JPS63148880A - インバ−タの停電時制御装置 - 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〕 この発明は、停電時に、負荷電動機をすみやかに停止さ
せるためのインバータの停電時制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、この種のインバータの停電時制御装置としては、
第３図に示すものがあった。図において、（１）は三相
交流電圧を脈流直流電圧に変換するインバータ装置の順
変換部、（２）は前記脈流直流電圧を平滑し滑らかな直
流母線電圧にするための平滑コンデンサ、（３）はこの
直流母線電圧を可変電圧、可変周波数の交流電圧に変換
する逆変換部、（４）はインバータの負荷である誘導電
動機、（５）は上記直流母線電圧を検出し、後述の比較
器（６）の許容入力電圧に合わせた電圧レベルまで分圧
して直流母線電圧信号として出力する電圧検出回路、（
６）は停電を判断するための基準電圧信号を設定する停
電基準電圧設定器、（７）は上記の直流母線電圧信号と
基準電圧信号を比較し、直流母線電圧信号が基準電圧信
号よりも低くなった時に第１の停電信号を出力する比較
器、（８）はこの第１の停電信号が一旦入力されたらそ
のまま保持し、第２の停電信号を出力するホールド回路
、（９）は目標速度指令と出力周波数指令を比較して運
転モード（加速、定常、減速）を決定する運転モード決
定回路、（１０）はこの運転モード決定回路で決定され
た運転モードに応じ次に出力する周波数指令を決定する
出力周波数指令決定回路、（１１）はこの出力周波数指
令よりＰＷＭ信号を計算し出力するＰＷＭ信号作成回路
、　（１２）は上記第２の停電信号が入力された時のみ
上記ＰＷＭ信号を遮断するＰＷＭ信号遮断回路、（１３
）はこのＰＷＭ信号遮断回路（１２）からのＰＷＭ信号
により逆変換部（３）のスイッチング素子をＯＮ、　Ｏ
ＦＦする逆変換部駆動回路、　（１４）は上記第２の停
電信号が入力されたときにのみ電動！　（４）に機械的
なブレーキをかける機械式ブレーキ装置である。

次に動作について説明する。通常の運転状態の時には、
まず、運転モード決定回路（９）が目標速度指令ｆｉと
現在出力されている周波数指令ｆ。を比較し、ｆａ（ｆ
ｘの時は加速モード、ｆ、＝ｆｉの時は定常モード、ｆ
ｏ＞ｆｉの時は減速モードと判定し、運転モード指令を
出力する。この運転モード指令から、出力周波数指令決
定回路（１０）がその加速・減速パターンに応じて次に
出力する周波数指令を計算し出力し、この出力周波数指
令を基にしＰＷＭ信号作成回路（１１）がＰＷＭ信号を
計算し出力する。

ＰＷＭ信号遮断回路（１２）は通常の運転時には動作し
ないので、ＰＷＭ信号がそのまま出力され、逆変換部駆
動回路（１３）がこのＰＷＭ信号によって逆変換部（３
）のスイッチング素子のＯＮ、　ＯＦＦを行う。

次に、インバータ装置の入力電源が停電した時の回路の
動作について説明する。電圧検出回路（５）が常に直流
母線電圧を検出し、適当な電圧レベルまで分圧して、直
流母線電圧信号として出力し、比較器（７）が、停電基
準電圧設定器（６）により設定された基準電圧信号（通
常動作時の直流母線電圧レベルとインバータ装置の主回
路、制御回路等が正常に動作しなくなる直流母線電圧レ
ベルの間の適当な電圧レベルに設定する）と上記電圧検
出回路（５）により検出された直流母線電圧信号を比較
し、直流母線電圧信号が基準電圧信号よりも低くなった
時点で停電と判断し、第１の停電信号をホールド回路（
８）に出力する。ホールド回路（８）はこの第１の停電
信号を入力したら状態を変化し、その状態をそのまま保
持し第２の停電信号として。

ＰＷＭ信号遮断回路（１２）及び機械式ブレーキ装置（
１４）に出力する。ＰＷＭ信号遮断回路（１２）に第２
の停電信号（２）が入力されるとＰＷＭ信号作成回路（
１１）からのＰＷＭ信号が遮断され、機械式ブレーキ装
置（１４）が誘導電動機（４）にブレーキをかけてこれ
を停止させる。この時、インバータ装置の出力が遮断さ
れると、誘導電動機（４）はフリーラン状態になり、そ
れの慣性が大きい場合には停止するまでにかなりの時間
を要するので１機械式ブレーキ装置（１４）によって強
制的停止させる。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来のインバータの停電時制御装置は以上のように構成
されているで、特に負荷電動機の慣性が大きい場合には
、停電後、負荷電動機が停止するまでにかなりの時間を
要し、用途によっては危険を伴うことがあった。そのた
め、このような場合には、外部に機械式ブレーキ装置を
取り付け、停電時に負荷電動機にブレーキをかけるよう
なシーケンスを組む必要があり、取付はスペースが大き
くなることや価格が高くなること、高速回転時には危険
があることなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、外部的な回路や機械式ブレーキを付加しなく
とも、停電時にモータを速やかに停止させることのでき
るインバータの停電時制御装置を得ることを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るインバータの停電時制御装置は、インバ
ータの制御手段の電源を直流母線より採るようにし、停
電検出検出に応じ、その時の運転状態にかかわらず、減
速モードに切換えるとともに。

この減速モードに切換え後の指令周波数の減少時間を、
直流母線電圧に応じて制御するよう構成したものである
。

［作　用］ この発明におけるインバータの停電時制御装置は、イン
バータ装置の入力電源が停電を生じた時には、インバー
タは減速モードに切換えられ、出力周波数が低下してい
き、それによって、慣性で回転を続ける負荷電動機は発
電機となり、直流母線に直流電力が回生される。この直
流電力によってインバータの制御手段の電源が供給され
るとともに、その直流母線電圧の変動が検出され、その
検出電圧値の大小に応じてインバータの指令周波数の減
少時間、すなわち周波数低下速度を加減するよう制御さ
れる。それによって負荷電動機からの回生電力はほぼ一
定に保たれるとともに、負荷電動機は回生制動により速
やかに停止する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の１実施例を示す回路構成図で、図におい
て、（１）はインバータ装置の順変換部、（２）は平滑
コンデンサ、（３）は逆変換部、（４）は誘導電動機、
（５）は電圧検出回路、（６）は停電基準電圧設定器、
（７）は比較器、（８）はホールド回路、（１０）は出
力周波数指令決定回路、（１１）はＰＷＭ信号作成回路
、（１３）は逆変換部駆動回路で、以上は第３図で示す
従来例と同様のものである。（１５）は第３図の（９）
に相当する運転モード決定回路で。

通常の運転状態の時には従来例と同様に目標速度指令と
出力周波数指令を比較して運転モード（加速、定常、減
速）を決定するが、ホールド回路（９）からの第２の停
電信号が入力された時には、その時の運転モードにかか
わらず減速モード信号を出力する。（１６）は通常は外
部で設定された加速時間。

減速時間をそのまま出力周波数決定回路（１０）に出力
するが、ホールド回路（９）からの第２の停電信号が入
力された時には、電圧検出回路（５）から入力される現
在の直流母線電圧値とあらかじめ設定された上限基準電
圧値及び下限基準電気値とを比較し、直流母線電圧値が
上限値より高い場合には設定減速時間を初期設定値から
除々に長くし、直流母線電圧値が下限値より低い場合に
は設定減速時間を除々に短かくするようにして、停電時
の設定減速時間を決定する加減速時間決定回路である。

なお、（１７）は、出力周波数指令決定回路（１０）、
ＰＷＭ信号作成回路（１１）、逆変換部駆動回路（１３
）、運転モード決定回路（１５）及び加減速時間決定回
路（１６）からなるインバータ制御手段、（１８）は、
電圧検出回路（５）、停電基準電圧設定器（６）、比較
器（７）及びホールド回路（８）からなる停電検出手段
、（１９）は、電圧検出回路（５）及びホールド回路（
８）から減速時間決定回路（１６）への入力回路と、ホ
ールド回路（８）から運転モード決定回路（１５）への
入力回路からなる停電時停止手段である。

次に、停電時における動作を説明する。まず。

停電の発生により、第３図と同様に動作し、比較器（７
）から第１の停電信号が出力され、その第１の停電信号
がホールド回路（８）に一旦入力されると、その状態が
そのまま保持され第２の停電信号が出力され、それが運
転モード決定回路（１５）及び加減速時間決定回路（１
６）に入力される。運転モード決定回路（１５）は、通
常は目標速度指令（外部にて設定）と出力周波数指令の
比較により、その時の運転モード（加速、減速、定常）
を決定し、出力しているが、上記第２の停電信号が入力
されると、その時の運転モード（加速、減速、定常）に
かかわらず、減速モード信号を出力する。一方、加減速
時間決定回路（１６）は、通常は外部で設定された加速
時間、減速時間をそのまま出力周波数指令決定回路（ｌ
Ｏ）に出力するが、上記第２の停電信号が入力されると
、上記電圧検出回路（５）からの現在の直流母線電圧信
号とあらかじめ設定された上限基準電圧値及び下限基準
電圧値とを比較し、直流母線電圧信号が上限値より高い
場合には設定減速時間を初期設定値（例えば外部で設定
された減速時間）から除々に長くシ、直流母１ｉＡ電圧
信号が下限値より低い場合には設定減速時間を除々に短
かくするようにして、停電時の設定減速時間を決定し出
力周波数指令決定回路（１０）に出力する。この出力を
入力した出力周波数指令決定回路（１０）は、この加減
速時間決定回！（１６）から入力される設定減速時間デ
ータ（通常の運転状態の時には加速、減速時間データ）
に基づいて、次に出力すべき出力周波数指令を計算し、
ＰＷＭ信号作成回路（１１）に出力する。

第３図は、この時のインバータ装置の入力電圧、出力層
波数指令及び直流母線電圧の様子を示したタイムチャー
トである０図において、（２０）はインバータ装置の入
力電圧の変化を、（２１）は出力周波数指令の変化を、
（２２）は直流母線電圧の変化を示す。図の（ａ）の時
点で停電が生じたとすると、直流母ｍ電圧（２２）は図
のように主回路の時定数に従って減少し始める。さらに
、（ｂ）の時点で直流母線電圧（２２）が基準電圧レベ
ルより低くなると、前述のように比較器（７）から第１
の停電信号が出力され、これがホールド回路（８）によ
り保持されて、第２の停電信号として出力される。この
第２の停電信号が運転モード決定回路（１５）と加減速
時間決定回路（１６）に入力されることによって、運転
モード決定回路（１５）から減速モード信号が出力され
、出力周波数指令決定回路（１０）は減速処理を始める
ため、出力周波数指令（１８）は（ｂ）の時点から低下
し始める。この時、減速することにより、誘動電動機か
らインバータ装置に対して電力が回生されるので、直流
母線電圧（２２）がこれ以上低下することを防ぐことに
なる。さらに、加減速時間決定回路（１６）は、上記第
２の停電信号が入力されると、電圧検出回路（５）から
の直流母線電圧信号とあらかじめ設定された上限値、下
限値と比較し、例えば第２図のｃ−ｄ間のように直流母
線電圧が上限値より高い間は減速時間を除々に長くして
行き、ｄ点で上限値より低くなった時点で定速度で減速
する。逆に、例えば第３図のｅ−ｆ間のように直流母線
電圧が下限値より低い間は減速時間を除々に短かくして
行き、ｆ点で下限値より高くなった時点で定速度で減速
するようにする。回生電力量は減速時間に関係する（減
速時間が短かくなるほど回生電力量は大きくなる）ので
、上記のような方法で、上限値と下限値を必要な直流母
線電圧値を中心に適当な幅をとって設定しておけば、回
生電力量は自動的に調整され、直流母線電圧（２２）を
停電時でも第３図のようにほぼ一定に保つ（ある幅の範
囲内に保つ）ことができ、出力周波数指令（１８）が零
となるまで、すなわち、負荷電動機（４）が停止するま
で減速を続けることができる。

なお、上記実施例では、停電を検出するための手段とし
て、直流母線電圧値を検出するものを示したが、インバ
ータ装置の順変換部の入力三相交流電源のうちの一相分
電圧値やインバータ装置の逆変換部の出力電圧のうちの
一相分の電圧ピーク値を検出するようにしてもよい。

また、以上の実施例では、インバータ装置として順変換
部をもつ、すなわち入力電源が交流電源であるものにつ
いて述べたが、順変換部の無い、入力電源が直流電源で
あるインバータ装置についても、この発明が適用し得る
ことは明らかである。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、制御電源を直流母線
電圧からとるようにし、停電を検出した時点でその時の
運転状態にかかわらず減速を始め、その減速時間を、そ
の時の直流母線電圧値に応じて制御するようにしたので
、負荷電動機からの回生電力がほぼ一定となるようにす
ることで、直流母線電圧をほぼ一定に保ち、外部的な回
路や機械式ブレーキを付加しなくとも、停電時に、負荷
電動機をすみやかに停止させることができる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
はこの実施例によるインバータ装置の入力電圧、出力周
波数及び直流母線電圧の関係を示すタイムチャート、第
３図は従来のインバータの停電時制御装置の構成を示す
回路構成図である。 図において、（１）は順変換部、（２）は平滑コンデン
サ、（３）は逆変換部、（４）は誘導電動機（負荷電動
Ｖ＆）、（５）は電圧検出回路、（６）は停電基準電圧
設定器、（７）は比較器、（８）はホールド回路、（１
０）は出力周波数指令決定回路、　（１１）はＰＷＭ信
号作成回路、（１３）は逆変換部駆動回路、（１５）は
運転モード決定回路、（１６）は加減速時間決定回路、
（１７）はインバータ制御手段、　（１８）は停電検出
手段。 （１９）は停電時停止手段である。 なお１図中同一筒号は同−或は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源電力又は交流電源電力を順変換部により
   変換した直流電力を平滑用コンデンサで平滑し、逆変換
   部によって可変周波数、可変電圧の交流電力に変換し、
   負荷電動機を駆動するようにしたインバータ装置で、上
   記負荷電動機の加速、定常、減速の運転モードに応じた
   周波数指令のＰＷＭ信号で駆動するインバータ制御手段
   と、上記直流電源又は交流電源の停電を検出する停電検
   出手段と、そして、この停電検出手段による停電検出に
   応じ上記電動機を停止するよう上記インバータ制御手段
   を制御する停電時停止手段とを備えたインバータの停電
   時制御装置において、上記インバータ制御手段の電源を
   上記平滑コンデンサから上記逆変換部に印加される直流
   母線電圧からとるようにし、上記停電時停止手段を、上
   記停電検出手段による停電検出に応じ上記運転モードを
   減速モードに切換えるとともに、この減速モードに切換
   え後の指令周波数の減少時間を上記直流母線電圧に応じ
   て制御する構成としたことを特徴とするインバータの停
   電時制御装置。
2. （２）上記インバータ制御手段を、目標速度指令、出力
   周波数指令等に応じて加速、定常、減速の運転モードを
   決定する運転モード決定回路、この運転モード決定回路
   の出力に応じて出力周波数指令及びそれの時間経過に対
   する変化を決定する出力周波数指令決定回路、この出力
   周波数指令決定回路の出力に応じて上記逆変換部を駆動
   するためのＰＷＭ信号を作成するＰＷＭ信号作成回路、
   及び上記出力周波数指令決定回路の加減速時間を設定す
   る加減速時間設定回路を備えた構成とし、上記停電時停
   止手段を、上記停電検出手段による停電検出に応じ、上
   記運転モード決定回路を、その時の運転状態の如何に関
   わらず、減速モードに切換え、上記加減速時間設定回路
   の減速時間を、外部設定の如何に関わらず、上記直流母
   線電圧が予め定めた上限値より大なる時は所定値より長
   く、予め定めた下限値より小なる時は所定値より短くす
   るよう切換える構成としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のインバータの停電時制御装置。
3. （３）上記停電検出手段を、上記直流母線電圧を検出す
   る電圧検出回路、この電圧検出回路の検出電圧を所定電
   圧値と比較し、この検出電圧が所定電圧値以下の時第１
   の停電信号を出力する比較回路、及びこの比較回路が一
   旦第１の停電信号を出力するとこの状態を保持し、第２
   の停電信号を出力し続けるホールド回路からなるよう構
   成した特許請求の範囲第１又は第２項記載のインバータ
   の停電時制御装置。
4. （４）上記停電検出手段を、上記順変換部への入力交流
   電源の交流電圧を検出し、この検出電圧値が所定電圧値
   以下となることにより停電信号を出力するよう構成した
   特許請求の範囲第１又は第２項記載のインバータの停電
   時制御装置。
5. （５）上記停電検出手段を、上記逆変換部の出力交流電
   圧を検出し、この検出出力電圧値のピーク値が所定電圧
   値以下となることにより停電信号を出力するよう構成し
   た特許請求の範囲第１又は第２項記載のインバータの停
   電時制御装置。