JP2001145389A - 永久磁石同期電動機制御装置 - Google Patents
永久磁石同期電動機制御装置Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石同期電動機の高効率運転を低価格で
実現する。 【解決手段】 商用電源１に接続される永久磁石同期電
動機の電機子巻線２の中性点側に三相インバータ４の交
流出力端子を挿入する。そして、制御装置１３は力率検
出器１１で検出した力率が力率指令器１０の設定値とな
るよう三相インバータ４の電圧を制御する。
実現する。 【解決手段】 商用電源１に接続される永久磁石同期電
動機の電機子巻線２の中性点側に三相インバータ４の交
流出力端子を挿入する。そして、制御装置１３は力率検
出器１１で検出した力率が力率指令器１０の設定値とな
るよう三相インバータ４の電圧を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電機子巻線を有
する固定子と永久磁石を有する回転子とを備え、交流電
源により駆動される永久磁石同期電動機の制御装置に関
するものである。
する固定子と永久磁石を有する回転子とを備え、交流電
源により駆動される永久磁石同期電動機の制御装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開平４−４７４１号公報、特
開平４−９１６５１号公報に開示されているように、従
来から、この種永久磁石同期電動機が各分野で適用され
ている。回転子に界磁巻線が不要で、回転子に銅損を発
生することなく高効率で一定の回転速度が得られる利点
がある。そして、これら永久磁石同期電動機の始動を含
む駆動動作は、インバータからの可変電圧可変周波数の
交流電源によってなされる。
開平４−９１６５１号公報に開示されているように、従
来から、この種永久磁石同期電動機が各分野で適用され
ている。回転子に界磁巻線が不要で、回転子に銅損を発
生することなく高効率で一定の回転速度が得られる利点
がある。そして、これら永久磁石同期電動機の始動を含
む駆動動作は、インバータからの可変電圧可変周波数の
交流電源によってなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
永久磁石同期電動機はインバータによる駆動を前提とし
ているので、当該インバータは永久磁石同期電動機の始
動動作から定格負荷動作を達成するために必要な電圧、
電流、周波数の変動範囲をカバーする容量を備えたもの
としなくてはならず、大型高価になるという問題点があ
った。この発明は以上のような問題点を解消するために
なされたもので、高効率でかつ低価格で実現できる永久
磁石同期電動機制御装置を得ることを目的とする。
永久磁石同期電動機はインバータによる駆動を前提とし
ているので、当該インバータは永久磁石同期電動機の始
動動作から定格負荷動作を達成するために必要な電圧、
電流、周波数の変動範囲をカバーする容量を備えたもの
としなくてはならず、大型高価になるという問題点があ
った。この発明は以上のような問題点を解消するために
なされたもので、高効率でかつ低価格で実現できる永久
磁石同期電動機制御装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る永久磁石
同期電動機制御装置は、交流電源電圧に、その電圧より
小さい変動幅の電圧を加減することにより電機子巻線に
印加する電圧を制御する電圧制御手段を備え、この電圧
制御手段により上記電機子巻線に印加する電圧を制御す
ることにより、上記交流電源側からみた電動機の力率を
調整可能としたものである。
同期電動機制御装置は、交流電源電圧に、その電圧より
小さい変動幅の電圧を加減することにより電機子巻線に
印加する電圧を制御する電圧制御手段を備え、この電圧
制御手段により上記電機子巻線に印加する電圧を制御す
ることにより、上記交流電源側からみた電動機の力率を
調整可能としたものである。
【０００５】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その交流電源側に力率検出手段を備え、こ
の力率検出値が所定の設定値となるよう、電圧制御手段
により電機子巻線に印加する電圧を制御するようにした
ものである。
制御装置は、その交流電源側に力率検出手段を備え、こ
の力率検出値が所定の設定値となるよう、電圧制御手段
により電機子巻線に印加する電圧を制御するようにした
ものである。
【０００６】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その三相Ｙ結線の電機子巻線の中性点側に
三相インバータの交流出力端子を挿入し、上記三相イン
バータの交流出力電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたものであ
る。
制御装置は、その三相Ｙ結線の電機子巻線の中性点側に
三相インバータの交流出力端子を挿入し、上記三相イン
バータの交流出力電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたものであ
る。
【０００７】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その交流電源と電機子巻線との間に挿入さ
れた第１の開閉手段、およびこの第１の開閉手段の負荷
側端子と上記電機子巻線との間で三相を短絡する第２の
開閉手段を備え、上記第１の開閉手段を開、上記第２の
開閉手段を閉とした状態で、三相インバータの交流出力
の周波数、電圧を制御して電動機を始動し、始動動作が
完了すると、上記第１の開閉手段を閉、上記第２の開閉
手段を開とし、上記三相インバータの交流出力を交流電
源の周波数でその電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたものであ
る。
制御装置は、その交流電源と電機子巻線との間に挿入さ
れた第１の開閉手段、およびこの第１の開閉手段の負荷
側端子と上記電機子巻線との間で三相を短絡する第２の
開閉手段を備え、上記第１の開閉手段を開、上記第２の
開閉手段を閉とした状態で、三相インバータの交流出力
の周波数、電圧を制御して電動機を始動し、始動動作が
完了すると、上記第１の開閉手段を閉、上記第２の開閉
手段を開とし、上記三相インバータの交流出力を交流電
源の周波数でその電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたものであ
る。
【０００８】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その三相インバータの各相交流出力側を、
複数のユニットで構成すると共にこれらユニットを直列
または並列に接続切換する切換手段を備え、周波数、電
圧を制御して電動機を始動するときは上記ユニットを直
列に接続し、交流電源の周波数でその電圧を制御して電
動機の力率を調整するときは上記ユニットを並列に接続
するようにしたものである。
制御装置は、その三相インバータの各相交流出力側を、
複数のユニットで構成すると共にこれらユニットを直列
または並列に接続切換する切換手段を備え、周波数、電
圧を制御して電動機を始動するときは上記ユニットを直
列に接続し、交流電源の周波数でその電圧を制御して電
動機の力率を調整するときは上記ユニットを並列に接続
するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１における永久磁石同期電動機およびその制
御装置を示す回路構成図である。図において、１は三相
商用周波数の交流電源である商用電源、２はこの商用電
源１に第１の開閉手段としての三相の開閉器３を介して
接続された三相Ｙ結線の電機子巻線、４はその三相交流
出力端子が電機子巻線２の中性点側に接続された三相の
インバータで、その詳細は後述する。３Ａは開閉器３の
開閉を操作する操作部、５は開閉器３の負荷側端子と電
機子巻線２との間で三相を短絡する第２の開閉手段とし
ての三相の開閉器、５Ａは開閉器５の開閉を操作する操
作部である。
実施の形態１における永久磁石同期電動機およびその制
御装置を示す回路構成図である。図において、１は三相
商用周波数の交流電源である商用電源、２はこの商用電
源１に第１の開閉手段としての三相の開閉器３を介して
接続された三相Ｙ結線の電機子巻線、４はその三相交流
出力端子が電機子巻線２の中性点側に接続された三相の
インバータで、その詳細は後述する。３Ａは開閉器３の
開閉を操作する操作部、５は開閉器３の負荷側端子と電
機子巻線２との間で三相を短絡する第２の開閉手段とし
ての三相の開閉器、５Ａは開閉器５の開閉を操作する操
作部である。
【００１０】６は商用電源１の電圧を検出する電圧検出
器、７は開閉器３の負荷側端子の電圧を検出する電圧検
出器、８は電流検出器である。９は運転モードスイッ
チ、１０は力率指令器、１１は電圧検出器７と電流検出
器８との出力から力率を検出する力率検出手段としての
力率検出器、１２は減算器、１３は各入力に基づきイン
バータ４を制御するとともに、開閉器３、５の操作部３
Ａ、５Ａに開閉指令を送出する制御装置である。
器、７は開閉器３の負荷側端子の電圧を検出する電圧検
出器、８は電流検出器である。９は運転モードスイッ
チ、１０は力率指令器、１１は電圧検出器７と電流検出
器８との出力から力率を検出する力率検出手段としての
力率検出器、１２は減算器、１３は各入力に基づきイン
バータ４を制御するとともに、開閉器３、５の操作部３
Ａ、５Ａに開閉指令を送出する制御装置である。
【００１１】図２は図１のインバータ４の詳細構成を示
すもので、インバータ４に関係する部分を中心に開示
し、他の部分は適宜省略して示している。図において、
１４は商用電源１からインバータ４へ交流入力を供給す
る変圧器である。インバータ４は図に示すように、ここ
では、各相が３つのインバータユニット４０、５０、６
０で構成され、その交流出力側に設けられた、接点式ま
たは半導体スイッチを使用した切替スイッチ４１〜４
４、５１〜５４、６１〜６４により、その交流出力は、
各相毎に直列／並列に切り替え可能となっている。
すもので、インバータ４に関係する部分を中心に開示
し、他の部分は適宜省略して示している。図において、
１４は商用電源１からインバータ４へ交流入力を供給す
る変圧器である。インバータ４は図に示すように、ここ
では、各相が３つのインバータユニット４０、５０、６
０で構成され、その交流出力側に設けられた、接点式ま
たは半導体スイッチを使用した切替スイッチ４１〜４
４、５１〜５４、６１〜６４により、その交流出力は、
各相毎に直列／並列に切り替え可能となっている。
【００１２】図３は、図２の各インバータユニット４
０、５０、６０の内部構成を示す図で、ここでは、スイ
ッチング素子としてＩＧＢＴを採用し、ＰＷＭ制御によ
り変圧器１４からの三相交流電圧を直流に変換するコン
バータ部とこの直流を所定の周波数、電圧の交流電圧に
変換するインバータ部とからなる。これ自体周知の構成
であるので、詳細な説明は省略する。
０、５０、６０の内部構成を示す図で、ここでは、スイ
ッチング素子としてＩＧＢＴを採用し、ＰＷＭ制御によ
り変圧器１４からの三相交流電圧を直流に変換するコン
バータ部とこの直流を所定の周波数、電圧の交流電圧に
変換するインバータ部とからなる。これ自体周知の構成
であるので、詳細な説明は省略する。
【００１３】ここで、動作の詳細説明に入る前に、本願
発明になる永久磁石同期電動機制御装置の基本動作原理
について図４を参照して説明する。先ず、同図（ａ）
に、永久磁石同期電動機の最も単純化した等価回路を示
す。図において、各記号の意味は次の通りである。 ＶＭ：永久磁石の回転子が回転することにより生じる電
圧で、回転数が一定ならば、ＶＭの大きさも一定となる Ｘ：永久磁石同期電動機のリアクタンス Ｉ：永久磁石同期電動機の電機子電流 ＩＸ：リアクタンスＸと電機子電流Ｉとの積で生じる電
圧 Ｖ：永久磁石同期電動機の端子電圧
発明になる永久磁石同期電動機制御装置の基本動作原理
について図４を参照して説明する。先ず、同図（ａ）
に、永久磁石同期電動機の最も単純化した等価回路を示
す。図において、各記号の意味は次の通りである。 ＶＭ：永久磁石の回転子が回転することにより生じる電
圧で、回転数が一定ならば、ＶＭの大きさも一定となる Ｘ：永久磁石同期電動機のリアクタンス Ｉ：永久磁石同期電動機の電機子電流 ＩＸ：リアクタンスＸと電機子電流Ｉとの積で生じる電
圧 Ｖ：永久磁石同期電動機の端子電圧
【００１４】図４（ｂ）は、以上の各要素をベクトル図
に表現したもので、ここでは、電機子電流Ｉは端子電圧
Ｖに対して角度θ遅れているものとしている。ところ
で、永久磁石同期電動機の電圧・電流特性を求めると、
負荷の大きさをパラメータとして、図４（ｃ）に示すよ
うな傾向となり、それぞれの負荷において、電流が最
小、従って力率が最良となる電圧が存在する。
に表現したもので、ここでは、電機子電流Ｉは端子電圧
Ｖに対して角度θ遅れているものとしている。ところ
で、永久磁石同期電動機の電圧・電流特性を求めると、
負荷の大きさをパラメータとして、図４（ｃ）に示すよ
うな傾向となり、それぞれの負荷において、電流が最
小、従って力率が最良となる電圧が存在する。
【００１５】この現象を図４（ｂ）のベクトル図で考え
てみると、ベクトルＶＭ＋ベクトルＩＸ＝ベクトルＶ、
そして、電圧ＶＭの大きさが一定という条件下で端子電
圧Ｖの大きさを変化させると、ＩＸのベクトルとしての
方向、大きさが従属的に変化し、端子電圧Ｖと電機子電
流Ｉとの位相差θおよび電機子電流Ｉの大きさが変化す
る。
てみると、ベクトルＶＭ＋ベクトルＩＸ＝ベクトルＶ、
そして、電圧ＶＭの大きさが一定という条件下で端子電
圧Ｖの大きさを変化させると、ＩＸのベクトルとしての
方向、大きさが従属的に変化し、端子電圧Ｖと電機子電
流Ｉとの位相差θおよび電機子電流Ｉの大きさが変化す
る。
【００１６】本願発明は、以上の現象に着目した中でな
されたもので、交流電源電圧に、所定の変動幅の電圧を
加減することにより電機子巻線に印加する電圧を制御す
ることで、力率の改善を図り、電流が減少することで固
定子の銅損を低減させ高効率運転を実現したものであ
る。図４（ｃ）からも判るように、電流を最小とするた
めに変化させるべき電圧の変動幅は交流電源電圧全体の
値よりは十分小さい値でよく、例えば３０％程度の電圧
変動幅で十分であり、この電圧を変動させる電圧制御手
段の容量も小さいもので済む訳である。
されたもので、交流電源電圧に、所定の変動幅の電圧を
加減することにより電機子巻線に印加する電圧を制御す
ることで、力率の改善を図り、電流が減少することで固
定子の銅損を低減させ高効率運転を実現したものであ
る。図４（ｃ）からも判るように、電流を最小とするた
めに変化させるべき電圧の変動幅は交流電源電圧全体の
値よりは十分小さい値でよく、例えば３０％程度の電圧
変動幅で十分であり、この電圧を変動させる電圧制御手
段の容量も小さいもので済む訳である。
【００１７】次に、図１〜３に戻り、この発明になる永
久磁石同期電動機制御装置の動作について説明する。な
お、この実施の形態１は、上記の動作原理で説明した、
力率調整のために電機子巻線電圧を所定範囲で制御する
ために採用するインバータ４を、電動機の始動時に流用
することで、始動巻線の省略を可能としたものである。
久磁石同期電動機制御装置の動作について説明する。な
お、この実施の形態１は、上記の動作原理で説明した、
力率調整のために電機子巻線電圧を所定範囲で制御する
ために採用するインバータ４を、電動機の始動時に流用
することで、始動巻線の省略を可能としたものである。
【００１８】以下、図５のタイミングチャートも参照し
て説明する。先ず、始動動作について説明する。運転モ
ードスイッチ９を始動モードにすると、その指令を受け
て制御装置１３は操作部３Ａ、５Ａに信号を送り、開閉
器３を開、開閉器５を閉とする。即ち、商用電源１との
接続を断つとともに電機子巻線２の三相入力側端子を短
絡する。更に図示しない操作信号をインバータ４の切替
スイッチ４１〜６４に送り、各インバータユニット４
０、５０、６０の交流出力側を直列接続とする。
て説明する。先ず、始動動作について説明する。運転モ
ードスイッチ９を始動モードにすると、その指令を受け
て制御装置１３は操作部３Ａ、５Ａに信号を送り、開閉
器３を開、開閉器５を閉とする。即ち、商用電源１との
接続を断つとともに電機子巻線２の三相入力側端子を短
絡する。更に図示しない操作信号をインバータ４の切替
スイッチ４１〜６４に送り、各インバータユニット４
０、５０、６０の交流出力側を直列接続とする。
【００１９】以上の回路接続条件のもとで、制御装置１
３からインバータ４に制御信号を送り、インバータ４の
出力を立ち上がらせ、その周波数、電圧を徐々に上げ、
永久磁石同期電動機を停止状態から商用電源１で決まる
同期速度まで回転数を上げる。回転数の上昇とともにイ
ンバータ４の電圧も上昇させる必要がある（図５の時間
Ｔ０からＴ１）。
３からインバータ４に制御信号を送り、インバータ４の
出力を立ち上がらせ、その周波数、電圧を徐々に上げ、
永久磁石同期電動機を停止状態から商用電源１で決まる
同期速度まで回転数を上げる。回転数の上昇とともにイ
ンバータ４の電圧も上昇させる必要がある（図５の時間
Ｔ０からＴ１）。
【００２０】回転数は徐々に連続的に上昇させるので、
電機子巻線２には大きな電流を流す必要がなく、インバ
ータ４としては高電圧小電流（Ｖｓ、Ｉｓ）の定格でよ
い。即ち、インバータユニット４０等を各相ですべて直
列接続している構成は、この高電圧小電流の交流出力を
得るのに都合がよい訳である。
電機子巻線２には大きな電流を流す必要がなく、インバ
ータ４としては高電圧小電流（Ｖｓ、Ｉｓ）の定格でよ
い。即ち、インバータユニット４０等を各相ですべて直
列接続している構成は、この高電圧小電流の交流出力を
得るのに都合がよい訳である。
【００２１】永久磁石同期電動機の回転数が定格値に達
すると（図５の時間Ｔ１）、運転モードスイッチ９を運
転モードに切り替え、これにより、開閉器５を開き、イ
ンバータ４の切替スイッチ４１等を操作してインバータ
ユニット４０等を並列接続とする。電圧検出器７によっ
て検出される電機子巻線２の電圧および位相と、電圧検
出器６で検出される商用電源１の電圧および位相が、互
いに所定の許容範囲内で一致したことを確認した状態で
開閉器３を閉じ、電機子巻線２を商用電源１に接続す
る。その後、永久磁石同期電動機で駆動する負荷機械の
運転を開始、例えば、粉砕機が負荷機械の場合は、被粉
砕物を投入し定格負荷に至る（図５の時間Ｔ２）。
すると（図５の時間Ｔ１）、運転モードスイッチ９を運
転モードに切り替え、これにより、開閉器５を開き、イ
ンバータ４の切替スイッチ４１等を操作してインバータ
ユニット４０等を並列接続とする。電圧検出器７によっ
て検出される電機子巻線２の電圧および位相と、電圧検
出器６で検出される商用電源１の電圧および位相が、互
いに所定の許容範囲内で一致したことを確認した状態で
開閉器３を閉じ、電機子巻線２を商用電源１に接続す
る。その後、永久磁石同期電動機で駆動する負荷機械の
運転を開始、例えば、粉砕機が負荷機械の場合は、被粉
砕物を投入し定格負荷に至る（図５の時間Ｔ２）。
【００２２】図５に示す例では、時間Ｔ２から定格負荷
が続いた後、時間Ｔ３から負荷が減少している。この負
荷減少に伴い、図４（ｃ）に示したように力率が変化す
る。力率検出器１１は電圧検出器７と電流検出器８との
検出出力からこの力率の変化を検出する。そして、検出
した力率値と力率指令器１０で設定された高力率値との
偏差を減算器１２で求め、このフィードバック制御によ
り制御装置１３はこの偏差が零となるよう、従って、力
率が１に近づくようインバータ４の出力電圧を制御す
る。結果として、図５（ｄ）に示すように、時間Ｔ３以
降、インバータ４は電機子巻線２の電圧を減少させる方
向にその電圧を出力し、力率が上昇し、電機子巻線電流
が減少する（図５（ｅ））。即ち、常に高効率運転が実
現する訳である。
が続いた後、時間Ｔ３から負荷が減少している。この負
荷減少に伴い、図４（ｃ）に示したように力率が変化す
る。力率検出器１１は電圧検出器７と電流検出器８との
検出出力からこの力率の変化を検出する。そして、検出
した力率値と力率指令器１０で設定された高力率値との
偏差を減算器１２で求め、このフィードバック制御によ
り制御装置１３はこの偏差が零となるよう、従って、力
率が１に近づくようインバータ４の出力電圧を制御す
る。結果として、図５（ｄ）に示すように、時間Ｔ３以
降、インバータ４は電機子巻線２の電圧を減少させる方
向にその電圧を出力し、力率が上昇し、電機子巻線電流
が減少する（図５（ｅ））。即ち、常に高効率運転が実
現する訳である。
【００２３】この運転モードにおけるインバータ４の出
力は、低電圧大電流（Ｖｐ、Ｉｐ）の定格となるが、こ
のモードでは、インバータユニット４０等を各相ですべ
て並列接続しているので、支障はない。即ち、この実施
の形態１では、力率を制御して高効率運転が実現すると
ともに、このために必要となるインバータ４を複数のイ
ンバータユニットで構成し、高電圧、小電流の使用とな
る始動モードでは、これらインバータユニットを直列接
続し、また、低電圧、大電流の使用となる運転モード
（力率制御を行う）では、これらインバータユニットを
並列接続するようにしたので、設備容量を最少限に留め
た低価格のインバータを適用することができる。
力は、低電圧大電流（Ｖｐ、Ｉｐ）の定格となるが、こ
のモードでは、インバータユニット４０等を各相ですべ
て並列接続しているので、支障はない。即ち、この実施
の形態１では、力率を制御して高効率運転が実現すると
ともに、このために必要となるインバータ４を複数のイ
ンバータユニットで構成し、高電圧、小電流の使用とな
る始動モードでは、これらインバータユニットを直列接
続し、また、低電圧、大電流の使用となる運転モード
（力率制御を行う）では、これらインバータユニットを
並列接続するようにしたので、設備容量を最少限に留め
た低価格のインバータを適用することができる。
【００２４】実施の形態２．実施の形態１では、インバ
ータ４を永久磁石同期電動機の始動動作と運転モードに
おける力率制御動作とに共用する構成としたが、永久磁
石同期電動機の回転子に始動巻線が設けられている場合
には、インバータを運転モード時の力率制御のためのみ
の仕様とすることができ、この場合は、切替スイッチ４
１等は不要となりこの分構成が簡単になるとともに、イ
ンバータユニットの構成も必要な定格に応じた最適なも
のとすることができる。もっとも、始動巻線が有り商用
電源１で自己始動できるが、大きな始動電流を流したく
ない場合は、実施の形態１と同様の構成とすればよい。
ータ４を永久磁石同期電動機の始動動作と運転モードに
おける力率制御動作とに共用する構成としたが、永久磁
石同期電動機の回転子に始動巻線が設けられている場合
には、インバータを運転モード時の力率制御のためのみ
の仕様とすることができ、この場合は、切替スイッチ４
１等は不要となりこの分構成が簡単になるとともに、イ
ンバータユニットの構成も必要な定格に応じた最適なも
のとすることができる。もっとも、始動巻線が有り商用
電源１で自己始動できるが、大きな始動電流を流したく
ない場合は、実施の形態１と同様の構成とすればよい。
【００２５】また、実施の形態１では、インバータユニ
ットを各相３個でこれを直並列に切り替える構成とした
が、始動時に要求される電圧、電流仕様と、運転モード
における力率制御時に要求される電圧、電流仕様とに応
じて、各相２個、４個など種々の個数を選定してもよい
ことは勿論であり、その場合も上記で説明したと同等の
効果を奏する。
ットを各相３個でこれを直並列に切り替える構成とした
が、始動時に要求される電圧、電流仕様と、運転モード
における力率制御時に要求される電圧、電流仕様とに応
じて、各相２個、４個など種々の個数を選定してもよい
ことは勿論であり、その場合も上記で説明したと同等の
効果を奏する。
【００２６】更に、実施の形態１のインバータユニット
は、変圧器１４を介して商用電源１から変圧絶縁して交
流電力を導入し、図３に示したように、この三相交流を
直流に変換するＩＧＢＴによるＰＷＭ変換器と、コンデ
ンサによる直流リンク部と、直流から単相交流に変換す
るＩＧＢＴによるＰＷＭ変換器と、並列接続時のユニッ
ト間の短絡を防止するためのリアクトルとで構成してい
るが、直列接続と並列接続との両方で使用可能で、周波
数と電圧を制御できる変換装置であれば、図３と異なる
構成のものであってもよい。また、インバータの入力は
必ずしも商用電源１から導入せず、他の電源を使用する
ようにしてもよい。
は、変圧器１４を介して商用電源１から変圧絶縁して交
流電力を導入し、図３に示したように、この三相交流を
直流に変換するＩＧＢＴによるＰＷＭ変換器と、コンデ
ンサによる直流リンク部と、直流から単相交流に変換す
るＩＧＢＴによるＰＷＭ変換器と、並列接続時のユニッ
ト間の短絡を防止するためのリアクトルとで構成してい
るが、直列接続と並列接続との両方で使用可能で、周波
数と電圧を制御できる変換装置であれば、図３と異なる
構成のものであってもよい。また、インバータの入力は
必ずしも商用電源１から導入せず、他の電源を使用する
ようにしてもよい。
【００２７】更に、商用電源の電圧に、所定の変動幅の
電圧を加減することにより電機子巻線に印加する電圧を
制御する電圧制御手段としては、インバータに限られる
ことはなく、例えば電圧変化手段を備えた変圧器で構成
するようにしてもよい。
電圧を加減することにより電機子巻線に印加する電圧を
制御する電圧制御手段としては、インバータに限られる
ことはなく、例えば電圧変化手段を備えた変圧器で構成
するようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る永久磁石
同期電動機制御装置は、交流電源電圧に、その電圧より
小さい変動幅の電圧を加減することにより電機子巻線に
印加する電圧を制御する電圧制御手段を備え、この電圧
制御手段により上記電機子巻線に印加する電圧を制御す
ることにより、上記交流電源側からみた電動機の力率を
調整可能としたので、比較的小さい容量の電圧制御手段
による力率調整が可能となり、高効率運転を経済的に実
現することができる。
同期電動機制御装置は、交流電源電圧に、その電圧より
小さい変動幅の電圧を加減することにより電機子巻線に
印加する電圧を制御する電圧制御手段を備え、この電圧
制御手段により上記電機子巻線に印加する電圧を制御す
ることにより、上記交流電源側からみた電動機の力率を
調整可能としたので、比較的小さい容量の電圧制御手段
による力率調整が可能となり、高効率運転を経済的に実
現することができる。
【００２９】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その交流電源側に力率検出手段を備え、こ
の力率検出値が所定の設定値となるよう、電圧制御手段
により電機子巻線に印加する電圧を制御するようにした
ので、いわゆるフィードバック制御により常に高効率な
運転動作が達成される。
制御装置は、その交流電源側に力率検出手段を備え、こ
の力率検出値が所定の設定値となるよう、電圧制御手段
により電機子巻線に印加する電圧を制御するようにした
ので、いわゆるフィードバック制御により常に高効率な
運転動作が達成される。
【００３０】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その三相Ｙ結線の電機子巻線の中性点側に
三相インバータの交流出力端子を挿入し、上記三相イン
バータの交流出力電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたので、力率
調整のための電圧制御が円滑になされる。
制御装置は、その三相Ｙ結線の電機子巻線の中性点側に
三相インバータの交流出力端子を挿入し、上記三相イン
バータの交流出力電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたので、力率
調整のための電圧制御が円滑になされる。
【００３１】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その交流電源と電機子巻線との間に挿入さ
れた第１の開閉手段、およびこの第１の開閉手段の負荷
側端子と上記電機子巻線との間で三相を短絡する第２の
開閉手段を備え、上記第１の開閉手段を開、上記第２の
開閉手段を閉とした状態で、三相インバータの交流出力
の周波数、電圧を制御して電動機を始動し、始動動作が
完了すると、上記第１の開閉手段を閉、上記第２の開閉
手段を開とし、上記三相インバータの交流出力を交流電
源の周波数でその電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたので、同じ
三相インバータを、電動機の始動時と力率調整のための
電圧制御を行う運転時とに共用できるので、始動巻線を
要することなく低コストによる高効率運転が可能とな
る。
制御装置は、その交流電源と電機子巻線との間に挿入さ
れた第１の開閉手段、およびこの第１の開閉手段の負荷
側端子と上記電機子巻線との間で三相を短絡する第２の
開閉手段を備え、上記第１の開閉手段を開、上記第２の
開閉手段を閉とした状態で、三相インバータの交流出力
の周波数、電圧を制御して電動機を始動し、始動動作が
完了すると、上記第１の開閉手段を閉、上記第２の開閉
手段を開とし、上記三相インバータの交流出力を交流電
源の周波数でその電圧を制御することにより、上記電機
子巻線に印加する電圧を制御するようにしたので、同じ
三相インバータを、電動機の始動時と力率調整のための
電圧制御を行う運転時とに共用できるので、始動巻線を
要することなく低コストによる高効率運転が可能とな
る。
【００３２】また、この発明に係る永久磁石同期電動機
制御装置は、その三相インバータの各相交流出力側を、
複数のユニットで構成すると共にこれらユニットを直列
または並列に接続切換する切換手段を備え、周波数、電
圧を制御して電動機を始動するときは上記ユニットを直
列に接続し、交流電源の周波数でその電圧を制御して電
動機の力率を調整するときは上記ユニットを並列に接続
するようにしたので、三相インバータの実質的な容量を
低減して経済性を更に高めることができる。
制御装置は、その三相インバータの各相交流出力側を、
複数のユニットで構成すると共にこれらユニットを直列
または並列に接続切換する切換手段を備え、周波数、電
圧を制御して電動機を始動するときは上記ユニットを直
列に接続し、交流電源の周波数でその電圧を制御して電
動機の力率を調整するときは上記ユニットを並列に接続
するようにしたので、三相インバータの実質的な容量を
低減して経済性を更に高めることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１における永久磁石同
期電動機およびその制御装置を示す回路構成図である。
期電動機およびその制御装置を示す回路構成図である。
【図２】 図１のインバータ４を中心にその詳細構成を
示す図である。
示す図である。
【図３】 図２のインバータユニット４０等の内部構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 本願発明の動作原理を説明するための図であ
る。
る。
【図５】 図１の永久磁石同期電動機制御装置の動作を
説明するためのタイミングチャートである。
説明するためのタイミングチャートである。
１ 商用電源、２ 電機子巻線、３，５ 開閉器、４
インバータ、６，７ 電圧検出器、８ 電流検出器、９
運転モードスイッチ、１０ 力率指令器、１１ 力率
検出器、１２ 減算器、１３ 制御装置、４０，５０，
６０ インバータユニット、４１〜６４ 切替スイッ
チ。
インバータ、６，７ 電圧検出器、８ 電流検出器、９
運転モードスイッチ、１０ 力率指令器、１１ 力率
検出器、１２ 減算器、１３ 制御装置、４０，５０，
６０ インバータユニット、４１〜６４ 切替スイッ
チ。
Claims (5)
- 【請求項１】 電機子巻線を有する固定子と永久磁石を
有する回転子とを備え交流電源により駆動される永久磁
石同期電動機の制御装置において、 上記交流電源電圧に、その電圧より小さい変動幅の電圧
を加減することにより上記電機子巻線に印加する電圧を
制御する電圧制御手段を備え、この電圧制御手段により
上記電機子巻線に印加する電圧を制御することにより、
上記交流電源側からみた電動機の力率を調整可能とした
ことを特徴とする永久磁石同期電動機制御装置。 - 【請求項２】 交流電源側に力率検出手段を備え、この
力率検出値が所定の設定値となるよう、電圧制御手段に
より電機子巻線に印加する電圧を制御するようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機制御
装置。 - 【請求項３】 三相Ｙ結線の電機子巻線の中性点側に三
相インバータの交流出力端子を挿入し、上記三相インバ
ータの交流出力電圧を制御することにより、上記電機子
巻線に印加する電圧を制御するようにしたことを特徴と
する請求項１または２に記載の永久磁石同期電動機制御
装置。 - 【請求項４】 交流電源と電機子巻線との間に挿入され
た第１の開閉手段、およびこの第１の開閉手段の負荷側
端子と上記電機子巻線との間で三相を短絡する第２の開
閉手段を備え、 上記第１の開閉手段を開、上記第２の開閉手段を閉とし
た状態で、三相インバータの交流出力の周波数、電圧を
制御して電動機を始動し、始動動作が完了すると、上記
第１の開閉手段を閉、上記第２の開閉手段を開とし、上
記三相インバータの交流出力を交流電源の周波数でその
電圧を制御することにより、上記電機子巻線に印加する
電圧を制御するようにしたことを特徴とする請求項３記
載の永久磁石同期電動機制御装置。 - 【請求項５】 三相インバータの各相交流出力側を、複
数のユニットで構成すると共にこれらユニットを直列ま
たは並列に接続切換する切換手段を備え、 周波数、電圧を制御して電動機を始動するときは上記ユ
ニットを直列に接続し、交流電源の周波数でその電圧を
制御して電動機の力率を調整するときは上記ユニットを
並列に接続するようにしたことを特徴とする請求項４記
載の永久磁石同期電動機制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32478999A JP3764011B2 (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | 永久磁石同期電動機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32478999A JP3764011B2 (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | 永久磁石同期電動機制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001145389A true JP2001145389A (ja) | 2001-05-25 |
| JP3764011B2 JP3764011B2 (ja) | 2006-04-05 |
Family
ID=18169706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32478999A Expired - Fee Related JP3764011B2 (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | 永久磁石同期電動機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3764011B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019201479A (ja) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
-
1999
- 1999-11-16 JP JP32478999A patent/JP3764011B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019201479A (ja) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3764011B2 (ja) | 2006-04-05 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041129 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041214 |
|
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