JPH06189572A - 誘導電動機の起動装置 - Google Patents

誘導電動機の起動装置

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JPH06189572A
JPH06189572A JP4355594A JP35559492A JPH06189572A JP H06189572 A JPH06189572 A JP H06189572A JP 4355594 A JP4355594 A JP 4355594A JP 35559492 A JP35559492 A JP 35559492A JP H06189572 A JPH06189572 A JP H06189572A
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JP
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inverter
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JP4355594A
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Kazuo Suekane
和男 末包
Hajime Katsushima
肇 勝島
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータの出力電流の変化に応じ停電復旧
後の再起動を行う。 【構成】 交流電源10の電圧をコンバータ12で直流電圧
に変換し、該電圧を所定の周波数、電圧値の交流電圧に
インバータ16が変換し、誘導電動機16に印加する。電源
10の停電復旧時に、制御器42がインバータ16を周波数低
下指令器36、電圧上昇指令器40の初期設定値(通常運転
時の出力周波数、出力電圧零)に基づき制御し、電動機
16に印加する。インバータ16の出力電流を変流器20、22
が検出し、比較器32で電流制限値と比較する。出力電流
が電流制限値より低い間、指令器40の電圧設定信号を増
加させる。電流制限値以上では、指令器36の周波数設定
信号を低下させる。出力電流が制限電流値より減少する
と、指令器40の電圧設定信号を増加させる。以下、同様
に出力電圧、周波数を変更する。V/f が設定値に等しく
なると、一致検出器44が出力を発生し、通常運転に移行
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機の起動装置
に関し、例えば停電があった後、復電したときの起動に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、誘導電動機を駆動する場合、商
用交流電源をコンバータによって直流化し、この直流電
圧をインバータで交流電圧に変換して、この交流電圧を
誘導電動機に印加することが行われている。
【0003】このような場合、商用電源が約1秒以内と
いう比較的長時間にわたって、停電しても、誘導電動機
を停止させることなく、復電と共に運転を継続する技術
として、同期投入方式と回生制御方式とがある。
【0004】同期投入方式は、復電時に誘導電動機の起
電力によって発生する電圧に、復電後にインバータが発
生する電圧の値と位相を一致させてから、インバータの
出力電圧を誘導電動機に印加するものである。
【0005】回生制御方式は、停電と同時にインバータ
の周波数を低下させ、誘導電動機を回生領域で使用し、
これによって発生した回生エネルギーを一定に保つ制御
を行い、運転を続けるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、同期投入方式
では、誘導電動機の起電力を検出する回路が必要であ
り、しかも、この検出回路の構成が複雑であるという問
題点があった。また、回生制御方式では、回生されてく
る電力のうち有効電力のみが利用可能であり、これを制
御する必要があるので、汎用の電圧/周波数(V/F)
一定制御を行っているような簡易型のインバータでは、
回生制御が不可能であるという問題点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するために、直流電圧を交流電圧に変換して誘導
電動機に印加するインバータ手段と、上記誘導電動機の
通常運転時における上記インバータ手段の出力交流電圧
の周波数に対応する周波数設定信号が初期設定されてお
り周波数低下変更信号が供給されるごとに上記周波数設
定信号を低下させる周波数設定手段と、上記インバータ
手段の出力交流電圧を零とする電圧設定信号が初期設定
されており電圧増加変更信号が供給されるごとに上記電
圧設定信号を増加させる電圧設定手段と、上記初期設定
されている上記両設定手段の設定信号に応じて上記イン
バータ手段を作動させ以後上記両設定手段の設定信号に
応じて上記インバータ手段を制御する制御手段と、上記
インバータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、
予め定めた制限電流値が設定されている制限電流設定手
段と、上記電流検出手段で検出された電流値が上記制限
電流値より小さいとき上記電圧増加変更信号を発生し上
記制限電流値より大きいとき上記周波数低下変更信号を
発生する比較手段と、上記電圧設定信号と周波数設定信
号とによって定まる電圧/周波数比が所定値になったと
き出力信号を生成する一致手段とを、具備するものであ
る。
【0008】
【作用】本発明によれば、停電後に復電したとき、周波
数設定手段及び電圧設定手段に初期設定された、周波数
設定信号(通常運転時のインバータ手段の周波数)と、
電圧設定信号(電圧零)とに基づいてインバータ手段が
作動する。このとき、インバータ手段の出力電流が電流
検出手段によって検出され、比較手段によって制限電流
と比較されるが、出力電圧が零であるので、出力電流も
零であり、電圧設定手段に対し、比較手段は電圧設定信
号を増加させるように電圧増加変更信号を供給する。出
力電流が制限電流値を超えるまで、この電圧増加変更信
号を供給する状態が継続される。
【0009】出力電流が制限電流値を超えると、比較手
段は、周波数低下変更信号を周波数設定手段に供給す
る。これによって、インバータ手段の出力電圧の周波数
が低下し、出力電圧が低下する。これによって出力電流
が低下する。出力電流が、制限電流まで低下すると、比
較手段が電圧増加変更信号を発生し、インバータ手段の
出力電圧を増加させ、出力電流を増加させる。以下、同
様にして周波数の低下、電圧の増加が繰り返され、やが
て電圧設定手段の電圧設定信号と、周波数設定手段の周
波数設定信号との比が、所定値に等しくなったとき、一
致手段が出力信号を生成する。この出力信号を用いて、
通常運転に移行する。
【0010】
【実施例】この実施例は、図1に示すように三相交流電
源10を整流するコンバータ12を有し、このコンバー
タ12の出力電圧は、コンデンサ14によって平滑化さ
れ、インバータ16に入力される。
【0011】このインバータ16は、例えばトランジス
タ、サイリスタ、IGBT等の6個のスイッチング素子
を備えており、これらスイッチング素子をオン・オフ制
御することによって、入力された直流電圧を三相交流電
圧に変換して、誘導電動機18に印加する。このインバ
ータ16の各スイッチング素子は、パルス幅変調によっ
て出力周波数と出力電圧とが制御され、通常の運転状態
では、インバータ16の出力電圧と出力周波数との比
(V/F)が、所定値(誘導電動機18と、これの負荷
とによって、この装置の設計当初に決定される値)とな
るように、制御される。
【0012】インバータ16から誘導電動機18に供給
される出力電流は、変流器20、22によって検出され
る。この変流器20、22によって検出された電流は、
出力電流検出器24によって電圧に変換される。この出
力電流検出器24は、例えば図2に示すように、ブリッ
ジ接続したダイオード26a乃至26fと、抵抗器28
とアナログ・ディジタル変換器29とから構成されてい
る。
【0013】この出力電流検出器24からの出力信号
は、マイクロコンピュータ30によって実現された比較
器32に供給される。この比較器32には、電流制限値
設定器34からの電流制限値が供給されている。この電
流制限値は、例えばインバータ16の能力の(連続運転
可能な)最大値とされている。比較器32は、出力電流
が電流制限値よりも大きいとき、Hレベルの出力信号を
生成し、小さいときLレベルの出力信号を生成する。
【0014】この比較器32の出力信号は、マイクロコ
ンピュータ30によって実現された周波数低下指令器3
6に供給されている。この周波数低下司令器36には、
誘導電動機18が通常運転しているときのインバータ1
6の出力電圧の周波数に対応する周波数設定信号が、初
期値として設定されており、比較器32がHレベルの出
力信号を発生するごとに、所定周波数づつ周波数設定信
号の値を低下させるように構成されている。
【0015】比較器32の出力信号は、マイクロコンピ
ュータ30によって実現された反転器38によって反転
されて、マイクロコンピュータ30によって実現された
電圧上昇指令器40に供給される。この電圧上昇指令器
40は、インバータ16の出力電圧を零とする電圧設定
信号が初期設定されており、反転器38からHレベルの
出力信号が供給されるごとに、予め定めた電圧づつ電圧
設定信号の値を増加させるように構成されている。
【0016】周波数低下指令器36の周波数設定信号と
電圧上昇指令器40の電圧設定信号とは、マイクロコン
ピュータ30によって実現された制御器42に供給さ
れ、制御器42は、周波数設定信号及び電圧設定信号に
応じて、インバータ16のスイッチング手段をPWM変
調によって制御する。この制御は、例えば1つのスイッ
チング手段に図3(a)に示すような三角波と正弦波基
準電圧との関係によって定まる一連の制御パルスを供給
することによって行う。例えば同図(b)に示す一連の
制御パルスを制御器42が供給している状態において、
電圧上昇指令器40からの電圧設定信号の値が大きくさ
れると、例えば同図(c)に示すように制御パルスの幅
の変化を大きくして、出力実効電圧を上昇させる。ま
た、図3(b)に示すような一連の制御パルスを制御器
42が供給している状態において、周波数低下指令器3
6からの周波数設定信号の値が小さくされると、例えば
同図(d)に示すように制御パルスを変化させて、出力
実効電圧を減少させる。
【0017】また、周波数低下指令器36の周波数設定
信号と、電圧上昇指令器40の電圧設定信号とは、マイ
クロコンピュータ30によって実現されたV/Fパター
ン一致検出器44に供給され、電圧設定信号と周波数設
定信号とに基づいて、インバータ16の現在のV/Fが
算出され、これが予め設定されているV/Fパターン
(これは、誘導電動機18と、これの負荷とによって、
この装置の設計当初に決定される値)と一致したとき、
例えばHレベルの出力信号を発生し、これを制御器42
に供給する。制御器42は、この一致検出器42からの
Hレベルの信号を受けると、通常の運転に移行する。
【0018】この装置の動作を.図4のタイミング図を
参照しながら説明する。時刻t0より前では、三相交流
電源10が動作して、同図(a)に示すように三相交流
電圧がコンバータ12に印加され、同図(b)に示すよ
うにコンバータ12は直流電圧をインバータ16に供給
し、インバータ16は同図(c)、(d)、(e)に示
すように所定の周波数、所定の出力電圧及び所定の出力
電流を誘導電動機18に供給している。
【0019】時刻t1に停電が生じ、図示しない不足電
圧検出器が同図(f)に示すように停電検出信号を発生
し、インバータ16を遮断する。時刻t2に復電する
と、停電が始まった時刻t1から予め定めた再起動時間
遅れ時間の経過後に時刻t3に、図5のフローチャート
にステップS2として示すように、初期設定値、即ち停
電前の出力周波数で、かつ出力電圧が零の状態で、イン
バータ16を再起動する。
【0020】なお、再起動遅れ時間だけ、インバータ1
6の起動を遅らせているのは、誘導電動機18には残留
起電力が存在しており、これが余り大きな状態でインバ
ータ16を起動すると、残留起電力の電圧と位相と、イ
ンバータ16の出力電圧と位相との関係によって、イン
バータ16が破壊される恐れがあるので、残留起電力が
停電発生時の数%以下に低下するのを待つためである。
【0021】そして、出力電流検出器24によって検出
されたインバータ16の出力電流が電流制限値設定器3
4に設定されている電流制限値以上であるか、比較器3
2で比較し(ステップS4)、電流制限値以上でないと
(ステップS4がノー)、電圧上昇指令器40の電圧設
定信号を所定値だけ増加させ(ステップS6)、そのと
きの電圧設定信号と周波数設定信号とから、V/fを算
出し、これを予め設定してある通常運転時のV/fパタ
ーンと比較するが、一致しないので、再びステップS4
を実行する。インバータ16の出力電流が図4(e)に
示す電流制限値に達するまで、ステップS4、6、8が
繰り返され、同図(d)に示すようにインバータ16の
出力電圧を上昇させていく。
【0022】インバータ16の出力電流が電流制限値以
上になると(ステップS4がイエス)、周波数低下指令
器36の周波数設定信号を所定値だけ低下させる(ステ
ップS10)。これによって、図6(a)のインバータ
16の出力電圧の拡大図に符号イで示すように、出力電
圧が低下し、同じく同図(b)に符号イで示すようにイ
ンバータ16の出力電流も電流制限値より低下する。
【0023】再び、ステップS8において、V/fパタ
ーン一致検出器44が、V/fを算出し、これが予め定
めた通常運転時のV/fパターンと一致するか判断す
る。一致しないと、ステップS4に戻り、再び電流制限
値以上であるか判断する。
【0024】しかし、先に図6(a)、(b)に符号イ
で示したように、電流制限値よりもインバータ16の出
力電流が小さくなっているので、ステップS6におい
て、今度は電圧上昇指令器40の電圧設定信号を所定値
だけ大きくし、図6(a)、(b)に符号ロで示すよう
に、インバータ16の出力電圧を上昇させると共に、出
力電流を電流制限値以上とする。
【0025】これによって、再びステップS8におい
て、V/fパターン一致検出器44が、今回のV/fを
算出し、これが通常運転時のV/fパターンと一致する
か判断する。そして、一致しなければ、再びステップS
4を実行する。
【0026】以下同様にして、周波数の低下、電圧の上
昇が交互に繰り返され、V/fの値が図7に符号ハで示
した位置から、符号ニ、ホ・・・と示すように変化して
いく。やがて、V/fの値が図7に示すように通常運転
時のV/fのパターンと一致する(ステップS8がイエ
ス)。このとき、通常運転に移行する(ステップS1
2)。なお、図4では時刻t5にV/fがV/fパター
ンに一致したとして図示してある。また、同図では時刻
t5からt6まで、通常運転復帰待ち時間が設けられて
いるが、これは必ずしも必要なものではない。
【0027】なお、電圧上昇指令器40の電圧設定信号
の1回当たりの増加分、及び周波数低下指令器36の周
波数設定信号の1回当たりの減少分は、例えば再起動処
理を例えば5m秒または10m秒程度の低速の処理で行
えるように、それぞれ定められている。
【0028】また、上記の実施例は、停電時の誘導電動
機の再起動の場合に、本発明を実施したが、誘導電動機
を商用電源で動作させている状態から、インバータ16
によって動作させる状態に切り換える場合にも使用する
ことができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明による誘導電動機
の起動装置によれば、起動する際に使用する検出手段
は、電流検出手段だけであり、このような電流検出手段
は、インバータ電源では、インバータの保護等のために
通常備えられているものであり、わざわざ特別な検出手
段を設ける必要がない。しかも、使用するインバータ
は、V/f一定制御を行う簡易型のものでよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した誘導電動機の起動装置の1実
施例のブロック図である。
【図2】同実施例に使用している出力電流検出器の詳細
な回路図である。
【図3】同実施例のインバータのスイッチング素子に供
給される制御信号を示す図である。
【図4】同実施例の各部の波形図である。
【図5】同実施例のフローチャートである。
【図6】図4の一部の拡大図である。
【図7】同実施例のインバータの出力電圧と周波数との
関係を示す図である。
【符号の説明】
16 インバータ 18 誘導電動機 20 22 変流器(電流検出手段) 32 比較器 36 周波数低下指令器 40 電圧上昇指令器 42 制御器 44 V/fパターン一致検出器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電圧を交流電圧に変換して誘導電動
    機に印加するインバータ手段と、上記誘導電動機の通常
    運転時における上記インバータ手段の出力交流電圧の周
    波数に対応する周波数設定信号が初期設定されており周
    波数低下変更信号が供給されるごとに上記周波数設定信
    号を低下させる周波数設定手段と、上記インバータ手段
    の出力交流電圧を零とする電圧設定信号が初期設定され
    ており電圧増加変更信号が供給されるごとに上記電圧設
    定信号を増加させる電圧設定手段と、上記初期設定され
    ている上記両設定手段の設定信号に応じて上記インバー
    タ手段を作動させ以後上記両設定手段の設定信号に応じ
    て上記インバータ手段を制御する制御手段と、上記イン
    バータ手段の出力電流を検出する電流検出手段と、予め
    定めた制限電流値が設定されている制限電流設定手段
    と、上記電流検出手段で検出された電流値が上記制限電
    流値より小さいとき上記電圧増加変更信号を発生し上記
    制限電流値より大きいとき上記周波数低下変更信号を発
    生する比較手段と、上記電圧設定信号と周波数設定信号
    とによって定まる電圧/周波数比が所定値になったとき
    出力信号を生成する一致手段とを、具備する誘導電動機
    の起動装置。
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