JPH0576190A - 交流モ−タの起動方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータによる交流モータの起動方法及び
その装置において，モータ起動時のブースト量をその環
境温度に対応し自己学習によって適切な値に自動設定で
きるようにする。 【構成】 対象交流モータ３の起動に失敗した時にはこ
の交流モータ３の起動動作を停止した後所定時間後に先
の起動電圧に所定量の加算電圧を加えたブースト電圧に
よって再起動し，起動に成功すると，先の加算電圧より
も小なる減算電圧を先のブースト電圧より差し引いた電
圧を次回起動時における起動電圧とするようにした。こ
のブースト電圧はアップ値に対してダウン値を小なるご
とく構成したアップダウンカウンタ１２に単位電圧を積
算するのが望ましい。さらに，アップダウンカウンタ１
２にメモリバックアップ機能を設けるのが望ましい

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，交流モータの起動方法
およびその装置に係り，特に，比較的頻繁に起動して稼
動され，かつ起動トルクが環境気温に影響されやすい装
置，例えば，屋外で使用されるコンプレッサ，潤滑油に
グリースを用いる等夏季起動時の摩擦抵抗は低いが冬季
起動時には摩擦抵抗が大になるような装置を駆動する交
流モータに電力を供給するインバータに最適な交流モー
タの起動方法およびその起動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータの交流モータに供給する周波
数と電圧との関係を示す図５において，交流モータを駆
動するインバータの基本特性は，一般に，特性線Ｋのよ
うに起動しようとする交流モータ（以下モータと略称す
る）に供給する周波数と電圧との比が一定になるように
制御される。図５は横軸に周波数Ｆ，縦軸に電圧Ｖを示
している。Ｆｒａｔｅはインバータが対象モータに電力
を供給する定格周波数であって，Ｖｒａｔｅは周波数Ｆ
ｒａｔｅにおける電圧である。Ｆｍｉｎはインバータか
ら対象モータの起動時に供給する最低周波数である。Ｖ
ｍｉｎは，周波数Ｆｍｉｎにおける電圧である。モータ
負荷が変動するような装置においては，低回転における
起動を容易にするために起動周波数であるＦｍｉｎにお
ける電圧を高めにして，即ち，ブースト電圧を前記Ｖｍ
ｉｎに加えて起動電圧を電圧Ｖｕとし，特性線Ｕにそっ
てモータを駆動するようにする固定ブースタ方式が使用
されている。前記電圧Ｖｕは，高過ぎて電流が流れ過ぎ
たり，低過ぎて起動トルクが負荷トルクに到達できない
で過大電流のみが流れモータが起動しないようなことが
ないように適切な値に予め設定する必要がある。又，ト
ルク変動の大なる負荷に対しては，所定の電圧を印加し
て定格値よりも過大な電流が流れる場合は印加電圧を所
定値まで高めるようにするオートブースタ方式を用いる
ようにしたインバータもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上述したよ
うな，インバータによるモータ起動方法によると，起動
トルクが環境気温に影響されやすい装置，例えば，潤滑
油にグリースを用いる等の夏季起動時には摩擦抵抗は低
いが冬季起動時には摩擦抵抗が大になるような装置に用
いるモータを起動するには，固定ブースト方式は季節変
化等に対応してブースト電圧を調節し直す必要がある。
又，オートブースト方式によっても，どのような環境温
度の変化にも対応して速やかに安定なモータ起動を行う
ことは困難であるという問題があった。本発明は上記従
来の問題点を対策して，モータ起動時に必要なブースト
量を起動時における環境温度に対応して自己学習によっ
て適切な値に自動設定できるようにし，よって，ブース
ト電圧を常に最適に近く維持することによって季節温度
の変化に関係なく常に安定速やかに起動できる交流モー
タの起動方法およびその装置を得ることを課題としてい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づく交流モータの起動方法においては，所
定の起動電圧による交流モータの起動に失敗した時には
この交流モータの起動動作を停止した後所定時間後に前
記起動電圧に所定量の加算電圧を加えたブースト電圧に
よって再起動し，起動に成功すると，前記加算電圧より
も小なる減算電圧を前記ブーズト電圧より差し引いた電
圧を次回起動時における起動電圧とするようにした。上
記増減するブースト電圧を作成するにはアップ値に対し
てダウン値を小なるごとく構成したアップダウンカウン
タ機能に単位電圧を積算するようにするのが効果的であ
る。また，本発明に基づく交流モータの起動装置におい
ては，交流モータの起動時には所定の起動電圧に所定の
手段で作成したブースト電圧を重畳し，この交流モータ
の起動失敗を検知すると起動停止所定時間後に前記ブー
スト電圧を所定量増加して再起動し，起動に成功する
と，ブースト電圧を前記増加量よりも少量減少させて次
回起動時に使用するように記憶させる各手段を設けた。
上記増減させるブースト電圧は，アップ値に対してダウ
ン値を小なるごとく構成し，起動失敗時にはアップし，
起動成功時にはダウンさせるように構成したアップダウ
ンカウンタに単位電圧を積算するようにするのが効果的
である。さらに，上記記憶手段またはアップダウンカウ
ンタに電源遮断時においても少なくとも所定時間記憶内
容の消失を防止するメモリバックアップ手段を設けるこ
とが効果的である。

【０００５】

【作用】本発明に基づく交流モータの起動方法において
は，上述したような方法にしたので，起動に失敗すると
所定量増加した起動電圧によって再起動動作を行い，起
動に成功すると前記増分より少ない量減少した起動電圧
を次回の起動電圧として使用させることができる。従っ
て，冬季，あるいは，夏季等における環境温度変化に対
応して適切な起動特性が自己学習によって得ることがで
き，起動電圧を常に最適に近く維持することによって季
節温度の変化に関係なく常に安定速やかに起動できる。
上記ブースト電圧と減算電圧を設定するのにアップ値に
対してダウン値を小なるごとく構成したアップダウンカ
ウンタ機能に単位電圧を積算するようにすることによっ
て簡単な手段で所期の目的を達成することができる。ま
た，本発明に基づく交流モータの起動装置においても，
上述のように構成したので，起動に失敗すると所定量増
加した起動電圧によって再起動動作を行い，起動に成功
すると前記増分より少ない量減少した起動電圧を次回の
起動電圧として使用させることができる。従って，冬
季，あるいは，夏季等における環境温度変化に対応して
適切な起動特性が自己学習によって得ることができ，起
動電圧を常に最適に近く維持することによって季節温度
の変化に関係なく常に安定速やかに起動できる。上記ブ
ースト電圧と減算電圧を設定するのにアップ値に対して
ダウン値を小なるごとく構成したアップダウンカウンタ
に単位電圧を積算するようにすることによって簡単な手
段で初期の目的を達成することができる。さらに，上記
記憶手段またはアップダウンカウンタに電源遮断時にお
いても少なくとも所定時間記憶内容の消失を防止するメ
モリバックアップ手段を設けることによって，環境温度
変化の少ない短期間をおいて継続してこの起動装置を使
用するときは，前回記憶した起動電圧によって起動を開
始するので短時間でモータ起動に成功する。

【０００６】

【実施例】次に，本発明に基づく交流モータの起動方法
およびその装置を図を参照して詳細に説明する。図１は
本発明の交流モータの起動方法に基づいて構成した交流
モータの起動装置（以下起動装置と略称する）を説明す
るブロック構成図である。本ブロック構成図は起動装置
の機能を説明するために基本構成をブロックで示したも
のであって，電源回路その他周辺回路と接続回路およ
び，基本構成を示すブロック内の詳細回路は市販の各種
回路部品によって容易に構成できるので，その詳細の図
記は省略している。図１において，符号１は直流電源で
あって，インバータ２によって所定の周波数と電圧に変
換して交流モータ（以下モータと略称する）３に供給さ
れている。符号１０はインバータの制御装置本体機能
（以下制御装置本体と称す）を示していて，例えば，所
定の制御条件と操作プログラムを記憶させた記憶回路１
０ａと所定の制御データを記録する記憶回路１０ｂとを
付設し，過電流検出機能１０ｃ，インバータ動作判定機
能１０ｄ，時計機能１０ｅ等を備えたマイクロコンピュ
ータ等の演算処理装置によって構成されている。制御装
置本体１０とインバータ２との間にはインバータ２の状
態信号２８を制御装置本体機能１０に伝送する信号線が
設けられている。符号１１はモータの起動失敗判定回路
であって，制御装置本体１０から，過電流検出信号２１
とモータ起動失敗判定条件を示す帰還信号２２が入力し
ている。起動失敗判定回路１１からは起動失敗信号２３
がアップダウンカウンタ１２の＋２入力部に入力し，起
動成功信号２４がアップダウンカウンタ１２のー１入力
部に入力している。アップダウンカウンタ１２はよく知
られるように所定数の加減算機能と演算結果を記憶蓄積
して記憶する機能を有している。また，アップダウンカ
ウンタ１２の出力はブースト電圧設定用の積算回路（以
下積算回路と略称する）１３に入力している。又，積算
回路１３には，制御装置本体１０から単位ブースト量信
号を示す単位電圧信号２５が入力している。起動失敗判
定回路１１からの起動失敗信号２３は又，制御装置本体
１０に伝送される。

【０００７】アップダウンカウンタ１２は，図４に示す
ように電源遮断時においても所定時間そのカウンタ内容
を記憶することのできるように，コンデンサ等を用いた
電源バックアップ用の蓄電機能を備えている。図４にお
いて１２はアップダウンカウンタ，１２ａはプラス電源
部，１２ｂはグランドであるマイナス電源部を示してい
る。１７は蓄電能力を有するコンデンサ，１８はダイオ
ード，１９はプラス電源母線である。従って本起動装置
が稼働中はプラス電源母線１９の電圧がコンデンサ１７
に蓄電され，プラス電源母線１９から電源が供給されな
い場合は前記コンデンサ１７に蓄電された電荷がアップ
ダウンカウンタ１２に供給される。この場合ダイオード
１８の特性によってコンデンサ１７に蓄電された電荷は
アップダウンカウンタ１２以外の回路には供給されな
い。アップダウンカウンタ１２には，コンデンサ１７に
蓄電されない状態における電源投入時に作動して，所定
の最低ブースト電圧を指定するカウンタ内容にセットす
るセット回路（図示せず）が設けられている。積算回路
１３出力は電圧設定回路１４に入力して制御装置本体１
０から供給される基準電圧信号２６に加算された後ＰＷ
Ｍ回路１５に入力する。ＰＷＭ回路においては，制御装
置本体１０から入力される周波数を指定する信号２７に
よって，この周波数で電圧設定回路１４から入力される
電圧信号に対応するデユティ比のパルス信号が作成さ
れ，トリガ回路１６を経由してインバータ２に入力して
いる。インバータ２においてはこのインバータ回路の主
体をなすスイッチング素子を前期パルス信号が駆動する
ので，所定の周波数で所定の電圧がモータ３に供給され
る。

【０００８】次に，上述した起動装置を示す回路による
起動方法とその動作作用を図２に示すフロー図と，図３
に示す特性図をも参照して詳細に説明する。図３は従来
の技術で示した図５に対応していて横軸に周波数Ｆ，縦
軸に電圧Ｖを示している。Ｆｒａｔｅはインバータから
モータに供給されるこのモータの定格周波数であって，
Ｖｒａｔｅは周波数Ｆｒａｔｅにおける電圧である。Ｆ
ｍｉｎはインバータからモータに供給するこのモータの
起動周波数である最低周波数であって，Ｖｍｉｎは周波
数Ｆｍｉｎにおける基準電圧である。インバータ出力は
周波数Ｆｍｉｎ，電圧Ｖｍｉｎでモータが起動すると，
インバータ２の出力周波数と電圧は制御装置本体１０か
ら出力される所定の条件に従い，周波数Ｆｒａｔｅとこ
の周波数Ｆｒａｔｅに対応する電圧Ｖｒａｔｅまで特性
線Ｋに従って変化する。しかしながら，通常は，周波数
Ｆｍｉｎにおいて電圧Ｖｍｉｎでモータを起動するのが
困難であって，ブースト電圧をＶｍｉｎに加えて，例え
ば電圧ｂで起動動作を行う。モータを起動するために制
御装置本体１０の起動スイッチ（図示せず）を投入する
と，記憶装置１０ａに予め記憶されたシーケンス条件に
従い，また，記憶装置１０ｂに記憶された制御データに
従って，図２に示すようにインバータが起動される。イ
ンバータ２の作動状態を示す状態信号２８は制御装置本
体１０に伝送される。起動失敗判定回路１１には，制御
装置本体１０から，過電流検出信号２１とモータ起動失
敗判定条件を示す帰還信号２２が入力している。アップ
ダウンカウンタ１２は電源をバックアップするコンデン
サ１７の蓄電電荷によって電源遮断時にも稼働して所定
期間そのカウンタ内容を記憶しているので，前日のカウ
ンタ内容が積算回路１３に入力し，制御装置本体１０か
ら入力している単位電圧信号２５に前記カウンタ内容を
積算してブースト電圧が作成される。このブースト電圧
は電圧設定回路１４に入力して制御装置本体１０から供
給される基準電圧信号２６に加算された後ＰＷＭ回路１
５に入力する。ＰＷＭ回路においては，制御装置本体１
０から入力される起動周波数を指定する信号２７と前記
電圧設定回路１４からの出力信号によって，所定の周波
数で前記電圧設定回路１４から入力される電圧信号に対
応するデユティ比のＰＷＭパルス信号を作成し，トリガ
回路１６を経由してインバータ２に入力する。従って，
インバータ２からはモータ３に,所定の起動周波数で,ア
ップダウンカンタ１２にセットされた内容に従ったブー
スト電圧とこの起動周波数に対応するに基準電圧とが加
算された電圧が供給される。即ち，図３において，起動
周波数Ｆｍｉｎにおける電圧ａがインバータ２からモー
タ３に供給される。インバータ２の出力電流値は検出さ
れ，状態信号２８として制御装置本体１０に伝送され
る。過電流検出機能１０ｃにおいては，記憶装置１０ｂ
に記憶されたこのインバータ２の出力条件における基準
電流値と状態信号２８の内容を比較して，インバータ２
の出力電流がこの基準電流値よりも大であると過電流検
出信号２１がモータ起動失敗判定回路１１に入力する。

【０００９】また，制御装置本体１０に設けた時計機能
１０ｅが起動する。この時計機能１０ｅが予め設定され
た所定の時間計時するか，同じく制御装置本体１０に設
けたインバータ動作判定機能１０ｄがインバータ２から
の状態信号２８に含まれて送られてくる信号によってイ
ンバータ２がトリップしたことを検知すると，帰還信号
２２をモータ起動失敗判定回路１１に入力する。 モー
タ起動失敗判定回路１１においては，過電流検出信号２
１と帰還信号２２の両者が入力されたことを検知する
と，モータの起動失敗と判定してアップダウンカウンタ
１２の＋２入力部に信号を送ってアップダウンカウンタ
１２に２を加え込む。また，起動失敗判定回路１１から
の起動失敗信号２３は制御装置本体１０にも入力して時
計機能１０ｅを再起動する。即ち，図２において，モー
タ起動操作してインバータが起動した後モータ起動失敗
と判定するとカウンタに２を加え込むとともに時計をセ
ットする。この時計機能が予め設定された所定の時間計
時すると，インバータ２を再起動するように制御装置本
体１０は前述した動作を再び開始する。アップダウンカ
ウンタ１２のセット内容は当初より２増加しているの
で，図３に示すように電圧ｂがインバータ２から出力し
てモータ３に供給される。図３に示すように今回もモー
タ起動に失敗すると次に電圧ｃがインバータ２から出力
してモータ３に供給される。制御装置本体１０は記憶装
置１０ａと１０ｂに記憶された所定の条件に従ってイン
バータの周波数を指定する信号２７を連続的に変化させ
るとともに，この周波数に対応する単位電圧信号２５と
基準電圧信号２６を変化させる。従って，インバータ２
からモータ３に供給される周波数と電圧は特性線Ｃに沿
って変化する。インバータ３の状態信号２８が異常信号
を伝達せず周波数が図３に示すＦｏになるとインバータ
動作判定機能１０ｄが所定の信号を帰還信号２２によっ
てモータ起動失敗判定回路１１に入力する。モータ起動
失敗判定回路１１においては上記帰還信号２２と，過電
流信号２１が存在しないところから，モータ起動が成功
したと判定してアップダウンカウンタ１２のー１入力部
に入力する。従って図２に示すようにカウンタの内容は
１減算される。このアップダウンカウンタ１２の内容は
次回の起動時において使用される。即ち，次回の起動時
にはインバータ２の出力電圧は図３に示すように電圧ｃ
から単位電圧減算された電圧ｄがモータ３に供給され
る。アップダウンカウンタ１２の電源は，前述したよう
に所定時間カウンタ内容を記憶することのできるコンデ
ンサ等を用いた蓄電機能を備えているので，環境温度変
化の少ない短期間後に再起動するときには上記のように
適切なブースト電圧によって起動される。長期期間経過
してから起動する場合，蓄電電圧が減少してアップダウ
ンカウンタ１２の内容が消去されていると，電源投入に
よって所定値にセットされるので電圧ａによって起動さ
れる。従って，環境温度が変化した場合に過大なブース
ト電圧が起動当初から出力される恐れを防止することが
できる。又，急勾配で加速するインバータにおいても適
切に対応して確実安定に起動することができる。

【００１０】図１に示した回路は本発明に基づく機能を
示したものであって，各機能ブロックは個々に回路によ
って構成しても，適宜組み合わせて構成した回路素子を
用いても，制御装置本体１０に吸収させても良い。制御
装置本体１０は，所定の制御条件と操作プログラムを記
憶させた記憶回路１０ａと所定の制御データを記録する
記憶回路１０ｂとを付設し，過電流検出機能１０ｃ，イ
ンバータ動作判定機能１０ｄ，時計機能１０ｅ等を備え
た演算処理装置によって構成されているように説明した
が，本発明に基づく所定の機能を備えるように構成すれ
ば，その他の任意適切な構成をなすようしても良い。起
動失敗時にはアップダウンカウンタに２加算し，起動成
功時にはアップダウンカウンタから１減算するように説
明したが，アップダウンカウンタ機能を制御装置本体に
設けるようにしても良く，その場合はカウント内容を所
定の記憶手段に記憶させ，この記憶手段に電源遮断時の
電源バックアップ機能を設けるようにしても良い。ま
た，起動失敗時には２以外の数値を加算し，起動成功時
には１以外の前記加算値以下の数値を減算するようにし
ても良く。その場合，演算結果の内容数に対応して加算
数減算数を一定数ではなく適切に変化させるようにして
も良い。また，アップダウンカウンタの電源が低下して
いる時の電源投入時に，このアップダウンカウンタの内
容を所定値にセットするように説明したがアップダウン
カウンタは完全にリセットして基準電圧２に電圧ａを指
定する電圧信号２６を伝送する等本発明の技術思想の範
囲で任意適切な手段を採用することができる。また，以
上の機能をマイクロプロセッサを用いて実現しても良
い。また電源バックアップ用にコンデンサを用いるよう
に説明したが，用途条件に対応してコンデンサ以外，例
えば電池を用いるようにしても良い。本発明に基づくブ
ースト電圧設定手段は，図３に示した以外のインバータ
出力周波数電圧特性を有するインバータやＰＷＭ以外の
構成をなすインバータにも適用できることは勿論であ
る。

【００１１】

【発明の効果】本発明に基づく交流モータの起動方法に
おいては上述したような方法とし，またその装置におい
ては上述のように構成したので，次のような優れた効果
が得られる。 起動頻度が高く，かつ，急勾配で加速するインバータ
においてもブースト電圧を常に最適に維持できる。 冬季，あるいは，夏季等における環境温度変化に対応
して適切なブースト電圧が自動的に得られるので優れた
起動特性を得ることができる。 ブースト電圧は冬季，あるいは，夏季等における環境
温度変化に対応して自動的な自己学習によって容易確実
に得ることができる。 ブースト電圧を得るのに詳述したようにアップ値とダ
ウン値を変化させたアップダウンカウンタの内容値に単
位電圧を積算するようにした場合は簡単な構成で自己学
習を行わせることができる。 アップダウンカウンタの電源または記憶手段の電源に
電源バックアップ機能を設ける場合は，冬季あるいは夏
季等の季節変動においても，それぞれの環境温度に適し
たブースト電圧によって速やかにモータの起動が実行で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の交流モータの起動方法に基づいて構成
した交流モータの起動装置を説明するブロック構成図で
ある。

【図２】本発明の交流モータの起動方法を図１に示すブ
ロック構成図によって説明するフロー図である。

【図３】本発明に基づくブースト電圧の自己学習状況を
説明するインバータ出力の周波数電圧特性を示す特性図
である。

【図４】図１に示すアップダウンカウンタの電源バック
アップ回路を説明するブロック構成図である。

【図５】交流モータ駆動用の一般的インバータの周波数
電圧特性を示す特性図である。

【符号の説明】

１：直流電源 ２：インバータ ３：交流モータ １０：インバータの制御装置本体機能（制御装置本体） １１：起動失敗判定回路 １２：アップダウンカウンタ １３：ブースト電圧設定用積算回路 １４：電圧設定回路 １５：ＰＷＭ回路 １７：電源バックアップ用コンデンサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータによって電力を供給される交
   流モータの起動方法において，所定の基準電圧に所定手
   段により作成されるブースト電圧を加算して得られる起
   動電圧による当該交流モータの起動に失敗した時には，
   当該交流モータの起動動作を停止した後所定時間後に前
   記ブースト電圧に所定の加算電圧を重畳し増加させた再
   起動電圧によって再起動し，起動に成功すると，前記加
   算電圧よりも所定値だけ小なる減算電圧を前記ブースト
   電圧より差し引き減少させた電圧を次回起動時における
   ブースト電圧とするごとく少なくとも所定時間記憶する
   ことを特徴とする交流モータの起動方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の交流モータの起動方法に
   おいて，前記増減するブースト電圧は，アップ値に対し
   てダウン値を小なるごとく構成したアップダウンカウン
   タ機能の内容値に所定の単位電圧を積算して得るように
   したことを特徴とする請求項１記載の交流モータの起動
   方法。
3. 【請求項３】 インバータによって電力を供給される交
   流モータの制御装置において，当該交流モータの起動時
   における当該インバータの起動周波数と該周波数に対応
   する所定の起動電圧とを記憶する手段と，当該交流モー
   タの起動時には前記起動電圧に所定の手段で作成したブ
   ースト電圧を重畳して当該交流モータに印加する手段
   と，当該交流モータの起動失敗を検知すると当該交流モ
   ータへの電力供給を停止する手段と，当該交流モータの
   起動失敗後所定時間後に当該交流モータの再起動動作を
   指令する手段と，当該交流モータの起動失敗時にはブー
   スト電圧を増加すべき所定量の増分を作成する手段と，
   当該交流モータの起動成功時にはブースト電圧を減少す
   べき前記増分よりも小なる所定量の減少分を作成し少な
   くとも所定時間記憶する手段と，を備えたことを特徴と
   する交流モータの起動装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の交流モータの起動装置に
   おいて，前記ブースト電圧は，アップ値に対してダウン
   値を小なるごとく構成し，起動失敗時にはブースト電圧
   を増加すべき所定量の増分を作成する手段としてアップ
   し，起動成功時にはブースト電圧を減少すべき減少分を
   作成する手段としダウンするごとく構成したアップダウ
   ンカウンタに単位電圧を積算して得るようにしたことを
   特徴とする請求項３記載の交流モータの起動装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４記載の交流モー
   タの起動装置において，前記記憶手段またはアップダウ
   ンカウンタの電源遮断時においても少なくとも所定時間
   記憶内容の消失を防止するための電源バックアップ手段
   を設けたことを特徴とする請求項３または４記載の交流
   モータの起動装置。