(57)【要約】【課題】インバータと商用電源の２電源の切替で駆動する誘導電動機の破損拡大を防止する。【解決手段】過電流検出器１はインバータ出力の電流過大を検出すると、インバータ停止回路２、Ｓ１，Ｓ２オフ回路に出力する。過電流検出器出力の一定時間後に、タイマ４がＡＮＤ回路１４に出力する。ワンショットマルチ１０はＳ１，Ｓ２オフ回路３の出力の立下りで一定幅の短パルスを発生してＡＮＤ回路１１に出力する。また、電圧センサ６は誘導電動機の端子電圧を測定し、比較器９は端子電圧と関数発生器８の信号を比較し、端子電圧が高い場合は出力しない。誘導電動機が短絡して端子電圧が急激に低下した場合は、比較器９の出力によりＡＮＤ回路１１が成立し、ＮＯＴ回路１３で反転されるので、ＡＮＤ回路１４は成立せず、Ｓ３投入回路５は出力せず、スイッチ３はオンしない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、インバータと、交流電源からインバータを介して駆動される誘導電動機と、前記インバータの故障を検出する故障検出器と、前記インバータを前記交流電源及び前記誘導電動機と接続し、また前記インバータが故障の場合に該インバータを切離すスイッチ手段と、前記インバータの切離し時に前記交流電源と前記インバータを直に接続する接続手段と、を備える誘導電動機駆動電源の切替装置において、
前記インバータの切離し時に、前記誘導電動機の端子電圧を検出し、該端子電圧が瞬時低下か正常低下かの判定を行い、瞬時低下の場合に前記接続手段による接続を行わないことを特徴とする誘導電動機駆動電源の切替装置。
【請求項２】
前記誘導電動機の端子電圧は誘起残留電圧であり、前記正常低下は前記誘導電動機の時定数に従って低下し、所定レベルまで低下した時に前記接続手段による接続を行うことを特徴とする請求項１記載の誘導電動機駆動電源の切替装置。
【請求項３】
前記端子電圧の検出は、前記インバータと前記誘導電動機間に設けられるスイッチ手段のインバータ側または誘導電動機側で行うことを特徴とする請求項１記載の誘導電動機駆動電源の切替装置。
【請求項４】
交流電源と、インバータと、交流電源からインバータを介して駆動される誘導電動機と、前記インバータの故障を検出する故障検出器と、前記インバータを前記交流電源及び前記誘導電動機と接続し、また前記インバータが故障の場合に該インバータを切離すスイッチ手段と、前記インバータの切離し時に前記交流電源と前記インバータを直に接続する接続手段と、を備える誘導電動機駆動電源の切替装置において、
前記故障検出器が前記インバータの過電流を検出して故障を検出すると、その一定時間後に応答するタイマと、該タイマの出力を一方の入力とする第１のＡＮＤ回路と、前記スイッチ手段を切離すスイッチオフ回路の出力後に所定定時間幅のパルスを出力するワンショットマルチと、前記誘導電動機の端子電圧を検出する電圧センサと、前記端子電圧の異常判定値を出力する関数発生器と、該関数発生器の出力と前記電圧センサが検出した端子電圧を比較する比較器と、前記ワンショットマルチの出力と前記故障検出器の出力と前記比較器の出力の論理積をとる第２のＡＮＤ回路と、該第２のＡＮＤ回路の出力を保持する保持回路と、該保持回路の出力を反転するＮＯＴ回路と、該ＮＯＴ回路の出力を前記第１のＡＮＤ回路の他方の入力として前記タイマの出力との論理積をとり、該第１のＡＮＤ回路の出力により前記接続手段を接続して、前記誘導電動機を前記交流電源に接続することを特徴とする誘導電動機駆動電源の切替装置。
【請求項５】
前記ワンショットマルチは、前記誘導電動機の正常時の誘起電圧が充分に残っている短期間のみパルスを出力し、前記関数発生器は前記誘導電動機を前記インバータで制御するときの正常時の速度−電圧特性に応じ、正常時の端子電圧より低く設定することを特徴とする請求項４記載の誘導電動機駆動電源の切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータと商用電源の２電源で誘導電動機を駆動するシステムに係り、インバータの異常時における駆動電源の切替方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
速度と電圧の比（Ｖ／ｆ）の一定制御を行うインバータから交流電源を供給して、誘導電動機を省エネルギー運転する方法が広く行われている。この場合、運転中のインバータに故障が発生した時はインバータを切離し、商用電源と誘導電動機を直に接続することが行われており、たとえば特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−１５１２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術では、インバータの出力電流の過大を検出したときに、インバータを切離すと共に交流電源と誘導電動機を直に接続している。しかし、誘導電動機側の短絡が原因の場合は、商用電源から短絡電流が流入するため誘導電動機の破損の拡大を招くという欠点があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服し、インバータと商用電源の２電源で駆動するシステムにおいて誘導電動機の破損の拡大を防止できる誘導電動機駆動電源の切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、交流電源と、インバータと、交流電源からインバータを介して駆動される誘導電動機と、前記インバータの故障を検出する故障検出器と、前記インバータを前記交流電源及び前記誘導電動機と接続し、また前記インバータが故障の場合に該インバータを切離すスイッチ手段と、前記インバータの切離し時に前記交流電源と前記インバータを直に接続する接続手段と、を備える誘導電動機駆動電源の切替装置において、前記インバータの切離し時に、前記誘導電動機の端子電圧を検出し、該端子電圧が瞬時低下か正常低下かの判定を行い、瞬時低下の場合に前記接続手段による接続を行わないことを特徴とする。
【０００７】
前記誘導電動機の端子電圧は誘起残留電圧であり、前記正常低下が前記誘導電動機の時定数に従って所定レベルまで低下した時に前記接続手段による接続を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、前記端子電圧の検出は、前記インバータと前記誘導電動機間のスイッチ手段のインバータ側または誘導電動機側で行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インバータと商用電源で駆動する誘導電動機駆動システムにおいて、インバータの過電流を検出時に誘導電動機の短絡故障を判定し、短絡時には商用電源への切替をしないようにするので、誘導電動機の破損拡大を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例を図面にしたがって説明する。図１は一実施例による誘導電動機駆動電源切替装置の構成図である。交流電源ＰＳと、交流電源ＰＳと直入れ型の誘導電動機ＩＭの間にスイッチＳ１、Ｓ２を介して接続され、誘導電動機ＩＭを可変速駆動するインバータＩＮＶと、誘導電動機ＩＭを交流電源ＰＳに接続／切離しするためのスイッチＳ３を備えている。インバータＩＮＶにはその出力電流を検出する電流センサＣＴと、ＣＴの出力によりインバータＩＮＶの出力電流過大を検出する過電流検出器（ＯＣ）１と、過電流検出器１の出力によりインバータを停止させる停止回路２を有している。
【００１１】
また、過電流検出器１の出力はスイッチＳ１、Ｓ２をオフさせ、インバータを交流電源ＰＳ及び誘導電動機ＩＭから切離すＳ１Ｓ２オフ回路３と、タイマＴＤ４に入力する。ＴＤ４は一定時限後出力を発生し、ＡＮＤ回路１４を経てスイッチＳ３の投入信号を発生するＳ３投入回路５に与えられる。タイマ４は誘導電動機の誘起電圧が充分減衰する期間後のにオンするように、減衰時定数の３倍程度の時間に設定している。
【００１２】
ところで、インバータが停止回路２によって停止した場合、誘導電動機側の短絡が原因のときは誘導電動機ＩＭの誘起電圧が短時間で減衰する。したがって、タイマ４の遅れ時間後にスイッチＳ３の投入で商用電源に切替わると、電源側と誘導電動機ＩＭの短絡インピーダンスで決まる大きな短絡電流が誘導電動機に流れることになる。
【００１３】
そこで、本実施例ではＳ３投入回路５に入力するための条件を次のようにして決定している。まず、スイッチＳ１Ｓ２オフ回路３の出力後、一定時間幅のパルスを発生するワンショットマルチ１０の出力と、過電流検出器１の出力をＡＮＤ回路１１に入力する。また、インバータＩＮＶの出力電圧を検出する電圧検出器ＰＴ６と、誘導電動機ＩＭの端子電圧の異常判定値を出力する関数発生器８と、関数発生器８出力と電圧検出器６出力の大小を判定する比較器９を設け、比較器９の出力をＡＮＤ回路１１に入力する。関数発生器８は誘導電動機をインバータで制御するときの正常時の速度−電圧特性に応じ、正常時の端子電圧より低く設定されている。ＡＮＤ回路１１の出力は保持回路１２により、その出力が保持される。保持回路１２の出力はＮＯＴ回路１３で反転されてＡＮＤ回路１４に入力される。
【００１４】
次に、図２のタイムチャートを参照しながら、本実施例の動作を説明する。電流センサＣＴに基づいて検出されたインバータ出力電流の実効値Ｉ１が所定の過電流レベルＩｏｃを超えると過電流検出器１がＯＣ出力を出す。このＯＣ出力に応じてインバータが停止し、その直後にスイッチＳ１、Ｓ２をオフすることによってインバータが切離される。ＯＣ出力からタイマ４の遅れ時間（ＴＤ１）後に、ＡＮＤ回路１４の一方の条件が成立する。遅れ時間ＴＤ１は、誘導電動機ＩＭの誘起電圧が充分減衰（時定数τ）するのに必要な時間（時定数τの３倍程度）が選ばれる。
【００１５】
ワンショットマルチ１０はスイッチＳ１、Ｓ２オフ信号の立ち下がりで一定時間幅のパルスを発生する。ワンショットマルチ１０のパルス幅はＴＤ２で、この短時間ＴＤ２の間では誘導電動機の誘起電圧が充分残っているので、比較器９は端子電圧の判定値Ｐ以下を検出することがなく、出力はない。したがって、ＡＮＤ回路１１、保持回路１２は低レベルのままで、ＮＯＴ回路１３は高レベルとなり、ＡＮＤ回路１４入力は両条件が成立するので、Ｓ３投入回路５が出力する。この結果、スイッチＳ３が投入され誘導電動機が商用電源に接続される。商用電源投入直後は回転数が同期速度に達するまでは直入れ起動電流が流れる。
【００１６】
次に、図３のタイムチャートを参照しながら、誘導電動機ＩＭ側に短絡故障が発生してインバータ出力電流が過大になった場合の動作を説明する。インバータを停止したとき、誘導電動機ＩＭ側で短絡が生じていると、誘導電動機ＩＭの誘起電圧は短時間で減衰する。そのため、ワンショットマルチ１０の短パルス幅の出力がある間に、比較器９は誘導電動機電圧の低下を検出し、ＡＮＤ回路１１の入力条件が成立して出力が高レベルになる。この高レベルを、保持回路１２が保持するので、ＮＯＴ回路１３の出力はこの時点で低レベルに切替わる。そうすると、タイマ４の出力が所定時間後に高レベルに変化してもＡＮＤ回路１４の入力条件が成立しないので、スイッチＳ３は投入されず、誘導電動機への商用電源からの大きな短絡電流の流入を防止することができる。
【００１７】
図４に誘導電動機端子電圧異常の判定値の例を示す。誘導電動機をインバータ駆動するとき、インバータは速度と電圧の比（Ｖ／ｆ）をほぼ一定に制御するので、異常判定レベルもこのように速度に比例した通常時制御電圧のほぼ半分程度に選定するとよい。
【００１８】
図５は本発明の別の実施例を示す。図５が図１と異なるところは、電圧センサの接続元を誘導電動機側にしている点である。このようにすると、万一誘導電動機端子電圧低下の原因がインバータ側にあっても、スイッチＳ２を切離した後に判定すればインバータ側の影響を回避でき、誘導電動機の端子電圧の異常判定を正確にできる。ただし、図１の場合はＰＴ６がインバータ側にあるので、通常のインバータ制御系の構成で済む利点はある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施例による誘導電動機駆動電源切替装置の構成図。
【図２】誘導電動機駆動電源切替装置の動作を示すタイムチャート。
【図３】誘導電動機に短絡故障があるときの動作を示すタイムチャート。
【図４】誘導電動機異常の判定値の例を示す説明図。
【図５】第２の実施例による誘導電動機駆動電源切替装置の構成図。
【符号の説明】
【００２０】
ＰＳ…交流電源、ＩＭ…誘導電動機、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…スイッチ、ＩＮＶ…インバータ、ＣＴ…電流検出器、１…過電流検出器、２…停止回路、３…Ｓ１，Ｓ２オフ回路、４…タイマ、５…Ｓ３投入回路６…電圧センサ、８…関数発生器、９…比較器、１０…ワンショットマルチ、１１…ＡＮＤ回路、１２…保持回路、１３…ＮＯＴ回路、１４…ＡＮＤ回路。
【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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