JPS6120236B2 - - Google Patents
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- JPS6120236B2 JPS6120236B2 JP55045333A JP4533380A JPS6120236B2 JP S6120236 B2 JPS6120236 B2 JP S6120236B2 JP 55045333 A JP55045333 A JP 55045333A JP 4533380 A JP4533380 A JP 4533380A JP S6120236 B2 JPS6120236 B2 JP S6120236B2
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- JP
- Japan
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- voltage
- induction motor
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- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters with pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/047—V/F converter, wherein the voltage is controlled proportionally with the frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は誘導電動機の制御装置の改良に係り、
特に、供給電力の電圧・周波数比(以下V/F比
という)を変えることにより誘導電動機を最底損
失点またはその近傍で運転できるようにした制御
装置に関する。
特に、供給電力の電圧・周波数比(以下V/F比
という)を変えることにより誘導電動機を最底損
失点またはその近傍で運転できるようにした制御
装置に関する。
誘導電動機の制御装置としては、従来から、第
1図に例示するものが多用されてい。同図におい
て、交流電力ACを周波数変換器1を通して周波
数変換し、これによつて誘導電動機2を駆動する
場合、周波数設定器3で設定した周波数基準R
を電圧・周波数変換器4により所定周波数に変換
して周波数変換器1の出力周波数を制御すると共
に、周波数設定器3の出力Rを関数発生器5に
入れて電圧基準VRを出力し、変圧器6を介して
検出した誘導電動機2の入力と、この電圧基準V
Rとを比較し、その差出力を増巾器7で増巾して
周波数変換器1にフイードバツクすることにより
誘導電動機2を制御する。
1図に例示するものが多用されてい。同図におい
て、交流電力ACを周波数変換器1を通して周波
数変換し、これによつて誘導電動機2を駆動する
場合、周波数設定器3で設定した周波数基準R
を電圧・周波数変換器4により所定周波数に変換
して周波数変換器1の出力周波数を制御すると共
に、周波数設定器3の出力Rを関数発生器5に
入れて電圧基準VRを出力し、変圧器6を介して
検出した誘導電動機2の入力と、この電圧基準V
Rとを比較し、その差出力を増巾器7で増巾して
周波数変換器1にフイードバツクすることにより
誘導電動機2を制御する。
この場合、V/F比は第2図a,b,c示すよ
うに負荷特性に応じて選択されるのが通例であ
る。同図において特性曲線aは定トルク特性を要
求される場合を示し、低周波域でV/F比を上
げ、抵抗器の電圧降下を補償するようにしてい
る。特性bは一般の負荷に適用する場合で、V/
F比を一定値として制御している。特性cはポン
プやフアンのように負荷が速度2乗に比例する場
合に適用されるもので、V/F比は低周波範囲で
低められ、励磁電流分を下げることによつて誘導
電動機の入力電流を低減させ、効率の向上を図る
ようにしている。
うに負荷特性に応じて選択されるのが通例であ
る。同図において特性曲線aは定トルク特性を要
求される場合を示し、低周波域でV/F比を上
げ、抵抗器の電圧降下を補償するようにしてい
る。特性bは一般の負荷に適用する場合で、V/
F比を一定値として制御している。特性cはポン
プやフアンのように負荷が速度2乗に比例する場
合に適用されるもので、V/F比は低周波範囲で
低められ、励磁電流分を下げることによつて誘導
電動機の入力電流を低減させ、効率の向上を図る
ようにしている。
しかしながら、上述の従来方式では、負荷特性
に応じてV/F比をいちいち調整する必要がある
上、制波数の全範囲で最適のV/F比を設定する
ことは非常に難しく、特に負荷変動がある場合は
これに対応することが困難であり、また、起動味
のみトルクが大きい場合には、V/F比の比率調
整が困難であるという不都合があつた。
に応じてV/F比をいちいち調整する必要がある
上、制波数の全範囲で最適のV/F比を設定する
ことは非常に難しく、特に負荷変動がある場合は
これに対応することが困難であり、また、起動味
のみトルクが大きい場合には、V/F比の比率調
整が困難であるという不都合があつた。
本発明は従来装置における上述の如き不都合を
除去すべくなされたもので、誘導電動機の力率が
常時最適値またはその近傍となるよう、V/F比
を自動的に制御できるようにした誘導電動機の制
御装置を提供しようとするものである。
除去すべくなされたもので、誘導電動機の力率が
常時最適値またはその近傍となるよう、V/F比
を自動的に制御できるようにした誘導電動機の制
御装置を提供しようとするものである。
ところで、誘導電動機の等価回路は第3図aに
示す通りである。ここで、r1,r2は一次側および
二次側の抵抗を、L1,L2は一次側および二次側
のインダクタンスを、また、Leは励磁インダク
タンスを示す。これらのうち、一次側抵抗r1と、
1次および2次側インダクタンスL1,L2は値が
小さいので無視すると、等価回路は第3図bのよ
うになる。ここで、一次電流をi1、励磁電流をi2
とすると、次の(1)〜(4)式が成立する。
示す通りである。ここで、r1,r2は一次側および
二次側の抵抗を、L1,L2は一次側および二次側
のインダクタンスを、また、Leは励磁インダク
タンスを示す。これらのうち、一次側抵抗r1と、
1次および2次側インダクタンスL1,L2は値が
小さいので無視すると、等価回路は第3図bのよ
うになる。ここで、一次電流をi1、励磁電流をi2
とすると、次の(1)〜(4)式が成立する。
i1 2=i0 2+i2 2 …………(1)
T=k1・φ・i2 …………(2)
φ≒k2・i0 …………(3)
T=k3・i0・i2 …………(4)
ここで、Tは発生トルク、φは磁束、k1、k2、
k3はいずれも定数である。
k3はいずれも定数である。
(3)式において、鉄心の飽和がなければ等号が成
立する。従つて、磁束を弱めて運転する範囲では
鉄心の飽和は無視できるので、(4)式が成立する。
立する。従つて、磁束を弱めて運転する範囲では
鉄心の飽和は無視できるので、(4)式が成立する。
第4図は負荷トルクがT1のときのT1=k3・i0・
i2の軌跡Aとi1 2=i0 2+i2 2の軌跡で一次電流i1が最
少値i1mになる軌跡Bを示す。これらの軌跡か
ら、負荷トルクT1とバランスする一次電流の最
少値はi0=i2すなわち、力率角45゜の時であるこ
とが判る。軽負荷時にV/F比一定で運転する場
合には、励磁電流i0n、一次電流i1nの状態で負荷
トルクとバランスするので、i1mとi1nの値には大
きな差があり、負荷力率角を45゜附近に制御する
ことで最も効率のよい運転を行なうことができ
る。
i2の軌跡Aとi1 2=i0 2+i2 2の軌跡で一次電流i1が最
少値i1mになる軌跡Bを示す。これらの軌跡か
ら、負荷トルクT1とバランスする一次電流の最
少値はi0=i2すなわち、力率角45゜の時であるこ
とが判る。軽負荷時にV/F比一定で運転する場
合には、励磁電流i0n、一次電流i1nの状態で負荷
トルクとバランスするので、i1mとi1nの値には大
きな差があり、負荷力率角を45゜附近に制御する
ことで最も効率のよい運転を行なうことができ
る。
本発明はかかる点に着目して成されたものであ
る。以下、第5図以降に示す実施例につき、本発
明の詳細を説明する。
る。以下、第5図以降に示す実施例につき、本発
明の詳細を説明する。
第5図において、直流電源10からの電力はイ
ンバータ回路11によりPWM制御され、可変電
圧、可変周波数の交流として誘導電動機12に供
給される。周波数設定器13から出力された周波
数基準RはV/F変換器14により周波数変換
され、カウンタ回路15により更に低い周波数に
変換された後、分配器16に入力される。この入
力信号は分配器16において60゜位相差のある
180゜巾の周波数制御信号とされ、インバータ回
路11の電気弁S1〜S6を選択する信号を発生し、
インバータ回路を駆動する駆動回路17へ入力す
る。
ンバータ回路11によりPWM制御され、可変電
圧、可変周波数の交流として誘導電動機12に供
給される。周波数設定器13から出力された周波
数基準RはV/F変換器14により周波数変換
され、カウンタ回路15により更に低い周波数に
変換された後、分配器16に入力される。この入
力信号は分配器16において60゜位相差のある
180゜巾の周波数制御信号とされ、インバータ回
路11の電気弁S1〜S6を選択する信号を発生し、
インバータ回路を駆動する駆動回路17へ入力す
る。
一方、周波数基準Rは関数発生器18により
比較器19において三角波発信器20の出力と比
較されPWM制御回路21によりインバータ回路
11の出力電圧を制御すべく駆動回路17へ入力
され、前述の周波数制御信号と合成されてインバ
ータ回路11の電気弁S1〜S6を制御する。これに
より、誘導電動機12には可変電圧、可変周波数
の電力が供給される。
比較器19において三角波発信器20の出力と比
較されPWM制御回路21によりインバータ回路
11の出力電圧を制御すべく駆動回路17へ入力
され、前述の周波数制御信号と合成されてインバ
ータ回路11の電気弁S1〜S6を制御する。これに
より、誘導電動機12には可変電圧、可変周波数
の電力が供給される。
本発明においては更に、変流器22により負荷
電流Iuを検出し、極性検出器23により電流位相
を検出して位相差検出器24へ入力する。一方、
カウンタ回路15より電圧位相角45゜を検出する
ロジツク回路25の出力Vcと、U相電圧に相当
する電気弁s1の位相信号s1′とを位相差検出器2
4にインプツトし、負荷力率角45゜の点で極性の
変わる出力VPHを出力する。この信号を増巾器2
6により増巾し、スイツチ27を通して函数発生
器18に接続された出力制御回路28にインプツ
トすることにより電圧基準VRを制限させる。負
荷電流Iuは整流器29で整流された後、レベル
検出器30を通してスイツチ27制御する。
電流Iuを検出し、極性検出器23により電流位相
を検出して位相差検出器24へ入力する。一方、
カウンタ回路15より電圧位相角45゜を検出する
ロジツク回路25の出力Vcと、U相電圧に相当
する電気弁s1の位相信号s1′とを位相差検出器2
4にインプツトし、負荷力率角45゜の点で極性の
変わる出力VPHを出力する。この信号を増巾器2
6により増巾し、スイツチ27を通して函数発生
器18に接続された出力制御回路28にインプツ
トすることにより電圧基準VRを制限させる。負
荷電流Iuは整流器29で整流された後、レベル
検出器30を通してスイツチ27制御する。
上述のように構成した本発明の回路において
は、負荷が減少して負荷電流の力率角が45゜より
大きくなると、電圧基準VRを下げることにより
インバータ出力電圧を下げ、負荷の誘導電動機1
2の励磁電流を下げ、負荷電流の力率角が45゜附
近の最適効率的で運転されるよう制御する。ま
た、起動時のように、負荷電流率は低いが励磁電
圧を増加させて出力トルクを最大限に出力させる
場合、負荷電流Iuを整流器29で整流した後、
レベル検出器30でそのレベルを検出し、これが
一定値を越えた際にスイツチ27を開放すること
によつて負荷電流の力率角制御を中止し、関数発
生器18から与えられる電圧でインバータの出力
電圧を制御し、負荷の出力トルクが大きくなりす
ぎないよう制御する。なお、上記において、スイ
ツチ27に並列に抵抗を接続しておくことにより
力率制御のゲインを低下させても同様の効果が得
られる。
は、負荷が減少して負荷電流の力率角が45゜より
大きくなると、電圧基準VRを下げることにより
インバータ出力電圧を下げ、負荷の誘導電動機1
2の励磁電流を下げ、負荷電流の力率角が45゜附
近の最適効率的で運転されるよう制御する。ま
た、起動時のように、負荷電流率は低いが励磁電
圧を増加させて出力トルクを最大限に出力させる
場合、負荷電流Iuを整流器29で整流した後、
レベル検出器30でそのレベルを検出し、これが
一定値を越えた際にスイツチ27を開放すること
によつて負荷電流の力率角制御を中止し、関数発
生器18から与えられる電圧でインバータの出力
電圧を制御し、負荷の出力トルクが大きくなりす
ぎないよう制御する。なお、上記において、スイ
ツチ27に並列に抵抗を接続しておくことにより
力率制御のゲインを低下させても同様の効果が得
られる。
次に負荷電流位相差検出部の作動の詳細を第6
図および第7図につき説明する。なお、これらの
図では、PWM制御は全点弧、即ち、電気弁が180
゜通電した状態で示してあり、電気弁S1が通電す
るS1′とU相電圧Vuの位相は一致する。カウンタ
回路15から取り出すロジツク回路25の出力
Vcは第6図bのように電気角45゜で変化す
る。U相電流Iuの極性判別した出力VIの信号か
ら、電流位相が45゜より大きい場合には同図gに
示すようにX(s1′・Vc・VI+S1′・Vc・Vr)
なる信号を出力し、電流位相が45゜より小さい場
合は同図jに示すようにY(S1・Vc・VI+
S1′・Vc・VI)なる信号を出力する。これらの
X、Yの信号は第7図aに示すようにフイルタ効
果を持つた増巾器により、X、Yの極性を変えて
増巾され、出力電圧VPHは力率角に対して同図b
に示すように変化する。
図および第7図につき説明する。なお、これらの
図では、PWM制御は全点弧、即ち、電気弁が180
゜通電した状態で示してあり、電気弁S1が通電す
るS1′とU相電圧Vuの位相は一致する。カウンタ
回路15から取り出すロジツク回路25の出力
Vcは第6図bのように電気角45゜で変化す
る。U相電流Iuの極性判別した出力VIの信号か
ら、電流位相が45゜より大きい場合には同図gに
示すようにX(s1′・Vc・VI+S1′・Vc・Vr)
なる信号を出力し、電流位相が45゜より小さい場
合は同図jに示すようにY(S1・Vc・VI+
S1′・Vc・VI)なる信号を出力する。これらの
X、Yの信号は第7図aに示すようにフイルタ効
果を持つた増巾器により、X、Yの極性を変えて
増巾され、出力電圧VPHは力率角に対して同図b
に示すように変化する。
以上の説明では電圧形インバータを使用する場
合につき述べたが、電流形インバータやサイクロ
コンバータ31を使用する場合には、第8図aに
示すように変圧器32により相電圧を検出して極
性判別器33により電圧極性を検出し、この出力
Vvと、変流器34を介して極性検出器35で検
出した電流極性出力VIとを位相差検出器36に
インプツトして電圧と電流の位相を検出する。こ
の検出出力VPHと一定値−V1(45゜相当電圧)
との和をとることにより、位相角45゜で極性が変
化する電圧を得ることができる。(第8図b参
照)。なお、第8図aでは、インバータまたはサ
イクロコンバータ制御部の構成は第5図とほぼ同
一であるので図示を省略し、位相検出部のみを示
してある。
合につき述べたが、電流形インバータやサイクロ
コンバータ31を使用する場合には、第8図aに
示すように変圧器32により相電圧を検出して極
性判別器33により電圧極性を検出し、この出力
Vvと、変流器34を介して極性検出器35で検
出した電流極性出力VIとを位相差検出器36に
インプツトして電圧と電流の位相を検出する。こ
の検出出力VPHと一定値−V1(45゜相当電圧)
との和をとることにより、位相角45゜で極性が変
化する電圧を得ることができる。(第8図b参
照)。なお、第8図aでは、インバータまたはサ
イクロコンバータ制御部の構成は第5図とほぼ同
一であるので図示を省略し、位相検出部のみを示
してある。
以上の如く、本発明装置においては、負荷力率
が約45゜より低下すると、これを検出し、周波数
変換器の出力電圧を下げることにより負荷力率を
45゜附近に制御し、誘導電動機電流を最低にして
負荷トルクと平衡するよう制御するものであるか
ら、損失の最も少ない運転により省エネルギー効
果を得ることができる。また、起動時のように負
荷力率が悪い場合には、負荷電流値を検出し、そ
の値が設定値以上になると力率制御信号をしや断
することにより、予め設定したV/F比特性に戻
して制御するので最大トルクを出すことができ
る。また、電圧基準値を制御することにより力率
制御を行なう場合、誘導電動機の一次側抵抗分が
無視できない非常に低い周波数の範囲では電圧値
で一定値以下に低下しないようにすることもでき
る。
が約45゜より低下すると、これを検出し、周波数
変換器の出力電圧を下げることにより負荷力率を
45゜附近に制御し、誘導電動機電流を最低にして
負荷トルクと平衡するよう制御するものであるか
ら、損失の最も少ない運転により省エネルギー効
果を得ることができる。また、起動時のように負
荷力率が悪い場合には、負荷電流値を検出し、そ
の値が設定値以上になると力率制御信号をしや断
することにより、予め設定したV/F比特性に戻
して制御するので最大トルクを出すことができ
る。また、電圧基準値を制御することにより力率
制御を行なう場合、誘導電動機の一次側抵抗分が
無視できない非常に低い周波数の範囲では電圧値
で一定値以下に低下しないようにすることもでき
る。
このように本発明によれば誘導電動機を起動時
には自動的に予め設定したV/F比率となり、起
動後は力率角が45゜以下にならないよう制御する
ことにより誘導電動機電流を最低に保つことがで
きるので、周波数変換器も含めた総合効率が向上
する。また、従来のようにV/F比を負荷に応じ
て調整する必要がない上、電圧形周波数変換装置
を適用する場合には電圧位相を周波数制御部より
取出すことにより経済的な装置を実現することが
できる。
には自動的に予め設定したV/F比率となり、起
動後は力率角が45゜以下にならないよう制御する
ことにより誘導電動機電流を最低に保つことがで
きるので、周波数変換器も含めた総合効率が向上
する。また、従来のようにV/F比を負荷に応じ
て調整する必要がない上、電圧形周波数変換装置
を適用する場合には電圧位相を周波数制御部より
取出すことにより経済的な装置を実現することが
できる。
第1図は従来の誘導電動機制御装置和の回路構
成を示すブロツク図、第2図は負荷特性図、第3
図a,bは誘導電動機の等価回路図、第4図は本
発明の原理説明図、第5図は本発明の実施例を示
すブロツク図、第6図および第7図は本発明にお
ける負荷電流位相差検出部の作動説明図、第8図
aは本発明の他の実施例の要部を示すブロツク
図、同図bはその作動説明図である。 3,13……周波数設定器、4,14……V/
F変換器、11,31……インバータ回路。
成を示すブロツク図、第2図は負荷特性図、第3
図a,bは誘導電動機の等価回路図、第4図は本
発明の原理説明図、第5図は本発明の実施例を示
すブロツク図、第6図および第7図は本発明にお
ける負荷電流位相差検出部の作動説明図、第8図
aは本発明の他の実施例の要部を示すブロツク
図、同図bはその作動説明図である。 3,13……周波数設定器、4,14……V/
F変換器、11,31……インバータ回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 誘導電動機を可変電圧可変周波数変換装置に
より駆動する制御装置において、前記誘導電動機
の力率角が45゜に対して偏移する値に応じた出力
を得る位相差検出器を設け、この位相差検出器の
出力を前記変換装置の可変電圧制御系にな与える
ことにより前記誘導電動機の力率角が45゜より遅
れるとこの遅れに応じて前記変換装置の出力電圧
を下げて前記力率角を45゜付近に保つように力率
制御することを特徴とする誘導電動機の制御装
置。 2 誘導電動機の負荷電流をレベル検出器により
検出し、それが一定値以上の場合に力率制御を自
動的に停止または弱めるようにしたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の誘導電動機の制
御装置。 3 周波数設定器から出力された周波数基準器
Rに基づいて電圧位相角45゜を検出するロジツク
回路の出力Vcと、流変器により検出した負荷電
流Luに基づいて極性検出器から出力される電流
位相VIと、前記U相の電圧に相当する電気弁の
位相信号Siとを位相差検出器にインプツトし、負
荷力流角45゜点で極性の変る出力VPHを出力さ
せ、この出力を出力制限回路にインプツトして電
圧基準VRを制限するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または2項記載の誘導電
動機の制御装置。 4 変圧器により検出した相電圧を極性判別器に
インプツトして得た電圧極性出力VVと、変流器
により検出した負荷電流を極性検出器により検出
した負荷電流を極性検出器にインプツトして得た
電流極性出力VIとを位相差検出器に導き、その
出力VPHから45゜相当電圧を減算して出力制限回
路にインプツトするようにした特許請求の範囲第
1項または2項記載の誘導電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4533380A JPS56141798A (en) | 1980-04-07 | 1980-04-07 | Controlling device of induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4533380A JPS56141798A (en) | 1980-04-07 | 1980-04-07 | Controlling device of induction motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56141798A JPS56141798A (en) | 1981-11-05 |
JPS6120236B2 true JPS6120236B2 (ja) | 1986-05-21 |
Family
ID=12716376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4533380A Granted JPS56141798A (en) | 1980-04-07 | 1980-04-07 | Controlling device of induction motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS56141798A (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58144597A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-27 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 力率制御装置 |
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JPS60117698U (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-08 | 東洋電機製造株式会社 | 電動機速度制御装置 |
JPH07106078B2 (ja) * | 1984-03-19 | 1995-11-13 | 株式会社日立製作所 | 交流電動機の制御装置 |
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-
1980
- 1980-04-07 JP JP4533380A patent/JPS56141798A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS56141798A (en) | 1981-11-05 |
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