JP2005229725A - Control device of winding type induction motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はいわゆる静止セルビウス方式により、例えばポンプやファンなどを可変速駆動する巻線形誘導電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control apparatus for a winding induction motor that drives, for example, a pump or a fan at a variable speed by a so-called static Serbius method.
図3は、下記特許文献1の回路構成を含む巻線形誘導電動機の制御装置の従来例を示す回路構成図である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a conventional example of a control apparatus for a winding induction motor including the circuit configuration of
この図において、1は電力系統などの3相の交流電源、2は巻線形誘導電動機、3はダイオードを3相ブリッジ接続してなるダイオード整流器、4は直流リアクトル、5は例えば自己消弧形素子としてのIGBTとダイオードとからなるチョッパ主回路、6はチョッパ主回路5の出力電圧を平滑する電解コンデンサなどのコンデンサ、7は例えば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3相ブリッジ接続してなるインバータ主回路、8は3相の交流リアクトル、9は3相の変圧器、10は巻線形誘導電動機2の回転速度を検出する速度検出器、11は二次抵抗器、12は巻線形誘導電動機2のスリップリングを介して取り出される2次出力を、速度検出器10の検出値に基づき図示のコンタクタS1 を介してダイオード整流器3側に供給するか又は図示のコンタクタS2 を介して二次抵抗器11側に供給するかを制御する二次切換制御回路である。なお、二次切換制御回路12では、例えば巻線形誘導電動機2の回転速度がその定格回転速度の50%〜70%以上になっているときには前記二次出力をダイオード整流器3側に供給し、前記値未満のときには二次抵抗器11側に供給する指令を送出する。
In this figure, 1 is a three-phase AC power source such as a power system, 2 is a winding induction motor, 3 is a diode rectifier formed by connecting a diode in a three-phase bridge, 4 is a DC reactor, 5 is a self-extinguishing element, for example A chopper main circuit composed of an IGBT and a diode as a capacitor, 6 is a capacitor such as an electrolytic capacitor for smoothing the output voltage of the chopper
また、13は二次切換制御回路12からの上述の指令によりコンタクタS1 が閉路、コンタクタS2 が開路した状態になっているときに、図示の速度設定器で設定された速度設定値と速度検出器10の検出値との偏差が零になるような電流設定値を調節演算する速度調節器、14は前記電流設定値と直流電流検出器15で検出される巻線形誘導電動機2の二次電流との偏差が零になるようなチョッパ指令値を調節演算する電流調節器、16は、通常時、前記チョッパ指令値に基づいたPWM演算を行うことによりオン・オフ信号を生成し、このオン・オフ信号によりチョッパ主回路5を形成するIGBTをオン・オフさせるチョッパ制御回路である。なお、直流リアクトル4とチョッパ主回路5とチョッパ制御回路16とで周知の昇圧チョッパを形成している。
Reference numeral 13 denotes a speed set value and a speed set by the illustrated speed setter when the contactor S 1 is closed and the contactor S 2 is opened according to the above-described command from the secondary switching control circuit 12. A
さらに、19は図示の電圧設定器で設定された電圧設定値と直流電圧検出器18で検出されるコンデンサ6の両端電圧との偏差が零になるように変圧器20から得られる交流電源1の同期信号に基づきインバータ主回路7を形成するそれぞれのIGBTをオン・オフさせる制御信号を生成し、この制御信号によりインバータ主回路7から交流電源1と同一周波数の交流電圧を発生させる制御演算を行うインバータ制御回路である。すなわち、コンデンサ6の両端電圧が前記電圧設定値になるように、インバータ主回路7が出力する前記交流電圧の振幅と位相とが調整され、この交流電圧が交流リアクトル8と変圧器9とを介して交流電源1に回生される。なお、上述の機能を備えるインバータ制御回路19などは周知の技術を用いて形成することができる。
図3に示した従来の巻線形誘導電動機の制御装置において、コンデンサ6の両端電圧は直流電圧検出器18を介した検出値に基づいて電圧監視回路21で監視され、例えば瞬時停電など何らかの要因で前記両端電圧が予め定めた上限値を越えたときには、チョッパ主回路5およびインバータ主回路7を形成するそれぞれの半導体素子が過電圧破損することを保護するために、電圧監視回路21からの指令により、チョッパ制御回路16を介してチョッパ主回路5の変換動作を停止させている。
In the conventional winding type induction motor control apparatus shown in FIG. 3, the voltage across the
しかしながら、図3に示した従来の巻線形誘導電動機の制御装置では、コンデンサ6の両端電圧が前記上限値を越えたときのみを電圧監視回路21により監視を行い、チョッパ主回路5およびインバータ主回路7を形成するそれぞれの半導体素子の保護動作が行われているが、インバータ主回路7の不具合など何らかの要因によりコンデンサ6の両端電圧が予め定めた下限値を下回ったときにも、チョッパ主回路5の半導体素子が過電流破損をする恐れがあった。
However, in the conventional winding type induction motor control device shown in FIG. 3, the
この発明の目的は、上記問題点を解消した巻線形誘導電動機の制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control apparatus for a winding induction motor that solves the above-mentioned problems.
この第1の発明は一次巻線と二次巻線を有する巻線形誘導電動機の二次巻線電圧を整流するダイオード整流器と、該ダイオード整流器の出力側に設置される昇圧チョッパと、該昇圧チョッパの出力端に並列接続されるコンデンサと、該コンデンサの両端電圧を交流電源に回生するPWMインバータとからなる前記巻線形誘導電動機の二次電力回生回路により該巻線形誘導電動機を可変速制御するシステムにおいて、
前記PWMインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったときに、前記巻線形誘導電動機からの二次巻線電流が前記二次電力回生回路に流入するのを阻止することを特徴とする。
The first invention includes a diode rectifier for rectifying a secondary winding voltage of a winding induction motor having a primary winding and a secondary winding, a boost chopper installed on the output side of the diode rectifier, and the boost chopper System for variable speed control of the winding induction motor by a secondary power regeneration circuit of the winding induction motor comprising a capacitor connected in parallel to the output terminal of the capacitor and a PWM inverter that regenerates the voltage across the capacitor to an AC power supply In
When the PWM inverter is in a stopped state or the voltage across the capacitor deviates from a predetermined range, the secondary winding current from the winding induction motor is the second It is characterized by blocking the flow into the secondary power regeneration circuit.
また第2の発明は前記巻線形誘導電動機を可変速制御するシステムにおいて、
前記PWMインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったときに、前記巻線形誘導電動機からの二次巻線電流を二次抵抗器に流すようにしたことを特徴とする。
A second invention is a system for variable speed control of the winding induction motor,
When the PWM inverter is in a stopped state or the voltage across the capacitor deviates from a predetermined range, the secondary winding current from the winding induction motor is secondary It is characterized by flowing through a resistor.
さらに第3の発明は前記巻線形誘導電動機を可変速制御するシステムにおいて、
前記PWMインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったときに、前記昇圧チョッパの制御動作を停止させると共に、前記巻線形誘導電動機からの二次巻線電流を二次抵抗器に流すようにしたことを特徴とする。
Furthermore, the third invention is a system for variable speed control of the winding induction motor,
When the PWM inverter is in a stopped state or a state where the voltage across the capacitor deviates from a predetermined range, the control operation of the boost chopper is stopped and the winding type induction is performed. The secondary winding current from the electric motor is caused to flow through the secondary resistor.
この発明によれば、前記巻線形誘導電動機を可変速制御するシステムにおいて、前記PWMインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったときに、前記巻線形誘導電動機からの二次巻線電流が前記二次電力回生回路に流入するのを阻止することで、前記昇圧チョッパおよびPWMインバータを形成するそれぞれの半導体素子が損傷するのを未然に防止することができる。 According to this invention, in the system for variable speed control of the winding induction motor, at least one of the PWM inverter is stopped or the voltage across the capacitor deviates from a predetermined range. In this case, the secondary winding current from the winding induction motor is prevented from flowing into the secondary power regeneration circuit, so that the respective semiconductor elements forming the boost chopper and the PWM inverter are damaged. Can be prevented in advance.
図1は、この発明の第1の実施例を示す巻線形誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図3に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a control apparatus for a wound induction motor showing a first embodiment of the present invention. Components having the same functions as those of the conventional configuration shown in FIG. Yes.
すなわち、図1に示した回路構成が図3に示した従来例構成と異なる点は、電圧監視回路21に代えて状態監視回路30が、二次切換制御回路12に代えて二次切換制御回路31が、インバータ制御回路19に代えてインバータ制御回路32が、チョッパ制御回路16に代えてチョッパ制御回路34がそれぞれ備えられ、さらに、交流電流検出器33が追加装備されていることである。
That is, the circuit configuration shown in FIG. 1 is different from the conventional configuration shown in FIG. 3 in that the
図1において、インバータ制御回路32とインバータ主回路7とでPWMインバータを形成し、このPWMインバータは交流電流検出器33で検出される該インバータの出力電流が交流電源1の位相と同期し、その力率が「1」となる交流電圧を出力している。すなわち、ダイオード整流器3と前記昇圧チョッパとコンデンサ6と前記PWMインバータとで巻線形誘導電動機2の二次電力回生回路を形成している。なお、インバータ制御回路32は周知の記述を用いて形成することができる。
In FIG. 1, the inverter control circuit 32 and the inverter
さらにインバータ制御回路32では、何らかの要因でインバータ主回路7が過負荷状態になったときなどには上述のPWMインバータとしての変換動作を停止させるとともに、この停止状態を状態監視回路30へ伝達するようにしている。
Further, the inverter control circuit 32 stops the conversion operation as the above-described PWM inverter when the inverter
また、状態監視回路30ではコンデンサ6の両端電圧を直流電圧検出器18を介して監視し、図示の電圧設定器で設定される電圧設定値、すなわち、コンデンサ6に印加される定格電圧の例えば±10%の範囲を逸脱したとき、またはインバータ制御回路32からの上述の如き停止状態の信号が発せられたときの少なくとも何れか一方の状態が発生したときには、二次切換制御回路31へ指令を伝達し、この指令を受けた二次切換制御回路31では巻線形誘導電動機2の二次出力の供給を前記二次電力回生回路側から二次抵抗器11側に切り換えるために図示のコンタクタS1 およびコンタクタS2 を操作する。その結果、上記状態でのチョッパ主回路5およびインバータ主回路7を形成するそれぞれの半導体素子の損傷を未然に防止することができる。
Further, the
なお、二次切換制御回路31は、通常時には先述の二次切換制御回路12と同一の切換制御動作を行い、また、チョッバ制御回路34も先述のチョッパ制御回路16の通常時と同一制御動作を行っている。
The secondary switching control circuit 31 performs the same switching control operation as that of the above-described secondary switching control circuit 12 in a normal state, and the
図2は、この発明の第2の実施例を示す巻線形誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図1に示した実施例構成または図3に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。 FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a winding type induction motor control apparatus showing a second embodiment of the present invention, and has the same function as the configuration of the embodiment shown in FIG. 1 or the conventional configuration shown in FIG. The same reference numerals are given to the objects.
すなわち、図2に示した回路構成が図1に示した実施例構成と異なる点は、チョッパ制御回路34に代えてチョッパ制御回路16が備えられていることである。その結果、状態監視回路30から前記指令が発せられると、チョッパ制御回路16を介してチョッパ主回路5の変換動作を停止させるとともに、二次切換制御回路31を介して巻線形誘導電動機2の二次出力の供給を前記二次電力回生回路側から二次抵抗器11側に切り換えるようにすることで、チョッパ主回路5およびインバータ主回路7を形成するそれぞれの半導体素子が損傷するのを未然に回避することができる。
That is, the circuit configuration shown in FIG. 2 is different from the configuration shown in FIG. 1 in that a chopper control circuit 16 is provided instead of the
1…交流電源、2…巻線形誘導電動機、3…ダイオード整流器、4…直流リアクトル、5…チョッパ主回路、6…コンデンサ、7…インバータ主回路、8…交流リアクトル、9…変圧器、10…速度検出器、11…二次抵抗器、12,31…二次切換制御回路、13…速度調節器、14…電流調節器、15…直流電流検出器、16,34…チョッパ制御回路、18…直流電圧検出器、19,32…インバータ制御回路、20…変圧器、21…電圧監視回路、30…状態監視回路、33…交流電流検出器。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記PWMインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったときに、
前記巻線形誘導電動機からの二次巻線電流が前記二次電力回生回路に流入するのを阻止することを特徴とする巻線形誘導電動機の制御装置。 A diode rectifier for rectifying the secondary winding voltage of a winding induction motor having a primary winding and a secondary winding, a boost chopper installed on the output side of the diode rectifier, and a parallel connection to the output terminal of the boost chopper In the system for variable speed control of the winding induction motor by the secondary power regeneration circuit of the winding induction motor consisting of a capacitor and a PWM inverter that regenerates the voltage across the capacitor to an AC power source,
When the PWM inverter is in a stopped state or a state where the voltage across the capacitor deviates from a predetermined range, at least one of the states becomes
A control apparatus for a winding induction motor, wherein a secondary winding current from the winding induction motor is prevented from flowing into the secondary power regeneration circuit.
前記PWMインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったときに、
前記巻線形誘導電動機からの二次巻線電流を二次抵抗器に流すようにしたことを特徴とする巻線形誘導電動機の制御装置。 A diode rectifier for rectifying the secondary winding voltage of a winding induction motor having a primary winding and a secondary winding, a boost chopper installed on the output side of the diode rectifier, and a parallel connection to the output terminal of the boost chopper In the system for variable speed control of the winding induction motor by the secondary power regeneration circuit of the winding induction motor consisting of a capacitor and a PWM inverter that regenerates the voltage across the capacitor to an AC power source,
When the PWM inverter is in a stopped state or a state where the voltage across the capacitor deviates from a predetermined range, at least one of the states becomes
A control apparatus for a winding induction motor, wherein a secondary winding current from the winding induction motor is caused to flow through a secondary resistor.
前記PWMインバータが停止状態または前記コンデンサの両端電圧が所定の範囲を逸脱した状態のうち、少なくとも何れか一方の状態になったときに、
前記昇圧チョッパの制御動作を停止させると共に、前記巻線形誘導電動機からの二次巻線電流を二次抵抗器に流すようにしたことを特徴とする巻線形誘導電動機の制御装置。
A diode rectifier for rectifying the secondary winding voltage of a winding induction motor having a primary winding and a secondary winding, a boost chopper installed on the output side of the diode rectifier, and a parallel connection to the output terminal of the boost chopper In the system for variable speed control of the winding induction motor by the secondary power regeneration circuit of the winding induction motor consisting of a capacitor and a PWM inverter that regenerates the voltage across the capacitor to an AC power source,
When the PWM inverter is in a stopped state or a state where the voltage across the capacitor deviates from a predetermined range, at least one of the states becomes
A control apparatus for a winding induction motor, wherein the control operation of the step-up chopper is stopped and a secondary winding current from the winding induction motor is caused to flow through a secondary resistor.
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