JP2005027424A - 電動機駆動システムの制御方法 - Google Patents
電動機駆動システムの制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005027424A JP2005027424A JP2003190149A JP2003190149A JP2005027424A JP 2005027424 A JP2005027424 A JP 2005027424A JP 2003190149 A JP2003190149 A JP 2003190149A JP 2003190149 A JP2003190149 A JP 2003190149A JP 2005027424 A JP2005027424 A JP 2005027424A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- value
- inverter
- drive system
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
【課題】電動機駆動システムを構成するインバータの半導体素子のスイッチングに伴って発生するサージ電圧を抑制し、駆動される交流電動機の絶縁劣化を軽減する制御方法を提供する。
【解決手段】直流電源の電圧をインバータ主回路4とインバータ制御回路4bとにより所望の交流電圧に変換し、この交流電圧により可変速駆動される交流電動機5が回生制動動作時に、前記直流電源からの給電を停止し、交流電源5からの回生電流により決定されるインバータ主回路4の入力直流電圧を抵抗チョッパ回路6の動作により前記交流電圧が出力可能な前記入力直流電圧とすることにより、前記サージ電圧の振幅をより小さくする。
【選択図】 図1
【解決手段】直流電源の電圧をインバータ主回路4とインバータ制御回路4bとにより所望の交流電圧に変換し、この交流電圧により可変速駆動される交流電動機5が回生制動動作時に、前記直流電源からの給電を停止し、交流電源5からの回生電流により決定されるインバータ主回路4の入力直流電圧を抵抗チョッパ回路6の動作により前記交流電圧が出力可能な前記入力直流電圧とすることにより、前記サージ電圧の振幅をより小さくする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の電動機駆動システムにおいては、前記抵抗チョッパ回路により前記電動機が回生制動動作時に前記インバータの入力直流電圧が跳ね上がるのを抑制する制御方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図6は上記特許文献を含む従来の電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、1は直流開閉器、2は図示の直流架線の直流電圧に対するフィルタ用のリアクトル、3は前記フィルタ用のコンデンサ、4は図示の如く自己消弧形素子としてのIGBTとダイオードの逆並列回路をブリッジ接続してなるインバータ主回路、4aはインバータ主回路4が所望の周波数,振幅の交流電圧を出力するためのインバータ制御回路、5は前記交流電圧により可変速駆動される誘導電動機などの交流電動機、6は制動抵抗6aと図示の如く自己消弧形素子としてのIGBTとダイオードの逆並列回路6bとからなる抵抗チョッパ回路、11は電圧設定値を設定する電圧設定器、12は抵抗チョッパ回路6の両端電圧、すなわち、インバータ主回路4の入力直流電圧を検出する電圧検出器、13は前記電圧設定値と前記入力直流電圧との大小判定を行い、前記入力直流電圧>電圧設定値の期間にはゲート駆動回路14を介して逆並列回路6bのIGBTをオンさせる制御信号を発する電圧レギュレータである。
【0004】
図6に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作時には、この電動機からインバータ主回路4への回生電流がコンデンサ3の充電電流となり、この電流によりインバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記電圧設定値を越えて跳ね上がると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13とにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させ、前記跳ね上がり電圧を抑え込むようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特公平7−93768号公報(第3頁〜4頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、図6に示したインバータ主回路4などを構成する自己消弧形素子のスイッチング速度の高速化に伴って、交流電動機5に過大なサージ電圧が繰り返し印加されることとなり、このサージ電圧に起因した交流電動機5の絶縁劣化が危惧されてきている。また、スイッチングに伴って流れる高周波の漏れ電流や放射ノイズが増加している。
【0007】
すなわち、図6に示した電動機駆動システムの従来の制御方法によると、インバータ主回路4の入力電圧は、交流電動機5が回生制動動作時に抵抗チョッパ回路6を動作させることにより、前記直流架線の直流電圧の上限値より若干高い値以下、すなわち、電圧設定器11で設定される電圧設定値以下に抑え込むようにしているので前記サージ電圧の値もほぼ一定値となり、従って、交流電動機5の絶縁劣化の軽減や漏れ電流などの低減を考慮した電動機駆動システムとは言えなかった。
【0008】
この発明の目的は、前記電動機駆動システムを構成する交流電動機に印加されるサージ電圧の振幅や漏れ電流の低減を、該交流電動機の回生制動動作時により小さくできる制御方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この第1の発明は直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムにおいて、
前記交流電動機が回生制動動作時には、前記直流電源からの給電を停止するとともに、この時の前記交流電圧検出値または該交流電圧を出力するための前記インバータの出力電圧指令値に基づいて導出される電圧設定値により前記抵抗チョッパ回路の電圧制御を行うことを特徴とした制御方法を用いる。
【0010】
第2の発明は前記第1の発明の電動機駆動システムの制御方法において、
前記電圧設定値は前記交流電圧検出値または出力電圧指令値に前記インバータの制御方法に基づく係数を乗算し、この乗算値に予め定めた底上値を加算した値にしたことを特徴とする。
【0011】
また、第3の発明は前記電動機駆動システムにおいて、
前記交流電動機が回生制動動作時には、前記直流電源からの給電を停止するとともに、この時の前記交流電動機の回転速度検出値または回転速度推定値に基づいて導出される電圧設定値により前記抵抗チョッパ回路の電圧制御を行うことを特徴とした制御方法を用いる。
【0012】
第4の発明は前記第3の発明の電動機駆動システムの制御方法において、
前記電圧設定値は前記交流電動機の回転速度検出値または回転速度推定値から前記インバータの出力電圧演算値を導出し、この出力電圧演算値に前記インバータの制御方法に基づく係数を乗算し、この乗算値に予め定めた底上値を加算した値にしたことを特徴とする。
【0013】
この発明は前記電動機駆動システムにおける交流電動機の回転速度をより低下させるとき、すなわち、該交流電動機の回生制動動作時にはインバータが出力する交流電圧の値をより小さくすることから、このときには、インバータの入力直流電圧の値もより小さくしても所望の前記交流電圧が出力できることに着目してなされたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の第1の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、図6に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【0015】
すなわち、図1に示した電動機駆動システムにおいて、1aは従来の直流開閉器1に対して、後述のインバータ制御回路4bからの回生状態信号により開路する機能が付加された直流開閉器、4bは交流電動機5を可変速駆動するために、例えばベクトル制御を行いつつ、インバータ制御回路4aがインバータ主回路4を介して所望の周波数,振幅の交流電圧を出力するときの出力電圧指令値および交流電動機5が回生制動動作状態になったときの回生状態信号とを外部に出力する機能が付加されたインバータ制御回路、14aは前記回生状態信号によりゲート駆動回路14の動作をさせる機能が付加されたゲート駆動回路、20は従来の電圧設定器11に代わる電圧設定値演算回路である。
【0016】
図1に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作状態になっているときの動作を、図2に示す如く乗算演算器21、係数設定器22、加算演算器23、底上値設定器24からなる電圧設定値演算回路20を参照しつつ、以下に説明する。
【0017】
すなわち、交流電動機5が回生制動動作状態になり、インバータ制御回路4bから回生状態信号が発せられると、この回生状態信号により直流開閉器1aが閉路状態から開路状態に切り換わって、図示の直流架線からの給電が断たれ、このときには交流電動機5からインバータ主回路4への回生電流により、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が決定される。また、上述の交流電動機5の回生制動動作時には、出力電圧指令値に基づいてインバータ主回路4が出力する交流電圧の値をより低下させる制御動作をインバータ制御回路4bが行うことから、インバータ主回路4の入力直流電圧の値もより低下させても所望の前記交流電圧が出力できる。従って、後述の電圧設定値演算回路20が出力する電圧設定値をより低下させるとともに、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記電圧設定値を越えると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13と前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aとにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させるようにしている。
【0018】
従って、図2に示した電圧設定値演算回路20では前記出力電圧指令値を入力して、この出力電圧指令値にインバータ制御回路4bで行われているインバータ主回路4のPWM変調方法、すなわち、正弦波変調,台形波変調などに係わる係数(例えば正弦波変調では1.5程度、台形波変調では1.3程度)としての係数設定器22の設定値を乗算演算器21で乗算することにより、このときに必要な入力直流電圧を導出し、さらに、この入力直流電圧にインバータ主回路4における電圧降下分や前記PWM変調の際の制御余裕などを底上値(インバータ主回路4の通常時の入力直流電圧(例えば、300ボルト)の10%程度に相当する値)としての底上値設定器24の設定値を加算演算器23で加算した値を前記電圧設定値とすることにより、交流電動機5が回生制動動作時に前記出力電圧指令値が徐々に低下するのに伴って、前記電圧設定値も徐々に低下していく。
【0019】
その結果、図1に示した電動機駆動システムでは、交流電動機5に印加されるサージ電圧の振幅を、この交流電動機5の回生制動動作時にはインバータ主回路4の入力直流電圧を通常時より低くすることにより、抑制することができる。
【0020】
なお、図1に示した電動機駆動システムでは、インバータ制御回路4bの内部演算値である出力電圧指令値を用いているが、この出力電圧指令値に代えてインバータ主回路4が出力する交流電圧の検出値を用いてもよい。
【0021】
図3は、この発明の第2の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、図1に示した実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【0022】
すなわち、図3に示した電動機駆動システムにおいて、13aは後述の電圧設定値演算回路30からの第1電圧設定値と電圧検出器12で検出されたインバータ主回路4の入力直流電圧との間に入力直流電圧>第1電圧設定値なる関係が成立したときに、前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aを介して抵抗チョッパ回路6を動作させてこの状態を保持し、この保持状態によって低下するインバータ主回路4の入力直流電圧と電圧設定値演算回路30からの第2電圧設定値との間に、入力直流電圧<第2電圧設定値なる関係が成立したときに、前記保持状態を解除して抵抗チョッパ回路6を不動作にする電圧レギュレータ、30は電圧設定値演算回路20に代わる電圧設定値演算回路である。
【0023】
図3に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作状態になっているときの動作を、図4に示す如く乗算演算器31、係数設定器32、加算演算器33、第1底上値設定器34、算演算器35、第2底上値設定器36からなる電圧設定値演算回路30を参照しつつ、以下に説明する。
【0024】
すなわち、交流電動機5が回生制動動作状態になり、上述の如く、出力電圧指令値に基づいてインバータ主回路4が出力する交流電圧の値をより低下させるのに伴って、後述の電圧設定値演算回路30が出力する第1電圧設定値および第2電圧設定値をより低下させるとともに、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記第1電圧設定値を越えると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13と前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aとにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させてこの状態を保持し、この保持状態によって低下するインバータ主回路4の入力直流電圧と電圧設定値演算回路30からの第2電圧設定値未満になったときに、前記保持状態を解除して抵抗チョッパ回路6を不動作にする。
【0025】
従って、図4に示した電圧設定値演算回路30では前記出力電圧指令値を入力して、この出力電圧指令値に前述の係数設定器22とほぼ同値が設定される係数設定器32の設定値を乗算演算器31で乗算することにより、このときに必要な入力直流電圧を導出し、さらに、先述の底上値設定器24とほぼ同値が設定される第1底上値設定器34の設定値を加算演算器33で加算した値を前記第1電圧設定値とし、また、前記乗算値に第2底上値設定器36の設定値を加算演算器35で加算した第2電圧設定値と前記第1電圧設定値との間には例えば、第2電圧設定値=0.9×第1電圧設定値の関係を持たせている。
【0026】
その結果、図3に示した電動機駆動システムでは、交流電動機5に印加されるサージ電圧の振幅を、この交流電動機5の回生制動動作時にはインバータ主回路4の入力直流電圧を通常時より低くすることにより、抑制することができるとともに、抵抗チョッパ回路6における動作頻度をより少なくすることができる。
【0027】
なお、図3に示した電動機駆動システムでは、インバータ制御回路4bの内部演算値である出力電圧指令値を用いているが、この出力電圧指令値に代えてインバータ主回路4が出力する交流電圧の検出値を用いてもよい。
【0028】
図5は、この発明の第3の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、図1に示した実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【0029】
すなわち、図5に示した電動機駆動システムでは直流架線,直流開閉器1a,リアクトル2に代えて、交流電源7,電源開閉器8,ダイオード整流回路9を備え、また4cは、例えばベクトル制御により交流電動機5を可変速駆動する際の内部演算値である交流電動機5の回転速度推定値と、この電動機が回生制動動作状態になったときの回生状態信号とを外部に出力する機能が付加されたインバータ制御回路、さらに50は電圧設定値演算回路である。
【0030】
なお、図5に示した電動機駆動システムの回路構成から明らかなように、いわゆる、汎用インバータで可変速駆動される電動機駆動システムを形成している。
【0031】
図5に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作状態になっているときの動作を、以下に説明する。
【0032】
すなわち、交流電動機5が回生制動動作状態になり、インバータ制御回路4cから回生状態信号が発せられると、この回生状態信号により電源開閉器8が閉路状態から開路状態に切り換わって、交流電源7からの給電が断たれ、このときには交流電動機5からインバータ主回路4への回生電流により、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が決定される。また、上述の交流電動機5の回生制動動作時には、インバータ主回路4が出力する交流電圧の値をより低下させる制御動作をインバータ制御回路4cが行うことから、インバータ主回路4の入力直流電圧の値もより低下させても所望の前記交流電圧が出力できる。従って、後述の電圧設定値演算回路50が出力する電圧設定値をより低下させるとともに、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記電圧設定値を越えると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13と前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aとにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させるようにしている。
【0033】
従って、図5に示した電圧設定値演算回路50では前記回転速度推定値を入力して、この回転速度推定値と交流電動機5の等価回路定数とから該電動機の一次電圧値、すなわち、インバータ4の出力する交流電圧演算値を導出し、この導出した交流電圧演算値にインバータ制御回路4bで行われているインバータ主回路4のPWM変調方法、すなわち、正弦波変調,台形波変調などに係わる係数(例えば正弦波変調では1.5程度、台形波変調では1.3程度)を乗算することにより、このときに必要な入力直流電圧を導出し、さらに、この入力直流電圧にインバータ主回路4における電圧降下分や前記PWM変調の際の制御余裕などを考慮した前記底上設定値を加算した値を前記電圧設定値とすることにより、交流電動機5が回生制動動作時に前記回転速度推定値が徐々に低下するのに伴って、前記電圧設定値も徐々に低下していく。
【0034】
なお、この電圧設定値演算回路50において、前記回転速度推定値から電圧設定値を導出するための上述の演算を関数テーブルで行うようにすれば、その回路構成がより簡単になる。
【0035】
その結果、図5に示した電動機駆動システムでは、交流電動機5に印加されるサージ電圧の振幅を、この交流電動機5の回生制動動作時にはインバータ主回路4の入力直流電圧を通常時より低くすることにより、抑制することができる。
【0036】
また、図5に示した電動機駆動システムでは、インバータ制御回路4bの内部演算値である回転速度推定値を用いているが、この回転速度推定値に代えて交流電動機5の回転速度の検出値を用いてもよい。
【0037】
【発明の効果】
この発明によれば、直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムにおいて、前記交流電動機の回転速度をより低下させるとき、すなわち、該交流電動機の回生制動動作時には、前記インバータの入力直流電圧の値もより小さくしても回生制動動作が可能であることから、前記交流電動機に印加されるサージ電圧の振幅を、該交流電動機の回生制動動作時にはより小さくなり、その結果、前記交流電動機の絶縁劣化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【図2】図1の部分詳細回路構成図
【図3】この発明の第2の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【図4】図3の部分詳細回路構成図
【図5】この発明の第3の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【図6】従来例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【符号の説明】
1,1a…直流開閉器、2…リアクトル、3…コンデンサ、4…インバータ主回路、4a,4b,4c…インバータ制御回路、5…交流電動機、6…抵抗チョッパ回路、7…交流電源、8…電源開閉器、9…ダイオード整流回路、11…電圧設定器、12…電圧検出器、13,13a…電圧レギュレータ、14,14a…ゲート駆動回路、20,30,50…電圧設定値演算回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の電動機駆動システムにおいては、前記抵抗チョッパ回路により前記電動機が回生制動動作時に前記インバータの入力直流電圧が跳ね上がるのを抑制する制御方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図6は上記特許文献を含む従来の電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、1は直流開閉器、2は図示の直流架線の直流電圧に対するフィルタ用のリアクトル、3は前記フィルタ用のコンデンサ、4は図示の如く自己消弧形素子としてのIGBTとダイオードの逆並列回路をブリッジ接続してなるインバータ主回路、4aはインバータ主回路4が所望の周波数,振幅の交流電圧を出力するためのインバータ制御回路、5は前記交流電圧により可変速駆動される誘導電動機などの交流電動機、6は制動抵抗6aと図示の如く自己消弧形素子としてのIGBTとダイオードの逆並列回路6bとからなる抵抗チョッパ回路、11は電圧設定値を設定する電圧設定器、12は抵抗チョッパ回路6の両端電圧、すなわち、インバータ主回路4の入力直流電圧を検出する電圧検出器、13は前記電圧設定値と前記入力直流電圧との大小判定を行い、前記入力直流電圧>電圧設定値の期間にはゲート駆動回路14を介して逆並列回路6bのIGBTをオンさせる制御信号を発する電圧レギュレータである。
【0004】
図6に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作時には、この電動機からインバータ主回路4への回生電流がコンデンサ3の充電電流となり、この電流によりインバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記電圧設定値を越えて跳ね上がると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13とにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させ、前記跳ね上がり電圧を抑え込むようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特公平7−93768号公報(第3頁〜4頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、図6に示したインバータ主回路4などを構成する自己消弧形素子のスイッチング速度の高速化に伴って、交流電動機5に過大なサージ電圧が繰り返し印加されることとなり、このサージ電圧に起因した交流電動機5の絶縁劣化が危惧されてきている。また、スイッチングに伴って流れる高周波の漏れ電流や放射ノイズが増加している。
【0007】
すなわち、図6に示した電動機駆動システムの従来の制御方法によると、インバータ主回路4の入力電圧は、交流電動機5が回生制動動作時に抵抗チョッパ回路6を動作させることにより、前記直流架線の直流電圧の上限値より若干高い値以下、すなわち、電圧設定器11で設定される電圧設定値以下に抑え込むようにしているので前記サージ電圧の値もほぼ一定値となり、従って、交流電動機5の絶縁劣化の軽減や漏れ電流などの低減を考慮した電動機駆動システムとは言えなかった。
【0008】
この発明の目的は、前記電動機駆動システムを構成する交流電動機に印加されるサージ電圧の振幅や漏れ電流の低減を、該交流電動機の回生制動動作時により小さくできる制御方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この第1の発明は直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムにおいて、
前記交流電動機が回生制動動作時には、前記直流電源からの給電を停止するとともに、この時の前記交流電圧検出値または該交流電圧を出力するための前記インバータの出力電圧指令値に基づいて導出される電圧設定値により前記抵抗チョッパ回路の電圧制御を行うことを特徴とした制御方法を用いる。
【0010】
第2の発明は前記第1の発明の電動機駆動システムの制御方法において、
前記電圧設定値は前記交流電圧検出値または出力電圧指令値に前記インバータの制御方法に基づく係数を乗算し、この乗算値に予め定めた底上値を加算した値にしたことを特徴とする。
【0011】
また、第3の発明は前記電動機駆動システムにおいて、
前記交流電動機が回生制動動作時には、前記直流電源からの給電を停止するとともに、この時の前記交流電動機の回転速度検出値または回転速度推定値に基づいて導出される電圧設定値により前記抵抗チョッパ回路の電圧制御を行うことを特徴とした制御方法を用いる。
【0012】
第4の発明は前記第3の発明の電動機駆動システムの制御方法において、
前記電圧設定値は前記交流電動機の回転速度検出値または回転速度推定値から前記インバータの出力電圧演算値を導出し、この出力電圧演算値に前記インバータの制御方法に基づく係数を乗算し、この乗算値に予め定めた底上値を加算した値にしたことを特徴とする。
【0013】
この発明は前記電動機駆動システムにおける交流電動機の回転速度をより低下させるとき、すなわち、該交流電動機の回生制動動作時にはインバータが出力する交流電圧の値をより小さくすることから、このときには、インバータの入力直流電圧の値もより小さくしても所望の前記交流電圧が出力できることに着目してなされたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の第1の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、図6に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【0015】
すなわち、図1に示した電動機駆動システムにおいて、1aは従来の直流開閉器1に対して、後述のインバータ制御回路4bからの回生状態信号により開路する機能が付加された直流開閉器、4bは交流電動機5を可変速駆動するために、例えばベクトル制御を行いつつ、インバータ制御回路4aがインバータ主回路4を介して所望の周波数,振幅の交流電圧を出力するときの出力電圧指令値および交流電動機5が回生制動動作状態になったときの回生状態信号とを外部に出力する機能が付加されたインバータ制御回路、14aは前記回生状態信号によりゲート駆動回路14の動作をさせる機能が付加されたゲート駆動回路、20は従来の電圧設定器11に代わる電圧設定値演算回路である。
【0016】
図1に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作状態になっているときの動作を、図2に示す如く乗算演算器21、係数設定器22、加算演算器23、底上値設定器24からなる電圧設定値演算回路20を参照しつつ、以下に説明する。
【0017】
すなわち、交流電動機5が回生制動動作状態になり、インバータ制御回路4bから回生状態信号が発せられると、この回生状態信号により直流開閉器1aが閉路状態から開路状態に切り換わって、図示の直流架線からの給電が断たれ、このときには交流電動機5からインバータ主回路4への回生電流により、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が決定される。また、上述の交流電動機5の回生制動動作時には、出力電圧指令値に基づいてインバータ主回路4が出力する交流電圧の値をより低下させる制御動作をインバータ制御回路4bが行うことから、インバータ主回路4の入力直流電圧の値もより低下させても所望の前記交流電圧が出力できる。従って、後述の電圧設定値演算回路20が出力する電圧設定値をより低下させるとともに、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記電圧設定値を越えると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13と前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aとにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させるようにしている。
【0018】
従って、図2に示した電圧設定値演算回路20では前記出力電圧指令値を入力して、この出力電圧指令値にインバータ制御回路4bで行われているインバータ主回路4のPWM変調方法、すなわち、正弦波変調,台形波変調などに係わる係数(例えば正弦波変調では1.5程度、台形波変調では1.3程度)としての係数設定器22の設定値を乗算演算器21で乗算することにより、このときに必要な入力直流電圧を導出し、さらに、この入力直流電圧にインバータ主回路4における電圧降下分や前記PWM変調の際の制御余裕などを底上値(インバータ主回路4の通常時の入力直流電圧(例えば、300ボルト)の10%程度に相当する値)としての底上値設定器24の設定値を加算演算器23で加算した値を前記電圧設定値とすることにより、交流電動機5が回生制動動作時に前記出力電圧指令値が徐々に低下するのに伴って、前記電圧設定値も徐々に低下していく。
【0019】
その結果、図1に示した電動機駆動システムでは、交流電動機5に印加されるサージ電圧の振幅を、この交流電動機5の回生制動動作時にはインバータ主回路4の入力直流電圧を通常時より低くすることにより、抑制することができる。
【0020】
なお、図1に示した電動機駆動システムでは、インバータ制御回路4bの内部演算値である出力電圧指令値を用いているが、この出力電圧指令値に代えてインバータ主回路4が出力する交流電圧の検出値を用いてもよい。
【0021】
図3は、この発明の第2の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、図1に示した実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【0022】
すなわち、図3に示した電動機駆動システムにおいて、13aは後述の電圧設定値演算回路30からの第1電圧設定値と電圧検出器12で検出されたインバータ主回路4の入力直流電圧との間に入力直流電圧>第1電圧設定値なる関係が成立したときに、前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aを介して抵抗チョッパ回路6を動作させてこの状態を保持し、この保持状態によって低下するインバータ主回路4の入力直流電圧と電圧設定値演算回路30からの第2電圧設定値との間に、入力直流電圧<第2電圧設定値なる関係が成立したときに、前記保持状態を解除して抵抗チョッパ回路6を不動作にする電圧レギュレータ、30は電圧設定値演算回路20に代わる電圧設定値演算回路である。
【0023】
図3に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作状態になっているときの動作を、図4に示す如く乗算演算器31、係数設定器32、加算演算器33、第1底上値設定器34、算演算器35、第2底上値設定器36からなる電圧設定値演算回路30を参照しつつ、以下に説明する。
【0024】
すなわち、交流電動機5が回生制動動作状態になり、上述の如く、出力電圧指令値に基づいてインバータ主回路4が出力する交流電圧の値をより低下させるのに伴って、後述の電圧設定値演算回路30が出力する第1電圧設定値および第2電圧設定値をより低下させるとともに、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記第1電圧設定値を越えると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13と前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aとにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させてこの状態を保持し、この保持状態によって低下するインバータ主回路4の入力直流電圧と電圧設定値演算回路30からの第2電圧設定値未満になったときに、前記保持状態を解除して抵抗チョッパ回路6を不動作にする。
【0025】
従って、図4に示した電圧設定値演算回路30では前記出力電圧指令値を入力して、この出力電圧指令値に前述の係数設定器22とほぼ同値が設定される係数設定器32の設定値を乗算演算器31で乗算することにより、このときに必要な入力直流電圧を導出し、さらに、先述の底上値設定器24とほぼ同値が設定される第1底上値設定器34の設定値を加算演算器33で加算した値を前記第1電圧設定値とし、また、前記乗算値に第2底上値設定器36の設定値を加算演算器35で加算した第2電圧設定値と前記第1電圧設定値との間には例えば、第2電圧設定値=0.9×第1電圧設定値の関係を持たせている。
【0026】
その結果、図3に示した電動機駆動システムでは、交流電動機5に印加されるサージ電圧の振幅を、この交流電動機5の回生制動動作時にはインバータ主回路4の入力直流電圧を通常時より低くすることにより、抑制することができるとともに、抵抗チョッパ回路6における動作頻度をより少なくすることができる。
【0027】
なお、図3に示した電動機駆動システムでは、インバータ制御回路4bの内部演算値である出力電圧指令値を用いているが、この出力電圧指令値に代えてインバータ主回路4が出力する交流電圧の検出値を用いてもよい。
【0028】
図5は、この発明の第3の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図であり、この図において、図1に示した実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【0029】
すなわち、図5に示した電動機駆動システムでは直流架線,直流開閉器1a,リアクトル2に代えて、交流電源7,電源開閉器8,ダイオード整流回路9を備え、また4cは、例えばベクトル制御により交流電動機5を可変速駆動する際の内部演算値である交流電動機5の回転速度推定値と、この電動機が回生制動動作状態になったときの回生状態信号とを外部に出力する機能が付加されたインバータ制御回路、さらに50は電圧設定値演算回路である。
【0030】
なお、図5に示した電動機駆動システムの回路構成から明らかなように、いわゆる、汎用インバータで可変速駆動される電動機駆動システムを形成している。
【0031】
図5に示した電動機駆動システムにおいて、交流電動機5が回生制動動作状態になっているときの動作を、以下に説明する。
【0032】
すなわち、交流電動機5が回生制動動作状態になり、インバータ制御回路4cから回生状態信号が発せられると、この回生状態信号により電源開閉器8が閉路状態から開路状態に切り換わって、交流電源7からの給電が断たれ、このときには交流電動機5からインバータ主回路4への回生電流により、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が決定される。また、上述の交流電動機5の回生制動動作時には、インバータ主回路4が出力する交流電圧の値をより低下させる制御動作をインバータ制御回路4cが行うことから、インバータ主回路4の入力直流電圧の値もより低下させても所望の前記交流電圧が出力できる。従って、後述の電圧設定値演算回路50が出力する電圧設定値をより低下させるとともに、インバータ主回路4の入力直流電圧としてのコンデンサ3の両端電圧が前記電圧設定値を越えると、電圧検出器12と電圧レギュレータ13と前記回生状態信号に基づいて動作を開始するゲート駆動回路14aとにより、これを検知して抵抗チョッパ回路6を動作させるようにしている。
【0033】
従って、図5に示した電圧設定値演算回路50では前記回転速度推定値を入力して、この回転速度推定値と交流電動機5の等価回路定数とから該電動機の一次電圧値、すなわち、インバータ4の出力する交流電圧演算値を導出し、この導出した交流電圧演算値にインバータ制御回路4bで行われているインバータ主回路4のPWM変調方法、すなわち、正弦波変調,台形波変調などに係わる係数(例えば正弦波変調では1.5程度、台形波変調では1.3程度)を乗算することにより、このときに必要な入力直流電圧を導出し、さらに、この入力直流電圧にインバータ主回路4における電圧降下分や前記PWM変調の際の制御余裕などを考慮した前記底上設定値を加算した値を前記電圧設定値とすることにより、交流電動機5が回生制動動作時に前記回転速度推定値が徐々に低下するのに伴って、前記電圧設定値も徐々に低下していく。
【0034】
なお、この電圧設定値演算回路50において、前記回転速度推定値から電圧設定値を導出するための上述の演算を関数テーブルで行うようにすれば、その回路構成がより簡単になる。
【0035】
その結果、図5に示した電動機駆動システムでは、交流電動機5に印加されるサージ電圧の振幅を、この交流電動機5の回生制動動作時にはインバータ主回路4の入力直流電圧を通常時より低くすることにより、抑制することができる。
【0036】
また、図5に示した電動機駆動システムでは、インバータ制御回路4bの内部演算値である回転速度推定値を用いているが、この回転速度推定値に代えて交流電動機5の回転速度の検出値を用いてもよい。
【0037】
【発明の効果】
この発明によれば、直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムにおいて、前記交流電動機の回転速度をより低下させるとき、すなわち、該交流電動機の回生制動動作時には、前記インバータの入力直流電圧の値もより小さくしても回生制動動作が可能であることから、前記交流電動機に印加されるサージ電圧の振幅を、該交流電動機の回生制動動作時にはより小さくなり、その結果、前記交流電動機の絶縁劣化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【図2】図1の部分詳細回路構成図
【図3】この発明の第2の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【図4】図3の部分詳細回路構成図
【図5】この発明の第3の実施例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【図6】従来例を示す電動機駆動システムの回路構成図
【符号の説明】
1,1a…直流開閉器、2…リアクトル、3…コンデンサ、4…インバータ主回路、4a,4b,4c…インバータ制御回路、5…交流電動機、6…抵抗チョッパ回路、7…交流電源、8…電源開閉器、9…ダイオード整流回路、11…電圧設定器、12…電圧検出器、13,13a…電圧レギュレータ、14,14a…ゲート駆動回路、20,30,50…電圧設定値演算回路。
Claims (4)
- 直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムにおいて、
前記交流電動機が回生制動動作時には、前記直流電源からの給電を停止するとともに、この時の前記交流電圧検出値または該交流電圧を出力するための前記インバータの出力電圧指令値に基づいて導出される電圧設定値により前記抵抗チョッパ回路の電圧制御を行うことを特徴とする電動機駆動システムの制御方法。 - 請求項1に記載の電動機駆動システムの制御方法において、
前記電圧設定値は前記交流電圧検出値または出力電圧指令値に前記インバータの制御方法に基づく係数を乗算し、この乗算値に予め定めた底上値を加算した値にしたことを特徴とする電動機駆動システムの制御方法。 - 直流電源と、この直流電源の出力端にそれぞれ並列接続される抵抗チョッパ回路およびインバータと、該インバータが出力する交流電圧により可変速駆動される交流電動機とからなる電動機駆動システムにおいて、
前記交流電動機が回生制動動作時には、前記直流電源からの給電を停止するとともに、この時の前記交流電動機の回転速度検出値または回転速度推定値に基づいて導出される電圧設定値により前記抵抗チョッパ回路の電圧制御を行うことを特徴とする電動機駆動システムの制御方法。 - 請求項3に記載の電動機駆動システムの制御方法において、
前記電圧設定値は前記交流電動機の回転速度検出値または回転速度推定値から前記インバータの出力電圧演算値を導出し、この出力電圧演算値に前記インバータの制御方法に基づく係数を乗算し、この乗算値に予め定めた底上値を加算した値にしたことを特徴とする電動機駆動システムの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003190149A JP2005027424A (ja) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | 電動機駆動システムの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003190149A JP2005027424A (ja) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | 電動機駆動システムの制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005027424A true JP2005027424A (ja) | 2005-01-27 |
Family
ID=34188122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003190149A Pending JP2005027424A (ja) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | 電動機駆動システムの制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005027424A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103580555A (zh) * | 2012-08-02 | 2014-02-12 | 山洋电气株式会社 | 电动机控制装置及电动机的绝缘劣化检测方法 |
-
2003
- 2003-07-02 JP JP2003190149A patent/JP2005027424A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103580555A (zh) * | 2012-08-02 | 2014-02-12 | 山洋电气株式会社 | 电动机控制装置及电动机的绝缘劣化检测方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5267591B2 (ja) | Pwm整流回路の保護方法およびその装置 | |
JP5113682B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2002199744A (ja) | インバータ保護方法およびその装置 | |
JP2011101473A (ja) | モータ駆動用電源装置 | |
JP4736545B2 (ja) | スイッチング素子の過電流保護装置 | |
JP5476788B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP3848903B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2012115143A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6321593B2 (ja) | 回生電流の時間的変化を抑制する機能を備えたモータ駆動装置 | |
JP2009022060A (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
JP2010093996A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2004260963A (ja) | 電力変換装置 | |
JP4487155B2 (ja) | Pwmサイクロコンバータの保護装置 | |
JP2005027424A (ja) | 電動機駆動システムの制御方法 | |
JP4649152B2 (ja) | 電力変換装置 | |
KR101946369B1 (ko) | 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 | |
JP4449283B2 (ja) | Pwmインバータの制御方法 | |
JP2003111428A (ja) | インバータ制御エンジン駆動発電機 | |
JPH07154986A (ja) | 電動機制御方法 | |
JP4478303B2 (ja) | インバータ並列運転装置 | |
JP6641501B2 (ja) | コンバータ制御装置およびコンバータ制御方法 | |
JPH05219759A (ja) | インバータ制御装置 | |
JPH09201087A (ja) | 電動機駆動装置 | |
JP6090012B2 (ja) | 電力変換装置の保護装置 | |
JP2006094654A (ja) | 多直列接続された自己消弧型素子のゲート制御方法及びこれを用いた電力変換装置 |