JP3122299B2 - 制御部を二重化したインバータ装置 - Google Patents
制御部を二重化したインバータ装置Info
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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- Inverter Devices (AREA)
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
信頼性のインバータ装置に係り、特に制御部を二重化し
たインバータ装置の改良に関する。
ータ装置として、図5に示すような制御部を二重化した
インバータ装置がある。図5において、交流電源1の交
流電力はコンバータ2によって直流電力に変換され、リ
アクトル3、コンデンサ4で成るフィルタによって平滑
され、インバータ5によって所望の周波数の交流電力に
変換され、誘導電動機6を可変速駆動する。制御部8
a,8bはインバータ5を制御するためのもので、いず
れか一方が選択されて制御機能が有効となり他方はバッ
クアップ用として待機状態となる。選択回路7は制御部
8a,8bのいずれか一方の制御出力を選択しインバー
タ5を制御するゲート信号を出力する。共通制御部9は
運転信号RUNが入力されたとき、制御部8a,8bの
状態FAILa,FAILbを監視していずれか一方の
制御部に対して運転信号RUNaかRUNbを出力し、
その機能を有効とする。
され共通制御部9からRUNaが出力され、制御部8a
の制御機能が有効となると、選択回路7は制御部8aの
制御出力によりインバータ5を制御し、速度指令Sp*
に応じた周波数の交流電力を誘導電動機6に供給し可変
速駆動が行なわれる。
係しないので省略してあるが図5の場合、速度指令Sp
* に応じて直流出力電圧が変化するものとする。このよ
うな状態で運転しているとき、制御部8aに故障が発生
すると、制御部8aは制御動作を中止してインバータ5
の出力を停止させ故障信号FAILaを出力する。共通
制御部9は故障信号FAILaを認識すると運転信号R
UNaの出力を停止してRUNbを出力し、これにより
待機状態の制御部8bの制御機能が有効となり、選択回
路7を介してインバータ5は制御部8bによって運転が
再開される。このようにして、一方の制御部が故障して
も他方の制御部によって運転を継続することができ、高
信頼性の運転が行なわれる。
ている状態でインバータ5の運転を再開させるために、
電動機6の誘起電圧の位相をフェーズロックループで検
出し、インバータ5の出力電圧の位相を誘起電圧の位相
に合わせて運転を再開することが行なわれる。これは、
位相がづれた状態でインバータ5が運転を再開すると、
電流が過度に流れ、過大なトルクが発生して負荷にショ
ックを与える危険を防止するために行なわれる。
き、その誘起電圧の大きさが小さくなって位相の検出精
度が低下し、このような状態で一方の制御部に故障が生
じると、他方の制御部へ運転が切り換えられたとき、位
相がづれた状態でインバータ5の運転を再開するので、
前述のような問題が生じる。
れたもので、その目的とするところは、制御部を二重化
したインバータ装置で交流電動機を駆動する場合に、交
流電動機が低速度で回転している状態で制御部の切り換
えを負荷側にショックを与えることなく安全に行うこと
のできるインバータ装置を提供することにある。
に、本発明は次のように構成する。 (1)可変周波数の交流電力を出力して交流電動機を駆
動するインバータ部と、周波数指令に応じて前記インバ
ータ部を制御する2つの制御部を有し、いずれか一方の
制御部によって前記インバータ部を制御する切換手段を
備えたインバータ装置において、待機状態の場合に、前
記交流電動機の電圧が所定レベル以上のとき、周波数指
令を該交流電動機の電圧の周波数に追従させ、前記所定
レベル未満のとき周波数指令を予定された始動周波数と
する制御手段とを、それぞれの制御部に設ける。 (2)前記(1)項に記載のインバータ装置において、
前記制御手段は、待機状態のときに初期周波数が設定さ
れ、運転指令が入力されたときに該初期周波数から設定
速度まで所定の変化率で周波数指令を出力する加減制限
手段と、前記周波数指令を積分して位相指令を出力する
積分手段と、待機状態のとき、前記積分手段から出力さ
れる位相指令と前記交流電動機の電圧の位相を比較して
一致するように位相固定制御ループを構成し、前記周波
数指令を前記交流電動機の電圧の周波数に追従させるP
LL制御手段と、前記交流電動機の電圧の大きさが所定
レベル以上かどうかを判定する電圧レベル判定手段と、
前記電圧レベル判定手段の判定結果に応じて前記加減速
制限手段の初期設定周波数を切り換える初期周波数切換
手段で構成する。 (3)前記(2)項に記載のインバータ装置において、
前記制御手段は、更に、前記電圧レベル判定手段が所定
レベル未満と判定した時点から所定時限まで前記運転指
令の入力を禁止するインターロック手段を設けて構成す
る。
波数指令に応じてインバータ部が制御され交流電動機が
駆動されているとき、他方の制御部は待機状態となる。
待機状態となった制御部の周波数指令は、前記制御手段
によって前記交流電動機の電圧が所定レベル以上のと
き、該電圧の周波数に追従し、該所定レベル未満のと
き、予定された始動周波数に設定される。 (2)前記(2)項の構成において、運転指令が入力さ
れて運転状態となった一方の制御部の加減速制限手段
は、設定速度で定まる周波数まで所定の変化率で周波数
指令を出力し、この周波数指令は積分手段によって位相
指令に変換され、この位相指令に応じて該制御部は前記
切換手段を介してインバータ部を制御する。この場合、
待機状態となる他方の制御部の周波数指令は、PLL制
御手段により前記交流電動機の電圧の周波数と一致する
ように追従制御される。そして該制御部の加速制限手段
の初期周波数の設定が、前記初期周波数切換手段により
前記交流電動機の電圧の大きさが所定レベル以上のとき
該電圧の周波数に設定され、所定レベル未満のとき予定
された始動周波数に設定される。 (3)前記(3)項の構成において、交流電動機が低速
度で回転している状態で運転状態にある一方の制御部か
ら待機状態にある他方の制御部に切り換えるとき、該交
流電動機の電圧の大きさが所定レベル未満となる時点か
ら所定時限の間、前記インターロック手段によって運転
指令が入力されても運転の再開が禁止される。
1において、コンバータ2は交流電源1を入力とし図示
しない制御部により所望の直流電力を出力し、リアクト
ル3、コンデンサ4で成るフィルタで平滑した直流をイ
ンバータ5に入力する。インバータ5は切換手段7を介
して与えられる制御信号によって所望の周波数の交流電
力を出力し、誘導電動機6を所望の速度で駆動する。共
通制御部9は運転信号RUNが入力されたとき、2つの
制御部10a,10bの状態FAILa,FAILbを監視
して、いずれか一方の制御部に対して運転信号RUNa
かRUNbを出力するもので、以上は従来と同様のもの
である。制御部10a,10bは、運転信号RUNa,RU
Nbが入力されたとき、設定速度Sp* に応じた周波数
指令を生成し切換手段7を介してインバータ5を制御す
るもので、いずれか一方の制御部が運転状態となり他方
の制御部は待機状態となる。制御部10a,10bは、誘導
電動機6の電圧VM を監視し、待機状態となった場合
に、該誘導電動機6の電圧VM が所定レベルVMS以上の
とき周波数指令を該誘導電動機6の電圧VM の周波数に
追従させ、該所定レベルVMS未満のとき周波数指令を予
定された始動周波数とする機能を備えている。
られると、共通制御部9は各制御部10a,10bの状態F
AILa,FAILbが正常であることを確認した後い
ずれか一方の制御部に対し運転信号を出力する。
御部10aが運転状態となったと仮定して説明する。この
場合、制御部10aは設定速度Sp* に応じた周波数指令
を生成し、切換手段7を介してインバータ5を制御し、
設定速度Sp* に応じた周波数の交流電力を出力し誘導
電動機6を所望の速度で駆動する。制御部10bは待機状
態のままとなり、その周波数指令は前述したように誘導
電動機6の電圧VM のレベルによって決定される。
いるとき、制御部10aに故障が発生すると、共通制御部
9は、それを状態FAILaによって認識し、運転信号
RUNaの出力を停止し、代りに運転信号RUNbを出
力する。これによって制御部10bは待機状態から運転状
態となり、待機状態中に決定した周波数指令を初期周波
数指令として切換手段7を介してインバータ5の運転を
再開させる。
に示す。図2において、比較器11は誘導電動機の電圧V
M が所定レベル以上かどうかを判定するもので判定基準
値VMSが与えられる。スイッチ11a,11bは比較器11の
判定結果CHGに応じて動作し、スイッチ11aはVM <
VMSのとき閉路し、スイッチ11bはVM >VMSのとき閉
路する。加減速制限回路12は運転信号RUNaまたはR
UNbが入力されたとき、初期周波数指令f0 を起点と
し設定速度Sp*まで所定の変化率で周波数指令f* を
出力する。スイッチ13a,13bは運転信号RUNaまた
はRUNbに応じて動作し、スイッチ13aは運転状態の
とき閉路し、スイッチ13bは待機状態のとき閉路する。
積分回路14はスイッチ13a,13bを介して入力された周
波数信号を積分して位相指令θ* に変換する。PLL制
御回路16は待機状態となってスイッチ13bが閉路したと
き、フェーズロックループが構成され積分器14から出力
される位相指令θ* の位相と誘導電動機の電圧VM の位
相を比較し両者が一致するように周波数信号fPLL を出
力する。従って、信号fPLL は誘導電動機の回転速度で
定まる周波数に追従して変化する。
VMSより大きくVM >VMSのとき、比較器11の出力CH
Gによりスイッチ11bが閉路され、待機状態の制御部の
加速制限回路12の初期周波数f0 はPLL制御回路16の
出力信号fPLL で決定され、誘導電動機の回転速度に対
応した周波数となる。誘導電動機が低速回転となって電
圧VM が低下し、VM <VMSになると比較器11の出力C
HGによりスイッチ11bが開路し代りにスイッチ11aが
閉路し、加減速制限回路12の初期周波数f0 は予め設定
された始動周波数fs に設定される。
御部が運転状態に切り換えられるとき、切り換え時点に
おける誘導電動機の回転速度に応じて、VM >VMSの速
度範囲のときはその回転速度に対応した周波数でインバ
ータが運転を再開し、VM <VMSの速度範囲のときは予
定された始動周波数でインバータが運転を再開する。こ
の場合、VMSの値をPLL制御回路16の位相比較制御が
安定に動作する限界内に設定することにより、切り換え
時に過度の電流が流れることがなくなり負荷にショック
を与える危険を防止することができる。
図3に示す。図3の構成では、更に、インターロック手
段17が設けられている。このインターロック手段17は、
比較器11がVM <VMSと判定した時点から所定時限まで
運転信号RUNxの出力を禁止するもので、この所定時
限内に共通制御部9から運転信号RUNa,RUNbが
与えられたとき、所定時限が経過するまでその出力側に
RUNxを伝達せずインターロックを行うものである。
この作用によって、誘導電動機が低速回転の状態で待機
状態の制御部に運転信号が与えられたとき、誘導電動機
を一旦、完全に停止させてから再起動させることがで
き、低速回転における制御部の切り換えを更に確実に行
うことができる。
aから制御部10bに切り換えられるときの動作例を示す
タイムチャートである。図4に示すように、電動機電圧
VMが所定レベルVMSを越える電圧VM1の回転速度N1
で運転しているとき、時刻t1 で運転信号RUNaがオ
フし、時刻t2 で運転信号RUNbがオンすると、時刻
t2 の電動機電圧VM1はVMSより大きいのでインバータ
5は直ちに運転を再開し、回転速度N1 は所定の変化率
で元の速度に復帰する。
とき、時刻t3 でRUNaがオフし、時刻t4 でRUN
bがオンすると、時刻t4 では電動機電圧VM2はVMSよ
り小さくなっており、VM2がVMSより小さくなった時点
tx から所定時限T2 の間、運転信号RUNxの出力が
禁止される。この間、回転速度N2 は減速し時刻t5で
停止する。所定時限T2 が経過した時刻t6 で運転信号
RUNxが出力され始動周波数でインバータ5が運転を
再開する。このように、所定時限T2 は電動機電圧VM2
がVMSとなった時点tx から停止するまでの時間T1 を
予測して設定する。
ンバータ装置で交流電動機を駆動する場合に、低速度で
回転している状態で制御部を切り換えても過度の電流が
流れることなく安全に切り換えることが可能となる。
が低下してPLL制御の位相誤差が増加する領域では予
定された始動周波数で安全に運転を再開させることが可
能となる。
れたとき、交流電動機を一旦停止させて確実に再起動さ
せることができ、高信頼性の制御部を二重化したインバ
ータ装置を提供することができる。
1実施例
2実施例
Claims (3)
- 【請求項1】 可変周波数の交流電力を出力して交流電
動機を駆動するインバータ部と、周波数指令に応じて前
記インバータ部を制御する2つの制御部を有し、いずれ
か一方の制御部によって前記インバータ部を制御する切
換手段を備えたインバータ装置において、 待機状態の場合に、前記交流電動機の電圧が所定レベル
以上のとき、周波数指令を該交流電動機の電圧の周波数
に追従させ、前記所定レベル未満のとき周波数指令を予
定された始動周波数とする制御手段とを、それぞれの制
御部に設けることを特徴とする制御部を二重化したイン
バータ装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のインバータ装置におい
て、前記制御手段は、待機状態のときに初期周波数が設
定され、運転指令が入力されたときに該初期周波数から
設定速度まで所定の変化率で周波数指令を出力する加減
速制限手段と、前記周波数指令を積分して位相指令を出
力する積分手段と、待機状態のとき、前記積分手段から
出力される位相指令と前記交流電動機の電圧の位相を比
較して一致するように位相固定制御ループを構成し、前
記周波数指令を前記交流電動機の電圧の周波数に追従さ
せるPLL制御手段と、前記交流電動機の電圧の大きさ
が所定レベル以上かどうかを判定する電圧レベル判定手
段と、前記電圧レベル判定手段の判定結果に応じて前記
加減速制限手段の初期設定周波数を切り換える初期周波
数切換手段で構成することを特徴とする制御部を二重化
したインバータ装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載のインバータ装置におい
て、前記制御手段は、更に、前記電圧レベル判定手段が
所定レベル未満と判定した時点から所定時限まで前記運
転指令の入力を禁止するインターロック手段を設けて構
成することを特徴とする制御部を二重化したインバータ
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06018189A JP3122299B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 制御部を二重化したインバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06018189A JP3122299B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 制御部を二重化したインバータ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07231697A JPH07231697A (ja) | 1995-08-29 |
JP3122299B2 true JP3122299B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=11964679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06018189A Expired - Lifetime JP3122299B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 制御部を二重化したインバータ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3122299B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002354825A (ja) | 2001-05-22 | 2002-12-06 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
JP5250755B2 (ja) | 2008-03-25 | 2013-07-31 | 株式会社サンメディカル技術研究所 | 補助人工心臓ポンプ駆動装置及び補助人工心臓システム |
KR101702935B1 (ko) * | 2014-12-29 | 2017-02-06 | 주식회사 효성 | 이중화 제어기의 운전방법 |
US11081974B2 (en) * | 2017-10-04 | 2021-08-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Fault tolerant multilevel modular power conversion device |
-
1994
- 1994-02-15 JP JP06018189A patent/JP3122299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07231697A (ja) | 1995-08-29 |
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