JP4584570B2 - Switching device for induction motor drive power supply - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a system for driving an induction motor by two power sources, an inverter and a commercial power source, and relates to a drive power source switching method when an inverter is abnormal.
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。
2. Description of the Related Art A method of performing energy saving operation of an induction motor by supplying AC power from an inverter that performs constant control of a speed / voltage ratio (V / f) is widely used. In this case, when a failure occurs in the operating inverter, the inverter is disconnected and the commercial power source and the induction motor are directly connected. For example, this is disclosed in
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。 In the above prior art, when an excessive output current of the inverter is detected, the inverter is disconnected and the AC power source and the induction motor are directly connected. However, when the short circuit on the induction motor side is the cause, a short circuit current flows in from the commercial power supply, which causes a disadvantage of increasing the damage of the induction motor.
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。 An object of the present invention is to provide a switching device for an induction motor driving power source that overcomes the above-described problems of the prior art and can prevent the damage of the induction motor from being expanded in a system driven by two power sources, an inverter and a commercial power source. .
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。 To achieve the above object, the present invention provides an AC power source, an inverter, an induction motor driven from the AC power source through the inverter, a failure detector for detecting a failure of the inverter, and the inverter as the AC power source. And an induction motor drive comprising: switching means for connecting to the induction motor and disconnecting the inverter when the inverter fails; and connection means for directly connecting the AC power source to the inverter when the inverter is disconnected. In the power supply switching device, when the inverter is disconnected, the terminal voltage of the induction motor is detected, and it is determined whether the terminal voltage is instantaneously reduced or normally lowered. It is characterized by that.
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。 The terminal voltage of the induction motor is an induced residual voltage, and the connection is performed by the connection means when the normal drop is reduced to a predetermined level according to the time constant of the induction motor.
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。 The terminal voltage is detected on the inverter side or the induction motor side of the switch means between the inverter and the induction motor.
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。 According to the present invention, in an induction motor drive system driven by an inverter and a commercial power source, a short circuit failure of the induction motor is determined when an inverter overcurrent is detected, and switching to the commercial power source is not performed when the short circuit is detected. It is possible to prevent the motor from being damaged and expanded.
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。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an induction motor drive power source switching device according to an embodiment. Connected between the AC power source PS, the AC power source PS and the direct insertion type induction motor IM via the switches S1 and S2, and the inverter INV for driving the induction motor IM at a variable speed, and the induction motor IM to the AC power source PS / A switch S3 for disconnecting is provided. The inverter INV has a current sensor CT that detects its output current, an overcurrent detector (OC) 1 that detects an excessive output current of the inverter INV by the output of CT, and an inverter that stops by the output of the overcurrent detector 1
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。
The output of the
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。
By the way, when the inverter is stopped by the
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。
Therefore, in this embodiment, the conditions for inputting to the
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。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. When the effective value I1 of the inverter output current detected based on the current sensor CT exceeds a predetermined overcurrent level Ioc, the
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。
The one-shot multi 10 generates a pulse having a certain time width at the falling edge of the switch S1, S2 off signal. The pulse width of the one-
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。
Next, the operation in the case where a short-circuit failure occurs on the induction motor IM side and the inverter output current becomes excessive will be described with reference to the time chart of FIG. When a short circuit occurs on the induction motor IM side when the inverter is stopped, the induced voltage of the induction motor IM is attenuated in a short time. Therefore, while there is an output with a short pulse width of the one-
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。 FIG. 4 shows an example of the determination value of the induction motor terminal voltage abnormality. When the induction motor is driven by an inverter, the inverter controls the speed / voltage ratio (V / f) to be almost constant. Therefore, if the abnormality determination level is selected to be about half of the normal control voltage proportional to the speed in this way. Good.
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。 FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. FIG. 5 differs from FIG. 1 in that the voltage sensor is connected to the induction motor side. In this way, even if the cause of the decrease in the induction motor terminal voltage is on the inverter side, if the determination is made after disconnecting the switch S2, the influence on the inverter side can be avoided, and the terminal voltage abnormality determination of the induction motor can be accurately performed it can. However, in the case of FIG. 1, since PT6 is on the inverter side, there is an advantage that the configuration of a normal inverter control system is sufficient.
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。
PS ... AC power source, IM ... induction motor, S1, S2, S3 ... switch, INV ... inverter, CT ... current detector, 1 ... overcurrent detector, 2 ... stop circuit, 3 ... S1, S2 off circuit, 4 ...
Claims (2)
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。 An AC power source, an inverter, an induction motor driven from the AC power source through the inverter, a failure detector for detecting a failure of the inverter, the inverter connected to the AC power source and the induction motor, and the inverter In a switching device for an induction motor drive power source comprising switch means for disconnecting the inverter in the case of failure, and connection means for directly connecting the AC power source and the induction motor when the inverter is disconnected,
When the fault detector detects an overcurrent of the inverter and detects a fault, a timer that responds after a certain period of time, a first AND circuit that uses the output of the timer as one input, and the switch means are switched off. A one-shot multi that outputs a pulse of a predetermined fixed time width after output of the switch-off circuit, a voltage sensor that detects a terminal voltage of the induction motor, a function generator that outputs an abnormality determination value of the terminal voltage, A comparator that compares the output of the function generator with the terminal voltage detected by the voltage sensor; and a second AND circuit that takes the logical product of the output of the one-shot multi, the output of the failure detector, and the output of the comparator A holding circuit for holding the output of the second AND circuit, a NOT circuit for inverting the output of the holding circuit, and an output of the NOT circuit as the other input of the first AND circuit An induction motor drive power supply switching device characterized in that it takes a logical product with the output of the timer, connects the connection means by the output of the first AND circuit, and connects the induction motor to the AC power supply. .
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