(57)【要約】【課題】定常運転時において駆動負荷となるモータと、回生負荷となるモータを有し、各モータを、共通のコンバータを直流電源とするインバータで制御する場合の共通コンバータ容量が大きくなる。【解決手段】共通の運転用コンバータの他に始動用コンバータを設ける。ライン設備機械の始動時には始動用コンバータでラインの始動を開始し、回生負荷が定常運転になった時に始動用コンバータから運転用コンバータに切換えるよう構成した。また、ラインが複数の場合には、ライン毎に順次始動を開始すると共に、各ラインの始動時に始動するラインの各インバータに始動用コンバータを接続して始動を開始し、始動終了時には運転用コンバータに切換えるよう構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動及び定常運転時において駆動負荷となる第１のモータと、始動時には駆動負荷となり定常運転時に回生負荷となる第２のモータを有し、各モータはそれぞれインバータに接続し、この各インバータの直流電圧を共通の運転用コンバータから受電するようライン１系列分をセット構成したライン設備において、
前記共通の運転用コンバータの他に始動用コンバータを設け、前記ライン設備の始動時には始動用コンバータで前記ラインの始動を開始し、前記第２のモータが定常運転になった時に始動用コンバータから運転用コンバータに切換えるよう構成したことを特徴としたコンバータ共通電源装置。
【請求項２】
前記ライン設備は複数のＮラインで構成してライン毎に順次始動を開始すると共に、各ライン始動時に始動するラインの各インバータに始動用コンバータを接続して始動を開始し、始動終了時には運転用コンバータに切換えるよう構成したことを特徴とした請求項1記載のコンバータ共通電源装置。
【請求項３】
前記運転用コンバータの容量を、前記Ｎライン分の容量としたことを特徴とした請求項1又は２記載のコンバータ共通電源装置。
【請求項４】
前記運転用コンバータを、Ｎライン分各別に設けたことを特徴とした請求項1又は２記載のコンバータ共通電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバータ共通電源装置に係り、特に共通のコンバータから複数のインバータへ電力を供給する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、合成繊維機械用の制御装置においては、非特許文献１に記載されているように、複数のインバータに対し直流電源として共通のコンバータ（順変換回路）が使用されている。図６はそのシステム構成を示したものである。すなわち、共通のコンバータ１に複数台（ここでは4台）のインバータ（逆変換回路）２（２ａ〜２ｄ）が接続され、各インバータにはそれぞれモータＭ１〜Ｍ４が接続されている。
【０００３】
合成繊維機械装置では複数台のローラや巻取り軸を駆動するモータが設置され、図６が紡糸ラインとすると、上位のインバータ２ａがゴデットロールとなり、インバータ２ｂはトラバース用、インバータ２ｃがスピンドル用等に使用され、更に、特許文献１で示すように1台の共通コンバータに複数のインバータが接続されて制御される。
【特許文献１】特開２００５−１３２５３４
【非特許文献１】株式会社明電舎発行、明電時報「合成繊維機械用インバータTHYFREC-VT630MS」2004.NO.4,ｐ11〜15、
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
合成繊維機械装置のように、１つの紡糸ラインに複数のローラや巻取り軸を駆動するためのモータを接続して多数台のモータを同期させながら運転する場合、紡糸筒から出てくる紡糸が撓まないように張力をかけて運転している。このため、モータの回転数は、［上流のゴデットロール＜下流のスピンドル］の関係となり、上流のゴデットロール駆動用のモータは、インバータの指令値より高い回転数となって回生負荷となる。一方、紡糸ラインの運転立上げ時には、ゴデットロールからスピンドルへ紡糸を送らなければならないため、ゴデットロールとスピンドルの両方は駆動負荷となる。
【０００５】
一般に、駆動負荷と回生負荷を有する設備ラインにおいてコンバータ共通方式を採用する場合、駆動負荷容量から回生負荷容量を差し引いた容量でコンバータは運転可能である。しかし、これは定常運転の場合で、合成繊維機械装置のゴデットロールのように、定常時では回生負荷でも始動時には駆動負荷となる場合が多い。そのような場合のコンバータ容量は、回生負荷と駆動負荷の容量を合わせたものとなっているため、比較的大きな容量のコンバータが必要となる問題を有している。
【０００６】
本発明が目的とするとこは、共通方式におけるコンバータ容量を低減したコンバータ共通電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、始動及び定常運転時において駆動負荷となる第１のモータと、始動時には駆動負荷となり定常運転時に回生負荷となる第２のモータを有し、各モータはそれぞれインバータに接続し、この各インバータの直流電圧を共通の運転用コンバータから受電するようライン１系列分をセット構成したライン設備において、
前記共通の運転用コンバータの他に始動用コンバータを設け、前記ライン設備の始動時には始動用コンバータで前記ラインの始動を開始し、前記第２のモータが定常運転になった時に始動用コンバータから運転用コンバータに切換えるよう構成したことを特徴としたものである。
【０００８】
本発明の請求項２は、ライン設備は複数のＮラインで構成してライン毎に順次始動を開始すると共に、各ライン始動時に始動するラインのインバータに始動用コンバータを接続して始動を開始し、始動終了時には運転用コンバータに切換えるよう構成したことを特徴としたものである。
【０００９】
本発明の請求項３は、運転用コンバータの容量を、前記Ｎライン分の容量としたことを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の請求項４は、運転用コンバータを、Ｎライン分各別に設けたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、本発明によれば、ライン設備の始動時には始動用コンバータでラインの始動を開始し、第2のモータが定常運転になった時に始動用コンバータから運転用コンバータに切換えるように構成したことにより、コンバータ容量の低減を可能としたものである。容量の低減が図られることにより、小容量のコンバータで済み、イニシャルコストが低減される。また、従来では大容量のコンバータで小容量の負荷を運転していたが、本発明では最適容量での運転となるので運転効率が向上し、ランニングコストの低減も可能となる。さらに、コンバータそのものが小さくなることにより、周辺機器もコンバータに見合ったものにできるため、設置スペースの省力化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施例を示す構成図である。（ａ）図において、１０は始動用コンバータ、１（ａ〜ｎ）は各別ライン固有の運転用コンバータである。Ｍ１（ａ〜ｎ），Ｍ２（ａ〜ｎ）はモータで、Ｍ１ａは始動及び定常運転時において駆動負荷となる第１のモータ、Ｍ２ａは合成繊維機械装置のゴデットロールのように始動時には駆動負荷となるが、定常運転時に回生負荷となる第２のモータで、それぞれのモータＭ１ａ，Ｍ２ａにはインバータ２ａが接続され、これら運転用コンバータ１ａ、駆動負荷と回生負荷となる第1，第２のモータＭ１ａ，Ｍ２ａとインバータ２ａの組合せでセット構成され、ライン１系列分のライン設備が構成される。したがって、ライン設備がＮ個の場合にはラインａ〜ｎのセットが設置される。３はセット切換部で、このセット切換部３は、各ラインａ〜ｎの始動時には当該ラインの各インバータの直流側に始動用コンバータ１０を接続し、定常運転に入った時に運転用コンバータ１（ａ〜ｎ）に切換えてｎライン分を順次切換えながら始動する。
【００１３】
図２は図１に示す構成のラインにおける始動方法のフローチャートで、ステップＳ１で先ずａラインの始動を実行する。その際、ａラインの各インバータ２ａの電源はセット切換部３を介して始動用コンバータ１０側に接続されている。したがって、各インバータ２ａは、始動用コンバータ１０の直流出力電圧に基づき予め定めたＶ／Ｆパターンで徐々に出力周波数を上昇させ、第1、第２のモータＭ１ａ，Ｍ２ａの回転数を上昇方向に制御する。ステップＳ２では、1セット目であるラインａは定常運転に入ったか否かが判断される。この判断は、例えば、第２のモータＭ２ａが回生状態に入ったか否かなどにより判断され、定常運転に入った場合には、ステップＳ３で始動用コンバータ１０から運転用コンバータ１ａにコンバータを切換え、以後のａラインは運転用コンバータ１ａによって運転される。すなわち、始動時のコンバータ容量は［駆動負荷容量＋回生負荷容量］となり、また、定常運転時のコンバータ容量は［駆動負荷容量−回生負荷容量］となる。
【００１４】
ステップＳ４ではｎセット目が定常運転中か否か、つまり、ラインａ〜ｎのライン設備の始動が完了したか否かを判断し、完了してない場合にはステップＳ５において、始動用コンバータ１０でＡ＋１（ただし、Ａは１から（ｎ−１）までの数）とする。すなわち、図１（ｂ）で示すようにセット切換部３を介して次のラインであるｂラインに始動用コンバータ１０を接続し、ａラインと同様に各インバータ２ｂは、始動用コンバータ１０の直流出力電圧に基づき予め定めたＶ／Ｆパターンで徐々に出力周波数を上昇させ、第１と第２のモータＭ１ｂ，Ｍ２ｂの回転数を上昇方向に制御し、以下同様にステップＳ２〜Ｓ４を繰返す。ステップＳ４でｎラインの始動が終了したと判断されたときには、ラインａ〜ｎまでの全ラインの始動が完了となる。
【００１５】
図３は他の実施例を示すシステム構成図で、この実施例は運転用のコンバータ１を全ライン分の定常運転時の負荷容量を持つ1台のコンバータで構成される点が、前記実施例とことなる。
図4は、図３に示す構成のラインおける始動方法のフローチャートである。ステップＳ１０で、ａラインの各インバータ２ａの直流電源はセット切換部３を介して始動用コンバータ１０側に接続される。したがって、ａラインの各インバータ２ａは、始動用コンバータ１０の直流出力電圧に基づき予め定めたＶ／Ｆパターンで徐々に出力周波数を上昇させ、第１と第２のモータＭ１ａ，Ｍ２ａの回転数を上昇方向に制御する。ステップＳ１１では、1セット目であるラインａは定常運転に入ったか否かが判断され、定常運転に入った場合には、ステップＳ１２で始動用コンバータ１０から運転用コンバータ１に切換え、以後のａラインはコンバータ１によって運転される。
【００１６】
ステップＳ１３では、ｎセット目が定常運転中か否かが判断され、ｎセットの始動が完了してない場合、ステップＳ１４において始動用コンバータ１０でＡ＋１とする。したがって、次のラインであるｂラインに始動用コンバータ１０が接続され、ａラインと同様に各インバータ２ｂは、始動用コンバータ１０の直流出力電圧に基づき予め定めたＶ／Ｆパターンで徐々に出力周波数を上昇させ、第１と第２のモータＭ１ｂ，Ｍ２ｂの回転数を上昇方向に制御し、以下同様にステップＳ１２〜Ｓ１４を繰返す。ステップＳ１４でｎラインの始動が終了したと判断されたときには、ラインａ〜ｎ間での全ラインの始動が完了となる。
【００１７】
次に設備全体としての必要なコンバータ容量について比較する。
今、駆動側の第１のモータ容量をＭ１、回生側の第２のモータ容量をＭ２、ライン数をＮとすると、
（１）図５で示す従来のシステムの場合には、
総コンバータ容量＝（Ｍ１＋Ｍ２）×Ｎ
となる。
（２）図１（ａ）で示すシステムの運転用コンバータｎ台の場合には、
始動用コンバータ容量＝（Ｍ１＋Ｍ２）×１ライン
運転用コンバータ容量＝（Ｍ１−Ｍ２）×Ｎライン
総コンバータ容量＝始動用コンバータ容量＋運転用コンバータ容量
＝（Ｍ１＋Ｍ２）＋（Ｍ１−Ｍ２）×Ｎ
となる。
（３）また、図３で示すシステムの運転用コンバータ１台の場合には、
始動用コンバータ容量＝（Ｍ１＋Ｍ２）×１ライン
運転用コンバータ容量＝（Ｍ１−Ｍ２）×Ｎライン
総コンバータ容量＝始動用コンバータ容量＋運転用コンバータ容量
＝（Ｍ１＋Ｍ２）＋（Ｍ１−Ｍ２）×Ｎ
となり、（２）、（３）の本発明の各実施例は、システム構成は多少異なるが同一のコンバータ容量となる。
【００１８】
上記（１）と（２）又は（３）の具体的な数字による容量の差は次の通りである。Ｍ１＝１００ｋＷ，Ｍ２＝５０ｋＷ，Ｎ＝１０ラインとすると、
（１）の場合
総コンバータ容量      ＝（１００＋５０）×１０
＝１５００ｋＷ
（２）又は（３）の場合
総コンバータ容量      ＝（１００＋５０）＋（１００−５０）×１０
＝６５０ｋＷ
となり、大幅なコンバータ容量低減となる。この効果は、ライン数が多ければ多いほど低減率が高くなる。容量が低減されることにより、小容量のコンバータで済むことでイニシャルコストが低減される。また、従来では大容量のコンバータで小容量の負荷を運転していたが、本発明では最適容量での運転となるので運転効率が向上し、ランニングコストも低減される。さらに、コンバータそのものが小さくなることにより、周辺機器もコンバータに見合ったものにできるため、設置スペースの省力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例を示すシステム構成図で、（ａ）はシステム図、（ｂ）はライン切換え時の説明図。
【図２】本発明の始動時のフローチャート。
【図３】本発明の他の実施例を示すシステム構成図。
【図４】本発明の他の始動時のフローチャート。
【図５】従来のライン設備の構成図。
【図６】ライン設備の説明図。
【符号の説明】
【００２０】
１（１ａ，１ｂ，…）…  運転用（共通）コンバータ
２（２ａ，２ｂ，…）…  インバータ
３…  セット切換部
１０…  始動用コンバータ
Ｍ１（ａ，ｂ，…）…  駆動側モータ（第1モータ）
Ｍ２（ａ，ｂ，…）…  回生側モータ（第２モータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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