JPS5822959B2 - インバ−タの入力電源瞬時電圧降下時の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインバータ出力により負荷に交流電力を供給す
る構成において、インバータ入力が異常になった際の制
御装置に関する。

インバータからの出力に基づき電動機を運転するとき、
入力電源の瞬時電圧降下、瞬時停電等の異常時に電動機
の機械エネルギをインバータに電力回生して運転を継続
する手段が知られている。

即ち、従来のこの手段はインパークへの入力電源の電圧
降下筒の異常時に順変換装置を不動作にするとともにイ
ンパークの周波数を低下させて電力回生を伴って電動機
の運転を継続させるようにしており、電圧降下ないし瞬
時停電中に電圧制御器は順変換装置が不動作になること
に関連して電圧制御ループが形成されず、増幅器が飽和
してしまうのでｉ゛・圧制御器をも不動作にする必要が
あった。

ところがこの電圧制御器を不動作にすると電源回復時に
電圧制御器のダンピング回路の時間おくれによって順変
換装置の出力電圧の立上りが遅れるため、約数１００ｍ
５程度の時間遅れが生じる。

このことはインバータの電圧制御器には電圧制御系の安
定をはかるため補償回路としてのダンピング回路が備え
られておりこのダンピング回路の応答遅れに基づいて入
力がステップ状に変化しても電圧制御器の出力が立上る
のに遅れを伴うことから明らかである。

そのため電源が回復しても直ちに周波数低減による電圧
降下補償回路を切離すと電圧制御器の出力が立上るまで
の間にインバータ出力電圧が低下してしまう不都合が生
じる。

従って、電圧制御器の出力が立−トるまで周波数低減回
路の切替を遅らせる必要がある。

また、この切替時間は電圧制御系の応答速度が遅いほど
長くなる。

このように電）「：降下時間が例えは数１００ｍ５程度
としてもそれから数１００ｍ５程度の間開波数低減回路
を動作させなけれはならないから見掛け上インバータか
ら負荷への電圧降下時間が長くなり、その分運転を継続
するために必要な電動機の回転エネルギーを大きく要求
され、回転数の降下量も犬となる欠点があった。

例えば繊維工業では回転数が±０．１％の精度を外れる
と、製品が不良品となってしまい、回転数の降下する時
間が長いと不良品も犬となる。

本発明の目的はインバータに対し可変電圧を供給する順
変換回路の動作を電源電圧の瞬時停電ないし瞬時電圧降
下においても継続できるように回路を構成することによ
り上記欠点を全て除去し、電源回復時における制御遅れ
のないインバータの入力電源異常時の制御装置を提供す
ることにある。

以下、図示する実施例について具体的に説明する。

図において、１はコンバータで、その入力端子１ａには
交流電源Ｐが接続され、制御入力端子１ｂに加えられる
ゲート指令に基づいて可変直流電圧が出力端子１ｃ、ｉ
ｃ’に得られる。

２はインバータで、その直流入力端子２ａ ｒ ２ａ’
のうち電流流入側端子２ａに対しては上記コンバータの
電流流出側端子１ｃが平滑用リアクトル３及びダイオー
ド４を順次弁して接続され、電流流出側端子２３′には
コンバータ１の電流流入側端子１０′が直接接続される
。

そして制御入力端子２ｂに加えられるゲート信号によっ
て出力端子２ｃに表われる交流電力の周波数を制御する
。

５は電圧検出用抵抗器で、コンバータ１と平滑用リアク
トル３との直列回路に接続され、中間タップ５ａの位置
をコンバータ１の出力電圧に比例した電圧として検出す
る。

６は平滑用コンデンサで、インバータ２の入力端子２ａ
、２ａ’間に接続される。

Ｍは被制御体としての同期電動機で、上記インバータ２
の出力端子２ｃから供給される交流電力によって駆動さ
れる。

？、８．９はいずれも電圧検出回路で、電圧検出回路Ｉ
はその入力端子７ａに交流電源Ｐの電圧を受は出力端子
７ｂより交流電源Ｐの電圧に比例したレベルを有する指
令を供給する。

一方、電圧検出回路８はその入力端子８ａに上記抵抗器
５の中間タップ５ａの電圧を受け、それに比例したレベ
ルを有する指令を出力端子８ｂから供給する。

また、電圧検出回路９はその入力端子９ａにインバータ
２の出力電圧を受け、出力端子９ｂに入力電圧に比例し
たレベルを有する指令を得るものである。

１０はコンバータ用ドライバで、入力端子１０ａに加わ
る指令に基づいてパルス発生時点の位相を制御し、出力
端子１０ｂよりコンバータ１の制御入力端子１ｂに出力
指令を供給する。

１１は電圧制御器で、入力端子１１ａに加わる指令に応
じた信号を出力端子１１ｂより上記ドライバ１０の入力
端子１０ａに供給する。

そして帰還信号入力端子１１ｃに加わる指令によってフ
ィードバック制御をなす。

１２は最小値選択回路で、入力端子１２ａ、１２ｂに加
えられる指令のうち入力レベルが低い方の指令を出力端
子１２ｃに導びく作用をなし、入力端子１２ａ、１２ｂ
はそれぞれ電圧検出回路８，９の各出力端子８ｂ 、９
ｂに接続され、出力端子１２ｃは電圧制御器１１の帰還
入力端子１１ｃに接続される。

１３は乗算器で、入力端子１３ａ、１３ｂに加えられる
指令の乗算値に比例した指令を出力端子１３ｃから供給
する作用をなし、入力端子１３ａには電圧検出器７の出
力端子が接続さ札出力端子１３ｃは電圧制御器１１の入
力端子１１ａに接続される。

１４は発振器で、周波数設定器１５よりの信号を入力端
子１４ａに受けて、所定の周波数のパルスを出力端子１
４ｂから供給し、制御端子１４ｃに与えられる指令に応
じて発振周波数を低減する作用をなす。

１６はＦ−Ｖ変換器で、入力端子１６ａに上記発振器１
４の出力信号を受け、この信号の周波数に比例したレベ
ルの指令を出力端子１６ｂに導ひくもので、当該出力端
子１６ｂは上記乗算器１３の入力端子１３ｂに接続され
る。

１７はパルス分配器で、その入力端子１７ａに受ける発
振器１４からの入力に応じて出力端子１７ｂよりインパ
ーク２の制御入力端子２ｂにゲート信号を供給してイン
バータ２の逆変換作用をなす。

１８は周波数低減器で、入力端子１８ａに加わる指令レ
ベルが他の入力端子１８ｂに加わる指令レベルに比して
小で、かつ制御入力端子１８ｃに入力された際に出力端
子１８ｄから上記発信器の制御端子１４ｃに各入力端子
１８ａ。

１８ｂに与えられる指令レベルの差に応じた周波数低減
指令を送るように構成されている。

この際、入力端子１８ａ、１８ｂにはそれぞれ電圧検出
回路９の出力端子９ｂ及びＦ−■変換器１６の出力端子
１６ｂがそれぞれ接続されている。

１９は指令器で、入力端子１９ａに受ける電圧検出器８
の出力端子８ｂが、もう一方の入力端子１９ｂにはＦ−
Ｖ変換器１６の出力端子１６ｃがそれぞれ接続され、入
力端子１９ａへの指令レベルが入力端子１９ｂに与えら
れる指令レベルに比して電動機Ｍが同期外れをもたらす
程度に小となった際に出力端子１９ｃより周波数低減器
１８制御端子１８ｃに指令を供給する。

上記実施例の構成において、まず、交流電源Ｐから正常
なる電圧が得られているときは、この電圧がコンバータ
１に供給され、これと同時に周波数設定器１５から電動
機Ｍの定格速度に対応した指令を発振器１４に与え、発
振器１４からのパルスを分配器１７を通じてインバータ
回路２を構成する各サイリスクに点弧信号を一定の順序
に従って与えている。

そしてＦ−Ｖ変換器１６及び入力電圧検出器７よりの各
出力指令により乗算器１３が作動し、電圧制御器１１、
ドライバ１０の作用に基づいてコンバータ１を構成する
サイリスクの位相制御がなされ、出力端子ＩＣＩｃ’よ
り直流電圧が得られ、この直流電圧が平滑用リアクトル
３、平滑用コンデンサ６により平滑され、インバータ２
の入力端子２ａ ＋ ２ａ’に印加される。

このようにして同期電動機Ｍに所定の周波数の電力が供
給される。

一方電圧検出器８，９は、各出力指令をそれぞれ最小値
選択回路１２の各入力端子１２ａ、１２ｂに供給してい
るが、この正常運転時には電圧検出回路９の出力指令の
レベルが電圧検出回路８の出力指令レベルに比して小で
あるから、電圧検出回路９の出力指令が最小値選択回路
１２を通じて電圧制御器１１の帰還入力端子１１ｃに供
給されてフィードバック制御がなされる。

この同期電動機Ｍの正常運転においては指令器１９、従
って周波数低減器１８が動作する余地はなく、またダイ
オード４は導通状態になることはいうまでもない。

次に交流電源Ｐの電圧が若干の降下を生じた場合を考え
ると、入力電圧検出器７の出力指令も、これに応じて低
下し、乗算器１３の出力指令も低下する。

これに伴ってコンバータ１の点弧位相が絞られ、当該コ
ンバータ１の出力電圧を下げ、ひいてはインバータ２の
出力電圧をも低下させて同一周波数の電力を電動機Ｍに
供給し運転を継続する。

この動作は交流電源Ｐの電圧が正常に復帰時に平滑コン
デンサ６及び同期電動機への突入電流を抑制させるため
である。

このようにして同期電動機Ｍは同期外れを起さない電圧
まで運転を継続することができ、繊維工業における実利
は犬となる。

以上のようなインバータの正常運転の過程において、今
、電源Ｐの電圧降下が大きいとインバータ２の出力電圧
の降下も著しく、同期運動機Ｍは定格運転時の周波数で
は同期外れを起す。

このため交流電源Ｐの電圧降下が特に大の場合には電圧
検出回路８からの指令レベルは平滑用コンデンサ６にお
ける電圧がダイオード４によりカットされていることと
も関連して直ちに低下する。

従って指令器１９の入力端子１９ａに加わる指令レベル
だけが急減し、この減少度がある一定以上即ち、同期電
動機Ｍが同期外れをもたらす程度以上になると指令器１
９は出力端子１９ｃより指令を出し、周波数低減器１８
を作動する。

これによって発振器１４の発振周波数を低下させて同期
電動機の回転エネルギーを回生じ、平滑用コンデンサ６
を充電させ出力電圧のより以上の低下を防止する。

このように交流電源Ｐの異常電圧降下によりコンバータ
への入力電圧が降下してもインバータの入力側電圧即ち
平滑コンデンサ６の電圧は上記回生により電圧降下が防
止されダイオード４は非導通状態となる。

一方、最小値選択回路１２は電圧検出回路９からの指令
レベルに比して電圧検出回路８からの指令レベルが交流
電源Ｐの電圧降下に伴って低下することに伴い、電圧検
出回路８からの出力指令を電圧制御回路１１に帰還指令
として与え、乗算器１３の各入力端子１３ａ、１３ｂに
加わる指令レベルの低下と関連して交流電源Ｐの正常時
における場合に比してコンバータ１の出力電圧を絞った
状態にてフィードバック制御がなされる。

この際、コンバータ１側とインバータ２側はダイオード
４に逆方向電圧が加わることに伴い両者は電気的に分離
された状態にてそれぞれ独立して運転を継続する。

なお、交流電源Ｐが瞬時停電したときにおいては入力電
圧検出器７の入力が消失するもＦ−Ｖ変換器１６よりの
入力に基づいてコンバータ１は復電に際して平滑コンデ
ンサ６の充電電圧にほぼ等しい電圧が得られる程度の流
通角にて動作を継続している。

さて、このような瞬時電圧降下の状態のもとて交流電源
Ｐが規定の電圧に復元すると、ドライバ１０の有する慣
性により流通角は急変できず、コンバーク１の出力電圧
は直ちにほぼインバータ２の出力周波数に応じた電圧に
達する。

より具体的に説明すると、例えばコンバータ１に加わる
交流電源Ｐの電圧が７０％に降下したとすればインバー
タ２の出力電圧は周波数低減回路１８が動作して周波数
が低減され、この低い周波数に応じた１００％電圧に制
御される。

一方、このときコンバータ１の出力電圧は乗算器１３か
らの出力指令レベルが７０％の電圧となるように制御さ
れている。

ここで交流電源Ｐが規定の電圧に復電すると、コンバー
タ１の流通角は急変しないがコンバーク１の出力電圧は
直ちに上記低減された周波数に対する１００％電圧に急
変する。

また、このとき平滑用コンデンサ６には同期電動機Ｍか
らの回生により周波数に応じた１００％電圧に充電され
ているので、コンバータ周波数に対する１００％電圧に
急変したとしても平滑用コンデンサ６、インバータ２、
同期電動機Ｍには突入電流の流れるおそれがなく、電圧
検出器８の指令レベルが高まる。

よって、周波数低減器１８は指令器１９の動作、即ち、
出力端子１９ｃの指令の消失を伴って不動作となりイン
パーク２の周波数は再度周波数設定器１５で規制される
値にもどる。

これと同時に最小値選択回路１２は入力端子１２ｂに加
えられる電圧検出回路９からの指令に規制されてフィー
ドバック制御がなされることになる。

以−ヒ述べたように本発明に係る装置は交流電源よりコ
ンバータ、平滑回路、インバータを通じて゛同期電動機
等の交流負荷を駆動する回路において、交流電源の電圧
降下時にコンバータとインバータとをダイオードによっ
て電気的に切離し、最小値選択回路の作用をもとにコン
バータを継続して動作させるようにしたものである。

このような構成によって復電時の制御おくれを全く無く
すことができ、平滑用コンデンサ及びインバータ側への
突入電流の流れる余地のない実利は犬である。

また指令器、周波数低減器の作用を伴い、負荷吉しての
電動機が同期外れを起さない電圧範囲で周波数を変えな
いで運転を継続する制御態様と周波数を低下させて運転
を継続する制御態様との切替が極めて円滑に移行させる
ことができ、電源の電圧降下時にも電圧制御ループの動
作を維持できることに伴って周波数を低下させる場合に
おいても、その周波数低下期間は最小限に設定し得る特
長を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す回路図である。 １・・・コンバータ、２・・・インパーク、３・・・平
滑用リアクトル、４・・・ダイオード、６・・・平滑用
コンデ゛ンサ、Ｉ・・・入力電圧検出器、８，９・・・
電圧検出器、１０・・・ドライバ、１１・・・電圧制御
器、１２・・・最小、値選択回路、１３・・・乗算器、
１４・・・発振器、１８・・・周波数低減器、１９・・
・指令器、Ｐ・・・交流電源、Ｍ・・・同期電動機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源よりコンバータ、平滑回路を含む直流中間
   回路及びインパークを順次弁して電動機に電力を供給す
   るようにした回路において、インバータ入力側に平滑用
   コンデンサを接続し、当該平滑用コンデンサと平滑作用
   をなす平滑用リアクトル相互間にインバータ側の電圧が
   コンバータ側の電圧より高くなったときにインパーク及
   びコンバータ間を電気的に分離するダイオードを備え、
   コンバータへの入力電圧に比例した指令及びインパーク
   側の周波数に比例した指令との乗算指令；こよってコン
   バータの通流角を制御するとともにコンベーク及びイン
   パークの各出力側の電子検出指令のうち低い方の指令を
   選択して帰還回路を構成し、コンバータの出力電圧があ
   る一定値以下に底下した際にインバータの周波数を低減
   させる手段を備えたことを特徴とするインパークの入力
   電源瞬時電圧降下時の制御装置。