JP4488409B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、速度検出器を用いることなく誘導電動機を再起動することが可能な電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that can restart an induction motor without using a speed detector.
インバータに駆動されない状態で回転している誘導電動機をインバータで再起動する場合、供給するインバータ出力電圧の周波数、位相及び振幅を、自由回転状態にある誘導電動機の回転周波数、残留電圧位相及び振幅と一致させることが必要となる。電圧の位相及び振幅に差があれば、インバータに過大な電流が流れ、周波数に差があれば、電動機にインパクトトルクを与える、或いは電動機からインバータへ過大な回生電流が流れる等の不具合を生じる。 When an induction motor that is rotating without being driven by an inverter is restarted by the inverter, the frequency, phase, and amplitude of the supplied inverter output voltage are set to the rotation frequency, residual voltage phase, and amplitude of the induction motor that is in a free rotation state. It is necessary to match. If there is a difference in the phase and amplitude of the voltage, an excessive current flows through the inverter, and if there is a difference in the frequency, an impact torque is applied to the electric motor, or an excessive regenerative current flows from the electric motor to the inverter.
従来から、電動機の回転周波数、電圧位相及び振幅を演算する手法として、電動機の残留誘起電圧から回転周波数、残留電圧位相を検出する手法がある。誘導電動機は電源が遮断されても、鉄心に残る磁束が回転することにより回転周波数を持つ交流電圧を発生するので、この残留電圧を利用すれば回転速度を検出できる(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, as a method of calculating the rotation frequency, voltage phase, and amplitude of an electric motor, there is a method of detecting the rotation frequency, residual voltage phase from the residual induced voltage of the electric motor. Since the induction motor generates an AC voltage having a rotation frequency by rotating the magnetic flux remaining in the iron core even when the power is cut off, the rotation speed can be detected by using this residual voltage (see, for example, Patent Document 1). ).
また、残留電圧が消滅した後、与えた電圧に対して流れるトルク電流が0になるように一次周波数を調節することによって電動機の回転数を推定する手法も提案されている。(
例えば、特許文献2参照。)。
For example, see
しかしながら、特許文献1に示された方法は、誘導電動機の残留電圧がごく短時間で消滅してしまうため、インバータの電源が遮断される時間が長い場合や、誘導電動機が他の機器により回転されている場合には適用できなかった。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, since the residual voltage of the induction motor disappears in a very short time, the time when the power supply to the inverter is cut off is long, or the induction motor is rotated by another device. Could not be applied.
また、特許文献2に示された方法では、フリーラン中の電動機の回転数を推定した後、インバータの周波数を推定した回転数に見合う周波数に固定し、電圧を通常運転時に戻す動作を行っている。このように、周波数と電圧の復帰を別々に行っているため、再起動に時間がかかり、また、周波数を固定した後に電動機の回転数が変化した場合には、これに対応できず、過電流や回生電流が流れる恐れがあった。また、誘導電動機のトルク電流を0に制御するとしているが、実際の電力変換装置や誘導電動機には電気的・機械的ロスがあることや、起動時のロータ磁束位置が不明なため、トルク電流の検出自体が難しく、速度推定の誤差も大きくなるという問題もあった。
Further, in the method disclosed in
本発明は、上記問題に鑑みて為されたもので、過電流や回生過電圧を防ぎ、短時間にショックなしで誘導電動機を再起動できる電力変換装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power converter capable of preventing overcurrent and regenerative overvoltage and restarting an induction motor in a short time without shock.
上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、交流入力を可変周波数、可変電圧の交流出力に変換して誘導電動機を駆動する電力変換器と、この電力変換器の出力を制御する制御部と、前記誘導電動機の入力電流を検出する電流検出手段とから構成され、前記制御部は、前記交流電動機に与える周波数基準信号を調整する周波数調整手段と、周波数と出力電圧の比を調整するV/f比調整手段と、前記周波数調整手段から得られる周波数とV/f比の積で電圧指令を演算し、前記交流電動機の端子電圧を制御する電圧制御手段と、前記電流検出手段により検出された電流から前記電圧指令と同位相の有効電流を演算する手段とを備え、前記誘導電動機を起動または再起動するとき、前記V/f比調整手段における周波数は所定の初期周波数、V/f比は所定の初期V/f比とし、前記有効電流が所定の回生閾値から所定の力行閾値の範囲内の時は前記V/f比を所定のV/f比上昇方法で上昇させ、前記有効電流が所定の回生閾値以下または力行閾値以上の時は前記V/f比を保持すると共に、前記有効電流と所定の回生閾値または力行閾値との差分から所定の周波数調整方法で出力周波数を調整し、前記V/f比が所定の値になった時に前記周波数調整を終了し、その後、前記調整された周波数から与えられた周波数基準信号に従って、周波数及び電圧を制御して通常運転モードに移行するようにしたことを特徴としている。 To achieve the above object, a power converter according to the present invention converts an AC input into an AC output of variable frequency and variable voltage to drive an induction motor, and controls the output of the power converter. The control unit includes a current detection unit that detects an input current of the induction motor, and the control unit adjusts a ratio between the frequency and the output voltage, and a frequency adjustment unit that adjusts a frequency reference signal to be supplied to the AC motor. V / f ratio adjusting means, a voltage control means for calculating a voltage command by a product of the frequency obtained from the frequency adjusting means and the V / f ratio, and controlling the terminal voltage of the AC motor, and the current detecting means Means for calculating an effective current having the same phase as the voltage command from the detected current, and when starting or restarting the induction motor, the frequency in the V / f ratio adjusting means is a predetermined initial value. The wave number and V / f ratio are set to a predetermined initial V / f ratio. When the effective current is within a predetermined power running threshold range from a predetermined regeneration threshold value, the V / f ratio is increased by a predetermined V / f ratio increasing method. When the effective current is less than or equal to a predetermined regeneration threshold or greater than or equal to the power running threshold, the V / f ratio is maintained, and a predetermined frequency adjustment method is used from the difference between the effective current and the predetermined regeneration threshold or power running threshold. The output frequency is adjusted, and when the V / f ratio reaches a predetermined value, the frequency adjustment is finished, and then the frequency and voltage are controlled according to the frequency reference signal given from the adjusted frequency, It is characterized by shifting to the operation mode.
本発明によれば、誘導電動機が停止または回転中の如何にかかわらず、過電流や回生過電圧を防ぎ、短時間にショックなしで誘導電動機を再起動できる電力変換装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that can prevent overcurrent and regenerative overvoltage and restart the induction motor in a short time without shock regardless of whether the induction motor is stopped or rotating.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る電力変換装置のブロック構成図である。 FIG. 1 is a block diagram of a power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
交流電源1から3相交流電圧を供給された電力変換器2は、制御器3から与えられる電圧指令に基づいて、この交流を任意の周波数/電圧振幅の3相交流電圧に変換し、その交流電力を誘導電動機4に供給している。
The
以下、制御器3の内部構成について説明する。制御器3は、通常モード及び起動モードの2つの運転モードを持つ。まず通常モードの動作に対応する構成について説明する。
Hereinafter, the internal configuration of the
通常モードにおいては、周波数設定器5から与えられる電動機の周波数基準fsetをレート器6Aで適切な加減速レートを持たせるようにし、その出力として内部周波数基準f*を得る。この内部周波数基準f*に、V/f比設定器7で設定されたV/f比Φsetを乗算器8で乗算して電圧基準V*を得る。一方、積分器8Aにより内部周波数基準f*を積分して位相角θを求め、電圧基準V*と位相角θから振幅位相3相変換器10Aにより各相の電圧基準Vu、Vv及びVwを演算し、これらを電力変換装置2に与える。
In the normal mode, the motor frequency reference fset provided from the frequency setter 5 is set to have an appropriate acceleration / deceleration rate by the
次に起動モードの動作に対応する構成について説明する。起動モードにおいては、電流検出器9u、9v及び9wで検出した瞬時電流Iu、Iv及びIwから電流変換回路10Bによって、瞬時電流成分のうち各相電圧基準の瞬時値Vu、Vv及びVwと同位相の有効電流Irと電圧から90°位相の遅れた無効電流Iiを演算によって求める。この有効電流Irと力行電流設定器11Aで設定される力行電流設定値Irpとの差分量を積分器8Bで積分して得られる周波数換算量と、周波数初期値オフセット回路15で設定された周波数初期値fosを加算して周波数補正量fcを演算する。起動モードの間は、切換スイッチ14Aによりレート器6Aの出力をこの周波数補正量fcで置き換え、これを内部周波数基準f*とする。
Next, a configuration corresponding to the operation in the start mode will be described. In the start-up mode, the instantaneous currents Iu, Iv, and Iw detected by the
一方起動モードを開始したとき、レート器6Bはレート出力Φ^の初期値を0とし、切換スイッチ14Bによりこの信号を選択し、V/f比Φ*=0で運転を開始する。運転開始後、電流変換回路10Bで検出した有効電流Irと、回生電流設定器11Bで設定される回生電流設定値Irn及び力行電流設定器11Aで設定される力行電流設定値Irpとを比較器12で比較し、有効電流Irが回生電流設定値Irnと力行電流設定値Irpの間にある場合は、レート出力Φ^の値をレート器6Bによって所定のレートで上昇させる。また、検出した有効電流Irが、回生電流設定値Irnより小さいとき及び力行電流設定値Irpよりも大きいときは、レート出力Φ^の値を保持するようにする。ここでレート器6Bは例えば電動機の2次時定数に相当する時間でレート出力Φ^を上昇させるようなレート設定としておく。
On the other hand, when the start mode is started, the
起動モード終了判定回路13は、レート出力Φ^の値がV/f比設定器7で設定されたΦsetと一致したとき、起動モードを終了し、切換器14A及び14Bを通常モード側に切換える。この切換えにより、起動モードの終了時の周波数基準fcから、周波数設定器5で与えられた周波数規準fsetにレートが追従する通常モードに移行する。
When the value of the rate output Φ ^ coincides with Φset set by the V /
以上説明した構成における動作について以下説明する。 The operation in the configuration described above will be described below.
図2は、周波数初期値オフセット回路15の初期周波数fosの設定を誘導電動機4の使用最大周波数とし、t=0で再起動した場合の動作タイムチャートである。図2の動作タイムチャートには、内部周波数基準f*、V/f比Φ*、電圧基準V*、有効電流Ir及び交流電動機4の電動機トルクTの時間推移が示されている。
FIG. 2 is an operation time chart when the initial frequency fos of the frequency initial
まず図2に示した領域1においては、上述したように有効電流Irが力行電流設定値Irpに到達するまで、V/f比Φ*を所定のレートで上昇させる。同時に、有効電流Irが力行電流設定値Irpと一致するように内部周波数基準f*の調整を開始する。 First, in the region 1 shown in FIG. 2, the V / f ratio Φ * is increased at a predetermined rate until the effective current Ir reaches the powering current set value Irp as described above. At the same time, the adjustment of the internal frequency reference f * is started so that the effective current Ir matches the powering current set value Irp.
有効電流Irが力行電流設定値Irpに一致すると領域2に移行し、有効電流Irが力行電流設定値Irpを上回った後はV/f比Φ*を保持したまま内部周波数基準f*の調整だけを行う。
When the effective current Ir coincides with the power running current set value Irp, the process shifts to the
上記周波数調整により、内部周波数基準f*と誘導電動機4の回転周波数とが近づいたとき領域3に移行し、有効電流Irは減少して力行電流設定値Irpに制御されつつ、V/f比を所定の値まで上昇させる。
When the internal frequency reference f * and the rotation frequency of the
V/f比が所定の定格値に到達すると領域4に移行し、起動モード終了判定回路13が動作して通常運転モードに切換わる。そして領域4においては、周波数設定器5で設定された誘導電動機への周波数指令fsetにレート追従するように動作する。
When the V / f ratio reaches a predetermined rated value, the process proceeds to
このように、初期周波数fosとして誘導電動機4の使用最大周波数を設定することにより、誘導電動機4に与える1次周波数は回転周波数よりも高くなり、常に力行状態で再起動する。これにより、電力変換器2が電源回生能力を持たない場合でも安定に回転中の電動機を再起動することができる。また、誘導電動機4へ電力を供給しつつ再起動するので、極力速度低下を抑えたい場合には効果がある。
In this way, by setting the maximum use frequency of the
図3は、誘導電動機4が停止しているとき、図2の場合と同一条件で再起動したときの動作タイムチャートである。図3の動作タイムチャートには、内部周波数基準f*、V/f比Φ*、電圧基準V*及び有効電流Irの時間推移が示されている。誘導電動機4が停止している場合でも、一次周波数と回転周波数の差(すべり周波数)に比例した有効電流Irが流れるため、図2の場合と同様の制御を行うことによって再起動が可能となる。
FIG. 3 is an operation time chart when the
ただしこの場合は、誘導電動機が停止しているのにもかかわらず、内部周波数基準f*を最大値から0まで調節し、その後V/f比を一定レートで上昇させてから通常モードに移行して加速させるので、再起動完了までの時間が長くなる。 However, in this case, the internal frequency reference f * is adjusted from the maximum value to 0 even though the induction motor is stopped, and then the V / f ratio is increased at a constant rate and then the normal mode is entered. Accelerates, so it takes longer to complete the restart.
図4は、周波数初期値オフセット回路15の初期周波数fosの設定を0とし、t=0で再起動した場合の動作タイムチャートである。図4の動作タイムチャートには、内部周波数基準f*、V/f比Φ*、電圧基準V*及び有効電流Irの時間推移が示されている。
FIG. 4 is an operation time chart when the initial frequency fos of the frequency initial value offset
図4において、領域1においては、回生モードとなり、有効電流Irが回生電流設定値Irnに到達するまで、V/f比を所定のレートで上昇させる。同時に、有効電流Irが回生電流設定値Irnと一致するように内部周波数基準f*の調整を開始する。 In FIG. 4, in the region 1, the regeneration mode is set, and the V / f ratio is increased at a predetermined rate until the effective current Ir reaches the regeneration current set value Irn. At the same time, the adjustment of the internal frequency reference f * is started so that the effective current Ir matches the regenerative current set value Irn.
有効電流Irが回生電流設定値Irnに一致すると領域2に移行し、有効電流が回生電流設定Irnを下回った後はV/f比は保持したまま内部周波数基準f*の調整だけを行う。
When the effective current Ir coincides with the regenerative current set value Irn, the process proceeds to the
上記周波数調整により、内部周波数基準f*と誘導電動機4の回転周波数とが近づいたとき領域3へ移行し、有効電流Irは増大して回生電流設定値Irnに制御されつつ、V/f比を所定の値まで上昇させる。
When the internal frequency reference f * and the rotation frequency of the
V/f比が所定の定格値に到達すると領域4に移行し、起動モード終了判定回路13が動作して通常運転モードに切換わる。そして領域4においては、周波数設定器5で設定された誘導電動機への周波数指令fsetにレート追従するように動作する。
When the V / f ratio reaches a predetermined rated value, the process proceeds to
図5は、誘導電動機4が停止しているとき、図4の場合と同一条件で再起動したときの動作タイムチャートである。図5の動作タイムチャートにも、内部周波数基準f*、V/f比Φ*、電圧基準V*及び有効電流Irの時間推移が示されている。
FIG. 5 is an operation time chart when the
この場合は、電力変換器2の起動開始後、誘導電動機4へ与える1次周波数と誘導電動機4の回転周波数の差(すべり周波数)が無いため、有効電流Irは発生しない。従って図5の場合は図4における領域3相当からの動作タイムチャートとなる。このように初期周波数fosが0で誘導電動機4が停止状態から再起動を行うと、図4の場合に比べ、領域2に相当する内部周波数基準f*を調節する時間が不要となり、それだけ短時間で起動することが可能となる。
In this case, since there is no difference (slip frequency) between the primary frequency applied to the
しかしながら、図4に示したように誘導電動機4を回転中に再起動すると、回生電流を流す必要があるため、電力変換器2が回生能力を持たない場合は直流過電圧になる恐れが有る。そこで、回生能力を持たない電力変換器に対しては、初期周波数fosを0にセットした後、有効電流Irが正側に検出された場合は停止状態と判断してそのまま起動し、有効電流が負側に検出された場合は、直ちに初期周波数fosを、誘導電動機4の使用最大周波数にセットし直すようにすれば起動時間の短縮を図ることができる。
However, when the
起動モードにおけるV/f比レート器6Bは、所定のレートで上昇させるが、以下のように、レートの傾きを自動調整する方法も考えられる。
The V / f
無効電流Iiは以下の(1)式のように、V/f比=Φの微分に比例した量で発生する。ここでLmは誘導電動機4の励磁インダクタンス、L2は誘導電動機4のロータのインダクタンス、R2は誘導電動機4のロータの抵抗分を示す。
Ii=Φ/Lm+L2/(Lm×R2)×dΦ/dt・・・(1)
従って、(1)式に従い、無効電流Iiが過大にならない程度にV/f比のレート上昇速度を速くすれば、大きな電流を流すことなく短時間で通常運転モードへ移行することができる。
The reactive current Ii is generated in an amount proportional to the differentiation of V / f ratio = Φ as shown in the following equation (1). Here, Lm represents the excitation inductance of the
Ii = Φ / Lm + L2 / (Lm × R2) × dΦ / dt (1)
Therefore, if the rate increase rate of the V / f ratio is increased so that the reactive current Ii does not become excessive according to the equation (1), it is possible to shift to the normal operation mode in a short time without flowing a large current.
本発明によれば、起動時のV/f比を0、すなわち、如何なる周波数fにおいても、V=0として制御を開始することが基本であるので、電力変換器2の最初の起動時に、過大な電流を発生することなく電力変換器2による誘導電動機4の再起動をスムースに開始できる。また、有効電流Irを所定範囲内に制御しつつ内部周波数基準f*即ち電力変換器2の出力周波数を調整することにより、有効電力を小さくして誘導電動機4へのショックを与えない。この出力周波数の調整をV/f比が通常運転時の所定量となるように上昇させつつ行うことにより、最短で通常運転状態への移行が可能となる。これは誘導電動機4が回転中、停止中に拘らず有効である。また逆に、力行電流設定値Irp即ち有効電流Irの閾値を高く設定すれば、誘導電動機4に対し所望の電力及びトルクを与えつつ再起動できるので、誘導電動機4の速度の低下を抑えることも可能となる。
According to the present invention, the control is basically started with the V / f ratio at start-up being 0, that is, V = 0 at any frequency f. The
図6は本発明の実施例2に係る電力変換装置の回路構成図である。この実施例2の各部について、図1の実施例1に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例2が実施例1と異なる点は、電流変換回路10B、力行電流設定器11A、回生電流設定器11Bに代えて、瞬時電力演算回路16、力行電力設定器17A及び回生電力設定器17Bを設けた点である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention. About each part of this Example 2, the same part as each part of the power converter device which concerns on Example 1 of FIG. 1 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The second embodiment differs from the first embodiment in that instead of the
瞬時電力演算回路16は電流検出器9u、9v及び9wで検出した瞬時電流Iu、Iv及びIwと、各相電圧基準Vu、Vv及びVwから瞬時有効電力Pを演算によって求める。この瞬時有効電力Pと力行電力設定器16Aで設定される力行電力設定値Ppとの差分量を積分器8Bで積分して得られる周波数換算量と、周波数初期値オフセット回路15で設定した周波数初期値fosを加算して周波数補正量fcを演算する。起動モードの間は、切換スイッチ14Aでレート器6Aの出力をこの周波数補正量fcで置き換え、これを内部周波数基準f*とするのは実施例1の場合と同様である。
The instantaneous
また、実施例1の場合と同様に、起動モードが開始したとき、レート器6Bはレート出力Φ^の初期値を0とし、切換スイッチ14Bによりこの信号を選択し、V/f比Φ*=0で運転を開始する。運転開始後、瞬時電力演算回路16で検出した瞬時有効電力Pと、回生電力設定器17Bで設定される回生電力設定値Pn及び力行電力設定器17Aで設定される力行電力設定値Ppとを比較器12で比較し、瞬時有効電力Pが回生電力設定値Pnと力行電力設定値Ppの間にある場合は、レート出力Φ^の値をレート器6Bによって所定のレートで上昇させる。また、検出した瞬時有効電力Pが、回生電力設定値Pnより小さいとき及び力行電力設定値Ppよりも大きいときは、レート出力Φ^の値を保持するようにする。
Similarly to the case of the first embodiment, when the start mode is started, the
尚、電力変換器2の出力が3相平衡している条件で、瞬時電力演算回路15は以下の(2)式により瞬時有効電力Pを得ている。
P=Vu×Iu+Vv×Iv+Vw×Iw・・・(2)
この瞬時有効電力Pを最小に制御することにより、実施例1の場合と同様に誘導電動機4に与えるショックを最小にして再起動することが可能となる。
Note that the instantaneous
P = Vu × Iu + Vv × Iv + Vw × Iw (2)
By controlling the instantaneous effective power P to the minimum, it is possible to restart with a minimum shock applied to the
本発明の実施例3に係る電力変換装置を図7及び図8を参照して説明する。図7は本発明の実施例3に係る電力変換装置の回路構成図である。この実施例3の各部について、図1の実施例1に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例3が実施例1と異なる点は、電流変換回路10B、力行電流設定器11A、回生電流設定器11B、電流検出器9u、9v、9wに代えて、直流電圧検出器18及び、直流電圧設定器19を設けた点である。
A power converter according to
図8は本発明の実施例3における電力変換器2の1例を示す内部構成図である。図8に示すようにこの実施例3では、電力変換器2として、ダイオードコンバータなどの非回生の直流電源回路20を、平滑コンデンサ21を介してインバータ回路22を接続する構成を対象としている。
FIG. 8 is an internal configuration diagram illustrating an example of the
図7において、起動モードでの周波数補正量fcの演算を以下のようにして求める。即ち、直流電圧検出器18で検出した直流電圧Vdcと、直流電圧設定器19で設定した直流電圧設定値Vsetを用い、両者の差分量を積分器8Bで積分した周波数換算量と、周波数初期値fosを加算することにより周波数補正量fcを求める。尚、この実施例3の場合には、周波数初期値オフセット回路15の周波数初期値fosは0とする。
In FIG. 7, the calculation of the frequency correction amount fc in the startup mode is obtained as follows. That is, using the DC voltage Vdc detected by the
このように周波数初期値オフセット回路15の周波数初期値fosが0の場合、常に1次周波数に対し誘導電動機の回転周波数は高くなり、電力変換器2へ誘導電動機4の回転エネルギーが流入する。このとき図8に示したように電力変換器2に回生機能が無ければ、平滑コンデンサ21へエネルギーが蓄えられ平滑コンデンサ21の両端の直流電圧が上昇する。この直流電圧の上昇を直流電圧検出器18で検出し、直流電圧レベル設定器19からの超過分を積分して周波数補正量fcを補正することにより、直流過電圧を抑制しつつ内部周波数基準f*を誘導電動機4の回転周波数に速やかに合わせることが可能となる。
Thus, when the initial frequency value fos of the initial frequency offset
このように電力変換器2の直流電圧を再起動時の制御に用いても、実施例1の場合と同様に誘導電動機4に与えるショックを最小にして再起動することが可能となる。
As described above, even when the DC voltage of the
尚、図8においては、2レベル変換回路の例を示したが、3レベル構成や、単相インバータを多重スター接続した構成であっても直流電源回路が回生機能を有しなければ、同様の効果が得られる。 In FIG. 8, an example of a two-level conversion circuit is shown. However, if the DC power supply circuit does not have a regenerative function even in a three-level configuration or a configuration in which a single-phase inverter is connected in multiple stars, An effect is obtained.
図9は本発明の実施例4に係る電力変換装置の回路構成図である。この実施例4の各部について、図1の実施例1に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例4が実施例1と異なる点は、電力変換器2の出力電圧を検出する出力電圧検出器23u、23v及び23w、この出力を受けて再起動時の電圧振幅V_f及び周波数f_fを演算するPLL(Phase Locked Loop)回路24を設け、起動モード時の磁束レート器6Bの初期値を、PLL回路24で演算された電圧振幅V_fを周波数f_fで割った値とし、また、PLL回路24で演算された周波数f_fを周波数初期値オフセット回路15の周波数初期値fosに置き換えるようにした点である。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention. About each part of this Example 4, the same part as each part of the power converter device which concerns on Example 1 of FIG. 1 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that
図10は、実施例4の動作タイムチャートである。図10の動作タイムチャートには、内部周波数基準f*、V/f比Φ*、電圧基準V*及び有効電流Irの時間推移が示されている。 FIG. 10 is an operation time chart of the fourth embodiment. The operation time chart of FIG. 10 shows time transitions of the internal frequency reference f *, the V / f ratio Φ *, the voltage reference V *, and the effective current Ir.
図10に示した様に、再起動時の内部周波数基準f*はPLL回路24で演算された周波数f_f即ち誘導電動機4の回転周波数と一致し、また再起動時の電圧基準V*はPLL回路24で演算された電圧振幅V_fと一致する。従って起動時から直接領域3の調整を行うこととなり、短時間で通常モードのV/F比まで到達することが可能となる。
As shown in FIG. 10, the internal frequency reference f * at the time of restart coincides with the frequency f_f calculated by the
出力電圧検出回路23u、23v及び23wを用いて誘導電動機4の残留電圧を検出し、誘導電動機4の回転周波数が得られる場合であっても、最初からV/f比を定格値で出力すると、その電圧差から誘導電動機へのラッシュ電流が発生するが、本方式によれば、再起動時のV/f比を検出した電圧/周波数の比に設定しているので、再起動時のラッシュ電流は生じない。
Even when the residual voltage of the
誘導電動機4が機械負荷等により回されていてその回転周波数が予め分かっている場合や、本実施例のように、停電後の復帰時に、何らかの手段で誘導電動機4の回転周波数を検出または推定可能な場合には、その周波数を再起動時の初期値として設定することにより、領域1及び領域2の時間を大幅に短縮することができる。
When the
以上説明したように、本発明の実施例4に係る電力変換装置によれば、実施例1の場合と同様に誘導電動機へ与えるショックを最小にし、且つより短時間で再起動することが可能となる。 As described above, according to the power conversion device of the fourth embodiment of the present invention, the shock applied to the induction motor can be minimized and restarted in a shorter time as in the case of the first embodiment. Become.
尚、以上の説明において、再起動を行う場合を中心に説明を行ったが、本発明に係る電力変換装置は必ずしも再起動に限ることなく、通常の起動時にも適用可能であることは言うまでもない。 In the above description, the description has been made centering on the case of restarting. However, it goes without saying that the power conversion device according to the present invention is not necessarily limited to restarting but can also be applied during normal startup. .
1 交流電源
2 電力変換器
3 制御器
4 誘導電動機
5 周波数設定器
6A、6B レート器
7 V/f比設定器
8A、8B 積分器
9u、9v、9w 電流検出器
10A 振幅位相3相変換器
10B 電流変換回路
11A 力行電流設定器
11B 回生電流設定器
12 比較器
13 起動モード終了判定回路
14A、14B 切換器
15 周波数初期値オフセット回路
16 瞬時電力演算回路
17A 力行電力設定器
17B 回生電力設定器
18 直流電圧検出器
19 直流電圧設定器
20 直流電源回路
21 平滑コンデンサ
22 インバータ回路
23u、23v、23w 電圧検出器
24 PLL回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
この電力変換器の出力を制御する制御部と、
前記誘導電動機の入力電流を検出する電流検出手段と
から構成され、
前記制御部は、
前記交流電動機に与える周波数基準信号を調整する周波数調整手段と、
周波数と出力電圧の比を調整するV/f比調整手段と、
前記周波数調整手段から得られる周波数とV/f比の積で電圧指令を演算し、前記誘導電動機の端子電圧を制御する電圧制御手段と、
前記電流検出手段により検出された電流から前記電圧指令と同位相の有効電流を演算する手段とを備え、
前記誘導電動機を起動または再起動するとき、
前記V/f比調整手段における周波数は所定の初期周波数、V/f比は所定の初期V/f比とし、
前記有効電流が所定の回生閾値から所定の力行閾値の範囲内の時は前記V/f比を所定のV/f比上昇方法で上昇させ、
前記有効電流が所定の回生閾値以下または力行閾値以上の時は前記V/f比を保持すると共に、前記有効電流と所定の回生閾値または力行閾値との差分から所定の周波数調整方法で出力周波数を調整し、
前記V/f比が所定の値になった時に前記周波数調整を終了し、その後、前記調整された周波数から与えられた周波数基準信号に従って、周波数及び電圧を制御して通常運転モードに移行することを特徴とする電力変換装置。 A power converter that drives an induction motor by converting AC input into AC output of variable frequency and variable voltage;
A control unit for controlling the output of the power converter;
A current detecting means for detecting an input current of the induction motor;
The controller is
A frequency adjusting means for adjusting a frequency reference signal to be given to the AC motor;
A V / f ratio adjusting means for adjusting a ratio between the frequency and the output voltage;
A voltage control means for calculating a voltage command by a product of the frequency obtained from the frequency adjusting means and a V / f ratio, and controlling a terminal voltage of the induction motor;
Means for calculating an effective current in phase with the voltage command from the current detected by the current detection means;
When starting or restarting the induction motor,
The frequency in the V / f ratio adjusting means is a predetermined initial frequency, the V / f ratio is a predetermined initial V / f ratio,
When the effective current is within a range from a predetermined regeneration threshold to a predetermined powering threshold, the V / f ratio is increased by a predetermined V / f ratio increasing method,
When the effective current is less than or equal to a predetermined regeneration threshold or greater than or equal to the power running threshold, the V / f ratio is maintained, and the output frequency is adjusted by a predetermined frequency adjustment method from the difference between the effective current and the predetermined regeneration threshold or power running threshold. Adjust
The frequency adjustment is terminated when the V / f ratio reaches a predetermined value, and then the frequency and voltage are controlled in accordance with the frequency reference signal given from the adjusted frequency to shift to the normal operation mode. The power converter characterized by this.
この電力変換器の出力を制御する制御部と、
前記誘導電動機の入力電流を検出する電流検出手段と
から構成され、
前記制御部は、
前記交流電動機に与える周波数基準信号を調整する周波数調整手段と、
周波数と出力電圧の比を調整するV/f比調整手段と、
前記周波数調整手段から得られる周波数とV/f比の積で電圧指令を演算し、前記誘導電動機の端子電圧を制御する電圧制御手段と、
前記電流検出手段により検出された電流と前記電圧指令とから瞬時有効電力を演算する手段とを備え、
前記誘導電動機を起動または再起動するとき、
前記V/f比調整手段における周波数は所定の初期周波数、V/f比は所定の初期V/f比とし、
前記瞬時有効電力が所定の回生閾値から所定の力行閾値の範囲内の時は前記V/f比を所定のV/f比上昇方法で上昇させ、
前記瞬時有効電力が所定の回生閾値以下または力行閾値以上の時は前記V/f比を保持すると共に、前記瞬時有効電力と所定の回生閾値または力行閾値との差分から所定の周波数調整方法で出力周波数を調整し、
前記V/f比が所定の値になった時に前記周波数調整を終了し、その後、前記調整された周波数から与えられた周波数基準信号に従って、周波数及び電圧を制御して通常運転モードに移行するようにしたことを特徴とする電力変換装置。 A power converter that drives an induction motor by converting AC input into AC output of variable frequency and variable voltage;
A control unit for controlling the output of the power converter;
A current detecting means for detecting an input current of the induction motor;
The controller is
A frequency adjusting means for adjusting a frequency reference signal to be given to the AC motor;
A V / f ratio adjusting means for adjusting a ratio between the frequency and the output voltage;
A voltage control means for calculating a voltage command by a product of the frequency obtained from the frequency adjusting means and a V / f ratio, and controlling a terminal voltage of the induction motor;
Means for calculating instantaneous active power from the current detected by the current detection means and the voltage command;
When starting or restarting the induction motor,
The frequency in the V / f ratio adjusting means is a predetermined initial frequency, the V / f ratio is a predetermined initial V / f ratio,
When the instantaneous active power is within a predetermined power running threshold range from a predetermined regeneration threshold, the V / f ratio is increased by a predetermined V / f ratio increasing method,
When the instantaneous active power is less than or equal to a predetermined regeneration threshold or greater than or equal to a power running threshold, the V / f ratio is maintained and output by a predetermined frequency adjustment method from the difference between the instantaneous active power and the predetermined regeneration threshold or power running threshold. Adjust the frequency,
The frequency adjustment is terminated when the V / f ratio reaches a predetermined value, and then the frequency and voltage are controlled according to the frequency reference signal given from the adjusted frequency to shift to the normal operation mode. The power converter characterized by having made it.
この電力変換器の出力を制御する制御部と、
前記電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と
から構成され、
前記制御部は、
前記交流電動機に与える周波数基準信号を調整する周波数調整手段と、
周波数と出力電圧の比を調整するV/f比調整手段と、
前記周波数調整手段から得られる周波数とV/f比の積で電圧指令を演算し、前記誘導電動機の端子電圧を制御する電圧制御手段と
を備え、
前記誘導電動機を起動または再起動するとき、
前記V/f比調整手段における周波数は所定の初期周波数、V/f比は所定の初期V/f比とし、
前記直流電圧検出手段による検出値が所定の直流電圧設定値以内の時は前記V/f比を所定のV/f比上昇方法で上昇させ、
前記直流電圧検出手段による検出値が所定の直流電圧設定値以上の時は、前記V/f比を保持すると共に、前記直流電圧検出手段による検出値と所定の直流電圧設定値との差分から所定の周波数調整方法で出力周波数を調整し、
前記V/f比が所定の値になった時に前記周波数調整を終了し、その後、前記調整された周波数から与えられた周波数基準信号に従って、周波数及び電圧を制御して通常運転モードに移行するようにしたことを特徴とする電力変換装置。 A non-regenerative type power converter that converts an AC input into an AC output of variable frequency and variable voltage and drives an induction motor;
A control unit for controlling the output of the power converter;
DC voltage detection means for detecting the DC voltage of the power converter,
The controller is
A frequency adjusting means for adjusting a frequency reference signal to be given to the AC motor;
A V / f ratio adjusting means for adjusting a ratio between the frequency and the output voltage;
Voltage control means for calculating a voltage command by the product of the frequency obtained from the frequency adjusting means and the V / f ratio, and for controlling the terminal voltage of the induction motor;
When starting or restarting the induction motor,
The frequency in the V / f ratio adjusting means is a predetermined initial frequency, the V / f ratio is a predetermined initial V / f ratio,
When the detected value by the DC voltage detecting means is within a predetermined DC voltage set value, the V / f ratio is increased by a predetermined V / f ratio increasing method,
When the detected value by the DC voltage detecting means is equal to or greater than a predetermined DC voltage set value, the V / f ratio is maintained and a predetermined value is determined from the difference between the detected value by the DC voltage detecting means and the predetermined DC voltage set value. Adjust the output frequency with the frequency adjustment method of
The frequency adjustment is terminated when the V / f ratio reaches a predetermined value, and then the frequency and voltage are controlled according to the frequency reference signal given from the adjusted frequency to shift to the normal operation mode. The power converter characterized by having made it.
前記周波に比例する量を積分して周波数換算した量を、前記初期周波数に加算して調整するようにしたこと特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 The initial frequency is 0,
The power converter according to claim 3, wherein an amount obtained by integrating an amount proportional to the frequency and converted into a frequency is added to the initial frequency for adjustment.
起動または再起動した時の有効電流または瞬時有効電力が負の場合、前記初期周波数を誘導電動機の使用最大周波数運転に置き換えるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。 The initial frequency is 0,
The electric power according to claim 1 or 2, wherein when the active current or instantaneous active power at the time of starting or restarting is negative, the initial frequency is replaced with an operating maximum frequency operation of the induction motor. Conversion device.
前記初期周波数は前記電圧検出手段で検出した周波数とし、
前記初期V/f比は前記電圧検出手段で検出した電圧振幅と周波数の比
とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の電力変換装置。 Furthermore, it has voltage detection means for detecting the frequency of the alternating voltage of the induction motor and its voltage amplitude,
The initial frequency is a frequency detected by the voltage detection means,
4. The power converter according to claim 1, wherein the initial V / f ratio is a ratio of a voltage amplitude and a frequency detected by the voltage detection unit. 5.
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