JPH04161096A - 誘導電動機用インバータの制御装置 - 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、誘導電動機用インバータを使用するシステム
において、停電または瞬時停電の発生に対処する誘導電
動機用インバータの制御装置に関するものである。

従来の技術 一般に誘導電動機用インバータは、単相または三相の交
流電源を整流し直流電圧を得るコンバータ部と、パワー
トランジスタ等のスイッチング素子から成り直流を再び
交流に変換するインバータ部と、インバータ部のスイッ
チング素子を制御する制御回路部で構成されている。

このように構成されたインバータにおいて、制御回路部
の電源はコンバータ部よりＤＣ−ＤＣコンバータを経て
供給されるのが普通であり、例えば停電や瞬時停電など
によりコンバータ部の直流電圧が低下した場合、制御回
路部の電源電圧も低下する。このとき、コンバータ部の
直流電圧がある基準電圧値（以後不足電圧レベルと記す
）を下回ると、制御回路部はインバータ部への駆動信号
の出力を停止する。したがって、インバータ部のスイッ
チング素子も動作を停止し、誘導電動機はいわゆるフリ
ーラン状態となる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、例えばインバータ
がシーケンサ等の上位コントローラによって制御されて
いるようなシステムにおいては、停電あるいは瞬時停電
が起こると、平滑用コンデンサの容量の違い等の理由に
より、上位コントローラ側は正常に動作しているにもか
かわらずインバータは不足電圧レベルを検出して動作を
停止してしまうといった場合が発生し、このとき上位コ
ントローラが誘導電動機の停止を指令しても、インバー
タはそれを受は付けず誘導電動機はフリーラン状態とな
ってしまうという問題を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、停電時あるいは瞬時停電時
にインバータの制御回路部の電源電圧の低下を抑制し、
上位コントローラからの指令を受は付ける期間を延長し
誘導電動機がフリーラン状態になるのを防止する誘導電
動機用インバータの制御装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の誘導電動機用イン
バータの制御装置は、コンバータ部の直流電圧を監視す
る電圧監視手段と、直流電圧がある基準電圧以下になる
と停電であると判断する停電検出手段と、停電検出手段
からの信号に基づいて停電検出時の出力周波数からその
周波数に反比例した周波数だけ減速して出力する周波数
出力手段とを備えたものである。

作用 一般に誘導電動機は、その極数をＰ、印加される電圧の
周波数をｆ、回転数をＮ、すべり率をＳとすると、 Ｎ＝２Ｘ　ｆ　Ｘ　（１−８）　／Ｐ　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（１）の関係が成り立つ。“Ｓ
＞Ｏ”のときは誘導電動機として動作しているが、“Ｓ
＜Ｏ”のときは誘導発電機として動作する。例えば、イ
ンバータを用いて誘導電動機を駆動中に出力電圧の周波
数を下げたとき、誘導電動機の回転子や負荷の慣性によ
って回転数の変化が少なかった場合には“Ｓ〈０”とな
り発電機として働・く。このとき発生する電力は、誘導
電動機内で鉄損および＃Ｉ損として消費されるが、その
消費量以上の電力が発生すると、インバータ部を経てコ
ンバータ部へ供給される。

本発明は上記の原理によって、停電時あるいは瞬時停電
時にコンバータ部の直流電圧が下がると、出力電圧の周
波数を下げることによって誘導電動機側から回生電力を
供給し、コンバータ部の直流電圧すなわち制御回路部の
電源電圧の低下を抑制をするものである。これにより、
上位コントローラからの指令を受は付ける期間を延長し
誘導電動機がフリーラン状態になるのを防止することが
できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。第１
図において、１は交流電源である。２はダイオードブリ
ッジから成る整流回路、３は平滑用コンデンサでこれら
によりコンバータ部４を構成している。５はインバータ
部、６はＤＣ−ＤＣコンバータ、１３は誘導電動機であ
る。また、７は制御回路部であり制御回路部電源８．電
圧監視手段９．停電検出手段１０２周波数出力手段１１
゜駆動信号出力回路１２から構成されている。

通常、周波数出力手段１１は外部から入力された周波数
指令にしたがって周波数を出力し、駆動信号出力回路１
２はその周波数に基づいた駆動信号をインバータ部５に
伝達してスイッチング素子を駆動し誘導電動機１３を回
転させる。

ここで、停電または瞬時停電が発生するとコンバータ部
４の直流電圧は序々に低下し始める。コンバータ部４の
直流電圧は電圧監視手段９によって監視され、あらかじ
め決められた基準電圧以下に下がると停電検出手段１０
によって停電であると判断される。周波数出力手段１１
は停電検出手段１０から停電検出信号が出力されると、
下記の（２）、（３）式によって得られる新たな周波数
ｆ２まて、あらかじめ決められた減速レートにしたがっ
て減速する。ただしｆｌは停電検出時の周波数、Ｃは定
数とする。

ｆ　２＝ｆ　　１−ａｆ　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（２）
・／ｆ＝Ｃ／’ｆｌ　　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（３
）周波数が下がると、誘導電動機１３は前記（１）式に
おける“Ｓく○”の状態すなわち誘導発電機となり、イ
ンバータ部５を経由してコンバータ部４へ電力を返還し
、その結果コンバータ部４の直流電圧は上昇する。

周波数出力手段１１は、周波数ｆ２に減速した後はその
ままの周波数を出力し続けるが、交流電源１の停電が回
復していない場合は、コンバータ部４の直流電圧は再び
低下し始め前記基準電圧以下になると停電検出手段１０
が停電であると判断し、周波数出力手段１１は現在の周
波数ｆ２をｆｌに置き換え前記の（２）、（３）式によ
って得られる新たな周波数ｆ２まで減速する。上記の動
作を琥り返して交流電源１の停電の回復を待つわけであ
る。

このとき、コンバータ部４の直流電圧の上昇値を一定に
するためには、前記の／ｆに適当な値を選び誘導電動機
の出力を一定に保つことが必要である。一般に、誘導電
動機の出力Ｗは下記の（４）式％式％ ただし、ｆは周波数、Ｔはトルク、Ｋは定数である。ト
ルクＴは誘導電動機のすべり量に比例し、減速時のすべ
り量は前記の“ｆ　１−ｆ２”で決るので（４）式は下
記の（５）式のように書き替えることができる。

Ｗ＝Ｋｘｆ　ｌｘ　（ｆ　１−ｆ２） ＝ＫＸ　ｆ　Ｉ　Ｘａｆ　　　　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・（５）したがって、出力Ｗを一定とす
ると前記の（３）式が導かれる。

交流電源１の停電が回復せず直流電圧が不足電圧レベル
をも下回った場合には周波数出力手段１１は出力を停止
し誘導電動機１３はフリーラン状態となるが、その前に
上位コントローラより停止指令が入力された場合には誘
導電動機１３を速やかに停止させる。第２図の（Ａ）に
そのときのコンバータ部４の直流電圧と出力周波数の推
移の一例を示す。

また、第２図の（Ｂ）に示すようにコンバータ部４の直
流電圧が最初の停電検出時よりある一定時間Ｔｌ後に基
準電圧を上回っている場合には、交流電源１の停電は回
復していると見なし、周波数出力手段１１は停電検出時
の周波数まであらかじめ決められた加速レートにしたが
って加速する。

なお、（３）式における定数Ｃは誘導電動機や負荷の慣
性などで決る値であり、マイコンのＲＯＭ等にある決っ
た値を記憶させておいても良いが、あらかじめ数種類の
値を用意しておき、誘導電動機と負荷の組み合わせによ
って最適な値を選択し、不揮発性メモリー等に記憶させ
ることも可能である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、インバータの制御回路部
に電圧監視手段、停電検出手段２周波数出力手段を設け
、停電時または瞬時停電時に誘導電動機を発電機として
動作させ回生電力を供給することにより一５停電または
瞬時停電時に誘導電動機がフリーラン状態になるのを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるインバータの構成図
、第２図は実施例においてコンバータ部の直流電圧と出
力周波数の推移を示す図であり、（Ａ）は停電が回復し
ない場合、（Ｂ）は停電が回復した場合をそれぞれ示す
。 １・・・・・・交流電源、４・・・・・・コンバータ部
、５・・・・・・インバータ部、６・・・・・・ＤＣ−
ＤＣコンバータ、７・・・・・・制御回路部、９・・・
・・・電圧監視手段、１０・・・・・・停電検出手段、
１１・・・・・・周波数出力手段、１３・・・・・・誘
導電動機。 代理人の氏名　弁理士　小蝦治明　ほか２名第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンバータ部の直流電圧を監視する電圧監視手段と、前
   記電圧監視手段によって得られた直流電圧が、あらかじ
   め決められた基準電圧以下ならば停電であると判断する
   停電検出手段と、前記停電検出手段から停電検出信号が
   入力されると、その時点の出力周波数からその周波数に
   反比例した値だけ減じた周波数まであらかじめ決められ
   た減速レートにしたがって減速させ、停電検出時よりあ
   る一定時間後に前記直流電圧が前記基準電圧以上に復帰
   していれば停電検出時の周波数まであらかじめ決められ
   た加速レートにしたがって再び加速させる周波数を出力
   する周波数出力手段とを備えた誘導電動機用インバータ
   の制御装置。