JPH05236795A - 誘導電動機制御装置および制御方法 - Google Patents
誘導電動機制御装置および制御方法Info
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- JPH05236795A JPH05236795A JP4080533A JP8053392A JPH05236795A JP H05236795 A JPH05236795 A JP H05236795A JP 4080533 A JP4080533 A JP 4080533A JP 8053392 A JP8053392 A JP 8053392A JP H05236795 A JPH05236795 A JP H05236795A
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- Japan
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- load change
- induction motor
- power
- power factor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘導電動機の負荷変化に対応した負荷変化補
償信号により電動機の供給電圧を調整することにより、
誘導電動機を安定した回転にて高効率で運転できるよう
にすることを目的とする。 【構成】 誘導電動機を高効率運転して省エネを図るた
めに、電動機(12、110)の運転時の力率を力率検
出器(18、128)で求め、基準力率発生手段(3
7、134)からの基準力率と力率検出手段からの力率
との差に応じて電圧制御手段(52、120)出力電圧
を制御し、負荷変化検出手段(40、132)からの負
荷変化補償信号に応じて出力電圧調整手段(44、11
9)により電圧制御手段の出力電圧を高速応答させるよ
うにしたものである。
償信号により電動機の供給電圧を調整することにより、
誘導電動機を安定した回転にて高効率で運転できるよう
にすることを目的とする。 【構成】 誘導電動機を高効率運転して省エネを図るた
めに、電動機(12、110)の運転時の力率を力率検
出器(18、128)で求め、基準力率発生手段(3
7、134)からの基準力率と力率検出手段からの力率
との差に応じて電圧制御手段(52、120)出力電圧
を制御し、負荷変化検出手段(40、132)からの負
荷変化補償信号に応じて出力電圧調整手段(44、11
9)により電圧制御手段の出力電圧を高速応答させるよ
うにしたものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機の制御装置に
関し、とくに、誘導電動機の高効率運転に好適な制御装
置および制御方法に関する。
関し、とくに、誘導電動機の高効率運転に好適な制御装
置および制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は誘導電動機の力率を検出して誘導
電動機の入力電圧を制御することにより、誘導電動機の
力率を改善し、もって、誘導電動機の消費電力を低減さ
せるようにした力率制御装置が提案されている。この装
置において、誘導電動機の入力電圧は検出力率が設定力
率に近づくように制御される。
電動機の入力電圧を制御することにより、誘導電動機の
力率を改善し、もって、誘導電動機の消費電力を低減さ
せるようにした力率制御装置が提案されている。この装
置において、誘導電動機の入力電圧は検出力率が設定力
率に近づくように制御される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の力率制御装置ま
たはインバータ装置では特定の周波数において誘導電動
機の負荷が瞬間的に変動するにもかかわらず誘導電動機
はしばしば電圧不足状態に陥ることとなり、特定の周波
数において誘導電動機の瞬間的な負荷変動に応じて省エ
ネ効果が大きく阻害され、また誘導電動機においては理
想的な運転状態ではなかった。この装置により制御され
る電動機が、図1の波形(a)に示すように、たとえ
ば、軽負荷で運転しているときに瞬間的に重負荷が加わ
ると、波形(b)に示されるように、電動機電圧の応答
性が悪いために電圧不足となり、電動機の入力電流が波
形(c)に示す如く増加していた。このとき、電動機の
すべりが増大するため、電動機の力率が悪化して電動機
電圧の調整が速やかに行うことができなかった。この場
合、電動機はトルク不足により停止したり、波形(d)
に示すように、電動機の回転数の負荷が急増したときに
下がりすぎる傾向にあった。この傾向を解消するために
は、電動機電圧の応答性を速くすれば良いが、電圧の応
答性を早くすると電動機に接続された機械系とのマッチ
ングの問題があり、異常発振の現象が生ずるので電動機
電圧の応答性を速くすることは困難であった。
たはインバータ装置では特定の周波数において誘導電動
機の負荷が瞬間的に変動するにもかかわらず誘導電動機
はしばしば電圧不足状態に陥ることとなり、特定の周波
数において誘導電動機の瞬間的な負荷変動に応じて省エ
ネ効果が大きく阻害され、また誘導電動機においては理
想的な運転状態ではなかった。この装置により制御され
る電動機が、図1の波形(a)に示すように、たとえ
ば、軽負荷で運転しているときに瞬間的に重負荷が加わ
ると、波形(b)に示されるように、電動機電圧の応答
性が悪いために電圧不足となり、電動機の入力電流が波
形(c)に示す如く増加していた。このとき、電動機の
すべりが増大するため、電動機の力率が悪化して電動機
電圧の調整が速やかに行うことができなかった。この場
合、電動機はトルク不足により停止したり、波形(d)
に示すように、電動機の回転数の負荷が急増したときに
下がりすぎる傾向にあった。この傾向を解消するために
は、電動機電圧の応答性を速くすれば良いが、電圧の応
答性を早くすると電動機に接続された機械系とのマッチ
ングの問題があり、異常発振の現象が生ずるので電動機
電圧の応答性を速くすることは困難であった。
【0004】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、誘導電動機の瞬間的な負荷変動
に応じて速やかに最適電圧まで上昇させ、誘導電動機を
より効率良く省エネを行なう事を目的とする。
ためになされたもので、誘導電動機の瞬間的な負荷変動
に応じて速やかに最適電圧まで上昇させ、誘導電動機を
より効率良く省エネを行なう事を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明では第1に、可
変交流電源に接続された誘導電動機用制御装置におい
て、前記電動機の運転時の力率を検出する力率検出手段
と、前記電動機を高効率で駆動するための基準力率を発
生する手段と、前記力率検出手段からの検出力率と前記
基準力率との差に応じて前記可変交流電源の出力電圧を
制御する電圧制御手段と、前記電動機の負荷変化を検出
して負荷変化補償信号を出力する負荷変化検出手段と、
前記負荷変化補償信号に応じて前記出力電圧を高速で応
答させるための出力電圧調整手段とを備えたことを特徴
とする。
変交流電源に接続された誘導電動機用制御装置におい
て、前記電動機の運転時の力率を検出する力率検出手段
と、前記電動機を高効率で駆動するための基準力率を発
生する手段と、前記力率検出手段からの検出力率と前記
基準力率との差に応じて前記可変交流電源の出力電圧を
制御する電圧制御手段と、前記電動機の負荷変化を検出
して負荷変化補償信号を出力する負荷変化検出手段と、
前記負荷変化補償信号に応じて前記出力電圧を高速で応
答させるための出力電圧調整手段とを備えたことを特徴
とする。
【0006】第2に、電源から供給される交流電力を直
流に変換するコンバータと、このコンバータからの直流
電力を任意の周波数を有する交流電力に変換するスイッ
チング素子を有し、前記スイッチング素子からの交流電
力により、誘導電動機を可変速制御するインバータ装置
において、前記スイッチング素子の出力周波数を指令す
る周波数指令手段と、前記周波数指令手段からの周波数
指令信号に対応したV/F電圧信号を発生するV/F変
換手段と、前記V/F電圧信号に応答して前記スイッチ
ング素子を駆動して前記電動機に供給電圧を与えるため
の出力信号を発生する出力信号発生手段とを備え、前記
電動機の負荷変化を検出する負荷変化検出手段と、前記
出力信号発生手段が前記負荷変化検出手段の出力に対応
して前記供給電圧を調整させるための出力信号を発生す
る手段を備えたことを特徴とする。
流に変換するコンバータと、このコンバータからの直流
電力を任意の周波数を有する交流電力に変換するスイッ
チング素子を有し、前記スイッチング素子からの交流電
力により、誘導電動機を可変速制御するインバータ装置
において、前記スイッチング素子の出力周波数を指令す
る周波数指令手段と、前記周波数指令手段からの周波数
指令信号に対応したV/F電圧信号を発生するV/F変
換手段と、前記V/F電圧信号に応答して前記スイッチ
ング素子を駆動して前記電動機に供給電圧を与えるため
の出力信号を発生する出力信号発生手段とを備え、前記
電動機の負荷変化を検出する負荷変化検出手段と、前記
出力信号発生手段が前記負荷変化検出手段の出力に対応
して前記供給電圧を調整させるための出力信号を発生す
る手段を備えたことを特徴とする。
【0007】第3に、交流電源を直流電源に変換し、そ
の直流を再び交流に変換して誘導電動機を可変速制御す
るインバータ装置において、前記インバータ装置の出力
周波数を指令する周波数指令手段と、前記周波数指令手
段からの周波数指令信号に対応したV/F電圧信号を発
生するV/F変換器と、前記V/F電圧信号に応答して
PWM信号を発生するPWM制御回路と、前記PWM信
号に応答して前記電動機を駆動するためのスイッチング
素子と、前記電動機の負荷変化を検出する負荷変化検出
手段と、前記負荷変化検出手段の出力に応答して最適電
圧指令信号を前記PWM制御回路に出力する最適電圧発
生手段とを備え、前記最適電圧指令信号に応答して前記
PWM制御回路が前記スイッチング素子の出力電圧を調
整することを特徴とする。
の直流を再び交流に変換して誘導電動機を可変速制御す
るインバータ装置において、前記インバータ装置の出力
周波数を指令する周波数指令手段と、前記周波数指令手
段からの周波数指令信号に対応したV/F電圧信号を発
生するV/F変換器と、前記V/F電圧信号に応答して
PWM信号を発生するPWM制御回路と、前記PWM信
号に応答して前記電動機を駆動するためのスイッチング
素子と、前記電動機の負荷変化を検出する負荷変化検出
手段と、前記負荷変化検出手段の出力に応答して最適電
圧指令信号を前記PWM制御回路に出力する最適電圧発
生手段とを備え、前記最適電圧指令信号に応答して前記
PWM制御回路が前記スイッチング素子の出力電圧を調
整することを特徴とする。
【0008】第4に、可変電圧交流電源で駆動される誘
導電動機の力率を検出する力率検出器と、前記誘導電動
機のための設定力率発生器と、前記力率と前記設定力率
値とを比較して前記可変電圧交流電源の出力電圧を制御
する電圧制御手段とを備えたものにおいて、前記誘導電
動機の負荷変動パラメータの値があらかじめ設定された
ある値より大となった時前記可変電圧交流電源の出力電
圧をあらかじめ設定された値まで速やかに上昇させるこ
とを特徴とする。
導電動機の力率を検出する力率検出器と、前記誘導電動
機のための設定力率発生器と、前記力率と前記設定力率
値とを比較して前記可変電圧交流電源の出力電圧を制御
する電圧制御手段とを備えたものにおいて、前記誘導電
動機の負荷変動パラメータの値があらかじめ設定された
ある値より大となった時前記可変電圧交流電源の出力電
圧をあらかじめ設定された値まで速やかに上昇させるこ
とを特徴とする。
【0009】この発明の制御装置および制御方法では、
可変電圧交流電源において、簡単な構成と低コストに
て、瞬間的に変化する負荷に対しての電圧応答性を改善
し、かつ、力率検出運転にて高精度の電圧調整を行なう
場合の両方を同時に実現させるようにしたものである。
可変電圧交流電源において、簡単な構成と低コストに
て、瞬間的に変化する負荷に対しての電圧応答性を改善
し、かつ、力率検出運転にて高精度の電圧調整を行なう
場合の両方を同時に実現させるようにしたものである。
【0010】
【実施例】以下、この発明の第1実施例を図に基づき説
明する。図2において、交流電源10と誘導電動機12
との間に接続され、可変電圧交流電源を構成する制御装
置14の望ましい第1実施例が示されている。制御装置
14は誘導電動機12の巻線に供給される電圧の検出器
16と、その巻線に流れる電流の検出器CTとを具え、
電圧検出器16と電流検出器CTの出力側は力率検出器
18に供給される。
明する。図2において、交流電源10と誘導電動機12
との間に接続され、可変電圧交流電源を構成する制御装
置14の望ましい第1実施例が示されている。制御装置
14は誘導電動機12の巻線に供給される電圧の検出器
16と、その巻線に流れる電流の検出器CTとを具え、
電圧検出器16と電流検出器CTの出力側は力率検出器
18に供給される。
【0011】電圧検出器16は誘導電動機12の巻線に
接続されている端子Vuに接続された分圧抵抗Ra,R
bと、端子Vvに接続された分圧抵抗Rc,Rdと、増
幅器17からなる作動増幅器により構成され、誘導電動
機12に印加される電圧U−Vに比例した電圧Vuvを
とり出す(図3参照)。
接続されている端子Vuに接続された分圧抵抗Ra,R
bと、端子Vvに接続された分圧抵抗Rc,Rdと、増
幅器17からなる作動増幅器により構成され、誘導電動
機12に印加される電圧U−Vに比例した電圧Vuvを
とり出す(図3参照)。
【0012】力率検出器18は皮相電力算出器20と有
効電力算出器21とを有する。皮相電力算出器20は電
流検出器CTにより検出された1周期における電流値I
uの実行値Iu(rms)を検出する実効値変換器22
と、電圧検出器16により検出された1周期における電
圧Vuvの実効値Vuv(rms)を検出する実効値変
換器24とを有し、電流値Iuの実行値Iu(rms)
と電圧Vuvの実行値Vuv(rms)は乗算器26に
より乗算されて皮相電力に比例した直流電圧P,すなわ
ち、
効電力算出器21とを有する。皮相電力算出器20は電
流検出器CTにより検出された1周期における電流値I
uの実行値Iu(rms)を検出する実効値変換器22
と、電圧検出器16により検出された1周期における電
圧Vuvの実効値Vuv(rms)を検出する実効値変
換器24とを有し、電流値Iuの実行値Iu(rms)
と電圧Vuvの実行値Vuv(rms)は乗算器26に
より乗算されて皮相電力に比例した直流電圧P,すなわ
ち、
【0013】
【数1】P=Iu(rms)×Vuv(rms) が出力される(図3参照)。図3において、符号
【0014】
【外1】 は電圧Vuvと電流Iuとの位相角を表す。有効電力算
出器21は電流検出器CTにより検出された1周期にお
ける電流IUと電圧検出器16により検出された1周期
における電圧Vuvとを乗算して出力Iu・Vuv(=
有効電力W)を発生する乗算器28と、抵抗30および
コンデンサ32からなる積分回路34とを具え、乗算器
28の出力は積分回路34により平均化され、有効電力
値に比例した直流電圧 W、すなわち、
出器21は電流検出器CTにより検出された1周期にお
ける電流IUと電圧検出器16により検出された1周期
における電圧Vuvとを乗算して出力Iu・Vuv(=
有効電力W)を発生する乗算器28と、抵抗30および
コンデンサ32からなる積分回路34とを具え、乗算器
28の出力は積分回路34により平均化され、有効電力
値に比例した直流電圧 W、すなわち、
【0015】
【数2】 として出力される(図3参照)。皮相電力Pと有効電力
Wは除算器35に供給される。除算器35は有効電力W
と皮相電力Pとの除算により誘導電動機12の検出力率
としての出力信号Pfm、すなわち、
Wは除算器35に供給される。除算器35は有効電力W
と皮相電力Pとの除算により誘導電動機12の検出力率
としての出力信号Pfm、すなわち、
【0016】
【数3】 を出力する(図3参照)。検出力率を誘導電動機の有効
電力と皮相電力から求めると、誘導電動機の入力電圧の
波形歪みの悪影響をうけることなく誘導電動機の力率を
高精度に検出できる利点がある。検出力率信号Pfmは
負荷変化補償器36に供給される。
電力と皮相電力から求めると、誘導電動機の入力電圧の
波形歪みの悪影響をうけることなく誘導電動機の力率を
高精度に検出できる利点がある。検出力率信号Pfmは
負荷変化補償器36に供給される。
【0017】力率指令器37は電動機12を高効率で駆
動するためのあらかじめ定められた基準力率Pfsを指
令する。検出力率信号Pfmは抵抗38を介して比較器
42に供給され、ここで基準力率信号Pfsと比較され
て誤差に応じた力率比較信号C(図3参照)が出力され
る。一方、有効電力信号Wは負荷変化検出器40に供給
される。負荷変化検出器40は有効電力信号Wに応じた
補償信号COMPを出力する。力率比較信号Cと補償信
号COMPはそれぞれ抵抗41、42を介して電圧調整
器44に出力される。
動するためのあらかじめ定められた基準力率Pfsを指
令する。検出力率信号Pfmは抵抗38を介して比較器
42に供給され、ここで基準力率信号Pfsと比較され
て誤差に応じた力率比較信号C(図3参照)が出力され
る。一方、有効電力信号Wは負荷変化検出器40に供給
される。負荷変化検出器40は有効電力信号Wに応じた
補償信号COMPを出力する。力率比較信号Cと補償信
号COMPはそれぞれ抵抗41、42を介して電圧調整
器44に出力される。
【0018】電圧調整器44は可変電圧交流電源の出力
電圧を制御するために交流電源10と誘導電動機12と
の間に接続されたトライアック等の半導体スイッチより
なる電圧調整手段46と、電圧調整手段46の入力側に
おいて交流電源10に接続された波形成形回路48を具
える。波形成形回路48は主回路より検出した端子U,
V間の電圧を調整し、波形成形を行なう。ランプ発生回
路50は波形成形回路48の出力に同期してランプ信号
を出力する。力率比較信号Cのレベルとランプ信号Ra
とは比較器52により比較されて方形波Dを出力する。
この方形波Dは公知のバルストランス等からなるドライ
ブ回路54に供給され、ドライブ回路54は電圧調整手
段46を駆動するための駆動信号Gを発生する。
電圧を制御するために交流電源10と誘導電動機12と
の間に接続されたトライアック等の半導体スイッチより
なる電圧調整手段46と、電圧調整手段46の入力側に
おいて交流電源10に接続された波形成形回路48を具
える。波形成形回路48は主回路より検出した端子U,
V間の電圧を調整し、波形成形を行なう。ランプ発生回
路50は波形成形回路48の出力に同期してランプ信号
を出力する。力率比較信号Cのレベルとランプ信号Ra
とは比較器52により比較されて方形波Dを出力する。
この方形波Dは公知のバルストランス等からなるドライ
ブ回路54に供給され、ドライブ回路54は電圧調整手
段46を駆動するための駆動信号Gを発生する。
【0019】電圧調整器44の具体的な回路例を図4に
示し、そのタイミングチャート図を図5に示す。図4に
おいて、波形成形回路48は図5の電圧信号U−Vを分
圧するための分圧抵抗56,58とこれら分圧抵抗5
6,58に接続された演算増幅器60を有する。符号6
2は増幅器60の保護用ツェナーダイオードを示す。抵
抗64は分圧抵抗56、58の合成抵抗との比でヒステ
リシスを決定するものであり、増幅器60の出力端に図
5の波形成形された波形66が発生する。この波形66
はEXORゲート68に供給される。一方、波形66は
抵抗70、コンデンサ72で積分され、図5の波形76
を発生する。波形66,76はEXORゲート68で比
較され、図5の細いパルス78を発生する。符号74は
抵抗を示す。パルス78は抵抗80を介してランプ発生
回路50に供給される。
示し、そのタイミングチャート図を図5に示す。図4に
おいて、波形成形回路48は図5の電圧信号U−Vを分
圧するための分圧抵抗56,58とこれら分圧抵抗5
6,58に接続された演算増幅器60を有する。符号6
2は増幅器60の保護用ツェナーダイオードを示す。抵
抗64は分圧抵抗56、58の合成抵抗との比でヒステ
リシスを決定するものであり、増幅器60の出力端に図
5の波形成形された波形66が発生する。この波形66
はEXORゲート68に供給される。一方、波形66は
抵抗70、コンデンサ72で積分され、図5の波形76
を発生する。波形66,76はEXORゲート68で比
較され、図5の細いパルス78を発生する。符号74は
抵抗を示す。パルス78は抵抗80を介してランプ発生
回路50に供給される。
【0020】ランプ発生回路50はトランジスタ82
と、抵抗84と、コンデンサ86とを有する。トランジ
スタ82のベースは抵抗80を介してEXORゲート6
8の出力側に接続され、コレクターは定電流源83に接
続され、エミッターは接地されている。パルス78がト
ランジスタ82のベースに供給されると、トランジスタ
82が導通し、ライン88の電圧を“0”にする。トラ
ンジスタ82はパルス78の立下りに同期して非導通と
なり、コンデンサ86は定電流源83により充電する。
このとき、ライン88上には時間に比例した電圧波形R
a(図5参照)がランプ信号として発生する。なお、抵
抗84はトランジスタ82が導通したときコンデンサ4
4を放電する電流の制限用に設けられたものである。図
4、図5より明らかなように、力率比較信号Cとランプ
信号Raとは比較器52により比較され、方形波信号D
が出力される。ドライブ回路54の駆動信号Gのパルス
幅は方形波信号Dのパルス幅に比例するため、方形波信
号Dのパルス幅が小さいと、駆動信号Gのパルス幅も小
さくなり、トライアック46の導通角も小さくなって制
御装置14の出力電圧は下がる。方形波信号Dのパルス
幅が大きくなると、トライアック46の導通角が大きく
なって制御装置14の出力電圧が上がる。このように、
電圧調整器44は可変電圧交流電源の出力電圧を検出力
率と最適力率との比較差に応じて制御するように機能す
る。
と、抵抗84と、コンデンサ86とを有する。トランジ
スタ82のベースは抵抗80を介してEXORゲート6
8の出力側に接続され、コレクターは定電流源83に接
続され、エミッターは接地されている。パルス78がト
ランジスタ82のベースに供給されると、トランジスタ
82が導通し、ライン88の電圧を“0”にする。トラ
ンジスタ82はパルス78の立下りに同期して非導通と
なり、コンデンサ86は定電流源83により充電する。
このとき、ライン88上には時間に比例した電圧波形R
a(図5参照)がランプ信号として発生する。なお、抵
抗84はトランジスタ82が導通したときコンデンサ4
4を放電する電流の制限用に設けられたものである。図
4、図5より明らかなように、力率比較信号Cとランプ
信号Raとは比較器52により比較され、方形波信号D
が出力される。ドライブ回路54の駆動信号Gのパルス
幅は方形波信号Dのパルス幅に比例するため、方形波信
号Dのパルス幅が小さいと、駆動信号Gのパルス幅も小
さくなり、トライアック46の導通角も小さくなって制
御装置14の出力電圧は下がる。方形波信号Dのパルス
幅が大きくなると、トライアック46の導通角が大きく
なって制御装置14の出力電圧が上がる。このように、
電圧調整器44は可変電圧交流電源の出力電圧を検出力
率と最適力率との比較差に応じて制御するように機能す
る。
【0021】図6は図2の負荷変化検出器40の具体的
な回路例を示し、図7は図6の回路の出力を表すグラフ
を示す。
な回路例を示し、図7は図6の回路の出力を表すグラフ
を示す。
【0022】図6,図7において、負荷変化検出器40
は図1の力率検出器18の有効電力WをR1とR2から
なる分圧回路にて分圧して分圧信号wを出力し、この分
圧信号wをコンデンサ40aにより出力信号w′に変換
する。出力信号w′はダイオ
は図1の力率検出器18の有効電力WをR1とR2から
なる分圧回路にて分圧して分圧信号wを出力し、この分
圧信号wをコンデンサ40aにより出力信号w′に変換
する。出力信号w′はダイオ
【0023】 イミングチャートを示す。図7において誘導電動機の負
荷が急増加した時に補償信号COMPとして出力され
る。
荷が急増加した時に補償信号COMPとして出力され
る。
【0024】図8は誘導電動機の負荷変動と、分圧信号
w、微分信号w′、補償信号COMPおよび電動機電圧
Voとの関係を示すチャート図を示す。時間t1におい
て、電動機はある負荷状態l1で運転中である。このと
き、負荷変化値w′はレベルP1にあり、電動機負荷が
一定のレベルl1で安定している間安定している。した
がって、補償信号COMPも安定したレベルC1にある
ため、電動機電圧はレベルV1で安定している。時間t
2において、電動機の負荷がレベルl2のように急に上
昇すると、電動機の負荷変化値を示すw′も時間の変化
率によって急上昇する。このとき、補償信号COMPも
レベルC2のように急下降して電動機電圧もV2のよう
に急上昇する。時間t3において電動機負荷がレベルl
1よりも高いレベルl3で安定すると、補償信号COM
PもレベルC3で安定し、電動機電圧はレベルV3とな
り、この時点でさらに理想的電圧となるよう力率運転に
より電圧が調整される。
w、微分信号w′、補償信号COMPおよび電動機電圧
Voとの関係を示すチャート図を示す。時間t1におい
て、電動機はある負荷状態l1で運転中である。このと
き、負荷変化値w′はレベルP1にあり、電動機負荷が
一定のレベルl1で安定している間安定している。した
がって、補償信号COMPも安定したレベルC1にある
ため、電動機電圧はレベルV1で安定している。時間t
2において、電動機の負荷がレベルl2のように急に上
昇すると、電動機の負荷変化値を示すw′も時間の変化
率によって急上昇する。このとき、補償信号COMPも
レベルC2のように急下降して電動機電圧もV2のよう
に急上昇する。時間t3において電動機負荷がレベルl
1よりも高いレベルl3で安定すると、補償信号COM
PもレベルC3で安定し、電動機電圧はレベルV3とな
り、この時点でさらに理想的電圧となるよう力率運転に
より電圧が調整される。
【0025】つぎに、電動機負荷がレベルl4のように
下降すると、補償信号COMPもレベルC4のように急
上昇する。このとき電動機電圧はV4のように急下降す
る。時間t5において、電動機負荷がレベルl5で一定
になると、補償信号COMPもレベルC5で安定し、電
動機電圧はレベルV5となり、この時点でさらに理想的
な電圧となるよう力率運転により電圧が調整される。
下降すると、補償信号COMPもレベルC4のように急
上昇する。このとき電動機電圧はV4のように急下降す
る。時間t5において、電動機負荷がレベルl5で一定
になると、補償信号COMPもレベルC5で安定し、電
動機電圧はレベルV5となり、この時点でさらに理想的
な電圧となるよう力率運転により電圧が調整される。
【0026】図9は本発明による誘導電動機を駆動する
ための可変電圧交流電源を構成する制御装置の第2実施
例を示す。図9において、制御装置100は制御用コン
ピュータ101により制御されるインバータ装置からな
るものとして示される。
ための可変電圧交流電源を構成する制御装置の第2実施
例を示す。図9において、制御装置100は制御用コン
ピュータ101により制御されるインバータ装置からな
るものとして示される。
【0027】図9において、交流電源102からの交流
電力はコンバータ104により直流電力に変換されたの
ち、平滑コンデンサ106により脈動分が除去される。
この平滑された直流電力はトランジスタまたはGTO等
のスイッチ素子で構成されているPWMインバータ部1
08に変えられる。PWMインバータ部108は直流入
力を可変電圧・可変周波数の交流出力に変換して誘導電
動機110を所望速度で運転させることができる。制御
用コンピュータ101はインバータの周波数を指令する
周波数指令器112からの周波数指令信号114を受け
て出力周波数に対応した三角波信号118を発生するV
/F変換器116と、三角波信号118と後述の力率比
較信号Cを受けてPWMインバータ部108を制御する
PWM制御回路120と、PWM制御回路120からの
可変電圧・可変周波数のパルス幅変調信号122を駆動
信号126に変換してインバータ部108のスイッチ素
子108から出力させるベース駆動回路124とを備え
る。
電力はコンバータ104により直流電力に変換されたの
ち、平滑コンデンサ106により脈動分が除去される。
この平滑された直流電力はトランジスタまたはGTO等
のスイッチ素子で構成されているPWMインバータ部1
08に変えられる。PWMインバータ部108は直流入
力を可変電圧・可変周波数の交流出力に変換して誘導電
動機110を所望速度で運転させることができる。制御
用コンピュータ101はインバータの周波数を指令する
周波数指令器112からの周波数指令信号114を受け
て出力周波数に対応した三角波信号118を発生するV
/F変換器116と、三角波信号118と後述の力率比
較信号Cを受けてPWMインバータ部108を制御する
PWM制御回路120と、PWM制御回路120からの
可変電圧・可変周波数のパルス幅変調信号122を駆動
信号126に変換してインバータ部108のスイッチ素
子108から出力させるベース駆動回路124とを備え
る。
【0028】制御用コンピュータ101は、さらに、誘
導電動機110に供給される電圧と電流とから力率を検
出して検出力率信号Pfmを出力する力率検出器128
と、前記電圧と前記電流とから有効電力信号Wを出力す
る有効電力算出器130と、負荷変化検出器132とを
備える。
導電動機110に供給される電圧と電流とから力率を検
出して検出力率信号Pfmを出力する力率検出器128
と、前記電圧と前記電流とから有効電力信号Wを出力す
る有効電力算出器130と、負荷変化検出器132とを
備える。
【0029】負荷変化検出器132は有効電力信号Wを
受けて電動機負荷に応じて変化する補償信号COMPを
出力する微分関数発生器136と、力率誤差値Pfeと
COMP信号を加算し、制御信号Cを出力する演算加算
器138とを有する。
受けて電動機負荷に応じて変化する補償信号COMPを
出力する微分関数発生器136と、力率誤差値Pfeと
COMP信号を加算し、制御信号Cを出力する演算加算
器138とを有する。
【0030】図10のチャート図に示すように、力率指
令器からの基準力率信号Pfsが一定なのに対して、制
御信号Cはつぎのように変化する。すなわち、制御信号
Cは検出力率Pfmと基準力率Pfsが同一レベルのと
き(Pfm=Pfsのとき)一定のレベルC1にあり、
検出力率Pfmが基準力率Pfsを超えると(Pfm>
Pfs)C2の如く変化し、検出力率Pfm=最適力率
PfsとなったときC3の如く安定する。PWM信号発
生器として作用する比較器119は三角波信号118と
力率比較信号Cとを比較してPWM出力信号119aを
出力する。PWM制御回路120はPWM出力信号11
9aを三相の各相に分配し、PWM信号122を出力す
る。PWM信号を形成する方法としては従来から良く知
られており、公知技術を使用すればよいため、ここでは
省略する。
令器からの基準力率信号Pfsが一定なのに対して、制
御信号Cはつぎのように変化する。すなわち、制御信号
Cは検出力率Pfmと基準力率Pfsが同一レベルのと
き(Pfm=Pfsのとき)一定のレベルC1にあり、
検出力率Pfmが基準力率Pfsを超えると(Pfm>
Pfs)C2の如く変化し、検出力率Pfm=最適力率
PfsとなったときC3の如く安定する。PWM信号発
生器として作用する比較器119は三角波信号118と
力率比較信号Cとを比較してPWM出力信号119aを
出力する。PWM制御回路120はPWM出力信号11
9aを三相の各相に分配し、PWM信号122を出力す
る。PWM信号を形成する方法としては従来から良く知
られており、公知技術を使用すればよいため、ここでは
省略する。
【0031】図10に示されるように、力率比較信号C
が低いとき(すなわち、検出力率信号が小さいとき)は
PWM出力信号119aのパルス幅は小さいため、イン
バータ部108の出力電圧は低下し(図11の出力電圧
V2参照)、力率比較信号Cが高くなる(すなわち、検
出力率が大きくなる)と、それに応じてPWM出力信号
119aのパルス幅も大きくなって、インバータ部10
8の出力電圧は図11のカーブV1のように上昇する。
図11のカーブV1は力率比較信号Cが高い(負荷が高
い)ときの出力電圧を示し、図11のカーブV2は力率
比較信号Cが低い(負荷が小さい)ときの出力電圧を表
わす。
が低いとき(すなわち、検出力率信号が小さいとき)は
PWM出力信号119aのパルス幅は小さいため、イン
バータ部108の出力電圧は低下し(図11の出力電圧
V2参照)、力率比較信号Cが高くなる(すなわち、検
出力率が大きくなる)と、それに応じてPWM出力信号
119aのパルス幅も大きくなって、インバータ部10
8の出力電圧は図11のカーブV1のように上昇する。
図11のカーブV1は力率比較信号Cが高い(負荷が高
い)ときの出力電圧を示し、図11のカーブV2は力率
比較信号Cが低い(負荷が小さい)ときの出力電圧を表
わす。
【0032】
【発明の効果】負荷が小から大へ変化した場合、有効電
力値Wは小から大へ変化し、微分関数発生器136の出
力COMPは負荷の過渡状態をとらえ急激に変化し、力
率誤差値Pfeが変化追従するまでの間に電圧をある程
度まで引き上げて電圧応答性を著しく改善する。また、
負荷が大から小となった場合、短時間に電圧をある程度
まで引き下げて電圧応答性を同様に改善する。上記実施
例において、電圧の高速応答に有効電力の変化をパラメ
ータとして利用したが有効電力の代わりに無効電力の変
化を逆に利用し、又は負荷電流の変化、誘導電動機のイ
ンピーダンスの変化を利用しても良い。上記実施例にお
いて負荷の小から大、大から小への変化を両方共処理し
ているが、負荷の小から大のみ、または大から小のみの
変化の片方だけの処理でも良い。上記実施例においてパ
ラメータの変化率を利用しているがパラメータのレベル
の検出にて処理をしても良い。例えば、負荷レベルが5
0%以上になったなら出力電圧を上昇させるような制御
をしてもよい。上記実施例で電圧の瞬時上昇値又は瞬時
下降値等はメモリ等の記憶装置などを使用、または、マ
イクロコンピュータの演算にて理想的な瞬時応答を実現
できる。
力値Wは小から大へ変化し、微分関数発生器136の出
力COMPは負荷の過渡状態をとらえ急激に変化し、力
率誤差値Pfeが変化追従するまでの間に電圧をある程
度まで引き上げて電圧応答性を著しく改善する。また、
負荷が大から小となった場合、短時間に電圧をある程度
まで引き下げて電圧応答性を同様に改善する。上記実施
例において、電圧の高速応答に有効電力の変化をパラメ
ータとして利用したが有効電力の代わりに無効電力の変
化を逆に利用し、又は負荷電流の変化、誘導電動機のイ
ンピーダンスの変化を利用しても良い。上記実施例にお
いて負荷の小から大、大から小への変化を両方共処理し
ているが、負荷の小から大のみ、または大から小のみの
変化の片方だけの処理でも良い。上記実施例においてパ
ラメータの変化率を利用しているがパラメータのレベル
の検出にて処理をしても良い。例えば、負荷レベルが5
0%以上になったなら出力電圧を上昇させるような制御
をしてもよい。上記実施例で電圧の瞬時上昇値又は瞬時
下降値等はメモリ等の記憶装置などを使用、または、マ
イクロコンピュータの演算にて理想的な瞬時応答を実現
できる。
【図1】電動機の負荷変動、電圧、電流、回転数の関係
を示すチャート図である。
を示すチャート図である。
【図2】本発明による誘導電動機制御装置の第1実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図3】図2の制御装置のタイムチャート図である。
【図4】図2の電圧調整器の具体的な回路例である。
【図5】図4の回路のチャート図である。
【図6】図2の関数変換器の回路例である。
【図7】図6の回路で得られる波形図である。
【図8】誘導電動機の負荷変動、最適力率および電動機
電圧の関係を示すチャート図である。
電圧の関係を示すチャート図である。
【図9】本発明による制御装置の第2実施例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図10】図9の回路のチャート図である。
【図11】出力電圧カーブを示す。
10 交流電源 12 誘導電動機 14 制御装置 16 電圧検出器 18 力率検出器 20 皮相電力算出器 21 有効電力算出器 36 負荷変化補償器 44 電圧調整器 104 コンバータ 108 インバータ部 110 誘導電動機 116 V/F変換器 120 PWM制御回路 124 ベース駆動回路 128 力率検出器 130 有効電力算出器 132 負荷変化検出器 140 比較器
Claims (16)
- 【請求項1】 可変交流電源に接続された誘導電動機用
制御装置において、 (a)前記電動機の運転時の力率を検出する力率検出手
段と、 (b)前記電動機を高効率で駆動するための基準力率を
発生する手段と、 (c)前記力率検出手段からの検出力率と前記基準力率
との差に応じて前記可変交流電源の出力電圧を制御する
電圧制御手段と、 (d)前記電動機の負荷変化を検出して負荷変化補償信
号を出力する負荷変化検出手段と、 (e)前記負荷変化補償信号に応じて前記出力電圧を高
速で応答させるための出力電圧調整手段とを備えたこと
を特徴とする誘導電動機制御装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記負荷変化検出手
段が前記電動機の負荷変化率パラメータに応じて変化す
る補償値を出力する負荷変動パラメータ変換手段を備え
たことを特徴とする誘導電動機制御装置。 - 【請求項3】 請求項2において、さらに前記電動機の
電圧と電流から前記負荷変化率パラメータとして有効電
力値を算出する有効電力算出手段を備え、前記負荷変化
率パラメータとして前記有効電力値を前記パラメータ変
換手段に供給することを特徴とする誘導電動機制御装
置。 - 【請求項4】 請求項3において、可変電圧交流電源が
インバータ装置からなり、前記インバータ装置が前記基
準力率に応答して出力電圧を制御するPWM制御回路を
備えたことを特徴とする誘導電動機制御装置。 - 【請求項5】 請求項4において、前記インバータ装置
が誘導電動機の有効電力値を算出する手段を備え、前記
有効電力値を前記パラメータ変換手段に供給して前記有
効電力値の変化に応じて前記補償値を変化させることを
特徴とする誘導電動機制御装置。 - 【請求項6】 電源から供給される交流電力を直流に変
換するコンバータと、このコンバータからの直流電力を
任意の周波数を有する交流電力に変換するスイッチング
素子を有し、前記スイッチング素子からの交流電力によ
り、誘導電動機を可変速制御するインバータ装置におい
て、 (a)前記スイッチング素子の出力周波数を指令する周
波数指令手段と、 (b)前記周波数指令手段からの周波数指令信号に対応
したV/F電圧信号を発生するV/F変換手段と、 (c)前記V/F電圧信号に応答して前記スイッチング
素子を駆動して前記電動機に供給電圧を与えるための出
力信号を発生する出力信号発生手段とを備え、 (d)前記電動機の負荷変化を検出する負荷変化検出手
段と、 (e)前記出力信号発生手段が前記負荷変化検出手段の
出力に対応して前記供給電圧を調整させるための出力信
号を発生する手段を備えたことを特徴とするインバータ
装置。 - 【請求項7】 請求項6において、前記出力信号発生手
段が前記負荷変化検出手段の出力に対応した補償値で前
記供給電圧を調整する電圧調整手段を備えたことを特徴
とするインバータ装置。 - 【請求項8】 請求項7において、前記負荷変化検出手
段が前記電動機の負荷変化率パラメータに応じて変化す
る補償値を出力する負荷変動パラメータ変換手段を備え
たことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項9】 請求項7において、さらに前記電動機の
電圧と電流から前記負荷変化率パラメータとして有効電
力値を算出する有効電力算出手段を備え、前記負荷変化
率パラメータとして前記有効電力値を前記パラメータ変
換手段に供給することを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項10】 請求項9において、前記負荷変動パラ
メータ変換手段が前記有効電力値の変化に応じて前記補
償値を変化させることを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項11】 交流電源を直流電源に変換し、その直
流を再び交流に変換して誘導電動機を可変速制御するイ
ンバータ装置において、 (a)前記インバータ装置の出力周波数を指令する周波
数指令手段と、 (b)前記周波数指令手段からの周波数指令信号に対応
したV/F電圧信号を発生するV/F変換器と、 (c)前記V/F電圧信号に応答してPWM信号を発生
するPWM制御回路と、 (d)前記PWM信号に応答して前記電動機を駆動する
ためのスイッチング素子と、 (e)前記電動機の負荷変化を検出する負荷変化検出手
段と、 (f)前記負荷変化検出手段の出力に応答して最適電圧
指令信号を前記PWM制御回路に出力する最適電圧発生
手段とを備え、 (g)前記最適電圧指令信号に応答して前記PWM制御
回路が前記スイッチング素子の出力電圧を調整すること
を特徴とするインバータ装置。 - 【請求項12】 請求項11において、前記負荷変化検
出手段が前記電動機の負荷変化率パラメータに応じて変
化する補償値を出力する負荷変動パラメータ変換手段を
備えたことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項13】 請求項12において、さらに前記電動
機の電圧と電流から前記負荷変化率パラメータとして有
効電力値を算出する有効電力算出手段を備え、前記負荷
変化率パラメータとして前記有効電力値を前記パラメー
タ変換手段に供給することを特徴とするインバータ装
置。 - 【請求項14】 請求項13において、前記負荷変動パ
ラメータ変換手段が前記有効電力値の変化に応じて前記
補償値を変化させることを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項15】 可変電圧交流電源で駆動される誘導電
動機の力率を検出する力率検出器と、前記誘導電動機の
ための設定力率発生器と、前記力率と前記設定力率値と
を比較して前記可変電圧交流電源の出力電圧を制御する
電圧制御手段とを備えたものにおいて、前記誘導電動機
の負荷変動パラメータの値があらかじめ設定されたある
値より大となった時前記可変電圧交流電源の出力電圧を
あらかじめ設定された値まで速やかに上昇させることを
特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項16】 請求項15において、負荷変動パラメ
ータとして誘導電動機の電流により変化率を算出するこ
とを特徴とする誘導電動機の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4080533A JPH05236795A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 誘導電動機制御装置および制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4080533A JPH05236795A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 誘導電動機制御装置および制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05236795A true JPH05236795A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=13720988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4080533A Pending JPH05236795A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 誘導電動機制御装置および制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05236795A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106330049A (zh) * | 2016-07-21 | 2017-01-11 | 王振铎 | 全自动交流电动机节电装置 |
WO2017141411A1 (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 株式会社日立製作所 | モータ制御システム |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6333393B2 (ja) * | 1981-11-04 | 1988-07-05 | Fuji Electric Co Ltd | |
JPS6450792A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter |
JPH01311889A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-12-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
JPH03226296A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-07 | Toshiba Corp | 交流電動機の制御装置 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4080533A patent/JPH05236795A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6333393B2 (ja) * | 1981-11-04 | 1988-07-05 | Fuji Electric Co Ltd | |
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JPH03226296A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-07 | Toshiba Corp | 交流電動機の制御装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017141411A1 (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 株式会社日立製作所 | モータ制御システム |
US10505490B2 (en) | 2016-02-19 | 2019-12-10 | Hitachi, Ltd. | Motor control system |
CN106330049A (zh) * | 2016-07-21 | 2017-01-11 | 王振铎 | 全自动交流电动机节电装置 |
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