JP2001103774A - 誘導電動機の可変速装置 - Google Patents
誘導電動機の可変速装置Info
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- JP2001103774A JP2001103774A JP27784399A JP27784399A JP2001103774A JP 2001103774 A JP2001103774 A JP 2001103774A JP 27784399 A JP27784399 A JP 27784399A JP 27784399 A JP27784399 A JP 27784399A JP 2001103774 A JP2001103774 A JP 2001103774A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電制動方式や回生制動方式で発電電力を吸
収するのでは装置の大型化やコストアップになる。ソフ
トウェア方式による低い減速度では減速時間が長くな
る。 【解決手段】 直流電圧の変動に対してインバータ２の
出力電圧をＶ／ｆ一定状態に保持するための自動電圧制
御部１０を備えた可変速装置において、出力電圧強調回
路１３の比較部１３Ａで電動機の減速状態を直流中間電
圧の上昇で検出し、この検出で切換部１３Ｂで自動電圧
制御部１０の出力を高め、インバータの出力電圧を高め
る。これにより、電動機及びインバータでの電力変換効
率を下げ、それらによる消費電力を高めることで直流中
間回路の電圧上昇を抑制する。電動機の減速状態を電動
機の有効電流から検出すること、減速状態検出でインバ
ータの電流設定信号を直接に高めることも含む。
収するのでは装置の大型化やコストアップになる。ソフ
トウェア方式による低い減速度では減速時間が長くな
る。 【解決手段】 直流電圧の変動に対してインバータ２の
出力電圧をＶ／ｆ一定状態に保持するための自動電圧制
御部１０を備えた可変速装置において、出力電圧強調回
路１３の比較部１３Ａで電動機の減速状態を直流中間電
圧の上昇で検出し、この検出で切換部１３Ｂで自動電圧
制御部１０の出力を高め、インバータの出力電圧を高め
る。これにより、電動機及びインバータでの電力変換効
率を下げ、それらによる消費電力を高めることで直流中
間回路の電圧上昇を抑制する。電動機の減速状態を電動
機の有効電流から検出すること、減速状態検出でインバ
ータの電流設定信号を直接に高めることも含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｖ／ｆ一定制御方
式のインバータによって誘導電動機を速度制御する可変
速装置に係り、特に減速・停止時の電動機からの発電電
力でインバータの直流中間回路の電圧が上昇するのを抑
制する方式に関する。
式のインバータによって誘導電動機を速度制御する可変
速装置に係り、特に減速・停止時の電動機からの発電電
力でインバータの直流中間回路の電圧が上昇するのを抑
制する方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、Ｖ／ｆ一定制御方式のＰＷＭイ
ンバータで３相誘導電動機（ＩＭ）を可変速運転する装
置構成図である。主回路は、順変換回路（整流回路）１
と電圧型インバータ（逆変換回路）２で構成され、これ
らの直流中間回路を電圧源とするためのコンデンサ３が
設けられる。インバータ２は、半導体スイッチとフライ
ホイールダイオードをアームとして３相ブリッジ接続
（６アーム構成）にされ、各アームが速度ｆに応じた周
期とそれに比例した電圧Ｖの変調度をもつＰＷＭ波形に
従ってオン・オフ制御される。
ンバータで３相誘導電動機（ＩＭ）を可変速運転する装
置構成図である。主回路は、順変換回路（整流回路）１
と電圧型インバータ（逆変換回路）２で構成され、これ
らの直流中間回路を電圧源とするためのコンデンサ３が
設けられる。インバータ２は、半導体スイッチとフライ
ホイールダイオードをアームとして３相ブリッジ接続
（６アーム構成）にされ、各アームが速度ｆに応じた周
期とそれに比例した電圧Ｖの変調度をもつＰＷＭ波形に
従ってオン・オフ制御される。
【０００３】インバータの制御装置は、Ｖ／ｆ設定部４
により周波数設定信号（速度制御系をもつ場合は速度制
御信号）に比例した電圧設定信号Ｖを得、位相積分部５
により周波数設定信号を積分して位相設定信号θを得、
これら信号Ｖをトルク軸電圧信号Ｖqset，θを基準位相
とし、これら信号と励磁軸電圧信号Ｖdsetから回転座標
変換部６により回転座標変換と２相／３相変換して振幅
と周波数が制御された正弦波を得、コンパレータ回路７
では各相の正弦波信号と三角波発生回路８からの三角波
信号（搬送波）とのレベル比較によりＰＷＭ波形を生成
し、デッドタイム作成回路９でデッドタイムを持たせた
波形処理し、インバータ２の各半導体スイッチのゲート
信号を得る。
により周波数設定信号（速度制御系をもつ場合は速度制
御信号）に比例した電圧設定信号Ｖを得、位相積分部５
により周波数設定信号を積分して位相設定信号θを得、
これら信号Ｖをトルク軸電圧信号Ｖqset，θを基準位相
とし、これら信号と励磁軸電圧信号Ｖdsetから回転座標
変換部６により回転座標変換と２相／３相変換して振幅
と周波数が制御された正弦波を得、コンパレータ回路７
では各相の正弦波信号と三角波発生回路８からの三角波
信号（搬送波）とのレベル比較によりＰＷＭ波形を生成
し、デッドタイム作成回路９でデッドタイムを持たせた
波形処理し、インバータ２の各半導体スイッチのゲート
信号を得る。
【０００４】自動電圧制御部１０はインバータ２の直流
電圧検出信号Ｖdcdetと直流基準電圧信号Ｖdcrefの比を
検出し、この比を乗算器１１で電圧設定信号Ｖに乗じて
おくことにより、インバータ２の直流電圧変動にもイン
バータには設定どおりの出力電圧を得るものである。
電圧検出信号Ｖdcdetと直流基準電圧信号Ｖdcrefの比を
検出し、この比を乗算器１１で電圧設定信号Ｖに乗じて
おくことにより、インバータ２の直流電圧変動にもイン
バータには設定どおりの出力電圧を得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような可変速装
置において、誘導電動機が慣性モーメントの大きい負荷
装置を駆動してそれを減速停止させる場合や、エレベー
タなどの負荷から連続的に機械エネルギーが供給される
場合、電動機の回転子の回転速度よりもインバータから
の回転磁界の回転速度が小さくなり、電動機の発生トル
クが負になり、インバータの制動運転となる。
置において、誘導電動機が慣性モーメントの大きい負荷
装置を駆動してそれを減速停止させる場合や、エレベー
タなどの負荷から連続的に機械エネルギーが供給される
場合、電動機の回転子の回転速度よりもインバータから
の回転磁界の回転速度が小さくなり、電動機の発生トル
クが負になり、インバータの制動運転となる。
【０００６】このとき、電動機及び負荷装置が持つ運動
エネルギーが電気エネルギーに変換され、このエネルギ
ーがインバータ２を介して直流中間回路へ送り込まれ
る。この電力（発電電力）が電動機内部とインバータ内
部で消費される電力の合計値以上に大きい場合には、直
流中間回路電圧（直流電圧）が上昇し、インバータの過
電圧保護回路が動作してインバータの運転停止になって
しまう。
エネルギーが電気エネルギーに変換され、このエネルギ
ーがインバータ２を介して直流中間回路へ送り込まれ
る。この電力（発電電力）が電動機内部とインバータ内
部で消費される電力の合計値以上に大きい場合には、直
流中間回路電圧（直流電圧）が上昇し、インバータの過
電圧保護回路が動作してインバータの運転停止になって
しまう。
【０００７】この対策として、図５中に示すように、放
電回路１２を設け、直流電圧が過電圧レベルに近づいた
ときにスイッチ１２Ａをオンさせ、直流中間回路に放電
抵抗１２Ｂを投入し、過電圧を抑制する発電制動方式が
ある。
電回路１２を設け、直流電圧が過電圧レベルに近づいた
ときにスイッチ１２Ａをオンさせ、直流中間回路に放電
抵抗１２Ｂを投入し、過電圧を抑制する発電制動方式が
ある。
【０００８】他の対策として、図６に示すように、順変
換回路１を双方向に電力変換可能な順逆変換回路１Ａに
変更し、電動機側からの電気エネルギーを交流電源側に
電力回生する回生制動方式がある。
換回路１を双方向に電力変換可能な順逆変換回路１Ａに
変更し、電動機側からの電気エネルギーを交流電源側に
電力回生する回生制動方式がある。
【０００９】また、ソフトウェアによる対策として、イ
ンバータの電圧／周波数を電動機の減速度に近づけた減
速制御を行うことにより、電動機を自然減速に近い減速
度で減速させてその発電エネルギーが過多になるのを抑
制する方式がある。
ンバータの電圧／周波数を電動機の減速度に近づけた減
速制御を行うことにより、電動機を自然減速に近い減速
度で減速させてその発電エネルギーが過多になるのを抑
制する方式がある。
【００１０】これら対策のうち、発電制動方式または回
生制動方式は、発電エネルギーを確実に消費または回生
して過電圧発生を防止できるが、これらは装置の大型化
やコストアップになる問題があった。特に、直流電圧の
上昇が稀にしか発生しない負荷をもつ装置では、重要な
問題になる。
生制動方式は、発電エネルギーを確実に消費または回生
して過電圧発生を防止できるが、これらは装置の大型化
やコストアップになる問題があった。特に、直流電圧の
上昇が稀にしか発生しない負荷をもつ装置では、重要な
問題になる。
【００１１】この点、ソフトウェア方式では、発電制動
回路や回生制動回路を不要にするが、単位時間当りの電
動機の発電エネルギーの吸収率が小さくなるため、結果
的に減速度が小さくなって減速停止時間が長くなり、電
動機の速度制御方式が減速と加速を繰り返す装置等では
速度制御の応答性が問題となる。
回路や回生制動回路を不要にするが、単位時間当りの電
動機の発電エネルギーの吸収率が小さくなるため、結果
的に減速度が小さくなって減速停止時間が長くなり、電
動機の速度制御方式が減速と加速を繰り返す装置等では
速度制御の応答性が問題となる。
【００１２】本発明の目的は、発電制動回路や回生制動
回路を不要にして直流中間回路の過電圧を防止でき、し
かもソフトウェア方式に比べて減速度を高めた制動およ
び連続した制動エネルギーの吸収ができる誘導電動機の
可変速装置を提供することにある。
回路を不要にして直流中間回路の過電圧を防止でき、し
かもソフトウェア方式に比べて減速度を高めた制動およ
び連続した制動エネルギーの吸収ができる誘導電動機の
可変速装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、誘導電動機からの発電電力によってイン
バータの直流中間回路の電圧が上昇しようとするとき
に、インバータをＶ／ｆ一定制御から電圧Ｖを高めた制
御に切換えることで電動機及びインバータでの電力変換
効率を下げ、それらによる消費電力を高めることで直流
中間回路の電圧上昇を抑制するようにしたもので、以下
の構成を特徴とする。
解決するため、誘導電動機からの発電電力によってイン
バータの直流中間回路の電圧が上昇しようとするとき
に、インバータをＶ／ｆ一定制御から電圧Ｖを高めた制
御に切換えることで電動機及びインバータでの電力変換
効率を下げ、それらによる消費電力を高めることで直流
中間回路の電圧上昇を抑制するようにしたもので、以下
の構成を特徴とする。
【００１４】誘導電動機をＶ／ｆ一定制御方式のインバ
ータによって速度制御する誘導電動機の可変速装置にお
いて、電動機の減速状態を検出したときに前記Ｖ／ｆ一
定制御からインバータの出力電圧を高める制御に切換え
る出力電圧強調手段を設けたことを特徴とする。
ータによって速度制御する誘導電動機の可変速装置にお
いて、電動機の減速状態を検出したときに前記Ｖ／ｆ一
定制御からインバータの出力電圧を高める制御に切換え
る出力電圧強調手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】また、前記出力電圧強調手段は、インバー
タの直流中間回路の電圧が設定値を越えたことで電動機
の減速状態を検出し、この検出で前記直流中間回路の電
圧変動に対してインバータの出力電圧をＶ／ｆ一定制御
する自動電圧制御回路の出力を高める構成にしたことを
特徴とする。
タの直流中間回路の電圧が設定値を越えたことで電動機
の減速状態を検出し、この検出で前記直流中間回路の電
圧変動に対してインバータの出力電圧をＶ／ｆ一定制御
する自動電圧制御回路の出力を高める構成にしたことを
特徴とする。
【００１６】また、前記出力電圧強調手段は、インバー
タの直流中間回路の電圧が設定値を越えたことで電動機
の減速状態を検出し、この検出でインバータの電圧設定
信号を高める構成にしたことを特徴とする。
タの直流中間回路の電圧が設定値を越えたことで電動機
の減速状態を検出し、この検出でインバータの電圧設定
信号を高める構成にしたことを特徴とする。
【００１７】また、前記出力電圧強調手段は、電動機の
一次電流からインバータの電圧設定信号と同相の電流成
分を抽出し、この電流成分が設定値以下になったことで
電動機の減速状態を検出し、この検出でインバータの電
圧設定信号を高める構成、またはインバータの直流中間
回路の電圧変動に対してインバータの出力電圧をＶ／ｆ
一定制御する自動電圧制御手段の出力を高める構成にし
たことを特徴とする。
一次電流からインバータの電圧設定信号と同相の電流成
分を抽出し、この電流成分が設定値以下になったことで
電動機の減速状態を検出し、この検出でインバータの電
圧設定信号を高める構成、またはインバータの直流中間
回路の電圧変動に対してインバータの出力電圧をＶ／ｆ
一定制御する自動電圧制御手段の出力を高める構成にし
たことを特徴とする。
【００１８】また、前記出力電圧強調手段は、電動機の
減速状態を検出したときに係数値を１から高い値に切換
える出力電圧切換制御回路と、前記係数値の切換えに一
次遅れで応答するローパスフィルタと、このローパスフ
ィルタの出力をインバータの電圧設定信号に乗じる乗算
器とを備えたことを特徴とする。
減速状態を検出したときに係数値を１から高い値に切換
える出力電圧切換制御回路と、前記係数値の切換えに一
次遅れで応答するローパスフィルタと、このローパスフ
ィルタの出力をインバータの電圧設定信号に乗じる乗算
器とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の実施形態を示す装置構成図である。同図が図５と異
なる部分は、放電回路１２を省略し、電動機の減速時に
インバータをＶ／ｆ一定制御から出力電圧を高める制御
に切換える出力電圧強調手段として、出力電圧切換制御
回路１３を設けた点にある。この出力電圧切換制御回路
１３は、インバータの制御装置がマイクロコンピュータ
を搭載する場合にはプログラム処理で実現され、ハード
ウェア構成では比較回路と切換回路で実現される。
明の実施形態を示す装置構成図である。同図が図５と異
なる部分は、放電回路１２を省略し、電動機の減速時に
インバータをＶ／ｆ一定制御から出力電圧を高める制御
に切換える出力電圧強調手段として、出力電圧切換制御
回路１３を設けた点にある。この出力電圧切換制御回路
１３は、インバータの制御装置がマイクロコンピュータ
を搭載する場合にはプログラム処理で実現され、ハード
ウェア構成では比較回路と切換回路で実現される。
【００２０】出力電圧切換制御回路１３は、自動電圧制
御部１０に取り込むインバータ２の直流電圧検出信号Ｖ
dcdetと設定電圧ＶAVROFFとを比較部１３Ａで比較し、
切換部１３Ｂでは比較結果がＶdcdet＜ＶAVROFFのとき
は直流電圧検出信号Ｖdcdetを出力し、Ｖdcdet≧Ｖ
AVROFFとなった場合には設定電圧ＶAVRLに切換える。
御部１０に取り込むインバータ２の直流電圧検出信号Ｖ
dcdetと設定電圧ＶAVROFFとを比較部１３Ａで比較し、
切換部１３Ｂでは比較結果がＶdcdet＜ＶAVROFFのとき
は直流電圧検出信号Ｖdcdetを出力し、Ｖdcdet≧Ｖ
AVROFFとなった場合には設定電圧ＶAVRLに切換える。
【００２１】ここで、設定電圧ＶAVROFFは、直流中間回
路の電圧変動に対する自動電圧制御部１０の制御範囲の
上限値よりも高くかつインバータの過電圧保護レベルよ
りも低い値に設定する。この設定は、電動機の減速状態
を直流中間電圧の上昇から検出するためのものである。
路の電圧変動に対する自動電圧制御部１０の制御範囲の
上限値よりも高くかつインバータの過電圧保護レベルよ
りも低い値に設定する。この設定は、電動機の減速状態
を直流中間電圧の上昇から検出するためのものである。
【００２２】また、設定電圧ＶAVRLは、直流基準電圧信
号Ｖdcrefよりも低い値にし、この設定により、減速時
にはインバータ出力電圧を高める。
号Ｖdcrefよりも低い値にし、この設定により、減速時
にはインバータ出力電圧を高める。
【００２３】以上の構成において、通常時には、電源電
圧変動や電動機からの発電電力により直流中間電圧に変
動があるも、Ｖdcdet＜ＶAVROFFでは出力電圧切換制御
回路１３が直流電圧検出信号Ｖdcdetを出力する。これ
により、自動電圧制御部１０と乗算器１１により、イン
バータ２の出力電圧をＶ／ｆ一定制御の比で決められた
値に保持する。
圧変動や電動機からの発電電力により直流中間電圧に変
動があるも、Ｖdcdet＜ＶAVROFFでは出力電圧切換制御
回路１３が直流電圧検出信号Ｖdcdetを出力する。これ
により、自動電圧制御部１０と乗算器１１により、イン
バータ２の出力電圧をＶ／ｆ一定制御の比で決められた
値に保持する。
【００２４】次に、電動機の減速でその発電電力が大き
くなり、直流中間電圧が上昇し、Ｖ dcdet≧ＶAVROFFと
なった場合には出力電圧切換制御回路１３が設定電圧Ｖ
AVRLに切換えて出力する。これにより、自動電圧制御部
１０は、直流基準電圧信号Ｖ dcref／設定電圧ＶAVRLの
比で電圧設定信号Ｖを制御する。このとき、設定電圧Ｖ
AVRLが直流基準電圧信号Ｖdcrefよりも低い値になるこ
とから、自動電圧制御部１０と乗算器１１による電圧設
定信号Ｖの制御は、インバータの出力電圧をＶ／ｆの比
で決められた値以上に高める。
くなり、直流中間電圧が上昇し、Ｖ dcdet≧ＶAVROFFと
なった場合には出力電圧切換制御回路１３が設定電圧Ｖ
AVRLに切換えて出力する。これにより、自動電圧制御部
１０は、直流基準電圧信号Ｖ dcref／設定電圧ＶAVRLの
比で電圧設定信号Ｖを制御する。このとき、設定電圧Ｖ
AVRLが直流基準電圧信号Ｖdcrefよりも低い値になるこ
とから、自動電圧制御部１０と乗算器１１による電圧設
定信号Ｖの制御は、インバータの出力電圧をＶ／ｆの比
で決められた値以上に高める。
【００２５】この電圧上昇は、電動機の鉄損を増加させ
て鉄損損失を高めるし、インバータの出力電流を増加さ
せて電動機の一次巻線による銅損及びインバータの損失
（スイッチング損失と導通損失）を増加させる。これら
損失の増加により、減速時の電動機の発電電力の一部ま
たは大部分を電動機及びインバータの消費電力として吸
収し、インバータの直流中間電圧の上昇を抑制すること
ができる。
て鉄損損失を高めるし、インバータの出力電流を増加さ
せて電動機の一次巻線による銅損及びインバータの損失
（スイッチング損失と導通損失）を増加させる。これら
損失の増加により、減速時の電動機の発電電力の一部ま
たは大部分を電動機及びインバータの消費電力として吸
収し、インバータの直流中間電圧の上昇を抑制すること
ができる。
【００２６】なお、電圧設定信号の切換えは、自動電圧
制御部１０がもつ一次遅れでなされ、切換えによるトル
クショックは発生しない。
制御部１０がもつ一次遅れでなされ、切換えによるトル
クショックは発生しない。
【００２７】（第２の実施形態）図２は、本発明の他の
実施形態を示す装置構成図である。同図が図１と異なる
部分は、出力電圧切換制御回路１３に代えて、出力電圧
切換制御回路１４とローパスフィルタ１５及び乗算器１
６を設け、電動機の減速時にインバータの電圧設定信号
を直接に高める点にある。
実施形態を示す装置構成図である。同図が図１と異なる
部分は、出力電圧切換制御回路１３に代えて、出力電圧
切換制御回路１４とローパスフィルタ１５及び乗算器１
６を設け、電動機の減速時にインバータの電圧設定信号
を直接に高める点にある。
【００２８】出力電圧切換制御回路１４は、インバータ
２の直流電圧検出信号Ｖdcdetと設定電圧ＶAVROFFとを
比較部１４Ａで比較し、切換部１４Ｂでは比較結果がＶ
dcde t＜ＶAVROFFのときは係数Ａ＝１を出力し、Ｖdcdet
≧ＶAVROFFとなった場合には係数Ａ＝設定値Ｖognsetに
切換える。
２の直流電圧検出信号Ｖdcdetと設定電圧ＶAVROFFとを
比較部１４Ａで比較し、切換部１４Ｂでは比較結果がＶ
dcde t＜ＶAVROFFのときは係数Ａ＝１を出力し、Ｖdcdet
≧ＶAVROFFとなった場合には係数Ａ＝設定値Ｖognsetに
切換える。
【００２９】ここで、設定電圧ＶAVROFFは、第１の実施
形態の場合と同様のものであり、また、設定値Ｖognset
は、数値「１」よりも高い値にされる。
形態の場合と同様のものであり、また、設定値Ｖognset
は、数値「１」よりも高い値にされる。
【００３０】ローパスフィルタ１５は、出力電圧切換制
御回路１４からの係数Ａに対して、時定数（例えば、数
百ｍｓ）を有する一次遅れで係数Ａにまで変化する出力
を得る。乗算器１６は、ローパスフィルタ１５からの出
力係数Ａを乗数として電圧設定信号Ｖに乗じる。
御回路１４からの係数Ａに対して、時定数（例えば、数
百ｍｓ）を有する一次遅れで係数Ａにまで変化する出力
を得る。乗算器１６は、ローパスフィルタ１５からの出
力係数Ａを乗数として電圧設定信号Ｖに乗じる。
【００３１】以上の構成において、通常時には、出力電
圧切換制御回路１４が係数Ａ＝１を発生し、ローパスフ
ィルタ１５の出力も１となり、第１の実施形態の場合と
同様に、インバータ２の出力電圧をＶ／ｆ一定制御の比
で決められた値に保持する。
圧切換制御回路１４が係数Ａ＝１を発生し、ローパスフ
ィルタ１５の出力も１となり、第１の実施形態の場合と
同様に、インバータ２の出力電圧をＶ／ｆ一定制御の比
で決められた値に保持する。
【００３２】次に、電動機の減速でその発電電力が大き
くなり、直流中間電圧が上昇し、Ｖ dcdet≧ＶAVROFFと
なった場合には出力電圧切換制御回路１４が設定係数Ｖ
ognse tに切換えて出力する。これにより、ローパスフィ
ルタ１５の出力はＡ＝１から一次遅れで設定係数Ｖ
ognsetに向かって上昇した出力を得、乗算器１６によっ
て電圧設定信号Ｖをインバータの出力電圧をＶ／ｆの比
で決められた値以上に高める。このとき、自動電圧制御
部１０は、直流中間電圧の上昇で電圧設定信号Ｖを最小
値に抑えようとするが、乗算器１６の出力はそれ以上に
電圧設定信号Ｖを高めてインバータの出力電圧を上昇さ
せる。
くなり、直流中間電圧が上昇し、Ｖ dcdet≧ＶAVROFFと
なった場合には出力電圧切換制御回路１４が設定係数Ｖ
ognse tに切換えて出力する。これにより、ローパスフィ
ルタ１５の出力はＡ＝１から一次遅れで設定係数Ｖ
ognsetに向かって上昇した出力を得、乗算器１６によっ
て電圧設定信号Ｖをインバータの出力電圧をＶ／ｆの比
で決められた値以上に高める。このとき、自動電圧制御
部１０は、直流中間電圧の上昇で電圧設定信号Ｖを最小
値に抑えようとするが、乗算器１６の出力はそれ以上に
電圧設定信号Ｖを高めてインバータの出力電圧を上昇さ
せる。
【００３３】これにより、第１の実施形態の場合と同様
に、減速時の電動機の発電電力の一部または大部分を電
動機及びインバータの消費電力として吸収し、インバー
タの直流中間電圧の上昇を抑制することができる。
に、減速時の電動機の発電電力の一部または大部分を電
動機及びインバータの消費電力として吸収し、インバー
タの直流中間電圧の上昇を抑制することができる。
【００３４】なお、ローパスフィルタは、係数Ａを徐々
に変化させることにより、インバータの出力電圧変化を
滑らかにし、切換時のトルクショックを無くす。
に変化させることにより、インバータの出力電圧変化を
滑らかにし、切換時のトルクショックを無くす。
【００３５】（第３の実施形態）前記の各実施形態にお
いて、出力電圧強調を開始するための比較基準電圧にな
る設定電圧ＶAVROFFは、電圧自動制御部１０での制御範
囲上限よりも高く、かつ過電圧保護レベルよりも低くさ
れ、比較的高めに設定せざるを得ない。このため、直流
中間電圧が過電圧保護レベルに達するまでのマージンが
小さくなり、発電電力が急速に高くなった場合には、出
力電圧強調がその動作遅れで正常に機能できなくなる恐
れがある。特に、第２の実施形態は一次遅れのローパス
フィルタを設けるため、電動機の減速度が一定でない場
合にはその時定数の設定が難しくなる。
いて、出力電圧強調を開始するための比較基準電圧にな
る設定電圧ＶAVROFFは、電圧自動制御部１０での制御範
囲上限よりも高く、かつ過電圧保護レベルよりも低くさ
れ、比較的高めに設定せざるを得ない。このため、直流
中間電圧が過電圧保護レベルに達するまでのマージンが
小さくなり、発電電力が急速に高くなった場合には、出
力電圧強調がその動作遅れで正常に機能できなくなる恐
れがある。特に、第２の実施形態は一次遅れのローパス
フィルタを設けるため、電動機の減速度が一定でない場
合にはその時定数の設定が難しくなる。
【００３６】そこで、本実施形態では、電動機の一次電
流から出力電圧指令Ｖqsetと同相の電流成分Ｉqdetを抽
出し、これを基準有効電流設定値Ｉqsetと比較すること
で係数Ａを切換えるようにしたものである。
流から出力電圧指令Ｖqsetと同相の電流成分Ｉqdetを抽
出し、これを基準有効電流設定値Ｉqsetと比較すること
で係数Ａを切換えるようにしたものである。
【００３７】図３は本実施形態の装置構成を示す。回転
座標変換回路１７は、インバータ２から電動機へ供給す
る一次電流（ｉU，ｉV，ｉW）から３相／２相変換し、
さらに位相積分部５に得る基準位相θを使って回転座標
変換を行い、電圧指令Ｖqsetと同相の有効電流成分Ｉ
qdetを抽出する。
座標変換回路１７は、インバータ２から電動機へ供給す
る一次電流（ｉU，ｉV，ｉW）から３相／２相変換し、
さらに位相積分部５に得る基準位相θを使って回転座標
変換を行い、電圧指令Ｖqsetと同相の有効電流成分Ｉ
qdetを抽出する。
【００３８】出力電圧切換制御回路１８は、有効電流成
分Ｉqdetと基準有効電流設定値Ｉqs etとを比較部１８Ａ
で比較し、切換部１８Ｂでは比較結果がＩqdet＞Ｉqset
のときは係数Ａ＝１を出力し、Ｉqdet≦Ｉqsetとなった
場合には係数Ａ＝設定値Ｖog nsetに切換える。
分Ｉqdetと基準有効電流設定値Ｉqs etとを比較部１８Ａ
で比較し、切換部１８Ｂでは比較結果がＩqdet＞Ｉqset
のときは係数Ａ＝１を出力し、Ｉqdet≦Ｉqsetとなった
場合には係数Ａ＝設定値Ｖog nsetに切換える。
【００３９】なお、設定値Ｖognsetは第２の実施形態の
場合と同様のものである。また、ローパスフィルタ１５
及び乗算器１６も同様のものである。
場合と同様のものである。また、ローパスフィルタ１５
及び乗算器１６も同様のものである。
【００４０】本実施形態によれば、電動機の有効電流成
分Ｉqdetから電動機の減速状態を検出するため、設定値
Ｉqsetの設定は直流中間電圧で制限されることなく、十
分に高いマージンを持たせることができ、発電電力が急
速に増加する場合にも対応できる。
分Ｉqdetから電動機の減速状態を検出するため、設定値
Ｉqsetの設定は直流中間電圧で制限されることなく、十
分に高いマージンを持たせることができ、発電電力が急
速に増加する場合にも対応できる。
【００４１】なお、本実施形態による切換制御回路１８
は、第１の実施形態の回路１３に代えて自動電圧制御部
１０の入力を切換える構成にして、同等の作用効果を得
ることができる。
は、第１の実施形態の回路１３に代えて自動電圧制御部
１０の入力を切換える構成にして、同等の作用効果を得
ることができる。
【００４２】（実験例）以上までの実施形態による発電
電力吸収効果を検証するための実験をした。図４は、３
相誘導電動機（１.５ｋＷ／６０ＨZ）を４０ＨZの速度
設定で運転した場合の電動機効率｛（電動機入力電力／
（電動機回転数×軸トルク）｝の測定結果を示す。な
お、係数Ａ（＝設定値Ｖognset）は１.５とした。
電力吸収効果を検証するための実験をした。図４は、３
相誘導電動機（１.５ｋＷ／６０ＨZ）を４０ＨZの速度
設定で運転した場合の電動機効率｛（電動機入力電力／
（電動機回転数×軸トルク）｝の測定結果を示す。な
お、係数Ａ（＝設定値Ｖognset）は１.５とした。
【００４３】図４から明らかなように、出力電圧切換制
御回路を設けたＶ／ｆ一定制御方式の場合の特性Ｂは、
それを設けない場合の特性Ａに比べて、負荷率（出力ト
ルク）が約１２％以上では電動機効率を低下させること
ができる。また、この実験において、連続的に吸収可能
な電動機軸出力は、発電制動回路や回生制動回路を設け
ないＶ／ｆ一定制御方式では−０.１５ｋＷであったの
に比し、本実施形態のものでは−０.３４ｋＷになり、
２倍以上にまで高めることができた。
御回路を設けたＶ／ｆ一定制御方式の場合の特性Ｂは、
それを設けない場合の特性Ａに比べて、負荷率（出力ト
ルク）が約１２％以上では電動機効率を低下させること
ができる。また、この実験において、連続的に吸収可能
な電動機軸出力は、発電制動回路や回生制動回路を設け
ないＶ／ｆ一定制御方式では−０.１５ｋＷであったの
に比し、本実施形態のものでは−０.３４ｋＷになり、
２倍以上にまで高めることができた。
【００４４】なお、以上までの各実施形態において、設
定電圧ＶAVRLや設定値Ｖognsetを固定のものとする場合
を示したが、これらを電動機の減速度に応じて変化させ
ることで、減速度の変化に対応して吸収電力を変化させ
ることができる。また、インバータのＶ／ｆ一定制御方
式がＰＷＭ制御回路をもたないものなど、他の制御回路
構成のものに本発明を適用できる。
定電圧ＶAVRLや設定値Ｖognsetを固定のものとする場合
を示したが、これらを電動機の減速度に応じて変化させ
ることで、減速度の変化に対応して吸収電力を変化させ
ることができる。また、インバータのＶ／ｆ一定制御方
式がＰＷＭ制御回路をもたないものなど、他の制御回路
構成のものに本発明を適用できる。
【００４５】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、誘導電
動機からの発電電力によってインバータの直流中間回路
の電圧が上昇しようとするときに、インバータをＶ／ｆ
一定制御から電圧Ｖを高めた制御に切換えることで電動
機及びインバータでの電力変換効率を下げ、それらによ
る消費電力を高めることで直流中間回路の電圧上昇を抑
制するようにしたため、従来の発電制動回路や回生制動
回路を不要にし、減速度を高めた制動および連続した制
動エネルギーの吸収ができる効果がある。
動機からの発電電力によってインバータの直流中間回路
の電圧が上昇しようとするときに、インバータをＶ／ｆ
一定制御から電圧Ｖを高めた制御に切換えることで電動
機及びインバータでの電力変換効率を下げ、それらによ
る消費電力を高めることで直流中間回路の電圧上昇を抑
制するようにしたため、従来の発電制動回路や回生制動
回路を不要にし、減速度を高めた制動および連続した制
動エネルギーの吸収ができる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す装置構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す装置構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す装置構成図。
【図４】本発明の効果を検証するための実験結果。
【図５】従来の発電制動回路をもつＶ／ｆ一定制御方式
の装置構成図。
の装置構成図。
【図６】従来の回生制動回路をもつＶ／ｆ一定制御方式
の装置構成図。
の装置構成図。
１…順変換回路 ２…インバータ ４…Ｖ／ｆ設定部 ５…位相積分部 ６…回転座標変換部 ７…コンパレータ回路 ８…三角波発生回路 ９…デッドタイム作成回路 １０…自動電圧制御部 １３、１４、１８…出力電圧切換制御回路 １３Ａ…比較部 １３Ｂ…切換部 １５…ローパスフィルタ １６…乗算器 １７…回転座標変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H530 AA03 CC23 CD32 CD34 CE16 CE30 DD03 DD13 EE07 EE10 EF01 EF04 5H576 BB06 CC05 DD02 DD04 EE01 EE07 EE09 EE11 FF04 HA02 HB02 JJ22 JJ26 LL22 LL24 MM03
Claims (5)
- 【請求項１】 誘導電動機をＶ／ｆ一定制御方式のイン
バータによって速度制御する誘導電動機の可変速装置に
おいて、 電動機の減速状態を検出したときに前記Ｖ／ｆ一定制御
からインバータの出力電圧を高める制御に切換える出力
電圧強調手段を設けたことを特徴とする誘導電動機の可
変速装置。 - 【請求項２】 前記出力電圧強調手段は、インバータの
直流中間回路の電圧が設定値を越えたことで電動機の減
速状態を検出し、この検出で前記直流中間回路の電圧変
動に対してインバータの出力電圧をＶ／ｆ一定制御する
自動電圧制御回路の出力を高める構成にしたことを特徴
とする請求項１に記載の誘導電動機の可変速装置。 - 【請求項３】 前記出力電圧強調手段は、インバータの
直流中間回路の電圧が設定値を越えたことで電動機の減
速状態を検出し、この検出でインバータの電圧設定信号
を高める構成にしたことを特徴とする請求項１に記載の
誘導電動機の可変速装置。 - 【請求項４】 前記出力電圧強調手段は、電動機の一次
電流からインバータの電圧設定信号と同相の電流成分を
抽出し、この電流成分が設定値以下になったことで電動
機の減速状態を検出し、この検出でインバータの電圧設
定信号を高める構成、またはインバータの直流中間回路
の電圧変動に対してインバータの出力電圧をＶ／ｆ一定
制御する自動電圧制御手段の出力を高める構成にしたこ
とを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機の可変速装
置。 - 【請求項５】 前記出力電圧強調手段は、電動機の減速
状態を検出したときに係数値を１から高い値に切換える
出力電圧切換制御回路と、前記係数値の切換えに一次遅
れで応答するローパスフィルタと、このローパスフィル
タの出力をインバータの電圧設定信号に乗じる乗算器と
を備えたことを特徴とする請求項１、３、４のいずれか
１に記載の誘導電動機の可変速装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27784399A JP2001103774A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 誘導電動機の可変速装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27784399A JP2001103774A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 誘導電動機の可変速装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001103774A true JP2001103774A (ja) | 2001-04-13 |
Family
ID=17589050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27784399A Pending JP2001103774A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 誘導電動機の可変速装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001103774A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221864A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Yaskawa Electric Corp | 交流電動機のインバータ制御装置 |
| WO2009016267A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Kone Corporation | Control arrangement of an electric motor |
| JP2010011687A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | 電動駆動制御装置、電動車両および過電圧防止方法 |
| JP2011010534A (ja) * | 2009-05-27 | 2011-01-13 | Jtekt Corp | モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 |
| JP2014176252A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 空気調和装置 |
| CN105075105A (zh) * | 2013-03-12 | 2015-11-18 | 三菱电机株式会社 | 电动机控制装置 |
-
1999
- 1999-09-30 JP JP27784399A patent/JP2001103774A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221864A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Yaskawa Electric Corp | 交流電動機のインバータ制御装置 |
| WO2009016267A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Kone Corporation | Control arrangement of an electric motor |
| JP2010011687A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | 電動駆動制御装置、電動車両および過電圧防止方法 |
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| JP2014176252A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 空気調和装置 |
| CN105075105A (zh) * | 2013-03-12 | 2015-11-18 | 三菱电机株式会社 | 电动机控制装置 |
| CN105075105B (zh) * | 2013-03-12 | 2018-01-05 | 三菱电机株式会社 | 电动机控制装置 |
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