JP2002171695A - モータ駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータを電源とする複数台のモータ駆動
装置のバックアップとして、個別のバックアップ装置を
設けるのでは高価で大がかりになる。１台のバックアッ
プ装置による順次バックアップでは、バックアップ装置
自体が大型化および高価なものになる。 【解決手段】 １台のバックアップ装置１０を設け、切
換スイッチ１４〜１６により停止したモータ駆動装置の
インバータからバックアップ装置側に切り替えてモータ
４〜６を個別にバックアップ運転する。複数台のモータ
駆動装置の停止におけるバックアップ順は、負荷状態に
応じてバックアップ装置の必要電力容量が最小となるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータを電源
とする複数台のモータ駆動装置によって、荷物や機械装
置を駆動するモータ駆動システムに係り、特にインバー
タの故障や停電におけるバックアップ方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータの信頼性が向上してその故障
が発生しにくくなった現在においても重要なシステムや
ラインには、各々バックアップシステムが用意されてい
る。

【０００３】図２は、荷物の搬送システムにおける３台
のモータ駆動装置とそのバックアップ装置の構成を示
す。３台のモータ駆動装置は、それぞれインバータ１、
２、３と、これらインバータを電源として運転されるモ
ータ４、５、６で構成される。各インバータは、順変換
部１１と、平滑部１２および逆変換部１３で構成され、
逆変換部１３の交流出力でモータを定速又は可変速駆動
する。

【０００４】各インバータ１、２、３には予め充電され
たバッテリー等を電源とするバックアップ装置７、８、
９が組み込まれており、インバータの故障時や停電時に
不適切な場所で荷物の搬送が停止した場合、モータ４、
５、６の駆動をバックアップ装置７、８、９で行うこと
により、荷物を最寄りの場所に移動させる仕組みになっ
ている。この場合、バックアップシステムとしては、短
時間動作する定格で良い。

【０００５】上記のバックアップシステムには２つのタ
イプある。１つはインバータ電源の停電時に働くシステ
ムで、バックアップ装置内にはバッテリーとブレーキな
どの制御回路を設ける。停電時には電源からインバータ
を切り離し、バッテリーとインバータ内の逆変換部１３
を用いてモータを駆動する。この場合、バックアップ装
置は平滑部１２と逆変換部１３の間に組み込まれる。

【０００６】もう１つは、インバータの故障時にも働く
システムで、バックアップ装置内にはバッテリーと逆変
換部とブレーキなどの制御回路を設ける。インバータの
故障、停電時にはその電源からインバータを切り離し、
バックアップ装置でモータを駆動する。この場合、図２
のようにバックアップ装置は逆変換器１３の後に組み込
まれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現在のバックアップ方
式では、以下のような問題があった。

【０００８】（１）複数台のインバータを個別にバック
アップする場合は、その台数分のバックアップ装置が必
要となり、高価で大がかりなバックアップシステムにな
る。

【０００９】（２）１台のバックアップ装置を準備し、
停止した複数台の装置を順次ランダムにバックアップし
ていく場合は、バックアップ装置は同時に停止する装置
台数分のバックアップ容量を持つ必要があるため、バッ
クアップ装置自体が大型化および高価なものになる。

【００１０】本発明の目的は、バックアップ装置を小型
化および小容量化しながら、確実なバックアップができ
るモータ駆動システムを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数台のモー
タ駆動装置を１台のバックアップ装置でバックアップす
るシステム構成とし、モータ駆動装置の負荷状態等に応
じてバックアップ装置の必要電力容量が最小となるよう
にモータ駆動装置のバックアップ順序を決定するように
したもので、以下の構成を特徴とする。

【００１２】インバータを電源とする複数台のモータ駆
動装置によって荷物や機械装置を駆動し、前記モータ駆
動装置の故障または停電時にバックアップ装置で復旧さ
せるモータ駆動システムにおいて、前記バックアップ装
置は、バッテリーまたは電気二重層コンデンサを電源と
し、回生制御可能な１台のバックアップ用インバータを
設け、切換スイッチにより停止したモータ駆動装置のイ
ンバータからバックアップ装置側に切り替えてモータを
個別にバックアップ運転する構成としたことを特徴とす
る。

【００１３】また、前記バックアップ装置は、複数台の
モータ駆動装置が停止した場合、各モータ駆動装置のイ
ンバータ又はモータから停止時の負荷状態を判定し、バ
ックアップ装置の必要電力容量が最小となる順にモータ
駆動装置をバックアップすることを特徴とする。

【００１４】また、前記バックアップ装置は、各モータ
駆動装置のインバータ又はモータから停止時の負荷状態
および電源の充電状態によって判定した順でモータ駆動
装置をバックアップすることを特徴とする。

【００１５】また、前記バックアップ装置は、負荷の割
合、状態、方向から電力を一番必要としないモータ駆動
装置を最優先にしてバックアップすることを特徴とす
る。

【００１６】また、前記バックアップ装置は、モータ駆
動装置の停止後にモータ駆動装置を少しだけ運転したと
きのインバータやモータに流れる電流から負荷状態を判
定することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
モータ駆動システムの構成図である。バックアップシス
テムとしては、バッテリーまたは電気二重層コンデンサ
を電源とし、回生制御可能な１台のインバータ構成のバ
ックアップ装置１０を設け、切換スイッチ１４、１５、
１６によりインバータ１、２、３の出力からバックアッ
プ装置側に切り替えてモータ４、５、６を個別にバック
アップ運転する構成とする。

【００１８】バックアップ装置１０は、複数台のインバ
ータが同時に故障した場合または停電が発生したときの
バックアップ順序を適切に決定するため、インバータ
１、２、３の運転状態、またはモータ４、５、６の電流
や回転数などから負荷状態情報を収集し、以下のいずれ
かでバックアップ順序を決定する。

【００１９】（１）故障、停電などにより複数台のモー
タ駆動装置が停止した場合、バックアップ装置１０は、
各々のインバータ又はモータから負荷情報を取得し、イ
ンバータの停止時の負荷状態（モータが回生または力行
状態、負荷が重負荷又は軽負荷状態）に応じて、回生重
負荷→回生軽負荷→力行軽負荷→力行重負荷の順で復旧
させる復旧順を決定し、その順序でスイッチ１４、１
５、１６を切り替えてバックアップを行う。

【００２０】負荷状態の判定は、例えば、各インバータ
のスイッチ素子の点弧角で回生・力行を、負荷電流の大
きさで負荷の軽重を、モータの回転方向や負荷電流方向
で回生・力行を判断する。これら判断から、モータ４〜
６が図に示す負荷状態であれば、バックアップ装置１０
は、モータ５→モータ６→モータ４の順にバックアップ
する。

【００２１】このバックアップ方法によれば、バックア
ップ装置の必要電力容量が最小となる順、つまりモータ
が回生状態にありかつ回生エネルギーの大きいモータ駆
動装置を優先してバックアップを行う。これにより、回
生可能なバックアップ装置の電源になるバッテリー（又
は電気二重層コンデンサ）の充電を行った後に力行を必
要とするモータを駆動することができ、バッテリー容量
不足で一部のモータ駆動装置のバックアップが不能にな
るのを防止できる。

【００２２】例えば、力行重負荷状態のモータ駆動装置
を最初にバックアップした場合、バッテリーの容量が不
十分な場合にその容量不足でバックアップ装置自体が運
転不能になると、他のモータ駆動装置のバックアップ不
能になってしまう。この点、本方法では、バッテリー容
量を比較的小さくしておくも確実なバックアップが可能
となる。

【００２３】（２）故障、停電などにより複数台のモー
タ駆動装置が停止した場合、バックアップ装置１０は、
各々のインバータ又はモータから負荷情報を取得し、バ
ッテリーの充電状態によって、回生エネルギーをバック
アップ装置のバッテリーに効率よく再蓄しながらバック
アップを行う。

【００２４】例えば、バッテリーの充電状態がフル充電
状態にあるとき、力行重負荷→回生重負荷→力行軽負荷
→回生軽負荷の順でバックアップする。これにより、力
行重負荷のバックアップでバッテリーの放電量が多くな
っても、次の回生重負荷のバックアップによる回生エネ
ルギーでバッテリーを再充電し、次の力行軽負荷のバッ
クアップを確実にする。

【００２５】また、バッテリーの充電状態が悪いとき
は、上記のバックアップ順を回生重負荷→力行重負荷と
する。

【００２６】これらの場合も、バックアップ装置の必要
電力容量を最小にして確実なバックアップが可能とな
る。

【００２７】例えば、モータ４が力行状態で１５ｋｗｈ
負荷，モータ５が回生状態で１５ｋｗｈ負荷，モータ６
が力行状態で１０ｋｗｈ負荷の場合、バッテリーに再充
電できない場合はモータ４→６→５の順序で復旧すると
２５ｋｗｈのバッテリーでよい。バッテリーに再充電で
きる場合はモータ４→５→６の順序で復旧すると１５ｋ
ｗｈのバッテリーでよい。

【００２８】（３）故障時、停電時等に負荷の割合、状
態、方向から電力を一番必要としないモータ駆動装置を
判定し、このモータ駆動装置を最優先にしてバックアッ
プする。

【００２９】例えば、モータ駆動装置が力行重負荷であ
っても、そのバックアップが短時間で済む場合にはそれ
を最優先でバックアップすることにより、バックアップ
装置の電力負担を最小にして１台のモータ駆動装置を復
旧させることができる。

【００３０】このようなバックアップ方法は、例えば、
複数台のエレベータをそれぞれモータ駆動装置で駆動す
るシステムにおいて、乗員の多いエレベータを速やかに
安全な場所に移動、停止させることができる。

【００３１】なお、以上までのバックアップ方法におい
て、負荷状態の判定は、モータ駆動装置の停止前の情報
から判定するに限らず、停止後にバックアップ装置によ
りモータ駆動装置を少しだけ動かしてみてインバータや
モータに流れる電流から判断することもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、複数台
のモータ駆動装置を１台のバックアップ装置でバックア
ップするシステム構成とし、モータ駆動装置の負荷状態
等に応じてバックアップ装置の必要電力容量が最小とな
るようにモータ駆動装置のバックアップ順序を決定する
ようにしたため、以下の効果がある。

【００３３】（１）必要とするバックアップ装置台数を
減らし、さらにバッテリー電源等の必要容量を減らすこ
とができ、バックアップ装置の小型化と小容量化ができ
る。

【００３４】（２）負荷状態を元にしてバックアップす
るモータ駆動装置を決定するため、確実なバックアップ
ができる。

【００３５】（３）全てが駆動負荷の場合であっても、
負荷が軽い系統から復帰させるため、バッテリー容量が
限られている場合には最も多くの台数を復旧できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すモータ駆動システムの
構成図。

【図２】従来のモータ駆動システムの構成図。

【符号の説明】

１、２、３…インバータ ４、５、６…モータ ７、８、９、１０…バックアップ装置 １１…順変換部 １２…平滑部 １３…逆変換部 １４、１５、１６…切換スイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータを電源とする複数台のモータ
   駆動装置によって荷物や機械装置を駆動し、前記モータ
   駆動装置の故障または停電時にバックアップ装置で復旧
   させるモータ駆動システムにおいて、 前記バックアップ装置は、バッテリーまたは電気二重層
   コンデンサを電源とし、回生制御可能な１台のバックア
   ップ用インバータを設け、切換スイッチにより停止した
   モータ駆動装置のインバータからバックアップ装置側に
   切り替えてモータを個別にバックアップ運転する構成と
   したことを特徴とするモータ駆動システム。
2. 【請求項２】 前記バックアップ装置は、複数台のモー
   タ駆動装置が停止した場合、各モータ駆動装置のインバ
   ータ又はモータから停止時の負荷状態を判定し、バック
   アップ装置の必要電力容量が最小となる順にモータ駆動
   装置をバックアップすることを特徴とする請求項１に記
   載のモータ駆動システム。
3. 【請求項３】 前記バックアップ装置は、各モータ駆動
   装置のインバータ又はモータから停止時の負荷状態およ
   び電源の充電状態によって判定した順でモータ駆動装置
   をバックアップすることを特徴とする請求項１に記載の
   モータ駆動システム。
4. 【請求項４】 前記バックアップ装置は、負荷の割合、
   状態、方向から電力を一番必要としないモータ駆動装置
   を最優先にしてバックアップすることを特徴とする請求
   項１に記載のモータ駆動システム。
5. 【請求項５】 前記バックアップ装置は、モータ駆動装
   置の停止後にモータ駆動装置を少しだけ運転したときの
   インバータやモータに流れる電流から負荷状態を判定す
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
   のモータ駆動システム。