JP2000278977A - インバータ制御によるモータの駆動方法 - Google Patents

インバータ制御によるモータの駆動方法

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JP2000278977A
JP2000278977A JP11084672A JP8467299A JP2000278977A JP 2000278977 A JP2000278977 A JP 2000278977A JP 11084672 A JP11084672 A JP 11084672A JP 8467299 A JP8467299 A JP 8467299A JP 2000278977 A JP2000278977 A JP 2000278977A
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JP
Japan
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voltage
control
frequency
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motor
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JP11084672A
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English (en)
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Hideaki Yuasa
英昭 湯浅
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ(過電流・過負荷)異常を発生す
ることなく、確実に始動トルクが得られるように性能向
上を図ったインバータ制御によるモータの駆動方法を提
供すること。 【解決手段】 インバータ制御によるモータを駆動源と
して備え、起動時に大きな負荷がかかるポンプにおける
モータの駆動方法において、起動時は所定の折れ線周波
数−電圧のパターンに基づく周波数と電圧の関係に基づ
いて前記モータを駆動し、前記モータの減速停止時には
前記電圧を直線状に減少させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御に
よるモータを駆動源として備え、例えば高粘性流体を対
象とするポンプのように、モータの起動時に大きな負荷
がかかるモータの駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】モータを駆動源とし特殊な負荷を対象と
するポンプ、例えば、粘性の高い流体や、沈殿物を含む
ことで高粘性を呈する流体(汚泥など)を吸い上げる目
的で使用されるポンプには、その起動時において静摩擦
トルクが大きいため、過大なモータトルクが要求され
る。この種の負荷はまた、一旦起動できれば、2回目起
動以降の負荷率が激減することも特徴である。
【0003】したがって、そのモータ制御を行うインバ
ータは、通常の「V(電圧)/f(周波数)制御」、あ
るいは「モータ回路定数をベースとした自動ブースト電
圧制御」だけではポンプによる負荷の吸い上げが不可能
で、特殊な制御の実施あるいはその代替案を用いること
が必要となる。
【0004】従来は、インバータやモータ容量を1桁上
げることでその必要トルクを満足していたが、コストダ
ウン等の目的で必要最小限の容量とすることが好ましい
ことは、本用途においてもその例外ではない。
【0005】また、実際に市場で用いられているモータ
は、あらゆるメーカ製のものがあり、回路定数にのみ依
存した制御を行うためにはその都度、定数合せ等の手間
が必要となる。
【0006】以下に具体例をあげて説明する。上記のよ
うな特殊な負荷を対象とするポンプに用いられるモータ
においては、インバータやモータ容量を1桁上げること
でその必要トルクを満足している。これとは別に、以下
に述べる手法による制御でその必要トルクを満足させて
いる。
【0007】第1の手法では、図4に示されるように、
V/f制御において固定ブースト電圧を設定し、これを
調整することで必要トルクを満足させる。
【0008】第2の手法では、図5に示されるように、
折れ線パターンによるV/f制御を行う。
【0009】更に、モータ回路定数に基づく自動ブース
ト電圧制御(センサレスベクトル制御など)を行う第3
の手法も知られている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のいずれの手法にも個々の問題点があるのが実状であ
り、確実な高粘性流体用ポンプの駆動制御を実現するに
は到っていない。以下に個々の問題点を述べる。
【0011】上記の第1の手法では、ブースト電圧の設
定値が大きすぎると、モータ過励磁状態を誘発するな
ど、最適な固定ブースト電圧の設定を行うにはその条件
・状態の制約が多い。また、高抵抗モータへ適用する場
合以外は、本手法では必要トルクは満足できない。
【0012】上記の第2の手法では、起動時の確度はV
/f制御をしのぐが、減速停止時は負荷状態が起動時よ
り遥かに軽減されているため、過励磁状態を発生し、そ
の結果、過電流異常や過負荷異常に到る。
【0013】一方、上記の第3の手法では、モータ回路
定数にその制御が起因するため、その定数合せの手間が
必要となる。回路定数を知るためにオートチューニング
等の手法が知られているが、無負荷状態でない場合(ポ
ンプが高粘性流体に浸かった状態でモータ軸が拘束され
ている)には、正確なオートチューニングができず、結
局、本来必要とする始動トルクを発揮するまでには到ら
ない。
【0014】そこで、本発明の課題は、上記のような煩
わしさを無くし、且つ、インバータ(過電流・過負荷)
異常を発生することなく、確実に始動トルクが得られる
ように性能向上を図ったインバータ制御によるモータの
駆動方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、インバ
ータ制御によるモータを駆動源として備え、起動時に大
きな負荷がかかるポンプにおけるモータの駆動方法にお
いて、起動時は所定の折れ線周波数−電圧のパターンに
基づく周波数と電圧の関係に基づいて前記モータを駆動
し、前記モータの減速停止時には前記電圧を直線状に減
少させるようにしたことを特徴とするインバータ制御に
よるモータの駆動方法が提供される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。図1を参照して、本発明が適用されるイ
ンバータユニット10は、3相交流電源20と3相交流
モータ30との間に接続されている。インバータユニッ
ト10は、交流−直流変換を行うコンバータ回路11、
インバータ回路12、ドライブ回路13、及び制御回路
14を含んでいる。ドライブ回路13は、制御回路14
からの電圧、周波数指令に応じて、例えばPWM(Pu
lse Width Modulation)信号を生
成してインバータ回路12におけるスイッチング素子を
オン、オフする。インバータ回路12は、6個のスイッ
チング素子を2個ずつ対にしてブリッジ接続された構成
を持ち、電圧、周波数指令に応じた電圧、周波数を持つ
3相交流電圧を3相交流モータ30に与える。制御回路
14は、メモリを有するCPUによるソフトウエア実行
処理部を含み、V/f制御のための演算処理を行う。
【0017】なお、以下の説明ではV/f制御について
述べるが、本発明による制御方式は、V/f制御のみに
限らず、自動ブースト制御(センサレスベクトル制御)
方式においても、折れ線V/f制御のV/fパターン
(図2)に則った電圧、周波数を出力することで適用可
能である。
【0018】まず、図2を参照して、折れ線V/fパタ
ーンにより折れ線電圧V2とそのための折れ線周波数f
2を設定することで、図4に示すようなブースト電圧V
1だけの場合に比較し、高始動トルクが得られる。
【0019】しかしながら、この折れ線V/f制御を高
始動トルクを必要とするポンプ駆動に用いる場合は、そ
の目的を達成することができ、有効であるが、減速停止
時に問題が発生することは前に述べた通りである。すな
わち、いかに粘性の高い流体といえども、一且起動する
とその負荷率は急激に減少し、減速停止時に関してはほ
とんど無負荷状態である。このように、最終段の負荷が
粘性の高い流体である状況下で、図5に示されるような
始動時と同じ折れ線V/fパターンにて減速処理をした
場合は、モータの過励磁現象を引き起こすこととなる。
その結果として、インバータにおいて過電流異常・過負
荷異常などを発生することも前述した通りである。
【0020】そこで、本形態では、その対策として、減
速停止時はインバータ出力電圧を直線状に(図2のL
1)減少させるようにした点に特徴を有する。
【0021】その結果、図1に示すインバータユニット
10から、三相交流モータ30ヘ供給される電圧が周波
数に応じて変化することとなる。
【0022】図3はその処理に関する動作フローを示し
ている。制御回路14は、運転指令によりモータの回転
を開始させると、出力周波数を基底周波数まで上昇させ
るための制御動作を開始し、ステップS1において運転
状態が減速停止あるいは減速中であるかどうかの判別を
行う。始動開始時は”NO”であるからステップS2に
移行する。ステップS2では、現在の周波数に基づいて
メモリにあらかじめ記憶されている折れ線V/fパター
ンのための中間周波数パラメータ設定値を参照して中間
周波数電圧を得る。中間周波数電圧が得られると、ステ
ップS3ではこれを使用してV/f制御処理のための演
算を行い、実際の出力電圧、出力周波数を算出してドラ
イブ回路13に出力する。ドライブ回路13はこの出力
電圧、出力周波数が得られるようにインバータ回路12
を制御する。上記のステップは所定の周期で繰り返し実
行される。
【0023】次に、減速停止の動作に入ると、ステップ
S1では”YES”となるので、ステップS4に移行
し、現在の出力周波数が10(Hz)以下であるかどう
かの判定を行う。出力周波数が10(Hz)を越えてい
ればステップS2に移行し、10(Hz)以下であれば
ステップS5に移行して、中間周波数電圧を以下の式に
より計算とする。
【0024】中間周波数電圧=(中間周波数設定値/基
底周波数)×基底周波数電圧 ステップS3では計算された値を使用してV/f制御処
理のための演算を行い、実際の出力電圧、出力周波数を
算出してドライブ回路13に出力する。そして、上記の
S1、S4、S5、S3のステップを繰り返す結果、図
2に示されるように、インバータ出力電圧を直線状に減
少させることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、例えば高粘性流体用ポ
ンプの駆動源として、大きな始動トルクを確保しつつ、
減速停止時に過電流・過負荷異常を発生しないモータ駆
動が可能となる。その結果、モータを必要最小限の容量
とすることができるのでコストダウンを図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるインバータユニットの構成
を示した図である。
【図2】本発明におけるモータに入力される周波数と電
圧との関係を示した図である。
【図3】図1における制御回路の動作を説明するための
フローチャート図である。
【図4】従来の固定ブースト電圧設定によるV/f制御
を説明するために周波数と電圧との関係を示した図であ
る。
【図5】従来の折れ線パターンによるV/f制御を説明
するために周波数と電圧との関係を示した図である。
【符号の説明】
10 インバータユニット 11 コンバータ回路 12 インバータ回路 13 ドライブ回路 14 制御回路 20 3相交流電源 30 3相交流モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H045 AA09 AA12 AA22 BA04 BA42 CA21 CA28 DA01 DA07 DA47 EA34 5H001 AA01 AB01 AC02 AD02 5H530 AA01 AA03 BB35 CC23 CD26 CE30 CF11 DD03 DD04 EE07 5H576 AA05 BB06 CC01 DD02 DD04 EE04 FF01 FF05 GG02 HA02 HB02 KK05 LL01 MM02 MM03 MM04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータ制御によるモータを駆動源と
    して備え、起動時に大きな負荷がかかるポンプにおける
    モータの駆動方法において、起動時は所定の折れ線周波
    数−電圧のパターンに基づく周波数と電圧の関係に基づ
    いて前記モータを駆動し、前記モータの減速停止時には
    前記電圧を直線状に減少させるようにしたことを特徴と
    するインバータ制御によるモータの駆動方法。
JP11084672A 1999-03-26 1999-03-26 インバータ制御によるモータの駆動方法 Pending JP2000278977A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018003774A (ja) * 2016-07-06 2018-01-11 アイシン精機株式会社 電動オイルポンプ装置
JP2019127844A (ja) * 2018-01-22 2019-08-01 株式会社荏原製作所 ポンプ装置
JP2020183736A (ja) * 2019-05-09 2020-11-12 株式会社共和製作所 ストップガンを備えた高圧洗浄機

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