JP2000201496A - 電動機制御装置 - Google Patents
電動機制御装置Info
- Publication number
- JP2000201496A JP2000201496A JP11037646A JP3764699A JP2000201496A JP 2000201496 A JP2000201496 A JP 2000201496A JP 11037646 A JP11037646 A JP 11037646A JP 3764699 A JP3764699 A JP 3764699A JP 2000201496 A JP2000201496 A JP 2000201496A
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- Japan
- Prior art keywords
- motor
- control
- voltage
- power supply
- switch
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- 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.)
- Pending
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 交流電圧をタイミングよく直接制御すること
によって制御装置本体の効率や力率やコストや電源高調
波や電磁ノイズや波形歪による騒音等の問題を著しく改
善するとともに、電動機の軽負荷運転時などの過剰電力
をカットしたり電動機応用装置の消費電力が節約できる
電動機や電力制御装置に関する。 【解決手段】 三相電源端子Ｕ、Ｖ、ＷにスイッチＳＷ
１、ＳＷ２、ＳＷ３から成る制御スイッチＳの入力側を
接続し、制御スイッチＳの出力側に電動機Ｍの入力端子
Ｒ、Ｓ、Ｔを接続し、端子Ｒ、Ｓ、Ｔにインピーダンス
Ｚを接続し、端子Ｕ、Ｖ、Ｗに電圧検出部ＶＤの入力側
を接続し、電圧検出部ＶＤの出力側を制御部の入力側に
接続し、制御部の出力側を制御スイッチＳの制御端子Ｃ
に接続して成る。
によって制御装置本体の効率や力率やコストや電源高調
波や電磁ノイズや波形歪による騒音等の問題を著しく改
善するとともに、電動機の軽負荷運転時などの過剰電力
をカットしたり電動機応用装置の消費電力が節約できる
電動機や電力制御装置に関する。 【解決手段】 三相電源端子Ｕ、Ｖ、ＷにスイッチＳＷ
１、ＳＷ２、ＳＷ３から成る制御スイッチＳの入力側を
接続し、制御スイッチＳの出力側に電動機Ｍの入力端子
Ｒ、Ｓ、Ｔを接続し、端子Ｒ、Ｓ、Ｔにインピーダンス
Ｚを接続し、端子Ｕ、Ｖ、Ｗに電圧検出部ＶＤの入力側
を接続し、電圧検出部ＶＤの出力側を制御部の入力側に
接続し、制御部の出力側を制御スイッチＳの制御端子Ｃ
に接続して成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機の間欠運転によ
って電動機の速度制御またはトルク制御が簡単に行え、
間欠運転によって消費電力も抑制することができる経済
的な電動機制御装置または電力制御装置（以下制御装置
と略称する）に関する。
って電動機の速度制御またはトルク制御が簡単に行え、
間欠運転によって消費電力も抑制することができる経済
的な電動機制御装置または電力制御装置（以下制御装置
と略称する）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の制御装置には、整流装置とインバ
ータを組み合わせて、交流をいったん直流電圧に変換し
た後、再び交流に変換する間接式の周波数制御装置が多
く用いられている。そのため周波数制御装置本体の効率
と力率が悪く、高コストで電源高調波や電磁ノイズや波
形歪による騒音等が大きな問題となっている。
ータを組み合わせて、交流をいったん直流電圧に変換し
た後、再び交流に変換する間接式の周波数制御装置が多
く用いられている。そのため周波数制御装置本体の効率
と力率が悪く、高コストで電源高調波や電磁ノイズや波
形歪による騒音等が大きな問題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は交流
電圧を直接制御することによって制御装置本体の効率や
力率やコストや電源高調波や電磁ノイズや波形歪による
騒音等の問題を著しく改善することによってより多方面
に経済的効果をもたらすことを目的とする。
電圧を直接制御することによって制御装置本体の効率や
力率やコストや電源高調波や電磁ノイズや波形歪による
騒音等の問題を著しく改善することによってより多方面
に経済的効果をもたらすことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項に記載の
発明）の制御装置では、電源電圧の１サイクル単位で周
期的に印加電圧を間引いて運転する方式を採用してい
る。そのための手段として、制御スイツチを通して電動
機を電源に接続し、電動機入力端子にインピーダンスを
接続し、電源側にはリアルタイムに電圧または電流を検
出する電圧電流検出部の入力端子を接続し、前記検出部
の電圧位相または電流位相の任意に設定された位相のタ
イミング信号の出力を制御部に接続し、前記制御部のス
イッチの開閉操作信号を前記制御スイッチに接続してリ
アルタイムに前記制御スイッチを開閉制御している。
発明）の制御装置では、電源電圧の１サイクル単位で周
期的に印加電圧を間引いて運転する方式を採用してい
る。そのための手段として、制御スイツチを通して電動
機を電源に接続し、電動機入力端子にインピーダンスを
接続し、電源側にはリアルタイムに電圧または電流を検
出する電圧電流検出部の入力端子を接続し、前記検出部
の電圧位相または電流位相の任意に設定された位相のタ
イミング信号の出力を制御部に接続し、前記制御部のス
イッチの開閉操作信号を前記制御スイッチに接続してリ
アルタイムに前記制御スイッチを開閉制御している。
【０００５】
【作用】図１−（ｂ）の最上部に電源電圧の波形を示
す。本発明の制御装置は、運転中の電動機において電源
電圧の周期Ｘサイクルに１サイクル分の電圧を制御スイ
ツチによってカットしている。この時の間引率ＳＸを１
×１００／Ｘ［％］、運転率ＰＸを（Ｘ−１）×１００
／Ｘ［％］でそれぞれ表すと、例えば、１０サイクルの
内９サイクルの間は制御スイッチを閉にし１サイクルは
制御スイッチを開にする制御パターンの場合、間引率＝
１０％、運転率＝９０％となり、電動機のトルクと消費
電力はそれぞれ１０％ダウンすることになる。また１０
０サイクルの内９９サイクルの間は制御スイッチを閉に
し１サイクルは制御スイッチを開にする制御パターンの
場合、間引率＝１％、運転率＝９９％となり、電動機の
トルクと消費電力はそれぞれ１％ダウンすることにな
る。制御スイッチを閉にするサイクル数は１でなく複数
であっも構わない。電源電圧の波形も正弦波ではなく方
形波や任意の波形でも構わない。また、必要に応じて周
期Ｘサイクルに半サイクル分の電圧をカットしても同様
の効果が得られる。電動機入力端子に接続したインピー
ダンスは制御スイツチ開閉動作時の過渡現象の抑制やや
力率改善に役立つ。電動機の回転速度信号で運転率ＰＸ
をフィードバック制御すれば速度制御が可能であり、電
動機の駆動トルク信号で運転率ＰＸをフィードバック制
御すればトルク制御が可能であり、速度信号やトルクを
監視しながら電動機応用装置の性能許容範囲で運転率Ｐ
Ｘを下げれば消費電力の節約にもなる。電圧位相または
電流位相に対する制御スイッチの開閉タイミングの調整
によって、電源高調波や波形歪が無く、電磁ノイズの少
ない過渡現象の少ない電気的にクリーンな高効率制御が
可能である。無効電力、負荷電力、電気分解、水処理、
電気メッキ、電気炉などの電力制御装置の場合にも同様
の効果が得られる。
す。本発明の制御装置は、運転中の電動機において電源
電圧の周期Ｘサイクルに１サイクル分の電圧を制御スイ
ツチによってカットしている。この時の間引率ＳＸを１
×１００／Ｘ［％］、運転率ＰＸを（Ｘ−１）×１００
／Ｘ［％］でそれぞれ表すと、例えば、１０サイクルの
内９サイクルの間は制御スイッチを閉にし１サイクルは
制御スイッチを開にする制御パターンの場合、間引率＝
１０％、運転率＝９０％となり、電動機のトルクと消費
電力はそれぞれ１０％ダウンすることになる。また１０
０サイクルの内９９サイクルの間は制御スイッチを閉に
し１サイクルは制御スイッチを開にする制御パターンの
場合、間引率＝１％、運転率＝９９％となり、電動機の
トルクと消費電力はそれぞれ１％ダウンすることにな
る。制御スイッチを閉にするサイクル数は１でなく複数
であっも構わない。電源電圧の波形も正弦波ではなく方
形波や任意の波形でも構わない。また、必要に応じて周
期Ｘサイクルに半サイクル分の電圧をカットしても同様
の効果が得られる。電動機入力端子に接続したインピー
ダンスは制御スイツチ開閉動作時の過渡現象の抑制やや
力率改善に役立つ。電動機の回転速度信号で運転率ＰＸ
をフィードバック制御すれば速度制御が可能であり、電
動機の駆動トルク信号で運転率ＰＸをフィードバック制
御すればトルク制御が可能であり、速度信号やトルクを
監視しながら電動機応用装置の性能許容範囲で運転率Ｐ
Ｘを下げれば消費電力の節約にもなる。電圧位相または
電流位相に対する制御スイッチの開閉タイミングの調整
によって、電源高調波や波形歪が無く、電磁ノイズの少
ない過渡現象の少ない電気的にクリーンな高効率制御が
可能である。無効電力、負荷電力、電気分解、水処理、
電気メッキ、電気炉などの電力制御装置の場合にも同様
の効果が得られる。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について、図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【０００７】（実施例）実施例の電動機制御装置は、本
発明の実施例であり、図１−（ａ）に示すように三相電
源端子Ｕ、Ｖ、ＷにスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３か
ら成る制御スイッチＳの入力側を接続し、制御スイッチ
Ｓの出力側に電動機Ｍの入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔを接続し、
端子Ｒ、Ｓ、ＴにインピーダンスＺを接続し、端子Ｕ、
Ｖ、Ｗに電圧検出部ＶＤの入力側を接続し、電圧検出部
ＶＤの出力側を制御部の入力側に接続し、制御部の出力
側を制御スイッチＳの制御端子Ｃに接続して成る。
発明の実施例であり、図１−（ａ）に示すように三相電
源端子Ｕ、Ｖ、ＷにスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３か
ら成る制御スイッチＳの入力側を接続し、制御スイッチ
Ｓの出力側に電動機Ｍの入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔを接続し、
端子Ｒ、Ｓ、ＴにインピーダンスＺを接続し、端子Ｕ、
Ｖ、Ｗに電圧検出部ＶＤの入力側を接続し、電圧検出部
ＶＤの出力側を制御部の入力側に接続し、制御部の出力
側を制御スイッチＳの制御端子Ｃに接続して成る。
【０００８】図１−（ａ）において、電圧検出部では電
源電圧各相の指定された位相の信号と電圧波形のゼロク
ロス点の信号をそれぞれ出力し、制御部では決められた
制御パターンに基づいてゼロクロス点をカウントし周期
Ｘを演算し指定された位相のタイミングで制御スイッチ
Ｓの開閉信号を出力する。図１−（ｂ）に示すように、
電源電圧ｅｕ（ｔ）の正弦波電圧運転に対して制御スイ
ッチＳを電圧波形のゼロクロス点で開閉動作を行うと、
図１−（ｂ）のに示す制御パターンの場合、周期Ｘサ
イクル＝２、間引率＝５０％、運転率＝５０％であり、
電源周波数の１／２の周波数で運転することにもなる。
また、同図のに示す制御パターンの場合、周期Ｘサイ
クル＝３、間引率２≒３３％、運転率２≒６７％、同図
のに示す制御パターンの場合、周期Ｘサイクル＝４、
間引率＝２５％、運転率＝７５％、同図のに示す制御
パターンの場合は半サイクル単位の間引となり周期Ｘサ
イクル＝１．５、間引率≒０．５×１００／１．５≒３
３％、運転率２≒６７％であり、電源周波数の１／３の
周波数で運転することにもなる。図１−（ａ）におい
て、インピーダンスＺは抵抗とリアクトルとコンデンサ
の直並列接続から成り、場合によっては無くしてもよ
く、コンデンサのみ、抵抗のみ、リアクトルのみであっ
たりそれらの任意の組合せも可能であり、３台とも同一
のものでなくても構わない。さらに、インピーダンスＺ
は実施例のような電動機との並列接続ではなく制御スイ
ッチＳと電動機Ｍの間に直列に接続しても構わない。場
合によっては、ゼロクロス点や位相とは無関係にランダ
ムに制御スイッチＳを制御しても同様の効果が得られ
る。図２−（ｂ）は単相電動機の場合の実施例、図３−
（ａ）は制御スイッチがＳＷ１、ＳＷ２の２相分から成
る実施例、図３−（ｂ）は制御スイッチがＳＷ１の１相
分のみから成る実施例であ。他の実施例として図２−
（ａ）に示すように、図１−（ａ）の実施例において、
電流検出器ＣＴ１、ＣＴ２から成る電流検出部ＩＤを増
設している。この場合、制御スイッチＳの開閉動作のタ
イミングとして開動作は電流波形のゼロクロス点、閉動
作は電圧波形のゼロクロス点を採ることができる。電流
検出の位置は電源と制御スイッチの間やインピーダンス
Ｚと電動機Ｍとの間であっても同様の効果が得られる。
また、電流検出器はＣＴ１、ＣＴ２の２相分ではなく３
相分または１相分のみでも同様の効果が得られる。これ
まで説明した実施例において、スイッチＳＷ１、ＳＷ
２、ＳＷ３は交流用スイッチであり、例えば図４に示さ
れているものやその他の各種半導体スイッチや光応用ス
イッチ等が用いられる。
源電圧各相の指定された位相の信号と電圧波形のゼロク
ロス点の信号をそれぞれ出力し、制御部では決められた
制御パターンに基づいてゼロクロス点をカウントし周期
Ｘを演算し指定された位相のタイミングで制御スイッチ
Ｓの開閉信号を出力する。図１−（ｂ）に示すように、
電源電圧ｅｕ（ｔ）の正弦波電圧運転に対して制御スイ
ッチＳを電圧波形のゼロクロス点で開閉動作を行うと、
図１−（ｂ）のに示す制御パターンの場合、周期Ｘサ
イクル＝２、間引率＝５０％、運転率＝５０％であり、
電源周波数の１／２の周波数で運転することにもなる。
また、同図のに示す制御パターンの場合、周期Ｘサイ
クル＝３、間引率２≒３３％、運転率２≒６７％、同図
のに示す制御パターンの場合、周期Ｘサイクル＝４、
間引率＝２５％、運転率＝７５％、同図のに示す制御
パターンの場合は半サイクル単位の間引となり周期Ｘサ
イクル＝１．５、間引率≒０．５×１００／１．５≒３
３％、運転率２≒６７％であり、電源周波数の１／３の
周波数で運転することにもなる。図１−（ａ）におい
て、インピーダンスＺは抵抗とリアクトルとコンデンサ
の直並列接続から成り、場合によっては無くしてもよ
く、コンデンサのみ、抵抗のみ、リアクトルのみであっ
たりそれらの任意の組合せも可能であり、３台とも同一
のものでなくても構わない。さらに、インピーダンスＺ
は実施例のような電動機との並列接続ではなく制御スイ
ッチＳと電動機Ｍの間に直列に接続しても構わない。場
合によっては、ゼロクロス点や位相とは無関係にランダ
ムに制御スイッチＳを制御しても同様の効果が得られ
る。図２−（ｂ）は単相電動機の場合の実施例、図３−
（ａ）は制御スイッチがＳＷ１、ＳＷ２の２相分から成
る実施例、図３−（ｂ）は制御スイッチがＳＷ１の１相
分のみから成る実施例であ。他の実施例として図２−
（ａ）に示すように、図１−（ａ）の実施例において、
電流検出器ＣＴ１、ＣＴ２から成る電流検出部ＩＤを増
設している。この場合、制御スイッチＳの開閉動作のタ
イミングとして開動作は電流波形のゼロクロス点、閉動
作は電圧波形のゼロクロス点を採ることができる。電流
検出の位置は電源と制御スイッチの間やインピーダンス
Ｚと電動機Ｍとの間であっても同様の効果が得られる。
また、電流検出器はＣＴ１、ＣＴ２の２相分ではなく３
相分または１相分のみでも同様の効果が得られる。これ
まで説明した実施例において、スイッチＳＷ１、ＳＷ
２、ＳＷ３は交流用スイッチであり、例えば図４に示さ
れているものやその他の各種半導体スイッチや光応用ス
イッチ等が用いられる。
【０００９】
【発明の効果】上記作用を奏する本発明は、定まった電
圧位相または電流位相のタイミングで交流電圧を直接制
御することによって効率よく周波数を下げたり平均供給
電力を下げたりするので、制御装置本体の効率や力率や
コストや電源高調波や電磁ノイズや波形歪による騒音等
の問題を著しく改善することができる。また、電動機の
軽負荷運転時などの過剰電力をカットしたり電動機応用
装置の性能許容範囲での消費電力の節約も可能である。
圧位相または電流位相のタイミングで交流電圧を直接制
御することによって効率よく周波数を下げたり平均供給
電力を下げたりするので、制御装置本体の効率や力率や
コストや電源高調波や電磁ノイズや波形歪による騒音等
の問題を著しく改善することができる。また、電動機の
軽負荷運転時などの過剰電力をカットしたり電動機応用
装置の性能許容範囲での消費電力の節約も可能である。
【図１−（ａ）】本発明の実施例を示す電気回路ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１−（ｂ）】本発明の動作タイムチャートである。
【図２】本発明の他の実施例を示す電気回路ブロック図
である。
である。
【図３】本発明の他の実施例を示す電気回路ブロック図
である。
である。
【図４】本発明に関わる交流スイッチの実施例を示す電
気回路図である。
気回路図である。
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３はそれぞれ無接点スイッチまた
は有接点スイッチ Ｓ１は半導体スイッチ Ｓ２は有接点スイッチ ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３はそれぞれ電流変成器、ホール
素子、インピーダンス等の電流検出手段
は有接点スイッチ Ｓ１は半導体スイッチ Ｓ２は有接点スイッチ ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３はそれぞれ電流変成器、ホール
素子、インピーダンス等の電流検出手段
Claims (1)
- 【請求項１】 電源と電動機の入力端子の間に制御スイ
ツチを接続し、前記入力端子にインピーダンスを接続
し、電源側に電圧または電流をリアルタイムに検出する
ための電圧電流検出部を接続し、前記検出部の電圧位相
または電流位相の任意に設定された位相のタイミング信
号を制御部に接続し、前記制御部のスイッチの開閉制御
信号を前記制御スイッチに接続して成ることを特徴とす
る電動機制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037646A JP2000201496A (ja) | 1999-01-05 | 1999-01-05 | 電動機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037646A JP2000201496A (ja) | 1999-01-05 | 1999-01-05 | 電動機制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000201496A true JP2000201496A (ja) | 2000-07-18 |
Family
ID=12503427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11037646A Pending JP2000201496A (ja) | 1999-01-05 | 1999-01-05 | 電動機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000201496A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008649A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Hitachi Ltd | 電磁機器の制御装置及び原子力発電プラントに用いられる電磁機器の制御装置 |
-
1999
- 1999-01-05 JP JP11037646A patent/JP2000201496A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008649A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Hitachi Ltd | 電磁機器の制御装置及び原子力発電プラントに用いられる電磁機器の制御装置 |
| JP4616214B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-01-19 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 原子力発電プラントに用いられる電磁機器の制御装置 |
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