JPS62201095A - 電動機の拾い上げ方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は１１１．逆変換装置を用いた電＠機の拾い上
げ方法ｌこ関する。

Ｂ０発明の概要 この発明はＰＡＭ制倒される順変換装置とＰＷＭ制御さ
れる逆変換装置を用い友這動機の拾い上げ方法において
、 電動機の残留′１圧がないときｌこ、一定時間の間予偏
励磁電圧を与えた後、電動機の回転周波数を計測しその
後、逆変換装置の出力電圧を上昇させる過程で出力電流
が１００％を越えたとき逆変換装置の出力周波数を低下
させて出力電流が１００俤以内になった後に拾い上げを
行うようにしたことにより、 残留電圧が無くても確実かつ円滑な拾い上げ処理をＯＬ
能としたものである。

Ｃ１従来の技術 近年、誘導電動機や同期電動機等の′シ′ｓｈ機の可変
速運転はインバータ（逆変換装置）を用いて行なわれる
ようになって来念。このインバータにより電動機の可変
速運転を行っているとき、瞬時停電等ｆこより、インバ
ータと電動機間が電気的に切り離され、復電後にインバ
ータと電動機とを再接続して可変速制御することを拾い
上げと称している。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 インバータと電動機とを再接続するｌこは通常同期投入
という手段を用いて行われる。同期投入を行う際、電動
機に残留電圧がない場合には電動機の回転数を検出し、
位相合せを行う。この位相合せに通常ＰＬＬ回路が使用
される。ＰＩ、Ｌ回路を使用すると回路構成が複雑とな
る問題がある。また、拾い上げの時にデジタル系からア
ナログ系ｌこ切換えると切換時の制御が円滑にできない
で過渡電圧が発生し、回転ムラが生じやすくなる問題が
ある。

瓜問題点を解決するための手段 この発明は逆変換装置の出力電圧が喪失された後、−動
機の残留電圧の有無を検出する工程と、残留電圧が無し
と検出された後、逆変換装置の出力周波数が最大あるい
は最大に近い値となるように周波数データをＰＷＭ発生
回路に与えるとともｆこＰＷＭ位相制御角演算部の出力
もＰＷＭ発生発生ｆこ与えて一定時間の間逆変換装置を
駆動させて予備励磁電圧を送出する工程と、この予備励
磁−圧ｆこより発生しｆｃ颯動機の残留電圧で電動機の
回転周波数を計測する工程と、計測され次局波数を演算
処理し、この演算処理出力とＰＷＭ位相制御角演算部の
出力とをＰＷＭ発生回路に与えて逆変換装置を駆動させ
る工程と、この駆動により逆変換装置の出力電圧を上昇
させる過程で出力直流が定格値を越え九ときに逆変換装
置の出力周波数を低下させて出力電流が定格値′以内１
こ入るようにさせる工程と、定格値以内に入った後、徐
々に逆変換装置の出力電圧を上昇させる工程と、この工
程の処理のとき、周波数設定器の設定値と逆変換装置の
出力周波数に差があったときには周波数加減指令を与え
、その後、前記差がなくなったなら、ＰＷＭ発生回路を
アナログ系出力で処理させる工程とを備えたものである
。

７０作　用 逆変戻装随の動作停止後、拾い上げ指令が入力されると
、残留電圧の有無が演出される。残留電圧が無いことが
検出されたなら開閉器を投入して逆変換装置の運遁を一
定時間開始して電動機の予備励磁電圧を印加する。予備
励ＩａｎＬ圧印加後、゛電動機の回転周波数を計測する
。その後、逆変換装置の出力電圧を零から徐々ｌこ上昇
させる。この上昇途中で出力゛電流が定格値を趣えたな
ら逆変換装置の運転周波数を低丁させて前記直流が定格
値以内に入るよう番こする。この峨流値以内で出力電圧
が電圧／周波数値まで上昇したときｌこ出力紙圧の上昇
を停止させ、ＰＷＭ演算をマイコン制御よりアナログ系
に切僕て′心袖磯の拾い上げを完了する。

Ｇ、実施例 以下図面を診照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図において、１は周波ａ設定器で、この設定器１の
出力は第１つき合せ部２を弁して加算増幅回路３ζこ供
給される。加算増幅回路３の出力はクッション回路４番
こ供給される。このクッション回路４は電動機の始動が
円滑にできるような特性１こ形成されている。クッショ
ン回路４の出力は第２つき合せ部５を介して周波数増幅
回路６に供給される。この増幅回路６の出力は電流増幅
回路７を介して反転増幅回路８へ供給される。反転増幅
回路８の出力は概２つき合せ１ｆｌ１５にフィードバッ
クされるとともに電圧設定増幅回路９と周波数設定増幅
回路１０に入力される。電圧設定増幅回路９の出力は′
域圧設定パターン回路１１を介して第３つき合せ部１２
のプラス端ｔこ供給される。この第３つき合せ部１２の
マイナス端には直流′電圧Ｖｄがフィードバックされ、
この偏差出力がＰＡＭｆｉ圧増幅回路１３に入力される
。このＰ　Ａ　Ｍ　’ｔ［圧増幅回路１３の出力は位相
器１４とゲート回路１５を介してサイリスタからなるコ
ンバータ１６に供給される。このコンバータ１６はＰＡ
Ｍ制御される。１７は直流リアクトル、１８は′（解コ
ンデンチ、１ｃ＋＜ｉ直流電圧Ｖｄを検出する直流電圧
検出部、２Ｕは直流電流１ｄ検出部である。

２１はトランジスタからなるインバータで、このインバ
ータ２１はコンバータ１６から与えられる直流電圧を父
流電圧に変換して出カドランス２２に供給される。出カ
ドランス２２は供給された′電圧を所定の電圧に変換し
た後、開閉器２３を弁して′ｇ１動機２４１こ供給する
。

２５はインバータ２１から出力′適圧ｖＭを祷るトラン
ス、２６はインバータ２１の出力′直流１ａを検出する
変流器である。２７は電動機２４の出カ′電圧ｖＨを検
出するトランス、２８　、２９は開閉器で、開閉器２８
は゛這＠機２４をインバータで動作させるためのもの、
開閉器２９は゛ｔｔ動機２４を商用電源で動作させるた
めのものである。３０はトランスである。

；３１はトランス２７で検出された出力（残留）′電圧
■Ｈが供給されるゼロクロスコンパｔ／−夕で、このコ
ンパレータ３１で検出された出力（残留）直圧ＶＨはマ
イクロコンピュータ等から形成される演算処理部３２０
周波数計ホ１ｊ部３２ａｆこ供給さね、ここで電動機２
４の周波数が計測さｌする。計測周波ばは周波数−４ｊ
Ｊ部：３２ｂに入力されて演算され、その演算デ−タが
ＦＢ　（周波数データ）としてＰＷＭ発生回路３２　ｃ
　Ｅこ与えられる。出力（残留）′成圧■ヨかないとき
には演算部３２ｂで設定されたデータがＰＷＭ発生回路
３２　Ｃに供給される。３３は周波数データ切換スイッ
チで、拾い上げ時は図示のよ・うｌこ可動片がｂ側−こ
接続さねていて、拾い上げが終るとａ側ζこ切換えられ
る。３２　ａは周波数設定器１回路１０の出力、直流電
圧Ｖｄ及び出力（残留）電圧ＶＨが入力されて出力に位
相側（支）角αを碍るＰＷＭα演算部で、このα演Ｎ１
１Ｊ３２ｄの出力はＰＷＭ発生回路：３２　ｃ　ｉこ電
圧データｖ８として供給される。

゛（４は電圧データ切換スイッチで、拾い上げ時は図示
のように可動片がｂ側に？ＪｅＷｅされていて、拾い上
げが終るとａ側ｌこ切換えられる。３２　ｅはＦＷＭＰ
工演Ｗ部で、この演′ＪＩ部３２１Ｂには電圧設定増Ｉ
穐回路９の出力と出力電圧Ｖとの偏差出力が入力される
。この偏差出力は第４つき合せ部３５１こより得る。３
２　ｆは周波数設定加減指令部で、この指令部３２　ｆ
は拾い上げ時のＰＷＭα演算をアナログ系に切換えるに
際して、例えば周波数設定器１の設定値と指令部３２　
でで設定し九個とｉこ差が生じたときに第１つき合せ部
２に加減指令を与えることによって、デジタル系よりア
ナログ系への切換をスムーズに行えるようにしたもので
ある。３６はＰＷＭ発生回路３２　Ｑの出力１こよりイ
ンバータ２１をＰＷＭ制御するためのペースドライブ回
路である。

次に上記実施例の動作を第２図により述べる。

時点ｔ、ｆこて商用電源での電動機２４の運転を停止す
る。運転停止（こより、時点１．から電動！２７Ｉの回
転は減速を始める。これとともに電動機２４の残留電圧
ＶＨ，は電動機時定数と回転数の低下により次ｆａ１こ
減衰される。

まず、残留電圧ｖＨ３の有無を検出する。この電圧７ａ
　Ｉは例えばアナログ・デジタル変換して、演算処理部
３２で判別し、例えば定格の１（）俤以下であれば残留
電圧ＶＨ＋を無と判断する。残留電圧ＶＨ。

がないときには突入電流を′４＊Ｌ、なくてよい。ＴＩ
Ｌ＋が無と判断された後、時点ｔ、にてシーケンス人力
ＲＵＮ指令と拾い上げ指令により電動機２４の回転中の
拾い上げに入る。ここでアナログ系のクッション回路４
．周波数増幅回路６及び電流増幅回路７の各短絡用スイ
ッチＡＰＲがオフされるとともに、ｐＡＭｉ［圧増幅回
路１３の短絡用スイッチＰＡＭＶ工のオフによりコンバ
ータ１６が始動される。このとき、直流ｄ圧Ｖａの上昇
を速くするために、クッション回路４にクッションパス
指令（図中破線がクッションパスを示す）を与える。そ
の後、時点ｔ３ｆこて周波数設定増幅回路６の出力上昇
が完了すると前記クッションパス指令を解除させる。

その後、時点ｔ４で開閉器部がオンされ、ＰＷＭ発生回
路３２　Ｃの周波数データＦｓを最大周波数にセットし
た状態で、電圧データＶ８は零としてインバーータ２１
のゲートしゃ断を解除・させる。周波数データＦＢは一
定の状態で電圧データｖ８をＰＷＭ位相制御角（α）演
′Ｓ部３２　ｄによりインバータ２１を始動させクッシ
ョン時ＴＨＩで予備励磁電圧値となる時点ｔ５まで上昇
させる。

時点ｔ、で電圧データ■８が予定の′電圧値まで上昇す
るとホールド時間ＴＷＩをとって時点ｔ６までホールド
させる。そのときの電動機２４の出力電圧波形はＹＨＭ
　％同じく出力゛成流波形は１ａ１、インバータ出力電
圧波形はＶＭＩとなる。ホールド時間Ｔｗ、は時点ｔ６
までとり、時点ｔ、ｌこてインバータ２１のゲートしゃ
断を行ってインバータ２１の運転を一定時間停止させる
。このとき時点ｔγまで＠動機２４）こ残留電圧ＶＨｔ
が発生する。このＶＨｔ　ｇこより′眼勧ａ！ｊ２４の
回転数の周波８を計測し始める。このＶｌ（２はゼロク
ロスコンパレータ３１により検出してｆｉ測ｆｆ［ｌ　
３２ａに入力させて周波数計測される。計測された周波
数が制御周波数範囲内かどうかをチェックする。

このチェックの結果、計測値が制御周波数範囲内でない
なら再計測処理と判断される。この時点がｔ？である。

この時点上γで残留゛ば圧ＶＢ、が無くなると、周波数
計測の丹計測処理のため番こ、時点ｔ、から時点ｔ、ま
でのウェイト時間Ｔｗ、　ｉこ入る。このウェイト時間
Ｔｗ、の間は周波数データＦ８　　はホールドされる。

時点ｔ８でウェイト時間Ｔ４が終了すると、ＰＷＭ発生
回路の周波数データＦθを最大周波数（こセットした状
態でかつ電圧データＶθは零として再度インバータ２１
のゲートしゃ断を解除する。周波数デー７１日は一定の
状態で、′電圧データ■８をＰＷＭの演算部３２　ｄに
よりインバータ２１を始動させ前記クッション時間ＴＨ
Ｉと同様にして予備励磁電圧を′嘔動機２４１こ印加さ
せる。この電圧を時点ｔ、まで上昇させる。その後、時
点ｔ、から時点ｔ、。までは前記時点ｔ、から時点ｔ６
まで同様の処理を行う。

時点ｔ＋ｏ　にてインバータ２１のゲートしゃ断を行い
、成ｍ磯２４の残留電圧ｖＨ，により＋１＠波数計測を
開始する。この計測の結果、周波数データが制御範囲に
入っているため、計測さｔ’を九周波敬を演算部３２　
ｂで演舅してＰＷＭ発生回路３２　Ｃの周波数データＦ
、として供給する。前記周波数計測は残留電圧ｖＨ，の
存在する間実行され、インバータ２１の出力周波数に追
従させる。時点ｔｌｌで残留電圧ＴＨｓが無くなると周
波数計測を停止する。このとき周波数デー７１日の最終
値でホールドし、時点ｔ１！（こてホールドしたＦ８と
紙圧データｖｆ３（ｖθ＝０）をＰＷＭ発生回路３２　
Ｃに与えて時点ｔ４　までＰＷＭα演真部３２（ｌの出
力ｌこよりクッション時間ＴＨｔで可変させ、インバー
タ出力電圧ｖｙ１を上昇させる。このＶＭが上昇される
過程で時点ｔ’ｓ　にてインバータ出力′成流１ａが定
格１流、例えば１００％を越えると、周波数データＦ８
をクッションで低下させてインバータ出力周波ｉｆを下
げる。このとき電圧データｖｓはホールドさせる。なお
、Ｆ８を低下させる途中、回生モードに入わばＦθの低
下を停止させ、回生のすべり周波数分だけＦ８を上昇さ
せる。

前記Ｆ６を低下させて出力電流１ａが定格以内（１００
憾以内）になると（時点ｔ＄４）、Ｆａの低下を停止さ
せ、そのデータ値でホールドさせる。−万、ｖ８　　の
方は再度クッションで時点ｔ２．まで上昇させ、出力電
圧ｖＭを上昇させる。Ｆ８０Ｖ／ｆＨホールド値）ｌこ
相当する電圧までＶｅが上昇、すなわち出力電圧ＶＭが
Ｖｌｆ値まで上昇したとき、Ｖｅのクッション上昇を停
止させる。これにより電動機２４の拾い上げ完了と判断
する。このとき、インバータ出力周波′６！Ｉｆのホー
ルド値ｆＨと周波数設定器の設定値とを比較し、（Ｆ設
定器（１ｆＨ）分だけＦ設定加減指令部３２　ｆから減
指令を送出する。これにより周波数設定増幅回路１０の
出力はｆＨ４こ向ってアナログクッションで時点ｔ１８
まで低下する。時点ｔｌｌ＋にて回路１０の出力とｆＨ
とが等しくなったなら、ＰＷＭ発生回路３２　Ｃを拾い
上げ側から周波数設定増幅回路１０の出力側へスイッチ
３３を切換える。これと同時にスイッチ３４も切換えて
ＦＷＭＰ工演真部３２　ｅの出力がＰＷＭ発生回路３２
０に供給されるようにする。

これにより自動制御系への切換を完了し、切換後の安定
性を確保するためウェイト時間Ｔｗ、を設ける。時点ｔ
ｔｙになったなら、Ｆｆｉ定減指令を解除し、ＲＵＮア
ンサを出力して周波数設定器１の設定値までアナログク
ッションで上昇し、時点ｔ１８で拾い上げを完了する。

第３図は電動機の回転叔から周波数を計測する几めの回
路図で、３１Ｕ　、３１４．３１Ｗはゼロクロスコンパ
レータ、４０はゲート回路、４１はカウンタ、４２はカ
ウンタステータス、４３は発揖器である。カウンタ４１
とカウンタステータス４２はパスライン４４に接続され
る。４５は拾い上げイネーブルフリップフロップ、４６
は割込回路、４７は同期回路で、これらはゲート回路４
０とパスライン４４間ニ接続される。

４８は整流回路で、この整流回路４８は残留電圧ｖＨを
整流し、整流された出力をＡ　／　Ｄ　Ｋ換器４９を介
してパスライン４４に供給する。５０は周波数演算部で
ある。

第４図は第３図におけるタイムチャートで、Ｕ、。

Ｖ、　、　Ｗ、はゼロクａ　７．コアパレータ３１　Ｕ
　、　３１　Ｖ　、３１Ｗの出力であり、Ｕ、　、　ｖ
、　、　ｗ、はゲート回路４０のナントゲート４０　ｕ
　、　４（］　ｖ　、　４Ｑ　ｗの出力であり、６Ｆは
ナントゲート４０ａの出力で、％る。ＨＥｉＡＮは拾い
上げイネーブルフリップフロップ４５の出力、Ｇ１゜Ｇ
２はカウンタ４１の入力、工ＮＴＲは割込回路４７の割
込出力、１では同期回路４７の出力である。このように
して周波数計測を行つ友ものがＦのチャートである。こ
のＦにおいて、１回目は無視する。

そして、ｆｌはカウンタ４１のＧ１のカウンタ値よす周
波数計測の演算を、ｆ２はカウンタ４１のＧ２のカウン
タ値より周波数計側の演算を行う。

前述し友実施例では予備励磁を２回行った例を示したが
、予備励磁は１回でも良いので、次憂こ第５図〜第７図
１こその実施例を示す。

鋪５スは商用電源で電動機を運転中に、商用電源を電動
機から切り離してインバータにて運転させる場合のタイ
ムチャートである。商用、′叫、源は時点１．まで印加
されている。このため、時点ｔ、で商用′心諒が電動機
２４４こ供給されなくなると、電動機２４は前記実施例
と同様に減速を始め、その出力電圧ＶＨは図示のような
残留電圧ｖＨ，となる。この実施例はこの段階でまず周
波数計測を行うが、これはインバータ２１の制御周波数
範囲まで電動１！２４の回転数が減速してくるのを監視
するためである。

前・記周波ａ　（ｆ）計測は計測した周波数データがイ
ンバータ２１の制御周波数範囲まで低下していないので
、時点ｔ、で停止する。その後、時点ｔ６で予備励磁を
かけて前記実施例と同様ｌこ拾い上げ処理を行う。

第６図は電動機回転中（フリーラン）ｌこ拾い上げを行
うときのタイムチャートで、この第６図のものは１回の
予備励磁で拾い上げを可能としたもので動作は第２図と
同じである。

第７図は商用ζ源で′電動機を運転中に、第５図と同様
にインバータ２１−こ切換で運転を行う場合のタイムチ
ャートで、第５図の制御と異なる点はインバータ２１の
出力周波数ｆを変化させながら拾い上げを行うことであ
る。

Ｈ６発明の効果 以上述べたよう（こ、この発明によれば次に述べるよう
な効果がある。

（１）拾い上げ処理時にＰＬＬ回路を使用しないので、
回路構成の簡素化をばることができる。

（２）　　切換時に残留電圧が無くフリーランしている
ときに！動機に予備励磁電圧を一定時間印加させた後、
残留電圧により電動機の回転周波数を針側するようにし
たので、残留成圧無時の拾い上げを円滑ｌこ行うことが
でき、かつ口幅ムラ等の発生も起らない。

（３）残留電圧無で、かつ回転数検出無σ）状態での拾
い上げができる。

（４）過電流処理をこよる周波数の操作が容易にできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図の動作を説明する念めのタイムチャート、第３
図は周波数計測部の詳細を示す構成図、第４図は第３図
の動作を説明する九めのタイムチャート、第５図から第
７図は異なる制御方法を示すタイムチャートで、第５図
と第７図は商用電源からインバータ番こ切換で運転する
ときの拾い上げ方式、第６図は電動機がフリーランして
いるときの拾い上げ方式である。 １・・・周波数設定器、９・・・電圧設定増幅回路、１
０・・・周波数設定増幅回路、１３・・・ＰＡＭ［圧増
幅回路、１６・・順変換装置、２１・・・逆変換装置、
詔・・・開閉器、２４・・・電動機、３２・・・演算処
理部、３２ｂ・・・周波数演算部、３２　ｃ−Ｐ　Ｗ　
Ｍ発生回路、３２１３　・−Ｆ　Ｗ　Ｍ　Ｐ　工演算部
、３２ｄ−ＰＷＭ位相制御角演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＰＡＭ制御される順変換装置とＰＷＭ制御される
   逆変換装置を使用した電動機の拾い上げ方法において、
   逆変換装置の出力電圧が喪失された後、電動機の残留電
   圧の有無を検出する工程と、残留電圧が無しと検出され
   た後、逆変換装置の出力周波数が最大あるいは最大に近
   い値となるように周波数データをＰＷＭ発生回路に与え
   るとともにＰＷＭ位相制御角演算部の出力もＰＷＭ発生
   回路に与えて一定時間の間逆変換装置を駆動させて予備
   励磁電圧を送出する工程と、この予備励磁電圧により発
   生した電動機の残留電圧で電動機の回転周波数を計測す
   る工程と、計測された周波数を演算処理し、この演算処
   理出力とＰＷＭ位相制御角演算部の出力とをＰＷＭ発生
   回路に与えて逆変換装置を駆動させる工程と、この駆動
   により逆変換装置の出力電圧を上昇させる過程で出力電
   流が定格値を越えたときに逆変換装置の出力周波数を低
   下させて出力電流が定格値以内に入るようにさせる工程
   と、定格値以内に入つた後、徐々に逆変換装置の出力電
   圧を上昇させる工程と、この工程の処理のとき、周波数
   設定器の設定値と逆変換装置の出力周波数に差があつた
   ときには周波数加減指令を与え、その後、前記差がなく
   なつたなら、ＰＷＭ発生回路をアナログ系出力で処理さ
   せる工程とを備えたことを特徴とする電動機の拾い上げ
   方法。