JP3255368B2 - 二相誘導電動機のインバータ駆動装置 - Google Patents

二相誘導電動機のインバータ駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二相誘導電動機のイン
バータ駆動装置に関し、特に交流電源電圧を、サイリス
タを介して、倍電圧整流して得られる直流正負二電源か
ら、指令駆動周波数(指令速度)に応じ、かつ前記電動
機の各巻線をバイポーラ駆動する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の二相誘導電動機のインバ
ータ駆動装置としては、例えば図4の構成回路図に示さ
れるものがある。同図において、この駆動装置は交流電
源Eの電圧を全波整流器CR及び平滑コンデンサCによ
り得られた直流電圧を、スイッチングトランジスタ
1 ,Q2 ………Q8 からなるフルブリッジ二相インバ
ータ駆動回路1の前記トランジスタQ1 ,Q2 ………Q
8 の各ゲートを、PWM(pulse width modulation) ゲ
ート回路2によりPWM制御するとともに、該PWMゲ
ート回路2に与えられる運転指令に基づき回転方向及び
周波数(速度)で、二相誘導電動機Mを駆動していた。
【0003】前記インバータ駆動回路1は、前記二相誘
導電動機Mの各巻線に流す電流の向きを可逆にするた
め、各巻線ごとに4個のトランジスタQ1 ……Q4 及び
5 ,……Q8 を用い、所謂、単一電源方式のバイポー
ラ駆動を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の二相誘導電動機のインバータ駆動装置として
は、PWM制御することで、駆動電圧、電流方向及び周
波数(速度)を可変にしているため、電動機の巻線ごと
に四個のスイッチング素子(図4ではスイッチングトラ
ンジスタ)、全体で八個のスイッチング素子を必要とし
ていた。
【0005】そのため、駆動回路構成が複雑になるばか
りか、PWM制御特有のチョッピング騒音や損失が大き
くなるという問題点があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、駆動回路構成が簡略化
され、かつ電力損失が低減化された効率のよい二相誘導
電動機のインバータ駆動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】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、交流電源電圧をサイリスタにより倍
電圧整流し、かつ該サイリスタのゲートに入力される点
弧位相信号により出力電圧が変化する直流正負二電源回
路と、四個のスイッチング素子と、指令駆動周波数に応
じて、その周波数の四倍の周波数の指令パルスを発生す
る励磁指令パルス発生回路と、該励磁指令パルス発生回
路からの前記指令パルスにより、前記スイッチング素子
を所定の励磁シーケンスに従ってON又はOFFして、
二相誘導電動機の各巻線をバイポーラ駆動させる励磁シ
ーケンサとを備える。
【0008】同時に、前記交流電源電圧のゼロクロスす
るタイミングを検出するゼロクロス検出回路と、前記指
令駆動周波数fに比例して前記直流正負二電源回路の出
力電圧Vを変化させるため、前記サイリスタの点弧位相
を決定する前記点弧位相信号を演算、出力するV/f
演算回路と、該V/f演算回路からの前記点弧位相信号
と、前記ゼロクロス検出回路からの前記交流電源電圧の
ゼロクロス信号とから、該交流電源電圧のゼロクロスか
らの前記点弧位相角で、前記サイリスタを点弧させる点
弧制御回路とを備えてなる二相誘導電動機のインバータ
駆動装置である
【0009】
【作 用】以上のように本発明は構成されているので、
交流電源電圧をサイリスタにより倍電圧整流した直流正
負二電源から、指令駆動周波数(指令速度)に応じ、か
つ四個のスイッチング素子により、二相誘導電動機の各
巻線をバイポーラ駆動する。
【0010】また、前記指令駆動周波数に比例して、前
記サイリスタを制御して、前記直流正負二電源の出力電
圧を変化させている。すなわち、直流出力電圧Vの指令
駆動周波数fに対する比を一定にするようにしている。
【0011】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。図1は本発明の二相誘導電
動機のインバータ駆動装置の一実施例を示す構成回路図
で、はじめに交流電源Eの電圧をサイリスタSCR1
SCR2 およびコンデンサC1 ,C2 により倍電圧整流
して、直流電圧V1 ,V2 が得られる直流正負二電源回
路10と、二相誘導電動機Mを駆動する四個のトランジ
スタQA ,QB ,QC ,QD からなるインバータ駆動回
路11を示す。
【0012】前記直流正負二電源回路10の中性点Nと
二相誘導電動機Mの二相巻線の共通接続点Pとを接続す
ることにより、該電動機Mの各巻線に対し、前記インバ
ータ駆動回路11により、ハーフブリッジのバイポーラ
駆動ができるようにする。
【0013】次いで、図1において、励磁指令パルス発
生回路12は、前記電動機Mへの指令駆動周波数(駆動
速度)fに対し、その周波数fの四倍の周波数4fの指
令パルスを発生する回路である。励磁シーケンサ13
は、該励磁指令パルス発生回路12からの指令パルスに
より、前記インバータ駆動回路11の各スイッチングト
ランジスタQA ,QB ,QC ,QD の各ゲートを駆動す
るとともに、所定の励磁シーケンスにしたがって、前記
各トランジスタQA ,QB ,QC ,QD をON又はOF
Fし、前記駆動回路11から矩形波電圧を前記電動機M
に出力する。
【0014】今、前記電動機Mのα相巻線に着目する
と、トランジスタQA がON,トランジスタQB がOF
Fの場合、直流正負二電源回路10の一方(出力電圧V
1 )から電流が供給され、逆にトランジスタQA がOF
F,トランジスタQB がONの場合、前記電源回路10
の他方(出力電圧V2 )から逆方向に電流が供給され、
前記スイッチングトランジスタQA ,QB 二個で、前記
電動機Mの一相のバイポーラ駆動ができる。
【0015】更に、前記励磁指令パルス発生回路12か
らの指令パルスの周波数は、前記指令駆動周波数fの四
倍であるので、該各指令パルスは前記指令駆動周波数の
周期を四等分、すなわち、同周期の90°の位相角ごと
に発生される。従って、励磁シーケンス13により、前
記駆動回路11からは、図2に示すような90°の位相
差を有する2相の矩形波電圧を、前記電動機Mのα相巻
線及びβ相巻線にそれぞれ供給することができる。
【0016】他方、図1において、ゼロクロス検出回路
14は、前記交流電源Eの電圧のゼロクロスするタイミ
ングを検出してゼロクロスパルス信号を発生する回路で
あり、V/f演算回路15は、前記指令駆動周波数fに
比例して前記直流正負二電源回路10の出力電圧Vを変
化させるため、そのサイリスタSCR,SCRの点
弧位相を決定する点弧位相パルス信号を、演算、出力
する回路である。
【0017】点弧制御回路16は、前記V/f演算回路
15からの点弧位相パルス信号を、前記ゼロクロス検出
回路14からのゼロクロスパルス信号と比較して、前記
交流電源電圧のゼロクロスから前記決定された点弧位相
角のタイミングで前記サイリスタSCR,SCR
点弧させる回路である。
【0018】図3は、これら各回路の信号波形とタイミ
ングを示すもので、図3(a)は交流電源Eの電圧、同
(b)はゼロクロス検出回路14のゼロクロスパルス信
号、同(c)はサイリスタSCR1 ,SCR2 のゲート
への点弧パルス信号及び同(d)はサイリスタSC
1 ,SCR2 に流れる電流波形及び直流出力電圧
1 ,V2 である。
【0019】通常、誘導電動機の周波数による速度制御
においては、指令駆動周波数fに比例した電圧Vを、該
電動機Mに印加する必要がある。
【0020】そのため、前記指令駆動周波数fに比例し
て前記直流正負二電源回路10の直流出力電圧V,V
を変化させるため、前記V/f演算回路15によっ
て、前記電源回路10のサイリスタSCR,SCR
の点弧位相を決定するための点弧位相パルス信号を演
算、出力する。次いで、サイリスタ点弧制御回路16に
より、この点弧位相パルス信号をゼロクロス検出回路1
4からのゼロクロスパルス信号と比較し、前記交流電源
電圧のゼロクロスからの前記決定された点弧位相角のタ
イミングで、前記サイリスタSCR,SCRの各ゲ
ートへ点弧パルス信号G,Gを出力する。
【0021】この点弧パルス信号G1 ,G2 により、前
記サイリスタSCR1 ,SCR2 を前記決定された所定
の点弧位相角でそれぞれ点弧し、その直流出力電圧
1 ,V2 を変化させている。すなわち、前記各回路1
4,15によって、直流出力電圧の指令駆動周波数に対
する比を一定にした出力電圧を前記電動機Mに印加して
いる。
【0022】なお、図1に示す制御系の回路を、1チッ
プマイコンにより、ソフトウェアで制御することも可能
である。本実施例によれば、前記インバータ駆動回路1
1は、従来のようなPWM制御を行なわないため、その
回路構成の簡略化が可能となる。しかも、PWM制御に
特有のスイッチング損失も低減され、騒音も発生しない
という効果もある。
【0023】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
二相誘導電動機のインバータ駆動装置によれば、交流電
源電圧をサイリスタにより倍電圧整流し、かつ該サイリ
スタのゲートに入力される点弧位相信号により出力電圧
が変化する直流正負二電源から、指令駆動周波数に応
じ、かつ四個のスイッチング素子により、前記電動機の
各巻線をバイポーラ駆動するとともに、前記指令駆動周
波数に比例し、前記サイリスタを介して、前記直流正負
二電源の前記出力電圧を変化させので、前記インバー
タのスイッチング素子の個数が半減するとともに、該ス
イッチング素子のゲート回路系を含む駆動回路構成を簡
略化することができる。
【0025】同時に、前記直流正負二電源のサイリスタ
を制御するので、電力損失が従来より低減されるという
効果をも奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二相誘導電動機のインバータ駆動装置
の構成回路図である。
【図2】図1のインバータ駆動回路11から出力される
90°の位相差を有する二相の矩形波電圧の波形図であ
る。
【図3】各回路の信号波形とタイミングを示す図であ
る。
【図4】従来の二相誘導電動機のインバータ駆動装置の
構成回路図である。
【符号の説明】
10 直流正負二電源回路 12 励磁指令パルス発生回路 13 励磁シーケンサ 14 ゼロクロス検出回路 15 V/f演算回路 16 点弧制御回路 E 交流電源 f 指令駆動周波数 M 二相誘導電動機 QA ,QB ,QC ,QD スイッチングトランジスタ SCR1 ,SCR2 サイリスタ V1 ,V2 直流出力電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 H02M 7/42 - 7/98

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源電圧をサイリスタにより倍電圧
    整流し、かつ該サイリスタのゲートに入力される点弧位
    相信号により出力電圧が変化する直流正負二電源回路
    と、四個のスイッチング素子と、指令駆動周波数に応じ
    て、その周波数の四倍の周波数の指令パルスを発生する
    励磁指令パルス発生回路と、該励磁指令パルス発生回路
    からの前記指令パルスにより、前記スイッチング素子を
    所定の励磁シーケンスに従ってON又はOFFして、二
    相誘導電動機の各巻線をバイポーラ駆動させる励磁シー
    ケンサとを備えるとともに、 前記交流電源電圧のゼロクロスするタイミングを検出す
    るゼロクロス検出回路と、前記指令駆動周波数fに比例
    して前記直流正負二電源回路の出力電圧Vを変化させる
    ため、前記サイリスタの点弧位相を決定する前記点弧
    位相信号を演算、出力するV/f演算回路と、該V/f
    演算回路からの前記点弧位相信号と、前記ゼロクロス検
    出回路からの前記交流電源電圧のゼロクロス信号とか
    ら、該交流電源電圧のゼロクロスからの前記点弧位相角
    で、前記サイリスタを点弧させる点弧制御回路とを備え
    てなることを特徴とする二相誘導電動機のインバータ駆
    動装置。
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