(57)【要約】【課題】大容量、高速回転の交流同期電動機を駆動可能なインバータ装置を得る。【解決手段】交流電力を直流電力に変換する順変換主回路５とＰＷＭ制御逆変換主回路７とを有し、逆変換主回路７の交流電力出力端を変圧器２６で昇圧して交流同期電動機２９を駆動するもので、変圧器２６をバイパスする回路を備え、起動時には、上記バイパス回路により変圧器２６をバイパスすると共に逆変換主回路７のＰＷＭ制御により逆変換主回路７の出力電圧を低い値に制限して交流電動機２９を起動し、一定時間後に上記バイパス回路を遮断して変圧器２６を介する回路に切替えると共に逆変換主回路７のＰＷＭ制御により逆変換主回路７の出力電圧を高い値にして交流同期電動機２９を通常運転に引き込むようにした。【選択図】　　　　図１
2004104842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを２個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するＰＷＭ制御逆変換回路とを一組以上有し、その交流電力出力端を変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記変圧器をバイパスする回路を備え、速度基準信号と交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路をＰＷＭ制御することにより上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路により上記変圧器をバイパスすると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路を遮断して変圧器を介する回路に切替えると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを２個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するＰＷＭ制御逆変換回路とをＮ組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記Ｎ組のうち少なくとも二組の逆変換主回路を交流リアクトルで結合しこの交流リアクトルを介して上記変圧器をバイパスするバイパス回路を備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路により上記変圧器をバイパスすると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して上記交流同期電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路を遮断して変圧器を介する回路に切替えると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項３】
多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを２個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するＰＷＭ制御逆変換回路とをＮ組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するインバータ装置において、上記変圧器をバイパスして一方の逆変換回路から上記交流同期電動機に至るバイパス回路を備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路により上記変圧器をバイパスすると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路を遮断して変圧器を介する回路に切替えると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】
時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項５】
上記交流同期電動機を通常運転に引き込んだ後、上記速度指令傾斜発生器をバイパスする回路を備えたことを特徴とする請求項４に記載のインバータ装置。
【請求項６】
上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いると共に、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とする請求項４に記載のインバータ装置。
【請求項８】
上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項９】
上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出する回転子位置検出器と、上記交流同期電動機の逆起電圧から上記交流同期電動機の回転子位置を検出する位相検出器を備え、上記交流同期電動機の起動時には上記回転子位置検出器出力により、また上記交流同期電動機の通常運転時には上記位相検出器出力により上記回転子位置を検出するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流同期電動機の速度制御に用いられる電圧形のインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、例えば（株）電気書院発行　上山直彦　編書　「ニュードライブエレクトロニクス」ｐ９４に示された従来の装置のシステム構成図であり、図１０において、１は、主回路用商用交流電源、２は界磁装置用商用交流電源、３は遮断器、４は入力変圧器、５は半導体素子を用いた順変換主回路、６は平滑用コンデンサ、７は半導体素子を用いた逆変換主回路、８は遮断器、９はインバータ変換器７で駆動される交流電動機、１０はレゾルバである。
【０００３】
上記順変換主回路５と逆変換主回路７の実際の回路は、例えば図１１に示すように、交流電力を直流電力に変換する順変換主回路５として導通期間が制御される電気スイッチを２個以上直列接続したものを所定相数並列接続し、各直列回路の中点に交流電源Ｓを接続し、一方、直流電力を交流電力に変換する逆変換主回路７として制御期間が制御される電気スイッチを２個以上直列に接続したものを所定相数並列接続し、各直列回路の中点を交流負荷Ｌに接続した回路である。６は平滑用コンデンサである。
【０００４】
１１は外部の速度指令発生器、１２はインバータ回路２５の外部よりの運転指令信号で動作してＯＮとなる接点、１３はレゾルバ１０の信号出力より位相検出する位相検出器、１４は位相検出器１３の位相信号出力から速度を演算する速度検出器、１５は外部の速度指令発生器１１からの速度基準信号と速度検出器１４の出力である速度帰還値とを比較して電流基準信号を発生する速度制御器、１６は速度制御器１５の出力である電流基準信号と位相検出器１３の位相信号より主回路電流基準信号並びに界磁電流指令信号を生成する演算回路、１８は演算回路１６の出力である主回路電流基準信号と主回路電流センサ１７より検出した逆変換主回路７の電流帰還値と比較し電流指令値を生成し、その電流指令値に従い逆変換主回路７の半導体素子のゲート信号をＰＷＭ制御する制御回路である。
【０００５】
１９は順変換主回路電流帰還値検出用電流センサ、２０はその内部で予め設定された直流電圧指令値と上記電流センサ１９の出力とを用い順変換主回路５の半導体のゲート信号を発信し制御するコンバータ制御回路、２１は界磁電流センサ、２２は演算回路１６の界磁電流指令信号と電流センサ２１で検出する界磁電流帰還値とを比較し界磁電流を制御する制御回路、２３はインバータ制御回路、２４は界磁サイリスタ電源装置、２５はＰＷＭ制御のインバータ回路である。
【０００６】
次に動作を説明する。外部の速度指令発生器１１からの速度基準信号と速度検出器１４の速度帰還信号とを速度制御器１５で比較し演算して求めた電流基準信号と、位相検出器１３の位相信号とにより主回路電流基準信号を演算回路１６で演算して求める。この演算回路１６の出力である主回路電流基準信号と主回路電流センサ１７で検出される逆変換主回路７の主回路交流電流帰還値とを制御回路１８で比較して電流指令値を得て、この制御回路１８からの電流指令値により逆変換主回路７の半導体のゲートにＰＷＭ制御のゲート信号を加え、交流電動機９に流れる電流の大きさを制御する。従って、速度基準信号と速度帰還信号の偏差値が交流電動機９に流れる電流の大きさとなり、偏差が大きいほど大な電流を流すように動作する。
【０００７】
上記のように、インバータ回路２５により交流電動機９を駆動制御するシステムにおいて、インバータ回路２５の駆動対象となる交流電動機９が同期電動機の場合、交流電動機９は、インバータ回路２５の逆変換主回路７に用いる電力半導体の電圧定格値で決定される電圧で駆動されるが、その逆変換主回路７の発生する交流出力電圧は、商用電源で駆動する場合の電動機定格電圧より低い値となる。
【０００８】
また、交流電動機９の電機子位置検出用にレゾルバ１０を使用しているため、交流電動機９の高速回転に対しては、レゾルバが耐えられないので、高速回転用には適用できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインバータ装置は以上のように構成されているので、交流電動機９の定格電圧が、逆変換主回路７に使用する電力半導体の定格電圧とＰＷＭ制御方法とで決定される。このため、例えば交流電動機９の容量が大きくなり１０ＭＷ以上になると、交流電動機９に加わる電圧は商用電源電圧より低くなるので電流が大きくなり、電動機が大形化する。また、位置検出器としてレゾルバ１０を使用しているので高速回転には対応できないなどの問題があった。
【００１０】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、インバータ回路の出力に昇圧変圧器を接続し、電動機供給電圧を高くしたものにおいて、スムーズな駆動が出来るようにしたものであり、これにより電動機電圧を商用電源駆動並みの電動機定格電圧にできる。また、電機子位置検出に分配器を用いることで高速回転機への対応可能とするインバータ装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るインバータ装置は、交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを２個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するＰＷＭ制御逆変換回路とを一組以上有し、その交流電力出力端を変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するものにおいて、上記変圧器をバイパスする回路を備え、速度基準信号と交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路をＰＷＭ制御することにより上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路により上記変圧器をバイパスすると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路を遮断して変圧器を介する回路に切替えると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明の請求項２に係るインバータ装置は、多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを２個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するＰＷＭ制御逆変換回路とをＮ組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するものにおいて、上記Ｎ組のうち少なくとも二組の逆変換主回路を交流リアクトルで結合しこの交流リアクトルを介して上記変圧器をバイパスするバイパス回路を備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路により上記変圧器をバイパスすると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して上記交流同期電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路を遮断して変圧器を介する回路に切替えると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明の請求項３に係るインバータ装置は、多巻線変圧器で入力される交流電力を直流電力に変換する順変換回路と、この順変換回路の直流出力端に接続される駆動制御信号によって導通期間が制御される電気スイッチを２個以上直列接続してなる直列回路を所定相数分並列接続し各直列回路の中点より交流電力を出力するＰＷＭ制御逆変換回路とをＮ組有し、その交流電力出力端を多巻線変圧器で昇圧して交流同期電動機を駆動するものにおいて、上記変圧器をバイパスして一方の逆変換回路から上記交流同期電動機に至るバイパス回路を備え、速度基準信号と上記交流同期電動機の速度帰還信号との比較より得られる電流基準信号に応じて上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記交流同期電動機を駆動する際、起動時には、上記バイパス回路により上記変圧器をバイパスすると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を低い値に制限して電動機を起動し、一定時間後に上記バイパス回路を遮断して変圧器を介する回路に切替えると共に上記逆変換主回路のＰＷＭ制御により上記逆変換主回路の出力電圧を高い値にして上記交流同期電動機を通常運転に引き込むようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明の請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインバータ装置において、時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明の請求項４に記載のインバータ装置において、上記交流同期電動機を通常運転に引き込んだ後、上記速度指令傾斜発生器をバイパスする回路を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明の請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインバータ装置において、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明の請求項４に記載のインバータ装置において、時間軸に対して出力が増す速度指令傾斜発生器を備え、上記速度基準信号を上記速指令傾斜発生器より与えるようにし、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むとき、上記速度指令傾斜発生器の速度基準信号の初期値として、上記交流同期電動機の速度帰還値を用いると共に、上記変圧器をバイパスして上記交流同期電動機を起動させた後、上記バイパス回路を遮断して上記交流同期電動機を通常運転に引き込むタイミングとして、上記交流同期電動機の回転速度を用いることを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明の請求項１〜請求項７のいずれかに記載のインバータ装置において、上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明の請求項１〜請求項７のいずれかに記載のインバータ装置において、上記交流同期電動機の回転軸に結合された分配器により上記交流同期電動機の回転子位置を検出する回転子位置検出器と、上記交流同期電動機の逆起電圧から上記交流同期電動機の回転子位置を検出する位相検出器を備え、上記交流同期電動機の起動時には上記回転子位置検出器出力により、また上記交流同期電動機の通常運転時には上記位相検出器出力により上記回転子位置を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１において、１〜７、１１、１２、１４〜１７、２１、２２、及び２４は図１０の要素と同一機能を有するものなので、同一符号を付すことにより説明を省略する。２９は高圧用の交流同期電動機（以下交流電動機と略称する）、２６は、逆変換主回路７と交流電動機２９の間に挿入された昇圧用の出力変圧器、２７は出力変圧器２６と直列に接続された遮断器、２８は出力変圧器２６をバイパスする回路に接続された遮断器で、運転指令接点１２が閉合されると同時に閉合する。３０は交流電動機２９の電機子位置を検出するための分配器である。
【００２１】
３１は分配器３０の信号から交流電動機２９の電機子の回転位置を検出する位置検出回路、３２は遮断器２８に連動して動作する接点、３３は遮断器２７に連動して動作する接点、３４はＰＷＭ制御による逆変換主回路７の出力電圧の最大電圧制限値切換器である。
【００２２】
３５は最大電圧制限値切換器３４の最大制限電圧で制限される電圧以内で制御器１６の出力である主回路電流基準信号と主回路電流センサ１７より検出した逆変換主回路７の電流帰還値と比較し、電流指令値を生成し、その電流指令値に従って逆変換主回路７の半導体素子のゲート信号をＰＷＭ制御する制御回路、３６は接点１２がＯＮした後、一定時間後に接点３７をＯＮにするタイマー、３７は遮断器２８をＯＦＦさせると同時に遮断器２７をＯＮにする接点、３８はインバータ制御回路、３９はインバータ制御回路３８を搭載したインバータ回路である。
【００２３】
次に動作を説明する。インバータ回路３９により交流電動機２９を起動から駆動する際、インバータ回路３９の運転指令接点１２が、図示しない外部の指令でＯＮすると、同時に遮断器２８をＯＮし、出力変圧器２６をバイパスした経路で交流電動機９に電力を供給し起動する。起動の際には、遮断器２８に連動して接点３２がＯＮし、最大電圧制限値発生器３４の出力が出力変圧器無しの低い電圧に制限され、制御回路３５に最大電圧制限値として渡される。ＰＷＭ制御される逆変換主回路７は上記最大電圧制限値により出力電圧が制限される。逆変換主回路７の出力電圧と周波数の関係は、その比率がほぼ一定になるようになっているので、逆変換主回路７の出力周波数は電圧能力以上の周波数には上昇しない。
【００２４】
接点３７は、接点駆動回路であるタイマー３６により運転指令接点１２のＯＮ後、タイマー設定時間を経てＯＮとなる。接点３７がＯＮすると、図示しない駆動回路により遮断器２８がＯＦＦして（接点３２もＯＦＦ）、代わりに遮断器２７がＯＮするようになされている。これに伴い、遮断器２７に連動して接点３３がＯＮし、最大電圧制限値発生器３４の出力が出力変圧器有りの高い電圧の最大制限電圧に切り換わり、制御器３５に最大電圧制限値として渡されるため、ＰＷＭ制御される逆変換主回路７の出力電圧が上昇し、同時に出力周波数も上昇し、交流電動機２９の回転は定格速度まで上昇する。
【００２５】
交流電動機２９を出力変圧器２６を介して０周波数から起動する場合には、出力変圧器２６に磁気飽和が発生する恐れがあるので、出力変圧器２６を介しての交流電動機の起動は困難であるが、上記のように変圧器無しと有りの回路を切替えると同時に、最大電圧制限値発生器３４を切替えてＰＷＭ制御による逆変換主回路の出力電圧を制御することによりスムーズな起動が確保できる。
【００２６】
従って、本実施の形態１では、出力変圧器２６を介してインバータの出力電圧を昇圧したことと、起動時は、変圧器無しの回路で起動するので、変圧器の磁気飽和が発生することを防止でき、尚かつ、インバータ装置の定格電圧より高い定格電圧を有する交流電動機を駆動できる信頼性の高い装置を得ることができる。また、位置検出器として分配器３０を使用したので高速回転の交流電動機の起動、駆動に対応できる。
【００２７】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置を示す回路図である。実施の形態２のインバータ装置が実施の形態１のそれと異なる点は、図２に示すように、速度指令傾斜発生器４０を用いている点である。速度指令傾斜発生器４０は時間軸に対して指令値が傾斜して上昇（または下降）するものである。
【００２８】
図２において、インバータ回路３９の運転指令接点１２のＯＮ信号により遮断器２８をＯＮし、変圧器２６をバイパスした回路で交流電動機２９を起動する。一定時間後にタイマー３６の出力で接点３７をＯＮすることにより遮断器２８をＯＦＦして遮断器２７をＯＮし、変圧器２６を介して交流電動機２９に給電する回路に切替える。この切替の際、遮断器の切替に要する動作時間により交流電動機２９はフリーランとなって速度が低下し、外部の速度指令発生器１１の出力である速度基準値と速度検出器１４からの速度帰還値との間に大きな偏差が生じる。その際、変圧器有り回路で再度インバータ運転に引込もうとすると運転時速度偏差が増大し電流指令が上昇し、逆変換主回路７から交流電動機２９の回路に過電流が流れる可能性がある。
【００２９】
そこで、交流電動機２９を変圧器２６の経路でインバータ運転への再引込時、遮断器２８のＯＦＦ動作に連動した接点４２と遮断器２７のＯＮ動作に連動した接点４１との組合せでタイミングを取り、交流電動機２９の速度帰還値に等しい値を、速度検出器１４の出力により速度指令傾斜発生器４０の初期値として与える。このようにして、インバータ回路３９による交流電動機２９の再引込時の過電流を抑制するとともに、図示していない外部より入力される運転指令に対し、動作遅れなく外部の速度指令発生器１１の速度指令値に対し追従始動開始ができ、スムーズな起動ができる。上記以外の構成及び動作は図１と同様である。
【００３０】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係るインバータ装置の回路構成を示すものである。上記実施の形態１では、図１に示すように、運転開始指令１２のＯＮ後、タイマー３６により動作する接点３７により変圧器有り無しの切換を行うものであるが、本実施の形態３では、図３に示すように、速度検出器１４の速度帰還値が速度判定回路４５に設定された速度に到達した時に動作する接点４６にて遮断器２８をＯＦＦにして遮断器２７をＯＮにすることにより、交流電動機２９を通常運転状態に切替えるようにしている。その他の構成は図１と同様なので説明を省略する。
【００３１】
従って、本実施の形態によれば、外部の速度指令発生器１１の速度指令値に対し、タイマーを用いたときのように、交流電動機２９の負荷条件により引込み速度が変動することがなく出力変圧器２６の飽和を完全に回避できる。
【００３２】
実施の形態４．
上記実施の形態２では、変圧器有り無しの回路切換をタイマーにて切替え、かつ速度指令傾斜発生器４０に与える速度指令初期値を速度検出器１４からの速度帰還値に一致させる場合について述べたが、本実施の形態４では、図４に示すように、タイマーの代わりに、速度検出器１４の速度帰還値が速度判定回路４５により設定した速度に到達した時に動作する接点４６にて遮断器２８をＯＦＦにして遮断器２７をＯＮにすることにより通常運転状態への引き込みを行うようにしている。その他の構成は図２と同様なので説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態４によれば、外部の速度指令発生器１１の速度指令値に対しタイマーを用いたときのように、交流電動機２９の負荷条件により引込み速度が変動することなく出力変圧器２６の飽和を完全に回避でき、また、速度指令傾斜発生器４０の初期値設定を運転速度にあった状態で変更できる。
【００３４】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、交流電動機２９の容量が一つの逆変換器主回路容量以下である電動機容量の場合について述べたが、本実施の形態５では順変換主回路及び逆変換主回路を複数台（Ｎ台）並列に設けることにより、大容量の交流電動機にも対応できるインバータ装置を実現するものである。
【００３５】
図５において、５４、６３は多巻線変圧器、５９、６２は電流センサ、６０は順変換主回路、６１は逆変換主回路、６８は逆変換主回路７と逆変換主回路６１を結ぶ結合リアクトルである。上記順変換主回路６０と逆変換主回路６１からなる回路が多巻線変圧器５４、６３を介して順変換主回路５と逆変換主回路６とからなる回路に並列に接続されている。バイパス回路の遮断器２８は結合リアクトル６８を通して上記並列回路に接続される。なお、その他の構成及び動作は図１と同様である。
【００３６】
このように、多巻線変圧器６３と結合リアクトル６８を組み合わることによりインバータ装置の大容量化が容易に可能となり、経済的に優れた装置を得ることができる。
【００３７】
実施の形態６．
上記実施の形態５は、交流電動機２９の起動容量（起動トルク）が２並列（一般的にはＮ並列）の変換回路の全容量を必要とする場合であるが、本実施の形態６は交流電動機の起動容量（起動トルク）がインバータ回路の定格容量の１／２以下の場合の回路構成を示す。
【００３８】
図６は実施の形態６の回路構成を示すもので、図６に示すように、回路遮断器２８を有するバイパス回路は逆変換主回路の一方６１に直接接続されている。７５は回路切替用接点３７に連動してＯＮし、演算回路１６が内蔵する指令電流値リミッタを動作させる接点である。その他の構成及び動作は図５と同じである。
【００３９】
交流電動機２９の起動容量（起動トルク）がインバータ回路３９の定格容量の１／２以下であれば、回路切換用接点３７のＯＦＦ状態に連動してＯＮする接点７５により演算回路１６に内蔵する指令電流値リミッタを動作させ指令電流値を低減することにより、起動時は、一組のみで起動する方式とすることで結合リアクトル（図５の６８）を省略でき、経済的に優れた装置を得ることができる。
【００４０】
実施の形態７．
上記実施の形態６では、二組からなる変換回路の並列回路について、交流電動機の起動容量（起動トルク）が１／２以下の場合について述べたが、図７に示すように、３組以上（一般的にはＮ組）の並列回路で、交流電動機の起動容量（起動トルク）が定格容量の並列回路数のマイナス一組（Ｎ−１組）容量以下であれば、その起動トルクに適合した容量まで起動時の並列回路を回路切換用接点３７のＯＦＦ状態に連動してＯＮする接点７５により演算回路１６に内蔵する指令電流値リミッタを動作させ指令電流値を低減し、起動時は、並列回路数マイナス一組の並列のみで起動する方式とすることで必要以上の結合リアクトルが省略でき、経済的に優れたインバータ装置を得ることができる。
【００４１】
図７は本実施の形態７の回路構成を示すもので、図７が実施の形態６の図６と異なるところは、多巻線変圧器７４、７９に第３の並列変換回路として、順変換主回路７６と逆変換主回路７７を備えた点である。８０、７８は電流センサである。回路の動作は上述以外は図６と同様である。
【００４２】
実施の形態８．
図８はこの発明の実施の形態８を示す図である。本実施の形態８は、実施の形態２に係る図２の構成に、速度基準傾斜発生器４０をバイパスする回路を設け、その回路に外部信号により動作する接点８７を設けたものである。
【００４３】
上記実施の形態２では、起動時に出力変圧器有り無しの切換時の過電流抑制に速度基準傾斜発生器４０を使用したが、本実施の形態８では、起動完了時、通常運転に移行した時点で図示しない外部よりの信号により接点８７を閉じて速度基準傾斜発生器４０をバイパスするようにする。これにより、速度基準信号１１に対する追従性を良くしたインバータ装置を得ることができる。
【００４４】
実施の形態９．
図９はこの発明の実施の形態９を示す回路構成である。図において、９０は出力変圧器２６の二次側に接続された変成器（ＰＴ）、９１は変成器９０の２次出力電圧より位相を検出する位相検出器である。この位相検出器９１は、交流電動機２９の通常運転時に接点３３により速度検出器１４及び演算回路１６に接続されるようになされている。すなわち、速度検出器１４及び演算回路１６には、交流電動機２９の起動時には位置検出器３１及び接点３２を通して、また、交流電動機２９の通常運転時には位相検出器９１及び接点３３を通して位相出力が加えられる。
【００４５】
上記実施の形態１では、位置検出用として分配器３０のみを使用したが、再引込み以後の通常の運転時は、交流電動機の逆起電圧を位相検出器９１で検出して位相を演算する方式に切替えることで、高速運転に対しよてり安定した制御を行うインバータ装置を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、出力変圧器を介してインバータの出力電圧を昇圧でき、起動時は、変圧器無しの回路で起動するので、変圧器の磁気飽和が発生することを防止でき、尚かつ、インバータ装置の定格電圧より高い定格電圧を有する交流電動機を駆動できる信頼性の高い装置を得ることができると同時に、最大電圧制限値発生器を切替えてＰＷＭ制御による逆変換主回路の出力電圧を制御することによりスムーズな起動が確保できる。
【００４７】
また、速度指令傾斜発生器を用い、変圧器を介した経路でのインバータ運転への再引込時、交流電動機の速度帰還値に等しい値を上記速度指令傾斜発生器の初期値として与えることにより、インバータ回路による交流電動機の再引込時の過電流を抑制するとともに、スムーズな起動ができる。
【００４８】
また、変圧器無しの起動から、変圧器有りの運転に切替えるタイミングとして交流電動機の回転速度を用いることにより、タイマーを用いたときのように、交流電動機の負荷条件により引込み速度が変動することがなく出力変圧器の飽和を完全に回避できる。
【００４９】
また、外部の速度指令発生器の速度指令値に対しタイマーを用いたときのように、交流電動機の負荷条件により引込み速度が変動することなく出力変圧器の飽和を完全に回避できるだけでなく、速度指令傾斜発生器の初期値設定を運転速度にあった状態で変更できる。
【００５０】
また、順変換主回路と逆変換主回路を複数組設け、多巻線変圧器と結合リアクトルを組み合わせて交流電動機を駆動することにより、インバータ装置の大容量化が容易に可能となり、経済的に優れた装置を得ることができる。
【００５１】
また、交流電動機の起動容量（起動トルク）が二組並列の変換回路の定格容量の１／２以下であれば、順変換主回路と逆変換主回路一組のみで起動できるので、結合リアクトルを省略でき、経済的に優れた装置を得ることができる。
【００５２】
また、三組以上の変換回路を設けたものにおいて、交流電動機の起動トルクに適合した容量を勘案して並列回路数マイナス一組以下の並列のみで起動する方式とすることで、構成を簡単にし、経済的に優れたインバータ装置を得ることができる。
【００５３】
また、通常運転に移行した時点で速度基準傾斜発生器をバイパスすることにより、速度基準信号に対する追従性を良くしたインバータ装置を得ることができる。
【００５４】
また、交流電動機の位置検出器として分配器と交流電動機の逆起電圧を検出する位相検出器を併用して、交流電動機の再引込み以後の通常運転時には位相検出器を使用することにより、交流電動機の高速運転に対してより安定した制御を行うインバータ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図７】この発明の実施の形態７に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図８】この発明の実施の形態８に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図９】この発明の実施の形態９に係るインバータ装置を示す回路構成図である。
【図１０】従来のインバータ装置を示す回路構成図である。
【図１１】順変換主回路・逆変換主回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　主回路用商用交流電源、　　　　　　２　界磁装置用商用交流電源、
３　遮断器、　　　　　　　　　　　　　４　入力変圧器、
５　順変換主回路、　　　　　　　　　　６　平滑用コンデンサ、
７　逆変換主回路、　　　　　　　　　１１　速度指令発生器、
１２　運転指令接点、　　　　　　　　　１４　速度検出器、
１５　速度制御器、　　　　　　　　　　１６　演算回路、
１７　電流センサ、　　　　　　　　　　１９　電流センサ、
２０　コンバータ制御回路、　　　　　　２１　界磁電流センサ、
２２　界磁電流制御回路、　　　　　　　２４　界磁サイリスタ電源装置、
２６　出力変圧器、　　　　　　　　　　２７　遮断器、
２８　遮断器、　　　　　　　　　　　　２９　交流電動機、
３０　分配器、　　　　　　　　　　　　３１　位置検出回路、
３２　遮断器連動接点、　　　　　　　　３３　遮断器連動接点、
３４　最大電圧制限値切替器、　　　　　３５　ＰＷＭ制御回路、
３６　タイマー、　　　　　　　　　　　３７　接点、
３８　インバータ制御回路、　　　　　　３９　インバータ回路、
４０　速度指令傾斜発生器、　　　　　　４１　接点、
４２　接点、　　　　　　　　　　　　　４５　速度判定回路、
４６　接点、　　　　　　　　　　　　　５４　多巻線変圧器、
５９　電流センサ、　　　　　　　　　　６０　順変換主回路、
６１　逆変換主回路、　　　　　　　　　６２　電流センサ、
６３　多巻線変圧器、　　　　　　　　　６８　結合リアクトル、
７４　多巻線変圧器、　　　　　　　　　７５　接点、
７６　順変換主回路、　　　　　　　　　７７　逆変換主回路、
７８　電流センサ、　　　　　　　　　　７９　多巻線変圧器、
８０　電流センサ、　　　　　　　　　　８７　バイパス回路接点、
９０　変成器、　　　　　　　　　　　　９１　位相検出器。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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