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JPS6120236B2 - - Google Patents

Info

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
voltage
induction motor
current
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55045333A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS56141798A (en
Inventor
Chihiro Okatsuchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP4533380A priority Critical patent/JPS56141798A/ja
Publication of JPS56141798A publication Critical patent/JPS56141798A/ja
Publication of JPS6120236B2 publication Critical patent/JPS6120236B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements 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
    • H02P27/06Arrangements 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
    • H02P27/08Arrangements 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements 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
    • H02P27/047V/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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
v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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

  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。
JP4533380A 1980-04-07 1980-04-07 Controlling device of induction motor Granted JPS56141798A (en)

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JPS56141798A JPS56141798A (en) 1981-11-05
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