JPH10136659A - 長尺材駆動用インバータの停電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長尺材の加工・移送装置を複数電動機が所定速
度比率で運転中に瞬時停電が発生しても、その速度比率
を変えずに減速させるようにして、長尺材の品質低下を
回避することにある。 【解決手段】電源か直流中間回路からの検出電圧の低下
を不足電圧高速検出器３２で検出すれば、前記検出電圧
と別途に設定する電圧指令値との偏差を零にする制御信
号を比例積分調節器３４から得る。この制御信号と周波
数設定値とを加算器３５にて逆極性で加算する。電圧正
常時の周波数指令値は各電動機に付属の加減速度演算器
１５，２５から別個に得るが、瞬時停電などの電圧低下
時は加算器３５の加算結果を加減速度演算器１５，２５
の出力値の代わりにして、各電動機に共通の周波数指令
値にする。この周波数指令値の切替えは、周波数信号選
択器４１，５１で切り換える。または加減速度演算器１
５，２５を別個に短絡する短絡スイッチ６１，７１を使
用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インバータを備
えた複数の電動機で長尺材の加工・移送装置を運転中に
前記インバータの電源電圧が低下しても、長尺材に不具
合が生じるのを回避できる長尺材駆動用インバータの停
電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】長尺材を加工・移送する装置として、例
えばローラとスピンドルを備えた精紡機がある。この精
紡機のスピンドルが糸を巻き取る際に、糸の張力が少な
いと糸が緩く巻き取られるので形が崩れたり、ばらけた
りする恐れがある。また糸の張力が大きすぎると、糸が
断線してしまう恐れがある。そこでスピンドルの前段に
ローラを設け、スピンドルの回転速度とローラの回転速
度とが所定の比率を維持するように制御することで、適
切な張力で糸をスピンドルに巻き取るようにしている。
これらローラとスピンドルの駆動には、保守・点検の作
業を大幅に低減できる誘導電動機を使用することが多
い。これらの誘導電動機への電力供給源として、可変電
圧・可変周波数の交流電力を出力できるインバータを採
用すれば、ローラやスピンドルの回転速度を適切に制御
することができる。

【０００３】図３は長尺材駆動用インバータの制御装置
の従来例を示した回路図であって、長尺材を移送・加工
する装置の例として精紡機用のローラモータとスピンド
ルモータを駆動・制御する場合を示している。図３の従
来例回路において、ローラ用インバータ１０は、商用電
源１からの交流電力をを所望の電圧と周波数の交流電力
に変換してローラモータ１１を可変速運転させる。スピ
ンドル用インバータ２０も商用電源１からの交流電力を
所望の電圧と周波数の交流電力に変換してスピンドルモ
ータ２１を可変速運転させる。このとき前述したよう
に、スピンドルに巻き取る糸に適切な張力が与えられる
ように、ローラモータ１１の回転速度とスピンドルモー
タ２１の回転速度とは、所定の比率を保って運転するよ
うに制御しなければならない。そのためにローラ用イン
バータ１０にはその制御回路１２を、スピンドル用イン
バータ２０にはその制御回路２２をそれぞれ付属させ、
更に両インバータを統括して制御するための上位コント
ローラ２を設置する。

【０００４】ローラ用インバータ１０の制御回路１２
は、比率設定器１３，フィルタ１４，加減速度演算器１
５，及び停電時運転継続制御器１６で構成しており、上
位コントローラ２に設けた周波数設定器３が出力する周
波数設定値は比率設定器１３へ入力する。制御回路２２
も同様に比率設定器２３，フィルタ２４，加減速度演算
器２５，及び停電時運転継続制御器２６で構成してい
て、周波数設定器３からの周波数設定値は比率設定器１
３へ入力する。ローラモータ１１とスピンドルモータ２
１の回転速度は等しくないから、周波数設定器３が設定
する共通の周波数設定値を比率設定器１３，２３で所定
の比率に変換することにより、それぞれの回転速度に適
合させている。比率設定器１３，２３とフィルタ１４，
２４を経由して加減速度演算器１５，２５へ入力した周
波数設定値は、所定の変化率で変化する周波数指令値を
出力する。ローラ用インバータ１０とスピンドル用イン
バータ２０は、この周波数指令値に従った交流電力を出
力して、ローラモータ１１とスピンドルモータ２１とを
駆動する。

【０００５】商用電源１は、送電線路を切替えたり、こ
の送電線路に落雷があったりすると、極めて短時間では
あるが停電することがある。これを瞬時停電と称する。
このような瞬時停電が発生するたびにインバータを停止
させると、再起動に手間がかかる。また長尺材を加工・
移送する装置の場合は、再起動して装置の運転状態が安
定するまでの間の製品は廃棄しなければならないので、
資源を無駄遣いしてしまう不都合もある。そこで、電源
電圧が所定値以下に低下したことを図示していない装置
で検出すると、停電時運転継続制御器１６，２６は加減
速度演算器１５，２５が出力する周波数指令値を、予め
定めた下げ率で低下させる。これによりローラモータ１
１，スピンドルモータ２１の速度が低下して各インバー
タの直流中間回路へ電力を回生させるので、直流中間回
路電圧の低下速度が緩和され、電源停電時でも各モータ
は運転を継続することができる。停電が長引いて直流中
間回路電圧が極端に低下すればトリップして停止にしな
ければならないが、短時間の停電で電源が復旧すれば、
停電時運転継続制御器１６，２６の指令に従って、加減
速度演算器１５，２５が出力する周波数指令値は、所定
の変化率で元の値まで上昇する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】瞬時停電発生時に、前
述した停電時運転継続制御器１６，２６で電動機の運転
を継続しようとする場合に、制御回路１２，２２に組み
込まれている現状の制御用マイクロコンピュータの制御
周期は、最短でも数ミリ秒であって、これよりも短くす
るのは困難である。この制御周期に、更に出力周波数が
変化して直流中間回路電圧の低下が抑制され始めるまで
の時間が加算されるので、実際には10ミリ秒程度の時間
が必要である。ところで、日本電機工業会（略称ＪＥＭ
Ａ）の委員会が定めている標準試験条件は、標準適用電
動機の負荷が85％の場合に15ミリ秒間運転を継続できれ
ばよいことになっているので、10ミリ秒程度の遅れは実
用上は差し支えない。

【０００７】しかしながら、精紡機で糸の張力を制御し
ながらスピンドルへ糸を巻き取る制御をする場合は、ロ
ーラモータ１１とスピンドルモータ２１とが所定の速度
比率で協調しながら運転しなければならないので、瞬時
停電発生時に停電時運転継続制御器１６，２６を備えて
いても、制御の遅れによりトリップしたり、減速開始時
点のばらつきのために各電動機の周波数比率がずれて、
糸の巻取りが緩んだり、糸が切れたりする不具合を生じ
る恐れがあった。

【０００８】そこで本発明の目的は、長尺材の加工・移
送装置を複数電動機が所定速度比率で運転中に瞬時停電
が発生しても、その速度比率を変えずに減速させるよう
にして、長尺材の品質低下を回避することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前期の目的を達成するた
めに、この発明の長尺材駆動用インバータの停電制御装
置は、長尺材の加工・移送装置を、それぞれが別個のイ
ンバータを備えている複数の交流電動機で運転する際
に、各インバータの出力周波数を設定する周波数設定器
を備えた上位コントローラと、この周波数設定値を入力
して周波数指令値を出力する加減速度演算器を備えたイ
ンバータ制御回路を各インバータごとに備えている長尺
材駆動用インバータの制御装置において、前記インバー
タの電源側電圧または直流中間回路電圧を検出する電圧
検出器と、この検出電圧が予め定めた値まで低下したこ
とを高速検出する不足電圧高速検出器と、前記電圧検出
値をオン・オフするスイッチと、当該スイッチを介して
得られる前記電圧検出値と別途に設定する電圧指令値と
の偏差を零にする制御信号を出力する比例積分調節器
と、この比例積分調節器の出力制御信号を前記周波数設
定値に低減する極性で加算する加算器とを前記上位コン
トローラに備え、インバータの出力周波数を定める周波
数指令値として前記加減速度演算器の出力信号または前
記加算器の出力信号のいずれかを選択する周波数信号選
択器を前記各インバータに別個に備え、前記不足電圧高
速検出器が動作すれば、前記スイッチをオンにすると共
に前記周波数信号選択器に前記加算器出力信号を選択さ
せるものとする。

【００１０】または、前記インバータの電源側電圧また
は直流中間回路電圧を検出する電圧検出器と、この検出
電圧が予め定めた値まで低下したことを高速検出する不
足電圧高速検出器と、前記電圧検出値をオン・オフする
スイッチと、当該スイッチを介して得られる前記電圧検
出値と別途に設定する電圧指令値との偏差を零にする制
御信号を出力する比例積分調節器と、この比例積分調節
器の出力制御信号を前記周波数設定値に低減する極性で
加算する加算器とを前記上位コントローラに備え、前記
加減速度演算器の入力側と出力側とを短絡スイッチを介
して短絡するバイパス回路を前記各インバータに別個に
備え、前記不足電圧高速検出器の動作時に前記スイッチ
と各短絡スイッチとをオンさせるものとする。

【００１１】

【発明の実施の形態】長尺材を加工・移送する装置を複
数の交流電動機が所定の速度比率で協調運転する場合、
各交流電動機は上位コントローラで設定する周波数設定
値に対応してその速度を定めている。よって周波数設定
値が変更になれば、各交流電動機に別個に付属している
加減速度演算器が周波数の変化率を演算し、これに従っ
て電動機速度が変化する。ところが、瞬時停電発生時に
は各加減速度演算器の動作遅れやばらつきなどが原因
で、長尺材の品質が低下する恐れがある。そこで電源電
圧か直流中間回路電圧を検出し、この検出電圧が設定値
まで低下したことを高速で検出する不足電圧高速検出器
を設置し、この不足電圧高速検出器が動作した時点の前
記検出電圧と電圧指令値との偏差を比例積分調節器へ入
力させる。比例積分調節器はその入力偏差を零にする制
御信号を出力するから、従来からの周波数設定値にこの
制御信号を逆極性で加算し、この加算結果を周波数指令
値としてインバータへ与える。即ち瞬時停電発生時に
は、別個の加減速度演算器が出力する周波数指令値の代
わりに、上位コントローラからの一括した周波数指令値
で電動機速度を減速させる。これにより各電動機の従来
の速度比率が瞬時停電でも維持される。

【００１２】図１は本発明の第１実施例を表した回路図
であるが、この第１実施例回路に図示の商用電源１，周
波数設定器３，ローラ用インバータ１０，ローラモータ
１１，比率設定器１３，フィルタ１４，加減速度演算器
１５，スピンドル用インバータ２０，スピンドルモータ
２１，比率設定器２３，フィルタ２４，及び加減速度演
算器２５の名称・用途・機能は図３で既述の従来例回路
の場合と同じであるから、これらの説明は省略する。

【００１３】本発明では、周波数設定器３，電圧検出器
３１，不足電圧高速検出器３２，スイッチ３３，比例積
分調節器３４，及び加算器３５で上位コントローラ３０
を構成し、比率設定器１３，フィルタ１４，加減速度演
算器１５，周波数信号選択器４１，及び比率設定器４２
で制御回路４０（ローラ用）を構成し、比率設定器２
３，フィルタ２４，加減速度演算器２５，周波数信号選
択器５１，及び比率設定器５２で制御回路５０を構成し
ている。

【００１４】不足電圧高速検出器３２は、電圧検出器３
１で検出した電圧の低下を高速で検出する。検出電圧が
正常ならばスイッチ３３はオフで、周波数信号選択器４
１は加減速度演算器１５が出力する周波数指令値をロー
ラ用インバータ１０へ与え、周波数信号選択器５１は加
減速度演算器２５が出力する周波数指令値をスピンドル
用インバータ２０へ与えている。ここで不足電圧高速検
出器３２が電圧低下を検出するとスイッチ３３にオンを
指令するので、別途に設定している電圧指令値と電圧検
出器３１からの検出電圧との偏差が比例積分調節器３４
へ与えられる。比例積分調節器３４は入力偏差を零にす
る制御信号を出力し、加算器３５は周波数設定器３から
の周波数設定値とこの制御信号とを逆極性で加算する。

【００１５】不足電圧高速検出器３２は、これと同時に
周波数信号選択器４１と５１とに切替えを指令するの
で、ローラ用インバータ１０へは加算器３５での加算結
果が比率設定器４２を経て与えられ、スピンドル用イン
バータ２０にも加算器３５での加算結果が比率設定器５
２を経て与えられる。即ち両インバータには共通の周波
数指令値が与えられるので、両電動機は速度比率が従来
通りのままで減速されることになる。

【００１６】図２は本発明の第２実施例を表した回路図
であるが、この第２実施例回路の上位コントローラ３０
は前述の第１実施例回路と同じであり、周波数信号選択
器４１，５１の代わりに短絡スイッチ６１，７１を使用
するところが前述の第１実施例回路と異なっている。従
ってこの第２実施例回路では、第１実施例回路と異なる
点のみを説明する。

【００１７】この第２実施例回路では、フィルタ１４と
加減速度演算器１５とを短絡スイッチ６１でバイパスす
る短絡回路と、フィルタ２４と加減速度演算器２５とを
短絡スイッチ７１でバイパスする短絡回路とが設けてあ
り、これら短絡スイッチ６１，７１は、電圧検出器３１
で検出する電圧が正常ならばオフであり、不足電圧高速
検出器３２が電圧低下を検出するときにオンとなる。即
ち、電圧正常時は加減速度演算器１５，２５が周波数指
令値を各インバータ１０，２０に与えているが、電圧低
下検出と同時に加減速度演算器１５，２５が短絡スイッ
チ６１，７１でバイパスされるので、上位コントローラ
３０を構成している加算器３５の加算結果が周波数指令
値としてローラ用インバータ１０とスピンドル用インバ
ータ２０へ与えられる。

【００１８】

【発明の効果】長尺材を加工・移送する装置を複数の電
動機で運転する場合に、それぞれに加減速度演算器が付
属しているので、瞬時停電発生時に電力を直流中間回路
へ回生する運転をすると、各加減速度演算器の動作のば
らつきが原因で長尺材の品質が低下してしまう不具合が
あった。しかし本発明では、瞬時停電発生時に電力を直
流中間回路へ回生する運転の際の周波数指令値を、上位
コントローラから一括して送り出しているので、各電動
機の速度比率に変動を生じない。したがって長尺材の品
質低下が回避できる効果が得られる。また、停電時に長
尺材が切断される恐れも減少するので、従来よりも長時
間の停電でも装置の停止を回避できる効果も合わせて得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を表した回路図

【図２】本発明の第２実施例を表した回路図

【図３】長尺材駆動用インバータの制御装置の従来例を
示した回路図

【符号の説明】

１ 商用電源 ２，３０ 上位コントローラ ３ 周波数設定器 １０ ローラ用インバータ １１ ローラモータ １２，２２ 制御回路 １３，２３ 比率設定器 １４，２４ フィルタ １５，２５ 加減速度演算器 １６，２６ 停電時運転継続制御器 ２０ スピンドル用インバータ ２１ スピンドルモータ ３１ 電圧検出器 ３２ 不足電圧高速検出器 ３３ スイッチ ３４ 比例積分調節器 ３５ 加算器 ４０，５０ 制御回路 ４１，５１ 周波数信号選択器 ４２，５２ 比率設定器 ６０，７０ 制御回路 ６１，７１ 短絡スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺材の加工・移送装置を駆動する複数の
   交流電動機へ別個に交流電力を供給するインバータと、
   出力周波数を設定する周波数設定器を有して各インバー
   タを統括する上位コントローラとで構成し、前記各イン
   バータに別個に設けた加減速度演算器へは前記周波数設
   定値を入力し、この加減速度演算器の出力信号を各イン
   バータの周波数指令値にして出力周波数を定めている長
   尺材駆動用インバータの制御装置において、 前記インバータの電源側電圧または直流中間回路電圧を
   検出する電圧検出器と、この検出電圧が予め定めた値ま
   で低下したことを高速検出する不足電圧高速検出器と、
   前記電圧検出値をオン・オフするスイッチと、当該スイ
   ッチを介して得られる前記電圧検出値と別途に設定する
   電圧指令値との偏差を零にする制御信号を出力する比例
   積分調節器と、この比例積分調節器の出力制御信号を前
   記周波数設定値に低減する極性で加算する加算器とを前
   記上位コントローラに備え、インバータの出力周波数を
   定める周波数指令値として前記加減速度演算器の出力信
   号または前記加算器の出力信号のいずれかを選択する周
   波数信号選択器を前記各インバータに別個に備え、前記
   不足電圧高速検出器の動作時に、前記スイッチをオンに
   すると共に前記周波数信号選択器に前記加算器出力信号
   を選択させることを特徴とする長尺材駆動用インバータ
   の停電制御装置。
2. 【請求項２】長尺材の加工・移送装置を駆動する複数の
   交流電動機へ別個に交流電力を供給するインバータと、
   出力周波数を設定する周波数設定器を有して各インバー
   タを統括する上位コントローラとで構成し、前記各イン
   バータに別個に設けた加減速度演算器へは前記周波数設
   定値を入力し、この加減速度演算器の出力信号を各イン
   バータの周波数指令値にして出力周波数を定めている長
   尺材駆動用インバータの制御装置において、 前記インバータの電源側電圧または直流中間回路電圧を
   検出する電圧検出器と、この検出電圧が予め定めた値ま
   で低下したことを高速検出する不足電圧高速検出器と、
   前記電圧検出値をオン・オフするスイッチと、当該スイ
   ッチを介して得られる前記電圧検出値と別途に設定する
   電圧指令値との偏差を零にする制御信号を出力する比例
   積分調節器と、この比例積分調節器の出力制御信号を前
   記周波数設定値に低減する極性で加算する加算器とを前
   記上位コントローラに備え、前記加減速度演算器の入力
   側と出力側とを短絡スイッチを介して短絡するバイパス
   回路を前記各インバータに別個に備え、前記不足電圧高
   速検出器の動作時に前記スイッチと各短絡スイッチとを
   オンさせることを特徴とする長尺材駆動用インバータの
   停電制御装置。