JP2001292587A - 交流電動機制御装置 - Google Patents
交流電動機制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大容量の電動機を可変速駆動する交流電動機制
御装置を提供すること。 【解決手段】三相巻線をＮ組（Ｎは２以上の整数）有す
る交流電動機１５´に交流電力を供給するインバータが
Ｎ台有り、該Ｎ台のインバータのうち１台をマスタイン
バータ１０１とし、その他をスレーブインバータ３１１
として構成する。各インバータ１０１，３１１の制御装
置２０１は、交流電動機１５´の位相を演算する位相演
算回路９と、この位相演算回路９により求めた電動機位
相をＡ，Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ出力に変換
するＰＧ出力変換回路１２と、このＰＧ出力変換回路１
２により得たＡ，Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ信
号から電動機位相を演算するＰＧ位相演算回路１０と、
位相演算回路９とＰＧ位相演算回路１０とを切り替える
位相演算切替回路１１とを具備する。
御装置を提供すること。 【解決手段】三相巻線をＮ組（Ｎは２以上の整数）有す
る交流電動機１５´に交流電力を供給するインバータが
Ｎ台有り、該Ｎ台のインバータのうち１台をマスタイン
バータ１０１とし、その他をスレーブインバータ３１１
として構成する。各インバータ１０１，３１１の制御装
置２０１は、交流電動機１５´の位相を演算する位相演
算回路９と、この位相演算回路９により求めた電動機位
相をＡ，Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ出力に変換
するＰＧ出力変換回路１２と、このＰＧ出力変換回路１
２により得たＡ，Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ信
号から電動機位相を演算するＰＧ位相演算回路１０と、
位相演算回路９とＰＧ位相演算回路１０とを切り替える
位相演算切替回路１１とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は交流電動機を複数台
の電力変換装置で可変速駆動する交流電動機制御装置に
関する。
の電力変換装置で可変速駆動する交流電動機制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の交流電動機制御装置の従来の一
例を、図６を参照して説明する。
例を、図６を参照して説明する。
【０００３】図６に示すように、交流電動機制御装置で
あるインバータ１は、制御装置２及び電力変換主回路２
１を有する。制御装置２において、外部から与えられる
速度指令を受けた速度制御回路３はトルク指令を出力
し、微分回路１４からの帰還を受ける電動機制御回路１
３は、該トルク指令と、三相１巻線電動機１５の回転軸
に直結された位置検出器１６からの位置検出信号により
位相演算回路９にて得た電動機位相とにより電力変換主
回路２１に与えるパルス列を生成する。
あるインバータ１は、制御装置２及び電力変換主回路２
１を有する。制御装置２において、外部から与えられる
速度指令を受けた速度制御回路３はトルク指令を出力
し、微分回路１４からの帰還を受ける電動機制御回路１
３は、該トルク指令と、三相１巻線電動機１５の回転軸
に直結された位置検出器１６からの位置検出信号により
位相演算回路９にて得た電動機位相とにより電力変換主
回路２１に与えるパルス列を生成する。
【０００４】図６に示す交流電動機制御装置は、制御回
路１台（制御装置２）と電力変換主回路１台（電力変換
主回路２１）とを組み合わせてなるインバータ１によ
り、三相巻線１組を有する交流電動機１５を制御する方
式であるに対し、図７に示す交流電動機制御装置は、電
動機容量を２倍にするために制御回路１台（制御装置
２）と電力変換主回路２台（電力変換主回路２１，２
２）とを組み合わせて三相巻線２組を有する電動機１５
´を制御するツイン制御方式であり、これには一般的に
使用されている。
路１台（制御装置２）と電力変換主回路１台（電力変換
主回路２１）とを組み合わせてなるインバータ１によ
り、三相巻線１組を有する交流電動機１５を制御する方
式であるに対し、図７に示す交流電動機制御装置は、電
動機容量を２倍にするために制御回路１台（制御装置
２）と電力変換主回路２台（電力変換主回路２１，２
２）とを組み合わせて三相巻線２組を有する電動機１５
´を制御するツイン制御方式であり、これには一般的に
使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電動機の大
容量化が進み、三相巻線を３組以上有する電動機を制御
しようとした場合の制御手段が確立しておらず、実用化
されていなかった。
容量化が進み、三相巻線を３組以上有する電動機を制御
しようとした場合の制御手段が確立しておらず、実用化
されていなかった。
【０００６】本発明の目的は、三相巻線を３組以上有す
る大容量の電動機を可変速駆動することが可能な交流電
動機制御装置を提供することにある。
る大容量の電動機を可変速駆動することが可能な交流電
動機制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために請求項１に対応する発明は、三相巻線をＮ組
（Ｎは２以上の整数）有する交流電動機を可変速制御す
る交流電動機制御装置において、前記交流電動機に交流
電力を供給する電力変換装置がＮ台有り、該Ｎ台の電力
変換装置のうち１台をマスタ電力変換装置とし、その他
をスレーブ電力変換装置として構成され、各電力変換装
置は、前記交流電動機の位相を演算する位相演算回路
と、この位相演算回路により求めた電動機位相をＡ，
Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ出力に変換するＰＧ
出力変換回路と、このＰＧ出力変換回路により得たＡ，
Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ信号から電動機位相
を演算するＰＧ位相演算回路と、前記位相演算回路とＰ
Ｇ位相演算回路とを切り替える位相演算切替回路とを具
備することを特徴とする。
するために請求項１に対応する発明は、三相巻線をＮ組
（Ｎは２以上の整数）有する交流電動機を可変速制御す
る交流電動機制御装置において、前記交流電動機に交流
電力を供給する電力変換装置がＮ台有り、該Ｎ台の電力
変換装置のうち１台をマスタ電力変換装置とし、その他
をスレーブ電力変換装置として構成され、各電力変換装
置は、前記交流電動機の位相を演算する位相演算回路
と、この位相演算回路により求めた電動機位相をＡ，
Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ出力に変換するＰＧ
出力変換回路と、このＰＧ出力変換回路により得たＡ，
Ｂ，Ｚ相の三相パルスジェネレータ信号から電動機位相
を演算するＰＧ位相演算回路と、前記位相演算回路とＰ
Ｇ位相演算回路とを切り替える位相演算切替回路とを具
備することを特徴とする。
【０００８】請求項２に対応する発明は、請求項１にお
ける前記マスタ電力変換装置が、トルク指令を前記スレ
ーブ電力変換装置に分配するトルク指令入出力回路を更
に具備し、前記スレーブ電力変換装置が、前記マスタ電
力変換装置からのトルク指令に基づき前記交流電動機に
電力を供給するトルク制御回路と、前記速度制御回路と
前記トルク制御回路とを切り替える制御切替回路とを更
に具備することを特徴とする。
ける前記マスタ電力変換装置が、トルク指令を前記スレ
ーブ電力変換装置に分配するトルク指令入出力回路を更
に具備し、前記スレーブ電力変換装置が、前記マスタ電
力変換装置からのトルク指令に基づき前記交流電動機に
電力を供給するトルク制御回路と、前記速度制御回路と
前記トルク制御回路とを切り替える制御切替回路とを更
に具備することを特徴とする。
【０００９】請求項３に対応する発明は、請求項１にお
ける前記Ｎ台の電力変換装置のうちの偶数台を制御装置
１台と電力変換主回路２台との組合せにより２巻線電動
機を制御するツイン電力変換器に置き換えたことを特徴
とする。
ける前記Ｎ台の電力変換装置のうちの偶数台を制御装置
１台と電力変換主回路２台との組合せにより２巻線電動
機を制御するツイン電力変換器に置き換えたことを特徴
とする。
【００１０】上記請求項１にあたっては、専用の電力変
換器を用いることなく、三相巻線を１組有する電動機を
制御できる電力変換器を複数台組み合わせることによ
り、三相巻線を３組以上有する電動機を制御できる交流
電動機制御装置を提供できる。
換器を用いることなく、三相巻線を１組有する電動機を
制御できる電力変換器を複数台組み合わせることによ
り、三相巻線を３組以上有する電動機を制御できる交流
電動機制御装置を提供できる。
【００１１】上記請求項２にあたっては、専用の電力変
換器を用いることなく、三相巻線を１組有する電動機を
制御できる電力変換器を複数台組み合わせ、さらに１台
のマスタ電力変換器を速度制御とし、その他のスレーブ
電力変換器をトルク制御とすることにより、三相巻線を
３組以上有する電動機をより安定に可変速制御できる交
流電動機制御装置を提供できる。
換器を用いることなく、三相巻線を１組有する電動機を
制御できる電力変換器を複数台組み合わせ、さらに１台
のマスタ電力変換器を速度制御とし、その他のスレーブ
電力変換器をトルク制御とすることにより、三相巻線を
３組以上有する電動機をより安定に可変速制御できる交
流電動機制御装置を提供できる。
【００１２】上記請求項３にあたっては、専用の電力変
換器を用いることなく、三相巻線を２組以下有する電動
機を制御できる電力変換器を複数台組み合わせることに
より、三相巻線を３組以上有する電動機を可変速できる
交流電動機制御装置を安価に提供できる。
換器を用いることなく、三相巻線を２組以下有する電動
機を制御できる電力変換器を複数台組み合わせることに
より、三相巻線を３組以上有する電動機を可変速できる
交流電動機制御装置を安価に提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の交流
電動機制御装置の第１の実施形態を、図１を参照して説
明する。
電動機制御装置の第１の実施形態を、図１を参照して説
明する。
【００１４】本実施形態の交流電動機制御装置は、マス
タインバータ１０１と、スレーブインバータ３１１とに
より、三相巻線２組を有する電動機１５´を可変速駆動
するものである。マスタインバータ１０１及びスレーブ
インバータ３１１は、それぞれ制御装置２０１を有し、
各制御装置２０１は、半導体素子からなる電力変換主回
路２１，４１を制御する。電力変換主回路２１は電動機
１５´の一の三相巻線に交流電力を供給し、電力変換主
回路４１は電動機１５´の他の三相巻線に交流電力を供
給する。
タインバータ１０１と、スレーブインバータ３１１とに
より、三相巻線２組を有する電動機１５´を可変速駆動
するものである。マスタインバータ１０１及びスレーブ
インバータ３１１は、それぞれ制御装置２０１を有し、
各制御装置２０１は、半導体素子からなる電力変換主回
路２１，４１を制御する。電力変換主回路２１は電動機
１５´の一の三相巻線に交流電力を供給し、電力変換主
回路４１は電動機１５´の他の三相巻線に交流電力を供
給する。
【００１５】ここで制御装置２０１を説明する。本実施
形態の制御装置２０１は、図６及び図７に示す制御装置
２に、ＰＧ位相演算回路１０、位相演算切替回路１１及
びＰＧ出力変換回路１２を追加したものである。
形態の制御装置２０１は、図６及び図７に示す制御装置
２に、ＰＧ位相演算回路１０、位相演算切替回路１１及
びＰＧ出力変換回路１２を追加したものである。
【００１６】図１のマスタインバータ１０１において、
速度指令が速度制御回路３に入力される。速度制御回路
３では三相２巻線電動機１５を速度指令どおりの速度に
制御するために必要なトルク指令を出力する。このトル
ク指令電動機制御回路１３で電力変換主回路２１に与え
られるパルス列に変換される。電力変換主回路２１では
与えられたパルス列に応じて半導体素子のオン／オフ制
御を行い、電動機１５´の三相１巻線分に交流電力を与
える。
速度指令が速度制御回路３に入力される。速度制御回路
３では三相２巻線電動機１５を速度指令どおりの速度に
制御するために必要なトルク指令を出力する。このトル
ク指令電動機制御回路１３で電力変換主回路２１に与え
られるパルス列に変換される。電力変換主回路２１では
与えられたパルス列に応じて半導体素子のオン／オフ制
御を行い、電動機１５´の三相１巻線分に交流電力を与
える。
【００１７】一方、電動機１５´の回転軸に取付けられ
た位置検出器１６からの出力信号を位相演算回路９に入
力し、電動機位相信号を得る。この場合、位相演算切替
回路１１のスイッチは位相演算回路９に接続されてお
り、ＰＧ位相演算回路１０は無視される。位相演算回路
９からの電動機位相信号は微分回路１４に入力され速度
帰還信号となり速度制御回路３へ入力される。
た位置検出器１６からの出力信号を位相演算回路９に入
力し、電動機位相信号を得る。この場合、位相演算切替
回路１１のスイッチは位相演算回路９に接続されてお
り、ＰＧ位相演算回路１０は無視される。位相演算回路
９からの電動機位相信号は微分回路１４に入力され速度
帰還信号となり速度制御回路３へ入力される。
【００１８】また、電動機位相信号はＰＧ出力変換回路
１２に入力され、ここで図２及び図３に示すように、の
こぎり波状の位相信号をＡ相パルス、Ｂ相パルス、Ｚ相
パルスの３種類のＰＧパルス信号に変換する。図２，図
３では、図面の簡単化のために、１回転あたり４パルス
のＰＧ信号となっているが、実際には１回転あたり数十
パルスから数百パルスのＰＧ信号となって出力される。
１２に入力され、ここで図２及び図３に示すように、の
こぎり波状の位相信号をＡ相パルス、Ｂ相パルス、Ｚ相
パルスの３種類のＰＧパルス信号に変換する。図２，図
３では、図面の簡単化のために、１回転あたり４パルス
のＰＧ信号となっているが、実際には１回転あたり数十
パルスから数百パルスのＰＧ信号となって出力される。
【００１９】図１のスレーブインバータ３１１では、位
相演算切替回路１１のスイッチがＰＧ位相演算回路１０
に接続されており、マスタインバータ１０１から出力さ
れるＰＧ信号がＰＧ位相演算回路１０に入力され、電動
機位相信号に変換される。ＰＧ位相演算回路１０では入
力されるＰＧ信号パルス数およびパルス周期から電動機
１５´の回転速度を演算し、この回転速度を積分するこ
とにより電動機位相信号を得る。さらにＺ相パルスの立
上がりエッジを検出し、このタイミングで電動機位相信
号を０クリアすることで、マスタインバータ１０１とス
レーブインバータ３１１との電動機位相信号の絶対位相
を一致させることができる。その他の動作はマスタイン
バータ１と同様で、電力変換主回路４１では半導体素子
のオン／オフ制御を行い、電動機１５´の三相１巻線分
に交流電力を与える。
相演算切替回路１１のスイッチがＰＧ位相演算回路１０
に接続されており、マスタインバータ１０１から出力さ
れるＰＧ信号がＰＧ位相演算回路１０に入力され、電動
機位相信号に変換される。ＰＧ位相演算回路１０では入
力されるＰＧ信号パルス数およびパルス周期から電動機
１５´の回転速度を演算し、この回転速度を積分するこ
とにより電動機位相信号を得る。さらにＺ相パルスの立
上がりエッジを検出し、このタイミングで電動機位相信
号を０クリアすることで、マスタインバータ１０１とス
レーブインバータ３１１との電動機位相信号の絶対位相
を一致させることができる。その他の動作はマスタイン
バータ１と同様で、電力変換主回路４１では半導体素子
のオン／オフ制御を行い、電動機１５´の三相１巻線分
に交流電力を与える。
【００２０】以上のように本実施形態によれば、三相Ｎ
巻線（Ｎは２以上の整数）を有する電動機１５´である
場合でも、マスタインバータ１台とスレーブインバータ
を（Ｎ〜１）台組み合わせることにより、電動機１５´
を可変速駆動することができる。
巻線（Ｎは２以上の整数）を有する電動機１５´である
場合でも、マスタインバータ１台とスレーブインバータ
を（Ｎ〜１）台組み合わせることにより、電動機１５´
を可変速駆動することができる。
【００２１】（第２の実施形態）本発明の交流電動機制
御装置の第２の実施形態を、図４を参照して説明する。
御装置の第２の実施形態を、図４を参照して説明する。
【００２２】本実施形態の交流電動機制御装置は、マス
タインバータ１０２と、スレーブインバータ３１２とに
より、三相巻線２組を有する電動機１５´を可変速駆動
するものである。マスタインバータ１０２は制御装置２
０２を有し、スレーブインバータ３１２は制御装置２０
２´を有し、制御装置２０２，２０２´は、半導体素子
からなる電力変換主回路２１，４１を制御する。電力変
換主回路２１は電動機１５´の一の三相巻線に交流電力
を供給し、電力変換主回路４１は電動機１５´の他の三
相巻線に交流電力を供給する。
タインバータ１０２と、スレーブインバータ３１２とに
より、三相巻線２組を有する電動機１５´を可変速駆動
するものである。マスタインバータ１０２は制御装置２
０２を有し、スレーブインバータ３１２は制御装置２０
２´を有し、制御装置２０２，２０２´は、半導体素子
からなる電力変換主回路２１，４１を制御する。電力変
換主回路２１は電動機１５´の一の三相巻線に交流電力
を供給し、電力変換主回路４１は電動機１５´の他の三
相巻線に交流電力を供給する。
【００２３】ここで制御装置２０２を説明する。本実施
形態の制御装置２０２は、図１に示す制御装置２０１
に、トルク制御回路４、制御切替回路５、トルク指令入
出力回路６、トルク指令出力回路７、トルク指令入力回
路８を追加したものであり、制御装置２０２´は、制御
装置２０２から微分回路１４を取り去った構成である。
形態の制御装置２０２は、図１に示す制御装置２０１
に、トルク制御回路４、制御切替回路５、トルク指令入
出力回路６、トルク指令出力回路７、トルク指令入力回
路８を追加したものであり、制御装置２０２´は、制御
装置２０２から微分回路１４を取り去った構成である。
【００２４】制御装置２０２，２０２´において、図４
に示すように、トルク指令出力７とトルク指令入力８か
らなるトルク指令入出力回路６と、制御切替回路５を設
ける。トルク指令入出力回路６は、アナログ／デジタル
変換器とデジタル／アナログ変換器を用いた構成やシリ
アル伝送を用いた構成で実現できる。マスタインバータ
１０２では制御切替回路５のスイッチを速度制御回路３
に接続し、速度制御の出力であるトルク指令をトルク指
令出力７から出力する。
に示すように、トルク指令出力７とトルク指令入力８か
らなるトルク指令入出力回路６と、制御切替回路５を設
ける。トルク指令入出力回路６は、アナログ／デジタル
変換器とデジタル／アナログ変換器を用いた構成やシリ
アル伝送を用いた構成で実現できる。マスタインバータ
１０２では制御切替回路５のスイッチを速度制御回路３
に接続し、速度制御の出力であるトルク指令をトルク指
令出力７から出力する。
【００２５】スレーブインバータ３１２ではマスタイン
バータ１０２から出力されたトルク指令をトルク指令入
力回路８で受信する。制御切替回路５はトルク制御回路
４に接続されており、速度制御回路３は無視される。
バータ１０２から出力されたトルク指令をトルク指令入
力回路８で受信する。制御切替回路５はトルク制御回路
４に接続されており、速度制御回路３は無視される。
【００２６】以上のように本実施形態によれば、三相Ｎ
巻線（Ｎは２以上の整数）を有する電動機１５´である
場合でも、マスタインバータ１台とスレーブインバータ
を（Ｎ〜１）台組み合わせることにより、電動機１５´
を可変速駆動することができる。
巻線（Ｎは２以上の整数）を有する電動機１５´である
場合でも、マスタインバータ１台とスレーブインバータ
を（Ｎ〜１）台組み合わせることにより、電動機１５´
を可変速駆動することができる。
【００２７】（第３の実施形態）第１、第２の実施形態
では三相Ｎ巻線電動機を駆動するためにＮ台のインバー
タが必要である。図５に示すように、例えば三相３巻線
電動機１７を駆動する場合、マスタインバータ１０２の
制御装置２０２の１台で電力変換主回路２１および２２
の２台分を駆動できるツイン構成にすることで、電力変
換主回路の台数は３台分必要ではあるが、制御装置を１
台分削減できる。
では三相Ｎ巻線電動機を駆動するためにＮ台のインバー
タが必要である。図５に示すように、例えば三相３巻線
電動機１７を駆動する場合、マスタインバータ１０２の
制御装置２０２の１台で電力変換主回路２１および２２
の２台分を駆動できるツイン構成にすることで、電力変
換主回路の台数は３台分必要ではあるが、制御装置を１
台分削減できる。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、三
相２巻線または三相１巻線電動機制御装置を複数台組み
合わせることにより、三相Ｎ巻線電動機（Ｎは３以上の
整数）を可変速駆動できる制御装置を提供することがで
きる。
相２巻線または三相１巻線電動機制御装置を複数台組み
合わせることにより、三相Ｎ巻線電動機（Ｎは３以上の
整数）を可変速駆動できる制御装置を提供することがで
きる。
【図１】本発明による交流電動機制御装置の第１の実施
形態を説明するための構成図。
形態を説明するための構成図。
【図２】本発明による交流電動機制御装置のＰＧ出力変
換回路１２の正転時の動作を説明するための波形図。
換回路１２の正転時の動作を説明するための波形図。
【図３】本発明による交流電動機制御装置のＰＧ出力変
換回路１２の逆転時の動作を説明するための波形図。
換回路１２の逆転時の動作を説明するための波形図。
【図４】本発明による交流電動機制御装置の第２の実施
形態を説明するための構成図。
形態を説明するための構成図。
【図５】本発明による交流電動機制御装置の第３の実施
形態を説明するための構成図。
形態を説明するための構成図。
【図６】従来の三相１巻線電動機駆動装置の構成図。
【図７】従来の三相２巻線電動機駆動装置（ツイン制御
装置）の構成図。
装置）の構成図。
１０１，１０２…マスタインバータ ２０１，２０２，２０２´…制御装置 ３…速度制御回路 ４…トルク制御回路 ５…制御切替回路 ６…トルク指令入出力回路 ７…トルク指令出力 ８…トルク指令入力 ９…位相演算回路 １０…ＰＧ位相演算回路 １１…位相演算切替回路 １２…ＰＧ出力変換回路 １３…電動機制御回路 １４…微分回路 １５´…三相２巻線電動機 １６…位置検出器 １７…三相３巻線電動機 ２１…電力変換主回路１ ２２…電力変換主回路２ ３１１，３１２…スレーブインバータ ４１…電力変換主回路
Claims (3)
- 【請求項１】三相巻線をＮ組（Ｎは２以上の整数）有す
る交流電動機を可変速制御する交流電動機制御装置にお
いて、 前記交流電動機に交流電力を供給する電力変換装置がＮ
台有り、該Ｎ台の電力変換装置のうち１台をマスタ電力
変換装置とし、その他をスレーブ電力変換装置として構
成され、各電力変換装置は、 前記交流電動機の位相を演算する位相演算回路と、 この位相演算回路により求めた電動機位相をＡ，Ｂ，Ｚ
相の三相パルスジェネレータ出力に変換するＰＧ出力変
換回路と、 このＰＧ出力変換回路により得たＡ，Ｂ，Ｚ相の三相パ
ルスジェネレータ信号から電動機位相を演算するＰＧ位
相演算回路と、 前記位相演算回路とＰＧ位相演算回路とを切り替える位
相演算切替回路とを具備することを特徴とする交流電動
機制御装置。 - 【請求項２】前記マスタ電力変換装置は、トルク指令を
前記スレーブ電力変換装置に分配するトルク指令入出力
回路を更に具備し、 前記スレーブ電力変換装置は、前記マスタ電力変換装置
からのトルク指令に基づき前記交流電動機に電力を供給
するトルク制御回路と、前記速度制御回路と前記トルク
制御回路とを切り替える制御切替回路とを更に具備する
ことを特徴とする請求項１記載の交流電動機制御装置。 - 【請求項３】前記Ｎ台の電力変換装置のうちの偶数台を
制御装置１台と電力変換主回路２台との組合せにより２
巻線電動機を制御するツイン電力変換器に置き換えたこ
とを特徴とする請求項１記載の交流電動機制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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2000
- 2000-04-05 JP JP2000103741A patent/JP2001292587A/ja active Pending
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