나 하여 스무스한 시동을 할 수 없게 될 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해 순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 V/f변환기(8)의 출력전압이 그 교류전동기(202)의 정규의 유기전압에 상당할 때 까지 서서히 증가시키는 것을 관리한다.

상기의 실시의 형태에서는 여자전류 제어회로(206)만을 동작시키는 것을 생각했지만 토오크전류 제어회로(205)만을 동작시켜도 좋고, 어느쪽의 전류제어회로도 동작시키지 않아도 된다. 또 직류전압지령을 q축방향으로 부여해도 좋다.

다음에 본 발명의 제 5실시의 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명에서의 교류전동기의 제어장치의 제 5실시형태의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예에서의 전동기의 제어장치는 전력변환기(201), 교류전동기(202), 전류검출기(203), 전류좌표 변환회로(204), 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206), 위상연산회로(207), V/f변환회로(208), 출력전압 연산회로(209), 스위칭패턴 발생회로(210), 순시정전 재시동 관리회로(211), 속도추정회로(212)를 구비하고 있다.

전력변환기(201)는 파워소자에 의해 3상교류를 변환한 직류전압을 PWM제어방식에 의해 임의의 주파수와 전압의 교류로 변환하고, 교류전동기(202)에 공급한다.

전류검출기(203)는 상기 교류전동기(202)에 공급되는 전류를 검출한다. 전류좌표 변환회로(204)는 상기 전류검출기(203)로 검출된 전류를 토오크전류 검출치 iqfb와 여자전류 검출치 idfb로 분리한다.

토오크전류 제어회로(205)는 부여된 토오크전류 지령치 iqref와 상기 토오크전류 검출치 iqfb가 일치하도록 제 1의 q축 전압지령치 Vqref를 연산한다.

여자전류 제어회로(206)는 부여된 여자전류 지령치 idref와 상기 여자전류 검출치 idfb가 일치하도록 d축전압 지령치 Vdref를 연산한다.

위상연산회로(207)는 부여된 주파수 f1을 적분함으로써 위상을 연산한다.

V/f변환회로(208)는 상기 부여된 주파수 f1으로부터 교류전동기의 유기전압에 상당하는 전압 Eref를 연산한다.

출력전압 연산회로(209)는 상기 토오크전류 제어회로(5)의 출력인 제 1의 q축 전압지령치 Vqref와 상기 V/f변환회로(208)의 출력인 전압 Eref를 가산하고, 제 2의 q축 전압지령치 Vqref를 연산하며, 상기 제 2의 q축 전압지령치 Vqref와 상기 d축 전압지령치 Vdref로부터 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 출력한다.

스위칭패턴 발생회로(210)는 상기 출력전압 지령치 V1ref 및 상기 전압위상 θv와 상기 위상을 가산한 전력변환기 출력위상 θdeg로부터 전력변환기(201)의 스위칭패턴을 결정한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 순시정전을 검출한 후 전원이 복구하여 재시동하는 경우나 운전지령이 입력되어 시동하는 경우에, 상기 전력변환기(201)를 정상으로 운전하도록 관리한다.

속도추정회로(212)는 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도 fr를 추정하는 회로이다.

다음에 도 12의 교류전동기에 d축 전압을 부여한 경우의 전류검출치의 변화를 사용하여 잔류전압이 없는 경우의 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도를 추정하는 방법에 대해 설명한다. 순시정전 등에서 프리런상태의 교류전동기(202)는 잔류전압을 발생하지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차회로시 정수보다도 긴 경우에는 잔류전압이 없어져 버린다. 그래서 제 2실시형태에서는 프리런중의 교류전동기에 여자전류를 흐르게 하여 자속을 세워 올릴 때의 과도적으로 로터에 흐르는 2차 전류의 주파수를 검출하고, 교류전동기의 속도를 추정하는 것이다.

우선 교류전동기를 여자하므로 여자전류지령 idref는 어떤 설정한 값을 토오크전류지령 iqref에는 0을 각각 부여하고, 여자전류 제어회로(206)로 여자전류 검출치 id를 여자전류지령 idref에 일치시키도록 설정된 시간만큼 제어한다. 그 후 여자전류지령 idref의 부호와 그기를 변경하여 설정된 시간만큼 제어한다. 모터속도정보를 얻기 위해 토오크전류 제어회로(205)는 제어하지 않는다. d축 전압지령 Vdref와 q축 전압지령 Vqref는 0으로 한다. 교류전동기의 속도를 알 수 없기 때문에 주파수도 0으로 한다. 이 때 교류전동기(202)가 회전하고 있으면 토오크전류 검출치 iqfb는 도 12와 같이 변화한다. 여자전류지령의 부호가 부(負)인 경우에는 토오크전류 검출치 iqfb는 위상이 0도부터 시작하는 정현파로 변화하고, 여자전류지령의 부호가 정(正)인 경우에는 토오크전류 검출치 iqfb는 위상이 180도부터 시작하는 정현파로 변화한다.

이 토오크전류 검출치 iqfb의 정현파의 주파수는 프리런중의 교류전동기(202)의 속도와 일치한다. 이 토오크전류 검출치 iqfb의 주파수를 계측함으로써 교류전동기(202)의 속도를 검출할 수 있다.

도 12는 상기 교류전동기(202)가 정회전하고 있는 경우에 대해 생각했지만 상기 교류전동기(202)가 역회전하고 있는 경우에는 도 13과 같은 파형을 얻을 수 있다. 이와 같이 여자전류지령 idref의 부호가 정일 때에는 정회전의 경우에 토오크전류 검출치 iqfb는 위상이 0도부터 시작하고 역회전인 경우에 180도의 위상으로부터 시작한다.

이와같이 여자전류지령 idref를 부여하여 제어하는 것으로 교류전동기(202)의 회전방향을 포함하여 회전속도를 추정할 수 있다.

다음에 순시정전이 발생하고나서 복전에 의해 재시동하는 경우의 동작에 대해 설명한다.

상기 교류전동기(202)를 운전중에 순시정전이 발생하면 전력변환기(201)는 운전을 정지하고, 교류전동기(202)는 프리런상태가 된다. 전원이 복귀하고, 전력변환기(201)가 운전가능한 상태가 되면 순시정전 재시동회로(211)가 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 강제적으로 0으로 한다. 그리고 상기 0전류제어를 실시하여 상기 출력전압 연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(202)의 잔류전압의 크기, 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv을 연산한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 상기 교류전동기(202)가 정지 또는 저속도로 회전하고 있기 때문에 상기 출력전압 지령치 V1ref가 작은 지, 상기 교류전동기는 고속도로 회전하고 있지만 순시정전시간이 교류전동기(202)의 2차시 정수에 비해 길기 때문에 잔류전압이 작아져 버리는 지를 판단할 수 없다. 그 때문에 순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정한 시간, 여자전류 지령치 idref에 직류전류지령을 부여한 후 직류전류지령의 부호와 크기를 바꾸어 전류제어하고, 토오크전류 검출치 iq를 상기 속도추정회로(212)에 입력하여 상기의 방법에 의해 교류전동기(202)의 회전속도의 추정치를 출력하는 것을 관리한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정된 시간 경과하면 전류제어하는 것을 정지시키고, 속도추정회로(212)가 교류전동기(202)의 속도추정치를 출력하므로 통상운전상태로 들어간다. 직류전압 인가상태로부터 통상운전으로 이행한 경우에, 상기 전력변환기(201)에는 속도추정회로(212)가 출력하는 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하면 되지만 교류전동기(202)의 회전속도에 따른 유기전압인 전압지령을 부여하여 시동하면 상기 교류전동기(202)에는 과대한 전류가 흐르거나, 스무스한 시동을 할 수 없게 될 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해 순시정전 재시동 관리회로(11)는 상기 V/f변환기(8)의 출력전압이 그 교류전동기(202)의 정규의 유기전압에 상당할 때 까지 서서히 증가시키는 것을 관리한다.

상기 실시예에서는 여자전류 제어회로(206)만을 동작시키는 것을 생각했지만 토오크전류 제어회로(205)만을 동작시켜도 좋고 어느쪽의 전류제어회로도 동작시키지 않아도 좋다.

또 여자전류 지령치 idref를 부여하여 전류제어하지 않아도 직류전압을 인가하는 것에서도 같은 현상이 발생하므로 속도추정과 회전방향검출이 가능하게 된다.

또 잔류전압이 전혀 없는 경우에는 여자전류 지령치 idref는 일방향만으로 좋지만 잔류전압이 있으면 잔류전압의 크기와 위상에 의해 첫번째의 여자전류 지령치 idref일 때의 거동이 바뀌기 때문에 모터속도의 검출은 가능하지만 회전방향은 2번째의 여자전류 지령치 idref일 때 검출한다.

또 모터속도가 높은 경우에는 정회전일 때 여자전류 검출치 idfb쪽이 토오크전류 검출치 iqfb보다 진행하고, 역회전일 때 여자전류 검출치 idfb쪽이 토오크전류 검출치 iqfb보다 지연된다는 것을 이용해도 회전방향을 검출할 수 있다.

또 교류전동기(2)에 흐르는 전류를 토오크전류와 여자전류로 분리하여 각각 독립적으로 제어한다.

벡터제어를 행하는 전력변환장치로서 설명했지만 V/f 일정제어를 행하는 전력변환장치에 있어서도 순시정전 재시동시에 교류전동기에 흐르는 전류를 토오크전류와 여자전류로 분리하여 각각 독립적으로 제어하는 전류제어회로를 부가하면 완전 동일한 처리로 본 발명을 실시할 수 있다.

또 상기 실시예에서는 순시정전 재시동시의 동작으로서 설명했지만 장시간, 교류전동기가 프리런하고 있는 상태에서 시동하는 경우에도 상기와 같은 처리로 본 발명을 실시할 수 있다.

이와같이 하면 교류전동기에 잔류전압이 있거나 없어도, 교류전동기의 속도를 추정할 수 있기 때문에 순시정전 재시동시 등에 신속하고 또한 스무스하게 재운전이 행해진다는 이점이 있다.

다음 본 발명에 대해 도면을 이용하여 설명한다.

우선 본 발명의 제 1실시의 형태에 대해 도 1 ~ 도 3을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시의 형태에 관한 교류전동기의 가변속 제어장치의블록도이며, 도 2는 도 1에 도시하는 2상/3상 변환기의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시하는 교류전동기의 프리런 상태시의 동작파형을 나타내는 도면이다.

도 1에 있어서 이 가변속 제어장치는 3상 교류전원으로부터의 교류전원을 직류화한 후 PWM제어방식에 의한 인버터로 임의의 주파수와 전압의 교류로 재차 변환하고, 이 1차 주파수 및 1차 전압을 교류전동기(9)에 공급하는 전력변환기(1), 외부로부터 입력되는 속도지령신호 ωrref가 입력하고 또한 3상/2상 변환기(3)가 출력하는 여자전류 검출치 idfb 및 토오크전류 검출치 iqfb로부터 속도추정신호 ωr를 구하는 전류벡터 제어회로(2), 교류전동기(9)로의 1차전류(U상 전류 iu, W상 전류 iw)를 검출하여 좌표변환을 행한 여자전류 검출치 idfb 및 토오크전류 검출치 iqfb를 송출하는 3상/2상 변환기(3), 전류벡터 제어회로(2)로부터의 속도추정신호 ωr로부터 1차각 주파수 신호 ω1로 연산하여 출력하는 1차각 주파수 연산회로(4), 여자전류 지령치 idref와 3상/2상 변환기(3)로부터의 여자전류 검출치 idfb가 일치하도록 배치된 여자전류방향 전압을 제어하는 여자전류 제어회로(ACR d)(5), 전류벡터 제어회로(2)가 출력하는 토오크전류 지령치 iqref와 3상/2상 변환기(3)가 출력하는 토오크전류 검출치 iqfb가 일치하도록 배치된 토오크전류방향 전압을 제어하는 토오크전류 제어회로(ACR q)(6), d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref로부터, U,V,W의 각 상의 전압지령신호(Vuref, Vvref, Vwref)의 PWM신호를 생성하여 출력하는 2상/3상 변환기(7), 1차각 주파수 연산회로(4)로부터의 1차각 주파수 신호 ω1을 기초로 교류전동기의 유기전압을 보상하기 위한 유기전압 지령신호 Eref를 작성하는 V/f변환회로(208), 동 1차각 주파수 연산회로(4)로부터의 1차각 주파수 신호 ω1을 적산하는 적산기(10), 순시정전을 검지한 후 재운전까지를 관리하는 순시정전검출 재시동 관리회로(11), 순시정전검출 재시동 관리회로(11)로부터의 순시정전 신호에 의해 여자전류 지령치를 변환하는 자화전류 지령변환기(12), 동 순시정전 신호에 의해 토오크 전류지령치를 변환하는 토오크전류 지령변환기(13), 동 순시정전 신호에 의해 위상지령신호를 변환하는 위상지령 변환기(14)가 배치된다.

또한 여자전류 제어회로(ACR d)(5)의 출력신호는 d축전압 지령치 Vdref가 되고, 토오크전류 제어회로(ACR q)(6)의 출력신호와 V/f변환회로(208)의 출력신호 Eref의 가산치는 q축 전압지령치 Vqref가 된다.

또 적산기(10)의 출력신호는 3상/2상 변환기(3) 및 2상/3상 변환기(7)로, 위상지령신호(θ)로서 입력된다.

도 2에 있어서 2상/3상 변환기(7)에 입력되는 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref로부터,

｜V1｜= (Vdref2 + Vqref2)1/2

로서 출력전압 지령신호 V1의 진폭 ｜V1｜을 연산하는 전압지령 진폭연산기(70)와,

γ= tan-1 (Vqref/Vdref)

로서 출력전압 지령신호 V1의 위상신호 γ를 연산하는 전압지령 위상연산기(71)와, 출력전압 지령신호 V1의 진폭 ｜V1｜과 위상 γ 및 입력되는 위상지령신호(θ)로부터,

Vuref = ｜V1｜* cos(θ+ γ)

Vvref = ｜V1｜* cos(θ+ γ+ 120°)

Vwref = ｜V1｜* cos(θ+ γ+ 240°)

으로서 U,V,W 각 상의 전압지령신호 Vuref, Vvref, Vwref로 변환하는 전압지령 변환기(72)가 배치된다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

교류전동기(9)의 전류가 0일 때의 전압지령신호는 교류전동기(9)의 잔류전압과 일치한다. 왜냐하면 전류는 전위차가 있는 2점 사이에 흐는 것이다. 따라서 전력변환기(1)와 교류전동기(9) 사이의 전류가 0이라 함은 전력변환기(1)의 출력전압과 교류전동기(9)의 전압에는 전위차가 없는 즉 같은 전압치라는 것을 나타내고 있다. 이 경우 직교하는 2축 즉 여자전류와 토오크 전류방향으로 나누어 개별적으로 전류제어를 행하고 있기 때문에 직교하는 2축의 각 성분전압도 전력변환기(1) 출력과 교류전동기(9)의 전압은 일치한다. 이 결과 교류전동기(9)의 잔류전압은 직교하는 2축의 각각의 성분전압은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref가 되어 나타나는 점에 착목하여 본 실시예에서는 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상, 각속도를 검출하여 순시정전시의 재시동 동작을 행하는 것이다.

순시정전이 발생하고 복전에 의해 재시동하는 경우의 구체적 동작은 순시정전 재시동 관리회로(11)가 순시정전을 검지하면 자화전류지령 변환기(12), 토오크전류 변환기(13), 위상지령 변환기(14)에 순시정전신호를 입력한다. 순시정전신호가 입력되면 자화전류지령 변환기(12)는 여자전류 지령치 idref를 0으로 변환하고, 마찬가지로 토오크전류 변환기(13)는 토오크전류 지령치 iqref를 0으로 변환하며, 위상지령 변환기(14)는 위상지령신호(θ)를 0으로 변환하는 동작이 된다. 따라서 다음식과 같은 출력을 행한다.

idref = 0

iqref = 0

θ = 0

이상의 동작 후 여자전류 제어회로(5)와 토오크전류 제어회로(6)에 의해 전류제어를 행하면 교류전동기(9)의 전류가 0이 되도록 전류제어가 행해진다. 전류제어에 의해 교류전동기(9)의 전류가 0이 되면 전압은 균등하여 교류전동기(9)의 잔류전압의 직교하는 2축의 성분전압은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref가 되어 나타난다.

이 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref를 입력으로 한 도 2에 도시하는 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)은 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상과 일치하므로 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)으로 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상을 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)의 단위시간당 변화량으로 잔류전압의 각속도를 용이하게 구할 수 있다.

마찬가지로 이 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref를 입력으로 했다.

도 2에 도시하는 전압지령 진폭연산기(70)의 출력 ｜V1｜은 잔류전압의 크기에 일치한다.

이상의 동작이 종료하면 순시정전 재시동 관리회로(11)는 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)을 적산기(1)에 초기치로서 설정하고, 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)의 단위시간당의 변화량을 전류벡터 제어회로(2)내의 속도추정신호(ωr)로 설정하며, 전압지령 진폭연산기(70)의 ｜V1｜를 V/f변환회로(208)의 출력의 Eref로 설정함과 동시에 순시정전신호의 해제신호를 자화전류지령 변환기(12), 토오크전류 변환기(13), 위상지령 변환기(14)에 각각 입력한다. 자화전류지령 변환기(12)와 토오크전류 변환기(13)는 각각 전류벡터 제어회로(2)의 출력신호인 각 전류지령신호에 여자전류 지령치 idref, 토오크전류 지령치 iqref를 변환하고, 위상지령 변환기(14)는 적산기(10)의 출력신호에 위상지령신호(θ)를 변환한 후 재운전하여 교류전동기(9)를 계속 구동시킨다.

도 3은 정회전방향으로 프리런하고 있는 교류전동기(9)에 대해 위와 같은 동작원리를 적용한 경우의 동작파형예로서, 도 3(a)은 전압지령신호 파형이고, 도 3(b)는 위상(γ)을 나타낸 도면이다. 도 3(a)과 같이 교류전동기(9)가 정회전인 경우는 d축전압 지령치 Vdref가 q축 전압지령치 Vqref에 대해 90°위상이 진행하고, 각각의 전압신호의 진폭은 시간경과와 함께 감쇠하고 있다.

또 도 3(b)의 경우는 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)은 정측으로 회전하고 있는 경우이다. 또 도시하지 않지만 교류전동기(9)가 역회전하고 있는 경우는 d축전압 지령치 Vdref는 q축 전압지령치 Vqref에 대해 90°위상 지연되고, 각각의 전압신호의 진폭은 시간경과와 함께 마찬가지로 감쇠하며, 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)은 역측으로 회전한다.

또한 여기까지는 교류전동기(9)의 전류가 0이 되면 교류전동기(9)의 잔류전압은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref가 되어 나타난다고 설명했지만 교류전동기(9)의 전류가 완전하게 0이 되지 않아도 위상, 각속도의 검출은 가능하다.

다음에 본 발명의 제 2실시의 형태에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 2실시의 형태에 관한 교류전동기의 가변속 제어장치의 블록도이다. 도 4와 같이 제 2실시의 형태는 도 1과 같이 전 실시의 형태의 동작이 순시정전 발생시에 위상지령 변환기(14)를 0으로 변환하기 위해 위상지령신호(θ)가 불연속이 되어 기계적 쇼크가 발생하거나 전력변환기(1)의 직류전압이 과전압이 되어 가변속 제어장치가 트립하는 등의 문제가 발생하는 경우가 있기 때문에 그것들을 회피하기 위한 개선예이다.

도 4의 제 2실시의 형태에서 도 1과 다른 구성은 순시정전 재시동 관리회로(11)가 출력하는 순시정전신호에 의해 위상지령신호(θ)를 0으로 하는 대신에 새롭게 신호유지회로(15)를 배치하여 신호유지회로(15)에 1차각 주파수 신호(ω1)를 유지하고, 유지한 값을 V/f 변환회로(208)와 적분기(10)에 입력하도록 하는 것과 복전에 의해 재시동할 때 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)으로 교류전동기(9)의 위상을, 출력(γ)의 단위시간당의 변화량으로 잔류전압의 각속도를 구하는 대신에 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)과 위상지령신호(θ)의 가산치로 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상을, 출력(γ)과 위상지령신호(θ)의 가산치의 단위시간당의 변화량으로잔류전압의 각속도를 구하도록 하는 것이다. 또한 그 외의 도 1과 동일 구성에는 동일 부호를 붙여 중복하는 설명은 생략한다.

다음에 동작에 대해 설명한다.

도 4의 구성에 있어서도 도 1의 경우와 마찬가지로 순시정전시에는 순시정전신호에 의해 자화전류 지령변환기(12), 토오크전류 변환기(13)를 전류 0으로 변환하고, 여자전류 제어회로(206)와 토오크전류 제어회로(6)에 의해 교류전동기(9)의 전류가 0이 되도록 전류제어가 행해지며, 잔류전압의 직교하는 2축의 전압성분은 d축전압 지령치 Vdref와 q축 전압지령치 Vqref로서 나타나므로 도 2와 같이 전압지령 위상연산기(71)의 출력(γ)과 위상지령신호(θ)의 가산치(θ+γ)로 교류전동기(9)의 잔류전압의 위상을 가산치(θ+γ)의 단위시간당의 변화량으로 각속도를 구한다.

이 때 1차각 주파수(ω1)는 순시정전시에 신호유지회로(15)로 유지된 측으로 변환되므로 신호유지회로(15)로부터의 1차각 주파수신호(ω1)가 적분기(10)에 더해지고 적분기(10)로부터 연속적으로 위상지령신호(θ)가 출력되어 가산치(θ+γ)가 얻어진다.

이 동작에 의해 순시정전 발생시의 위상지령신호(θ)의 불연속 동작은 없어지므로 기계적 쇼크나 가변속 제어장치의 트립 등의 발생은 피할 수 있다.

또 복전후의 재시동은 도 1과 동일한 복귀수속을 행하고, 재운전하여 교류전동기(9)를 구동함으로써 신속하고 스무스한 재시동이 가능하게 되며, 순시정전에 의한 인버터 정지가 생산라인의 설비전체의 정지에 연결되어 손해가 확대하는 사태는 회피할 수 있다.

또한 본 발명에서는 순시정전 발생시의 위상지령신호(θ)의 불연속을 없애기 위해 유지회로(15)를 배치하고, 1차각 주파수를 유지하도록 했지만 유지회로(15) 대신에 지령변환기를 배치하여 순시정전 발생시에 1차각 주파수를 0으로 변환해도 위상지령신호(θ)의 불연속을 없앨 수 있기 때문에 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또 본 발명에서는 지금까지 교류전동기(9)의 여자전류와, 토오크전류를 각각 독립적으로 제어하는 벡터제어를 행하는 가변속 제어장치로서 설명했지만 V/f 일정제어를 행하는 가변속 제어장치에 있어서도 순시정전 재시동시에 교류전동기의 여자전류와 토오크전류를 각각 독립적으로 제어하는 전류제어부를 부가하면 완전 동일한 처리로 본 발명을 적용할 수 있다.

또 본 발명에서는 순시정전 재시동시의 동작으로서 설명했지만 장시간, 교류전동기가 프리런하여 이미 잔류전압이 없어진 경우는 한번 여자전류를 흐르게 하여 교류전동기의 자속을 높이면 동일한 처리로 본 발명을 실시할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 3실시의 형태에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명에서의 교류전동기의 제어장치의 제 3실시현태의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시의 형태에 있어 전동기의 제어장치는 전력변환기(201), 교류전동기(202), 전류검출기(203), 전류좌표 변환회로(204), 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206), 위상연산회로(207), V/f변환회로(208), 출력전압 연산회로(209), 스위칭패턴 발생회로(210), 순시정전 재시동 관리회로(211), 속도추정회로(212)를 구비하고 있다.

전력변환기(201)는 파워소자에 의해 3상 교류를 변환한 직류전압을 PWM 제어방식에 의해 임의의 주파수 f1과 전압의 교류로 변환하여 교류전동기(202)에 공급한다. 전류검출기(203)는 상기 교류전동기(202)에 공급되는 전류를 검출한다.

전류좌표 변환회로(204)는 상기 전류검출기(203)로 검출된 전류를 토오크전류 검출치 iqfb와 여자전류 검출치 idfb로 분리한다.

토오크전류 제어회로(205)는 부여된 토오크전류 지령치 iqref와 상기 토오크전류 검출치 iqfb가 일치하도록 제 1의 q축 전압지령치 V'qref를 연산한다.

여자전류 제어회로(206)는 부여된 여자전류 지령치 idref와 상기 여자전류 검출치 idfb가 일치하도록 d축전압 지령치 Vdref를 연산한다.

위상연산회로(207)는 부여된 주파수 f1를 적분함으로써 위상(θ)을 연산한다.

V/f변환회로(208)는 상기 부여된 주파수 f1으로부터 교류전동기의 유기전압에 상당하는 전압(e)을 연산한다.

출력전압 연산회로(209)는 상기 토오크전류 제어회로(205)의 출력인 제 1의 q축 전압지령치 V'qref와 상기 V/f변환회로(208)의 출력인 전압(e)을 가산하고, 제 2의 q축 전압지령치 Vqref를 연산하며, 상기 제 2의 q축 전압지령치 Vqref와 상기 d축전압 지령치 Vdref로부터 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상(θv)을 출력한다.

스위칭패턴 발생회로(210)는 상기 출력전압 지령치 V1ref 및 상기 전압위상(θv)과 상기 위상(θ)을 가산한 출력변환기 출력위상 θdeg로부터 전력변환기(1)의스위칭패턴을 결정한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 순시정전을 검출한 후 전원이 복구하여 재시동하는 경우나 운전지령이 입력되어 시동할 경우에, 상기 전력변환기(201)를 정상으로 운전하도록 관리한다.

속도추정회로(212)는 프리런상태의 교류전동기(2)의 속도(fr)를 추정하는 회로이다.

다음에 순시정전 발생시의 재시동 방법의 동작원리를 설명하기 전에 도 6의 잔류전압의 궤적과 전압지령 및 위상의 관계를 사용하여 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도를 추정하는 방법에 대해 설명한다. 통상운전중에 순시정전 등으로 프리런상태의 교류전동기(202)는 잔류전압을 발생하고, 그 전압의 궤적은 도 6의 왼쪽 도면과 같이 교류전동기(202)의 회전속도로 회전한다. 이 때문에 교류전동기(202)의 상태와 무관계로 전력변환기(201)를 운전하기 시작하면 교류전동기(202)와 전력변환기(201) 사이에 전류가 흐른다.

그러나 교류전동기(202)의 잔류전압과 전력변환기의 출력전압의 크기, 위상, 주파수가 일치하면 전류가 흐르지 않게 된다. 전력변환기(201)와 교류전동기(202) 사이에 흐르는 전류를 0으로 하기 위해서는 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 0으로 설정하고, 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206)로 교류전동기(202)에 흐르는 토오크전류 검출치 iqfb와 여자전류 검출치 idfb가 각각 지령치에 일치하도록 제어하면 된다. 이를 0전류제어라고 한다.

0전류 제어시의 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206)의 출력인 제 1의 q축 전압지령치 V'qref, d축전압 지령치 Vdref는, 도 6(b) 상측도와 같이 교류전동기(202)의 회전속도에 일치한 주파수 f1의 정현파모양의 전압지령치가 된다.

주파수 f1을 0으로 설정하면 위상연산회로(207)로부터 출력되는 위상(θ)은 고정되고, V/f변환회로(208)로부터 출력되는 전압 Eref는 0이 된다.

출력전압 연산회로(209)는 상기 제 1의 q축 전압지령치 V'qref와 상기 d축전압 지령치 Vdref를 입력으로 하고, 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 출력한다. 상기 출력전압 지령치 V1ref는 잔류전압의 크기를 나타내고, 상기 전압위상 θv는 잔류전압의 위상을 나타낸다.

이 때문에 도 6(b) 하측도와 같이 이 잔류전압 위상의 시간변화를 일정시간마다 측정하는 것으로 상기 속도추정회로(212)는 잔류전압의 주파수를 측정한다. 상기 잔류전압의 주파수는 상기 교류전동기(202)의 회전속도에 일치하므로 프리런상태의 교류전동기(202)의 회전속도를 추정할 수 있다.

도 6은 상기 교류전동기가 정회전하는 경우에 대해 생각했지만 상기 교류전동기가 역회전하고 있는 경우에는 잔류전압의 위상의 회전방향이 다른것만으로 동일하게 생각할 수 있다. 이를 도 7에 도시한다. 이와같이 잔류전압을 관측하면 교류전동기의 회전방향을 포함하여 회전속도를 추정할 수 있다.

다음에 순시정전이 발생하고 나서 복전(復電)에 의해 재시동하는 경우의 동작에 대해 설명한다. 상기 교류전동기(202)를 운전중에 순시정전이 발생하면 전력변환기(201)는 운전을 정지하고, 교류전동기(202)는 프리런상태가 된다. 전원이 복귀하고 전력변환기(201)가 운전가능한 상태가 되면 순시정전 재시동 회로(211)가 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 강제적으로 0으로 한다. 그리고 상기 0전류제어를 실시하여 상기 출력전압연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(202)의 잔류전압의 크기와 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 연산한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 큰 경우에는 전압위상 θv를 입력으로 하고, 상기 속도추정회로(212)는 교류전동기의 회전속도의 추정치 fr를 출력하는 것을 관리한다.

상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 상기 교류전동기(202)가 정지 또는 저속도로 회전하고 있기 때문에 상기 출력전압 지령치 V1ref가 작은 지, 상기 교류전동기는 고속도로 회전하고 있지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차시 정수에 비해 길기 때문에 잔류전압이 작아지는 지를 판단할 수 없다. 그 때문에 순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정한 시간, 임의 레벨의 직류전류를 흐르게 하여 재여자를 시험하고 다시 한번 상기 0전류제어를 실시하여 상기 출력전압 연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(202)의 잔류전압의 크기와 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 연산한다.

그리고 순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 큰 경우에는 전압위상 θv을 입력으로 하고, 상기 속도추정회로(212)는 교류전동기의 회전속도의 추정치 fr을 출력하는 것을 관리한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 재여자한 후 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 전압위상 θv를 입력으로 하고, 상기 속도추정회로(212)는 교류전동기가 정지하는 것을 판단하는 관리를 한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기와 같이 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref를 관찰하여 속도추정회로(212)가 교류전동기의 속도의 추정치를 출력하면 0전류제어를 멈추고 통상 운전상태로 들어간다. 0전류제어상태로부터 통상운전으로 이행할 경우에 주파수 f1만큼 일치시켜 상기 전력변환기(201)를 시동해도 상기 교류전동기에는 과대한 전류가 흐르거나 하여 스무스한 시동을 할 수 없는 가능성이 있다.

이를 방지하기 위해서는 0전류제어중의 잔류전압의 크기와 위상이 통상 제어로 이행하는 순간에도 연속하면 된다. 순시정전 재시동 관리회로(211)는 전력변환기의 출력전압 지령치 V1ref 및 전력변환기 출력위상 θdeg 및 출력주파수 f1에 초기치를 설정하는 것을 관리한다.

상기 전력변환기의 출력전압 지령치 V1ref는 0전류제어중에 상기 출력전압 연산회로(209)에 의해 연산된 출력전압 지령치 V1ref를 설정한다. 여기서 0전류제어에 의해 측정한 잔류전압은 교류전동기(202)의 유기전압(e)이므로 상기 V/f변환기(208)의 출력전압 Eref의 초기치로서 0전류제어중에 상기 출력전압 연산회로(209)에 의해 연산된 출력전압 지령치 V1ref를 설정한다.

상기 출력주파수 f1의 초기치는 상기 속도추정회로(212)가 출력하는 교류전동기(202)의 회전속도의 추정치 fr을 설정한다.

통상운전상태에서는 상기 전력변환기 출력위상 θdeg는 교류전동기(202)의 자속의 위상을 기준으로 하여 제어하지만 0전류제어중은 교류전동기(202)의 유기전압(e)의 위상을 출력하고 있기 때문에 정회전의 경우에는 90도 위상이 진행하고, 역회전의 경우에는 90도 위상이 지연되고 있다.

따라서 상기 전력변환기 출력위상 θdeg의 초기치는 0전류제어의 최후의 위상으로부터 회전방향에 따라 90도 위상을 수정한 후 상기 속도추정회로(212)가 출력하는 교류전동기(202)의 회전속도의 추정치 fr로 위상이 진행하는 만큼을 보정한 값을 설정한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 V/f변환기(208)의 출력전압 Eref의 초기치가 그 교류전동기(202)의 정규의 유기전압보다 작은 경우에는 정규의 유기전압에 상당할 때 까지 서서히 증가시키는 것을 관리한다.

이상의 동작이 종료하면 통상운전상태가 되므로 순시정전 재시동 관리회로(211)의 동작은 종료한다.

또 도 8은 본 발명에서의 교류전동기의 제어장치의 제 4실시형태의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예에서의 전동기의 제어장치는 전력변환기(201), 교류전동기(202), 전류검출기(203), 전류좌표 변환회로(204), 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206), 위상연산회로(207), V/f변환회로(208), 출력전압 연산회로(209), 스위칭패턴 발생회로(210), 순시정전 재시동 관리회로(211), 속도추정회로(212B)를 구비하고 있다. 제 4의 실시형태에서는 제 3의 실시형태와 거의 같은 구성이므로 설명은 생략한다. 제 3의 실시형태의 속도추정회로(212A)와 제 4의 실시형태의 속도추정회로(212B)는 입력이 다를 뿐으로 기능은 같다.

다음에 도 9의 교류전동기에 d축 전압을 부여한 경우의 전류검출치의 변화를 사용하여 잔류전압이 없는 경우의 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도를 추정하는 방법에 대해 설명한다. 순시정전 등에서 프리런상태의 교류전동기(202)는 잔류전압을 발생하지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차회로시 정수보다도 긴 경우에는 잔류전압이 없어지게 된다. 이 경우에는 제 3의 실시형태에서는 교류전동기의 속도를 추정할 수는 없다. 그래서 제 4의 실시형태에서는 프리런중의 교류전동기에 여자전류를 흐르게 하고, 자속을 세워올릴 때의 과도적으로 로터에 흐르는 2차전류의 주파수 f1을 검출하여 교류전동기의 속도를 추정하는 것이다.

우선 교류전동기를 여자하기 위해 여자전류지령 idref는 어떤 설정한 값을 토오크전류지령에는 0을 각각 부여하고, 여자전류 제어회로(206)로 여자전류 검출치 idfb를 여자전류지령 idref에 일치시키도록 제어한다. 모터 속도정보를 얻기 위해 토오크전류 제어회로(205)는 제어하지 않는다. 가령 모터가 정지하고 있는 상태이면 d축에 필요한 전압은 1차저항 강하분이므로 d축 전압지령 Vd*에 1차저항 강하분을 초기치로서 부여하고, q축 전압지령 Vq*은 0으로 한다. 교류전동기의 속도를 알 수 없으므로 주파수도 0으로 한다. 이는 임의의 위상에 직류전압지령 Vdref를 부여하는 것과 등가이다. 이 때 교류전동기(2)가 회전하고 있으면 토오크전류 검출치 iqfb는 도 9와 같이 변화한다. 토오크전류 검출치 iqfb의 주파수는 프리런중의 교류전동기(202)의 속도와 일치한다. 이 토오크전류 검출치 iqfb의 주파수를 계측함으로써 교류전동기(202)의 속도를 검출할 수 있다.

도 9는 상기 교류전동기가 정회전하고 있는 경우에 대해 생각했지만 상기 교류전동기가 역회전하고 있는 경우에는 여자전류 검출치 idfb와 토오크전류 검출치 iqfb의 위상의 관계가 다르다. 이를 도 10에 도시한다.

이와같이 정회전의 경우에는 여자전류 검출치 idfb 쪽이 토오크전류 검출치 iqfb보다 진행하고, 역회전의 경우에는 여자전류 검출치 idfb쪽이 토오크전류 검출치 iqfb보다 지연된다. 이와같이 직류전압을 인가하는 것으로 교류전동기의 회전방향을 포함하여 회전속도를 추정할 수 있다.

모터의 프리런 속도가 낮은 경우에는 여자전류 검출치 idfb에는 거의 진폭이 발생하지 않기 때문에 이 방법만으로는 회전방향을 검출할 수 없게 된다. 그러나 모터가 회전하고 있는 경우에는 토오크전류 검출치 iqfb에 정현파모양의 신호가 나타난다. 정회전의 경우에는 정현파모양의 신호가 180도 위상으로부터 시작하고, 역회전의 경우에는 0위상으로부터 시작한다. 이와같이 어느쪽의 위상으로부터 시작했는 가에 의해 회전방향을 검출할 수 있다.

다음에 순시정전이 발생하고나서 복전에 의해 재시동하는 경우의 동작에 대해 설명한다. 상기 교류전동기(202)를 운전중에 순시정전이 발생하면 전력변환기(201)는 운전을 정지하고, 교류전동기(202)는 프리런상태가 된다. 전원이 복귀하고 전력변환기(201)가 운전가능한 상태가 되면 순시정전 재시동 회로(211)가 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 강제적으로 0으로 한다. 그리고 상기 0전류제어를 실시하고, 상기 출력전압 연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(2)의 잔류전압의 크기와 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv을 연산한다.

상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 상기 교류전동기(202)가 정지 또는 저속도로 회전하고 있기 때문에 상기 출력전압 지령치 V1ref가 작은 지 그렇지 않으면 상기 교류전동기는 고속도로 회전하고 있지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차시 정수에 비해 길기 때문에 잔류전압이 작아져 버리는 지 어느 것인가에 대해 순시정전 재시동 관리회로(211)는 판단이 불가능하다.

그 때문에 순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정한 시간, 임의 레벨의 직류전압을 인가하는 것으로 직류전류를 흐르게 하여, 여자전류 검출치 idfb 및 토오크전류 검출치 iqfb를 상기 속도추정회로(212B)에 입력하고 상기의 방법에 의해 교류전동기의 회전속도의 추정치를 출력하는 것을 관리한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 속도추정회로(212B)가 교류전동기의 속도추정치를 출력하면 직류전압을 인가하는 것을 멈추고 통상운전상태로 들어간다.

직류전압 인가상태로부터 통상운전으로 이행할 경우에, 상기 전력변환기(201)에는 속도추정회로(212B)가 출력하는 속도추정치에 상당하는 주파수 f1을 설정하면 되지만 교류전동기의 회전속도에 따른 유기전압인 전압지령을 부여하여 시동하면 상기 교류전동기에는 과대한 전류가 흐르거나 하여 스무스한 시동을 할 수 없게 될 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해 순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 V/f변환기(8)의 출력전압이 그 교류전동기(202)의 정규의 유기전압에 상당할 때 까지 서서히 증가시키는 것을 관리한다.

상기의 실시의 형태에서는 여자전류 제어회로(206)만을 동작시키는 것을 생각했지만 토오크전류 제어회로(205)만을 동작시켜도 좋고, 어느쪽의 전류제어회로도 동작시키지 않아도 된다. 또 직류전압지령을 q축방향으로 부여해도 좋다.

다음에 본 발명의 제 5실시의 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명에서의 교류전동기의 제어장치의 제 5실시형태의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예에서의 전동기의 제어장치는 전력변환기(201), 교류전동기(202), 전류검출기(203), 전류좌표 변환회로(204), 토오크전류 제어회로(205), 여자전류 제어회로(206), 위상연산회로(207), V/f변환회로(208), 출력전압 연산회로(209), 스위칭패턴 발생회로(210), 순시정전 재시동 관리회로(211), 속도추정회로(212)를 구비하고 있다.

전력변환기(201)는 파워소자에 의해 3상교류를 변환한 직류전압을 PWM제어방식에 의해 임의의 주파수와 전압의 교류로 변환하고, 교류전동기(202)에 공급한다.

전류검출기(203)는 상기 교류전동기(202)에 공급되는 전류를 검출한다. 전류좌표 변환회로(204)는 상기 전류검출기(203)로 검출된 전류를 토오크전류 검출치 iqfb와 여자전류 검출치 idfb로 분리한다.

토오크전류 제어회로(205)는 부여된 토오크전류 지령치 iqref와 상기 토오크전류 검출치 iqfb가 일치하도록 제 1의 q축 전압지령치 Vqref를 연산한다.

여자전류 제어회로(206)는 부여된 여자전류 지령치 idref와 상기 여자전류 검출치 idfb가 일치하도록 d축전압 지령치 Vdref를 연산한다.

위상연산회로(207)는 부여된 주파수 f1을 적분함으로써 위상을 연산한다.

V/f변환회로(208)는 상기 부여된 주파수 f1으로부터 교류전동기의 유기전압에 상당하는 전압 Eref를 연산한다.

출력전압 연산회로(209)는 상기 토오크전류 제어회로(5)의 출력인 제 1의 q축 전압지령치 Vqref와 상기 V/f변환회로(208)의 출력인 전압 Eref를 가산하고, 제 2의 q축 전압지령치 Vqref를 연산하며, 상기 제 2의 q축 전압지령치 Vqref와 상기 d축 전압지령치 Vdref로부터 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv를 출력한다.

스위칭패턴 발생회로(210)는 상기 출력전압 지령치 V1ref 및 상기 전압위상 θv와 상기 위상을 가산한 전력변환기 출력위상 θdeg로부터 전력변환기(201)의 스위칭패턴을 결정한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 순시정전을 검출한 후 전원이 복구하여 재시동하는 경우나 운전지령이 입력되어 시동하는 경우에, 상기 전력변환기(201)를 정상으로 운전하도록 관리한다.

속도추정회로(212)는 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도 fr를 추정하는 회로이다.

다음에 도 12의 교류전동기에 d축 전압을 부여한 경우의 전류검출치의 변화를 사용하여 잔류전압이 없는 경우의 프리런상태의 교류전동기(202)의 속도를 추정하는 방법에 대해 설명한다. 순시정전 등에서 프리런상태의 교류전동기(202)는 잔류전압을 발생하지만 순시정전시간이 교류전동기의 2차회로시 정수보다도 긴 경우에는 잔류전압이 없어져 버린다. 그래서 제 2실시형태에서는 프리런중의 교류전동기에 여자전류를 흐르게 하여 자속을 세워 올릴 때의 과도적으로 로터에 흐르는 2차 전류의 주파수를 검출하고, 교류전동기의 속도를 추정하는 것이다.

우선 교류전동기를 여자하므로 여자전류지령 idref는 어떤 설정한 값을 토오크전류지령 iqref에는 0을 각각 부여하고, 여자전류 제어회로(206)로 여자전류 검출치 id를 여자전류지령 idref에 일치시키도록 설정된 시간만큼 제어한다. 그 후 여자전류지령 idref의 부호와 그기를 변경하여 설정된 시간만큼 제어한다. 모터속도정보를 얻기 위해 토오크전류 제어회로(205)는 제어하지 않는다. d축 전압지령 Vdref와 q축 전압지령 Vqref는 0으로 한다. 교류전동기의 속도를 알 수 없기 때문에 주파수도 0으로 한다. 이 때 교류전동기(202)가 회전하고 있으면 토오크전류 검출치 iqfb는 도 12와 같이 변화한다. 여자전류지령의 부호가 부(負)인 경우에는 토오크전류 검출치 iqfb는 위상이 0도부터 시작하는 정현파로 변화하고, 여자전류지령의 부호가 정(正)인 경우에는 토오크전류 검출치 iqfb는 위상이 180도부터 시작하는 정현파로 변화한다.

이 토오크전류 검출치 iqfb의 정현파의 주파수는 프리런중의 교류전동기(202)의 속도와 일치한다. 이 토오크전류 검출치 iqfb의 주파수를 계측함으로써 교류전동기(202)의 속도를 검출할 수 있다.

도 12는 상기 교류전동기(202)가 정회전하고 있는 경우에 대해 생각했지만 상기 교류전동기(202)가 역회전하고 있는 경우에는 도 13과 같은 파형을 얻을 수 있다. 이와 같이 여자전류지령 idref의 부호가 정일 때에는 정회전의 경우에 토오크전류 검출치 iqfb는 위상이 0도부터 시작하고 역회전인 경우에 180도의 위상으로부터 시작한다.

이와같이 여자전류지령 idref를 부여하여 제어하는 것으로 교류전동기(202)의 회전방향을 포함하여 회전속도를 추정할 수 있다.

다음에 순시정전이 발생하고나서 복전에 의해 재시동하는 경우의 동작에 대해 설명한다.

상기 교류전동기(202)를 운전중에 순시정전이 발생하면 전력변환기(201)는 운전을 정지하고, 교류전동기(202)는 프리런상태가 된다. 전원이 복귀하고, 전력변환기(201)가 운전가능한 상태가 되면 순시정전 재시동회로(211)가 토오크전류 지령치 iqref와 여자전류 지령치 idref와 주파수 f1을 강제적으로 0으로 한다. 그리고 상기 0전류제어를 실시하여 상기 출력전압 연산회로(209)로부터 상기 교류전동기(202)의 잔류전압의 크기, 위상인 출력전압 지령치 V1ref와 그 전압위상 θv을 연산한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 상기 출력전압 연산회로(209)가 출력하는 출력전압 지령치 V1ref가 임의로 설정된 전압레벨보다도 작은 경우에는 상기 교류전동기(202)가 정지 또는 저속도로 회전하고 있기 때문에 상기 출력전압 지령치 V1ref가 작은 지, 상기 교류전동기는 고속도로 회전하고 있지만 순시정전시간이 교류전동기(202)의 2차시 정수에 비해 길기 때문에 잔류전압이 작아져 버리는 지를 판단할 수 없다. 그 때문에 순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정한 시간, 여자전류 지령치 idref에 직류전류지령을 부여한 후 직류전류지령의 부호와 크기를 바꾸어 전류제어하고, 토오크전류 검출치 iq를 상기 속도추정회로(212)에 입력하여 상기의 방법에 의해 교류전동기(202)의 회전속도의 추정치를 출력하는 것을관리한다.

순시정전 재시동 관리회로(211)는 임의로 설정된 시간 경과하면 전류제어하는 것을 정지시키고, 속도추정회로(212)가 교류전동기(202)의 속도추정치를 출력하므로 통상운전상태로 들어간다. 직류전압 인가상태로부터 통상운전으로 이행한 경우에, 상기 전력변환기(201)에는 속도추정회로(212)가 출력하는 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하면 되지만 교류전동기(202)의 회전속도에 따른 유기전압인 전압지령을 부여하여 시동하면 상기 교류전동기(202)에는 과대한 전류가 흐르거나, 스무스한 시동을 할 수 없게 될 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해 순시정전 재시동 관리회로(11)는 상기 V/f변환기(8)의 출력전압이 그 교류전동기(202)의 정규의 유기전압에 상당할 때 까지 서서히 증가시키는 것을 관리한다.

상기 실시예에서는 여자전류 제어회로(206)만을 동작시키는 것을 생각했지만 토오크전류 제어회로(205)만을 동작시켜도 좋고 어느쪽의 전류제어회로도 동작시키지 않아도 좋다.

또 여자전류 지령치 idref를 부여하여 전류제어하지 않아도 직류전압을 인가하는 것에서도 같은 현상이 발생하므로 속도추정과 회전방향검출이 가능하게 된다.

또 잔류전압이 전혀 없는 경우에는 여자전류 지령치 idref는 일방향만으로 좋지만 잔류전압이 있으면 잔류전압의 크기와 위상에 의해 첫번째의 여자전류 지령치 idref일 때의 거동이 바뀌기 때문에 모터속도의 검출은 가능하지만 회전방향은 2번째의 여자전류 지령치 idref일 때 검출한다.

또 모터속도가 높은 경우에는 정회전일 때 여자전류 검출치 idfb쪽이 토오크전류검출치 iqfb보다 진행하고, 역회전일 때 여자전류 검출치 idfb쪽이 토오크전류 검출치 iqfb보다 지연된다는 것을 이용해도 회전방향을 검출할 수 있다.

또 교류전동기(2)에 흐르는 전류를 토오크전류와 여자전류로 분리하여 각각 독립적으로 제어한다.

벡터제어를 행하는 전력변환장치로서 설명했지만 V/f 일정제어를 행하는 전력변환장치에 있어서도 순시정전 재시동시에 교류전동기에 흐르는 전류를 토오크전류와 여자전류로 분리하여 각각 독립적으로 제어하는 전류제어회로를 부가하면 완전 동일한 처리로 본 발명을 실시할 수 있다.

또 상기 실시예에서는 순시정전 재시동시의 동작으로서 설명했지만 장시간, 교류전동기가 프리런하고 있는 상태에서 시동하는 경우에도 상기와 같은 처리로 본 발명을 실시할 수 있다.

이와같이 하면 교류전동기에 잔류전압이 있거나 없어도, 교류전동기의 속도를 추정할 수 있기 때문에 순시정전 재시동시 등에 신속하고 또한 스무스하게 재운전이 행해진다는 이점이 있다.

Claims (23)

1. 교류전동기로 전력을 출력하는 전력변환기를 갖고, 전류지령신호와 상기 출력변환기의 출력전류 검출신호의 편차신호를 기초로 상기 전력변환기의 출력전류를 제어하는 전류제어부를 구비하며, 상기 교류전동기가 프리런상태에 있는 경우에 상기 교류전동기의 전류를 0으로 하도록 강제적으로 상기 전류지령신호를 0으로 하여 전류제어하고, 이 때의 상기 전류제어부 출력을 이용하여 연산하는 출력전압 지령신호를 기초로 상기 교류전동기의 잔류전압의 크기와 위상 및 각속도를 구하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 출력전압 지령신호를 기초로 상기 교류전동기의 잔류전압의 위상 및 각속도를 구할 때 신호유지수단을 배치하고, 교류전동기가 프리런하기 직전의 위상지령신호와 상기 출력전압 지령신호의 위상신호와의 가산치로부터 상기 잔류전압의 크기와 위상 및 각속도를 구하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
3. 전력변환기로 교류전동기로 임의의 전력을 출력하고,

   상기 전동기에 공급되는 전류를 전류검출회로로 검출하며,

   부여된 전류지령과 상기 전류검출회로에서 검출한 전류검출치가 일치하도록 전류제어회로로 제어하고,

   상기 전류제어회로로부터 출력하는 전압지령으로부터 상기 전력변환기의 스위칭을 결정하는 제어방법에 있어서,

   시동시에 상기 전력변환기를 정상으로 운전하도록 시동관리회로로 관리하고, 프리런상태의 상기 교류전동기의 속도를 속도추정회로로 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도 추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전류지령을 연산한 경우에도 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기가 정지하고 있다고 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기전압지령의 크기와 위상을 초기치로서 교류전동기를 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기 전압지령의 크기와 위상을 초기치로 하여 교류전동기를 시동할 때 상기 전력변환기가 출력하는 전압지령의 크기가 상기 교류전동기의 속도에 대한 정규의 유기전압에 상당하는 전압레벨이 될 때까지 서서히 전압지령을 증가해 가는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
9. 교류전동기로 임의의 전력을 출력하는 전력변환기와,

   상기 전동기에 공급되는 전류를 검출하는 전류검출회로와,

   부여된 전류지령과 상기 전류검출회로에서 검출한 전류검출치가 일치하도록 제어하는 전류제어회로와,

   상기 전류제어회로로부터 출력하는 전압지령으로부터 전력변환기의 스위칭을 결정하는 제어장치에 있어서,

   시동관리회로와,

   프리런상태의 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 속도추정회로를 갖는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하여 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하고, 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령을 설정된 시간 인가한 후 재차 강제적으로 전류지령을 0으로 하여 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산한 경우에도 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기가 정지하고 있다고 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
13. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기 전압지령의 크기와 위상을 초기치로 하여 교류전동기를 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
14. 제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 추정한 상기 교류전동기의 속도와 상기 전압지령의 크기와 위상을 초기치로 하여 교류전동기를 시동할 때 상기 전력변환기의 출력하는 전압지령의 크기가 상기 교류전동기의 속도에 대한 정규의 유기전압에 상당하는 전압레벨이 될 때 까지 서서히 전압지령을 증가해 가는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
15. 제 3항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 클 경우에는 상기 전압지령의 위상의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 전압지령의 크기와 위상과 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
16. 교류전동기로 전력을 출력하는 전력변환기를 갖고, 전류지령신호와 상기 전력변환기의 출력전류검출신호의 편차신호를 기초로 상기 전력변환기의 출력전류를제어하는 전류제어부를 구비하며, 상기 교류전동기가 프리런상태에 있는 경우에 상기 교류전동기에 임의의 직류전류를 설정한 시간 공급하여 상기 전력변환기의 출력전류 검출신호에 나타나는 주파수 성분을 검출하고, 이 주파수 성분으로부터 상기 교류전동기의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
17. 제 3항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령 또는 설정한 레벨의 직류전압지령을 설정된 시간 인가하여 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하고, 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하여 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기값으로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
18. 제 3항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류 지령치로 변경하며 또한 설정된 시간 인가하고 그 후 전류지령의 부호로 크기를 변경하여 설정된 시간 인가한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하여 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기값으로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
19. 제 3항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류제어를 하는 것을 멈추고 임의의 방향으로 직류전압지령을 설정된 시간 인가하며, 그 후 상기 직류전압의 지령방향과 180°위상을 바꾼 방향으로 임의의 크기의 전류지령을 부여하여 설정된 시간 다시 전류제어한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하고, 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하여 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어방법.
20. 제 9항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 클 경우에는 상기 전압지령의 위상의 시간변화에 의해 상기 속도추정회로가 상기 교류전동기의 속도를 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 전압지령의 크기와 위상과 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
21. 제 9항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 그 전압레벨이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류지령 또는 설정한 레벨의 직류전압지령을 설정된 시간 인가하고, 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하여 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
22. 제 9항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류지령치를 0부터 설정된 레벨의 직류전류 지령치로 변경하여 설정된 시간 인가하고, 그 후 전류지령의 부호로 크기를 변경하여 설정된 시간 인가한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하여 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하고, 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.
23. 제 9항에 있어서,

    상기 시동관리회로는 강제적으로 전류지령을 0으로 하고, 상기 전류제어회로에 의해 상기 전류검출치를 0으로 하는 상기 전압지령을 연산하며, 상기 전압지령이 설정된 전압레벨보다 낮은 경우에는 전류제어하는 것을 멈추고 임의의 방향으로 직류전압지령을 설정된 시간 인가하고, 그 후 상기 직류전압의 지령방향과 180°위상을 바꾼 방향으로 임의의 크기의 전류지령을 부여하여 설정된 시간 다시 전류제어한다. 이 때 상기 속도추정회로가 전류검출치에 나타나는 주파수 성분을 검출하여, 이 주파수 성분을 교류전동기의 속도로 추정하고 상기 전력변환기를 시동할 때의 초기치로서 상기 교류전동기의 속도추정치에 상당하는 주파수를 설정하여 시동하는 것을 특징으로 하는 교류전동기의 제어장치.