JPH0370485A - インバータによる高慣性負荷の減速方法 - 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、インバータで運転される誘導電動機の高慣性
負荷の減速特性を向上させる方法に関する。

〔従来の技術〕

トランジスタＰＷＭ制御のＶ／Ｆ一定インバータ装置に
おいて、高慣性負荷（例えば汚泥遠心脱水機、遠心濃縮
機、製糖遠心分離機等）を有するシステムがある。

このよ・うな高慣性負荷を有するシステムにおいて、減
速制御するとき、インバータには回生制動能力がないた
め、インバータ装置には、予め負荷のフリーラン特性の
速度変化率ｄＮ／ｄｔが小さいところに、すなわち負荷
のフリーラン減速時間より長めに減速時間を設定する必
要があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、実使用の高い回転数域（１００％〜５０％
回転数の間）において回転数設定を下げた場合、インバ
ータにより周波数減速を行うとフリーラン時間よりも長
い減速時間になり、使用上、設定回転数に整定するまで
長い待ち時間を要していた。

そこで本発明の第１の目的は、誘導電動機の回転数を検
出して、負荷のフリーラン特性と等価の減速特性に制御
することにある。

また、高慣性負荷を有するシステムにおいて、周波数減
速又はフリーラン減速を行うとき、第６図に示すように
、回転数が低くなり機械的共振点近くになると大きな振
動を起こすことがあり、機械系に悪影響を与えたり、騒
音が大きくなるという問題があった。この振動は、電動
機がフリーラン減速時又は周波数減速時に共振域に入っ
てから脱するまでの時間、例えば２〜５分間も続くため
、機械系により振動の成長を抑制するような処置、例え
ば、遠心濃縮機の場合、ドラムに水を注入しながら溢れ
出る水の抵抗を利用するような処置が必要であった。

本発明の第２の目的は、減速時に機械的共振域を速く脱
して機械的悪影響を抑制することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記第１の目的を達成するため、本願の第１の発明は、
インパークを用いて誘導電動機をＶ／Ｆ一定制御する電
動機制御において、前記誘導電動機の回転数を検出する
手段を設け、その検出した実回転数に応じて、誘導電動
機の内部損失に相当する減速を行うスリップ補正を加え
ることにより、無負荷フリーラン特性に近似した減速特
性を得ることを特徴とする。

また、前記第２の目的を達成するため、本願の第２の発
明は、インバータを用いて誘導電動機をＶ／Ｆ一定制御
する電動機制御において、前記誘導電動機の回転数を検
出する手段を設け、無負荷フリーラン減速時に前記誘導
電動機が予め規定された機械的共振周波数域に達したと
きにその周波数域を脱するまで電気的制動を行い、前記
周波数域を脱した後は無負荷フリーラン減速状態に戻っ
て減速を行うことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本願の第１の発明の実施例を示すものである。

図中１は三相交流電源、２は整流器、３はインバータ、
４は誘導電動機、５はパルスジェネレータ（ＰＧ）　、
６は周波数設定器、７はソフトスタータ　（直線加速器
〉　　８は高電圧優先回路、９は減速スリップ補正器を
示している。

第１図において、破線で囲んだ部分が本発明において追
加した部分である。その部分がない従来の構成では、ソ
フトスタータ７の出力がそのままインバータ３に指令と
して与えられることになる。

減速時にはインバータ３には回生能力がないため、フリ
ーラン特性図のｄＮ／ｄｔが小さいところに合わせる必
要がある。そのため、高回転域では第２図のら）に示す
ように、必要以上に長い減速時間を要するようになる。

そこで本発明においては、第１図に示すように高電圧優
先回路８を設け、ＰＧ５からの速度検出信号と減速スリ
ップ補正器９で設定された補正基準値との偏差と、ソフ
トスタータ７からの周波数指令との大きい方をインバー
タ３に周波数指令として出力する。これにより、周波数
設定値６で設定された周波数に相当する速度まで減速す
る間、常にこの速度検出信号と補正基準値との偏差がイ
ンバータ３に指令されることになる。

第３図は、本願の第２の発明の実施例を示すブロック図
である。

第６図を参照して前に説明したように、高慣性負荷を有
するシステムにおいて、周波数減速又はフリーラン減速
を行うとき、回転数が低くなり機械的共振点近くになる
と大きな振動を起こすことがある。機械系に悪影響を与
えたり、騒音が大きくなるという問題があった。この第
６図の例では、振動のピーク（１００μｍ以上）は、フ
リーラン減速特性（Ｂ）では、１７％速度差の範囲にあ
る。この減速度では、１７％減速する所要時間は２分程
度かかることになる。周波数減速時の特性（Ａ）の場合
には、ピークを通過する時間はもっとかかっている。

そこで本第２の発明においては、振動のピークを速く通
過するように、フリーラン減速により特定回転数まで来
たら、外部信号により強制減速（電気制動）し、一定時
間あるいは速度以下になったところで再度フリーランに
する。

第３図において、２０及び２１は機械振動のピークが発
生開始及び終了する回転数Ｎ、及びＮ　２　（第５図参
照〉を設定する設定器、２２及び２３は速度検出用ＰＧ
５により検出された回転数Ｎ□がＮ１　又はＮ、に達し
たかどうかを比較するコンパレータである。演算装置２
４では、その比較結果に基づいて制動用コンタクタ２６
を入り切りして制動抵抗器２７を電源回路に挿入し、電
気制動を行う。すなわち、フリーラン減速度より大きな
減速度でインバータ３を減速させると、回生電力により
ＰＮ間電位が電源電圧による三相全波整流平均値よりも
高くなる。この分は、制動抵抗器２７により消費される
ため、電気制動が行われる。それ以外の場合は、第１の
発明で説明したフリーラン減衰指令をインバータ３に出
力する。

第４図は、演算装置２４による演算の手順を示すフロー
チャートで゛ある。同図において、ステップ１００で運
転停止指令が出されると、ステップ１１０に示すように
モータがフリーラン状態となり、第５図に示すように回
転数が減少していく。検出したモータ速度Ｎ　Ｐ　Ｂが
前記の設定回転数Ｎ、（機械的振動のピークが開始する
回転数〉　に達したら（ステップ１２０）、制動用コン
タクタ２６を入れ（ステップ１３０〉、周波数指令を実
速度にセットしくステップ１４０）　、インバータ運転
を行う　（ステップ１５０）。

また、周波数指令を急減速させる（ステップ１６０）。

回転数Ｎ　Ｆ　Ｂが設定回転数Ｎ２よりも低下すると（
ステップ１７０）、インバータを停止しくステップ１８
０〉、また制動用コンタクタ２６を開放してフリーラン
状態に戻す（ステップ１９０）。

このようにして、機械振動のピークが生じる回転数域を
速やかに脱出し、振動を抑える。

前記の制動抵抗器２７の抵抗値は、次のような算出方法
で決定することができる。

ここで、各定数を下記の例のように設定する。

１、　モータの容量を３００Ｋ１１．４極、１８００ｒ
ｐｍ２、　制動回転域を４０％から３０％（７２０→５
４０ｒｐｍ）３、　回転体〈負荷）のイナーシャＧＤ’
を２００００　ｋｇｃｍ” ４、　制動トルクをモータの１００％トルクとする。

１）　減速時間Δ”ｒｏ！ｓ 回生電力により電位が上がるが、安全を見て、５４０ｖ
で計算する。

以上より、制動抵抗器２７は、抵抗値２２．２（Ω〉、
容量６１９５に囚・ｓｅｃ　とする。

この制動抵抗器２７を挿入しないでフリーラン減速させ
た場合、メカニカルロスによる減速トルクをモータ定格
トルクの１０％と仮定すると、４０％→３０％Ｎの減速
時間は、 ２）　制動エネルギＷ１ ＝６１９５ＫＷ　・５ｅａ ３〉　瞬間制動エネルギ前２ Ｗ２　＝　０．４　Ｘ３００　＝　１２０ＫＷ４）　抵
抗値Ｒの算出 三相電源の公称電圧を４００　（ＩＩ）とすると、３相
の全波整流電圧は４００　Ｘｌ、　３５　＝５４０（Ｖ
）となる。

となり、約１０分となる。前記の例示した抵抗値の制動
抵抗器２７を入れた場合は約１分間となり、この１分間
で機械的共振点を通過させることにより、振動の成長を
抑えることが可能となる。

なお、機械的共振点を検出してフリーラン中のモータを
同期引込みする場合、高精度な速度検出が要求される。

モータの定格スリップ周波数が１％の場合、速度検出誤
差が１％あれば、モータの定格電流が瞬時に流れること
になる。従って、速度検出誤差が大きくなればインバー
タ過電流トリップを起こす可能性も出てくる。そこで、
高精度な速度検出を実現するために、パルスジェネレー
タ５を使用し、かつディジタル信号で演算処理すること
により、アナログ回路特有の温度ドリフトによる誤差に
左右されず、高回転数から低回転数まで、正確な速度検
出を実現することができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本願の第１の発明によれば、誘
導電動機の回転数を検出して、回転数検出値を回転数指
令とすることにより、負荷のフリーラン特性と等価の減
速特性を得ることができ、停止までの時間を短縮するこ
とができる。

また、本願の第２の発明によれば、フリーラン減速時に
機械的共振域を速やかに脱することができるため、機械
的影響や騒音の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明の実施例を示すブロック図、
第２図はその減速特性を示す図、第３図は本願の第２の
発明の実施例を示すブロック図、第４図は演算装置によ
る演算処理手順を示すフローチャート、第５図はその減
速特性を示す図、第６図は減速特性の例を示す図である
。 １：三相交流電源　　２：整流器 ３：インバータ　　　４：誘導電動機 ５：パルスジェネレータ（ＰＣ） ６：周波数設定器 ７：ノットスタータ（直線加速器〉 ８：高電圧優先回路　９：減速スリップ補正器２０．２
１＋回転数設定器　２２．２３：コンバレータ２４：演
算装置 ２５：インバータ制御回路 ２６二制動用コンタクタ ２７：制動抵抗器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータを用いて誘導電動機をＶ／Ｆ一定制御す
   る電動機制御において、前記誘導電動機の回転数を検出
   する手段を設け、その検出した実回転数に応じて、誘導
   電動機の内部損失に相当する減速を行うスリップ補正を
   加えることにより、無負荷フリーラン特性に近似した減
   速特性を得ることを特徴とするインバータによる高慣性
   負荷の減速方法。 ２、インバータを用いて誘導電動機をＶ／Ｆ一定制御す
   る電動機制御において、前記誘導電動機の回転数を検出
   する手段を設け、無負荷フリーラン減速時に前記誘導電
   動機が予め規定された機械的共振周波数域に達したとき
   にその周波数域を脱するまで電気的制動を行い、前記周
   波数域を脱した後は無負荷フリーラン減速状態に戻って
   減速を行うことを特徴とするインバータによる高慣性負
   荷の減速方法。 ３、回転数を検出する手段はパルスジェネレータ等のデ
   ィジタル検出手段である請求項２記載のインバータによ
   る高慣性負荷の減速方法。