JP3152295B2 - インバ−タの制御方法及び装置 - Google Patents
インバ−タの制御方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機に電力
を供給するための可変周波数及び可変電圧型インバータ
の制御方法及び装置に関する。
を供給するための可変周波数及び可変電圧型インバータ
の制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機の駆動に可変周波数及び可変
電圧型のインバータが使用される。インバータで誘導電
動機を駆動する場合にはＶ／ｆ（電圧／周波数）を実質
的に一定に保つようにインバータを制御する。また、誘
導電動機を駆動する方法として、誘導電動機の励磁電流
指令値Ｉo を実験的に求め、この励磁電流指令値Ｉo に
基づいてインバータの出力電圧指令値Ｖo を作成し、こ
の出力電圧指令値Ｖo が得られるようにインバータを制
御する方法がある。図６（Ａ）の回転速度０から定格速
度Ｎr までの電流Ｉo1が励磁電流指令値即ち基準励磁電
流Ｉo （誘導電動機の無負荷入力電流）を示す。また、
図６（Ｂ）の回転速度０から定格速度Ｎrまでの電圧Ｖo
1が正常時の出力電圧指令値Ｖo を示す。出力電圧指令
値Ｖo は、Ｖo ＝ωＬＩo で求められる。ここで、ωは
インバータの出力周波数ｆとした時には２πｆで示され
る角周波数、Ｌは誘導電動機のインダクタンス（換算係
数）である。誘導電動機の回転速度Ｎはインバータの出
力周波数ｆにほぼ比例するので、出力電圧指令値Ｖo は
図６（Ｂ）に示すように回転速度Ｎ又は周波数ｆに比例
して変化する。誘導電動機をインバータで駆動する時
に、定格回転速度Ｎr より高い速度の領域で出力電圧指
令Ｖo の上昇を抑え、図６（Ｂ）のＶorに保つ技術があ
る。従来は、図６（Ｂ）の補正出力電圧指令Ｖorを決定
するために、定格回転速度Ｎr を検出又は推定し、図６
（Ａ）の補正励磁電流Ｉorを求め、これにより図６
（Ｂ）の補正電圧指令値Ｖorを作成した。即ち、まず次
式によって補正励磁電流指令値Ｉorを求めた。 Ｉor＝Ｉo1（Ｎr ／Ｎ） ここで、Ｉo1は補正前の励磁電流指令値、Ｎr は定格回
転速度、Ｎは検出回転速度又は推定（演算）回転速度で
ある。次に、補正励磁電流指令値Ｉorに基づいて補正電
圧指令値Ｖorを Ｖor＝ωＬＩor で求め、これに対応した出力電圧が得られるようにイン
バータを制御した。従来の別の方法として出力電圧指令
値をリミッタで所定値に制限し、インバータの出力電圧
が所定値以上に増大することを制限する方法がある。
電圧型のインバータが使用される。インバータで誘導電
動機を駆動する場合にはＶ／ｆ（電圧／周波数）を実質
的に一定に保つようにインバータを制御する。また、誘
導電動機を駆動する方法として、誘導電動機の励磁電流
指令値Ｉo を実験的に求め、この励磁電流指令値Ｉo に
基づいてインバータの出力電圧指令値Ｖo を作成し、こ
の出力電圧指令値Ｖo が得られるようにインバータを制
御する方法がある。図６（Ａ）の回転速度０から定格速
度Ｎr までの電流Ｉo1が励磁電流指令値即ち基準励磁電
流Ｉo （誘導電動機の無負荷入力電流）を示す。また、
図６（Ｂ）の回転速度０から定格速度Ｎrまでの電圧Ｖo
1が正常時の出力電圧指令値Ｖo を示す。出力電圧指令
値Ｖo は、Ｖo ＝ωＬＩo で求められる。ここで、ωは
インバータの出力周波数ｆとした時には２πｆで示され
る角周波数、Ｌは誘導電動機のインダクタンス（換算係
数）である。誘導電動機の回転速度Ｎはインバータの出
力周波数ｆにほぼ比例するので、出力電圧指令値Ｖo は
図６（Ｂ）に示すように回転速度Ｎ又は周波数ｆに比例
して変化する。誘導電動機をインバータで駆動する時
に、定格回転速度Ｎr より高い速度の領域で出力電圧指
令Ｖo の上昇を抑え、図６（Ｂ）のＶorに保つ技術があ
る。従来は、図６（Ｂ）の補正出力電圧指令Ｖorを決定
するために、定格回転速度Ｎr を検出又は推定し、図６
（Ａ）の補正励磁電流Ｉorを求め、これにより図６
（Ｂ）の補正電圧指令値Ｖorを作成した。即ち、まず次
式によって補正励磁電流指令値Ｉorを求めた。 Ｉor＝Ｉo1（Ｎr ／Ｎ） ここで、Ｉo1は補正前の励磁電流指令値、Ｎr は定格回
転速度、Ｎは検出回転速度又は推定（演算）回転速度で
ある。次に、補正励磁電流指令値Ｉorに基づいて補正電
圧指令値Ｖorを Ｖor＝ωＬＩor で求め、これに対応した出力電圧が得られるようにイン
バータを制御した。従来の別の方法として出力電圧指令
値をリミッタで所定値に制限し、インバータの出力電圧
が所定値以上に増大することを制限する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の上記のいずれの
方法においても、誘導電動機の回転速度の高い領域では
出力電圧指令値が固定される。もし、インバータの入力
直流電圧が変動しなければ、従来の方法でも問題はな
い。しかし、商用交流電源に接続された整流平滑回路で
インバータの入力直流電圧を供給する場合、又は負荷変
動が生じた場合等においては、インバータの入力直流電
圧が変化する。入力直流電圧が変化すると、インバータ
が出力することができる最大電圧も変化する。もし、従
来の補正電圧指令値が最大電圧よりも高い場合には、補
正電圧指令値に応じた出力電圧が得られなくなり、補正
電圧指令値よりも低い電圧（最大電圧）が出力される。
この場合、補正電圧指令値に適合するように決定された
インバータ制御信号（ＰＷＭ制御信号）によって補正電
圧指令値とは異なる出力電圧を発生させることになる。
この結果、インバータの出力電圧の波形が最適波形（近
似正弦波）とならず、波形歪みが生じ、誘導電動機の円
滑な運転を妨害する。
方法においても、誘導電動機の回転速度の高い領域では
出力電圧指令値が固定される。もし、インバータの入力
直流電圧が変動しなければ、従来の方法でも問題はな
い。しかし、商用交流電源に接続された整流平滑回路で
インバータの入力直流電圧を供給する場合、又は負荷変
動が生じた場合等においては、インバータの入力直流電
圧が変化する。入力直流電圧が変化すると、インバータ
が出力することができる最大電圧も変化する。もし、従
来の補正電圧指令値が最大電圧よりも高い場合には、補
正電圧指令値に応じた出力電圧が得られなくなり、補正
電圧指令値よりも低い電圧（最大電圧）が出力される。
この場合、補正電圧指令値に適合するように決定された
インバータ制御信号（ＰＷＭ制御信号）によって補正電
圧指令値とは異なる出力電圧を発生させることになる。
この結果、インバータの出力電圧の波形が最適波形（近
似正弦波）とならず、波形歪みが生じ、誘導電動機の円
滑な運転を妨害する。
【０００４】そこで、本発明の目的は、入力直流電圧が
変動しても波形歪みの少ない出力電圧を得ることができ
るインバータの制御方法及び装置を提供することにあ
る。
変動しても波形歪みの少ない出力電圧を得ることができ
るインバータの制御方法及び装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、可変周波数及び可変電
圧型インバータによって誘導電動機に電力を供給する際
に、前記インバータの出力電圧指令値に対応する出力電
圧が得られるように前記インバータを制御する方法にお
いて、前記インバータの入力直流電圧をＶｄｃ、前記イ
ンバータのスィツチの定格電流時の電圧降下をＶｋ、前
記インバータが出力することが可能な最大電圧をＶｍと
した時に、前記最大電圧Ｖｍを、 Ｖｍ＝（Ｖｄｃ―Ｖｋ）／２1/2 によって 求め、前記出力電圧指令値が前記最大電圧より
も高い時には前記最大電圧又はこの近傍値又はこれ以下
の補正出力電圧指令値を作成し、この補正出力電圧指令
値で前記インバータを制御することを特徴とするインバ
ータの制御方法に係わるものである。なお、請求項２及
び３に示すように電圧指令値及び補正電圧指令値を作成
するために、基準励磁電流指令値、補正励磁電流指令
値、周波数指令値（回転速度指令値）を使用することが
望ましい。また、請求項１の方法のための制御装置を請
求項４に示すように構成することが望ましい。また、請
求項２、３の方法のための制御装置を請求項５に示すよ
うに構成することが望ましい。
目的を達成するための本発明は、可変周波数及び可変電
圧型インバータによって誘導電動機に電力を供給する際
に、前記インバータの出力電圧指令値に対応する出力電
圧が得られるように前記インバータを制御する方法にお
いて、前記インバータの入力直流電圧をＶｄｃ、前記イ
ンバータのスィツチの定格電流時の電圧降下をＶｋ、前
記インバータが出力することが可能な最大電圧をＶｍと
した時に、前記最大電圧Ｖｍを、 Ｖｍ＝（Ｖｄｃ―Ｖｋ）／２1/2 によって 求め、前記出力電圧指令値が前記最大電圧より
も高い時には前記最大電圧又はこの近傍値又はこれ以下
の補正出力電圧指令値を作成し、この補正出力電圧指令
値で前記インバータを制御することを特徴とするインバ
ータの制御方法に係わるものである。なお、請求項２及
び３に示すように電圧指令値及び補正電圧指令値を作成
するために、基準励磁電流指令値、補正励磁電流指令
値、周波数指令値（回転速度指令値）を使用することが
望ましい。また、請求項１の方法のための制御装置を請
求項４に示すように構成することが望ましい。また、請
求項２、３の方法のための制御装置を請求項５に示すよ
うに構成することが望ましい。
【０００６】
【発明の効果】各請求項の発明によれば、インバータが
出力することが可能な最大電圧Ｖｍを、Ｖｍ＝（Ｖｄｃ
―Ｖｋ）／２1/2 によって求め、これに適合する補正出
力電圧指令値を作成するので、インバータの補正出力電
圧指令値が一定値に固定されないで、インバータの入力
直流電圧に応じて変化する。このため、補正出力電圧指
令値と実際の出力電圧との差が少なくなり、波形歪みの
少ない出力電圧を得ることができ、誘導電動機を円滑に
駆動することが可能になる。また、請求項２、３、５に
示すように基準励磁電流指令値、補正励磁電流指令値、
周波数指令値を使用して正常出力電圧指令値、補正出力
電圧指令値を作成すると、この作成が容易になる
出力することが可能な最大電圧Ｖｍを、Ｖｍ＝（Ｖｄｃ
―Ｖｋ）／２1/2 によって求め、これに適合する補正出
力電圧指令値を作成するので、インバータの補正出力電
圧指令値が一定値に固定されないで、インバータの入力
直流電圧に応じて変化する。このため、補正出力電圧指
令値と実際の出力電圧との差が少なくなり、波形歪みの
少ない出力電圧を得ることができ、誘導電動機を円滑に
駆動することが可能になる。また、請求項２、３、５に
示すように基準励磁電流指令値、補正励磁電流指令値、
周波数指令値を使用して正常出力電圧指令値、補正出力
電圧指令値を作成すると、この作成が容易になる
【０００７】
【実施形態及び実施例】次に、図１〜図６を参照して本
発明の実施形態及び実施例を説明する。図１に示す誘導
電動機４を駆動するためのインバータ装置は、商用交流
電圧を供給するための３相交流電源端子１に接続された
３相整流平滑回路２と、この一対の直流出力端子２ａ、
２ｂ間に接続された３相インバータ回路３と、ＰＷＭパ
ルス形成回路５と、励磁電流指令器６と、出力周波数指
令発生器７と、出力電圧指令値演算器８とから成る。Ｐ
ＷＭパルス形成回路５の大部分と励磁電流指令器６と出
力電圧指令値演算器８は、マイクロプロセッサ（マイコ
ン）又はＤＳＰから成るディジタル回路で構成されてい
るが、理解を容易にするために等価的にブロックで示さ
れている。
発明の実施形態及び実施例を説明する。図１に示す誘導
電動機４を駆動するためのインバータ装置は、商用交流
電圧を供給するための３相交流電源端子１に接続された
３相整流平滑回路２と、この一対の直流出力端子２ａ、
２ｂ間に接続された３相インバータ回路３と、ＰＷＭパ
ルス形成回路５と、励磁電流指令器６と、出力周波数指
令発生器７と、出力電圧指令値演算器８とから成る。Ｐ
ＷＭパルス形成回路５の大部分と励磁電流指令器６と出
力電圧指令値演算器８は、マイクロプロセッサ（マイコ
ン）又はＤＳＰから成るディジタル回路で構成されてい
るが、理解を容易にするために等価的にブロックで示さ
れている。
【０００８】インバータ回路３は周知の３相ブリッジ型
インバータ回路であって、６個のＩＧＢＴ即ち絶縁ゲー
ト・バイポーラ・トランジスタから成る第１〜第６のス
イッチＱ1 〜Ｑ6 を３相ブリッジ接続し、各スイッチＱ
1 〜Ｑ6 に逆並列に帰還用ダイオードＤ1 〜Ｄ6 を接続
したものである。即ち、第１及び第２のスイッチＱ1、
Ｑ2 の直列回路から成る第１相アームと、第３及び第４
のスイッチＱ3 、Ｑ4の直列回路から成る第２相アーム
と、第５及び第６のスイッチＱ5 、Ｑ6 の直列回路から
成る第３相アームを直流電源端子として整流平滑回路２
の出力端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続し、各相アームの
中点から出力ライン３ｕ、３ｖ、３ｗを導出したもので
ある。
インバータ回路であって、６個のＩＧＢＴ即ち絶縁ゲー
ト・バイポーラ・トランジスタから成る第１〜第６のス
イッチＱ1 〜Ｑ6 を３相ブリッジ接続し、各スイッチＱ
1 〜Ｑ6 に逆並列に帰還用ダイオードＤ1 〜Ｄ6 を接続
したものである。即ち、第１及び第２のスイッチＱ1、
Ｑ2 の直列回路から成る第１相アームと、第３及び第４
のスイッチＱ3 、Ｑ4の直列回路から成る第２相アーム
と、第５及び第６のスイッチＱ5 、Ｑ6 の直列回路から
成る第３相アームを直流電源端子として整流平滑回路２
の出力端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続し、各相アームの
中点から出力ライン３ｕ、３ｖ、３ｗを導出したもので
ある。
【０００９】インバータの出力ライン３ｕ、３ｖ、３ｗ
に接続された３相誘導電動機４は周知のものであり、フ
ァン、ポンプ等の負荷（図示せず）を駆動するものであ
る。
に接続された３相誘導電動機４は周知のものであり、フ
ァン、ポンプ等の負荷（図示せず）を駆動するものであ
る。
【００１０】インバータ制御信号形成回路としてのＰＷ
Ｍパルス形成回路５は、インバータ回路３のスイッチＱ
1 〜Ｑ6 を制御するためのＰＷＭ（パルス幅変調）制御
信号を形成し、これをスイッチＱ1 〜Ｑ6 のゲート（制
御端子）に供給するものであり、図２に等価的に示すよ
うに構成されている。即ち、このＰＷＭパルス形成回路
５は三相正弦波発生器１１と、三角波キャリア発生器１
２と、３つの比較器１３、１４、１５と、ゲートドライ
ブ回路１６とから成る。三相正弦波発生器１１は、図１
の出力電圧指令値演算器８の出力ライン８ａから与えら
れる出力電圧指令値と出力周波数指令発生器７の出力ラ
イン７ａから与えられる周波数指令値ωとに応答して指
示された電圧値に対応する振幅を有する三相正弦波電圧
Ｖsu、Ｖsv、Ｖswを図５（Ａ）に示すように指示された
周波数で発生する。三角波キャリア発生器１２は図５
（Ａ）に示すように正弦波電圧Ｖsu、Ｖsv、Ｖswの周波
数（例えば０〜６０Hz）よりも十分に高い周波数（例え
ば２０kHz ）の三角波電圧Ｖt を発生する。比較器１
３、１４、１５は正弦波電圧ＶsuV 、Ｖsv、Ｖswと三角
波電圧Ｖt とを比較して図５（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のＰＷ
Ｍパルスを出力する。ゲートドライブ回路１６は比較器
１３、１４、１５から得られた図５（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
のＰＷＭ信号を第１、第３及び第５のスイッチＱ1 、Ｑ
3 、Ｑ5 のゲート（制御電極）に与えると共に、図５
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）と逆相のＰＷＭ信号を第２、第４及
び第６のスイッチＱ2 、Ｑ4 、Ｑ6 に与える。ＰＷＭパ
ルスは近似正弦波が得られるように形成される。なお、
ゲートドライブ回路１６を、Ｕ相電圧Ｖsuを基準にし
て、第１のスイッチＱ1 を０〜１８０度区間でＰＷＭパ
ルスで制御し、１８０〜３６０度区間でオフに保ち、第
２のスイッチＱ2 を０〜１８０度区間でオフに保ち、１
８０〜３６０度区間でＰＷＭ制御し、第３のスイッチＱ
3 を０〜１２０度区間及び３００〜３６０度区間でオフ
に保ち、１２０〜３００度区間でＰＷＭ制御し、第４の
スイッチＱ4 を０〜１２０度区間及び３００〜３６０度
区間でＰＷＭ制御し、１２０〜３００度区間でオフに保
ち、第５のスイッチＱ5 を０〜６０度区間及び２４０〜
３６０度区間でＰＷＭ制御し、６０〜２４０度区間でオ
フに保ち、第６のスイッチＱ6 を０〜６０度区間及び２
４０〜３６０度区間でオフに保ち、６０〜２４０度区間
でＰＷＭ制御することができる。また、第１〜第６のス
イッチのＰＷＭ制御の時間幅をそれぞれ１２０度幅とす
ることもできる。なお、この実施例では三相正弦波発生
器１１がメモリとＤ／Ａ変換器で構成されている。この
メモリには多数の電圧レベルの正弦波データが格納され
ており、ライン８ａで与えられた電圧指令値に対応する
振幅値を有する正弦波電圧を出力する。また、正弦波デ
ータはライン７ａの周波数指令値ωに対応するクロック
で読み出され、これがＤ／Ａ変換されて正弦波となる。
三相正弦波発生器１１は上述の実施例に限定されるもの
でなく、例えば、固定振幅の正弦波発生器とこの出力段
の乗算器とで構成することができる。この場合には、周
波数指令に従う固定振幅の正弦波に電圧指令値を乗算し
て振幅制御された正弦波を作る。
Ｍパルス形成回路５は、インバータ回路３のスイッチＱ
1 〜Ｑ6 を制御するためのＰＷＭ（パルス幅変調）制御
信号を形成し、これをスイッチＱ1 〜Ｑ6 のゲート（制
御端子）に供給するものであり、図２に等価的に示すよ
うに構成されている。即ち、このＰＷＭパルス形成回路
５は三相正弦波発生器１１と、三角波キャリア発生器１
２と、３つの比較器１３、１４、１５と、ゲートドライ
ブ回路１６とから成る。三相正弦波発生器１１は、図１
の出力電圧指令値演算器８の出力ライン８ａから与えら
れる出力電圧指令値と出力周波数指令発生器７の出力ラ
イン７ａから与えられる周波数指令値ωとに応答して指
示された電圧値に対応する振幅を有する三相正弦波電圧
Ｖsu、Ｖsv、Ｖswを図５（Ａ）に示すように指示された
周波数で発生する。三角波キャリア発生器１２は図５
（Ａ）に示すように正弦波電圧Ｖsu、Ｖsv、Ｖswの周波
数（例えば０〜６０Hz）よりも十分に高い周波数（例え
ば２０kHz ）の三角波電圧Ｖt を発生する。比較器１
３、１４、１５は正弦波電圧ＶsuV 、Ｖsv、Ｖswと三角
波電圧Ｖt とを比較して図５（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のＰＷ
Ｍパルスを出力する。ゲートドライブ回路１６は比較器
１３、１４、１５から得られた図５（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
のＰＷＭ信号を第１、第３及び第５のスイッチＱ1 、Ｑ
3 、Ｑ5 のゲート（制御電極）に与えると共に、図５
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）と逆相のＰＷＭ信号を第２、第４及
び第６のスイッチＱ2 、Ｑ4 、Ｑ6 に与える。ＰＷＭパ
ルスは近似正弦波が得られるように形成される。なお、
ゲートドライブ回路１６を、Ｕ相電圧Ｖsuを基準にし
て、第１のスイッチＱ1 を０〜１８０度区間でＰＷＭパ
ルスで制御し、１８０〜３６０度区間でオフに保ち、第
２のスイッチＱ2 を０〜１８０度区間でオフに保ち、１
８０〜３６０度区間でＰＷＭ制御し、第３のスイッチＱ
3 を０〜１２０度区間及び３００〜３６０度区間でオフ
に保ち、１２０〜３００度区間でＰＷＭ制御し、第４の
スイッチＱ4 を０〜１２０度区間及び３００〜３６０度
区間でＰＷＭ制御し、１２０〜３００度区間でオフに保
ち、第５のスイッチＱ5 を０〜６０度区間及び２４０〜
３６０度区間でＰＷＭ制御し、６０〜２４０度区間でオ
フに保ち、第６のスイッチＱ6 を０〜６０度区間及び２
４０〜３６０度区間でオフに保ち、６０〜２４０度区間
でＰＷＭ制御することができる。また、第１〜第６のス
イッチのＰＷＭ制御の時間幅をそれぞれ１２０度幅とす
ることもできる。なお、この実施例では三相正弦波発生
器１１がメモリとＤ／Ａ変換器で構成されている。この
メモリには多数の電圧レベルの正弦波データが格納され
ており、ライン８ａで与えられた電圧指令値に対応する
振幅値を有する正弦波電圧を出力する。また、正弦波デ
ータはライン７ａの周波数指令値ωに対応するクロック
で読み出され、これがＤ／Ａ変換されて正弦波となる。
三相正弦波発生器１１は上述の実施例に限定されるもの
でなく、例えば、固定振幅の正弦波発生器とこの出力段
の乗算器とで構成することができる。この場合には、周
波数指令に従う固定振幅の正弦波に電圧指令値を乗算し
て振幅制御された正弦波を作る。
【００１１】図１の励磁電流指令器６は、図６（Ａ）に
示す基準励磁電流指令値Ｉo1をディジタル形式でライン
６ａに送出するものである。出力周波数指令発生器７は
インバータの出力周波数ｆ即ち電動機４の回転速度Ｎを
示す周波数指令値ωをライン７ａ、７ｂに出力するもの
である。なお、出力周波数が零の状態即ち電動機４の停
止状態から目標回転速度まで立上る時に、周波数指令値
ωを時間と共に増大させるための起動周波数指令発生器
が出力周波数指令発生器７に含まれている。
示す基準励磁電流指令値Ｉo1をディジタル形式でライン
６ａに送出するものである。出力周波数指令発生器７は
インバータの出力周波数ｆ即ち電動機４の回転速度Ｎを
示す周波数指令値ωをライン７ａ、７ｂに出力するもの
である。なお、出力周波数が零の状態即ち電動機４の停
止状態から目標回転速度まで立上る時に、周波数指令値
ωを時間と共に増大させるための起動周波数指令発生器
が出力周波数指令発生器７に含まれている。
【００１２】出力電圧指令値演算器８は、励磁電流指令
器６と出力周波数指令発生器７と電源端子２ａに接続さ
れたインバータ入力直流電圧検出ライン９に接続され、
これ等の信号に基づいてインバータの出力電圧指令値Ｖ
o を演算し、これをライン８ａによってＰＷＭパルス形
成回路５に送るものであり、図３に示すように出力可能
な最大電圧演算手段２０と補正励磁電流演算手段２１と
励磁電流選択手段２２と第１及び第２の乗算器２３、２
４と換算係数発生手段２５とから成る。
器６と出力周波数指令発生器７と電源端子２ａに接続さ
れたインバータ入力直流電圧検出ライン９に接続され、
これ等の信号に基づいてインバータの出力電圧指令値Ｖ
o を演算し、これをライン８ａによってＰＷＭパルス形
成回路５に送るものであり、図３に示すように出力可能
な最大電圧演算手段２０と補正励磁電流演算手段２１と
励磁電流選択手段２２と第１及び第２の乗算器２３、２
４と換算係数発生手段２５とから成る。
【００１３】出力可能な最大電圧演算手段２０は、ライ
ン９で検出した入力直流電圧Ｖdcに基づいてインバータ
が出力することが可能な最大電圧Ｖm （出力線間電圧の
実効値）を、 Ｖm ＝（Ｖdc−Ｖk ）／２1/2 によって求めるものである。上記式におけるＶk はイン
バータ回路３のスイッチＱ1 〜Ｑ6 に基づく定格電流時
の電圧降下分である。なお、この演算手段２０は、図４
に示すようにＶdc−Ｖk を求める減算手段２０ａとこの
減算手段２０ａの出力に１／２1/2 を乗算する手段２０
ｂとの組み合せで構成される。
ン９で検出した入力直流電圧Ｖdcに基づいてインバータ
が出力することが可能な最大電圧Ｖm （出力線間電圧の
実効値）を、 Ｖm ＝（Ｖdc−Ｖk ）／２1/2 によって求めるものである。上記式におけるＶk はイン
バータ回路３のスイッチＱ1 〜Ｑ6 に基づく定格電流時
の電圧降下分である。なお、この演算手段２０は、図４
に示すようにＶdc−Ｖk を求める減算手段２０ａとこの
減算手段２０ａの出力に１／２1/2 を乗算する手段２０
ｂとの組み合せで構成される。
【００１４】補正励磁電流演算手段２１は、最大電圧Ｖ
m とライン７ｂの周波数指令値ωとに基づいて最大電圧
Ｖm をインバータ回路３から出力させるために必要な励
磁電流指令値Ｉoaを Ｉoa＝Ｖm ／ωＬ で求めるものである。ここで、Ｌは換算係数であって、
電動機４のインダクタンスに相当し、ωは２πｆであ
る。なお、Ｉoaを求める上式の演算は、図４に示すよう
にＶm ／ωの割算手段２１ａと、この出力をＬで割算す
る手段２１ｂとで構成される。
m とライン７ｂの周波数指令値ωとに基づいて最大電圧
Ｖm をインバータ回路３から出力させるために必要な励
磁電流指令値Ｉoaを Ｉoa＝Ｖm ／ωＬ で求めるものである。ここで、Ｌは換算係数であって、
電動機４のインダクタンスに相当し、ωは２πｆであ
る。なお、Ｉoaを求める上式の演算は、図４に示すよう
にＶm ／ωの割算手段２１ａと、この出力をＬで割算す
る手段２１ｂとで構成される。
【００１５】励磁電流選択手段２２はライン６ａの基準
励磁電流指令値Ｉo1と補正励磁電流演算手段２１から得
られた補正励磁電流指令値Ｉoaとの大小比較に基づいて
いずれか一方を選択的に出力するものであって、図４に
等価的に示すように比較手段２２ａと第１及び第２の選
択スイッチ２２ｂ、２２ｃとで構成される。比較手段２
２ａはライン６ａの基準励磁電流指令値Ｉo1とライン２
１ａの補正励磁電流指令値Ｉoaとに基づいてＩoaがＩo1
よりも大きいか否かを判定する。第１の選択スイッチ２
２ｂはＩoaがＩo1よりも大きいことを示す比較手段２２
ａの出力に応答してオンになり、ライン６ａの基準励磁
電流指令値Ｉ01を出力ライン２２ｄに送出する。第２の
選択スイッチ２２ｃは、ＩoaがＩo1よりも大きくないこ
とを示す比較手段２２ａの出力に応答してオンになって
ライン２１ａの補正励磁電流指令値Ｉoaを出力ライン２
２ｄに送出する。今、インバータの出力可能な最大電圧
Ｖm が図６（Ｂ）の電圧Ｖoaと同一であると仮定する
と、電動機４の回転速度Ｎa 以下の領域では図６（Ａ）
の基準励磁電流指令値Ｉo1が選択されてライン２２ｄに
送出され、回転速度がＮa よりも高い領域では図６
（Ａ）に示す補正励磁電流指令値Ｉoaがライン２２ｄに
送出される。補正励磁電流指令値Ｉoaは回転速度Ｎ即ち
周波数ｆに対して反比例的に変化する。
励磁電流指令値Ｉo1と補正励磁電流演算手段２１から得
られた補正励磁電流指令値Ｉoaとの大小比較に基づいて
いずれか一方を選択的に出力するものであって、図４に
等価的に示すように比較手段２２ａと第１及び第２の選
択スイッチ２２ｂ、２２ｃとで構成される。比較手段２
２ａはライン６ａの基準励磁電流指令値Ｉo1とライン２
１ａの補正励磁電流指令値Ｉoaとに基づいてＩoaがＩo1
よりも大きいか否かを判定する。第１の選択スイッチ２
２ｂはＩoaがＩo1よりも大きいことを示す比較手段２２
ａの出力に応答してオンになり、ライン６ａの基準励磁
電流指令値Ｉ01を出力ライン２２ｄに送出する。第２の
選択スイッチ２２ｃは、ＩoaがＩo1よりも大きくないこ
とを示す比較手段２２ａの出力に応答してオンになって
ライン２１ａの補正励磁電流指令値Ｉoaを出力ライン２
２ｄに送出する。今、インバータの出力可能な最大電圧
Ｖm が図６（Ｂ）の電圧Ｖoaと同一であると仮定する
と、電動機４の回転速度Ｎa 以下の領域では図６（Ａ）
の基準励磁電流指令値Ｉo1が選択されてライン２２ｄに
送出され、回転速度がＮa よりも高い領域では図６
（Ａ）に示す補正励磁電流指令値Ｉoaがライン２２ｄに
送出される。補正励磁電流指令値Ｉoaは回転速度Ｎ即ち
周波数ｆに対して反比例的に変化する。
【００１６】図３の第１の乗算手段２３は、ライン２２
ｄの励磁電流指令値Ｉo （Ｉo1又はＩoa）とライン７ｂ
の周波数指令値ωとを乗算してωＩo を出力するもので
ある。
ｄの励磁電流指令値Ｉo （Ｉo1又はＩoa）とライン７ｂ
の周波数指令値ωとを乗算してωＩo を出力するもので
ある。
【００１７】図３の第２の乗算手段２４は、第１の乗算
手段２３の出力ωＩo に換算係数発生手段２５から発生
した換算係数としての電動機４のインダクタンスＬを乗
算して無負荷出力電圧指令値Ｖo ＝ωＬＩo をライン８
ａに出力するものである。励磁電流指令値Ｉo として基
準励磁電流指令値Ｉo1が入力した場合には、Ｖo1＝ωＬ
Ｉo1が出力電圧指令値としてライン８ａに送出され、励
磁電流指令値Ｉo として補正励磁電流指令値Ｉoaが入力
した場合には、Ｖoa＝ωＬＩoaが出力電圧指令値として
ライン８ａに送出される。ここでは、前者の基準励磁電
流指令値Ｉo1に基づく出力電圧指令値Ｖo を正常出力電
圧指令値Ｖo1と呼び、後者の補正励磁電流指令値Ｉoaに
基づく出力電圧指令値Ｖo を補正出力電圧指令値Ｖoaと
呼ぶことにする。インバータの出力可能な最大電圧Ｖm
が図６（Ｂ）の電圧Ｖoaと同一であるとすれば、回転速
度Ｎa 以下の領域では回転速度Ｎと共に変化する正常電
圧指令値Ｖo1が得られ、回転速度Ｎa よりも高い領域で
は回転速度Ｎの変化に拘らず一定の補正出力電圧指令値
Ｖ0aが得られる。補正出力電圧指令値Ｖoaは前述したよ
うにＶoa＝ωＬＩoaであり、Ｉoaは図６（Ａ）に示すよ
うに回転速度の増大に応じて低下し、ωは回転速度と共
に増大するので、結局、Ｖoaは図６（Ｂ）に示すように
一定値になる。なお、インバータの出力可能な最大電圧
Ｖm が例えば、図６（Ｂ）の電圧Ｖobのレベルまで低下
すると、補正励磁電流指令値Ｉoaは図６（Ａ）で点線で
示すようになり、また、補正出力電圧指令値Ｖoaは図６
（Ｂ）で点線で示すようになる。
手段２３の出力ωＩo に換算係数発生手段２５から発生
した換算係数としての電動機４のインダクタンスＬを乗
算して無負荷出力電圧指令値Ｖo ＝ωＬＩo をライン８
ａに出力するものである。励磁電流指令値Ｉo として基
準励磁電流指令値Ｉo1が入力した場合には、Ｖo1＝ωＬ
Ｉo1が出力電圧指令値としてライン８ａに送出され、励
磁電流指令値Ｉo として補正励磁電流指令値Ｉoaが入力
した場合には、Ｖoa＝ωＬＩoaが出力電圧指令値として
ライン８ａに送出される。ここでは、前者の基準励磁電
流指令値Ｉo1に基づく出力電圧指令値Ｖo を正常出力電
圧指令値Ｖo1と呼び、後者の補正励磁電流指令値Ｉoaに
基づく出力電圧指令値Ｖo を補正出力電圧指令値Ｖoaと
呼ぶことにする。インバータの出力可能な最大電圧Ｖm
が図６（Ｂ）の電圧Ｖoaと同一であるとすれば、回転速
度Ｎa 以下の領域では回転速度Ｎと共に変化する正常電
圧指令値Ｖo1が得られ、回転速度Ｎa よりも高い領域で
は回転速度Ｎの変化に拘らず一定の補正出力電圧指令値
Ｖ0aが得られる。補正出力電圧指令値Ｖoaは前述したよ
うにＶoa＝ωＬＩoaであり、Ｉoaは図６（Ａ）に示すよ
うに回転速度の増大に応じて低下し、ωは回転速度と共
に増大するので、結局、Ｖoaは図６（Ｂ）に示すように
一定値になる。なお、インバータの出力可能な最大電圧
Ｖm が例えば、図６（Ｂ）の電圧Ｖobのレベルまで低下
すると、補正励磁電流指令値Ｉoaは図６（Ａ）で点線で
示すようになり、また、補正出力電圧指令値Ｖoaは図６
（Ｂ）で点線で示すようになる。
【００１８】出力電圧指令値演算手段８の出力ラインに
得られた補正電圧指令値Ｖo （Ｖo1又はＶoa）は図２の
三相正弦波発生器１１に入力し、図１のインバータ回路
３から正常出力電圧指令値Ｖo1又は補正出力電圧指令値
Ｖoaに相当する出力電圧が得られる。
得られた補正電圧指令値Ｖo （Ｖo1又はＶoa）は図２の
三相正弦波発生器１１に入力し、図１のインバータ回路
３から正常出力電圧指令値Ｖo1又は補正出力電圧指令値
Ｖoaに相当する出力電圧が得られる。
【００１９】上述から明らかなように、本実施例では補
正出力電圧指令値Ｖoaが非安定化直流電源としての整流
平滑回路２の出力電圧即ちインバータ回路３の入力直流
電圧Ｖdcの変化に応じて変化する。この結果、インバー
タ回路３の出力可能な最大電圧Ｖm よりも高い出力電圧
指令値Ｖo の発生を阻止することができ、入力直流電圧
Ｖdcの低下時にも波形歪みの少ない近似正弦波電圧を誘
導電動機４に供給してこれを安定的に駆動することがで
きる。即ち、入力直流電圧Ｖdcが変動しても、この時の
インバータの出力可能な最大電圧Ｖm と同一の出力電圧
指令値Ｖo を発生させるので、最大電圧Ｖm に適合した
ＰＷＭパルスによって近似正弦波を発生させることが可
能になり、常に最大電圧Ｖm を良好に発生させることが
でき、誘導電動機４の速度の低下を抑制することができ
る。
正出力電圧指令値Ｖoaが非安定化直流電源としての整流
平滑回路２の出力電圧即ちインバータ回路３の入力直流
電圧Ｖdcの変化に応じて変化する。この結果、インバー
タ回路３の出力可能な最大電圧Ｖm よりも高い出力電圧
指令値Ｖo の発生を阻止することができ、入力直流電圧
Ｖdcの低下時にも波形歪みの少ない近似正弦波電圧を誘
導電動機４に供給してこれを安定的に駆動することがで
きる。即ち、入力直流電圧Ｖdcが変動しても、この時の
インバータの出力可能な最大電圧Ｖm と同一の出力電圧
指令値Ｖo を発生させるので、最大電圧Ｖm に適合した
ＰＷＭパルスによって近似正弦波を発生させることが可
能になり、常に最大電圧Ｖm を良好に発生させることが
でき、誘導電動機４の速度の低下を抑制することができ
る。
【００２０】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） インバータ回路３のスイッチＱ1 〜Ｑ6 をベク
トルで制御する方式即ち周知のベクトル制御インバータ
にも本発明を適用することができる。 （２） 補正出力電圧指令値Ｖ0aを最大電圧Ｖm と同一
にすることが最も望ましいが、この近傍値又はこれ以下
とすることができる。なお、補正出力電圧指令値Ｖoaの
下限は目標の回転速度を維持することができる電圧値で
ある。 （３） ＰＷＭパルス形成回路５及び出力電圧指令演算
器８の全部をアナログ回路で構成することができる。 （４） インバータの出力電圧リミッタ手段を付加して
過電圧を防止することができる。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） インバータ回路３のスイッチＱ1 〜Ｑ6 をベク
トルで制御する方式即ち周知のベクトル制御インバータ
にも本発明を適用することができる。 （２） 補正出力電圧指令値Ｖ0aを最大電圧Ｖm と同一
にすることが最も望ましいが、この近傍値又はこれ以下
とすることができる。なお、補正出力電圧指令値Ｖoaの
下限は目標の回転速度を維持することができる電圧値で
ある。 （３） ＰＷＭパルス形成回路５及び出力電圧指令演算
器８の全部をアナログ回路で構成することができる。 （４） インバータの出力電圧リミッタ手段を付加して
過電圧を防止することができる。
【図１】本発明の実施例の誘導電動機を駆動するための
インバータ及びその制御装置を示す回路図である。
インバータ及びその制御装置を示す回路図である。
【図２】図１のＰＷＭパルス形成回路を詳しく示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】図１の出力電圧指令値演算器を等価的に詳しく
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】図３の一部を詳しく示すブロック図である。
【図５】図２の各部の状態を示す波形図である。
【図６】回転速度の変化と励磁電流指令値及び出力電圧
指令値との関係を示す図である。
指令値との関係を示す図である。
３ インバータ回路 ４ 誘導電動機 ５ ＰＷＭパルス形成回路 ６ 励磁電流指令器 ８ 出力電圧指令値演算器
Claims (5)
- 【請求項１】 可変周波数及び可変電圧型インバータに
よって誘導電動機に電力を供給する際に、前記インバー
タの出力電圧指令値に対応する出力電圧が得られるよう
に前記インバータを制御する方法において、前記インバータの入力直流電圧をＶｄｃ、前記インバー
タのスィツチの定格電流時の電圧降下をＶｋ、前記イン
バータが出力することが可能な最大電圧をＶｍとした時
に、前記最大電圧Ｖｍを、 Ｖｍ＝（Ｖｄｃ―Ｖｋ）／２1/2 によって 求め、 前記出力電圧指令値が前記最大電圧よりも高い時には前
記最大電圧又はこの近傍値又はこれ以下の補正出力電圧
指令値を作成し、この補正出力電圧指令値で前記インバ
ータを制御することを特徴とするインバータの制御方
法。 - 【請求項２】 可変周波数及び可変電圧型インバータに
よって誘導電動機に電力を供給する際に、 前記インバータの入力直流電圧を示す値を検知し、前記インバータの入力直流電圧をＶｄｃ、前記インバー
タのスィツチの定格電流時の電圧降下をＶｋ、前記イン
バータが出力することが可能な最大電圧をＶｍとした時
に、前記最大電圧Ｖｍを、 Ｖｍ＝（Ｖｄｃ―Ｖｋ）／２1/2 によって 求め、 前記電動機の基準励磁電流指令値と前記インバータの出
力周波数指令値とを用意し、 前記基準励磁電流指令値と前記出力周波数指令値とに基
づいて演算された前記インバータの正常出力電圧指令値
が前記最大電圧よりも低い時又は低いと推定された時に
は前記正常出力電圧指令値に対応する出力電圧が得られ
るように前記インバータを制御し、前記インバータの正
常出力電圧指令値が前記最大電圧よりも高い時又は高い
と推定された時には前記最大電圧又はこの近傍又はこれ
よりも低い出力電圧を得るための補正励磁電流指令値を
作成し、この補正励磁電流指令値と前記出力周波数指令
値とに基づいて前記最大電圧又はこの近傍又はこれより
も低い出力電圧を得るための補正出力電圧指令値を演算
し、この補正出力電圧指令値に対応する出力電圧が得ら
れるように前記インバータを制御することを特徴とする
インバータの制御方法。 - 【請求項３】 可変周波数及び可変電圧型インバータに
よって誘導電動機に電力を供給する際に、 前記インバータの入力直流電圧を示す値を検知し、前記インバータの入力直流電圧をＶｄｃ、前記インバー
タのスィツチの定格電流時の電圧降下をＶｋ、前記イン
バータが出力することが可能な最大電圧をＶｍとした時
に、前記最大電圧Ｖｍを、 Ｖｍ＝（Ｖｄｃ―Ｖｋ）／２1/2 によって 求め、 前記電動機の基準励磁電流指令値と周波数指令値とを用
意し、 前記最大電圧と前記周波数指令値と前記電動機のインダ
クタンスを示す値とに基づいて前記最大電圧を得るため
の補正励磁電流指令値を求め、 前記補正励磁電流指令値が前記基準励磁電流指令値より
も大きい時には前記基準励磁電流指令値と前記周波数指
令値とに基づいて前記インバータの正常出力電圧指令値
を決定し、前記補正励磁電流指令値が前記基準励磁電流
指令値よりも小さい時には前記補正励磁電流指令値と前
記周波数指令値とに基づいて前記インバータの補正出力
電圧指令値を決定し、前記正常又は補正出力電圧指令値
に対応した出力電圧が得られるように前記インバータを
制御することを特徴とするインバータの制御方法。 - 【請求項４】 可変周波数及び可変電圧型インバータに
よって誘導電動機に電力を供給するためのインバータの
制御装置であって、 前記インバータの入力直流電圧（Ｖdc）を検出する電圧
検出手段と、 前記電圧検出手段で検出された前記入力直流電圧をＶｄ
ｃ、前記インバータのスィツチの定格電流時の電圧降下
をＶｋ、前記インバータが出力することが可能な最大電
圧をＶｍとした時に、前記最大電圧Ｖｍを、 Ｖｍ＝（Ｖｄｃ―Ｖｋ）／２1/2 によって 求める手段と、 前記インバータの出力電圧を指示するための正常出力電
圧指令値（Ｖo1）を発生すると共に、前記電圧指令値
（Ｖo1）が前記最大電圧（Ｖm ）より高い時に前記最大
電圧又はこの近傍の補正出力電圧指令値（Ｖoa）を発生
する出力電圧指令発生手段と、 前記出力電圧指令発生手段の出力に対応した出力電圧が
得られるように前記インバータのＰＷＭ制御信号を形成
する手段とを備えていることを特徴とするインバータの
制御装置。 - 【請求項５】 可変周波数及び可変電圧型インバータに
よって誘導電動機に電力を供給するためのインバータの
制御装置であって、 前記インバータの入力直流電圧（Ｖdc）を検出する電圧
検出手段と、 前記電圧検出手段で検出された前記入力直流電圧をＶｄ
ｃ、前記インバータのスィツチの定格電流時の電圧降下
をＶｋ、前記インバータが出力することが可能な最大電
圧をＶｍとした時に、前記最大電圧Ｖｍを、 Ｖｍ＝（Ｖｄｃ―Ｖｋ）／２1/2 によって 求める手段と、 前記電動機の基準励磁電流指令値（Ｉo1）を発生する手
段と、 前記インバータの出力周波数指令値（ω）を発生する手
段と、 前記最大電圧（Ｖm ）と前記出力周波数指令値（ω）と
前記電動機のインダクタンスを示す値Ｌとに基づいて前
記電動機の最大励磁電流指令値（Ｉoa）を求める手段
と、 前記最大励磁電流指令値（Ｉoa）が前記基準励磁電流指
令値（Ｉo1）よりも大きい時には前記基準励磁電流指令
値（Ｉo1）と前記出力周波数指令値（ω）とに基づいて
前記インバータの正常出力電圧指令値（Ｖo1）を作成
し、前記最大励磁電流指令値（Ｉoa）が前記基準励磁電
流指令値（Ｉo1）よりも小さい時には前記最大励磁電流
指令値（Ｉoa）と前記出力周波数指令値（ω）とに基づ
いて前記インバータの補正出力電圧指令値（Ｖoa）を作
成する電圧指令値作成手段と、 前記電圧指令値作成手段の出力に対応した出力電圧が得
られるように前記インバータのＰＷＭ制御信号を作成す
る手段とから成るインバータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02260098A JP3152295B2 (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | インバ−タの制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02260098A JP3152295B2 (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | インバ−タの制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11206185A JPH11206185A (ja) | 1999-07-30 |
| JP3152295B2 true JP3152295B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=12087342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02260098A Expired - Fee Related JP3152295B2 (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | インバ−タの制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3152295B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4844264B2 (ja) * | 2006-07-10 | 2011-12-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換システム |
-
1998
- 1998-01-19 JP JP02260098A patent/JP3152295B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11206185A (ja) | 1999-07-30 |
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