JP2003244981A - 交流電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷変動が大きく力率が急激に変動するよう
な交流電動機に対しても、印加する交流電圧実効値を正
確に制御する交流電動機の制御装置を得る。 【解決手段】 交流電源３と交流電動機４との間のサイ
リスタを駆動させることにより、交流電動機４に印加す
る交流電圧の制御を行う制御装置であって、交流電動機
４に印加された実際の電圧値を検出して検出電圧値を出
力する電圧検出器６と、電圧指令値と検出電圧値とを比
較して、電圧指令値が検出電圧値より大きい場合には点
弧角の値を減少させて、電圧指令値が検出電圧値より小
さい場合には点弧角の値を増加させて、当該点呼角の値
を出力する電圧制御器１８と、交流電源３の電圧位相の
値が電圧制御器１８から出力される点弧角の値に一致す
るタイミングで、サイリスタ１，２を点呼するサイリス
タ点弧信号発生回路１０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は交流電動機の制御
装置に関し、特に、交流電動機に印加する交流電圧を制
御するための交流電動機の制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電圧一定の交流電源からの電力を制御す
る方法として、サイリスタやトライアックなどの他励半
導体素子（自ら電流を遮断することが出来ない半導体素
子）を用いて、交流電圧の位相制御を行う電力調整回路
が良く知られている。図６は、オーム社刊「パワーエレ
クトロニクス入門」（昭和５９年５月初版）の１４９ペ
ージに記載された、サイリスタを用いた単相用の交流電
力調整回路の構成を示した図であり、以降は、当該文献
を文献１と称する。図６において、１，２は逆並列接続
された２つのサイリスタ、４は負荷であり、３は単相交
流電源である。図６の構成の交流電力調整回路におい
て、サイリスタ１，２は、交流電源３の電圧位相が所定
の値になった時に点呼するようサイリスタ駆動回路（図
示されていない）により点弧信号が入力され、交流電源
３の発生する電圧の内の一部の位相区間だけが負荷４に
印加されることにより電力調整回路として機能する。な
お、図６においては、サイリスタを逆並列に接続して使
用している例を示したが、上記文献１には、これらを一
つのトライアックに置き換えた構成についても記載され
ている。

【０００３】図７は、上記文献１の１５０ページに示さ
れた、負荷４が抵抗性負荷の場合の負荷４への印加電圧
波形を示すグラフである。交流電源３の電圧位相がαの
時にサイリスタ１に、また、α＋πの時にサイリスタ２
に点弧信号が入力される。サイリスタ１，２は他励半導
体素子であるため、通電方向に正電圧が印加されている
場合は、点弧信号により絶縁状態から導通状態に変化し
て電流が流れ、印加電圧の変化により素子を流れる電流
が０になると導通状態から絶縁状態に変化する。負荷４
が抵抗性負荷の場合は電圧が０になると負荷４に流れる
電流も０になるため、負荷４にはαからπ、および、α
＋πから２πの区間の間が通電区間となるので、図７に
示すような電圧波形が負荷に印加されることになり、印
加電圧の実効値を操作することが出来る。なお、上記の
位相角αは点弧角と呼ばれている。

【０００４】ところで、近年、交流電動機、特に、誘導
電動機の駆動制御において、部分負荷時の効率を印加電
圧を下げることにより改善する手法に関する提案が行わ
れている。図８は電気学会回転機研究会の平成１２年度
研究会資料（資料番号ＲＭ−００−１０７）に記載され
た、出力２．２ｋｗの三相誘導電動機における印加電圧
と効率の関係を示したグラフの一部であり、以降は同文
献を文献２と称する。図８のグラフにおいて、横軸は誘
導電動機の出力、縦軸は効率を表し、印加交流電圧の実
効値が２００Ｖの場合を破線、１００Ｖの場合を実線で
表している。図８を参照すれば、出力が大きいときには
電圧が２００Ｖの場合の方が効率が良いが、出力が小さ
いときは電圧が１００Ｖの方が効率が良く、８００Ｗ付
近がその境目であることが理解できる。

【０００５】図９は、上記文献２に示された三相交流電
動機の電圧制御装置の構成であるが、この回路構成は、
図６の回路を三相電源に対して構成し、素子をサイリス
タからトライアックに変更したものであって、同様の回
路構成が文献１にも記載されている。なお、図９では、
高周波電流抑制用のリアクトルおよび実験用の電力計・
電流計・電圧計が加えられている。図９の回路構成の装
置において、図６同様に、点弧角αを操作する位相制御
を行えば、先に説明したように、三相誘導電動機に加え
る印加交流電圧の実効値を操作することが出来、三相誘
導電動機の部分負荷時の効率を改善することが出来る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６の電圧
制御装置において負荷４が誘導性負荷の場合は、電圧と
電流に位相差が生じるために通電区間が図７に比べて長
くなる。図１０は文献１の１５３ページに示された誘導
性負荷の場合の印加電圧波形および負荷電流波形を示す
グラフである。図１０において、実線の波形が印加電圧
波形、破線の波形が負荷電流波形であり、誘導性負荷の
ため電圧と電流に位相差が生じて、通電区間がαからβ
＋πまでになることが分かる。なお、図中で斜線の区間
は、交流電源３の電圧が負荷４に印加されない区間であ
り、負荷４に印加される電圧の実効値は、電源電圧の実
効値より斜線の区間の実効値を除いたものである。

【０００７】以上に述べたように、図６の電圧制御装置
においては、点弧角αが同じでも力率角φによって出力
電圧が変化する。図１１はその関係を示したグラフであ
って、横軸は点弧角α、縦軸は電源電圧実効値Ｅに対す
る出力電圧実効値Ｅ_Ｌの比である。図１１より分かるよ
うに、力率ｃｏｓφにより、点弧角αと出力電圧比の関
係が変化することが理解できる。

【０００８】一般的に、交流電動機は負荷により力率が
変化するため、図６あるいは図９に示した交流電力調整
回路を用いて電動機に印加する交流電圧実効値を正確に
制御することは、これまで説明した理由により、難し
く、特に、負荷変動が大きい装置に使用される交流電動
機の電圧実効値の制御に、図６あるいは図９の交流電圧
制御装置を適用することは困難であった。

【０００９】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、負荷変動が大きく力率が急激に変
動するような交流電動機に対して、印加する交流電圧実
効値を正確に制御できる交流電動機の制御装置を得るこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、交流電源と
交流電動機との間に接続された他励半導体素子を位相制
御することにより、上記交流電動機に印加する交流電圧
の制御を行う交流電動機の制御装置であって、上記交流
電源の電圧の位相角の値が点弧角の値に一致するタイミ
ングで、上記他励半導体素子を駆動させる他励半導体素
子駆動手段と、上記交流電動機に印加されるべき所望の
電圧値を示す電圧指令値を入力する電圧指令値入力手段
と、上記交流電動機に印加された実際の電圧値を検出し
て検出電圧値を出力する電圧検出手段と、上記電圧指令
値と上記検出電圧値とを比較して、上記電圧指令値が上
記検出電圧値より大きい場合には、上記電圧指令値と上
記検出電圧値との差を補償する分だけ点弧角の値を減少
させて、上記電圧指令値が上記検出電圧値より小さい場
合には、上記電圧指令値と上記検出電圧値との差を補償
する分だけ点弧角の値を増加させるための点弧角指令信
号を出力する点弧角制御手段とを備え、上記他励半導体
素子駆動手段が、上記点弧角制御手段により出力される
上記点弧角指令信号により指定された点弧角の値を用い
て、上記他励半導体素子を駆動させる交流電動機の制御
装置である。

【００１１】また、上記交流電動機に流れる電流を検出
して検出電流値を出力する電流検出手段と、上記検出電
流値および上記検出電圧値から上記交流電動機の力率を
演算する力率演算手段と、上記点弧角制御手段の上記点
弧角の出力に対して上記力率に基づく補償を行う補償手
段とをさらに備えている。

【００１２】また、上記電圧制御手段が、上記交流電源
の電圧と上記検出電圧値との比が、上記点弧角の変化に
伴って変化する非線形な変化率を線形化して、上記電圧
検出手段から入力された上記検出電圧値の値に対して上
記変化率に基づく補償を行う線形化演算部を含んでい
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１による交流電動機の制御装置の構成を示す図
である。本実施の形態における制御装置は、単相の交流
電源と制御対象である交流電動機との間に接続され、サ
イリスタやトライアック等の（自ら電流を遮断すること
が出来ない半導体素子である）他励半導体素子の位相制
御を行って、交流電動機に印加する交流電圧の実効値を
変化させて交流電圧の制御を行うための交流電動機の制
御装置である。図１において、１，２，３，４は、図６
と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、本
実施の形態においては、負荷４は、制御対象となる交流
電動機であり、例えば、誘導電動機から構成されている
ものとする。また、５は単相交流電源３の電圧位相に同
期した電源同期信号Ｖsyncを発生する電源位相検出器で
あり、６は、負荷（交流電動機）４に印加される電圧を
検出して検出電圧ｖ⁻を出力する電圧検出器である。７
は検出電圧ｖ⁻からその実効値相当信号ｖ⁻rmsを求め
る電圧実効値演算器、８は負荷（交流電動機）４に印加
されるべき電圧値を示す電圧指令値信号ｖ^＊rmsが入力
されて、当該電圧指令値信号ｖ^＊rmsから検出電圧実効
値相当信号ｖ⁻rmsを減じて電圧誤差信号ｖerrを出力す
る加算器、９は電圧誤差信号ｖerrに所定の制御演算を
行って点弧角指令信号αrefを出力する制御演算器であ
る。なお、電圧実効値演算器７、加算器８および制御演
算器９は、電圧指令値と上記検出電圧値とを比較して、
電圧指令値が上記検出電圧値より大きい場合には、電圧
指令値と検出電圧値との差を補償する分だけ点弧角の値
を減少させて、電圧指令値が検出電圧値より小さい場合
には、電圧指令値と検出電圧値との差を補償する分だけ
点弧角の値を増加させて、検出電圧値が電圧指令値と等
しい値になるように制御するための点弧角指令信号を出
力する電圧制御器１８を構成している。１０は点弧角指
令信号αrefに従って電源同期信号Ｖsyncを参照しなが
らサイリスタ１，２に対して点呼信号を出力するサイリ
スタ点弧信号発生回路である。すなわち、具体的には、
交流電源３の電圧位相の値を電源同期信号Ｖsyncから求
め、交流電源３の電圧位相の値がαrefになった時にサ
イリスタ１に点呼信号が入力され、交流電源３の電圧位
相の値がαref＋πになった時にサイリスタ２に点呼信
号が入力される。なお、サイリスタ１，２は他励半導体
素子であるため、通電方向に正電圧が印加されている場
合は、点弧信号により絶縁状態から導通状態に変化して
電流が流れ、印加電圧の変化により素子を流れる電流が
０になると導通状態から絶縁状態に変化する。負荷（交
流電動機）４が抵抗性負荷の場合は電圧が０になると負
荷（交流電動機）４に流れる電流も０になるため、負荷
（交流電動機）４は、αrefからπ、および、αref＋π
から２πの区間の間が通電区間となる。

【００１４】次に動作について説明する。本実施の形態
の交流電動機の制御装置では、負荷（交流電動機）４に
印加する所望の電圧実効値は電圧指令値信号ｖ^＊rmsで
与えられる。一方、実際に負荷（交流電動機）４に印加
されている電圧実効値は、電圧検出器６からの検出電圧
ｖ⁻を電圧実効値演算器７に入力して得られる検出電圧
実効値相当信号ｖ⁻rmsとして求められており、電圧指
令値信号ｖ^＊rmsと検出電圧実効値相当信号ｖ⁻rmsの差
を加算器８により演算して得られる電圧誤差信号ｖerr
は、制御演算器９に入力される。上述の図１１に示すよ
うに、位相制御による交流電力制御回路では、点弧角α
が増加すると出力電圧実効値は小さくなるので、この制
御演算器９は、電圧誤差信号ｖerrが正の場合、即ち、
電圧指令値信号ｖ^＊rmsが検出電圧実効値相当信号ｖ⁻r
msより大きい場合には点弧角を減少させ、電圧誤差信号
ｖerrが負の場合、即ち、電圧指令値信号ｖ^＊rmsが検出
電圧実効値相当信号ｖ⁻rmsより小さい場合には点弧角
を増加させるような点弧角指令信号αrefを出力するよ
う、例えば、下記（１）式に伝達関数が表されるよう
な、負のゲインをもつ比例積分器で構成されている。な
お（１）式において、ｋ_ｐは比例ゲイン、Ｔ_ｉは積分時
定数であり、ｓは微分演算子である。

【００１５】

【数１】

【００１６】この点弧角指令信号αrefは電源位相検出
器５からの電源同期信号Ｖsyncとともにサイリスタ点弧
信号発生回路１０に入力され、当該点弧角指令信号αre
fに従って、サイリスタ点呼信号発生回路１０が、サイ
リスタ１，２を点呼する。この際に、制御演算器９は、
検出電圧実効値相当信号ｖ⁻rmsが電圧指令値信号ｖ ^＊r
msに一致するよう、点弧角指令信号αrefを調整する。
このようなフィードバック制御を行うことにより、負荷
変動が大きく力率が急激に変動するような交流電動機に
対しても、印加する交流電圧実効値を正確に制御するこ
とができる。

【００１７】以上のように、本実施の形態に係る交流電
動機の制御装置においては、交流電動機に印加される電
圧を検出して検出電圧を出力する電圧検出器６と、その
検出電圧値が所望の値になるように点弧角を操作する電
圧制御器１８とを設けるようにしたので、負荷変動が大
きく力率が急激に変動するような交流電動機に対して
も、印加する交流電圧実効値を正確に制御することが出
来る。

【００１８】実施の形態２．力率ｃｏｓφが急激に変化
した場合、例えば、力率が１の負荷状態から負荷が減少
すると、そのとき負荷（交流電動機）４に印加される電
圧波形は、上述の図７の状態から同じく上述の図１０の
状態に変化し、過渡的に電圧実効値が増加する。また逆
に、例えば、力率が低い低負荷状態から負荷が増加する
と、電圧波形は図１０の状態から図７の状態に変化し、
過渡的に電圧実効値が減少する。これらの電圧誤差は制
御演算器９により時間とともに補償されるが、その応答
性を改善する方法として、力率角φを点弧角αに加えて
補償を行う方法が考えられる。

【００１９】図２は本発明の実施の形態２に係る交流電
動機の制御装置であり、図１に示しした実施の形態１の
構成に、符号１１，１２，１３の構成を追加したもので
ある。図２において、１１は負荷（交流電動機）４に流
れる電流を検出して検出電流ｉ⁻を出力する電流検出
器、１２は検出電流ｉ⁻および検出電圧ｖ⁻から負荷
（交流電動機）４の力率を演算して力率補償信号φcomp
を出力する力率演算器、１３は力率補償信号φcompを点
弧角指令信号αrefに加えて補正済みの点弧角指令信号
αcompを出力する加算器である。

【００２０】動作について説明する。負荷（交流電動
機）４の負荷が変動して力率が変化すると、それに応じ
た力率補償信号φcompが力率演算器１２により出力さ
れ、加算器１３により直ちにαrefが補正された点弧角
指令信号αcompが出力されるので、制御演算器９のみで
制御するよりも応答性が向上する。なお、検出電流ｉ⁻
および検出電圧ｖ⁻にノイズが混入した場合に備えて、
力率演算器１２と加算器１３の間にフィルタを挿入して
も良い。

【００２１】以上のように、本実施の形態においては、
上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、
さらに、負荷（交流電動機）４に流れる電流を検出して
検出電流を出力する電流検出器１１と、検出電流および
検出電圧から負荷（交流電動機）４の力率を演算する力
率演算器１２を設け、電圧制御器１８が点弧角を操作す
る際に、制御装置の出力電流を検出して負荷力率を算出
し、この負荷力率に基づく点弧角出力の補償を行うよう
にしたので、力率の変動に対する電圧制御の応答性を改
善することが出来る。

【００２２】実施の形態３．図１１に示すように、点弧
角αの増加により出力電圧実効値が減少する変化率は力
率ｃｏｓφおよび出力電圧により非線形に変化する。こ
のため、上記の式（１）に示したような線形の制御演算
器を使用すると、広い範囲の力率ｃｏｓφおよび出力電
圧に対応して安定かつ高応答に制御演算器１０を調整す
ることが困難な場合がある。その対策として、図１１の
関係が線形で近似できるような状態量を用いて制御を行
う方法がある。

【００２３】図３は図１１において、縦軸を１から電源
電圧実効値Ｅに対する出力電圧実効値Ｅ_Ｌの比を減じた
値の平方根としたものである。図より分かるように、前
記の縦軸の状態量でみると横軸である点弧角αと縦軸は
ほぼ比例関係と見なせることがわかる。このことより、
前記の１から電源電圧実効値Ｅに対する出力電圧実効値
Ｅ_Ｌの比を減じた値の平方根を用いて制御系を構成すれ
ば、広い範囲の力率ｃｏｓφおよび出力電圧に対応して
安定かつ高応答な制御系が構成できる。

【００２４】図４は、本実施の形態に係る交流電動機の
制御装置の構成を示したものであり、図２に示した実施
の形態２の構成に、符号１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６
ｂ，１７で示される構成を追加したものである。図４に
おいて、１５ａは電源電圧相当信号Ｖsourceから検出電
圧実効値相当信号ｖ⁻rmsを減じる加算器、１５ｂは電
源電圧相当信号Ｖsourceから電圧指令値信号ｖ^＊rmsを
減じる加算器、１６ａ，１６ｂは加算器１５ａ，１５ｂ
のそれぞれの出力の平方根を演算する平方根演算器であ
り、１６ａが線形化後の検出電圧実効値相当信号ｖ⁻rm
s'、１６ｂが線形化後の電圧指令値信号ｖ^＊rms'を出力
する。

【００２５】動作について説明すれば、加算器１５ａお
よび平方根演算器１６ａにより、検出電圧実効値相当信
号ｖ⁻rmsが図３の縦軸相当値である検出電圧実効値相
当信号ｖ⁻rms'に、また、加算器１５ｂおよび平方根演
算器１６ｂにより、電圧指令値信号ｖ^＊rmsが電圧指令
値信号ｖ^＊rms'に変換されて線形化が行われる。以上の
加算器１５ａ，１５ｂ、平方根演算器１６ａ，１６ｂに
より線形化演算器１７が構成されており、その出力であ
る検出電圧実効値相当信号ｖ⁻rms'および電圧指令値信
号ｖ^＊rms'を用いて、これまでの実施の形態同様に加算
器８および制御演算器９により電圧制御器１８が構成さ
れている。なお、本実施の形態では、図３に示すような
線形化が行われているので正のゲインを持つ制御演算器
が使用される。なお、本実施の形態は、実施の形態２に
制御系の線形化の改良を加えたものであるが、この場合
に限らず、実施の形態１に同様の改良を加えても効果が
あるのはいうまでもない。また、本実施の形態では、図
３のグラフの縦軸に示した計算式を用いて線形化を行う
線形化演算器について説明したが、ルックアップテーブ
ルを用いるなどのその他の線形化手法を用いても同様の
効果があることはもちろんである。

【００２６】以上のように、本実施の形態においては、
上述の実施の形態１または２と同様の効果が得られると
ともに、さらに、電圧制御器１８の内部に、図１１に示
した点弧角αと出力電圧比の非線形な特性を補償するよ
うな、線形化演算器１７を設けるようにしたので、広い
範囲の力率および出力電圧に対応して安定かつ高応答な
制御系を構成することが出来る。

【００２７】実施の形態４．ここまでの実施の形態１〜
３においては、単相交流電動機に対する制御装置の構成
について説明してきたが、多相の交流電動機に対応した
制御装置ももちろん構成することが出来る。

【００２８】図５は、実施の形態１で示した交流電動機
の制御装置の構成を三相交流電動機に適用した本実施の
形態の構成を示したものである。図５において、１ａ，
２ａはサイリスタ、３は三相交流電源（多相の交流電
源）であって、４は負荷であり、三相交流電動機、例え
ば、誘導電動機から構成されている。サイリスタ１ａ、
２ａは、負荷（三相交流電動）４のＵ相と交流電源３の
Ｒ相の間に逆並列に接続して挿入され、負荷（三相交流
電動機）４のＵ相と交流電源３のＲ相の導通を制御す
る。同じように負荷（三相交流電動機）４のＶ相と交流
電源３のＷ相の間にサイリスタ１ｂ，２ｂが挿入され
て、負荷（三相交流電動機）４のＶ相と交流電源３のＳ
相間の導通を制御し、同じく交流電動機４のＷ相と交流
電源３のＴ相の間にサイリスタ１ｃ，２ｃが挿入されて
負荷（三相交流電動機）４のＷ相と交流電源３のＴ相間
の導通を制御する。

【００２９】５は三相電源３の電圧位相に同期した電源
同期信号Ｖsyncを発生する電源位相検出器であり、６は
負荷（三相交流電動機）４の各相に印加される電圧を検
出して検出電圧信号ｖ^―（図５においてはｖ^―の流れは
一つの線で表されているが実際にはＵ，Ｖ，Ｗの各相の
電圧を表す３つの電圧検出信号の組である）を出力する
電圧検出器である。７は三相の検出電圧ｖ^―からその合
成された実効値相当信号ｖ^―rmsを求める電圧実効値演
算器、８は電圧指令値信号ｖ^＊rmsから検出電圧実効値
相当信号ｖ^―rmsを減じて電圧誤差信号ｖerrを出力する
加算器、９は電圧誤差信号ｖerrに制御演算を行って点
弧角指令信号αrefを出力する制御演算器であり、電圧
実効値演算器７、加算器８および制御演算器９で電圧制
御器１８を構成している。１０は点弧角指令信号αref
に従って電源同期信号Ｖsyncを参照しながらサイリスタ
１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂ，１ｃ，２ｃを所望のタイミン
グで点呼するサイリスタ点弧信号発生回路である。

【００３０】本実施の形態は、以上のように構成されて
いるので、実施の形態１同様に三相交流電動機４に印加
する三相交流の実効値を所望の値ｖ^＊rmsに制御するこ
とが出来、実施の形態１と同様の効果を得ることができ
る。

【００３１】なお、本実施の形態では、実施の形態１に
示した交流電動機の制御装置の構成を三相交流電動機に
適用した場合を示したが、この場合に限らず、実施の形
態２および３の交流電動機の制御装置についても同様に
三相交流電動機に適用できることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、交流電源と交流電動機との
間に接続された他励半導体素子を位相制御することによ
り、上記交流電動機に印加する交流電圧の制御を行う交
流電動機の制御装置であって、上記交流電源の電圧の位
相角の値が点弧角の値に一致するタイミングで、上記他
励半導体素子を駆動させる他励半導体素子駆動手段と、
上記交流電動機に印加されるべき所望の電圧値を示す電
圧指令値を入力する電圧指令値入力手段と、上記交流電
動機に印加された実際の電圧値を検出して検出電圧値を
出力する電圧検出手段と、上記電圧指令値と上記検出電
圧値とを比較して、上記電圧指令値が上記検出電圧値よ
り大きい場合には、上記電圧指令値と上記検出電圧値と
の差を補償する分だけ点弧角の値を減少させて、上記電
圧指令値が上記検出電圧値より小さい場合には、上記電
圧指令値と上記検出電圧値との差を補償する分だけ点弧
角の値を増加させるための点弧角指令信号を出力する点
弧角制御手段とを備え、上記他励半導体素子駆動手段
が、上記点弧角制御手段により出力される上記点弧角指
令信号により指定された点弧角の値を用いて、上記他励
半導体素子を駆動させる交流電動機の制御装置であるの
で、負荷変動が大きく力率が急激に変動するような交流
電動機に対しても、印加する交流電圧実効値を正確に制
御することが出来る。

【００３３】また、上記交流電動機に流れる電流を検出
して検出電流値を出力する電流検出手段と、上記検出電
流値および上記検出電圧値から上記交流電動機の力率を
演算する力率演算手段と、上記電圧制御手段の上記点弧
角の出力に対して上記力率に基づく補償を行う補償手段
とをさらに備えて、上記点弧角制御手段が点弧角を操作
する際に、上記交流電動機の電流を検出して負荷力率を
算出し、この負荷力率に基づく点弧角出力の補償を行う
ようにしたので、力率の変動に対する電圧制御の応答性
を改善することが出来る。

【００３４】また、上記電圧制御手段が、上記交流電源
の電圧と上記検出電圧値との比が、上記点弧角の変化に
伴って変化する非線形な変化率を線形化して、上記電圧
検出手段から入力される上記検出電圧値の値に対して上
記変化率に基づく補償を行う線形化演算部を含み、点弧
角と検出電圧比との非線形な特性を補償するようにした
ので、広い範囲の力率および検出電圧に対応して安定か
つ高応答な制御系を構成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る交流電動機の制
御装置の構成を示した構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態２に係る交流電動機の制
御装置の構成を示した構成図である。

【図３】 本発明の実施の形態３に係る交流電動機の制
御装置に設けられた線形化演算器による演算結果が線形
化されていることを示す説明図である。

【図４】 本発明の実施の形態３に係る交流電動機の制
御装置の構成を示した構成図である。

【図５】 本発明の実施の形態４に係る交流電動機の制
御装置の構成を示した構成図である。

【図６】 サイリスタを用いた従来の交流電力調整回路
の構成を示した回路図である。

【図７】 負荷が抵抗性負荷の場合の負荷への印加電圧
波形を示す説明図である。

【図８】 従来の三相誘導電動機における印加電圧と効
率の関係を示した説明図である。

【図９】 従来の三相交流電動機の電圧制御装置の構成
を示した構成図である。

【図１０】 従来の誘導性負荷の場合の印加電圧波形お
よび負荷電流波形を示す説明図である。

【図１１】 図６の従来の電圧制御装置における各力率
角における点弧角と検出電圧比との関係を示した説明図
である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，２，２ａ，２ｂ，２ｃ サイリ
スタ、３ （単相または多相の）交流電源、４ 負荷、
５ 電源位相検出器、６ 電圧検出器、７ 電圧実効値
演算部、８ 加算器、９ 制御演算器、１０ サイリス
タ点弧信号発生回路、１１ 電流検出器、１２ 力率演
算器、１３ 加算器、１５ａ 加算器、１５ｂ 加算
器、１６ａ 平方根演算器、１６ｂ 平方根演算器、１
７ 線形化演算器、１８ 電圧制御器。

フロントページの続き (72)発明者 畠山 善博 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H550 BB01 CC05 DD03 DD04 EE01 EE03 GG06 HA10 HB02 LL15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と交流電動機との間に接続され
   た他励半導体素子を位相制御することにより、上記交流
   電動機に印加する交流電圧の制御を行う交流電動機の制
   御装置であって、 上記交流電源の電圧の位相角の値が点弧角の値に一致す
   るタイミングで、上記他励半導体素子を駆動させる他励
   半導体素子駆動手段と、 上記交流電動機に印加されるべき所望の電圧値を示す電
   圧指令値を入力する電圧指令値入力手段と、 上記交流電動機に印加された実際の電圧値を検出して検
   出電圧値を出力する電圧検出手段と、 上記電圧指令値と上記検出電圧値とを比較して、上記電
   圧指令値が上記検出電圧値より大きい場合には、上記電
   圧指令値と上記検出電圧値との差を補償する分だけ点弧
   角の値を減少させて、上記電圧指令値が上記検出電圧値
   より小さい場合には、上記電圧指令値と上記検出電圧値
   との差を補償する分だけ点弧角の値を増加させるための
   点弧角指令信号を出力する点弧角制御手段とを備え、 上記他励半導体素子駆動手段が、上記点弧角制御手段に
   より出力される上記点弧角指令信号により指定された点
   弧角の値を用いて、上記他励半導体素子を駆動させるこ
   とを特徴とする交流電動機の制御装置。
2. 【請求項２】 上記交流電動機に流れる電流を検出して
   検出電流値を出力する電流検出手段と、 検出された上記検出電流値および上記電圧検出手段によ
   り検出された上記検出電圧値から上記交流電動機の力率
   を演算する力率演算手段と、 上記点弧角制御手段の上記点弧角の出力に対して上記力
   率に基づく補償を行う補償手段とをさらに備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の交流電動機の制御装置。
3. 【請求項３】 上記点弧角制御手段が、 上記交流電源の電圧と上記検出電圧値との比が上記点弧
   角の変化に伴って変化する非線形な変化率を線形化し
   て、上記電圧検出手段から入力された上記検出電圧値の
   値に対して上記変化率に基づく補償を行う線形化演算部
   を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載
   の交流電動機の制御装置。