JPH11164589A

JPH11164589A - インバータ装置

Info

Publication number: JPH11164589A
Application number: JP9328176A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ito; 正明伊藤; Shinji Minami; 慎二南; Kazuharu Ohashi; 和治大橋
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】電源に瞬停又は停電が発生したときに、安価
且つ容易な構成によって、モータのフリーラン状態を防
止し一定時間で減速停止することのできるインバータ装
置を提供する【解決手段】交流電源３７に瞬停又は停電が発生して
不足電圧信号ＵＶがＯＮすると、制御手段２３に設けた
定時間減速手段３５は、接点２９、３０を開放して外部
からの運転指令ＳＴと速度指令値ＦＣを無効化し、その
時の加減速手段３１の出力周波数ｆから一定の定減速時
間ｔで停止するための減速割合（減速時間ｔd ：最高周
波数ＦＨから停止するまでの時間として定義）を次式に
より演算して加減速手段３１に設定する。減速時間ｔd ＝最高周波数ＦＨ／出力周波数ｆ×定減速
時間ｔ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、瞬停時又は停電時
にモータのフリーランを防止するようにしたインバータ
装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】図１２に、従来の一般
的なインバータ装置の構成を示す。この図において、イ
ンバータ装置１は、整流回路４とインバータ主回路５か
らなるインバータ回路２と、このインバータ回路２を制
御する制御手段３とから構成され、制御手段３における
加減速手段６では外部から与えられる運転指令ＳＴ、及
び速度指令値ＦＣに従って出力周波数ｆを決定し、ＰＷ
Ｍ制御回路７で正弦波状のＰＷＭ信号を得てインバータ
主回路５に接続されたモータ１１を可変速駆動する。

【０００３】また、制御回路３における電圧検出手段８
では、整流回路４の出力電圧（以下、直流電圧ＶPNと称
す）を常時検出しており、その検出した直流電圧ＶPNを
外部へ直流電圧値ＰＮとして出力するとともに、直流電
圧ＶPNが運転に障害のある電圧（不足電圧）に低下した
ときには、不足電圧保護として加減速手段６とＰＷＭ制
御回路７との間に設けられた接点９を開放するようにな
っている。その結果、不足電圧保護が機能するとＰＷＭ
制御回路７からのＰＷＭ信号が停止してモータ１１はフ
リーランの状態となり、その後はモータ負荷の状態等に
依存して減速停止する。従って、入力の交流電源１２に
瞬停や停電等の異常が発生すると、それ以降モータ１１
を制御することができず、ある時間内にモータ１１を確
実に停止させることが困難となる。

【０００４】一方、紡績装置などにおいて、このような
インバータ装置１を複数使用することにより、これらイ
ンバータ装置１に接続された複数のモータ１１の速度比
を負荷に応じた一定の比に保つ比例制御運転システムを
構成する場合、各インバータ装置１の入力交流電源１２
に瞬停又は停電等がない正常運転時においては、各イン
バータ装置１に対し一定の速度比を有した速度指令値Ｆ
Ｃを与えることにより各モータ１１を比例制御運転する
ことができる。

【０００５】しかし、交流電源１２に瞬停又は停電が発
生し、各インバータ装置１の直流電圧ＶPNが不足電圧に
なると、上述したように不足電圧保護が機能してそのイ
ンバータ装置１に接続されたモータ１１はフリーランの
状態となる。このとき、各インバータ装置１又は各モー
タ１１は、整流回路４の出力に接続された平滑コンデン
サ１０の容量やモータ負荷のイナーシャの違い等によ
り、直流電圧ＶPNが不足電圧に達するまでの時間、また
はフリーランの状態で停止するまでの時間が異なる。従
って、交流電源１２に瞬停又は停電が発生した後各モー
タ１１が減速停止するまでの間は、その瞬停又は停電が
発生した時の速度比を維持することができないという不
具合が発生する。

【０００６】この場合、インバータ装置１に備えられる
ことのある瞬停ノンストップ運転機能（不足電圧に至る
前に減速し、モータ１１からの回生電力により運転を継
続させる機能）を用いれば瞬停時における各インバータ
装置１の運転は継続できるものの、この機能はインバー
タ装置相互間の同期がとられず、その減速割合も平滑コ
ンデンサ１０の容量やモータ負荷のイナーシャに依存す
るので、やはり不足電圧発生以後比例制御運転を維持さ
せることはできない。

【０００７】そこで、上記不具合に対し、例えば特開平
２−２２１４２４号公報においては図１３に示すような
システムを構成することにより対処している。即ち、図
１３において、スピンドル駆動用又は周辺機器駆動用の
モータ１１ａ〜１１ｃが夫々接続されたインバータ装置
１ａ〜１ｃには、入力電源として、停電検出器として機
能する不足電圧検出手段１３を介した共通の交流電源１
２が接続され、指令として、無停電電源装置１５によっ
てバックアップされた外部制御手段１４から出力される
運転指令ＳＴ１〜ＳＴ３、及び速度指令値ＦＣ１〜ＦＣ
３が入力される。また、外部制御手段１４は夫々のイン
バータ装置１ａ〜１ｃから直流電圧値ＰＮ１〜ＰＮ３が
フィードバックされるとともに、前記不足電圧検出手段
１３から不足電圧信号ＵＶが入力される。なお、上記公
報においては、インバータ装置１ａ〜１ｃに含まれる整
流回路４と平滑コンデンサ１０は分離されており、１つ
のコンバータとして共通化されている。

【０００８】そして、交流電源１２の瞬停時又は停電時
において、外部制御手段１４は不足電圧検出手段１３か
らの不足電圧信号ＵＶを受けると、各インバータ装置１
ａ〜１ｃからの直流電圧値ＰＮ１〜ＰＮ３に基づいて、
それら直流電圧値ＰＮ１〜ＰＮ３が不足電圧とならず且
つ速度比を維持しながら減速させるための速度指令値Ｆ
Ｃ１〜ＦＣ３を各インバータ装置１ａ〜１ｃに対し出力
し、各インバータ装置１ａ〜１ｃでは減速により回生電
力を得て運転を継続させる。

【０００９】しかしながら、上記構成をとった場合、外
部制御手段１４に無停電電源装置１５が必要となるの
で、システム全体のコスト高や余分な設置スペースの占
有を招く。また、外部制御手段１４は、各インバータ装
置１ａ〜１ｃからの直流電圧値ＰＮ１〜ＰＮ３と一定の
減速停止時間とに基づいた減速のための速度指令値ＦＣ
１〜ＦＣ３の計算が必要となるので、その機能が複雑化
し、計算遅れ等による制御精度の悪化を招く。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、電源に瞬停又は停電が発生したと
きに、安価且つ容易な構成によって、モータのフリーラ
ン状態を防止し一定時間で減速停止することのできるイ
ンバータ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインバータ装置は、モータを駆動するイン
バータ回路とこのインバータ回路を制御する制御手段と
を備え、前記制御手段は、前記インバータ回路の入力電
圧または前記インバータ回路において生成される直流電
圧の低下を示す不足電圧信号が入力されないときには外
部制御手段から与えられる運転指令及び速度指令値に従
って前記モータを運転し、前記不足電圧信号が入力され
たときには前記運転指令及び速度指令値と無関係に一定
時間で前記モータを減速及び停止させる減速機能を備え
る（請求項１）。

【００１２】斯様に構成すれば、インバータ回路の入力
電源に瞬停又は停電が発生した場合に、不足電圧信号を
受けて外部からの運転指令及び速度指令値を遮断し、制
御手段の有する減速機能によりモータを一定時間で減速
停止させるので、その減速によりインバータ装置に戻る
モータの回生電力を得て、停止に至るまでの間モータ制
御を継続することができる。

【００１３】また、制御手段は、不足電圧信号が入力さ
れた時に時限動作を開始するタイマー手段を有し、この
タイマー手段が時限動作中に前記不足電圧信号が入力さ
れなくなったときにはモータの減速及び停止を中止する
（請求項２）。斯様に構成すれば、瞬停又は停電による
減速中であっても、タイマー手段が時限動作している間
に復電すればその減速を中止するので、そのような一時
的な停電（瞬停）に対してはモータを停止させずに運転
を継続することができる。

【００１４】さらに、制御手段は、不足電圧信号が入力
されてモータを停止したときに前記不足電圧信号が入力
されていない場合には、外部制御手段から与えられる速
度指令値まで一定時間でモータを加速する加速機能を備
える（請求項３）。斯様に構成すれば、瞬停又は停電に
よる減速停止中に復電したような場合に、モータの停止
後再び外部制御手段から与えられる速度指令値まで一定
時間で加速するので、復電時の自動的な再スタートが可
能となる。

【００１５】これらの場合、制御手段は、モータの加速
または減速のパターンが折れ線状または曲線状となるよ
うに制御する（請求項４）。斯様に構成すれば、加減速
の速度パターンを折れ線状または曲線状とするので、速
度に応じた加速率又は減速率を設定でき、その力行時の
電力又は減速による回生電力を常に略一定量とすること
ができ、それら電力を有効に利用することができる。

【００１６】加えて、制御手段は、外部トリガ信号が入
力されないときには外部制御手段から与えられる運転指
令及び速度指令値に従ってモータを運転し、前記外部ト
リガ信号が入力されたときには前記運転指令及び速度指
令値と無関係に一定時間で前記モータを減速及び停止さ
せる減速機能を備える（請求項５）。斯様に構成すれ
ば、外部トリガ信号が入力されたときに一定時間で減速
停止するので、例えば緊急停止信号を外部トリガ信号と
した場合等において、安全且つ確実にモータを停止させ
ることができる。

【００１７】以上の手段において、外部制御手段の電源
電圧をインバータ回路において生成される直流電圧から
与える（請求項６）。斯様に構成すれば、瞬停又は停電
が発生したときに、モータを減速させることによりイン
バータ回路に戻るモータの回生電力を外部制御手段にも
供給することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のインバータ装置を
モータの比例制御に用いた第１実施例について、図１乃
至図３を参照して説明する。

【００１９】まず、インバータ装置の電気的構成を示す
図１において、インバータ装置２１は、ダイオード等を
三相ブリッジ接続してなる整流回路２４、その整流回路
２４の出力線である正側直流電源線２５と負側直流電源
線２６との間に接続された平滑コンデンサ２７、及びＩ
ＧＢＴ等のスイッチング素子を三相ブリッジ接続してな
るインバータ主回路２８から構成されるインバータ回路
２２と、このインバータ回路２２を制御する例えばマイ
クロコンピュータからなる制御手段２３とから構成され
ている。そして、整流回路２４の入力端子には三相の交
流電源３７が接続され、インバータ主回路２８の出力端
子には例えば誘導電動機等のモータ３６が接続されてい
る。

【００２０】制御手段２３においては、インバータ装置
２１の外部から与えられる運転指令ＳＴと速度指令値Ｆ
Ｃが、夫々ハードウェア又はソフトウェアにより構成さ
れる接点２９、３０を介して加減速手段３１に入力され
る。この接点２９、３０は、後述する定時間減速手段３
５からの指示により開閉される。

【００２１】加減速手段３１は、瞬停または停電が発生
していない通常運転時においては、運転開始を示す運転
指令ＳＴが入力されると、現在の出力周波数ｆ（停止時
は０）から外部より与えられる速度指令値ＦＣに追従す
るように、予め定められた加減速割合の範囲内において
出力周波数ｆを決定する。この加減速割合は、モータ３
６が停止状態から最高周波数ＦＨに達するまでに要する
時間、又は最高周波数ＦＨから停止するまでに要する時
間として定義されるもので、以下通常加減速時間ｔc と
称する。すなわち、外部より与えられる速度指令値ＦＣ
の変化割合が通常加減速時間ｔc により定まる変化割合
よりも大きい場合には、通常加減速時間ｔc により定ま
る変化割合によって制限された出力周波数ｆを出力し、
外部より与えられる速度指令値ＦＣの変化割合が通常加
減速時間ｔc により定まる変化割合よりも小さい場合に
は、速度指令値ＦＣをそのまま出力周波数ｆとして出力
するようになっている。また、瞬停又は停電が発生した
ときには、加減速手段３１内の通常加減速時間を、定時
間減速手段３５から与えられる減速割合（後述する減速
時間ｔd ）で置き換え、以降この置き換えられた減速割
合に従って減速するための出力周波数ｆを決定するよう
になっている。

【００２２】この出力周波数ｆは、ハードウェア又はソ
フトウェアにより構成される接点３２を介してＰＷＭ制
御回路３３に入力される。なお、この接点３２は、前述
したように一般のインバータ装置において不足電圧保護
のために設けられているものであり、本実施例において
は特にモータ３６をフリーランの状態に設定する必要の
ある場合を除き常に閉じた状態にある。

【００２３】ＰＷＭ制御回路３３は、例えばＶ／ｆ一定
制御に基づく正弦波−三角波比較方式によってパルス幅
変調を行い、出力周波数ｆと同じ周波数を有する三相正
弦波状のＰＷＭ信号を生成して、そのＰＷＭ信号をイン
バータ主回路２８を構成するスイッチング素子の各ゲー
トに対し出力する。これにより、インバータ主回路２８
の出力端子に接続されたモータ３６が回転駆動される。

【００２４】電圧検出手段３４は、整流回路２４の出力
である直流電源部の直流電圧ＶPNを検出する機能を有し
ており、この直流電圧ＶPNの過電圧保護に用いられる
他、直流電圧ＶPNを用いて瞬停又は停電の検出を行う場
合に用いられる。

【００２５】定時間減速手段３５は、通常運転時におい
ては接点２９、３０を閉じる。また、加減速手段３１に
対して減速割合（減速時間ｔd ）の指示は出力しない。
一方、インバータ装置２１の入力電源たる交流電源３７
に瞬停又は停電が発生したことを示す不足電圧信号ＵＶ
が入力されると、接点２９、３０を開放して運転指令Ｓ
Ｔと速度指令値ＦＣを無効化するとともに、その不足電
圧信号ＵＶが入力された時の出力周波数ｆを基に、一定
時間（定減速時間ｔ）でモータ３６を減速停止させるた
めの減速割合（減速時間ｔd ）を演算し、加減速手段３
１に対して指示するようになっている。

【００２６】図２に、上述したインバータ装置２１（２
１ａ〜２１ｃ）を複数用いて、これらに接続された複数
のモータ３６（３６ａ〜３６ｃ）を比例制御運転するシ
ステムの構成を示す。

【００２７】モータ３６ａ〜３６ｃが夫々接続されたイ
ンバータ装置２１ａ〜２１ｃには、入力電源として不足
電圧検出手段３８を介した三相の交流電源３７が接続さ
れている。この不足電圧検出手段３８は、交流電源３７
の交流電圧が予め設定した下限電圧値以下になると不足
電圧信号ＵＶを発生（ＯＮ）し、予め設定した上限電圧
値以上になると不足電圧信号ＵＶを停止（ＯＦＦ）する
（ヒステリシス特性を有する）ように構成され、その不
足電圧信号ＵＶをインバータ装置２１ａ〜２１ｃ夫々に
対して出力するようになっている。

【００２８】また、各インバータ装置２１ａ〜２１ｃに
共通に設けられた外部制御手段３９は、各インバータ装
置２１ａ〜２１ｃに対し、運転指令ＳＴ１〜ＳＴ３及び
速度指令値ＦＣ１〜ＦＣ３を出力し、通常運転時におけ
るシステム全体の制御を行っている。なお、この外部制
御手段３９は前記交流電源３７から直接電源の供給を受
ける。

【００２９】次に本実施例の作用について図３を参照し
て説明する。なお、ここでいう比例制御は、各モータ３
６ａ〜３６ｃの速度比が常に一定不変ではなく、負荷の
状態に応じて与えられる速度指令値ＦＣ１〜ＦＣ３に従
って変化し得るものであるが、停止に至る減速中におい
ては減速開始時の速度比が保持される制御をいう。

【００３０】図３は、モータ３６ａ〜３６ｃを比例制御
する場合における各インバータ装置２１ａ〜２１ｃの出
力周波数ｆ１〜ｆ３及び速度指令値ＦＣ１〜ＦＣ３の変
化、並びに運転信号ＳＴと不足電圧信号ＵＶのタイミン
グチャートを示す。

【００３１】各インバータ装置２１ａ〜２１ｃは、不足
電圧検出手段３８からの不足電圧信号ＵＶが入力されて
いないときは、図１に示す接点２９、３０が閉じた状態
にあり、外部制御手段３９から与えられる運転指令ＳＴ
１〜ＳＴ３と速度指令値ＦＣ１〜ＦＣ３が加減速手段３
１に入力される。そして、加減速手段３１はそれら指令
に従った出力周波数ｆでモータ３６ａ〜３６ｃを駆動す
る。

【００３２】このような不足電圧信号ＵＶがＯＦＦの通
常運転状態において、図３に示す時刻ｔ１で外部制御手
段３９からインバータ装置２１ａ〜２１ｃに対して運転
開始を指示する運転信号ＳＴ１〜ＳＴ３が与えられる
（ＯＮする）と、各インバータ装置２１ａ〜２１ｃは夫
々速度指令値ＦＣ１〜ＦＣ３に従って加速を開始し、時
刻ｔ２以降は指令に従って定速運転となる。速度指令値
ＦＣ１〜ＦＣ３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの加速運
転指令時、時刻ｔ２以降の定速運転指令時の全てにおい
て、一定の周波数比、例えばＦＣ１：ＦＣ２：ＦＣ３＝
６０Ｈｚ：５０Ｈｚ：４０Ｈｚとなるように設定されて
いる。

【００３３】さて、このような比例制御運転中の時刻ｔ
３において、交流電源３７に瞬停又は停電が発生して不
足電圧信号ＵＶがＯＮすると、各インバータ装置２１ａ
〜２１ｃの定時間減速手段３５は、同時に、接点２９、
３０を開放して加減速手段３１から運転指令ＳＴと速度
指令値ＦＣを遮断するとともに、その時の加減速手段３
１の出力周波数ｆから一定時間で直線的に減速停止する
ための減速割合（減速時間ｔd ）を演算し、加減速手段
３１に対して指令する。そして、加減速手段３１は、通
常運転時における通常加減速時間ｔc を前記減速割合
（減速時間ｔd ）に置き換え、以後その減速割合に従っ
て減速するようになる。

【００３４】この減速割合を示す減速時間ｔd は、通常
加減速時間ｔc と同様、最高周波数ＦＨで運転中のモー
タ３６が停止するまでに要する時間として定義され、不
足電圧信号ＵＶがＯＦＦからＯＮに変化した時の出力周
波数ｆ（現出力周波数ｆ）、その後停止するまでに要す
る時間である定減速時間ｔ（図３に示すｔ）を用いて
（１）式のように演算される。なお、通常加減速時間ｔ
c 、最高周波数ＦＨ、及び定減速時間ｔは、パラメータ
として予めインバータ装置２１ａ〜２１ｃに設定されて
いる。減速時間ｔd ＝最高周波数ＦＨ／現出力周波数ｆ×定減速時間ｔ …（１）

【００３５】つまり、現出力周波数ｆが高いときには減
速時間ｔd を現出力周波数ｆに反比例させて小さく（即
ち減速割合が大）設定し、逆に現出力周波数ｆが低いと
きには減速時間ｔd を大きく（即ち減速割合が小）設定
することにより、現出力周波数ｆとは無関係に定減速時
間ｔで減速停止させる。このように、図３の時刻ｔ３に
おいて、現出力周波数ｆに基づいて（１）式により演算
された減速時間ｔd を各インバータ装置２１ａ〜２１ｃ
の加減速手段３１に同時に設定することにより、その時
の各インバータ装置２１ａ〜２１ｃの出力周波数ｆの値
に関わらず、速度比を維持しながら定減速時間ｔでモー
タ３６ａ〜３６ｃを停止させることができる。

【００３６】以上のように本第１実施例によれば、イン
バータ回路２１の入力電源たる交流電源３７に瞬停又は
停電が発生した場合に、定時間減速手段３５が、外部か
ら与えられる不足電圧信号ＵＶを受けて外部からの運転
指令ＳＴ及び速度指令値ＦＣを遮断するとともに、加減
速手段３１に対し減速時間ｔd を指令しモータ３６を一
定時間で直線的に減速停止させるので、インバータ装置
２１はその減速によりモータ３６からインバータ主回路
２８を通して直流電源へと回生される回生電力を得て、
停止に至るまでの間モータ制御を継続することができ
る。また、モータ３６がフリーランの状態となることは
ないので、予定した時間で確実にモータ３６を停止させ
ることができる。さらに、複数のインバータ装置２１ａ
〜２１ｃを用いて比例制御運転を行っている場合であっ
ても、モータ３６ａ〜３６ｃの速度比を維持しながら減
速でき、これらを同時に停止させることができる。

【００３７】次に、本発明の第２実施例について図４及
び図５を用いて説明する。なお、図４については図１と
同一構成部分には同一符号を付して説明を省略し、異な
った構成部分についてのみ説明する。

【００３８】インバータ装置の電気的構成を示す図４に
おいて、タイマー手段４０は、不足電圧信号ＵＶがＯＦ
Ｆのときは何等機能しないが、インバータ装置２１に対
する交流電源３７に瞬停又は停電が発生して不足電圧信
号ＵＶがＯＦＦからＯＮに変化すると、それに同期して
予めパラメータとして設定された一定時間のタイマー動
作を開始する。そして、そのタイマー動作が完了する前
に復電し、不足電圧信号ＵＶがＯＦＦからＯＮに変化す
ると、定時間減速手段３５によって開放された接点２
９、３０を閉じるように機能する。

【００３９】次に、本インバータ装置２１を用いて図２
に示す比例制御システムを構成した場合における作用に
ついて図５を参照して説明する。なお、図５の時刻ｔ１
から時刻ｔ３の間の動作は前述した第１実施例に基づく
図３と同様なので、以下時刻ｔ３以降について説明す
る。

【００４０】時刻ｔ３において、交流電源３７に瞬停又
は停電が発生して不足電圧信号ＵＶがＯＮすると、各イ
ンバータ装置２１ａ〜２１ｃの定時間減速手段３５は、
接点２９、３０を開放して運転指令ＳＴと速度指令値Ｆ
Ｃを遮断するとともに、減速停止するための減速時間ｔ
d を加減速手段３１に対して指令する。これにより各イ
ンバータ装置２１ａ〜２１ｃに接続されたモータ３６ａ
〜３６ｃは速度を比例関係に保ちながら減速を開始す
る。また、これと同時に、タイマー手段４０がタイマー
動作を開始する。

【００４１】タイマー手段４０のタイマー動作が完了す
る以前の時刻ｔ４において交流電源３７が復電すると、
タイマー手段４０は定時間減速手段３５によって開放さ
れた接点２９、３０を閉じる。これにより、各インバー
タ装置２１ａ〜２１ｃの出力周波数ｆは、時刻ｔ４以降
外部制御手段３９から与えられる速度指令値ＦＣ１〜Ｆ
Ｃ３に追従するために減速割合（減速時間ｔd ）と符号
のみ異にする加速割合に従って増加し、指令値に追従し
た時刻ｔ５以後は指令に従ってモータ３６ａ〜３６ｃを
定速運転する。この時刻ｔ４から時刻ｔ５の間において
もモータ３６ａ〜３６ｃは速度を比例関係に保つ。

【００４２】その後、時刻ｔ６において停電が発生する
と、各インバータ装置２１ａ〜２１ｃは時刻ｔ３におけ
る場合と同様に減速を開始し、タイマー手段４０がタイ
マー動作を開始する。そして、このタイマー動作が完了
する時刻ｔ７までに不足電圧信号ＵＶがＯＦＦに戻らな
いので、各インバータ装置２１ａ〜２１ｃは停止する
（時刻ｔ８）まで減速を続ける。

【００４３】以上述べたように本第２実施例によれば、
前述の第１実施例の効果に加え、瞬停又は停電による減
速中であっても、タイマー手段４０がタイマー動作して
いる間に復電すればその減速を中止し、再び外部制御手
段３９から与えられる速度指令値ＦＣに従った運転に復
帰するので、タイマー時間よりも短い一時的な停電を瞬
停と判定する機能を有するとともに、瞬停に対してはモ
ータ３６を停止させずに運転を継続することができる。

【００４４】次に、本発明の第３実施例について図６及
び図７を用いて説明する。なお、図６については図４と
同一構成部分には同一符号を付して説明を省略し、異な
った構成部分についてのみ説明する。

【００４５】インバータ装置の電気的構成を示す図６に
おいて、定時間加減速手段４１は、不足電圧信号ＵＶが
ＯＦＦからＯＮに変化したときにモータ３６を減速停止
する前述の減速機能に加え、その減速により停止したと
きに不足電圧信号ＵＶがＯＦＦならば、再び外部からの
運転指令ＳＴ及び速度指令値ＦＣに従った運転に復帰す
るための加速を開始する加速機能を有する。すなわち、
交流電源３７の停電によって停止したときに、交流電源
３７が復電されており不足電圧信号ＵＶがＯＦＦ状態な
らば、接点２９、３０を閉じて外部からの運転指令ＳＴ
及び速度指令値ＦＣを加減速手段３１に入力するととも
に、一定の時間で停止から速度指令値ＦＣまで加速する
ことのできる加速割合（加速時間ｔa ）を加減速手段３
１に対し指令する。

【００４６】次に、本インバータ装置２１を用いて図２
に示す比例制御システムを構成した場合における作用に
ついて図７を参照して説明する。なお、図７の時刻ｔ１
から時刻ｔ７の間の動作は前述した第２実施例に基づく
図５と同様なので、以下時刻ｔ７以降について説明す
る。

【００４７】時刻ｔ６における停電の発生後、タイマー
手段４０のタイマー動作が完了する時刻ｔ７までの間に
不足電圧信号ＵＶがＯＦＦに戻らないので、各インバー
タ装置２１ａ〜２１ｃは停止するまで減速を続ける。時
刻ｔ７から停止時刻ｔ９までの間の時刻ｔ８において交
流電源３７が復電し不足電圧信号ＵＶがＯＮからＯＦＦ
に戻ると、各インバータ装置２１ａ〜２１ｃの出力周波
数が０Ｈｚとなり各モータ３６ａ〜３６ｃが停止した時
刻ｔ９に、定時間加減速手段４１はその不足電圧信号Ｕ
ＶがＯＦＦ状態であることによって接点２９、３０を閉
じ、外部制御器３９からの運転指令ＳＴ及び速度指令値
ＦＣを加減速手段３１に入力する。また、予めパラメー
タとして有する一定時間（定加速時間ｔ）で停止から速
度指令値ＦＣ１〜ＦＣ３まで加速することのできる加速
割合（加速時間ｔa ）を加減速手段３１に指令し、加減
速手段３１では減速割合（減速時間ｔd ）をこの加速割
合（加速時間ｔa ）に置き換える。

【００４８】この加速割合を示す加速時間ｔa は、停止
中のモータ３６が最高周波数ＦＨに到達するまでに要す
る時間として定義され、（１）式と同様に、速度指令値
ＦＣ、最高周波数ＦＨ、及び停止から速度指令値ＦＣに
達するまでの時間である定加速時間ｔを基に（２）式の
ように演算される。加速時間ｔa ＝最高周波数ＦＨ／速度指令値ＦＣ×定加速時間ｔ …（２）

【００４９】以上のように本第３実施例によれば、減速
機能に加え、瞬停又は停電により停止した場合において
不足電圧信号ＵＶが入力されていないときに、外部制御
手段３９から与えられる速度指令値ＦＣまで一定時間で
加速する加速機能を有する定時間加減速手段４１を設け
た。従って、瞬停又は停電による減速中に復電したよう
な場合に、モータ３６が停止した後再び外部制御手段３
９から与えられる速度指令値ＦＣに到達するまで一定時
間で加速するので、前述の第２実施例の効果に加え、さ
らに復電時の自動的な再スタートが可能となる。また、
複数のインバータ装置２１ａ〜２１ｃを用いた場合であ
っても、一定の速度比を維持しながら加速することがで
きるので比例制御運転も行うことができる。

【００５０】なお、停止後の再スタートは、復電による
不足電圧信号ＵＶの復帰を待つために、停止した時刻ｔ
９から一定時間待機した後であっても良い。この場合、
その経過時間内に外部制御手段３９の電源が維持でき
ず、速度指令値ＦＣ１〜ＦＣ３がリセットされる場合も
あり得るが、その場合には時刻ｔ１以降と同様に外部制
御手段３９から与えられる所望の速度比を有した速度指
令値ＦＣ１〜ＦＣ３に従って運転されることとなる。ま
た、上述した定加速時間は、瞬停又は停電時の停止まで
の時間である定減速時間と同じである必要はなく、夫々
インバータ装置２１の加速能力と減速時の回生エネルギ
ーに応じて適宜独立に設定すれば良い。

【００５１】次に、本発明の第４実施例について図８及
び図９を用いて説明する。なお、図８については図４と
同一構成部分には同一符号を付して説明を省略し、異な
った構成部分についてのみ説明する。

【００５２】インバータ装置の電気的構成を示す図８に
おいて、定時間減速手段４２は、通常運転時においては
接点２９、３０を閉じ、不足電圧信号ＵＶが入力される
と、接点２９、３０を開放して速度指令値ＦＣと運転指
令ＳＴを無効化する。そして、後述する再計算要求手段
４３から再計算要求信号ＲＱが与えられると、予めパラ
メータとして有する１又は２以上の定減速時間（図９に
示すｔDEC1、ｔDEC2、ｔDEC3）から（１）式に基づいて
演算される減速時間ｔd を順に加減速手段３１に対して
指示するようになっている。

【００５３】再計算要求手段４３は、不足電圧信号ＵＶ
が入力されているときに、予めパラメータとして有する
時間間隔（図９のｔM1、ｔM2）で定時間減速手段４２に
対して再計算要求信号ＲＱを出力するようになってい
る。この再計算要求信号ＲＱは瞬停又は停電の発生によ
る減速中において、定時間減速手段４２に対して減速割
合（減速時間ｔd ）の再設定をすべきタイミングを指示
する。

【００５４】さて、本インバータ装置２１を用いて図２
に示す比例制御システムを構成した場合における作用に
ついて図９を参照して説明する。なお、図９の時刻ｔ１
から時刻ｔ３の間の動作は前述した第１実施例に基づく
図３と同様なので、以下時刻ｔ３以降について説明す
る。

【００５５】時刻ｔ３において、交流電源３７に瞬停又
は停電が発生し不足電圧信号ＵＶがＯＮすると、各イン
バータ装置２１ａ〜２１ｃの定時間減速手段４２は接点
２９、３０を開放して運転指令ＳＴ１〜ＳＴ３と速度指
令値ＦＣ１〜ＦＣ３を遮断する。そして、再計算要求手
段４３は定時間減速手段４２に対して再計算要求信号Ｒ
Ｑを出力する。この再計算要求信号ＲＱが入力された定
時間減速手段４２は、減速停止するための第１の定減速
時間ｔDEC1から（１）式に基づいて演算される減速時間
ｔd を加減速手段３１に対して指令する。これにより、
各インバータ装置２１ａ〜２１ｃは、同時に、その加減
速手段３１の通常加減速時間ｔc を上記減速時間ｔd に
置き換え、夫々に接続されたモータ３６ａ〜３６ｃは、
時刻ｔ３における速度比を保ちながら夫々時刻ｔ８（＝
ｔ３＋ｔDEC1）において停止するような傾きを持って減
速を開始する。

【００５６】時刻ｔ３からパラメータとして有する時間
ｔM1が経過した時刻ｔ４になると、まだ不足電圧信号Ｕ
ＶがＯＮのままであるので、インバータ装置２１ａ〜２
１ｃの各再計算要求手段４３が定時間減速手段４２に対
して次の再計算要求信号ＲＱを出力する。その結果、定
時間減速手段４２は、減速停止するための第２の定減速
時間ｔDEC2から（１）式に基づいて演算される減速時間
ｔd を加減速手段３１に対して指令し、各モータ３６ａ
〜３６ｃは、時刻ｔ４における速度比を保ちながら夫々
時刻ｔ７（＝ｔ４＋ｔDEC2）において停止するような傾
きを持って減速を続ける。

【００５７】同様に、時刻ｔ４からパラメータとして有
する時間ｔM2が経過した時刻ｔ５においても、まだ不足
電圧信号ＵＶがＯＮのままであるので、再計算要求手段
４３が次の再計算要求信号ＲＱを出力する。そして、定
時間減速手段４２は、減速停止するための第３の定減速
時間ｔDEC3から（１）式に基づいて演算される減速時間
ｔd を加減速手段３１に対して指令し、各モータ３６ａ
〜３６ｃは、時刻ｔ５における速度比を保ちながら減速
を続け、時刻ｔ６（＝ｔ５＋ｔDEC3）において停止す
る。

【００５８】従って、本実施例の場合には、減速開始か
ら停止に至るまでの定減速時間ｔは（３）式のようにな
る。この場合、速度の減速パターンは、図９に示すよう
に、回転速度が高いほど定減速時間を大きくし、減速の
変化率が小さくなるように設定する。定減速時間ｔ＝ｔM1＋ｔM2＋ｔDEC3 …（３）

【００５９】次に、減速パターンをこのような折れ線状
にする理由について説明する。回転機械の運動エネルギ
ーＷは次の（４）式で計算される。Ｗ＝（１／２）×Ｊ×ω^２［Ｊ］ …（４）ただし、ω＝２π×（ｎ／６０）［ｒａｄ／ｓ］ｎ：回転速度［ｒｐｍ］Ｊ：慣性モーメント［ｋｇｍ^２］

【００６０】つまり、運動エネルギーＷは回転速度の２
乗に比例するので、一定の減速割合で減速させた場合、
回転速度が高い程モータ３６からインバータ装置２１に
回生されるエネルギーが大きくなり、その結果、高速回
転中は直流電圧ＶPNが過電圧になり易く、一方低速回転
中は不足電圧になり易い。また、過電圧に対しては保護
の目的から、その回生エネルギーを発電制動ユニット等
で無駄に消費させることになる。そこで、回転速度に応
じて定減速時間を複数段階に切り換えれば、回転数が低
下するに従ってその減速率が大きくなるよう設定するこ
とができ、回生エネルギーを効率良く利用することがで
きる。

【００６１】以上のように本第４実施例によれば、定時
間減速手段４２は、再計算要求手段４３から予め定めら
れた時間毎に出力される再計算要求信号ＲＱに従って、
予めパラメータとして有する定減速時間に基づいた減速
割合（減速時間ｔd ）を演算し、加減速手段３１に対し
て指令するので、瞬停又は停電が発生したときの減速パ
ターンを折れ線状の任意のパターンに設定することがで
きる。従って、回転速度の２乗に比例する減速時の回生
エネルギーを制御することができ、過電圧や不足電圧を
生ずることなく回生エネルギーを有効に利用することが
できる。

【００６２】なお、上記設定回数（折れ線の数）は２
回、又は４回以上であっても良く、曲線状となる減速割
合を設定しても良い。また、再計算要求信号ＲＱは、不
足電圧信号ＵＶと同期してスタートする一定時間間隔の
トリガ信号を用いても良い。さらに、加速時のパターン
についても同様に適用できる。

【００６３】次に、本発明の第５実施例について図１０
を用いて説明する。なお、図１０において図２と同一構
成部分には同一符号を付して説明を省略し、異なった構
成部分についてのみ説明する。

【００６４】複数のモータを比例制御運転するシステム
の構成を示す図１０において、外部信号出力手段４４
は、例えば緊急停止信号等のトリガー信号ＴＲＧを発生
し、そのトリガー信号ＴＲＧを図１に示す構成を有する
インバータ装置２１ａ〜２１ｃに対し出力する。このト
リガー信号ＴＲＧは、図２に示す不足電圧検出手段３８
から出力される不足電圧信号ＵＶに代わり、各インバー
タ装置２１ａ〜２１ｃに接続されたモータ３６ａ〜３６
ｃを一定時間で減速停止させる。各インバータ装置２１
ａ〜２１ｃにおけるこの減速停止動作については、第１
実施例で述べた減速停止動作と同様である。

【００６５】図１に示す構成を有するインバータ装置２
１を用いた上記システムによれば、緊急停止等の要求に
対し外部信号出力手段４４から出力されるトリガー信号
ＴＲＧに従ってモータ３６を一定時間で減速停止させる
ことができるので、第１実施例と同様な効果を得ること
ができる。また、一定時間で減速停止を確実に行うこと
ができるので、外部制御手段３９などにおけるトリガー
信号ＴＲＧに対応した機能、例えば緊急停止機能を不要
とすることができる。

【００６６】次に、本発明の第６実施例について図１１
を用いて説明する。なお、図１１において図２と同一構
成部分には同一符号を付して説明を省略し、異なった構
成部分についてのみ説明する。

【００６７】複数のモータを比例制御運転するシステム
の構成を示す図１１において、外部制御手段３９は、図
１に示す構成を有するインバータ装置２１（２１ｃ）の
インバータ回路２２の正側直流電源線２５と負側直流電
源線２６とに接続され、その直流電圧ＶPNから電源の供
給を受けるようになっている。

【００６８】交流電源３７に瞬停又は停電が発生する
と、各インバータ装置２１ａ〜２１ｃは夫々に接続され
たモータ３６ａ〜３６ｃを減速させることにより回生エ
ネルギーを得ることができる。従って、上記構成により
外部制御手段３９の電源を何れかのインバータ装置２１
ａ〜２１ｃの直流電源部から供給することによって、瞬
停時又は停電時にあっても回生エネルギーにより外部制
御手段３９の電源を維持することができる。

【００６９】このように本実施例によれば、瞬停又は停
電が発生した場合であってもモータ３６の減速によりイ
ンバータ装置２１に回生される電力を用いて、無停電電
源を備えること無く外部制御手段３９の電源を維持で
き、運転指令ＳＴや速度指令値ＦＣのリセットを防止す
ることができる。また、インバータ装置２１ａ〜２１ｃ
の正側直流電源線２５と負側直流電源線２６とを相互に
接続することにより、さらに安定して外部制御手段３９
の電源を維持できる。

【００７０】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張または
変更が可能である。瞬停又は停電を検出する不足電圧検
出手段３８を、インバータ装置２１の整流回路２４の入
力部に内蔵しても良い。また、インバータ装置２１の電
圧検出手段３４で瞬停又は停電の検出を行っても良い。
これらの場合、複数のインバータ装置２１を用いて比例
制御等の同期が必要となる制御を行うときには、何れか
１つのインバータ装置２１において瞬停又は停電を検出
し、その信号を他のインバータ装置２１に伝送するよう
に構成する。

【００７１】急減速を必要とする場合には、インバータ
装置２１に抵抗器と電気的又は機械的な接点を組み合わ
せた発電制動ユニットを併設することにより、回生電力
による直流電圧ＶPNの過電圧を防止することができる。

【００７２】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載のインバータ装置に
よれば、インバータ回路の入力電圧またはインバータ回
路内の直流電圧の低下を示す不足電圧信号が入力されな
いときには外部制御手段から与えられる運転指令及び速
度指令値に従って運転し、不足電圧信号が入力されたと
きには一定時間でモータを減速停止させる減速機能を備
えるので、瞬停又は停電が発生しても減速によりインバ
ータ装置に戻るモータの回生電力を得て、停止に至るま
での間モータ制御を継続することができるとともに、モ
ータを予定した時間で確実に停止させることができる。

【００７３】請求項２記載のインバータ装置によれば、
不足電圧信号が入力された時に動作を開始するタイマー
手段を設け、このタイマー手段が動作中に不足電圧信号
が入力されなくなったときにはモータの減速及び停止を
中止するので、瞬停又は停電による減速中であっても、
タイマー手段が動作している間に復電すればモータを停
止させずに運転を継続することができる。

【００７４】請求項３記載のインバータ装置によれば、
不足電圧信号により停止したときに不足電圧信号が入力
されていない場合には、外部制御手段から与えられる速
度指令値まで一定時間で加速する加速機能を備えるの
で、復電時の自動的な再スタートが可能となる。

【００７５】請求項４記載のインバータ装置によれば、
モータの加速または減速のパターンが折れ線状または曲
線状となるように制御するので、回生電力を有効に利用
することができ、直流電圧部の不足電圧や過電圧を防止
できる。

【００７６】請求項５記載のインバータ装置によれば、
不足電圧信号に代えて外部トリガ信号によって減速停止
するように構成するので、例えば緊急停止信号を外部ト
リガ信号とした場合等において、一定時間で安全且つ確
実にモータを停止させることができる。また、外部制御
手段等における外部トリガ信号に対応する機能を不要と
することができる。

【００７７】請求項６記載のインバータ装置によれば、
外部制御手段の電源電圧をインバータ回路において生成
される直流電圧から与えるようにしたので、瞬停又は停
電が発生したときでも、外部制御手段の電源を維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すインバータ装置の電
気的構成図

【図２】複数のインバータ装置を用いた比例制御システ
ムの構成図

【図３】出力周波数及び速度指令値の変化、並びに運転
信号ＳＴ及び不足電圧信号ＵＶのタイミングを示す図

【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図５】出力周波数及び速度指令値の変化、並びに運転
信号ＳＴ、不足電圧信号ＵＶ、及びタイマー動作のタイ
ミングを示す図

【図６】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図７】図５相当図

【図８】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図９】出力周波数の変化、並びに運転信号ＳＴ、不足
電圧信号ＵＶ、及び再計算要求信号ＲＱのタイミングを
示す図

【図１０】本発明の第５実施例を示す図２相当図

【図１１】本発明の第６実施例を示す図２相当図

【図１２】従来例を示す図１相当図

【図１３】従来例を示す図２相当図

【符号の説明】

１、１ａ〜１ｃ、２１、２１ａ〜２１ｃはインバータ装
置、２、２２はインバータ回路、３、２３は制御手段、
６、３１は加減速手段、７、３３はＰＷＭ制御回路、
８、３４は電圧検出手段、１１、１１ａ〜１１ｃ、３
６、３６ａ〜３６ｃはモータ、１３、３８は不足電圧検
出手段、１４、３９は外部制御手段、３５、４２は定時
間減速手段、４０はタイマー手段、４１は定時間加減速
手段、４３は再計算要求手段、４４は外部信号出力手段
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者南慎二三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地株式会社東芝三重工場内 (72)発明者大橋和治三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地株式会社東芝三重工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータを駆動するインバータ回路とこの
インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御
手段は、前記インバータ回路の入力電圧または前記イン
バータ回路において生成される直流電圧の低下を示す不
足電圧信号が入力されないときには外部制御手段から与
えられる運転指令及び速度指令値に従って前記モータを
運転し、前記不足電圧信号が入力されたときには前記運
転指令及び速度指令値と無関係に一定時間で前記モータ
を減速及び停止させる減速機能を備えたことを特徴とす
るインバータ装置。
【請求項２】制御手段は、不足電圧信号が入力された
時に時限動作を開始するタイマー手段を有し、このタイ
マー手段が時限動作中に前記不足電圧信号が入力されな
くなったときにはモータの減速及び停止を中止すること
を特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】制御手段は、不足電圧信号が入力されて
モータを停止したときに前記不足電圧信号が入力されて
いない場合には、外部制御手段から与えられる速度指令
値まで一定時間でモータを加速する加速機能を備えたこ
とを特徴とする請求項１または２記載のインバータ装
置。
【請求項４】制御手段は、モータの加速または減速の
パターンが折れ線状または曲線状となるように制御する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のイン
バータ装置。
【請求項５】モータを駆動するインバータ回路とこの
インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御
手段は、外部トリガ信号が入力されないときには外部制
御手段から与えられる運転指令及び速度指令値に従って
前記モータを運転し、前記外部トリガ信号が入力された
ときには前記運転指令及び速度指令値と無関係に一定時
間で前記モータを減速及び停止させる減速機能を備えた
ことを特徴とするインバータ装置。
【請求項６】外部制御手段の電源電圧をインバータ回
路において生成される直流電圧から与えることを特徴と
する請求項１乃至５の何れかに記載のインバータ装置。