(57)【要約】【課題】回生抵抗または回生エネルギーを電源に還すための装置を用いずに、直流中間電圧を一定に制御でき、瞬停時においても交流電動機を安定に運転継続する。【解決手段】交流電動機の制御方法において、電力変換器に設けた停電検出手段により交流電源の停電を検出し、インバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、減速時間に追従して減速するようにトルク指令を演算し、直流中間電圧検出値の大きさに応じて、前記電動側及び回生側のトルクリミット値の大きさを変化させ、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておく。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成して前記交流電動機を制御する交流電動機の制御方法において、
前記電力変換器に設けた停電検出手段により交流電源の停電を検出し、前記停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、前記減速時間に追従して減速するようにトルク指令を演算し、直流中間電圧検出値の大きさに応じて、前記電動側及び回生側のトルクリミット値の大きさを変化させ、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする交流電動機の制御方法。
【請求項２】
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項１記載の交流電動機の制御方法。
【請求項３】
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする請求項１記載の交流電動機の制御方法。
【請求項４】
交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成して前記交流電動機を制御する交流電動機の制御装置において、
交流電源の停電を検出する停電検出手段と、前記停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算する手段と、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御する手段と、前記減速時間に追従して減速するようにトルク指令を演算し、直流中間電圧検出値の大きさに応じて、前記電動側及び回生側のトルクリミット値の大きさを変化させる手段と、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると減速を停止する手段と、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶する手段とからなることを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項５】
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項４記載の交流電動機の制御装置。
【請求項６】
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする請求項４記載の交流電動機の制御装置。
【請求項７】
交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、
予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成し、通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンスで交流電動機を制御する交流電動機の制御方法において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶することを特徴とする交流電動機の制御方法。
【請求項８】
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項７記載の交流電動機の制御方法。
【請求項９】
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする請求項７記載の交流電動機の制御方法。
【請求項１０】
交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成し、通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンスで交流電動機を制御する交流電動機の制御装置において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項１１】
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項１０記載の交流電動機の制御装置。
【請求項１２】
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする請求項１０記載の交流電動機の制御装置。
【請求項１３】
前記電力変換器に交流電源の停電を検出する停電検出手段を設け、この停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように、直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰することを特徴とする交流電動機の制御方法において、
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする交流電動機の制御方法。
【請求項１４】
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項１３記載の交流電動機の制御方法。
【請求項１５】
前記電力変換器に交流電源の停電を検出する停電検出手段を設け、この停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように、直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰するように前記減速時間に追従して減速するようにトルク指令を演算し、直流中間電圧検出値の大きさに応じて、前記電動側及び回生側のトルクリミット値の大きさを変化させ、前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限する交流電動機の制御装置において、
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項１６】
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項１５記載の交流電動機の制御装置。
【請求項１７】
通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンスで交流電動機を制御する交流電動機の制御方法において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする交流電動機の制御方法。
【請求項１８】
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項１７記載の交流電動機の制御方法。
【請求項１９】
通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンス手段を備えた交流電動機の制御装置において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする交流電動機の制御装置。
【請求項２０】
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする請求項１９記載の交流電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞬停時において交流電動機を運転継続させることを特徴とする交流電動機の制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータの瞬停時運転継続方法として、例えば特許第３２０１４６０号公報（特許文献１）には、停電検出信号によりインバータは減速を開始させ、減速中は直流中間電圧が一定となるように、直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇したときに、減速を停止し、通常制御に復帰する方法が提案されている。
また、電動機の停電時処理方法としては、例えば特開平１１−３０８８９４号公報（特許文献２）には、電動機の停電時処理方法において、通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、下限許容電圧ＶU0より低く電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、電動機運転中に直流中間電圧検出手段からの直流中間電圧の検出値ＶPNが停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に電動機を設定した減速レートαdで下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する方法が提案されている。
【特許文献１】特許第３２０１４６０号
【特許文献２】特開平１１−３０８８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１において提案されたインバータの瞬停時運転継続方法では、直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇したときに、減速を停止し、通常制御に復帰するようにしている。
しかしながらその方法では、通常制御に復帰した際に、停電前の出力周波数と停電して減速した出力周波数との間に大きな差が発生し、出力周波数指令に一致するように急加速したり、大きなトルク指令が出たりして、交流電動機を安定に運転継続できないという問題がある。
一方、特許文献２において提案された電動機の停電時処理方法では、直流中間電圧の検出値ＶPNが停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に電動機を設定した減速レートαdで下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するようにしている。通常制御に復帰した際に、停電前の出力周波数と停電して減速した出力周波数との間に大きな差が発生し、出力周波数指令に一致するように急加速したり、大きなトルク指令が出たりして、交流電動機を安定に運転継続できないという問題がある。
そこで、本発明は、瞬停が発生した時の出力周波数を記憶しておき、通常制御に復帰できる直流中間電圧になった場合に、瞬停前の出力周波数に一致するまでは、別に設定された加速時間で加速することまたは、瞬停前の出力周波数に一致するまではトルク指令を与えられた電動側のトルクリミット値で制御することにより、瞬停時においても交流電動機を安定に運転継続することができる交流電動の制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題点を解決するため請求項１記載の本発明は、交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成して前記交流電動機を制御する交流電動機の制御方法において、
前記電力変換器に設けた停電検出手段により交流電源の停電を検出し、前記停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、前記減速時間に追従して減速するようにトルク指令を演算し、直流中間電圧検出値の大きさに応じて、前記電動側及び回生側のトルクリミット値の大きさを変化させ、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする。
【０００５】
また請求項２記載の発明は、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【０００６】
また請求項３記載の発明は、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする。
【０００７】
また請求項４記載の発明は、交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成して前記交流電動機を制御する交流電動機の制御装置において、
交流電源の停電を検出する停電検出手段と、前記停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算する手段と、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御する手段と、前記減速時間に追従して減速するようにトルク指令を演算し、直流中間電圧検出値の大きさに応じて、前記電動側及び回生側のトルクリミット値の大きさを変化させる手段と、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると減速を停止する手段と、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶する手段とからなることを特徴とする。
【０００８】
また請求項５記載の発明は、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【０００９】
また請求項６記載の発明は、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする。
【００１０】
また請求項７記載の発明は、交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、
予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成し、通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンスで交流電動機を制御する交流電動機の制御方法において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶することを特徴とする。
【００１１】
また請求項８記載の発明は、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【００１２】
また請求項９記載の発明は、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする。
【００１３】
また請求項１０記載の発明は、交流電源からの供給電圧を直流電圧へ変換するコンバータ部と、変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと直流中間電圧をＰＷＭ制御によりトルク指令に応じた周波数と電圧の交流に変換するインバータ部とからなる電力変換器と、予め、電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値とを設定し、これらのトルクリミット値で前記トルク指令を制限し、前記インバータ部へのＰＷＭスイッチングパターンを生成し、通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンスで交流電動機を制御する交流電動機の制御装置において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また請求項１１記載の発明は、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【００１５】
また請求項１２記載の発明は、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた電動側のトルクリミット値で前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限することを特徴とする。
【００１６】
また請求項１３記載の発明は、前記電力変換器に交流電源の停電を検出する停電検出手段を設け、この停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように、直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰することを特徴とする交流電動機の制御方法において、
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする交流電動機の制御方法。
【００１７】
また請求項１４記載の発明は、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【００１８】
また請求項１５記載の発明は、前記電力変換器に交流電源の停電を検出する停電検出手段を設け、この停電検出手段からの停電検出信号によりインバータ部に減速開始指令を出力し、交流電動機の減速中は直流中間電圧が一定となるように、直流中間電圧の目標値と検出値より減速レート１を演算し、直流中間電圧の変化率より減速レート２を演算し、前記２つの減速レートを乗じた値をＰＩ制御することにより減速時間を制御し、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰するように前記減速時間に追従して減速するようにトルク指令を演算し、直流中間電圧検出値の大きさに応じて、前記電動側及び回生側のトルクリミット値の大きさを変化させ、前記トルク指令を前記トルクリミット手段で制限する交流電動機の制御装置において、
停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする
【００１９】
また請求項１６記載の発明は、停電検出前の電圧になるか減速中に直流中間電圧が上昇すると、減速を停止し、通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【００２０】
また請求項１７記載の発明は、通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンスで交流電動機を制御する交流電動機の制御方法において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする。
【００２１】
また請求項１８記載の発明は、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【００２２】
また請求項１９記載の発明は、通常運転が可能な直流中間電圧の電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力された時の直流中間電圧の下限許容電圧ＶU0と、前記下限許容電圧ＶU0より低く前記電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを各々設定し、前記交流電動機運転中に前記直流中間電圧検出回路からの前記直流中間電圧の検出値が前記停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に前記交流電動機を設定した減速レートαdで前記下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するシーケンス手段を備えた交流電動機の制御装置において、
前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、停電検出前の出力周波数を記憶しておくことを特徴とする。
【００２３】
また請求項２０記載の発明は、前記下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する際に、前記記憶しておいた停電検出前の出力周波数に一致するまでは任意に与えられた加速時間で加速することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の交流電動機の制御方法及び制御装置によれば、直流中間電圧のレベルに応じて、電動側のトルクリミット値及び回生側のトルクリミット値を設定することで、トルク指令を制限することにより、回生抵抗または回生エネルギーを電源に還すための装置を用いずに、直流中間電圧を一定に制御でき、瞬停時においても交流電動機を安定に運転継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明における交流電動機の制御装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図、図２は本実施形態におけるトルクリミット回路における直流中間電圧とトルクリミット値との関係を示す説明図である。
本実施形態における交流電動機の制御装置は、三相交流電源から供給される三相交流をパワー素子により直流電圧に変換するコンバータ部１１と変換した電圧を平滑するための平滑コンデンサ１２と直流中間電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数と電圧の交流に変換するインバータ部１３から構成される電力変換器１と、インバータ部１３から出力される交流により駆動される交流電動機２と、任意のトルク指令に対して、予め設定しておいた電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値の間になるようにトルク指令を制限するトルクリミット回路３と、トルクリミット回路３から出力されたトルク指令通りにトルクが出力されるような電圧指令を演算して出力する電圧指令演算回路４と、電圧指令演算回路４の出力から、電力変換器１のスイッチングパターンを決定するスイッチングパターン発生回路５と、平滑コンデンサ１２の電圧である直流中間電圧ＶPNを検出する電圧検出回路６と、電圧検出回路６の出力する直流中間電圧ＶPNから、電動側のトルクリミット値ＴLおよび回生側のトルクリミット値ＴGLを演算し、トルクリミット回路３に設定しておくトルクリミット値演算回路７とを備えている。
通常、任意のトルク指令に対して、交流電動機２が接続される機械あるいは交流電動機２あるいは電力変換器１のいずれかにより交流電動機２が出力するトルクは制限されるため、予め電動側のトルクリミット値ＴL0と回生側のトルクリミット値ＴGL0を設定している。そして、このトルクリミット内で交流電動機２が制御される。
しかしながら、交流電動機２を急減速した場合や重力負荷や負荷機により出力周波数が上昇させられるような用途では、交流電動機２が回生トルクを発生し、その回生エネルギーが交流電動機２に戻ってきて、直流中間電圧ＶPNが上昇する。この直流中間電圧ＶPNがある設定レベル以上になると交流電動機が制御不能となったり、回路を破壊する恐れがあるため、直流中間電圧ＶPNがその設定レベルより上昇しないようにしなければならない。
そのために、通常は平滑コンデンサ１２と並列に抵抗を接続して、抵抗で電力を消費する回生抵抗を設けるか、または回生エネルギーを電源に還すための装置を用いるが、本発明では、回生抵抗または回生エネルギーを電源に還すための装置を用いずに、直流中間電圧ＶPNの上昇を抑制し、瞬停等で直流中間電圧ＶPNの下降が起こった場合には運転継続を行うように、直流中間電圧ＶPNのレベルに応じて、電動側及び回生側のトルクリミット値を変更する。
具体的にトルクリミット値を設定する方法の例としては、図２のように直流中間電圧ＶPNとトルクリミット値の関係を定義しておき、直流中間電圧のレベルに応じて、電動側及び回生側のトルクリミット値を制御する。
電動側のトルクリミット値は、直流中間電圧ＶPNがＶUVHより高い場合には、予め設定しておいた電動側のトルクリミット値ＴL0となり、ＶUVL未満の場合、電動トルクを発生しないように電動トルクリミット値を０に設定する。また、ＶUVL以上ＶUVH未満の場合、直流中間電圧ＶPNに比例して、電動側トルクリミット値は０から任意に設定したトルクリミット値ＴL1に上げる。このように設定することにより、直流中間電圧ＶPNがＶUVHより下降するにつれて、漸次電動側のトルクリミット値を絞っていくので、直流中間電圧ＶPNが下降するにつれて、さらなる直流中間電圧の下降を抑制することで、直流中間電圧ＶPNが急激に低電圧にならずに運転継続することができる。
一方、回生側のトルクリミット値は、直流中間電圧ＶPNがＶOVLよりも低い場合には、予め設定しておいた回生側のトルクリミット値ＴGL0となり、ＶOVH以上の場合、回生トルクを発生しないように回生トルクリミット値を０に設定する。また、ＶOVL以上ＶOVH未満の場合、直流中間電圧ＶPNに比例して、回生トルクリミット値は任意に設定したトルクリミット値ＴGL1から０に下げる。このように設定することにより、直流中間電圧ＶPNがＶOVLより上昇するにつれて、漸次回生側のトルクリミット値を絞っていくので、直流中間電圧ＶPNが上昇するにつれて、さらなる直流中間電圧の上昇を抑制することで、直流中間電圧ＶPNが急激に過大電圧にならずに運転継続することができる。
これにより、瞬停発生時には直流中間電圧が一定になるように制御でき、スムーズな運転継続が可能となる。
また、急減速指令時には、急減速中に直流中間電圧がＶOVLレベル以下では、指令された減速レートαdで減速するが、直流中間電圧がＶOVL以上では直流中間電圧が上昇するにつれて、回生側トルクリミットが絞られてくるので、次第に減速レートαdが緩やかになり、電力変換器が吸収できる回生レベルでの減速し、スムーズに減速できる。
また、負荷側から交流電動機の速度を上昇させられるような用途では、直流中間電圧ＶPNがＶOVLレベルに上昇するまでは、回生トルクを出力し速度精度を保つように速度制御するが、直流中間電圧ＶPNがＶOVLレベル以上になった場合、さらに直流中間電圧が上昇しないように、回生側トルクリミット値を絞るため、その分だけ交流電動機の速度が上昇し、速度精度が悪化する。しかしながら、本発明を適用することで、さらに直流中間電圧が上昇することはなくなり、スムーズに運転継続できる。そして、直流中間電圧が下降すれば、すぐに回生側のトルクリミット値が広げられるので、回生トルクが発生し、速度を一致させることができるようになる。
このように直流中間電圧レベルに応じて、回生側のトルクリミット値を制御すれば、回生抵抗や回生エネルギーを電源に還すための装置を具備しない電力変換器において、直流中間電圧が上昇した場合には、速度精度が悪化するが、過大電圧になることなくスムーズに運転継続することができる。
なお、本実施形態では図２のような直流中間電圧と電動側及び回生側のトルクリミット値の関係を示したが、任意に設定した電動側のトルクリミット値ＴL1とＴL0を一致させたり、任意に設定した回生側のトルクリミット値ＴGL1とＴGL0を一致させても良い。また、直流中間電圧に比例させるだけではなく、直流中間電圧が下降すれば電動側のトルクリミット値が０に近づき、直流中間電圧が上昇すれば回生側のトルクリミット値が０に近づくような関数であれば、任意の関数でも良い。また、機械のイナーシャや平滑コンデンサの容量とトルクの関係から次の直流中間電圧レベルを予測して、電動側及び回生側トルクリミット値を絞っていく方法が望ましい。
【実施例２】
【００２７】
図１に示す交流電動機の制御装置を用いた本発明の第２の実施形態について説明する。この実施形態においては、交流電動機２の運転が可能な直流中間電圧ＶPNの電圧値下限ＶU1と、電源として許容できる下限の電圧が入力されたのと等価な直流中間電圧ＶPNの下限許容電圧ＶU0と、この下限許容電圧ＶU0より低く電圧値下限ＶU1より高い停電検出レベル電圧ＶU2とを設定しておく。そして、交流電動機運転中に直流中間電圧検出回路６からの直流中間電圧ＶPNが、停電検出レベル電圧ＶU2より低くなった時に、交流電動機を設定した減速レートαdで下限許容電圧下限許容電圧ＶU0を越えるまで減速し、下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰する交流電動機の制御方法である。
具体的にはトルクリミット回路３に、図３のような直流中間電圧ＶPNとトルクリミット値の関係を定義しておく。電動側のトルクリミット値は、直流中間電圧ＶPNが電圧値下限ＶU1未満の場合は０にし、直流中間電圧ＶPNが電圧値下限ＶU1から下限許容電圧ＶU0の間では、０から任意に設定した値に徐々に広げるようにし、直流中間電圧ＶPNが下限許容電圧ＶU0以上では、任意に設定した値にし、停電検出レベル電圧ＶU2と電圧値下限ＶU1の間にある低電圧レベルＶU3より直流中間電圧ＶPNが小さい場合には、回生側のトルクリミット値を任意に設定された値とし、直流中間電圧ＶPNが低電圧レベルＶU3から下限許容電圧ＶU0の間では任意に設定した値から０に徐々に絞るようにし、直流中間電圧ＶPNが前記下限許容電圧ＶU0以上では０にする。
この実施形態においては、停電時の制御中は、直流中間電圧ＶPNのレベルに応じて、電動側及び回生側のトルクリミット値を制限することで、直流中間電圧が一定になるように制御でき、スムーズな運転継続が可能となる。
なお、図３では任意の位置に低電圧レベルＶU3を設定したが、停電検出レベル電圧ＶU2と一致させても良い。また、直流中間電圧ＶPNに比例してトルクリミット値が変化するようにしているが、任意の関数を用いても良い。
また、下限許容電圧ＶU0を越えた時に通常制御に復帰するようになっているが、停電時の制御中は、直流中間電圧ＶPNが一定値となるように減速制御するため、停電前の出力周波数に比べて低い出力周波数で運転している。このため、出力周波数指令に一致しようとして、急加速したり、大きなトルク指令を出力して、再び停電条件となったり、交流電動機の速度が急変することでショックが発生し、スムーズな運転継続ができなくなる。
そこで、本発明では停電検出時の出力周波数を予め記憶しておき、下限許容電圧ＶU0を越えて通常制御に復帰した場合には、前記記憶出力周波数に一致するまでは予め設定しておいた加速時間でしか加速しないようにする。あるいは停電検出時の出力周波数を予め記憶しておき、下限許容電圧ＶU0を越えて通常制御に復帰した場合には、前記記憶出力周波数に一致するまでは予め設定しておいた電動側のトルクリミット値でトルク指令を制限することで急加速しないようにする。
以上のようにすることで、停電検出時においても交流電動機のスムーズな運転継続ができる。
【実施例３】
【００２８】
図４は本発明における交流電動機の制御装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図、図５は停電検出中の加減速時間と周波数指令を選択するシーケンス回路のブロック図である。
図４において、本実施形態における交流電動機の制御装置は、三相交流電源（図示せず）から電磁接触器８を介して供給される三相交流をパワー素子により直流電圧に変換するコンバータ部１１と変換した電圧を平滑するための平滑コンデンサ１２と直流中間電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数と電圧の交流に変換するインバータ部１３から構成される電力変換器１と、インバータ部１３から出力される交流により駆動される交流電動機２と、ソフトスタータから出力される周波数を基に電圧指令を演算して出力する電圧指令演算回路４と、電圧指令演算回路４の出力から、電力変換器１のスイッチングパターンを決定するスイッチングパターン発生回路５と、平滑コンデンサ１２の電圧である直流中間電圧ＶPNを検出する電圧検出回路６と、出力周波数を設定する周波数設定器９と、交流電動機２を停止状態から最高出力周波数まで加減速する際の加減速時間を設定する加減速時間設定器１０と、電磁接触器８の停電検出用接点８ａによる停電検出信号に基づいて停電を検出し停電検出中の減速時間と周波数指令を設定するシーケンス回路１４と、停電検出中にＰＩ制御で直流中間電圧ＶPNが一定になるように減速時間を制御することと停電復帰後の加速時間を制御する加減速時間制御回路１５と、設定された加減速時間で出力周波数の加減速を行うソフトスタータ１６を備えている。
シーケンス回路１４は、図５に示すように、電圧検出回路６からの低電圧検出出力（直流中間電圧ＶPNが、設定されたＵＶレベル１よりも低いときに出力）あるいは電磁接触器８の停電検出用接点８ａからの停電検出出力に基づき出力される停電検出中信号により、第１のスイッチ手段１８は周波数設定器９からの通常の周波数指令と停電時の周波数指令を切り替えてソフトスタータ１６に出力し、第２のスイッチ手段１９は加減速時間設定器１０からの通常の減速時間と停電検出中の減速時間を選択して加減速時間制御回路１５に出力するようになっている。また、エッジトリガ検出回路２２は前記停電検出中信号が“０”から“１”に立ち上がる瞬間を検出し、停電前の出力周波数記憶回路２１は前記エッジトリガ検出回路２２が停電を検出したときの出力周波数を記憶する。第３のスイッチ手段２０は前記停電検出中信号が“１”の間と停電検出信号が“０”となり、ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致するまでは、加減速時間設定器１０からの通常の加速時間と停電復帰後の加速時間を選択して加減速時間制御回路１５に出力するようになっている。なお、図５において２３、２４はＯＲ回路、２５、２６は比較器である。
次に、本実施形態の交流電動機の制御装置における停電検出中の運転継続制御方法について説明する。
いま、交流電源の瞬時停電が発生すると、電磁接触器８（図４）が開になり停電検出用接点が“１”となるか、又は平滑コンデンサ１２の直流中間電圧がＵＶレベル１ＶUV1以下になり直流中間電圧を検出する電圧検出回路６は停電を検出する。停電を検出すると、図５に示すように、停電検出用接点信号が“１”となるか、または電圧検出回路６の検出した直流中間電圧ＶPNで検出した低電圧検出信号が“１”となり、シーケンス回路１４に入力される。シーケンス回路１４では、停電検出用接点信号が“１”となるか、低電圧検出信号が“１”となった場合、停電検出中信号が“１”となる。第１および第２のスイッチ手段１８，１９によって周波数指令を０に切り替え、減速時間を設定された停電検出中の減速時間に切り替えると同時に停電検出時の出力周波数を停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶する。交流電動機２を駆動制御する電力変換器１を通常運転状態から減速モードに変更させた場合、交流電動機の減速量に対応する回転エネルギーは、インバータ部１３を経由する回生電力となって直流中間回路をなす平滑用コンデンサ１２を充電し、その端子電圧を上昇させる。
また、停電検出中信号が“１”なると、電圧検出回路６より検出した直流中間電圧ＶPNが入力電圧の設定値×ｌ．３５になるように直流中間電圧ＶPNのレベルと直流中間電圧の変化率を見ながら加減速時間制御回路１５は減速レートをＰＩ制御する。このようにして、交流電動機２の回転速度は、急激に低下することなく緩やかな低下にとどまり、瞬時の停電中に電動機を運転継続することになる。そして、直流中間電圧ＶPNの上昇を検出するか、または直流中間電圧ＶPNが停電検出前の電圧より上昇すると減速を停止する。インバータ部１３の交流電源の瞬時停電が回復すると、電磁接触器８の停電検出用接点８ａが閉でかつ、直流中間電圧ＶPNが低電圧検出レベル以上になり、通常運転に復帰する処理を行う。ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致するまでは、加減速時間設定器１０からの停電復帰後の加速時間で運転される。ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致すると、通常設定された加減速時間で周波数設定値まで加速又は、減速する駆動制御を実行することになる。このようにして、停電検出時の交流電動機を運転継続することを特徴としている。
【実施例４】
【００２９】
図６は本発明における交流電動機の制御装置の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。
図６において、本実施形態における交流電動機の制御装置は、三相交流電源（図示せず）から電磁接触器８を介して供給される三相交流をパワー素子により直流電圧に変換するコンバータ部１１と変換した電圧を平滑するための平滑コンデンサ１２と直流中間電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数と電圧の交流に変換するインバータ部１３から構成される電力変換器１と、インバータ部１３から出力される交流により駆動される交流電動機２と、任意のトルク指令に対して、予め設定しておいた電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値の間になるようにトルク指令を制限するトルクリミット回路３と、トルクリミット回路３から出力されたトルク指令通りにトルクが出力されるような電圧指令を演算して出力する電圧指令演算回路４と、電圧指令演算回路４の出力から、電力変換器１のスイッチングパターンを決定するスイッチングパターン発生回路５と、平滑コンデンサ１２の電圧である直流中間電圧ＶPNを検出する電圧検出回路６と、電圧検出回路６の出力値する直流中間電圧ＶPNから、電動側のトルクリミット値ＴLおよび回生側のトルクリミット値ＴGLを演算し、トルクリミット回路３に設定しておくトルクリミット値演算回路７と、出力周波数を設定する周波数設定器９と、交流電動機２を停止状態から最高出力周波数まで加減速する際の加減速時間を設定する加減速時間設定器１０と、電磁接触器８の停電検出用接点８ａによる停電検出信号に基づいて停電を検出し停電検出中の減速時間と周波数指令を設定するシーケンス回路１４と、停電検出中にＰＩ制御で直流中間電圧ＶPNが一定になるように減速時間を制御することと停電復帰後の加速時間を制御する加減速時間制御回路１５と、設定された加減速時間で出力周波数の加減速を行うソフトスタータ１６と、このソフトスタータ１６から出力される周波数に基づいてトルク指令を出力する速度制御回路１７とを備えている。
図５は第３の実施形態における停電検出中の加減速時間と周波数指令を選択するシーケンス回路のブロック図である。図５において２０は第３のスイッチ手段、２１は停電前の出力周波数記憶回路、２２はエッジトリガ検出回路、２３および２４はＯＲ回路、２５および２６は比較器である。
シーケンス回路１４は、図５に示すように、電圧検出回路６からの低電圧検出出力（直流中間電圧ＶPNが、設定されたＵＶレベル１よりも低いときに出力）あるいは電磁接触器８の停電検出用接点８ａからの停電検出出力に基づき出力される停電検出中信号により、第１のスイッチ手段１８は周波数設定器９からの通常の周波数指令と停電時の周波数指令を切り替えてソフトスタータ１６に出力し、第２のスイッチ手段１９は加減速時間設定器１０からの通常の減速時間と停電検出中の減速時間を選択して加減速時間制御回路１５に出力するようになっている。また、エッジトリガ検出回路２２は前記停電検出中信号が“０”から“１”に立ち上がる瞬間を検出し、停電前の出力周波数記憶回路２１は前記エッジトリガ検出回路２２が停電を検出したときの出力周波数を記憶する。第３のスイッチ手段２０は前記停電検出中信号が“１”の間と停電検出信号が“０”となり、ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致するまでは、加減速時間設定器１０からの通常の加速時間と停電復帰後の加速時間を選択して加減速時間制御回路１５に出力するようになっている。
次に、本実施形態の交流電動機の制御装置における停電検出中の運転継続制御方法について説明する。
いま、交流電源の瞬時停電が発生すると、電磁接触器８（図６）が開になり停電検出用接点が“１”となるか、又は平滑コンデンサ１２の直流中間電圧がＵＶレベル１ＶUV1以下になり直流中間電圧を検出する電圧検出回路６は停電を検出する。停電を検出すると、図５に示すように、停電検出用接点信号が“１”となるか、または電圧検出回路６の検出した直流中間電圧ＶPNで検出した低電圧検出信号が“１”となり、シーケンス回路１４に入力される。シーケンス回路１４では、停電検出用接点信号が“１”となるか、低電圧検出信号が“１”となった場合、停電検出中信号が“１”となる。第１および第２のスイッチ手段１８，１９によって周波数指令を０に切り替え、減速時間を設定された停電検出中の減速時間に切り替えると同時に停電検出時の出力周波数を停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶する。交流電動機２を駆動制御する電力変換器１を通常運転状態から減速モードに変更させた場合、交流電動機の減速量に対応する回転エネルギーは、インバータ部１３を経由する回生電力となって直流中間回路をなす平滑用コンデンサ１２を充電し、その端子電圧を上昇させる。
また、停電検出中信号が“１”なると、電圧検出回路６より検出した直流中間電圧ＶPNが入力電圧の設定値×ｌ．３５になるように直流中間電圧ＶPNのレベルと直流中間電圧の変化率を見ながら加減速時間制御回路１５は減速レートをＰＩ制御する。このようにして、交流電動機２の回転速度は、急激に低下することなく緩やかな低下にとどまり、瞬時の停電中に電動機を運転継続することになる。そして、直流中間電圧ＶPNの上昇を検出するか、または直流中間電圧ＶPNが停電検出前の電圧より上昇すると減速を停止する。インバータ部１３の交流電源の瞬時停電が回復すると、電磁接触器８の停電検出用接点８ａが閉でかつ、直流中間電圧ＶPNが低電圧検出レベル以上になり、通常運転に復帰する処理を行う。ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致するまでは、加減速時間設定器１０からの停電復帰後の加速時間で運転される。ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致すると、通常設定された加減速時間で周波数設定値まで加速又は、減速する駆動制御を実行することになる。このようにして、停電検出時の交流電動機を運転継続することを特徴としている。
【実施例５】
【００３０】
第５の実施形態では、第４の実施形態の機能に追加して、図６のソフトスタータ１６から出力された周波数Ｆoutと交流電動機２の速度を一致させるように速度制御回路１７はトルク指令Ｔrefを作成する。このトルク指令に応じて、交流電動機２を制御しようとした場合、負荷のイナーシャの状態や加減速時間制御回路内の減速レート係数やＰＩ制御器の設定値によっては、直流中間電圧が振動的になったり、交流電動機２が停電による減速停止と通常制御による加速を繰り返したりしてスムーズな運転継続ができない。
そこで、停電中信号が“１”の間は図７のような直流中間電圧ＶPNとトルクリミット値の関係を定義しておき、直流中間電圧ＶPNのレベルに応じて、電動側及び回生側のトルクリミット値を制御する。
すなわち、電動側のトルクリミットは、直流中間電圧ＶPNがＶUV1より高い場合には、予め設定しておいた電動側のトルクリミット値ＴL0となり、電力変換器１が運転できない第２のＵＶレベルＶUV2未満の場合、電動トルクを発生しないように電動トルクリミット値を０に設定する。また、ＶUV2以上ＶUV1未満の場合、直流中間電圧ＶPNに比例して、電動側トルクリミット値は０から任意に設定したトルクリミット値ＴL0に上げる。このように設定することにより、直流中間電圧ＶPNがＶUV1より下降するにつれて、漸次電動側のトルクリミット値を絞っていくので、直流中間電圧ＶPNが下降するにつれて、さらなる直流中間電圧の下降が抑制される。
また、回生側のトルクリミット値は、直流中間電圧Ｖdcが第３のＵＶレベルＶUV3よりも低い場合には、予め設定しておいた回生側のトルクリミット値ＴGL0となり、第４のＵＶレベルＶUV4以上の場合、回生トルクを発生しないように回生トルクリミット値を０に設定する。また、ＶUV3以上ＶUV4未満の場合、直流中間電圧ＶPNに比例して、回生トルクリミット値は任意に設定したトルクリミット値ＴGL0から０に下げる。このように設定することにより、直流中間電圧ＶPNがＶUV3より上昇するにつれて、漸次回生側のトルクリミット値を絞っていくので、直流中間電圧ＶPNが上昇するにつれて、さらなる直流中間電圧の上昇を抑制する。
このように直流中間電圧ＶPNのレベルに応じて、電動側及び回生側のトルクリミット値を設定することでトルク指令を制限できるので、瞬停発生時などに直流中間電圧ＶPNを安定に制御でき、スムーズな運転継続ができる。
なお、図７では任意の位置に第３のＵＶレベルＶUV3を設定したが、第２のＵＶレベルＶUV2と一致させても良い。また、任意の位置に第４のＵＶレベルＶUV4を設定したが、第１のＵＶレベルＶUV1と一致させても良い。また、直流中間電圧ＶPNに比例してトルクリミット値が変化するようにしているが、任意の関数を用いても良い。
【実施例６】
【００３１】
図８は本発明における交流電動機の制御装置の第６の実施形態の構成を示すブロック図、図９は第６の実施形態における停電検出中の加減速時間と周波数指令と電動側のトルクリミット値を選択するシーケンス回路である。
図８において、本実施形態における交流電動機の制御装置は、三相交流電源（図示せず）から電磁接触器８を介して供給される三相交流をパワー素子により直流電圧に変換するコンバータ部１１と変換した電圧を平滑するための平滑コンデンサ１２と直流中間電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数と電圧の交流に変換するインバータ部１３から構成される電力変換器１と、インバータ部１３から出力される交流により駆動される交流電動機２と、任意のトルク指令に対して、予め設定しておいた電動側のトルクリミット値と回生側のトルクリミット値の間になるようにトルク指令を制限するトルクリミット回路３と、トルクリミット回路３から出力されたトルク指令通りにトルクが出力されるような電圧指令を演算して出力する電圧指令演算回路４と、電圧指令演算回路４の出力から、電力変換器１のスイッチングパターンを決定するスイッチングパターン発生回路５と、平滑コンデンサ１２の電圧である直流中間電圧ＶPNを検出する電圧検出回路６と、電圧検出回路６の出力値する直流中間電圧ＶPN及からの演算及びシーケンス回路１４から出力される電動側のトルクリミット値ＴLおよび回生側のトルクリミット値ＴGLをトルクリミット回路３に設定しておくトルクリミット値演算回路７と、出力周波数を設定する周波数設定器９と、交流電動機２を停止状態から最高出力周波数まで加減速する際の加減速時間を設定する加減速時間設定器１０と、電磁接触器８の停電検出用接点８ａによる停電検出信号に基づいて停電を検出し停電検出中の減速時間と周波数指令を設定するシーケンス回路１４と、停電検出中にＰＩ制御で直流中間電圧ＶPNが一定になるように減速時間を制御する加減速時間制御回路１５と、設定された加減速時間で出力周波数の加減速を行うソフトスタータ１６と、このソフトスタータ１６から出力される周波数に基づいてトルク指令を出力する速度制御回路１７とを備えている。
シーケンス回路１４は、図９に示すように、電圧検出回路６からの低電圧検出出力（直流中間電圧ＶPNが、設定されたＵＶレベル１よりも低いときに出力）あるいは電磁接触器８の停電検出用接点８ａからの停電検出出力に基づき出力される停電検出中信号により、第１のスイッチ手段１８は周波数設定器９からの通常の周波数指令と停電時の周波数指令を切り替えてソフトスタータ１６に出力し、第２のスイッチ手段１９は加減速時間設定器１０からの通常の減速時間と停電検出中の減速時間を選択して加減速時間制御回路１５に出力するようになっている。また、エッジトリガ検出回路２２は前記停電検出中信号が“０”から“１”に立ち上がる瞬間を検出し、停電前の出力周波数記憶回路２１は前記エッジトリガ検出回路２２が停電を検出したときの出力周波数を記憶する。第３のスイッチ手段２０は前記停電検出中信号が“１”の間と停電検出信号が“０”となり、ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致するまでは、電動側のトルクリミット値を通常の電動側のトルクリミット値と停電復帰後の電動側のトルクリミット値を選択してトルクリミット値演算回路７に出力するようになっている。なお、図９において２３、２４はＯＲ回路、２５、２６は比較器である。
次に、本実施形態の交流電動機の制御装置における停電検出中の運転継続制御方法について説明する。
いま、交流電源の瞬時停電が発生すると、電磁接触器８（図８）が開になり停電検出用接点が“１”となるか、又は平滑コンデンサ１２の直流中間電圧がＵＶレベル１ＶUV1以下になり直流中間電圧を検出する電圧検出回路６は停電を検出する。停電を検出すると、図９に示すように、停電検出用接点信号が“１”となるか、または電圧検出回路６の検出した直流中間電圧ＶPNで検出した低電圧検出信号が“１”となり、シーケンス回路１４に入力される。シーケンス回路１４では、停電検出用接点信号が“１”となるか、低電圧検出信号が“１”となった場合、停電検出中信号が“１”となる。第１および第２のスイッチ手段１８，１９によって周波数指令を０に切り替え、減速時間を設定された停電検出中の減速時間に切り替えると同時に停電検出時の出力周波数を停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶する。交流電動機２を駆動制御する電力変換器１を通常運転状態から減速モードに変更させた場合、交流電動機の減速量に対応する回転エネルギーは、インバータ部１３を経由する回生電力となって直流中間回路をなす平滑用コンデンサ１２を充電し、その端子電圧を上昇させる。
また、停電検出中信号が“１”なると、電圧検出回路６より検出した直流中間電圧ＶPNが入力電圧の設定値×ｌ．３５になるように直流中間電圧ＶPNのレベルと直流中間電圧の変化率を見ながら加減速時間制御回路１５は減速レートをＰＩ制御する。このようにして、交流電動機２の回転速度は、急激に低下することなく緩やかな低下にとどまり、瞬時の停電中に電動機を運転継続することになる。そして、直流中間電圧ＶPNの上昇を検出するか、または直流中間電圧ＶPNが停電検出前の電圧より上昇すると減速を停止する。インバータ部１３の交流電源の瞬時停電が回復すると、電磁接触器８の停電検出用接点８ａが閉でかつ、直流中間電圧ＶPNが低電圧検出レベル以上になり、通常運転に復帰する処理を行う。ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致するまでは、電動側のトルクリミット値を停電復帰後の電動側のトルクリミット値として選択してトルクリミット値演算回路７に出力する。トルクリミット値演算回路７では、図７のような直流中間電圧ＶPNとトルクリミット値の関係を定義しておき、直流中間電圧ＶPNのレベルに応じて、電動側及び回生側のトルクリミット値を制御するので、シーケンス回路１４から出力された電動側トルクリミット値と直流中間電圧ＶPNのレベルから決まる電動側トルクリミット値の小さい方で運転される。ソフトスタータから出力される出力周波数が前記停電前の出力周波数記憶回路２１に記憶された出力周波数と一致すると、通常設定されたトルクリミット値と直流中間電圧ＶPNのレベルから決まる電動側トルクリミット値の小さい方で、周波数設定値まで加速又は、減速する駆動制御を実行することになる。このようにして、停電検出時の交流電動機を運転継続することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明における交流電動機の制御装置の第１の実施形態の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明における直流中間電圧ＶPNと電動側及び回生側のトルクリミット値の関係を示す説明図である。
【図３】本発明における第２の実施形態における直流中間電圧と電動側及び回生側のトルクリミット値の関係を示す説明図である。
【図４】本発明における交流電動機の制御装置の第３の実施形態の構成を表すブロック図である。
【図５】第３の実施形態における停電検出中の加減速時間と周波数指令を選択するシーケンス回路のブロック図である。
【図６】本発明における交流電動機の制御装置の第４の実施形態の構成を表すブロック図である。
【図７】本発明における第４の実施形態における直流中間電圧と電動側及び回生側のトルクリミット値の関係を示す説明図である。
【図８】本発明における交流電動機の制御装置の第６の実施形態の構成を表すブロック図である。
【図９】第６の実施形態における停電検出中の加減速時間と周波数指令と電動側のトルクリミット値を選択するシーケンス回路
【符号の説明】
【００３３】
１  電力変換器
１１  コンバータ部
１２  平滑コンデンサ
１３  インバータ部
２  交流電動機
３  トルクリミット回路
４  電圧指令演算回路
５  スイッチングパターン発生回路
６  電圧検出回路
７  トルクリミット値演算回路
８  電磁接触器
９  周波数設定器
１０  加減速時間設定器
１４  シーケンス回路
１５  加減速時間制御回路
１６  ソフトスタート
１７  速度制御回路
１８  第１のスイッチ手段
１９  第２のスイッチ手段
２０  第３のスイッチ手段
２１  停電前の出力周波数記憶回路
２２  エッジトリガ検出回路
２３、２４  ＯＲ回路
２５、２６  比較器
【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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