JPH0322895A - 誘導電動機の運転制御装置 - 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、誘導電動機を、商用周波数未満の所定の周波
数範囲でのインバータの出力による可変周波数駆動と、
商用電源への直入れ駆動とに切換えて運転するようにし
た誘導電動機の運転制御装置に係り、特に大きな回転慣
性を持つ、プロワーなどの負荷を駆動する誘導電動機に
好適な運転制御装置に関する。

〔従来の技術〕

周知のとおり、インバータを用いて誘導電動機（以下、
単に電動機と記す）を可変速駆動する場合、このインバ
ータに必要な容量は、その出力周波数が高くなるにした
がって幾何級数的に増加する。

そこで、商用電源周波数未満の所定周波数範囲ではイン
バータの出力を用い、この所定周波数を超える領域では
商用電源への直入れにより電動機を駆動するようにして
、一般的な負荷を持つ電動機容量とインバータ容量の組
み合わせ比率に比して、かなりの所要インバータ容量の
低減が得られるようにした、電動機の運転方式が従来か
ら採用されており、その例を特開昭５４−１２９８１７
号、特開昭５９−１９０５１４号の各公報に見ることが
出来る。

ところで、このような、いわゆるインバータと電源直入
れの切換えによる電動機の運転方式では、その商用電源
からインバータへの切換時、或いは電源直入れ運転中で
の瞬時停電による電源遮断時には、電動機がフリーラン
状態に入ってしまうが、このとき、上記従来技術では、
上記した切換直後、又は電源遮断復帰と共に、電動機に
残っている残留電圧、或いはインバータから電動機に所
定の周波数の電圧を印加し、これにより電動機から発生
される残留電圧のいずれかを検出し、これによりインバ
ータの所定周波数を制御して運転の継続を図り、或いは
電動機の再始動を図るようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、このような、インバータと電源直入れ
の切換えによる電動機の運転方式でのインバータの定格
容量について配慮がされておらず、電動機の残留電圧が
消滅してしまったときに、再びこの残留電圧を発生させ
るための、いわゆる再励磁をインバータの出力により行
なうようになっており、このため、上記した直入れから
インバータへ移行させる場合にインバータの過電流トリ
ップが生じないようにするため、電動機の回転数がかな
り低下するのを待ってからでないと、インバータによる
運転に切換えることができず、このため、ブロワーなど
の回転慣性の大きな負荷を持っているぱあいには、上記
した移行に多くの時間を要し、充分な制御応答性を得る
ことが出来ないという問題があり、また、上記した瞬時
停電再始動に際しては、このときに定められている所定
の許容時間（ＲＦＣ−ＶＷＳでは０．３〜３秒以内）で
の再始動が困難で、電動機が停止してからインバータの
最低出力周波数からの始動となってしまうという問題が
あった。

本発明の目的は、インバータの出力と電源直入れの切換
方式によるインバータ容量の低減というメリットを充分
に活かしながら、電源直入れからインバータへの切換え
が、電動機負荷の回転慣性量のいかんを問わず、かなり
の短い時間で充分に行なえるようにした電動機の運転制
御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、電源直入れからインバータへの切換移行時
での電動機の残留電圧消滅に際しての再励磁を、インバ
ータの出力で行なうのではなくて、商用電源から電圧を
印加して行なう手段を設けることにより達成される。

〔作用〕

電動機の再励磁が商用電源から行なわれるので、その電
力容量が問題になることは、ほとんど無くなり、勿論イ
ンバータの過電流トリップの虞れは全く生ぜず、常に短
時間で確実に切換を得ることができる。

すなわち、電源遮断後で、しかも残留電圧が消滅後のフ
リーラン状態にある電動機に、商用電源による再励磁を
行なう時点では、インバータを停止状態にしておくこと
が出来るので、インバータのトリップ発生は完全に抑え
られるのである。

また、商用電源からの再励磁に際しての、電動機への突
入電流は、例えばリアクトルなどを用いることにより、
容易に所定値に抑制することが出来るから、電源容量に
ついての配慮も可能になる．さらに、この再励磁に必要
なタイミングについても、タイマーや電動機の回転数検
出により容易に制御可能であり、制御処理も手動に限ら
ず、自動化も容易に出来る。

〔実施例〕

以下、本発明による誘導電動機の運転制御装置について
、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、４〜６は図
示してない電磁接触器の接点で、この電磁接触器を操作
することにより、所定の制御状態を得ることが出来るよ
うに構成されており、まず，接点４と５だけを閉じると
、商用電源１からの電力はインバータ２に供給され、所
定の電圧と周波数のインバータ出力が電動機３に供給さ
れ、インバータによる可変速運転となり、接点６だけを
閉じた場合には、商用電源ｌから直接、電動機３に給電
され、直入れ運転となる。

また、図において、７は切換周波数（回転数）検出手段
を表わし、これは電動機３の回転数を検出する回転計、
或いは、接点４〜６が操作されたときからの経過時間を
計測するタイマーなどで構成されているものである。

電動機３は、例えばブロワーなどの、かなり回転慣性の
大きな負荷を駆動するようになっており、このため、接
点６が閉じられて商用電源ｌによる直入れ運転中に、イ
ンバータ２による可変速運転に切換えるために、接点６
が開かれて電動機３がフリーラン状態にされたときにも
、その回転数の低下速度はかなり緩やかで、このため、
従来技術のように，過電流トリップを生じることなく、
インバータ２により再励磁しようとしたのでは、電動機
３の回転数が所定値に低下するのを待たなければならず
、従って、この間にかなりの時間が必要になってしまう
のであるが、この実施例では、第２図のタイミングチャ
ートに示すように、まず、時刻ｔ０で接点６を開放して
電動機３がフリーラン状態になったら、その残留電圧の
消滅までの比較的短時間の経過を検出手段７により測定
し、その後、時刻ｔ１で再度接点６を瞬時投入し、これ
により商用電源１から電動機３に所定の電圧を印加して
再励磁を行ない、これにより残留電圧の蘇生を図り、そ
の後、接点４、５を投入することによりインバータ２に
よる可変速運転に移行するように制御操作するのである
。

なお、この第２図で、Ａ−Ｆ．ｆ’　は、それぞれ接点
４、５、６の動作と電動機３の回転数、端子電圧、それ
にインバータ２の出力周波数、出力電圧を表わす。

又、このときの時刻ｔ２からＬｊ以降でのインバータ２
による残留電圧の検出と、それに続く周波数検出、出力
周波数の設定、出力電圧を絞ってのソフトスタートから
定常運転状態への移行制御の具体的な処理については、
上記従来技術（特開昭５９−１９０５１４号公報に詳し
く説明されているので、その場合と同様に行なえばよい
。

従って、この実施例によれば、電動機３が接点６の開放
によりフリーラン状態に移行してから、まだ、あまり、
その回転数が低下しないときに再励磁を行なって、かな
りの突入電流を伴ったとしても、このときの再励磁は商
用電源１による電圧印加なので，インバータ２の過電流
トリップの虞れは全く無く、このため、電動機３のフリ
ーラン状態での回転数低下速度が、負荷の大きな慣性に
よって、かなり緩やかであっても、短時間で容易に、し
かも確実に電源直入れからインバータによる運転に切換
移行させることが出来る。

次に、第３図は本発明の他の一実施例で、８は商用電源
ｌによる電動機３の再励磁に際しての突入電流を抑える
ためのりアクトルで、９、１０はさらに別に設けてある
電磁接触器の接点である。

そして、この実施例においては、商用電源１による電源
直入れ運転時には接点６だけを投入し、再励磁時での残
留電圧蘇生のための電圧印加にさいしては、接点６、１
０だけを投入するように制御操作するのである。

従って、この実施例では、商用電源１による電動機３の
再励磁においても、電動機３に印加される電圧は、リア
クトル８により電源電圧よりも低減された電圧になるの
で、このときの突入電流は所定値に抑えられ、電源容量
についての要求を緩やかにすることが出来る。

ところで、以上の実施例では、電源直入れ運転とインバ
ータによる運転の切換制御を手動により処理するものと
して説明したが、これをマイコンなどにより自動化する
ようにしてもよい。

第４図は上記した自動化した場合の本発明の一実施例で
、図において、１１はマイコンを内蔵した制御装置、１
２は接点４〜１０を有する電磁接触器、モしてｌ３は電
動機３の回転数を検出するための回転発電機（ＰＧ）で
、検出した回転数（Ｎ）信号は制御装置１１に入力され
、さらに、この制御装置１１には、図示してない操作装
置から所定の切換運転指令も入力されるようになってお
り、その他の構成は第３図の実施例と同じである。

そして、このマイコンを内蔵した制御装置ｌ１は第５図
のフローチャートに従った処理を実行するようになって
いるのである。なお、この第５図では、商用電源１によ
る電動機３の直入れ運転状態からインバータ３による可
変速運転に切換移行するときの処理についてだけ示して
ある。

まず、処理５０では電源直入れ運転中であることを表わ
しており、この間、所定の周期で判断処理５２を実行し
ている。

そこで、いま、時刻ｔ０以前の所定の時点で切換運転指
令が制御装置１１に入力されたとすると、判断処理５２
での結果がイエスになり、この結果、まず、処理５４で
接点６を開放して商用電源ｌを電動機３から遮断する。

次に、処理５６で回転発電機ｌ３からのＮ信号を調べて
切換回転数の検出を行ない、その後、判断処理５８に進
み、電動機３の端子電圧を調べて残留電圧の有無を判断
し、結果がノウのときには処理６０に進み、時刻ｔｌに
おいて瞬時、接点６、１０を投入し、これにより電動機
３の残留電圧の蘇生を図り、その結果を次の判断処理６
２により判定し、残留電圧の発生が確認されるまで処理
を繰り返す。

このようにして、判定処理５８又は６２での結果がイエ
スになり、電動機３からの残留電圧が得られたら、ここ
で処理６４に進み、まず接点４、５の投入を行ない、続
いて処理６６を実行してインバータ３による運転開始処
理を進め、最後に処理６８としてインバータ３による可
変速運転に最終的に移行するのである。

従って、この実施例によれば、電源直入れによる運転状
態からインバータによる運転状態への切換が、全て自動
的に遂行されて行くので、常に確実な切換操作が得られ
、電動機の運転中断の発生を充分に抑えることが出来る
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、フリーラン状態にある誘導電動機によ
る残留電圧の蘇生のための再励磁を，インバータからの
電圧印加によらず，商用電源からの電源印加により行な
うようにしたので、以下に列挙する効果を得ることが出
来る。

■　誘導電動機の商用電源の直入れ運転からインバータ
の出力による運転に切換える場合、誘導電動機の運転停
止を伴なう虞れが少ないから、安定した運転継続を容易
に得ることが出来る。

■　再励磁のために印加すべき電圧値と、その印加継統
時間が任意に設定できるので、インバータの動作に必要
な最適残留電圧、残留時間を容易に得ることが出来，イ
ンバータの制御を的確に進めることが出来る。

■　低域トルク特性の負荷を有する比較的大容量の誘導
電動機を商用電源直入れによる商用電源周波数運転と、
商用電源周波数未満のインバータ出力による運転を切換
えて、極致変換電動機に類似した運転を行なう場合、イ
ンバータ運転時での最大回転数に応じてインバータの容
量を低減させることができ、ローコスト化を容易に得る
ことが出来る。

■　瞬時停電時間がインバータの運転継続に必要な許容
時間を超えてしまった場合でも、減速状態からインバー
タへの引き込み運転が可能になるため、誘導電動機が停
止し、インバータの最低出力周波数から再始動するまで
の待ち時間が不要になり、運転の連続性が良好に得られ
る。

■　誘導電動機の回転数を検出する手段からの信号を周
波数に換算するなどの手法を適用することにより、イン
バータ運転に必要な回転数が簡単に求まるため、自動化
が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による誘導電動機の運転制御装置の一実
施例を示す回路図、第２図は動作説明用のタイミングチ
ャート、第３図は本発明の他の一実施例を示す回路図、
第４図は本発明のさらに別の一実施例を示す回路図，第
５図は動作説明用のフローチャートである。 ｌ・・・・・・商用電源、２・・・・・・インバータ、
３・・・・・・誘導電動機、４〜６、９、１０・・・・
・・電磁接触器の接点、７・・・・・・切換周波数（回
転数）検出手段、８・・・・・・リアクトル、１１・・
・・・・制御装置、ｌ２・・・・・・電磁接触器、１３
・・・・・回転発電機。 第２図 ｔｉｌｔ３ 作一毀 ■〜７ ４〜６：１浦龜捧触式の枠臣、 ７　：　ｔ７ｌｊｌＵＲ５１ｆ２４Ｂ＋Ｒ第３図 ■〜７ 第４図 ｌ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータよる可変周波数駆動と電源直入れによる
   定周波数駆動との切換えにより誘導電動機を駆動する方
   式の誘導電動機の運転制御装置において、上記電源直入
   れによる定周波数駆動中での電源遮断時点から所定の時
   間経過後に所定の時間だけ上記誘導電動機を電源に接続
   する制御手段を設け、この制御手段による電源接続に応
   じて上記誘導電動機から発生する残留電圧により上記イ
   ンバータの所定周波数での運転を開始させ、上記インバ
   ータによる可変周波数駆動に移行させるように構成した
   ことを特徴とする誘導電動機の運転制御装置。 ２、請求項１の発明において、上記電源遮断時点が停電
   発生時点であり、上記所定の時間経過後が停電発生後の
   復電時点直後であることを特徴とする誘導電動機の運転
   制御装置。 ３、請求項１の発明において、上記電源遮断時点が、上
   記誘導電動機を上記電源直入れよる定周波数駆動状態か
   ら上記インバータによる可変周波数駆動への切換時点で
   あり、上記所定の時間経過後が、上記誘導電動機の回転
   速度が所定値に低下したことを検出した時点直後となる
   ように構成したことを特徴とする誘導電動機の運転制御
   装置。 ４、請求項１の発明において、上記制御手段による電源
   接続が、所定のリアクタンス素子を介した電圧低減接続
   に続く直入れ接続となるように構成されていることを特
   徴とする誘導電動機の運転制御装置。