JPS5872378A - パルス幅変調型インバ−タ装置 - 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】 本発明はパルス幅変ｌｉｌ型インバータ装置に係り、特
に慣性運転時にある負荷電動機群の拾い上げ時に際して
、特にオープンルーズのＡＶＲ運転（電圧制御）より閉
ループのＡＶＲ運転えの切換えを円滑にし、スムーズに
定常時の制御えと移行できるインバータ装置を提供しよ
うとするものである。

パルス幅変ｔｓｍインバータ装置で可変速運転していた
負荷電動機群の任意の１台が地絡事故を生じて選択速断
し、残シの健全機をインバータを再始動して拾い上ける
場合とか、さらにはインバータ装置の交流入力電源が何
らかの原因で瞬時停電し、復電時にインバータ装置を再
始動して慣性で回転している負荷電動機群を拾い上げる
ような場合、電圧形インバータ或いは電流形インバータ
であれは、順変換部の直流出力電圧を制御するととによ
ってインバータの出力電圧を制御するものであるから、
負荷電動機群を拾い上は彼ただちにインバータ側では電
圧制御系を閉ループで動作させ、インバータの出力電圧
Ｖと出力周波数Ｆとを所定の関係比を以って徐々に上昇
して行き、所定の定常運転えと移行できるものであるが
、これに対してパルス幅変調型インバータであれは、イ
ンバータの出力電圧の制御は、よく知られているように
搬送波の三角波信号の振幅値を一整するか、さらにはイ
ンバータ出力周波数と同一の周波数を発生する正弦波発
生回路の正弦波信号の波高値ｔ−Ｍ整して、インバータ
出力電圧のパルス幅ヲテヨッピング制御するものである
から、負荷電動機群を拾い上げ後ただちに電圧制御系を
閉ループで動作させることはできない。従って負荷電動
機群を拾い上げた後は、電圧制御系の電圧制御用増幅器
を含めた回路を一旦切離して、所謂オープンループでイ
ンバータの出力電圧を制御し除々に上昇して行く方法が
とられている。かかる運転時で問題となるのは、例えば
ＡＶＲ運転をオープンループよシ閉ループに切換える場
合、どの時点でぃが々る信号をとらえて切換えるかと云
う切換え時のタイミングの問題点、さらには定常運転え
と移行するまでの所要時間をいかに短縮するかと云う始
動時間の問題点、さらには負荷電動機側に対して何らシ
ョックを与えることなくスムーズに切換えるかなど、拾
い上は後のパルス幅変調型インバータ装置の制御法には
いまだ未解決の問題が山積している。

本発明はこの点に鑑みて発明されたものであって、特に
本願は関数発生器の出力と電圧制御用増幅器の出力とが
一致した時点を切換え点としたことを、動作上の一特徴
°とし以下実施例に基づき詳述する。

図は本実施例の具体的な回路構成図を示し、同実施例で
ＩＶは対象となるパルス幅変調型インバータ装置を表わ
しておりその主回路構成はよく知られているので省略し
てなる。１はインバータの出力母線と負荷側母線とを開
閉する為の交流速断器で、２１〜２ｎは負荷電動機群６
１〜６ｎを開閉する為の電磁接触器で、４は定常時はイ
ンバータの出力電圧を負荷電動機の拾い上げ時は電動機
誘起電圧を取出す為の電圧検出用変成器で、５は変成器
より取出された交流電圧を整流して所望の電圧信号を取
出す整流回路で、６は交流入力電圧を矩形波に波形変換
する為の波形整形回路で、７は波形整形回路より入力さ
れる「１」なる信号と「０」なる信号との時間を計測し
て周波数を検出して拾い上は後のインバータ出力周波数
を設定する設定回路で、８は入力されるパルス列のデジ
タル信号を直流レベルの電圧信号に変換する為のＤ／Ａ
変換回路で、９は電圧検出信号と電圧指令信号とを比較
する比較回路で、１０は誤差電圧を一旦増幅する為の電
圧制御用増幅器で、１１は誤差電圧を増幅した直流レベ
ルの電圧信号をパルス列のデジタル信号に変換する第１
のｌ変換回路で、１２は直流レベルの電圧信号をパルス
列のデジタル信号に変換する第２のめ変換回路で、１６
はパルス幅制御装置で、この装置は周波数設定回路７で
設定した周波数指令信号を基に所定のパルス信号を発振
する発振器１４と、この発振器１４よりのパルス信号を
積分して搬送波の三角波信号を発生する三角波信号発生
回路１５と、発振器よりのパルス信号を基にインバータ
の出力周波数と同一周波数の三相の正弦波信号を発生す
る正弦波信号発生回路１７と、誤差電圧をデジタル化し
た入力信号と、直流レベルの電圧信号をディジタル化し
た入力信号とを基に三角波信号の変調度を決定して且つ
三角波信号の振幅値を調整する為の振幅調整回路１６と
、決定された変調度を基に三角波信号を変調する変調回
路１８と、変調された三角波信号と三相の正弦波信号と
を付き合せる比較回路１９と、比較回路１９で得た三角
波信号と正弦波信号との交点を基に所定パルス幅の信号
を得ゲート信号とするゲート回路２０と、ゲート信号を
増幅する為のゲート増幅回路２１とでそれぞれ構成され
る。２２は関数発生回路で、この回路は例えば電圧指令
信号が時間の経緯に対して平方Ｓ特性（ルート特性）で
上昇するような特性を有し、電動機の拾い上げ時点で投
入されるように予じめ前原って規定しである。２３は一
致検出回路で、この回路は後述する最大値導出回路より
導ひかれる信号レベルと電圧制御用増幅器の出力信号レ
ベルとが一致する量を監視する為のもので、Ｓｌは電動
機拾い上は後のオーフンループ運転で閉路する第１の接
点で、Ｓ。

４定常モード時或いは電動機拾い上は後の定常モードえ
と移行するまでの閉ルーフ”運転時に閉路する第２の接
点で、実施例では接点を適用した場合を示したが実用的
には無接点の電子スイッチが適用されるものである。

以上のように構成される本実施例の動作を述べるに、定
常運転時に何らかの原因で負荷電動機群６、〜６ｎの中
で任意の１台が地絡事故等を生じて、パルス幅変駒型イ
ンバータ装置ＩＶを直ちに停止し事故機を切離した後に
当該インバータを再始動し、よく知られている方法で所
定の位相合せを行なった後に交流遮断器１を投入して健
全機の負荷電動機群を拾い上げるような場合、さらには
商用周波電源が瞬時停電しインバータの周波数制御系の
みを活かした状態で所定の位相合せを行った後に、１の
交流速断器を投入して健全機の負荷電動機群を拾い上け
るような場合、本実権例では、先ず第１の接点Ｓ、を開
略し第２の接点Ｓ２を閉路した状態で電圧検出用変成器
４より取込んだ負荷側の誘起電圧検出信号を基に、この
検出信号を波形整形回路６で矩形波の信号に波形変換し
て「１」のレベルの信号と「０」のレベルの信号とを得
、これら両信号の時間を７の周波数設定回路で計測して
負荷側の誘起電圧の周波数を検出し、この周波数検出信
号を基にインバータ再始動時の周波数を設定する。この
ようにして設定した周波数指令信号をＤ／Ａ変換回路８
で直流レベルの電圧信号に変換して電圧指令信号を得て
、この電圧指令信号と整流回路５よシ導びかれる電圧検
出信号とを９の比較回路で比較し、誤差電圧を生ずれば
、この誤差電圧を電圧制御用増幅器１０で一旦増幅して
接点８．を通して第１の昨変換回路１１に導ひき、増幅
した誤差電圧をパルス列のデジタル信号に変換して振幅
値調整回路１６に与える。この動作と並行して整流回路
５で得た電圧検出信号を第２のめ変換回路１２でパルス
列のデジタル信号に変換した信号と、周波数設定回路７
で設定したパルス列の周波数信号を基に発振回路１４を
動作させ、この発振パルス信号群を１５の三角波発生回
路で所定の積分動作を行なって得られた搬送波の三角波
信号とが、１６の振幅値調整回路にそれぞれ入力される
ので、この振幅値調整回路１６では搬送波の三角波信号
の変調度合を入力される各デジタル信号に基づき決定し
て、決定された変調変通りに１８の変−回路で三角波信
号を変調する。このようにして変調された三角波信号と
、入力される発振パルス信号を基にして正弦波発生回路
１７で発生し九三相の正弦波信号とを比較回路１９で付
き合せ、この付き合せた両信号の交点を基に任意の幅の
ゲート信号を２０のゲート回路で得て、このゲート信号
を２１の増幅回路で一旦増幅してパルス幅変１１４ｉ型
゛インバータＩＶに供給することによって、インバータ
の出力周波数および出力電圧を慣性で回転する負荷電動
機の銹起電圧−周波数通りに追従制御させる。

以上のような所定の動作を踏まえてインバータを再始動
し、インバータの出力周波数および出力電圧を上昇して
行って、負荷電動機側の誘起電圧の零点検出信号を基に
よく知られている方法で所定の位相合せを行ない、イン
バータと負荷電動機側とで同期がとられた旨を検出する
と、この検出信号を基に交流遮断器１を投入して健全機
の負荷電動機群を拾い上げると同時に、今まで閉路して
いるＳ２の接点を開路し他方の接点Ｓ１を閉路して、所
定の位相合せ時に閉ループで運転していた電圧制御系を
オープンループに切換える。このようにして電圧制御系
をオープンループに切換えると、整流回路５より導びか
れた負荷側の誘起電圧検出信号をＤｓ　　Ｄｔの最大値
導出回路に入力して、この最大値導出回路で入力される
電圧検出信号と関数発生回路２２で発生した所定モード
の電圧信号とを付き合せ、大きい方の信号を接点Ｓｔを
通して第１のＡ／Ｄ変換回路１１に出力するようにする
。ここで関数発生回路２２の出力電圧信号の特性を、例
えば拾い上げ時点の電動機誘起電圧と出力周波数との相
互関係は、周波数に比し電圧の方が低いので、この関係
を補正すべく時間の経緯に対して電圧が平方根特性で上
昇する特性としているので、負荷電動機を拾い上げた時
点では直ちに関数発生（回路２２で発生した所定モード
の電圧信号が、接点Ｓ１→Ａ／Ｄ変換回路１１の経路を
通して振幅値調整回路１６に導びかれるようになる。従
って振幅値調整回路１６では、三角波発生回路１５よ９
導びかれる搬送波の三角波信号の変調度合を関数発生回
路２２より入力される電圧信号を基に順次決定して行っ
て、決定された変調変通りに三角波信号を変調して、こ
の三角波信号と三相の正弦波信号との交点を比較回路１
９で求めて、所望のパルス幅のゲート信号を２０のゲー
ト回路で得る。このようにして得られたゲート信号群を
基に逆変換部の素子群を点弧制御することによって、イ
ンバータの出力電圧のパルス幅を順次チョッピング制御
して行って出力電圧を関数発生回路の電圧指令通りに上
昇させる。以上のようなオープンループの電圧制御の下
でＡ／Ｄ変換回路８より入力される電圧指令信号と整流
回路５より入力される電圧検出信号との誤差電圧を増幅
した信号と、関数発生回路２２より導びかれる電圧信号
との大小関係を２５の一致検出回路で監視されている。

インバータの出力電圧が急激に上昇して行って負荷電動
機群が一層加速され、所定のパターンモードの電圧指令
信号と負荷電動機側の誘起電圧検出信号とのレベルが一
致した旨を２５の検出回路で検出すると、この検出信号
を基にＳｌの接点が開路され他方の接点Ｓ２が閉路しｒ
１所定の電圧制御をオープンループより閉ループ運転え
と切換える。このように閉ループ運転に切換えた後は、
電圧制御用増幅器１０の出力信号を基に振幅値調整回路
１６で三角波信号の変１４度合を決定して、所定のチョ
ッピング制御を行なう定常モードえと移行させるもので
ある。なお述上のパルス幅制御は、搬送波の三角波信号
の振幅値を調整して行なう場合を述べたが、例えばイン
バータの出力周波数と同一の周波数を発生する三相の正
弦波信号の波高値を、電圧制御用増幅器の出力信号さら
には関数発生回路の出力信号で調整して所定のパルス幅
制御を行なうようにしてもよい。

以１−のように、本発明に於ては負荷電動機拾い上げ後
のオープンループの電圧制御を閉ループ運転えと切換え
る移行時点の決定を、電圧制御系の増幅器出力信号レベ
ルと関数発生回路の出力電圧指令信号レベルとが一致し
たことを条件にして切換えるようにしたものでらるから
、以”下に示すように種々の効果を奏するものである。

■　単に関数発生回路の出力と電圧制御用増幅器の出力
とを監視すれば定常モードえと移行できるようにしたも
のであるから、インバータ制御系および負荷側には何ら
ショックを与えることなくスムーズに移行することかで
きる。

■　負荷電動機群の拾い上げ後は、出力周波数に比し出
力電圧を高めて電動機を加速し且つオープンループで所
定の電圧制御を行なうものであるから、制御系は何らハ
ンチングを生ずることなく安定性を有し、しかも定常運
転モードまでの始動時間を短縮することができ■　オー
プンループ運転より閉ループ運転えの切換え時点の判別
を琳に関数発生回路の出力と増幅器出力とで行なうよう
にしたものであるから、回路構成を簡素化でき非常に経
済的なインバータ装置を提供することができる１、

【図面の簡単な説明】

図は本発明による一実施例を示すパルス幅変調型インバ
ータ装置の具体的な回路構ＦＭ、図。 ６は波形整形回路、７は周波数設定回路、８はＤ／Ａ変
換回路、１０は電圧制御用増幅器、１１−１２けＤ／Ａ
変換回路、１５けパルス幅制御装置ｆ、１４は発振回路
、１５は三角波信号発生回路、１６は振幅値調整回路、
１７は正弦波信号発生１川路、１８は変調回路、９−１
９は比較回路、２０はゲート回路、２１けゲート増幅回
路、２２は関数発生回路、２！１は一致検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷電動機群を拾い上げた時点よシ所定の速度までの過
   渡期は、電圧制御用増幅器を含めた回路を切離してオー
   プンループで所定の電圧制御を行ない、上記所定の速度
   に達した時点より定常時は閉ループで所定の電圧制御を
   行なうようにしたもノニ於て、オープンループでの所定
   の電圧制御時は、関数発生回路より出力される電圧指令
   を基に搬送波信号の振幅値、又は正弦波信号の波高値を
   １１ＪＩして所定のパルス幅制御を行ない、且つインバ
   ータ出力電圧を出力周波数より高めるべく所定の制御を
   行なうと共に、電圧制御用増幅器の出力信号レベルと上
   記関数発生回路の出力信号レベルとを一致検出回路で監
   視させ、−散積出回路で上記両信号のレベルが一致した
   盲管検出した信号を基にオープンルーズの電圧制御より
   閉ループの電圧制御えと切換え、閉ループでの電圧制御
   時は、電圧制御用増幅器の出力信号を以って搬送波信号
   の振幅値、又は正弦波信号の波高値なｉｉ１整して所定
   のパルス幅制御を行なうようにしたことを特徴とするパ
   ルス幅変調型インバータ装置。