JPH08336296A - 誘導電動機の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハードウェアの大幅な増加なしに、しかも、
電源遮断後の電源復帰時における誘導電動機の状態に関
わらず常に迅速且つ円滑に誘導電動機の再起動を行う。 【構成】 交流電力を受電し任意の可変周波数の交流電
力に変換する電力変換装置により誘導電動機を可変速運
転している際に停電が発生したときの誘導電動機の運転
制御方法において、停電が発生したときに電力変換装置
から誘導電動機への電力供給の出力を遮断し、該遮断後
に復電したとき誘導電動機の残留電圧の有無を判断し、
該残留電圧が無しと判断された場合には出力の遮断を解
除して電力変換装置から誘導電動機に一時的に電力を供
給して該誘導電動機を再励磁し、該一時的な電力供給後
に再び電力変換装置から誘導電動機への電力供給の出力
を遮断し、該遮断後に検出した誘導電動機の残留電圧の
周波数に応じて該誘導電動機の再起動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導電動機の運転制
御方法に係り、特に、電力の供給が中断した後の誘導電
動機の再起動に好適な誘導電動機の運転制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機の運転中に発生した電源瞬停
後の運転再開を、誘導電動機の再起動と云う。従来の再
起動方法に、特開昭５４−５０８１２号公報及び特開昭
５５−８２５０号公報記載のものがある。

【０００３】この従来の再起動方法を以下に述べる。電
源瞬停が発生すると、誘導電動機の回転数は慣性に従っ
て減少する。この回転数の減少は、誘導電動機の残留電
圧として反映される。従って、この残留電圧を監視して
おき、電源回復後、所定の回転数になるように電源制御
を行って再起動を行う。

【０００４】この従来の再起動方法は、回転数の監視を
速度発電機を用いずに可能とした点に利点がある。

【０００５】然るに、瞬停であるにもかかわらず、且つ
回転数が零になっていないにもかかわらず、残留電圧が
零になってしまうことがある。これは主として負荷の影
響によるものと考えられる。以下、考察する。

【０００６】誘導電動機の一次側を開放（即ち電源断と
等価）した場合、その端子には電圧が残留する。この残
留電圧ｖ₁は、

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで、 Ｍ：一次と二次間の相互インダクタンス Ｔ₂＝Ｌ₂／ｒ₂：二次時定数 ω：回転子角速度 ｉ₂₀：二次電流の第２種初期値 である。

【０００９】上記の数１で、回転子角速度ωが急激に下
降しないという条件下（負荷：小、ＧＤ²：大）では、

【００１０】

【数２】

【００１１】となる。この時の残留電圧の波形を図１
（イ）に示す。この図は減衰振動波形図であり、その周
期は、二次時定数Ｔ₂に大きく依存し、ほぼ等周期で減
衰してゆく。

【００１２】一方、回転子角速度が急激に下降するとい
う条件（負荷：大、ＧＤ²：小）のもとでは、残留電圧
ｖ₁は、

【００１３】

【数３】

【００１４】となる。この時の波形は図１（ロ）とな
る。即ち、周期も振幅も急激に変化する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】残留電圧は負荷の条件
（負荷、ＧＤ²の大小）に大きく依存する。このため仮
に負荷が小さく、ＧＤ²が大きい場合でも、二次時定数
が短ければ、瞬停の時間によっては残留電圧を検出する
ことは不可能となる。このような状態（回転角周波数不
明）で、電源を構成する電力変換装置をオンすれば、過
大電流が流れたり、回生状態となり変換装置が過電流あ
るいは過電圧保護による出力遮断を行い、制御不能とな
る。このため、残留電圧無のときにいきなり電力変換装
置をオンすることはできない。

【００１６】また、負荷が大きく、ＧＤ²が小さい場合
には、図１（ロ）に示したように急激な減衰をするた
め、瞬停の時間幅によっては、残留電圧を検出すること
ができないことになる。この結果、前述と同様な問題が
生ずる。

【００１７】本発明の目的は、ハードウェアの大幅に増
加なしに、誘導電動機の状態に関わらず常に迅速且つ円
滑に再起動を行うことができる誘導電動機の運転制御方
法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、交流電力を
受電し任意の可変周波数の交流電力に変換する電力変換
装置により誘導電動機を可変速運転している際に停電が
発生したときの誘導電動機の運転制御方法において、前
記停電が発生したときに前記電力変換装置から前記誘導
電動機への電力供給の出力を遮断し、該遮断後に復電し
たとき前記誘導電動機の残留電圧の有無を判断し、該残
留電圧が無しと判断された場合には前記出力の遮断を解
除して前記電力変換装置から前記誘導電動機に一時的に
電力を供給して該誘導電動機を再励磁し、該一時的な電
力供給後に再び前記電力変換装置から前記誘導電動機へ
の電力供給の出力を遮断し、該遮断後に検出した前記誘
導電動機の残留電圧の周波数に応じて該誘導電動機の再
起動を行うことで、達成される。

【００１９】電源瞬停後に残留電圧が無しと判断された
場合、再励磁を通常の運転時に使用する電力変換装置を
使って行うため、特別なハードウェアを必要ない。しか
も、誘導電動機の周波数を求めるために残留電圧を検出
するとき必ず電力変換装置の出力を遮断するため、精度
の良い周波数検出ができ、従って、円滑な再起動が可能
となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図２は、本発明の一実施例に係る運
転制御装置の構成図であり、図３はその動作処理手順を
示すフローチャート、図４は動作タイムチャートであ
る。

【００２１】図２において、順変換器１は、交流３相電
源を取込み整流を行う。逆変換器２は、順変換器１の出
力（平滑コンデンサ４を介して）を取込み交流変換を行
う。逆変換器２の点弧角制御は主スイッチング素子駆動
回路１５が行う。順変換器１と逆変換器２とは電源の一
部を構成する電力変換装置である。逆変換器２の出力が
誘導電動機３を駆動回転させる。

【００２２】制御回路１４は、主スイッチング素子駆動
回路１５の点弧角制御のための指令回路であり、主スイ
ッチング素子駆動回路１５はこの指令を受けて必要なサ
イリスタへ必要な点弧パルスを送出し、点弧駆動させ
る。以上の構成は、誘導電動機制御の一般的系統であ
る。

【００２３】本実施例で採用した構成要素は以下とな
る。瞬停検出回路１３は、制御用トランス１２を介して
交流３相電源が瞬停したか否かを検出する。トランス５
は、誘導電動機３の一次側残留電圧取込み用のトランス
であり、残留電圧は残留電圧検出回路６が行う。

【００２４】周波数検出回路７は、残留電圧検出回路６
の検出残留電圧を取込み対応する周波数の算出を行う。
この算出周波数は、誘導電動機３の現在の周波数であ
る。

【００２５】周波数設定回路８は、算出回路７で算出し
た誘導電動機の回転周波数に逆変換器２の出力周波数を
可及的に一致させる。

【００２６】ソフトスタート回路９は、誘導電動機３を
再起動する際、電力変換装置に過電流等が発生しないよ
うに出力電圧を所定値から徐々に増加させるための出力
電圧のソフトスタートを行う。

【００２７】再励磁指令回路１０は、残留電圧検出回路
６で検出した残留電圧が所定値以下の場合、あるいは残
留電圧により検出した周期が所定以上の場合、再励磁の
指令を行う。

【００２８】残留電圧再誘起指令回路１１は、誘導電動
機に所定出力電圧、所定周波数を所定時間印加し、残留
電圧を再誘起させるべく指令を行う。この指令先は、制
御回路１４である。

【００２９】次に、図３，図４をもとに動作の流れを説
明する。瞬停発生前の定常運転下では、回路６、７、
８、９、１０、１１、１３は作動しない。従って、制御
回路１４の指令のもとに主スイッチング素子駆動回路１
５から逆変換器２のスイッチング制御を行い、定常運転
を行う。

【００３０】瞬停が発生すると、検出回路１３がこれを
検出し、制御回路１４に知らせる。制御回路１４は、こ
の知らせににより交流３相電源の印加がなくなったこと
を知り、逆変換器２に対する駆動回路１５の出力を遮断
させる。

【００３１】瞬停発生から若干の時間遅れ（τ₁）を経
て、誘導電動機３の回転数は、低下し始める（Ｂ）。回
転数の低下に伴って残留電圧も低下し始める（Ｃ）。こ
の低下は、減衰振動特性となる。

【００３２】瞬停回復時に残留電圧が存在していれば、
回路６、７、８、９を通じて再起動を行う。即ち、周波
数算出、周波数設定を行い、ソフトスタートさせる。

【００３３】かかる瞬停回復時に残留電圧の存在する場
合については、図４のタイムチャートでは開示していな
い。

【００３４】さて、瞬停回復時に残留電圧が存在せず零
になっている（Ｃ）と、回路１０，１１が作動し、誘導
電動機３を所定の条件で運転させる。所定の条件とは、
先ず出力遮断の解除を行い、所定電圧、所定周波数にな
るように運転させることである。この運転は、零になっ
た残留電圧を再び生じさせる目的のためである。この運
転継続区間は、τ₂である（Ｄ）。一定時間τ₂経過後、
再び出力遮断を行い、更に一定時間τ₃を経過させる。
然る後、残留電圧を検出し、零でなければ回路６、７、
８、９を介して周波数設定のもとに出力電圧しぼりによ
るソフトスタートを行う。図２でＥは出力周波数指令、
Ｆは出力電圧指定である。

【００３５】ソフトスタート後、任意の時刻でＶ／ｆ一
致となり、以降、規定の回転数となるように制御回路１
４が制御を行う。

【００３６】尚、再励磁を行っても、残留電圧が零であ
れば、誘導電動機停止と判断し、零ソフトスタートを行
う。

【００３７】本実施例によれば、瞬停回復時に残留電圧
が零になっても、再励磁する操作を行うので、これによ
って発生する残留電圧をもとにその時の回転数を算出で
きる。この算出回転数をもとに再起動運転を行うので、
負荷の条件に関係なく、円滑に誘導電動機の自動再起動
が実行できる。

【００３８】尚、再励磁の条件として残留電圧を零とし
たが、検出精度の関係から零である必要はない。回路
６、７、８、９、１０、１１、１３、１４は、マイコン
におきかえることも可能である。

【００３９】更に、瞬停と同様な状態となる場合にも適
用できる。例えば、商用電源から電力変換装置へ切換え
る場合にも適用できる。更に、残留電圧の振幅値と共に
位相を検出し、同期投入（再起動）も可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、ハードウェアの大幅な
増加なしに、電源復帰時における誘導電動機の状態に関
わらず常に迅速且つ円滑に誘導電動機を再起動すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】残留電圧の説明図である。

【図２】本発明の一実施例に係る運転制御装置の構成図
である。

【図３】図２に示す運転制御装置の動作手順を示すフロ
ーチャートである。

【図４】図２に示す運転制御装置の動作を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１…順変換器、２…逆変換器、３…誘導電動機、４…平
滑コンデンサ、５…電圧検出トランス、６…残留電圧検
出回路、７…周波数検出回路、８…周波数設定回路、９
…出力電力ソフトスタート回路、１０…再励磁指令回
路、１１…指令回路、１２…制御用トランス、１３…瞬
停検出回路、１４…制御回路、１５…主スイッチング素
子駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 籔 雅智 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 日立京葉エンジニアリング 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力を受電し任意の可変周波数の交
   流電力に変換する電力変換装置により誘導電動機を可変
   速運転している際に停電が発生したときの誘導電動機の
   運転制御方法において、前記停電が発生したときに前記
   電力変換装置から前記誘導電動機への電力供給の出力を
   遮断し、該遮断後に復電したとき前記誘導電動機の残留
   電圧の有無を判断し、該残留電圧が無しと判断された場
   合には前記出力の遮断を解除して前記電力変換装置から
   前記誘導電動機に一時的に電力を供給して該誘導電動機
   を再励磁し、該一時的な電力供給後に再び前記電力変換
   装置から前記誘導電動機への電力供給の出力を遮断し、
   該遮断後に検出した前記誘導電動機の残留電圧の周波数
   に応じて該誘導電動機の再起動を行うことを特徴とする
   誘導電動機の運転制御方法。