JP3055267B2 - 電動機の商用運転−インバータ運転切替方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電動機の商用周波数
運転時には商用電源を使用し、起動・減速・停止及び商
用電源周波数以外の周波数運転時にはインバータを使用
するシステムにおける電動機の商用運転−インバータ運
転切替方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の商用運転−インバータ運
転切替タイミングの方法としては、例えば図６の系統図
に示す構成での切替方法が知られている。図６におい
て、参照符号１０は商用電源であり、商用電源１０は電
磁接触器１６を介して電動機２０へ接続されると共にイ
ンバータ１２の入力側に接続される。インバータ１２の
出力側は電磁接触器１８を介して電動機２０へ接続され
る。また、インバータ１２には商用−インバータ切替指
令１４が入力される。このように構成して、商用運転か
らインバータ運転への切替は、電磁接触器１６，１８の
切替に同期して切替指令１４をインバータ１２へ入力
し、この指令に従ってインバータ１２を切替スタンバイ
状態から切替動作へと移行させる方法である。

【０００３】また、別の従来例としては、図６と同様の
構成であるが切替指令１４入力を持たずに切替時にあえ
てインバータに過電流トリップを生じさせて、この過電
流トリップを切替タイミング用トリガ信号として用いる
方法がある。図７はこの切替時の商用電源、インバータ
出力および電動機電流のそれぞれ概略電流波形を示した
波形図である。切替時に過電流トリップを発生させて、
これを切替指令と見なして過電流トリップを自己リセッ
ト後、切替動作を行う方法である。すなわち、商用電源
１０を遮断後もフリーラン状態の電動機２０に対して、
電磁接触器１８を閉じてインバータ１２に接続した場合
であり、通常図７に示すように瞬時に過電流トリップが
生じインバータ２０の保護レベルに達してインバータ１
２は運転を停止する。なお、切替前にインバータ１２は
予め商用電源１０に等しい交流電圧を出力するようにし
てある。過電流トリップ後のインバータ運転制御に入る
前に１秒前後の休止期間を設けた後、インバータ１２に
よる運転を開始し、インバータ周波数を商用電源１０の
周波数に等しいままにしてインバータ出力電圧Ｖを低電
圧から徐々に上昇させ、インバータ周波数Ｆに見合った
電圧、すなわちＶ／Ｆパターンで決められた電圧に等し
くなるようインバータ電圧Ｖを徐々に増加して、商用運
転からインバータ運転への切替動作を完了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た電動機の商用運転−インバータ運転切替方法によれ
ば、前者の方法では切替のための切替指令信号の入力用
としてインバータに専用入力端子を設ける必要がある。
このため、回路のコスト上昇、端子数の増加、インバー
タを使用する側のシーケンス制御が複雑になる等の問題
がある。

【０００５】また、後者の方法では過電流トリップ時の
電流がインバータの出力端子短絡時と同等以上のｄｉ／
ｄｔの傾きを持っているため、過電流保護回路が動作し
て保護されるとは言えインバータにとっては好ましい動
作ではなく、さらに、短絡保護を保証しないインバータ
の場合にこの方法を用いると、インバータが破壊してし
まうという問題点があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、インバータに切
替指令の専用入力端子を設ける必要なく、しかも過電流
トリップも生じさせずに切替タイミングを検出して切替
動作をスムーズに行うことができる電動機の商用運転−
インバータ運転切替方法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電動機の商
用運転−インバータ運転切替方法は、電動機に対して商
用電源を供給する回路とインバータ出力を供給する回路
とを備え、前記両供給回路を電磁接触器等で切替えるこ
とにより前記電動機の商用運転またはインバータ運転に
切替える電動機の商用運転−インバータ運転切替方法に
おいて、インバータの出力電流値が零の場合に、商用運
転と見なして予め前記インバータの出力周波数を商用周
波数に設定しておくと共にインバータの出力電圧を所定
値に低下させた切替スタンバイ状態にしておき、前記電
磁接触器等を切替えて駆動電源を前記インバータ側に切
替えた際に、電流検出器によってインバータの出力電流
が検出されたタイミングをもって切替タイミング指令と
し、これにより以後のインバータ出力を所要の出力状態
に移行させる切替動作を行うことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に係る電動機の商用運転−インバータ運
転切替方法によれば、電動機の駆動が商用電源による場
合、インバータの出力端子は開放状態となるためインバ
ータの出力電流検出器は零アンペアを示し、駆動電源が
インバータの場合には電動機の定格がインバータの定格
に対しかなり小さいものであってもインバータの出力電
流検出器は零を示さないということに着目して行われる
方法である。すなわち、インバータの出力電流値が零ア
ンペアの時は電動機は商用運転中とみなすことにより、
予めインバータの出力周波数を商用周波数に設定してお
くと共にインバータの出力電圧を所定値に低下させた切
替スタンバイ状態にしておく。これにより、商用電源か
らインバータ電源に無造作に切替えた場合でも切替信号
なしでしかも過電流トリップをさせずに切替タイミング
を検出してインバータ運転への切替動作に速やかに移行
することができる。

【０００９】

【実施例】次に本発明に係る電動機の商用運転−インバ
ータ運転切替方法の実施例につき、添付図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明に係る電動機の商用運転−
インバータ運転切替方法を適用するシステムの一実施例
を示す構成図である。図１において、商用電源１０はイ
ンバータ１２の入力に接続されると共に電磁接触器１６
を介して電動機２０に接続される。インバータ１２の出
力は、電磁接触器１８を介して電動機２０の入力に接続
される。このように構成されるシステムにおいて、電磁
接触器１６が閉の場合は電動機２０は商用電源運転とな
り、電磁接触機１８が閉の場合はインバータ運転とな
る。

【００１１】ここで、インバータ１２の内部回路は図２
に示すように構成されている。図２において、参照符号
２２は整流スタック、２４は平滑コンデンサ、２６はス
イッチングトランジスタであり、主回路を構成する。イ
ンバータ１２の動作は、商用電源からの交流入力を整流
スタック２２および平滑コンデンサ２４で直流に変換し
た後、スイッチングトランジスタ２６により所望の周波
数の交流出力に変換するものである。このとき本発明に
係る電動機の商用運転−インバータ運転切替方法によれ
ば、インバータ１２の出力電流は変流器２８を介して電
流検出器３０により検出され、電流検出器３０の出力に
よって制御回路３２がインバータ１２を所定の切替動作
へ移行するよう制御する。

【００１２】なお、電流検出器３０としては、図３また
は図４に示す回路構成を用いることができる。すなわ
ち、図３に示す構成の場合は、変流器２８からの検出信
号を整流回路３４にて整流後Ａ／Ｄコンバータ３６に入
力し、デジタル信号として制御回路３２へ入力する。図
４に示す構成の場合は、変流器２８からの検出信号を整
流回路３４にて整流後コンパレータ３８に入力し、所定
レベルの信号を検出したコンパレータ３８の出力を制御
回路３２へ入力する。既にＡ／Ｄコンバータを有してい
るインバータの場合には図３の構成を、Ａ／Ｄコンバー
タが無いインバータの場合には図４の安価なコンパレー
タ構成を用いればよい。

【００１３】このように、図１，図２，図３による組合
せ（以下、前者の組合せという）、または図１，図２，
図４による組合せ（以下、後者の組合せという）で構成
される電動機２０の商用運転−インバータ運転切替方法
は、以下のように行う。

【００１４】電磁接触器１６が閉じて電動機２０が商用
運転されている場合、インバータ１２は開放状態となる
ためインバータ１２の出力電流は零となる。従って、電
流検出器３０の出力は零アンペアを示し、このとき制御
回路３２は、商用運転と判別してインバータ１２をスタ
ンバイ状態として、本来はＶ／Ｆパターンで決まるイン
バータの出力電圧Ｖを所定の低い電圧に低下するよう制
御する。なお、この時のインバータ１２の出力周波数Ｆ
は予め商用周波数となるよう設定しておく。

【００１５】この状態から、電磁接触器１８を閉じ（な
お、電磁接触器１６は開となる）電動機２０の駆動電源
をインバータ側へ切替えると、電動機２０はフリーラン
状態となり、電動機２０の残留電圧とその位相、および
インバータの出力電圧Ｖとその位相との差により電動機
電流は跳ね上がる。しかし、前述したようにインバータ
１２はスタンバイ状態時に制御回路３２によって、イン
バータ出力電圧を所定の低い電圧まで下げてあるため過
電流トリップは生じない。勿論、ここで前記所定の低い
電圧は過電流トリップの生じない電圧に設定しておくこ
とは言うまでもない。例えば、切替スタンバイ状態時の
インバータ出力電圧Ｖを、本来のＶ／Ｆパターンの電圧
の約１／１０程度に設定しておけば充分である。

【００１６】このように商用電源１０からインバータ１
２へ切替えられた時点で、インバータ１２の電流検出器
３０はインバータの出力電流を検出し、前者の組合せの
場合は変流器２８により検出されたアナログ交流信号が
整流回路３４により整流された後Ａ／Ｄコンバータ３６
によりデジタル信号に変換されて制御回路３２へ切替指
令として入力される。後者の組合せの場合は、変流器２
８により検出されたアナログ交流信号が整流回路３４に
より整流された後、コンパレータ３８により所定入力レ
ベルの信号を検出することにより生じた出力信号が制御
回路３２へ切替指令として入力される。制御回路３２は
この入力信号により駆動電源が商用電源１０からインバ
ータ１２に切替えられたことを判別し、スタンバイ状態
のインバータ１２を商用運転からインバータ運転へ切替
えるための切替動作に移行するよう制御する。すなわ
ち、インバータ周波数を商用電源１０の周波数に等しい
ままにしてインバータ出力電圧Ｖを低電圧から徐々に上
昇させ、インバータ周波数Ｆに見合った電圧、すなわち
Ｖ／Ｆパターンで決められた電圧に等しくなるようイン
バータ電圧Ｖを徐々に増加させる制御動作を行う。

【００１７】図５は、本発明に係る電動機の商用運転−
インバータ運転切替方法を適用するシステムの別の実施
例を示すインバータ部の構成図である。システム全体と
しては、図１に示した構成と同じである。本実施例で
は、インバータ１２の電流検出部分が図２に示した場合
と相違する。すなわち、図２ではインバータ１２の出力
電流を変流器２８により検出していたのに対し、図５で
はインバータ１２の出力電流の代わりに、インバータ１
２の中間リンク電流をシャント抵抗４０によって検出し
ている点が相違するだけであり、インバータの中間リン
ク電流検出以後の動作は前記実施例と同様である。

【００１８】

【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明によれば、インバータの出力電流を検出することに
よって、電動機の駆動電源が商用電源かインバータかを
判別し、商用運転の場合にはインバータを所定のスタン
バイ状態にしておき、インバータ運転に切替えた場合に
は従来のように切替指令や過電流トリップを必要とせず
に速やかに、切替タイミングを検出してインバータ運転
への切替動作に移行するよう制御動作を行うことができ
る。すなわち、電動機の商用運転−インバータ運転切替
をインバータに特別な切替指令専用の端子を設ける必要
なく、またインバータにとって好ましくない過電流トリ
ップも生じさせることなく、簡単な回路構成で低コスト
に実現することができる。

【００１９】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動機の商用運転−インバータ運
転切替方法を適用するシステムの一実施例を示す構成図
である。

【図２】図１に示したインバータの構成例を示す内部回
路図である。

【図３】図２に示した電流検出器の一構成例を示すブロ
ック回路図である。

【図４】図２に示した電流検出器の別の構成例を示すブ
ロック回路図である。

【図５】図１に示したインバータの別の構成例を示す内
部回路図である。

【図６】インバータに切替指令端子を設けた従来の電動
機の商用運転−インバータ運転切替方法を説明する系統
構成図である。

【図７】過電流トリップを用いた従来の電動機の商用運
転−インバータ運転切替方法を説明する電流波形図であ
る。

【符号の説明】 １０ 商用電源 １２ インバータ １４ 切替指令 １６ 電磁接触器 １８ 電磁接触器 ２０ 電動機 ２２ 整流スタック ２４ 平滑コンデンサ ２６ スイッチングトランジスタ ２８ 変流器 ３０ 電流検出器 ３２ 制御回路 ３４ 整流回路 ３６ Ａ／Ｄコンバータ ３８ コンパレータ ４０ シャント抵抗

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機に対して商用電源を供給する回路
   とインバータ出力を供給する回路とを備え、前記両供給
   回路を電磁接触器等で切替えることにより前記電動機の
   商用運転またはインバータ運転に切替える電動機の商用
   運転−インバータ運転切替方法において、インバータの
   出力電流値が零の場合に、商用運転と見なして予め前記
   インバータの出力周波数を商用周波数に設定しておくと
   共にインバータの出力電圧を所定値に低下させた切替ス
   タンバイ状態にしておき、前記電磁接触器等を切替えて
   駆動電源を前記インバータ側に切替えた際に、電流検出
   器によってインバータの出力電流が検出されたタイミン
   グをもって切替タイミング指令とし、これにより以後の
   インバータ出力を所要の出力状態に移行させる切替動作
   を行うことを特徴とする電動機の商用運転−インバータ
   運転切替方法。