JP2000102289A

JP2000102289A - 電圧制御装置

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Publication number: JP2000102289A
Application number: JP10265345A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kamata; 敏博鎌田
Original assignee: SORIDDOUEI KK
Current assignee: SORIDDOUEI KK
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-07
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: WO2000018000A1; JP3043717B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄損と銅損を一致させるように制御して、電
動機の省エネ運転を可能とした電圧制御装置を提供す
る。【解決手段】電動機の励磁コンダクタンス及び励磁サ
セプタンスに合わせて設定される可変コンダクタンス１
３と可変サセプタンス１４と、電動機の１次巻線と２次
巻線の抵抗値に合わせて設定される可変抵抗１５を備え
ている。電動機に供給される基本波瞬時電圧に比例した
信号ｅを前記可変コンダクタンスに基づいて処理するこ
とにより銅損を算出する手段と、電動機に供給される基
本波瞬時電圧に比例した信号ｅと、電動機電流の瞬時値
ｉとを前記可変コンダクタンス、可変サセプタンス及び
可変抵抗値に基づいて処理することにより鉄損を算出す
る手段を備えている。得られた銅損値と鉄損値とを比較
し、その結果に従い両者の値が一致するように電動機供
給電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機（以下
電動機と呼ぶ）の省電力（以下省エネルギーと呼ぶ）運
転を目的とした電圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機はその性質から、負荷の大きさに
よらずほぼ一定量発生する電力損失である鉄損と、負荷
の大きさによって変化する電力損失である銅損が発生す
るが、鉄損と銅損がほぼ同じ値になったときに、その電
動機の効率が最高となることが知られている。すなわ
ち、一定負荷時における電動機への印加電圧に対する鉄
損と銅損の関係は、図６に示すようになる。この図から
明らかなように、鉄損と銅損が等しくなる電圧Ｖ0 のと
きが損失が最小になる。この場合、負荷が変化すれば、
銅損も変化することから、最適電圧Ｖ0も変化する。

【０００３】そのため、従来から、省エネルギー制御イ
ンバータとして、図７に示すような装置が提案されてい
た。この従来技術では、交流電源５０からの交流電力は
コンバータ５１により直流電力に変換された後、平滑コ
ンデンサ５２により脈動分を除去される。この平滑され
た直流電力はトランジスタまたはＧＴＯなどの半導体ス
イッチで構成されているＰＷＭインバータ５３に与えら
れる。ＰＷＭインバータ５３はＰＷＭ発生器５４からの
パルス幅変調信号によって制御される。

【０００４】ＰＷＭ発生器５４は、周波数指令ｆおよび
制御電圧Ｖr に基づいてＰＷＭインバータ５３を駆動
し、直流入力を可変電圧・可変周波数の交流出力に変換
して、電動機５５を所望速度で運転させる。この場合、
ＰＷＭ発生器５４は、その制御部に電力計算部５６およ
び電圧演算部５７を備えており、電力計算部５６におい
て出力電圧Ｖ1 と出力電流Ｉ1 から電力Ｐを計算し、電
圧演算部５７においてこの電力Ｐと周波数ｆから最大効
率になるＶr を演算する。ＰＷＭ発生器５４は、ＰＷＭ
インバータ５３を制御して、電動機５５にこの周波数ｆ
と最適電圧Ｖr を供給する。これによって、従来技術で
は、供給周波数や負荷にかかわりなく、電動機５５を最
大効率で運転することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、現在、
電動機の運転電力を検出し、その電力において銅損と鉄
損がほぼ同じになるような供給電圧を供給する装置は存
在し、このような従来技術は電力を検出して電圧を制御
するものであるが、その原理上さまざまの欠点を有す
る。まず、図１０に電動機の簡易等価回路から求めたハ
イランドの円線図を示す。これは線分ＯＰ１が無負荷
時、線分ＯＰ３が軸拘束時の電流ベクトルとなり、無負
荷から拘束時までの電流ベクトルの先端の軌跡を描いた
ものである。縦軸は供給電圧のベクトルの向きと同じで
ある。つまり縦軸の量は電動機供給電力に比例する。こ
の図１０おいて、円線図の半径は供給電圧により決定す
る。

【０００６】仮に、従来技術において、電動機の最も効
率のよくなる点Ｐ１で運転していたとする。次に負荷ト
ルクの急増がありＰＭ以上の電力が必要になったとき
は、供給電圧を速やかに上昇させ円線図の半径を増せば
よいのであるが、実際の装置では、ハンチングと呼ばれ
る異常発振を抑えるため、供給電圧の変化に遅れ時間要
素を持たせており、急激な負荷トルク増加に応じた適正
電圧を瞬時に供給することができず、Ｐ１からＰＭの点
を超えてＰ２の点に向かっていく。そのため電動機は滑
りが大きくなり、ついにＰ３の点での運転に陥ってしま
う。本来負荷トルクが増加してＰ１の点での供給電圧よ
り高い供給電圧が必要なのであるが、電動機の入力電力
がＰ１より小さくなってしまうため、Ｐ１での供給電圧
より低い電圧を供給するべく動作してしまい、省エネ運
転ができなくなり、しかも電動機は失速停止してしま
う。

【０００７】これを防止するために、従来技術では、定
格トルクより大きなトルク時の入力電力よりＰＭが大き
くなるように、円線図の半径の最小、つまり供給電圧の
下限を決定している。そのため軽負荷時でも下限電圧の
制約のため、最適な供給電圧を供給できず、理想的な省
エネ効果を経ることができなかった。

【０００８】しかしながら、実際に電動機を運転する場
合に、運転中の電動機に発生する銅損は負荷電流の二乗
に比例して変化し、電圧変動率に依存して変動するもの
であり、また、鉄損は同一電圧では周波数に反比例する
ことから、負荷電流や電圧変動率あるいは周波数を常時
検出して、鉄損および銅損を常に等しくなるように電動
機の供給電圧を制御することは難しかった。

【０００９】また、鉄損および銅損の大きさは、電動機
の１次巻線と２次巻線の抵抗、励磁コンダクタンスや励
磁サセプタンス、漏れリアクタンスによって左右される
が、これらは電動機の容量、定格、種類によって異なる
ものであるから、すでに設置されている電動機に対し
て、鉄損と銅損が同一の値となるように制御することが
できる装置を設けることは困難であった。特に、従来技
術では、接続される電動機が変わるごとに電動機容量な
どの定数設定を必ず行わねばならなかった。

【００１０】本発明は、前記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであって、その目的
は、供給電圧を変化させて電動機を制御するに当たっ
て、どの様な運転状態においても鉄損と銅損を常に一致
させて駆動することができ、電動機の高効率運転が可能
で、電動機の省エネルギー運転に貢献することのできる
電圧制御装置を提供することにある。特に、本発明は、
従来技術で問題となっていた失速停止の防止のための下
限電圧の制限をなくし、理想的な省エネ効果を経ること
と、電動機ごとに必要であった定数設定をなくすことを
特徴とする。

【００１１】本発明の他の目的は、マイクロコンピュー
タ等の電子計算機を使用することにより、より簡単な構
成で、前記のような鉄損と銅損を常に一致させて電動機
を駆動するを可能とした電圧制御装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、電動機の励磁コンダクタンス
及び励磁サセプタンスに合わせて設定される可変コンダ
クタンス１３と可変サセプタンス１４と、電動機の１次
巻線と２次巻線の抵抗値に合わせて設定される可変抵抗
１５を備えている。また、電動機に供給される基本波瞬
時電圧に比例した信号ｅを前記可変コンダクタンスに基
づいて処理することにより銅損を算出する手段と、電動
機に供給される基本波瞬時電圧に比例した信号ｅと、電
動機電流の瞬時値ｉとを前記可変コンダクタンス、可変
サセプタンス及び可変抵抗値に基づいて処理することに
より鉄損を算出する手段と、前記銅損算出手段によって
得られた銅損値と鉄損算出手段によって得られた鉄損値
とを比較する手段を備えている。更に、前記比較手段の
比較結果に従い両者の値が一致するように電動機供給電
圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

【００１３】このような構成を有する請求項１の発明の
作用は次の通りである。すなわち、図８に電動機の簡易
等価回路を示す。図８において、Ｉは１次電流、ＩＬは
負荷電流、Ｉ0 は励磁電流、Ｅは電動機の１次電圧、Ｒ
１は１次巻線抵抗、Ｒ２は２次巻線抵抗、Ｘは漏れリア
クタンス、Ｓは電動機の滑り、ｇ0 は励磁コンダクタン
ス、ｂ0 は励磁サセプタンスである。鉄損は励磁コンダ
クタンスｇ0 によって生じ、銅損は１次巻線抵抗および
２次巻線抵抗Ｒ１＋Ｒ２によって生じる。鉄損をＰｉと
すると、

【数１】Ｐｉ＝Ｅ²ｇ0 ………（１）であり、銅損をＰｃとすると、

【数２】Ｐｃ＝（ＩＬ）²（Ｒ１＋Ｒ２）………式（２）である。

【００１４】励磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタン
スｂ0 、１次巻線抵抗Ｒ１、２次巻線抵抗Ｒ２は一定の
値を持ち、電動機容量により違った値をとるが、ｇ0 ，
ｂ0を抵抗、リアクタンスと考えると各々の定数の比率
は電動機容量によらずほぼ一定であり、一般的な値も知
られている。従って、前記式（１）より鉄損を求めるこ
とができる。また、負荷電流ＩＬを求めるためには、１
次電流Ｉと励磁電流Ｉ0 が解れば可能であり、前記のよ
うにｇ0 ，ｂ0 は測定により求めることができるか、ま
たは一般的な値が知られているため、励磁電流Ｉ0 は１
次電圧Ｅにより簡単に求めることができる。図９の各電
流のベクトル図の関係をみる通り、負荷電流ＩＬを求め
ることは可能であり、前記式（２）により銅損Ｐｃを求
めることができる。

【００１５】本発明は、このようにして求めた鉄損と銅
損を比較器によって比較し、電圧制御信号を得て、これ
をＰＷＭ発生器によって駆動されるインバータ装置等の
制御手段に入力し、この制御手段によって電動機の供給
電圧を制御する。すなわち、銅損Ｐｃが鉄損Ｐｉよりも
大きい場合には、電圧制御信号が上昇し、これに伴い電
動機供給電圧が上昇する。一方、銅損Ｐｃが鉄損Ｐｉよ
りも小さい場合には、電圧制御信号が下降し、これに伴
い電動機供給電圧も下降する。その結果、銅損と鉄損が
一致する最適電圧が電動機への供給されることになり、
電動機の損失が最小になり、省エネルギー運転が可能に
なる。

【００１６】すなわち、図９において、Ｐ１点での銅損
Ｐｃは線分Ｐ０Ｐ１の長さの２乗に比例し、Ｐ２での銅
損は線分Ｐ０Ｐ２，Ｐ３での銅損は線分Ｐ０Ｐ３の長さ
の２乗に比例し、Ｐ０Ｐ１での銅損よりも多いのは明ら
かである。また、鉄損はＰｆであり、Ｐ１で運転してい
るときにＰｆ＝Ｐｃなので、もしもＰ２やＰ３での運転
状態に陥ったとしても、必ずＰｆ＜Ｐｃとなる。本発明
は、Ｐｆ＜Ｐｃの時に供給電圧を上昇させるように動作
するので、電動機が失速停止することはなく、下限電圧
の制限は０でない限りの電圧でよく、理想的な省エネ運
転を実現できる。

【００１７】請求項２の発明は、電動機に供給される基
本波瞬時電圧に比例した信号ｅを出力する手段と、電動
機電流の瞬時値ｉを検出する電流検出器４とを備えてい
る。また、前記信号ｅを入力する入力端子ｂと、可変コ
ンダクタンス１３を介して前記信号ｅが入力される入力
端子ａとを備えたを備えた乗算器７と、前記乗算器７の
出力側に接続された平均値回路９を備えている。また、
前記信号ｅを入力する積分回路８と、一方の入力端子
が、前記積分回路８の出力側に可変サセプタンス１４を
介して接続され、他方の入力端子が前記可変コンダクタ
ンス１３の出力側に接続された第１の加算器１６と、マ
イナス側の入力端子に第１の加算器１６の出力が接続さ
れ、プラス側の入力端子には電動機電流を検出する電流
検出器４が接続された第２の加算器と、第２の加算器の
出力側に順次接続された２乗算器１１、平均値回路１０
および可変抵抗１５とを備えている。さらに、前記平均
値回路９の出力側が接続された鉄損側の入力端子ａと、
前記可変抵抗の出力側が接続された銅損側の入力端子ｂ
を有し、鉄損側入力端子ａから入力された鉄損値と銅損
側入力端子ｂから入力された銅損値とを比較する比較器
１２と、前記比較器１２からの出力に従い、電動機供給
電圧を制御する制御手段を備えている。

【００１８】このような構成を有する請求項２の発明に
おいては、前記信号ｅと、この信号ｅを可変コンダクタ
ンス１３で分圧した信号ｉｇ0 とを乗算器によって乗算
しｉｇ0 ・ｅを得た後、このｉｇ0 ・ｅを平均化して銅
損Ｐｃを求め、この銅損Ｐｃを前記比較器１２の銅損側
の入力端子に入力する。また、積分回路によって得られ
た前記信号ｅの９０°位相の遅れた信号ｅ′を可変サセ
プタンス１４によって分圧して得られた信号ｉｂ0 と、
前記可変コンダクタンス１３によって得られた信号ｉｇ
0 とを加算器１６で加算してｉ0 を得て、この信号ｉ0
と電流検出器で得られた電動機電流ｉを第２の加算器１
７でｉ−ｉ0 の加算を行い、得られた信号ｉＬを２乗算
器１１で２乗してｉＬ²を得た後、平均値回路１０で平
均化し、更に可変抵抗値を乗算することにより銅損Ｐｃ
を得る。

【００１９】請求項３の発明は、前記請求項１の発明の
主要な部分をマイクロコンピュータなどの電子計算機の
プログラムによって実現するものであり、電動機の励磁
コンダクタンス、励磁サセプタンス及び１次巻線と２次
巻線の抵抗値を記憶する手段と、電動機に供給される基
本波瞬時電圧に比例した信号ｅを前記記憶手段から読み
込んだ可変コンダクタンスに基づいて処理することによ
り銅損を算出する手段と、電動機に供給される基本波瞬
時電圧に比例した信号ｅと電動機電流の瞬時値ｉとを、
前記記憶手段から読み込んだ可変コンダクタンス、可変
サセプタンス及び可変抵抗値に基づいて処理することに
より鉄損を算出する手段と、前記銅損算出手段によって
得られた銅損値と鉄損算出手段によって得られた鉄損値
とを比較する手段とを備えている。そして、これら銅損
算出手段、鉄損算出手段及び銅損値と鉄損値の比較手段
がコンピュータの演算処理によって実現される。

【００２０】すなわち、表１は市販の電動機について確
定数を測定したものを示す。この表ではＲ１＋Ｒ２を１
としたときの各定数を比率で表したものであり、電動機
はその容量や極数により若干の違いはあるが、この表の
値と大差なく作られている。この表のデータをマイクロ
コンピューターのメモリー内部に記憶させておけば、電
動機容量などがわからなくともＰｆやＰｃの比率に関し
ては分かり、電動機容量に関係なく一律のデータにおい
てＰｃ＝Ｐｆとなるように動作する。これは実際の電動
機でもほぼＰｃ＝Ｐｆとなる特徴を持っており、電動機
容量が変わるごとに必ず定数設定をしなければならない
従来技術のわずらわしさを解消している。このように本
発明では、汎用電動機の各定数比率を用い、ボタンが変
わるごとに定数の設定をし直す必要のない利点もある。

【００２１】

【表１】請求項４の発明は、前記請求項３の発明において、前記
鉄損算出手段が、電動機の鉄損が供給電圧の１．６乗か
ら１．８乗に比例することを利用して、算出した鉄損を
供給電圧により補償するための補償テーブルを設けたこ
とを特徴とする。この請求項４の発明によれば、算出し
た鉄損値が電動機の供給電圧に従って補正されることに
なるので、より精度の高い制御が可能になる。

【００２２】請求項５の発明は、比較器の比較結果にし
たがって電動機供給電圧を制御する手段が、インバータ
装置であることを特徴とする。また、請求項６の発明
は、前記インバータ装置が、ＰＷＭ発生器によって制御
される逆変換装置３を有することを特徴とする。このよ
うな請求項５及び請求項６の発明によれば、電動機に対
する供給電圧並びに周波数の制御が簡単に実施でき、実
用性が高い利点がある。

【００２３】なお、本発明のインバータ装置としては、
交流電力を入力して交流電力を出力するもの以外に、直
流電力を入力して交流電力を出力するものも採用するこ
とができる。さらに、ＰＷＭインバータに限らず、他の
インバータを使用した電圧制御装置や、インバータを使
用しない電源電圧制御方式による電動機の制御装置にも
適用可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】（１）第１の実施形態（１−１）第１実施形態の構成図１に本発明をインバータ装置に応用した例を示す。図
１において、１は交流電力を直流電力に変換する整流
器、２は直流平滑用のコンデンサ、３は直流電力をスイ
ッチ制御し交流電力に変換する逆変換装置であり、整流
器１から逆変換装置３でインバータ装置の主回路を横成
している。逆変換装置３はＰＷＭ発生器６で駆動され、
電動機５に供給される電圧Ｅは、直流平滑用コンデンサ
２に充電されている電圧とＰＷＭ発生器６で発生する信
号ＰＷＭで決定される。

【００２５】ＰＷＭ発生器６は、周波数設定信号ＦＲＱ
および電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬによって決定されるＰ
ＷＭ信号ＰＷＭと、電動機に供給される基本波瞬時電圧
に比例した信号ｅとを発生する。ここで電動機供給電圧
Ｅは電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬに比例し、周波数ｆは周
波数設定信号ＦＲＱに比例する構成になっている。すな
わち、電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬが上昇するとこれに比
例して電動機供給電圧Ｅは上昇し、またＰＷＭ発生器６
からの出力信号ｅの振幅も比例して大きくなる。

【００２６】ＰＷＭ発生器６の電圧出力信号ｅの出力側
には、入力端子ａ，ｂを備えた乗算器７と、積分回路８
とが接続されている。乗算器７の入力端子ｂ側には前記
電圧信号ｅが直接入力され、入力端子ａ側には可変コン
ダクタンス１３を介して前記電圧信号ｅが入力されてい
る。乗算器７の出力側には平均値回路９が接続されて、
この平均値回路９の出力側が比較器１２の鉄損側の入力
端子ａに接続されている。

【００２７】前記積分回路８の出力側は、可変サセプタ
ンス１４を介して第１の加算器１６の入力側に接続され
ている。第１の加算器１６のもう一方の入力側には、前
記可変コンダクタンス１３の出力側が接続されている。
第１の加算器１６の出力は、第２の加算器のマイナス側
の入力端子に接続されている。第２の加算器１７のプラ
ス側の入力端子には、逆変換装置３の出力電流を検出す
る電流検出器４が接続されている。この第２の加算器の
出力側には、２乗算器１１、平均値回路１０および可変
抵抗１５が順次接続され、この可変抵抗１５の出力側が
前記比較器１２の銅損側の入力端子ｂに接続されてい
る。

【００２８】（１−２）第１実施形態の作用前記のような構成を有する本実施形態の作用を具体的に
説明する。

【００２９】(a) 基本的な動作本実施形態の装置においては、交流電源から供給された
交流電力は整流器１によって直流電力に変換され、平滑
用コンデンサ２によって平滑化された直流電力は逆変換
装置３に供給され交流電力に変換される。この場合、逆
変換装置３はこれに接続された制御用のＰＷＭ発生器６
からの周波数指令ＦＲＱおよび電圧設定信号ＶＬＥＶＥ
Ｌに基づいて、電動機５に対して所定の周波数ｆならび
に電圧Ｅを供給する。この場合、本実施例形態において
は、電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬは電動機の銅損Ｐｃと鉄
損Ｐｉとが一致するように決定される。

【００３０】(b) 設定値の決定すなわち、電動機の銅損Ｐｃと鉄損Ｐｉとを決定する要
因となる励磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ
0 および１次巻線と２次巻線の抵抗値Ｒ１，Ｒ２につい
ては、本装置を取り付ける電動機に合わせて所定の値に
設定しておく。この場合、前記のように励磁コンダクタ
ンスｇ0 および励磁サセプタンスｂ0 については一般的
な値が知られているので、その値を入力するか、取り付
ける対象となる電動機についてこれらの値を計測して、
その計測値に合わせて可変コンダクタンス１３および可
変サセプタンス１４の値を設定する。また、可変抵抗１
５の抵抗値Ｒ１＋Ｒ２は、本装置を取り付ける電動機を
実際に計測して求めても良いし、電動機の設計値に合わ
せて設定しても良い。

【００３１】(c) 鉄損の検出前記のようにして、本装置を取り付ける電動機に合わせ
て、励磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ0 、
巻線抵抗Ｒ１＋Ｒ２が設定された状態において、ＰＷＭ
発生器６から電圧信号ｅを取り出して、乗算器７のｂ端
子、可変コンダクタンス１３および積分回路８印加す
る。また、電流検出器４により検出した逆変換装置３の
出力電流（電動機電流）を第２の加算器のプラス側の端
子に印加する。すると、図１中に示すように、本装置の
各部にはｉ0 ，ｉｇ0 ，ｉｂ0 ，ｉ，ｉＬが流れること
になるが、これらはＩ0 ，Ｉｇ0 ，Ｉｂ0 ，Ｉ，ＩＬの
瞬時値である。可変コンダクタンス１３を流れる電流ｉ
ｇ0 は信号ｅと同じ波形であり、その振幅はｇ0 により
決まるため、可変コンダクタンス１３の設定ポイントを
ｇ0 の定数とみなすと、信号ｅから可変コンダクタンス
１３で分圧した結果ｉｇ0 が得られる。そこで、このｉ
ｇ0 を乗算器７のｂ端子に入力し、同じくａ端子に入力
された信号ｅと乗算して、ｅ・ｉｇ0 を求める。

【００３２】このようにして得られたｅ・ｉｇ0 は鉄損
Ｐｉの瞬時値ｐｉであるため、平均値回路９を通し、ｅ
・ｉｇ0 ＡＶＥつまり鉄損Ｐｉが求められる。

【００３３】(d) 銅損の検出一方、ｉｂ0 はインダクタンス成分（可変サセプタンス
１４）に流れる電流であり、信号ｅから９０°位相が遅
れるため、まず信号ｅの位相を９０°遅らせる積分回路
８を通し、可変サセプタンス１４の設定ポイントをｂ0
の定数とみなすと、可変サセプタンス１４で分圧した結
果ｉｂ0 が得られる。第１の加算器１６では、可変コン
ダクタンス１３からのｉｇ0 と、可変サセプタンス１４
からのｉｂ0 が加算され、ｉ0 が求められる。同時に電
流検出器４で検出した出力電流Ｉの瞬時値ｉと第１の加
算器１６で得られた−ｉ0 を第２の加算器１７で加算
し、ＩＬの瞬時値ｉＬを求める。

【００３４】銅損Ｐｃを求めるためには、前記のように
して得られたｉＬに基づき、２乗算器１１により、まず
（ｉＬ）²を求め、平均値回路１０により（ｉＬ）²Ａ
ＶＥ、つまり（ＩＬ）²を求める。前記のようにして設
定した可変抵抗１５の設定値から、可変抵抗１５の設定
ポイントをＲ１＋Ｒ２の定数とみなすと、（ＩＬ）²か
ら（ＩＬ）²（Ｒ１＋Ｒ２）、つまり銅損Ｐｃが求めら
れる。

【００３５】(e) 鉄損と銅損の比較求められた銅損Ｐｃと鉄損Ｐｉを比較器１２で比較し、
電圧調整レベルＶＬＥＶＥＬを得てＰＷＭ発生器６に入
力する。すなわち、Ｐｃ＞Ｐｉのとき電圧調整レベルＶ
ＬＥＶＥＬが上昇し、電動機供給電圧が上昇する。Ｐｃ
＜Ｐｉの時は逆に電動機供給電圧が下降する。なお、本
実施形態では、比較器１２は動作安定のため遅れ要素１
２ａを付加してある。

【００３６】（１−３）第１実施形態の効果以上の通り、第１実施形態によれば、電動機の負荷条件
によらず、電動機供給電圧が上昇すると銅損Ｐｃが減
少、鉄損Ｐｉが増加し、逆に電動機供給電圧が下降する
と銅損Ｐｃが増加、鉄損Ｐｉが減少するため、電動機の
負荷条件によらず常にＰｃ＝Ｐｉとなる電圧を電動機に
供給できる。

【００３７】（２）第２の実施の形態図２に、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形
態は、前記第１実施例において使用した積分回路、加算
器、乗算器などの素子に変えて、マイクロコンピュータ
等を使用してデータ処理を行うことにより、鉄損と銅損
が同一となるようにＰＷＭインバータを制御するもので
ある。

【００３８】なお、この第２実施形態はコンピュータ上
に実現され、実施形態の各機能は、所定の手順（プログ
ラム）がこのコンピュータを制御することで実現され
る。

【００３９】本明細書における各「手段」あるいは
「部」は、実施形態の各機能に対応する概念的なもの
で、必ずしも特定のハードウェアやソフトウェア・ルー
チンに１対１には対応しない。同一のハードウェア要素
が、場合によって異なった部を構成する。例えば、コン
ピュータは、ある命令を実行するときにある部となり、
別の命令を実行するときは別の部となりうる。また、一
つの部が、わずか１命令によって実現される場合もあれ
ば、多数の命令によって実現される場合もある。したが
って、本明細書では、以下、実施形態の各機能を有する
仮想的回路ブロック（部）を想定して実施形態を説明す
る。また、本実施形態における各手順の各ステップは、
その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時
に実行し、また異なった順序で実行してもよい。

【００４０】また、本発明をコンピュータのソフトウェ
アとして実現した場合には、そのソフトウェアを磁気あ
るいは光などの記録媒体に記録しておき、これを個々の
設計者が読み出して自己のコンピュータによって実行す
ることも、本発明の実施形態の一つである。

【００４１】（２−１）第２実施形態の構成この第２実施例において、交流電源に接続された整流器
１、平滑用コンデンサ２、逆変換装置３、電流検出手段
４、電動機５およびＰＷＭ発生器６の部分は、前記第１
実施形態と同様である。このＰＷＭ発生器６には、マイ
クロコンピュータ２０によって実現される最適電圧演算
手段３０が接続されている。すなわち、マイクロコンピ
ュータは、ＣＰＵ２１、メインメモリ２２、ＲＡＭやＲ
ＯＭなどの記憶装置２３、データやコマンド入力用のキ
ーボード、マウス、タッチセンサー等の入力装置２４、
ディスプレイやプリンタなどの出力装置２５、ＰＷＭ発
生器６や逆変換装置３などのハードウェアとの間でデー
タを授受するＩ／Ｏ部２６を備えており、前記最適電圧
演算手段３０は、このマイクロコンピュータ上で実行さ
れるプログラムとして実現されている。

【００４２】最適電圧演算手段３０は、銅損演算部３
１、鉄損演算部３２、これらによって算出された銅損値
Ｐｃと鉄損値Ｐｉとを比較して、その結果に従いＰＷＭ
発生器６に電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬを出力する損失比
較部３３を備えている。前記銅損演算部３１は、瞬時値
電流ｉＬの算出部３１ａ、瞬時値電流ｉＬの２乗積算部
３１ｂ、平均化処理部３１ｃ、および抵抗乗算部３１ｄ
を備えている。一方、鉄損演算部３２は、鉄損の瞬時電
力の算出部３２ａ、瞬時電力の積算部３２ｂ、平均化処
理部３２ｃ、およびデータ参照部３２ｄを備えている。
また、最適電圧演算手段３０は、銅損演算部３１と鉄損
演算部３２とが、交流の１サイクル分の瞬時値を算出
し、積算したことを判定するサンプリングカウント部３
４を備えている。

【００４３】前記記憶装置２３には、一般の電動機等で
あらかじめ値の判っている励磁コンダクタンスｇ0 と励
磁サセプタンスｂ0 、および鉄損補償データを記憶して
おく。ここで、鉄損補償データは、電動機供給電圧Ｅと
供給電圧による鉄損Ｐｉの変化の様子をテーブルにした
ものであり、電圧Ｅの１．６乗〜１．８乗に比例したカ
ーブをもつテーブルである。図５はこのテーブルの一例
を示すグラフで、１．６乗〜１．８乗の平均をとって、
１．７乗としたとしたカーブである。この供給電圧と補
償値のデータは、コンピュータのＲＯＭ内に記憶させて
おいたり、アナログ回路の折れ線回路によって作成する
ことができる。また、本装置を電動機に取り付けるに当
たり、その電動機の１次巻線と２次巻線の抵抗値Ｒ１＋
Ｒ２を入力装置２４から入力し、記憶装置２３に記憶さ
せる。なお、前記励磁コンダクタンスｇ0 と励磁サセプ
タンスｂ0 についても、ＲＯＭなどで構成された記憶装
置２３に一般的な値をあらかじめ記憶させておく以外
に、本装置を取り付ける電動機に特有の値を入力装置２
４から入力することもできる。

【００４４】（２−２）第２実施形態の作用前記のような構成を有する第２実施形態の作用を、図３
および図４のフローチャートに従って説明する。なお、
図示のフローチャートでは、図に記載したように、鉄損
算出用のステップと銅損算出用のステップが入り混じっ
ているが、両者の演算の順序はこれに限定されるもので
はない。

【００４５】（ステップ１）…電圧制御信号ｅの読み込
みマイクロコンピュータは、まず、電動機５に供給されて
いる瞬時電圧ｉを例えばＰＷＭ発生器６の出力としてＩ
／Ｏ部２６を通じて入力し、これを電圧制御信号ｅとす
る。

【００４６】（ステップ２）…電圧制御信号ｅ′の読み
込み同様にして、電圧制御信号ｅに対して９０°遅れの瞬時
波形ｅ′を読み込む。この９０°遅れの瞬時波形ｅ′
は、図１に示した積分回路８などによって得ることがで
きる。このようにして得られた電圧制御信号ｅ，ｅ′を
使用し、図２の瞬時値電流ｉＬの算出部３１ａによって
ステップ３〜７の銅損算出ステップが実行される。

【００４７】（ステップ３，４）…銅損算出ステップ一般の電動機等であらかじめ値の解っている励磁コンダ
クタンスｇ0 と励磁サセプタンスｂ0 を記憶装置２３か
ら読み込む。読み込んだｇ0 とｂ0 を前記電圧制御信号
ｅ，ｅ′と乗算することにより、ｅ・ｇ0 とｅ′・ｂ0
を求める。この値は励磁コンダクタンスｇ0 に流れる電
流の瞬時値ｉｇ0 および励磁サセプタンスｂ0 に流れる
電流の瞬時値ｉｂ0 である。

【００４８】（ステップ５）…銅損算ステップこれらの電流の瞬時値ｉｇ0 とｉｂ0 を加算して、励磁
電流の瞬時値ｉ0 を求める。

【００４９】（ステップ６，７）…銅損算ステップ電流検出器４より電動機電流の瞬時値ｉを検出し、先の
励磁電流の瞬時値ｉ0に基づいて、ｉ−ｉ0 を算出し、
瞬時値電流ｉＬとする。

【００５０】（ステップ８）…鉄損算出ステップ一方、鉄損演算部３２における瞬時電力算出部３２ａに
おいては、まず、ステップ１で読み込んだ電圧制御信号
ｅと、記憶装置２３から読み込んだ励磁コンダクタンス
ｇ0 からｅ²・ｇ0 を算出し、これを鉄損の瞬時電力と
し、ＰｉＡに加算する。ＰｉＡは鉄損の瞬時電力の積算
値であり、後に交流１サイクルが終了した時点で平均化
し、鉄損Ｐｉを求める目的のデータである。

【００５１】（ステップ９）…銅損算出ステップ瞬時値電流の２乗積算部３１ｂにより、前記ステップ７
で得られた瞬時値電流ｉＬに基づいて（ｉＬ）²を算出
し、ＩＬ²Ａに加算する。ＩＬ²Ａは瞬時値電流ｉＬの
２乗の積算値であり、後に交流１サイクルが終了した時
点で平均化し（ＩＬ）²を求める目的のデータである。

【００５２】（ステップ１０，１１）…サンプリング処
理のカウント以上のサンプリング処理を、交流１サイクルに対して少
なくとも１０回以上の充分な回数行う。また、交流１サ
イクル間に行ったサンプリング数はＮとしてカウントし
ておく。この場合、交流１サイクル分のサンプリングが
終了したか否かの判定（ステップ１０のＹＥＳまたはＮ
Ｏの判定）およびサンプリング回数Ｎのカウント処理
は、サンプリングカウント部３４が行い、交流１サイク
ル分が終了していない場合には、ステップ１に戻り、鉄
損の瞬時電力ＰｉＡおよび瞬時値電流の２乗値（ｉＬ）
²を算出し、積算値に加算する処理を繰り返す。一方、
交流１サイクル分が終了した後は、図４に示すステップ
１２に進む。

【００５３】（ステップ１２）…鉄損算出ステップサンプリングが交流１サイクル間終了したなら、次に、
鉄損演算部３２の平均化処理部３２ｃにおいて、鉄損の
瞬時電力の積算値をカウント数によって平均化したＰｉ
Ａ／Ｎを算出する。ところで、実際の鉄損は電動機の供
給電圧によって変化するものであるから、前記のような
演算によって得られた鉄損の瞬時電力の平均値をそのま
ま採用することはできない。そこで、本実施形態におい
ては、データ参照部３２ｄにより記憶装置２３に格納さ
れていた電動機供給電圧Ｅに対応した鉄損補償データを
読み込み、この補償データとＰｉＡ／Ｎとを乗算し、Ｐ
ｉＡ／Ｎを実際の電動機の鉄損に近似させたデータＰｉ
を求める。

【００５４】（ステップ１３）…銅損算出ステップ次に、銅損演算部３１の平均化処理部３１ｃにおいて、
前記のようにして得られたＩＬ²Ａをサンプリングカウ
ント数Ｎで除算することにより、ＩＬ²Ａ／Ｎを算出
し、平均化された（ＩＬ）²を得る。

【００５５】（ステップ１４）…銅損算出ステップ前記のようにして得られた（ＩＬ）²に基づいて、抵抗
乗算部３１ｄにより、（ＩＬ）²・（Ｒｌ＋Ｒ２）を算
出する。これは銅損Ｐｃである。

【００５６】（ステップ１５）…銅損と鉄損の比較処理次に、損失比較部２３において、銅損Ｐｃ−鉄損Ｐｉを
演算し、値が正ならば電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬの出力
電圧レベルを上昇させる信号をＰＷＭ発生器６に出力
し、値が負ならば電圧設定信号ＶＬＥＬＥＬの出力電圧
レベルを下降させる信号を出力する。ここで、出力出力
電圧レベルの上昇・下降の速度は、ある一定の速度かま
たは、Ｐｃ−Ｐｉの関数としてもよい。その結果、前記
第１実施形態と同様に、ＰＷＭ発生器６によって逆変換
装置３による電動機供給電圧を最適電圧に制御すること
ができる。

【００５７】（ステップ１６）前記のようにして、ＰＷ
Ｍ発生器６に電圧設定信号を出力した後は、１サイクル
に渡り積算した値ＰｉＩＡ，ＩＬ²Ａ，Ｎを０クリアし
て、次の交流１サイクルのサンプリングを行う。

【００５８】（２−３）第２実施形態の作用以上の通り、第２実施形態によれば、銅損と鉄損の算出
をコンピュータのプログラムを利用して行うことができ
るので、システムの単純化や信頼性の向上が可能とな
る。また、本装置を取り付ける電動機の種類に応じた励
磁コンダクタンス、励磁サセプタンスあるいは巻線抵抗
などの定数を記憶装置内に格納しておくことにより、例
えば、電動機の型式などを指定するだけの作業で適切な
値を設定することができ、より精度が高く、しかも取扱
の簡単な電圧制御装置を得ることができる。また、鉄損
補償テーブルを記憶しておき、これに従って算出された
鉄損を補償することにより、より精度の高い鉄損値を得
ることができ、最適電圧を確実に算出できる利点もあ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、鉄損と銅
損とを常時一定となるように、ＰＷＭインバータの出力
電圧を制御することが可能になるので、電動機の省エネ
ルギー運転に優れた効果を発揮する電圧制御装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電圧制御装置の第１実施の形態を
示す回路図。

【図２】本発明による電圧制御装置の第２実施の形態を
示すブロック図。

【図３】本発明による電圧制御装置の第２実施の形態の
作用の前半部分を示すフローチャート。

【図４】本発明による電圧制御装置の第２実施の形態の
作用の後半部分を示すフローチャート。

【図５】鉄損の電圧補償テーブルの一例を示すグラフ。

【図６】供給電圧と損失特性を示すグラフ。

【図７】従来の電動機の省エネルギー制御を示す回路
図。

【図８】誘導電動機の簡易等価回路図。

【図９】電動機の電流ベクトル図。

【図１０】電動機のハイランドの円線図。

【符号の説明】

１…整流器２…平滑用コンデンサ３…逆変換装置４…電流検出器５…電動機６…ＰＷＭ発生器７…乗算器８…積分回路９…平均値回路１０…平均値回路１１…２乗算器１２…比較器１３…可変コンダクタンス１４…可変サセプタンス１５…可変抵抗２０…マイクロコンピュータ３０…最適電圧演算手段３１…銅損演算部３２…鉄損演算部３３…損失比較部３４…サンプリングカウント部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月２３日（１９９９．８．２
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】電圧制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【従来の技術】電動機はその性質から、負荷の大きさに
よらずほぼ一定量発生する電力損失である鉄損と、負荷
の大きさによって変化する電力損失である銅損が発生す
るが、鉄損と銅損がほぼ同じ値になったときに、その電
動機の効率が最高となることが知られている。すなわ
ち、一定負荷時における電動機への印加電圧に対する鉄
損と銅損の関係は、図６に示すようになる。この図から
明らかなように、鉄損と銅損が等しくなる電圧Ｖ0 のと
きが損失が最小になる。この場合、負荷が変化すれば、
銅損も変化することから、最適電圧Ｖ0 も変化する。

【０００５】

【０００９】また、鉄損および銅損の大きさは、電動機
の１次巻線と２次巻線の抵抗、励磁コンダクタンスや励
磁サセプタンス、漏れリアクタンスによって左右される
が、これらは電動機の容量、定格、種類によって異なる
ものであるから、すでに設置されている電動機に対し
て、鉄損と銅損が同一の値となるように制御することが
できる装置を設けることは困難であった。

【００１０】本発明は、前記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであって、その目的
は、供給電圧を変化させて電動機を制御するに当たっ
て、鉄損と銅損を可能な限り一致させて駆動することに
より、電動機の高効率運転が可能で、電動機の省エネル
ギー運転に貢献することのできる電圧制御装置を提供す
ることにある。特に、本発明は、従来技術で問題となっ
ていた失速停止の防止に必要とされていた下限電圧の制
限をなくし、理想的な省エネ効果を得ることを目的とす
る。

【００１１】本発明の他の目的は、マイクロコンピュー
タ等の電子計算機を使用することにより、より簡単な構
成で、前記のような鉄損と銅損を常に一致させて電動機
を駆動することを可能とした電圧制御装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【数１】Ｐｉ＝Ｅ2 ｇ0 ………（１）であり、銅損をＰｃとすると、

【数２】Ｐｃ＝（ＩＬ）2 （Ｒ１＋Ｒ２）………式（２）である。

【００１４】図８の電動機の簡易等価回路に従えば、励
磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ0 、１次巻
線抵抗Ｒ１、２次巻線抵抗Ｒ２は一定の値を持ち、電動
機容量により違った値をとるが、ｇ0 ，ｂ0 を抵抗、リ
アクタンスと考えると各々の定数の比率は電動機容量に
よらずほぼ一定であり、一般的な値も知られている。従
って、前記式（１）より鉄損を求めることができる。ま
た、負荷電流ＩＬを求めるためには、１次電流Ｉと励磁
電流Ｉ0 が解れば可能であり、前記のようにｇ0 ，ｂ0
は測定により求めることができるか、または一般的な値
が知られているため、励磁電流Ｉ0 は１次電圧Ｅにより
簡単に求めることができる。図９の各電流のベクトル図
の関係をみる通り、負荷電流ＩＬを求めることは可能で
あり、前記式（２）により銅損Ｐｃを求めることができ
る。

【００１６】すなわち、図１０において、Ｐ１点での銅
損Ｐｃは線分Ｐ０Ｐ１の長さの２乗に比例し、Ｐ２での
銅損は線分Ｐ０Ｐ２，Ｐ３での銅損は線分Ｐ０Ｐ３の長
さの２乗に比例し、Ｐ０Ｐ１での銅損よりも多いのは明
らかである。また、鉄損はＰｆであり、Ｐ１で運転して
いるときにＰｆ＝Ｐｃなので、もしもＰ２やＰ３での運
転状態に陥ったとしても、必ずＰｆ＜Ｐｃとなる。本発
明は、Ｐｆ＜Ｐｃの時に供給電圧を上昇させるように動
作するので、電動機が失速停止することはなく、下限電
圧の制限は０でない限りの電圧でよく、理想的な省エネ
運転を実現できる。

【００１７】請求項２の発明は、電動機に供給される基
本波瞬時電圧に比例した信号ｅを出力する手段と、電動
機電流の瞬時値ｉを検出する電流検出器４とを備えてい
る。また、前記信号ｅを入力する入力端子ｂと、電動機
の励磁コンダクタンスに合わせて設定される可変コンダ
クタンス１３を介して前記信号ｅが入力される入力端子
ａとを備えた乗算器７と、前記乗算器７の出力側に接続
された平均値回路９を備えている。また、前記信号ｅを
入力する積分回路８と、一方の入力端子が、前記積分回
路８の出力側に電動機の励磁サセプタンスに合わせて設
定される可変サセプタンス１４を介して接続され、他方
の入力端子が前記可変コンダクタンス１３の出力側に接
続された第１の加算器１６と、マイナス側の入力端子に
第１の加算器１６の出力が接続され、プラス側の入力端
子には電動機電流を検出する電流検出器４が接続された
第２の加算器と、第２の加算器の出力側に順次接続され
た２乗算器１１、平均値回路１０および電動機の１次巻
線と２次巻線の抵抗値に合わせて設定される可変抵抗１
５とを備えている。さらに、前記平均値回路９の出力側
が接続された鉄損側の入力端子ａと、前記可変抵抗の出
力側が接続された銅損側の入力端子ｂを有し、鉄損側入
力端子ａから入力された鉄損値と銅損側入力端子ｂから
入力された銅損値とを比較する比較器１２と、前記比較
器１２からの出力に従い、電動機供給電圧を制御する制
御手段を備えている。

【００１８】このような構成を有する請求項２の発明に
おいては、前記信号ｅと、この信号ｅを可変コンダクタ
ンス１３で分圧した信号ｉｇ0 とを乗算器によって乗算
しｉｇ0 ・ｅを得た後、このｉｇ0 ・ｅを平均化して鉄
損Ｐｉを求め、この鉄損Ｐｉを前記比較器１２の鉄損側
の入力端子に入力する。また、積分回路によって得られ
た前記信号ｅの９０°位相の遅れた信号ｅ′を可変サセ
プタンス１４によって分圧して得られた信号ｉｂ0 と、
前記可変コンダクタンス１３によって得られた信号ｉｇ
0 とを加算器１６で加算してｉ0 を得て、この信号ｉ0
と電流検出器で得られた電動機電流ｉを第２の加算器１
７でｉ−ｉ0 の加算を行い、得られた信号ｉＬを２乗算
器１１で２乗してｉＬ2 を得た後、平均値回路１０で平
均化し、更に可変抵抗値を乗算することにより銅損Ｐｃ
を得る。

【００１９】請求項３の発明は、前記請求項１の発明の
主要な部分をマイクロコンピュータなどの電子計算機の
プログラムによって実現するものであり、電動機の励磁
コンダクタンス、励磁サセプタンス及び１次巻線と２次
巻線の抵抗値を記憶する手段と、電動機に供給される基
本波瞬時電圧に比例した信号ｅを前記記憶手段から読み
込んだコンダクタンスに基づいて処理することにより鉄
損を算出する手段と、電動機に供給される基本波瞬時電
圧に比例した信号ｅと電動機電流の瞬時値ｉとを、前記
記憶手段から読み込んだコンダクタンス、サセプタンス
及び抵抗値に基づいて処理することにより銅損を算出す
る手段と、前記銅損算出手段によって得られた銅損値と
鉄損算出手段によって得られた鉄損値とを比較する手段
とを備えている。そして、これら銅損算出手段、鉄損算
出手段及び銅損値と鉄損値の比較手段がコンピュータの
演算処理によって実現される。

【００２０】すなわち、表１は市販の電動機について確
定数を測定したものを示す。この表ではＲ１＋Ｒ２を１
としたときの各定数を比率で表したものであり、電動機
はその容量や極数により若干の違いはあるが、この表の
値と大差なく作られている。この表のデータをマイクロ
コンピューターのメモリー内部に記憶させておけば、電
動機容量などがわからなくともＰｆやＰｃの比率に関し
ては分かり、電動機容量に関係なく一律のデータにおい
てＰｃ＝Ｐｆとなるように動作する。これは実際の電動
機でもほぼＰｃ＝Ｐｆとなる特徴を持っており、電動機
容量が変わるごとに必ず定数設定をしなければならない
従来技術のわずらわしさを解消している。このように本
発明では、汎用電動機の各定数比率を用い、電動機の容
量が変わるごとに定数の設定をし直す必要のない利点も
ある。

【００２１】

【表１】請求項４の発明は、前記請求項３の発明において、前記
鉄損算出手段が、電動機に供給される基本波瞬時電圧に
比例した信号ｅを前記記憶手段から読み込んだコンダク
タンスに基づいて処理することにより補償前の鉄損を算
出する手段と、電動機の鉄損が供給電圧の１．６乗から
１．８乗に比例することを利用して、算出した鉄損を供
給電圧により補償するための鉄損補償データを記録した
補償テーブルと、前記補償前の鉄損算出手段から出力さ
れた鉄損と前記補償テーブルとのデータに基づいて供給
電圧により補償された鉄損を算出するための手段とを備
えていることを特徴とする。すなわち、鉄損＝銅損の動
作はあくまでも簡易等価回路に基づき行うのが普通の手
段であり、励磁コンダクタンスｇ0 が一定の値と考えて
よいが、実際の電動機では供給電圧を高くしていたと
き、磁束の飽和現象が確認され始めたころから励磁電流
の増加が目立つようになる。そのため鉄損は供給電圧の
２乗に比例した値より増加傾向になり、この現象を簡易
等価回路では表現できない。しかし、この請求項４の発
明によれば、算出した鉄損値が電動機の供給電圧に従っ
て補正されることになるので、より精度の高い制御が可
能になる。

【００２２】請求項５の発明は、比較器の比較結果にし
たがつて電動機供給電圧を制御する手段が、インバータ
装置であることを特徴とする。このような請求項５の発
明によれば、電動機に対する供給電圧並びに周波数の制
御が簡単に実施でき、実用性が高い利点がある。

【００２４】

【００２６】また、電動機に供給される基本波瞬時電圧
に比例した信号ｅについては、理論的には基本波瞬時電
圧波形などの実データを用いることが望ましいが、実際
の機器において２００Ｖや４００Ｖの電圧を直接演算す
る部品がなく、電圧信号や電流信号は演算結果がオーバ
ーフローしないように、いったん任意の１／ｍの倍率で
レベルを調整してから演算するのが普通である。こうし
た場合は後の処理で電圧の瞬時値に１／ｍが乗じてある
ことを加味し、演算値をｍ倍などしてから処理するのが
一般的である。そこで、本発明においては、この任意の
倍率１／ｍを乗じた信号と同一の波形（または任意の倍
率１／ｍを乗じた信号と等しい信号を得られる部分の信
号）のことを電動機に供給される基本波瞬時電圧に比例
した信号ｅと呼ぶ。

【００２７】ＰＷＭ発生器６の電圧出力信号ｅの出力側
には、入力端子ａ，ｂを備えた乗算器７と、積分回路８
とが接続されている。乗算器７の入力端子ｂ側には前記
電圧信号ｅが直接入力され、入力端子ａ側には可変コン
ダクタンス１３を介して前記電圧信号ｅが入力されてい
る。乗算器７の出力側には平均値回路９が接続されて、
この平均値回路９の出力側が比較器１２の鉄損側の入力
端子ａに接続されている。

【００２８】前記積分回路８の出力側は、可変サセプタ
ンス１４を介して第１の加算器１６の入力側に接続され
ている。第１の加算器１６のもう一方の入力側には、前
記可変コンダクタンス１３の出力側が接続されている。
第１の加算器１６の出力は、第２の加算器のマイナス側
の入力端子に接続されている。第２の加算器１７のプラ
ス側の入力端子には、逆変換装置３の出力電流を検出す
る電流検出器４が接続されている。この第２の加算器の
出力側には、２乗算器１１、平均値回路１０および可変
抵抗１５が順次接続され、この可変抵抗１５の出力側が
前記比較器１２の銅損側の入力端子ｂに接続されてい
る。

【００２９】（１−２）第１実施形態の作用前記のような構成を有する本実施形態の作用を具体的に
説明する。

【００３０】(a) 基本的な動作本実施形態の装置においては、交流電源から供給された
交流電力は整流器１によって直流電力に変換され、平滑
用コンデンサ２によって平滑化された直流電力は逆変換
装置３に供給され交流電力に変換される。この場合、逆
変換装置３はこれに接続された制御用のＰＷＭ発生器６
からの周波数指令ＦＲＱおよび電圧設定信号ＶＬＥＶＥ
Ｌに基づいて、電動機５に対して所定の周波数ｆならび
に電圧Ｅを供給する。この場合、本実施例形態において
は、電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬは電動機の銅損Ｐｃと鉄
損Ｐｉとが一致するように決定される。

【００３１】(b) 設定値の決定すなわち、電動機の銅損Ｐｃと鉄損Ｐｉとを決定する要
因となる励磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ
0 および１次巻線と２次巻線の抵抗値Ｒ１，Ｒ２につい
ては、本装置を取り付ける電動機に合わせて所定の値に
設定しておく。この場合、前記のように励磁コンダクタ
ンスｇ0 および励磁サセプタンスｂ0 については一般的
な値が知られているので、その値を入力するか、取り付
ける対象となる電動機についてこれらの値を計測して、
その計測値に合わせて可変コンダクタンス１３および可
変サセプタンス１４の値を設定する。また、可変抵抗１
５の抵抗値Ｒ１＋Ｒ２は、本装置を取り付ける電動機を
実際に計測して求めても良いし、電動機の設計値に合わ
せて設定しても良い。

【００３２】(c) 鉄損の検出前記のようにして、本装置を取り付ける電動機に合わせ
て、励磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ0 、
巻線抵抗Ｒ１＋Ｒ２が設定された状態において、ＰＷＭ
発生器６から電圧信号ｅを取り出して、乗算器７のｂ端
子、可変コンダクタンス１３および積分回路８印加す
る。また、電流検出器４により検出した逆変換装置３の
出力電流（電動機電流）を第２の加算器のプラス側の端
子に印加する。すると、図１中に示すように、本装置の
各部にはｉ0 ，ｉｇ0 ，ｉｂ0 ，ｉ，ｉＬが流れること
になるが、これらはＩ0 ，Ｉｇ0 ，Ｉｂ0 ，Ｉ，ＩＬの
瞬時値である。可変コンダクタンス１３を流れる電流ｉ
ｇ0 は信号ｅと同じ波形であり、その振幅はｇ0 により
決まるため、可変コンダクタンス１３の設定ポイントを
ｇ0 の定数とみなすと、信号ｅから可変コンダクタンス
１３で分圧した結果ｉｇ0 が得られる。そこで、このｉ
ｇ0 を乗算器７のｂ端子に入力し、同じくａ端子に入力
された信号ｅと乗算して、ｅ・ｉｇ0 を求める。

【００３３】このようにして得られたｅ・ｉｇ0 は鉄損
Ｐｉの瞬時値ｐｉであるため、平均値回路９を通し、ｅ
・ｉｇ0 ＡＶＥつまり鉄損Ｐｉが求められる。

【００３４】(d) 銅損の検出一方、ｉｂ0 はインダクタンス成分（可変サセプタンス
１４）に流れる電流であり、信号ｅから９０°位相が遅
れるため、まず信号ｅの位相を９０°遅らせる積分回路
８を通し、可変サセプタンス１４の設定ポイントをｂ0
の定数とみなすと、可変サセプタンス１４で分圧した結
果ｉｂ0 が得られる。第１の加算器１６では、可変コン
ダクタンス１３からのｉｇ0 と、可変サセプタンス１４
からのｉｂ0 が加算され、ｉ0 が求められる。同時に電
流検出器４で検出した出力電流Ｉの瞬時値ｉと第１の加
算器１６で得られた−ｉ0 を第２の加算器１７で加算
し、ＩＬの瞬時値ｉＬを求める。

【００３５】銅損Ｐｃを求めるためには、前記のように
して得られたｉＬに基づき、２乗算器１１により、まず
（ｉＬ）2 を求め、平均値回路１０により（ｉＬ）2 Ａ
ＶＥ、つまり（ＩＬ）2 を求める。前記のようにして設
定した可変抵抗１５の設定値から、可変抵抗１５の設定
ポイントをＲ１＋Ｒ２の定数とみなすと、（ＩＬ）2か
ら（ＩＬ）2 （Ｒ１＋Ｒ２）、つまり銅損Ｐｃが求めら
れる。

【００３６】(e) 鉄損と銅損の比較求められた銅損Ｐｃと鉄損Ｐｉを比較器１２で比較し、
電圧調整レベルＶＬＥＶＥＬを得てＰＷＭ発生器６に入
力する。すなわち、Ｐｃ＞Ｐｉのとき電圧調整レベルＶ
ＬＥＶＥＬが上昇し、電動機供給電圧が上昇する。Ｐｃ
＜Ｐｉの時は逆に電動機供給電圧が下降する。なお、本
実施形態では、比較器１２は動作安定のため遅れ要素１
２ａを付加してある。

【００３７】（１−３）第１実施形態の効果以上の通り、第１実施形態によれば、電動機の負荷条件
によらず、電動機供給電圧が上昇すると銅損Ｐｃが減
少、鉄損Ｐｉが増加し、逆に電動機供給電圧が下降する
と銅損Ｐｃが増加、鉄損Ｐｉが減少するため、電動機の
負荷条件によらず常にＰｃ＝Ｐｉとなる電圧を電動機に
供給できる。

【００３８】（２）第２の実施の形態図２に、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形
態は、前記第１実施例において使用した積分回路、加算
器、乗算器などの素子に変えて、マイクロコンピュータ
等を使用してデータ処理を行うことにより、鉄損と銅損
が同一となるようにＰＷＭインバータを制御するもので
ある。

【００３９】なお、この第２実施形態はコンピュータ上
に実現され、実施形態の各機能は、所定の手順（プログ
ラム）がこのコンピュータを制御することで実現され
る。

【００４０】本明細書における各「手段」あるいは
「部」は、実施形態の各機能に対応する概念的なもの
で、必ずしも特定のハードウェアやソフトウェア・ルー
チンに１対１には対応しない。同一のハードウェア要素
が、場合によって異なった部を構成する。例えば、コン
ピュータは、ある命令を実行するときにある部となり、
別の命令を実行するときは別の部となりうる。また、一
つの部が、わずか１命令によって実現される場合もあれ
ば、多数の命令によって実現される場合もある。したが
って、本明細書では、以下、実施形態の各機能を有する
仮想的回路ブロック（部）を想定して実施形態を説明す
る。また、本実施形態における各手順の各ステップは、
その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時
に実行し、また異なった順序で実行してもよい。

【００４１】また、本発明をコンピュータのソフトウェ
アとして実現した場合には、そのソフトウェアを磁気あ
るいは光などの記録媒体に記録しておき、これを個々の
設計者が読み出して自己のコンピュータによって実行す
ることも、本発明の実施形態の一つである。

【００４２】（２−１）第２実施形態の構成この第２実施例において、交流電源に接続された整流器
１、平滑用コンデンサ２、逆変換装置３、電流検出手段
４、電動機５およびＰＷＭ発生器６の部分は、前記第１
実施形態と同様である。このＰＷＭ発生器６には、マイ
クロコンピュータ２０によって実現される最適電圧演算
手段３０が接続されている。すなわち、マイクロコンピ
ュータは、ＣＰＵ２１、メインメモリ２２、ＲＡＭやＲ
ＯＭなどの記憶装置２３、データやコマンド入力用のキ
ーボード、マウス、タッチセンサー等の入力装置２４、
ディスプレイやプリンタなどの出力装置２５、ＰＷＭ発
生器６や逆変換装置３などのハードウェアとの間でデー
タを授受するＩ／Ｏ部２６を備えており、前記最適電圧
演算手段３０は、このマイクロコンピュータ上で実行さ
れるプログラムとして実現されている。

【００４３】最適電圧演算手段３０は、銅損演算部３
１、鉄損演算部３２、これらによって算出された銅損値
Ｐｃと鉄損値Ｐｉとを比較して、その結果に従いＰＷＭ
発生器６に電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬを出力する損失比
較部３３を備えている。前記銅損演算部３１は、瞬時値
電流ｉＬの算出部３１ａ、瞬時値電流ｉＬの２乗積算部
３１ｂ、平均化処理部３１ｃ、および抵抗乗算部３１ｄ
を備えている。一方、鉄損演算部３２は、鉄損の瞬時電
力の算出部３２ａ、瞬時電力の積算部３２ｂ、平均化処
理部３２ｃ、およびデータ参照部３２ｄを備えている。
また、最適電圧演算手段３０は、銅損演算部３１と鉄損
演算部３２とが、交流の１サイクル分の瞬時値を算出
し、積算したことを判定するサンプリングカウント部３
４を備えている。

【００４４】前記記憶装置２３には、一般の電動機等で
あらかじめ値の判っている励磁コンダクタンスｇ0 と励
磁サセプタンスｂ0 、および鉄損補償データを記憶して
おく。ここで、鉄損補償データは、鉄損補償データは、
電動機供給電圧Ｅと供給電圧による鉄損Ｐｉの変化の様
子をテーブルにしたものであり、電圧Ｅの１．６乗〜
１．８乗に比例したカーブをもつテーブルである。図５
はこのテーブルの一例を示すグラフで、１．６乗〜１．
８乗の平均をとって、１．７乗としたとしたカーブであ
る。この供給電圧と補償値のデータは、コンピュータの
ＲＯＭ内に記憶させておいたり、アナログ回路の折れ線
回路によって作成することができる。また、本装置を電
動機に取り付けるに当たり、その電動機の１次巻線と２
次巻線の抵抗値Ｒ１＋Ｒ２を入力装置２４から入力し、
記憶装置２３に記憶させる。なお、前記励磁コンダクタ
ンスｇ0 と励磁サセプタンスｂ0 についても、ＲＯＭな
どで構成された記憶装置２３に一般的な値をあらかじめ
記憶させておく以外に、本装置を取り付ける電動機に特
有の値を入力装置２４から入力することもできる。

【００４５】（２−２）第２実施形態の作用前記のような構成を有する第２実施形態の作用を、図３
および図４のフローチャートに従って説明する。なお、
図示のフローチャートでは、図に記載したように、鉄損
算出用のステップと銅損算出用のステップが入り混じっ
ているが、両者の演算の順序はこれに限定されるもので
はない。

【００４６】（ステップ１）…電圧制御信号ｅの読み込
みマイクロコンピュータは、まず、電動機５に供給されて
いる電圧の瞬時値を例えばＰＷＭ発生器６の出力として
Ｉ／Ｏ部２６を通じて入力し、これを電圧制御信号ｅと
する。

【００４７】（ステップ２）…電圧制御信号ｅ′の読み
込み同様にして、電圧制御信号ｅに対して９０°遅れの瞬時
波形ｅ′を読み込む。この９０°遅れの瞬時波形ｅ′
は、図１に示した積分回路８などによって得ることがで
きる。このようにして得られた電圧制御信号ｅ，ｅ′を
使用し、図２の瞬時値電流ｉＬの算出部３１ａによって
ステップ３〜７の銅損算出ステップが実行される。

【００４８】（ステップ３，４）…銅損算出ステップ一般の電動機等であらかじめ値の解っている励磁コンダ
クタンスｇ0 と励磁サセプタンスｂ0 を記憶装置２３か
ら読み込む。読み込んだｇ0 とｂ0 を前記電圧制御信号
ｅ，ｅ′と乗算することにより、ｅ・ｇ0 とｅ′・ｂ0
を求める。この値は励磁コンダクタンスｇ0 に流れる電
流の瞬時値ｉｇ0 および励磁サセプタンスｂ0 に流れる
電流の瞬時値ｉｂ0 である。

【００４９】（ステップ５）…銅損算出ステップこれらの電流の瞬時値ｉｇ0 とｉｂ0 を加算して、励磁
電流の瞬時値ｉ0 を求める。

【００５０】（ステップ６，７）…銅損算出ステップ電流検出器４より電動機電流の瞬時値ｉを検出し、先の
励磁電流の瞬時値ｉ0に基づいて、ｉ−ｉ0 を算出し、
瞬時値電流ｉＬとする。

【００５１】（ステップ８）…鉄損算出ステップ一方、鉄損演算部３２における瞬時電力算出部３２ａに
おいては、まず、ステップ１で読み込んだ電圧制御信号
ｅと、記憶装置２３から読み込んだ励磁コンダクタンス
ｇ0 からｅ2 ・ｇ0 を算出し、これを鉄損の瞬時電力と
し、ＰｉＡに加算する。ＰｉＡは鉄損の瞬時電力の積算
値であり、後に交流１サイクルが終了した時点で平均化
し、鉄損Ｐｉを求める目的のデータである。

【００５２】（ステップ９）…銅損算出ステップ瞬時値電流の２乗積算部３１ｂにより、前記ステップ７
で得られた瞬時値電流ｉＬに基づいて（ｉＬ）2 を算出
し、ＩＬ2 Ａに加算する。ＩＬ2 Ａは瞬時値電流ｉＬの
２乗の積算値であり、後に交流１サイクルが終了した時
点で平均化し（ＩＬ）2 を求める目的のデータである。

【００５３】（ステップ１０，１１）…サンプリング処
理のカウント以上のサンプリング処理を、交流１サイクルに対して少
なくとも１０回以上の充分な回数行う。また、交流１サ
イクル間に行ったサンプリング数はＮとしてカウントし
ておく。この場合、交流１サイクル分のサンプリングが
終了したか否かの判定（ステップ１０のＹＥＳまたはＮ
Ｏの判定）およびサンプリング回数Ｎのカウント処理
は、サンプリングカウント部３４が行い、交流１サイク
ル分が終了していない場合には、ステップ１に戻り、鉄
損の瞬時電力ＰｉＡおよび瞬時値電流の２乗値（ｉＬ）
2 を算出し、積算値に加算する処理を繰り返す。一方、
交流１サイクル分が終了した後は、図４に示すステップ
１２に進む。

【００５４】（ステップ１２）…鉄損算出ステップサンプリングが交流１サイクル間終了したなら、次に、
鉄損演算部３２の平均化処理部３２ｃにおいて、鉄損の
瞬時電力の積算値をカウント数によって平均化したＰｉ
Ａ／Ｎを算出する。ところで、実際の鉄損は電動機の供
給電圧によって変化するものであるから、前記のような
演算によって得られた鉄損の瞬時電力の平均値をそのま
ま採用するよりも、このような変化を加味した方がより
精度の高い制御が行える。すなわち、鉄損＝銅損の動作
はあくまでも簡易等価回路に基づき行うのが普通の手段
であり、励磁コンダクタンスｇ0 が一定の値と考えても
差し支えない、この場合、供給電圧に比例して励磁電流
が変化すると考え、鉄損は供給電圧の２乗に比例する。
しかしながら、鉄損はヒステリシス損失と渦電流損失に
大分され、そのうちヒステリシス損失は、鉄心通過磁束
が大きくなると、より増加する傾向にある。そのため実
際の電動機では供給電圧を高くしていたとき、磁束の飽
和現象が確認され始めたころから励磁電流の増加が目立
つようになる。そのため鉄損は供給電圧の２乗に比例し
た値より増加傾向になり、この現象を簡易等価回路では
表現できない。この現象のため実際の電動機で鉄損＝銅
損の制御を行う場合は、供給電圧に応じて鉄損の値を補
償するデータ群を持っている方が、省エネの性能がよく
なる。そこで、本実施形態においては、データ参照部３
２ｄにより記憶装置２３に格納されていた電動機供給電
圧Ｅに対応した鉄損補償データを読み込み、この補償デ
ータとＰｉＡ／Ｎとを乗算し、ＰｉＡ／Ｎを実際の電動
機の鉄損に近似させたデータＰｉを求める。

【００５５】（ステップ１３）…銅損算出ステップ次に、銅損演算部３１の平均化処理部３１ｃにおいて、
前記のようにして得られたＩＬ2 Ａをサンプリングカウ
ント数Ｎで除算することにより、ＩＬ2 Ａ／Ｎを算出
し、平均化された（ＩＬ）2 を得る。

【００５６】（ステップ１４）…銅損算出ステップ前記のようにして得られた（ＩＬ）2 に基づいて、抵抗
乗算部３１ｄにより、（ＩＬ）2 ・（Ｒｌ＋Ｒ２）を算
出する。これは銅損Ｐｃである。

【００５７】（ステップ１５）…銅損と鉄損の比較処理次に、損失比較部２３において、銅損Ｐｃ−鉄損Ｐｉを
演算し、値が正ならば電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬの出力
電圧レベルを上昇させる信号をＰＷＭ発生器６に出力
し、値が負ならば電圧設定信号ＶＬＥＬＥＬの出力電圧
レベルを下降させる信号を出力する。ここで、出力出力
電圧レベルの上昇・下降の速度は、ある一定の速度かま
たは、Ｐｃ−Ｐｉの関数としてもよい。その結果、前記
第１実施形態と同様に、ＰＷＭ発生器６によって逆変換
装置３による電動機供給電圧を最適電圧に制御すること
ができる。

【００５８】（ステップ１６）前記のようにして、ＰＷ
Ｍ発生器６に電圧設定信号を出力した後は、１サイクル
に渡り積算した値ＰｉＩＡ，ＩＬ2 Ａ，Ｎを０クリアし
て、次の交流１サイクルのサンプリングを行う。

【００５９】（２−３）第２実施形態の作用以上の通り、第２実施形態によれば、銅損と鉄損の算出
をコンピュータのプログラムを利用して行うことができ
るので、システムの単純化や信頼性の向上が可能とな
る。また、本装置を取り付ける電動機の種類に応じた励
磁コンダクタンス、励磁サセプタンスあるいは巻線抵抗
などの定数を記憶装置内に格納しておくことにより、例
えば、電動機の型式などを指定するだけの作業で適切な
値を設定することができ、より精度が高く、しかも取扱
の簡単な電圧制御装置を得ることができる。また、鉄損
補償テーブルを記憶しておき、これに従って算出された
鉄損を補償することにより、より精度の高い鉄損値を得
ることができ、最適電圧を確実に算出できる利点もあ
る。

【００６０】

【図面の簡単な説明】

【図５】鉄損の電圧補償テーブルの一例を示すグラフ。

【図６】供給電圧と損失特性を示すグラフ。

【図７】従来の電動機の省エネルギー制御を示す回路
図。

【図８】誘導電動機の簡易等価回路図。

【図９】電動機の電流ベクトル図。

【図１０】電動機のハイランドの円線図。

【符号の説明】１…整流器２…平滑用コンデンサ３…逆変換装置４…電流検出器５…電動機６…ＰＷＭ発生器７…乗算器８…積分回路９…平均値回路１０…平均値回路１１…２乗算器１２…比較器１３…可変コンダクタンス１４…可変サセプタンス１５…可変抵抗２０…マイクロコンピュータ３０…最適電圧演算手段３１…銅損演算部３２…鉄損演算部３３…損失比較部３４…サンプリングカウント部

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２８日（１９９９．１２．
２８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】電圧制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】ＰＷＭ発生器５４は、周波数指令ｆおよび
制御電圧Ｖrに基づいてＰＷＭインバータ５３を駆動
し、直流入力を可変電圧・可変周波数の交流出力に変換
して、電動機５５を所望速度で運転させる。この場合、
ＰＷＭ発生器５４は、その制御部に電力計算部５６およ
び電圧演算部５７を備えており、電力計算部５６におい
て出力電圧Ｖ1と出力電流Ｉ1から電力Ｐを計算し、電圧
演算部５７においてこの電力Ｐと周波数ｆから最大効率
になるＶrを演算する。ＰＷＭ発生器５４は、ＰＷＭイ
ンバータ５３を制御して、電動機５５にこの周波数ｆと
最適電圧Ｖrを供給する。これによって、従来技術で
は、供給周波数や負荷にかかわりなく、電動機５５を最
大効率で運転することができる。

【０００５】

【００１０】本発明は、前記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであって、その目的は、
供給電圧を変化させて電動機を制御するに当たって、鉄
損と銅損を可能な限り一致させて駆動することにより、
電動機の高効率運転が可能で、電動機の省エネルギー運
転に貢献することのできる電圧制御装置を提供すること
にある。特に、本発明は、従来技術で問題となっていた
失速停止の防止に必要とされていた下限電圧の制限をな
くし、理想的な省エネ効果を経ることを特徴とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、電動機に供給される基本波瞬
時電圧に比例した信号ｅを出力する手段と、電動機電流
の瞬時値ｉを検出する電流検出器４と、前記信号ｅを入
力する入力端子ｂと、電動機の励磁コンダクタンスに合
わせて設定される可変コンダクタンス１３を介して前記
信号ｅが入力される入力端子ａとを備えた乗算器７と、
前記乗算器７の出力側に接続された平均値回路９と、前
記信号ｅを入力する積分回路８と、一方の入力端子が、
前記積分回路８の出力側に電動機の励磁サセプタンスに
合わせて設定される可変サセプタンス１４を介して接続
され、他方の入力端子が前記可変コンダクタンス１３の
出力側に接続された第１の加算器１６と、マイナス側の
入力端子に第１の加算器１６の出力が接続され、プラス
側の入力端子には、電動機電流を検出する電流検出器４
が接続された第２の加算器と、第２の加算器の出力側に
順次接続された２乗算器１１、平均値回路１０および電
動機の１次巻線と２次巻線の抵抗値に合わせて設定され
る可変抵抗１５と、前記平均値回路９の出力側が接続さ
れた鉄損側の入力端子ａと、前記可変抵抗の出力側が接
続された銅損側の入力端子ｂを有し、鉄損側入力端子ａ
から入力された鉄損値と銅損側入力端子ｂから入力され
た銅損値とを比較する比較器１２と、前記比較器１２か
らの出力に従い、電動機供給電圧を制御する制御手段を
備え、前記信号ｅと、この信号ｅを可変コンダクタンス
１３で分圧した信号ｉｇ0 とを乗算器によって乗算しｉ
ｇ0 ・ｅを得た後、このｉｇ0 ・ｅを平均化して鉄損Ｐ
ｉを求め、この鉄損Ｐｉを前記比較器１２の鉄損側の入
力端子に入力し、積分回路によって得られた前記信号ｅ
の９０°位相の遅れた信号ｅ′を可変サセプタンス１４
によって分圧して得られた信号ｉｂ0 と、前記可変コン
ダクタンス１３によって得られた信号ｉｇ0とを加算器
１６で加算してｉ0 を得て、この信号ｉ0 と電流検出器
で得られた電動機電流ｉを第２の加算器１７でｉ−ｉ0
の加算を行い、得られた信号ｉＬを２乗算器１１で２乗
してｉＬ² を得た後、平均値回路１０で平均化し、更に
可変抵抗値を乗算することにより銅損Ｐｃを得ることを
特徴とする。

【００１４】

【数１】Ｐｉ＝Ｅ² ｇ0 ………（１）であり、銅損をＰｃとすると、

【００１５】

【数２】Ｐｃ＝（ＩＬ）² （Ｒ１＋Ｒ２）………式（２）である。

【００１６】図８の電動機の簡易等価回路に従えば、励
磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ0 、１次巻
線抵抗Ｒ１、２次巻線抵抗Ｒ２は一定の値を持ち、電動
機容量により違った値をとるが、ｇ0 ，ｂ0 を抵抗、リ
アクタンスと考えると各々の定数の比率は電動機容量に
よらずほぼ一定であり、一般的な値も知られている。従
って、前記式（１）より鉄損を求めることができる。ま
た、負荷電流ＩＬを求めるためには、１次電流Ｉと励磁
電流Ｉ0 が解れば可能であり、前記のようにｇ0 ，ｂ0
は測定により求めることができるか、または一般的な値
が知られているため、励磁電流Ｉ0 は１次電圧Ｅにより
簡単に求めることができる。図９の各電流のベクトル図
の関係をみる通り、負荷電流ＩＬを求めることは可能で
あり、前記式（２）により銅損Ｐｃを求めることができ
る。

【００１７】本発明は、このようにして求めた鉄損と銅
損を比較器によって比較し、電圧制御信号を得て、これ
をＰＷＭ発生器によって駆動されるインバータ装置等の
制御手段に入力し、この制御手段によって電動機の供給
電圧を制御する。すなわち、銅損Ｐｃが鉄損Ｐｉよりも
大きい場合には、電圧制御信号が上昇し、これに伴い電
動機供給電圧が上昇する。一方、銅損Ｐｃが鉄損Ｐｉよ
りも小さい場合には、電圧制御信号が下降し、これに伴
い電動機供給電圧も下降する。その結果、銅損と鉄損が
一致する最適電圧が電動機への供給されることになり、
電動機の損失が最小になり、省エネルギー運転が可能に
なる。

【００１８】すなわち、図１０において、Ｐ１点での銅
損Ｐｃは線分Ｐ０Ｐ１の長さの２乗に比例し、Ｐ２での
銅損は線分Ｐ０Ｐ２，Ｐ３での銅損は線分Ｐ０Ｐ３の長
さの２乗に比例し、Ｐ０Ｐ１での銅損よりも多いのは明
らかである。また、鉄損はＰｆであり、Ｐ１で運転して
いるときにＰｆ＝Ｐｃなので、もしもＰ２やＰ３での運
転状態に陥ったとしても、必ずＰｆ＜Ｐｃとなる。本発
明は、Ｐｆ＜Ｐｃの時に供給電圧を上昇させるように動
作するので、電動機が失速停止することはなく、下限電
圧の制限は０でない限りの電圧でよく、理想的な省エネ
運転を実現できる。

【００１９】また、請求項１の発明においては、前記信
号ｅと、この信号ｅを可変コンダクタンス１３で分圧し
た信号ｉｇ0 とを乗算器によって乗算しｉｇ0 ・ｅを得
た後、このｉｇ0 ・ｅを平均化して鉄損Ｐｉを求め、こ
の鉄損Ｐｉを前記比較器１２の鉄損側の入力端子に入力
する。また、積分回路によって得られた前記信号ｅの９
０°位相の遅れた信号ｅ′を可変サセプタンス１４によ
って分圧して得られた信号ｉｂ0 と、前記可変コンダク
タンス１３によって得られた信号ｉｇ0とを加算器１６
で加算してｉ0 を得て、この信号ｉ0 と電流検出器で得
られた電動機電流ｉを第２の加算器１７でｉ−ｉ0 の加
算を行い、得られた信号ｉＬを２乗算器１１で２乗して
ｉＬ² を得た後、平均値回路１０で平均化し、更に可変
抵抗値を乗算することにより銅損Ｐｃを得る。

【００２０】請求項２の発明は、電動機の励磁コンダク
タンス、励磁サセプタンス及び１次巻線と２次巻線の抵
抗値を記憶する手段と、電動機に供給される基本波瞬時
電圧に比例した信号ｅを前記記憶手段から読み込んだコ
ンダクタンスに基づいて処理することにより鉄損を算出
する手段と、電動機に供給される基本波瞬時電圧に比例
した信号ｅと電動機電流の瞬時値ｉとを、前記記憶手段
から読み込んだコンダクタンス、サセプタンス及び抵抗
値に基づいて処理することにより銅損を算出する手段
と、前記銅損算出手段によって得られた銅損値と鉄損算
出手段によって得られた鉄損値とを比較する手段とを備
え、これら銅損算出手段、鉄損算出手段及び銅損値と鉄
損値の比較手段がコンピュータの演算処理によって実現
され、前記比較手段の比較結果に従い両者の値が一致す
るように電動機供給電圧を制御する制御手段を備え、前
記鉄損算出手段が、電動機に供給される基本波瞬時電圧
に比例した信号ｅを前記記憶手段から読み込んだコンダ
クタンスに基づいて処理することにより補償前の鉄損を
算出する手段と、電動機の鉄損が供給電圧の１．６乗か
ら１．８乗に比例することを利用して、算出した鉄損を
供給電圧により補償するための鉄損補償データを記録し
た補償テーブルと、前記補償前の鉄損算出手段から出力
された鉄損と前記補償テーブルとのデータに基づいて供
給電圧により補償された鉄損を算出するための手段とを
備えていることを特徴とする。

【００２１】すなわち、表１は市販の電動機について確
定数を測定したものを示す。この表ではＲ１＋Ｒ２を１
としたときの各定数を比率で表したものであり、電動機
はその容量や極数により若干の違いはあるが、この表の
値と大差なく作られている。この表のデータをマイクロ
コンピューターのメモリー内部に記憶させておけば、電
動機容量などがわからなくともＰｆやＰｃの比率に関し
ては分かり、電動機容量に関係なく一律のデータにおい
てＰｃ＝Ｐｆとなるように動作する。これは実際の電動
機でもほぼＰｃ＝Ｐｆとなる特徴を持っており、電動機
容量が変わるごとに必ず定数設定をしなければならない
従来技術のわずらわしさを解消している。このように本
発明では、汎用電動機の各定数比率を用い、電動機の容
量が変わるごとに定数の設定をし直す必要のない利点も
ある。

【００２２】

【表１】

【００２３】請求項３の発明は、比較器の比較結果にし
たがつて電動機供給電圧を制御する手段が、インバータ
装置であることを特徴とする。このような請求項３の発
明によれば、電動機に対する供給電圧並びに周波数の制
御が簡単に実施でき、実用性が高い利点がある。なお、
本発明のインバータ装置としては、交流電力を入力して
交流電力を出力するもの以外に、直流電力を入力して交
流電力を出力するものも採用することができる。さら
に、ＰＷＭインバータに限らず、他のインバータを使用
した電圧制御装置や、インバータを使用しない電源電圧
制御方式による電動機の制御装置にも適用可能である。

【００２４】

【００２８】（１−２）第１実施形態の作用前記のような構成を有する本実施形態の作用を具体的に
説明する。 (a) 基本的な動作本実施形態の装置においては、交流電源から供給された
交流電力は整流器１によって直流電力に変換され、平滑
用コンデンサ２によって平滑化された直流電力は逆変換
装置３に供給され交流電力に変換される。この場合、逆
変換装置３はこれに接続された制御用のＰＷＭ発生器６
からの周波数指令ＦＲＱおよび電圧設定信号ＶＬＥＶＥ
Ｌに基づいて、電動機５に対して所定の周波数ｆならび
に電圧Ｅを供給する。この場合、本実施例形態において
は、電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬは電動機の銅損Ｐｃと鉄
損Ｐｉとが一致するように決定される。

【００２９】(b) 設定値の決定すなわち、電動機の銅損Ｐｃと鉄損Ｐｉとを決定する要
因となる励磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ
0 および１次巻線と２次巻線の抵抗値Ｒ１，Ｒ２につい
ては、本装置を取り付ける電動機に合わせて所定の値に
設定しておく。この場合、前記のように励磁コンダクタ
ンスｇ0 および励磁サセプタンスｂ0 については一般的
な値が知られているので、その値を入力するか、取り付
ける対象となる電動機についてこれらの値を計測して、
その計測値に合わせて可変コンダクタンス１３および可
変サセプタンス１４の値を設定する。また、可変抵抗１
５の抵抗値Ｒ１＋Ｒ２は、本装置を取り付ける電動機を
実際に計測して求めても良いし、電動機の設計値に合わ
せて設定しても良い。

【００３０】(c) 鉄損の検出前記のようにして、本装置を取り付ける電動機に合わせ
て、励磁コンダクタンスｇ0 、励磁サセプタンスｂ0 、
巻線抵抗Ｒ１＋Ｒ２が設定された状態において、ＰＷＭ
発生器６から電圧信号ｅを取り出して、乗算器７のｂ端
子、可変コンダクタンス１３および積分回路８印加す
る。また、電流検出器４により検出した逆変換装置３の
出力電流（電動機電流）を第２の加算器のプラス側の端
子に印加する。すると、図１中に示すように、本装置の
各部にはｉ0 ，ｉｇ0 ，ｉｂ0 ，ｉ，ｉＬが流れること
になるが、これらはＩ0 ，Ｉｇ0 ，Ｉｂ0 ，Ｉ，ＩＬの
瞬時値である。可変コンダクタンス１３を流れる電流ｉ
ｇ0 は信号ｅと同じ波形であり、その振幅はｇ0 により
決まるため、可変コンダクタンス１３の設定ポイントを
ｇ0 の定数とみなすと、信号ｅから可変コンダクタンス
１３で分圧した結果ｉｇ0 が得られる。そこで、このｉ
ｇ0 を乗算器７のｂ端子に入力し、同じくａ端子に入力
された信号ｅと乗算して、ｅ・ｉｇ0 を求める。このよ
うにして得られたｅ・ｉｇ0 は鉄損Ｐｉの瞬時値ｐｉで
あるため、平均値回路９を通し、ｅ・ｉｇ0 ＡＶＥつま
り鉄損Ｐｉが求められる。

【００３１】(d) 銅損の検出一方、ｉｂ0 はインダクタンス成分（可変サセプタンス
１４）に流れる電流であり、信号ｅから９０°位相が遅
れるため、まず信号ｅの位相を９０°遅らせる積分回路
８を通し、可変サセプタンス１４の設定ポイントをｂ0
の定数とみなすと、可変サセプタンス１４で分圧した結
果ｉｂ0 が得られる。第１の加算器１６では、可変コン
ダクタンス１３からのｉｇ0 と、可変サセプタンス１４
からのｉｂ0 が加算され、ｉ0 が求められる。同時に電
流検出器４で検出した出力電流Ｉの瞬時値ｉと第１の加
算器１６で得られた−ｉ0 を第２の加算器１７で加算
し、ＩＬの瞬時値ｉＬを求める。銅損Ｐｃを求めるため
には、前記のようにして得られたｉＬに基づき、２乗算
器１１により、まず（ｉＬ）² を求め、平均値回路１０
により（ｉＬ）² ＡＶＥ、つまり（ＩＬ）² を求める。
前記のようにして設定した可変抵抗１５の設定値から、
可変抵抗１５の設定ポイントをＲ１＋Ｒ２の定数とみな
すと、（ＩＬ）²から（ＩＬ）² （Ｒ１＋Ｒ２）、つま
り銅損Ｐｃが求められる。

【００３２】(e) 鉄損と銅損の比較求められた銅損Ｐｃと鉄損Ｐｉを比較器１２で比較し、
電圧調整レベルＶＬＥＶＥＬを得てＰＷＭ発生器６に入
力する。すなわち、Ｐｃ＞Ｐｉのとき電圧調整レベルＶ
ＬＥＶＥＬが上昇し、電動機供給電圧が上昇する。Ｐｃ
＜Ｐｉの時は逆に電動機供給電圧が下降する。なお、本
実施形態では、比較器１２は動作安定のため遅れ要素１
２ａを付加してある。

【００３３】（１−３）第１実施形態の効果以上の通り、第１実施形態によれば、電動機の負荷条件
によらず、電動機供給電圧が上昇すると銅損Ｐｃが減
少、鉄損Ｐｉが増加し、逆に電動機供給電圧が下降する
と銅損Ｐｃが増加、鉄損Ｐｉが減少するため、電動機の
負荷条件によらず常にＰｃ＝Ｐｉとなる電圧を電動機に
供給できる。

【００３４】（２）第２の実施の形態図２に、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形
態は、前記第１実施例において使用した積分回路、加算
器、乗算器などの素子に変えて、マイクロコンピュータ
等を使用してデータ処理を行うことにより、鉄損と銅損
が同一となるようにＰＷＭインバータを制御するもので
ある。なお、この第２実施形態はコンピュータ上に実現
され、実施形態の各機能は、所定の手順（プログラム）
がこのコンピュータを制御することで実現される。

【００３５】本明細書における各「手段」あるいは
「部」は、実施形態の各機能に対応する概念的なもの
で、必ずしも特定のハードウェアやソフトウェア・ルー
チンに１対１には対応しない。同一のハードウェア要素
が、場合によって異なった部を構成する。例えば、コン
ピュータは、ある命令を実行するときにある部となり、
別の命令を実行するときは別の部となりうる。また、一
つの部が、わずか１命令によって実現される場合もあれ
ば、多数の命令によって実現される場合もある。したが
って、本明細書では、以下、実施形態の各機能を有する
仮想的回路ブロック（部）を想定して実施形態を説明す
る。また、本実施形態における各手順の各ステップは、
その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時
に実行し、また異なった順序で実行してもよい。また、
本発明をコンピュータのソフトウェアとして実現した場
合には、そのソフトウェアを磁気あるいは光などの記録
媒体に記録しておき、これを個々の設計者が読み出して
自己のコンピュータによって実行することも、本発明の
実施形態の一つである。

【００３６】（２−１）第２実施形態の構成この第２実施例において、交流電源に接続された整流器
１、平滑用コンデンサ２、逆変換装置３、電流検出手段
４、電動機５およびＰＷＭ発生器６の部分は、前記第１
実施形態と同様である。このＰＷＭ発生器６には、マイ
クロコンピュータ２０によって実現される最適電圧演算
手段３０が接続されている。すなわち、マイクロコンピ
ュータは、ＣＰＵ２１、メインメモリ２２、ＲＡＭやＲ
ＯＭなどの記憶装置２３、データやコマンド入力用のキ
ーボード、マウス、タッチセンサー等の入力装置２４、
ディスプレイやプリンタなどの出力装置２５、ＰＷＭ発
生器６や逆変換装置３などのハードウェアとの間でデー
タを授受するＩ／Ｏ部２６を備えており、前記最適電圧
演算手段３０は、このマイクロコンピュータ上で実行さ
れるプログラムとして実現されている。

【００３７】最適電圧演算手段３０は、銅損演算部３
１、鉄損演算部３２、これらによって算出された銅損値
Ｐｃと鉄損値Ｐｉとを比較して、その結果に従いＰＷＭ
発生器６に電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬを出力する損失比
較部３３を備えている。前記銅損演算部３１は、瞬時値
電流ｉＬの算出部３１ａ、瞬時値電流ｉＬの２乗積算部
３１ｂ、平均化処理部３１ｃ、および抵抗乗算部３１ｄ
を備えている。一方、鉄損演算部３２は、鉄損の瞬時電
力の算出部３２ａ、瞬時電力の積算部３２ｂ、平均化処
理部３２ｃ、およびデータ参照部３２ｄを備えている。
また、最適電圧演算手段３０は、銅損演算部３１と鉄損
演算部３２とが、交流の１サイクル分の瞬時値を算出
し、積算したことを判定するサンプリングカウント部３
４を備えている。

【００３８】前記記憶装置２３には、一般の電動機等で
あらかじめ値の判っている励磁コンダクタンスｇ0 と励
磁サセプタンスｂ0 、および鉄損補償データを記憶して
おく。ここで、鉄損補償データは、鉄損補償データは、
電動機供給電圧Ｅと供給電圧による鉄損Ｐｉの変化の様
子をテーブルにしたものであり、電圧Ｅの１．６乗〜
１．８乗に比例したカーブをもつテーブルである。図５
はこのテーブルの一例を示すグラフで、１．６乗〜１．
８乗の平均をとって、１．７乗としたとしたカーブであ
る。この供給電圧と補償値のデータは、コンピュータの
ＲＯＭ内に記憶させておいたり、アナログ回路の折れ線
回路によって作成することができる。また、本装置を電
動機に取り付けるに当たり、その電動機の１次巻線と２
次巻線の抵抗値Ｒ１＋Ｒ２を入力装置２４から入力し、
記憶装置２３に記憶させる。なお、前記励磁コンダクタ
ンスｇ0 と励磁サセプタンスｂ0 についても、ＲＯＭな
どで構成された記憶装置２３に一般的な値をあらかじめ
記憶させておく以外に、本装置を取り付ける電動機に特
有の値を入力装置２４から入力することもできる。

【００３９】（２−２）第２実施形態の作用前記のような構成を有する第２実施形態の作用を、図３
および図４のフローチャートに従って説明する。なお、
図示のフローチャートでは、図に記載したように、鉄損
算出用のステップと銅損算出用のステップが入り混じっ
ているが、両者の演算の順序はこれに限定されるもので
はない。

【００４０】（ステップ１）…電圧制御信号ｅの読み込
みマイクロコンピュータは、まず、電動機５に供給されて
いる電圧の瞬時値を例えばＰＷＭ発生器６の出力として
Ｉ／Ｏ部２６を通じて入力し、これを電圧制御信号ｅと
する。

【００４１】（ステップ２）…電圧制御信号ｅ′の読み
込み同様にして、電圧制御信号ｅに対して９０°遅れの瞬時
波形ｅ′を読み込む。この９０°遅れの瞬時波形ｅ′
は、図１に示した積分回路８などによって得ることがで
きる。このようにして得られた電圧制御信号ｅ，ｅ′を
使用し、図２の瞬時値電流ｉＬの算出部３１ａによって
ステップ３〜７の銅損算出ステップが実行される。

【００４２】（ステップ３，４）…銅損算出ステップ一般の電動機等であらかじめ値の解っている励磁コンダ
クタンスｇ0 と励磁サセプタンスｂ0 を記憶装置２３か
ら読み込む。読み込んだｇ0 とｂ0 を前記電圧制御信号
ｅ，ｅ′と乗算することにより、ｅ・ｇ0 とｅ′・ｂ0
を求める。この値は励磁コンダクタンスｇ0 に流れる電
流の瞬時値ｉｇ0 および励磁サセプタンスｂ0 に流れる
電流の瞬時値ｉｂ0 である。

【００４３】（ステップ５）…銅損算出ステップこれらの電流の瞬時値ｉｇ0 とｉｂ0 を加算して、励磁
電流の瞬時値ｉ0 を求める。

【００４４】（ステップ６，７）…銅損算出ステップ電流検出器４より電動機電流の瞬時値ｉを検出し、先の
励磁電流の瞬時値ｉ0に基づいて、ｉ−ｉ0 を算出し、
瞬時値電流ｉＬとする。

【００４５】（ステップ８）…鉄損算出ステップ一方、鉄損演算部３２における瞬時電力算出部３２ａに
おいては、まず、ステップ１で読み込んだ電圧制御信号
ｅと、記憶装置２３から読み込んだ励磁コンダクタンス
ｇ0 からｅ² ・ｇ0 を算出し、これを鉄損の瞬時電力と
し、ＰｉＡに加算する。ＰｉＡは鉄損の瞬時電力の積算
値であり、後に交流１サイクルが終了した時点で平均化
し、鉄損Ｐｉを求める目的のデータである。

【００４６】（ステップ９）…銅損算出ステップ瞬時値電流の２乗積算部３１ｂにより、前記ステップ７
で得られた瞬時値電流ｉＬに基づいて（ｉＬ）² を算出
し、ＩＬ² Ａに加算する。ＩＬ² Ａは瞬時値電流ｉＬの
２乗の積算値であり、後に交流１サイクルが終了した時
点で平均化し（ＩＬ）² を求める目的のデータである。

【００４７】（ステップ１０，１１）…サンプリング処
理のカウント以上のサンプリング処理を、交流１サイクルに対して少
なくとも１０回以上の充分な回数行う。また、交流１サ
イクル間に行ったサンプリング数はＮとしてカウントし
ておく。この場合、交流１サイクル分のサンプリングが
終了したか否かの判定（ステップ１０のＹＥＳまたはＮ
Ｏの判定）およびサンプリング回数Ｎのカウント処理
は、サンプリングカウント部３４が行い、交流１サイク
ル分が終了していない場合には、ステップ１に戻り、鉄
損の瞬時電力ＰｉＡおよび瞬時値電流の２乗値（ｉＬ）
² を算出し、積算値に加算する処理を繰り返す。一方、
交流１サイクル分が終了した後は、図４に示すステップ
１２に進む。

【００４８】（ステップ１２）…鉄損算出ステップサンプリングが交流１サイクル間終了したなら、次に、
鉄損演算部３２の平均化処理部３２ｃにおいて、鉄損の
瞬時電力の積算値をカウント数によって平均化したＰｉ
Ａ／Ｎを算出する。ところで、実際の鉄損は電動機の供
給電圧によって変化するものであるから、前記のような
演算によって得られた鉄損の瞬時電力の平均値をそのま
ま採用するよりも、このような変化を加味した方がより
精度の高い制御が行える。そこで、本実施形態において
は、データ参照部３２ｄにより記憶装置２３に格納され
ていた電動機供給電圧Ｅに対応した鉄損補償データを読
み込み、この補償データとＰｉＡ／Ｎとを乗算し、Ｐｉ
Ａ／Ｎを実際の電動機の鉄損に近似させたデータＰｉを
求める。

【００４９】（ステップ１３）…銅損算出ステップ次に、銅損演算部３１の平均化処理部３１ｃにおいて、
前記のようにして得られたＩＬ² Ａをサンプリングカウ
ント数Ｎで除算することにより、ＩＬ² Ａ／Ｎを算出
し、平均化された（ＩＬ）² を得る。

【００５０】（ステップ１４）…銅損算出ステップ前記のようにして得られた（ＩＬ）² に基づいて、抵抗
乗算部３１ｄにより、（ＩＬ）² ・（Ｒｌ＋Ｒ２）を算
出する。これは銅損Ｐｃである。

【００５１】（ステップ１５）…銅損と鉄損の比較処理次に、損失比較部２３において、銅損Ｐｃ−鉄損Ｐｉを
演算し、値が正ならば電圧設定信号ＶＬＥＶＥＬの出力
電圧レベルを上昇させる信号をＰＷＭ発生器６に出力
し、値が負ならば電圧設定信号ＶＬＥＬＥＬの出力電圧
レベルを下降させる信号を出力する。ここで、出力出力
電圧レベルの上昇・下降の速度は、ある一定の速度かま
たは、Ｐｃ−Ｐｉの関数としてもよい。その結果、前記
第１実施形態と同様に、ＰＷＭ発生器６によって逆変換
装置３による電動機供給電圧を最適電圧に制御すること
ができる。

【００５２】（ステップ１６）前記のようにして、ＰＷ
Ｍ発生器６に電圧設定信号を出力した後は、１サイクル
に渡り積算した値ＰｉＩＡ，ＩＬ² Ａ，Ｎを０クリアし
て、次の交流１サイクルのサンプリングを行う。

【００５３】（２−３）第２実施形態の作用以上の通り、第２実施形態によれば、銅損と鉄損の算出
をコンピュータのプログラムを利用して行うことができ
るので、システムの単純化や信頼性の向上が可能とな
る。また、本装置を取り付ける電動機の種類に応じた励
磁コンダクタンス、励磁サセプタンスあるいは巻線抵抗
などの定数を記憶装置内に格納しておくことにより、例
えば、電動機の型式などを指定するだけの作業で適切な
値を設定することができ、より精度が高く、しかも取扱
の簡単な電圧制御装置を得ることができる。また、鉄損
補償テーブルを記憶しておき、これに従って算出された
鉄損を補償することにより、より精度の高い鉄損値を得
ることができ、最適電圧を確実に算出できる利点もあ
る。

【００５４】

【図面の簡単な説明】

【図５】鉄損の電圧補償テーブルの一例を示すグラフ。

【図６】供給電圧と損失特性を示すグラフ。

【図７】従来の電動機の省エネルギー制御を示す回路
図。

【図８】誘導電動機の簡易等価回路図。

【図９】電動機の電流ベクトル図。

【図１０】電動機のハイランドの円線図。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機の励磁コンダクタンス及び励磁サ
セプタンスに合わせて設定される可変コンダクタンス１
３と可変サセプタンス１４と、電動機の１次巻線と２次
巻線の抵抗値に合わせて設定される可変抵抗１５と、電動機に供給される基本波瞬時電圧に比例した信号ｅを
前記可変コンダクタンスに基づいて処理することにより
銅損を算出する手段と、電動機に供給される基本波瞬時電圧に比例した信号ｅ
と、電動機電流の瞬時値ｉとを前記可変コンダクタン
ス、可変サセプタンス及び可変抵抗値に基づいて処理す
ることにより鉄損を算出する手段と、前記銅損算出手段によって得られた銅損値と鉄損算出手
段によって得られた鉄損値とを比較する手段と、前記比較手段の比較結果に従い両者の値が一致するよう
に電動機供給電圧を制御する制御手段を備えた電圧制御
装置。
【請求項２】電動機に供給される基本波瞬時電圧に比
例した信号ｅを出力する手段と、電動機電流の瞬時値ｉ
を検出する電流検出器４と、前記信号ｅを入力する入力端子ｂと、可変コンダクタン
ス１３を介して前記信号ｅが入力される入力端子ａとを
備えたを備えた乗算器７と、前記乗算器７の出力側に接続された平均値回路９と、前記信号ｅを入力する積分回路８と、一方の入力端子が、前記積分回路８の出力側に可変サセ
プタンス１４を介して接続され、他方の入力端子が前記
可変コンダクタンス１３の出力側に接続された第１の加
算器１６と、マイナス側の入力端子に第１の加算器１６の出力が接続
され、プラス側の入力端子には、電動機電流を検出する
電流検出器４が接続された第２の加算器と、第２の加算器の出力側に順次接続された２乗算器１１、
平均値回路１０および可変抵抗１５と、前記平均値回路９の出力側が接続された鉄損側の入力端
子ａと、前記可変抵抗の出力側が接続された銅損側の入
力端子ｂを有し、鉄損側入力端子ａから入力された鉄損
値と銅損側入力端子ｂから入力された銅損値とを比較す
る比較器１２と、前記比較器１２からの出力に従い、電動機供給電圧を制
御する制御手段を備え、前記信号ｅと、この信号ｅを可変コンダクタンス１３で
分圧した信号ｉｇ0 とを乗算器によって乗算しｉｇ0 ・
ｅを得た後、このｉｇ0 ・ｅを平均化して銅損Ｐｃを求
め、この銅損Ｐｃを前記比較器１２の銅損側の入力端子
に入力し、積分回路によって得られた前記信号ｅの９０°位相の遅
れた信号ｅ′を可変サセプタンス１４によって分圧して
得られた信号ｉｂ0 と、前記可変コンダクタンス１３に
よって得られた信号ｉｇ0 とを加算器１６で加算してｉ
0 を得て、この信号ｉ0 と電流検出器で得られた電動機電流ｉを第
２の加算器１７でｉ−ｉ0 の加算を行い、得られた信号
ｉＬを２乗算器１１で２乗してｉＬ²を得た後、平均値
回路１０で平均化し、更に可変抵抗値を乗算することに
より銅損Ｐｃを得ることを特徴とする電圧制御装置。
【請求項３】電動機の励磁コンダクタンス、励磁サセ
プタンス及び１次巻線と２次巻線の抵抗値を記憶する手
段と、電動機に供給される基本波瞬時電圧に比例した信号ｅを
前記記憶手段から読み込んだ可変コンダクタンスに基づ
いて処理することにより銅損を算出する手段と、電動機に供給される基本波瞬時電圧に比例した信号ｅと
電動機電流の瞬時値ｉとを、前記記憶手段から読み込ん
だ可変コンダクタンス、可変サセプタンス及び可変抵抗
値に基づいて処理することにより鉄損を算出する手段
と、前記銅損算出手段によって得られた銅損値と鉄損算出手
段によって得られた鉄損値とを比較する手段とを備え、これら銅損算出手段、鉄損算出手段及び銅損値と鉄損値
の比較手段がコンピュータの演算処理によって実現さ
れ、前記比較手段の比較結果に従い両者の値が一致するよう
に電動機供給電圧を制御する制御手段を備えた電圧制御
装置。
【請求項４】前記鉄損算出手段が、電動機の鉄損が供
給電圧の１．６乗から１．８乗に比例することを利用し
て、算出した鉄損を供給電圧により補償するための補償
テーブルを設けたものである請求項３に記載の電圧制御
装置。
【請求項５】比較器の比較結果にしたがって電動機供
給電圧を制御する手段が、インバータ装置である請求項
１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の電圧制
御装置。
【請求項６】前記インバータ装置が、ＰＷＭ発生器に
よって制御される逆変換装置３を有するものである請求
項５の電圧制御装置。