JP3317125B2 - 誘導電動機の制御方法及び制御装置 - Google Patents
誘導電動機の制御方法及び制御装置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を可変速
制御する誘導電動機の制御装置に関わり、特に加速時に
おいて過電流やストールを抑制する誘導電動機の制御方
法及びその装置に関する。
制御する誘導電動機の制御装置に関わり、特に加速時に
おいて過電流やストールを抑制する誘導電動機の制御方
法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】可変電圧可変周波数の電源を用いて誘導
電動機を可変速運転する場合、負荷の大きさや負荷の慣
性に対して、設定した加減速時間が短すぎると、加速時
において誘導電動機の制御装置に過大な電流が流れ、破
損することがある。これを避けるため、従来より制御装
置が適用される駆動装置毎に、実運転前にまず加速時間
を調整することが行われる。
電動機を可変速運転する場合、負荷の大きさや負荷の慣
性に対して、設定した加減速時間が短すぎると、加速時
において誘導電動機の制御装置に過大な電流が流れ、破
損することがある。これを避けるため、従来より制御装
置が適用される駆動装置毎に、実運転前にまず加速時間
を調整することが行われる。
【０００３】加速時間の設定ミスや負荷変化で生じる過
電流から誘導電動機の制御装置を保護するために、電流
が第１の制限値を越えたら誘導電動機の制御装置を停止
する方法がある。これに加えて誘導電動機の制御装置を
停止しないで運転を継続させる方法として特開昭62−44
098 号に記載のものがある。これは、電流が前記の様に
設定された第２の電流制限値を越えたとき、第１の電流
制限値を越えないよう電圧を制御し、周波数は設定され
た加速率により加速する装置が示されている。
電流から誘導電動機の制御装置を保護するために、電流
が第１の制限値を越えたら誘導電動機の制御装置を停止
する方法がある。これに加えて誘導電動機の制御装置を
停止しないで運転を継続させる方法として特開昭62−44
098 号に記載のものがある。これは、電流が前記の様に
設定された第２の電流制限値を越えたとき、第１の電流
制限値を越えないよう電圧を制御し、周波数は設定され
た加速率により加速する装置が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、電圧
のみを制御するため特に負荷が大きい場合に誘導電動機
の回転数と制御装置の出力周波数の差であるすべりが過
大となり、ストール状態となる。ストール状態では、誘
導電動機内部の磁束が十分に発生しないので負荷を駆動
するのに十分なトルクが発生できない。この結果、出力
周波数は周波数指令に到達するが、誘導電動機は加速で
きない。
のみを制御するため特に負荷が大きい場合に誘導電動機
の回転数と制御装置の出力周波数の差であるすべりが過
大となり、ストール状態となる。ストール状態では、誘
導電動機内部の磁束が十分に発生しないので負荷を駆動
するのに十分なトルクが発生できない。この結果、出力
周波数は周波数指令に到達するが、誘導電動機は加速で
きない。
【０００５】本発明の目的は、負荷が大きい場合におい
ても過電流とストールを抑制し、自動で誘導電動機を加
速できる誘導電動機の制御装置の制御方法を得ることで
ある。
ても過電流とストールを抑制し、自動で誘導電動機を加
速できる誘導電動機の制御装置の制御方法を得ることで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】周波数指令に基づき可変
電圧可変周波数の交流電圧を出力し、誘導電動機を加減
速制御する誘導電動機の制御方法において、通常は出力
周波数の加速率に従って出力周波数を制御し、誘導電動
機に流れる電流が第２の電流制限値を越えたとき誘導電
動機電流が前記第２の電流制限値以下となるように電圧
を制御すると共に周波数を減少させ、周波数を減少させ
ているとき出力電圧が少なくとも周波数により決まる電
圧基準値を超えたとき、出力周波数を再び増加させるこ
とにより実現できる。
電圧可変周波数の交流電圧を出力し、誘導電動機を加減
速制御する誘導電動機の制御方法において、通常は出力
周波数の加速率に従って出力周波数を制御し、誘導電動
機に流れる電流が第２の電流制限値を越えたとき誘導電
動機電流が前記第２の電流制限値以下となるように電圧
を制御すると共に周波数を減少させ、周波数を減少させ
ているとき出力電圧が少なくとも周波数により決まる電
圧基準値を超えたとき、出力周波数を再び増加させるこ
とにより実現できる。
【０００７】本発明の誘導電動機の制御装置によれば、
第２の電流制限値を越えたとき出力電圧を制御すること
により過電流を抑制すると共に、出力周波数を減少させ
ることにより過すべり状態を解消する。過すべり状態の
解消と共に誘導電動機の電流が減少し、これを補正する
ため出力電圧が増加するため十分な磁束を発生させるこ
とができ、ストールが抑制できる。出力電圧が周波数に
より決まる電圧基準値を越えると、周波数が増加に転じ
るため加速が継続できる。これを繰り返すことにより誘
導電動機を自動で加速することができる。
第２の電流制限値を越えたとき出力電圧を制御すること
により過電流を抑制すると共に、出力周波数を減少させ
ることにより過すべり状態を解消する。過すべり状態の
解消と共に誘導電動機の電流が減少し、これを補正する
ため出力電圧が増加するため十分な磁束を発生させるこ
とができ、ストールが抑制できる。出力電圧が周波数に
より決まる電圧基準値を越えると、周波数が増加に転じ
るため加速が継続できる。これを繰り返すことにより誘
導電動機を自動で加速することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図２に本発明の誘導電動機の制御
装置の一実施例を示す。図２における制御装置は交流電
圧を発生する電源１，該電源１の交流電圧を直流電圧に
変換するコンバータ２，変換された直流電圧を平滑化す
るコンデンサ３，平滑化された直流電圧を可変電圧可変
電流の交流に変換するインバータ４，インバータ４によ
り駆動される誘導電動機５，前記誘導電動機５に流れる
電流Ｉｕ，Ｉｗを検出する電流検出器６，該電流検出器
６で検出された電流から電流検出部７で電動機電流Ｉを
検出し外部から与えられる周波数指令ｆ* と前記電動機
電流Ｉに基づき出力周波数ｆと出力電圧Ｖを出力する電
圧・周波数制御部８、及び前記出力周波数ｆと前記出力
電圧Ｖからパルス幅変調を行いインバータ４を制御する
ＰＷＭ制御部９より構成される。
装置の一実施例を示す。図２における制御装置は交流電
圧を発生する電源１，該電源１の交流電圧を直流電圧に
変換するコンバータ２，変換された直流電圧を平滑化す
るコンデンサ３，平滑化された直流電圧を可変電圧可変
電流の交流に変換するインバータ４，インバータ４によ
り駆動される誘導電動機５，前記誘導電動機５に流れる
電流Ｉｕ，Ｉｗを検出する電流検出器６，該電流検出器
６で検出された電流から電流検出部７で電動機電流Ｉを
検出し外部から与えられる周波数指令ｆ* と前記電動機
電流Ｉに基づき出力周波数ｆと出力電圧Ｖを出力する電
圧・周波数制御部８、及び前記出力周波数ｆと前記出力
電圧Ｖからパルス幅変調を行いインバータ４を制御する
ＰＷＭ制御部９より構成される。
【０００９】次に電圧・周波数制御部８と電流検出部７
の構成について述べる。他の構成要素についてはその構
成は既に知られているため、詳細な説明を省略する。
の構成について述べる。他の構成要素についてはその構
成は既に知られているため、詳細な説明を省略する。
【００１０】電圧・周波数制御部８の構成を図１に示
す。図１の構成は、一定周期毎のサンプリング時に制御
処理が行われる離散時間系制御の構成である。電圧・周
波数制御部８は、制御状態を決定する状態制御部２０，
状態制御部２０の出力である状態Ｓにより出力周波数ｆ
を制御する周波数制部２１，状態Ｓにより出力周波数ｆ
を制御する電圧制御部２２，出力周波数からＶｆ電圧Ｖ
ｆを演算する係数器２３，前回の状態Ｓ′を記憶するメ
モリ２４，前回の出力周波数ｆ′を記憶するメモリ２
５，前回の係数器２３の出力であるＶｆ電圧Ｖｆ′を記
憶するメモリ２６、及び前回の出力電圧Ｖ′を記憶する
メモリ２７からなる。
す。図１の構成は、一定周期毎のサンプリング時に制御
処理が行われる離散時間系制御の構成である。電圧・周
波数制御部８は、制御状態を決定する状態制御部２０，
状態制御部２０の出力である状態Ｓにより出力周波数ｆ
を制御する周波数制部２１，状態Ｓにより出力周波数ｆ
を制御する電圧制御部２２，出力周波数からＶｆ電圧Ｖ
ｆを演算する係数器２３，前回の状態Ｓ′を記憶するメ
モリ２４，前回の出力周波数ｆ′を記憶するメモリ２
５，前回の係数器２３の出力であるＶｆ電圧Ｖｆ′を記
憶するメモリ２６、及び前回の出力電圧Ｖ′を記憶する
メモリ２７からなる。
【００１１】状態制御器２０は、初期状態では停止中
（state１ ）である。また、状態が変化する条件を表１
に示す。
（state１ ）である。また、状態が変化する条件を表１
に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１に示された条件が満たされないときに
は前回のサンプリング時の状態が保持される。この状態
で零でない指令周波数が与えられると表１に示す条件１
が満たされ、通常加速（state３ ）へ移行する。電動機
電流が第１の電流制限値Ｉlim１ を越えるとインバータ
の運転を停止させるが、この第１の電流制限値より下位
の第２の電流制限値Ｉlim２ を電動機電流が越えると条
件２を満たすため、通常加速（state３ ）から加速保護
モード（state２ ）へ移行する。加速保護モードでの電
圧制御により前回の出力電圧Ｖ′が、前回のＶｆ電圧Ｖ
ｆ′に予め設定した加算電圧Ｖａを加算した量である電
圧基準値を越えると条件３を満たすため加速保護モード
（state２ ）から通常加速（state３ ）へ移行する。や
がて、通常加速での周波数制御により前回の出力周波数
ｆ１′が周波数指令ｆ* 以上になると条件４を満たすた
め、通常加速（state３ ）から定速状態（state４ ）へ
と移行する。さらに、周波数指令ｆ* が増加すると条件
５が満たされるため通常加速（state３ ）に戻り、上記
を繰り返すこととなる。状態制御部２０は現在の状態Ｓ
を出力し、電圧制御部２２では該状態Ｓに基づき制御系
の切り替えを行い、周波数制御部２１では前記状態Ｓと
前回の状態制御部２０の出力を記憶するメモリ２４の出
力である前回の状態Ｓ′により制御系を切り替えてい
る。
は前回のサンプリング時の状態が保持される。この状態
で零でない指令周波数が与えられると表１に示す条件１
が満たされ、通常加速（state３ ）へ移行する。電動機
電流が第１の電流制限値Ｉlim１ を越えるとインバータ
の運転を停止させるが、この第１の電流制限値より下位
の第２の電流制限値Ｉlim２ を電動機電流が越えると条
件２を満たすため、通常加速（state３ ）から加速保護
モード（state２ ）へ移行する。加速保護モードでの電
圧制御により前回の出力電圧Ｖ′が、前回のＶｆ電圧Ｖ
ｆ′に予め設定した加算電圧Ｖａを加算した量である電
圧基準値を越えると条件３を満たすため加速保護モード
（state２ ）から通常加速（state３ ）へ移行する。や
がて、通常加速での周波数制御により前回の出力周波数
ｆ１′が周波数指令ｆ* 以上になると条件４を満たすた
め、通常加速（state３ ）から定速状態（state４ ）へ
と移行する。さらに、周波数指令ｆ* が増加すると条件
５が満たされるため通常加速（state３ ）に戻り、上記
を繰り返すこととなる。状態制御部２０は現在の状態Ｓ
を出力し、電圧制御部２２では該状態Ｓに基づき制御系
の切り替えを行い、周波数制御部２１では前記状態Ｓと
前回の状態制御部２０の出力を記憶するメモリ２４の出
力である前回の状態Ｓ′により制御系を切り替えてい
る。
【００１４】次に周波数制御部２１の詳細構成を図４に
基づき述べる。周波数制御部は、状態Ｓと前回の状態
Ｓ′に基づき、制御系１ｆ，制御系２ｆ，制御系３ｆ，
制御系４ｆ，制御系５ｆのそれぞれの出力から出力周波
数ｆ，該出力周波数の変化量である加速率ｄｆ、及び該
加速率の変化量ｄｄｆを選択し出力する選択部４１，選
択部４２、及び選択部４３と、選択部４１，選択部４
２、及び選択部４３のそれぞれの出力である出力周波数
ｆ，加速率ｄｆ、及び加速率の変化量ｄｄｆを次回のサ
ンプリング時まで記憶するメモリ４６，メモリ４５、及
びメモリ４４から構成される。尚、出力周波数ｆを記憶
するメモリ４６は図３中のメモリ２５と同じ機能である
ので、兼用する事が可能である。また、制御系の選択方
法を表２に示す。
基づき述べる。周波数制御部は、状態Ｓと前回の状態
Ｓ′に基づき、制御系１ｆ，制御系２ｆ，制御系３ｆ，
制御系４ｆ，制御系５ｆのそれぞれの出力から出力周波
数ｆ，該出力周波数の変化量である加速率ｄｆ、及び該
加速率の変化量ｄｄｆを選択し出力する選択部４１，選
択部４２、及び選択部４３と、選択部４１，選択部４
２、及び選択部４３のそれぞれの出力である出力周波数
ｆ，加速率ｄｆ、及び加速率の変化量ｄｄｆを次回のサ
ンプリング時まで記憶するメモリ４６，メモリ４５、及
びメモリ４４から構成される。尚、出力周波数ｆを記憶
するメモリ４６は図３中のメモリ２５と同じ機能である
ので、兼用する事が可能である。また、制御系の選択方
法を表２に示す。
【００１５】
【表２】
【００１６】制御系１ｆは状態Ｓが停止中（state１ ）
の時に選択され、出力周波数ｆとして０を出力し、加速
率ｄｆは予め設定されたｄｆ10に初期化し、加速率の変
化量ｄｄｆは予め設定されたｄｄｆ10に初期化する。
の時に選択され、出力周波数ｆとして０を出力し、加速
率ｄｆは予め設定されたｄｆ10に初期化し、加速率の変
化量ｄｄｆは予め設定されたｄｄｆ10に初期化する。
【００１７】制御系２ｆは状態Ｓが加速保護モード（st
ate２ ）時に選択され、出力周波数ｆとして前回の出力
周波数ｆ′に負の値であるｄｆ1pを加算部４７で加算し
た値を出力する。すなわち減速率ｄｆ1pで減速を行う。
加速率ｄｆと加速率の変化量ｄｄｆはメモリ４５とメモ
リ４４にそれぞれ記憶された前回の値をそのまま出力す
る。
ate２ ）時に選択され、出力周波数ｆとして前回の出力
周波数ｆ′に負の値であるｄｆ1pを加算部４７で加算し
た値を出力する。すなわち減速率ｄｆ1pで減速を行う。
加速率ｄｆと加速率の変化量ｄｄｆはメモリ４５とメモ
リ４４にそれぞれ記憶された前回の値をそのまま出力す
る。
【００１８】制御系３ｆは状態Ｓが加速保護モードから
通常加速モードに移行した直後以外の通常加速（state
３）時に選択され、メモリ４６に記憶された前回の出力
周波数ｆ′にメモリ４５に記憶された前回の加速率ｄ
ｆ′を加算部４８で加算し、出力周波数ｆとして出力
し、さらにメモリ４５に記憶された前回の加速率ｄｆ′
にメモリ４５に記憶された前回の加速率の変化量ｄｄ
ｆ′が加算器４９で加算され、加速率ｄｆとして出力さ
れ求められる。また、加速率の変化量ｄｄｆは前回の加
速率の変化量ｄｄｆ′が出力される。
通常加速モードに移行した直後以外の通常加速（state
３）時に選択され、メモリ４６に記憶された前回の出力
周波数ｆ′にメモリ４５に記憶された前回の加速率ｄ
ｆ′を加算部４８で加算し、出力周波数ｆとして出力
し、さらにメモリ４５に記憶された前回の加速率ｄｆ′
にメモリ４５に記憶された前回の加速率の変化量ｄｄ
ｆ′が加算器４９で加算され、加速率ｄｆとして出力さ
れ求められる。また、加速率の変化量ｄｄｆは前回の加
速率の変化量ｄｄｆ′が出力される。
【００１９】制御系４ｆは状態Ｓが定速状態（state４
）の時に選択され、出力周波数ｆとして指令周波数ｆ*
が出力され、加速率ｄｆはメモリ４５に記憶された前
回の加速率ｄｆ′が出力され、加速率の変化量ｄｄｆは
メモリ４６に記憶された前回の加速率の変化量ｄｄｆ′
が出力される。
）の時に選択され、出力周波数ｆとして指令周波数ｆ*
が出力され、加速率ｄｆはメモリ４５に記憶された前
回の加速率ｄｆ′が出力され、加速率の変化量ｄｄｆは
メモリ４６に記憶された前回の加速率の変化量ｄｄｆ′
が出力される。
【００２０】制御系５ｆは状態Ｓが加速保護モードから
通常加速に移行した直後にだけ選択される。出力周波数
ｆとしてメモリ４６に記憶された前回の出力周波数ｆ′
が出力され、加速率ｄｆとしてメモリ４５に記憶された
前回の加速率ｄｆ′に係数部５０で１より小さい係数Ｋ
ｄｆが乗算された値が出力され、さらに加速率の変化量
ｄｄｆはメモリ４４に記憶された前回の加速率の変化量
ｄｄｆ′に係数部５１で１より小さい係数Ｋｄｄｆが乗
算された値が出力される。
通常加速に移行した直後にだけ選択される。出力周波数
ｆとしてメモリ４６に記憶された前回の出力周波数ｆ′
が出力され、加速率ｄｆとしてメモリ４５に記憶された
前回の加速率ｄｆ′に係数部５０で１より小さい係数Ｋ
ｄｆが乗算された値が出力され、さらに加速率の変化量
ｄｄｆはメモリ４４に記憶された前回の加速率の変化量
ｄｄｆ′に係数部５１で１より小さい係数Ｋｄｄｆが乗
算された値が出力される。
【００２１】次に電圧制御部２２の詳細構成を図５を用
いて述べる。電圧制御部２２は、状態Ｓに基づき制御系
１ｖ，２ｖ，３ｖ，４ｖのそれぞれの出力を選択部６０
で選択し出力電圧Ｖとして出力する。また、出力電圧Ｖ
はメモリ６１で次回のサンプリング時まで記憶される。
また、制御系の選択方法を表３に示す。
いて述べる。電圧制御部２２は、状態Ｓに基づき制御系
１ｖ，２ｖ，３ｖ，４ｖのそれぞれの出力を選択部６０
で選択し出力電圧Ｖとして出力する。また、出力電圧Ｖ
はメモリ６１で次回のサンプリング時まで記憶される。
また、制御系の選択方法を表３に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】制御系１ｖは状態Ｓが停止中（state１ ）
時に選択される。出力電圧Ｖとして０を出力する。
時に選択される。出力電圧Ｖとして０を出力する。
【００２４】制御系２ｖは加速保護モード（state２ ）
時に選択される。電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉli
m２ 以上の場合、電動機電流Ｉと第２の電流制限値Ｉli
m２の偏差に係数Ｋvpを乗算し、さらに乗算結果を予め
与えられた負の値と０で制限し、メモリ６１に記憶され
た前回の出力電圧Ｖ′を加算して出力電圧Ｖとして出力
する。一方電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉlim２ 未
満の場合、予め与えられた正の値であるｄＶ1pに前回の
出力電圧Ｖ′を加算し出力電圧Ｖとして出力する。すな
わち、電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉlim２ より大
きいときには出力電圧Ｖを増加させ、小さいときには出
力電圧を減少させることにより、電動機電流Ｉは第２の
電流制限値Ｉlim２ に近づくように制御される。
時に選択される。電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉli
m２ 以上の場合、電動機電流Ｉと第２の電流制限値Ｉli
m２の偏差に係数Ｋvpを乗算し、さらに乗算結果を予め
与えられた負の値と０で制限し、メモリ６１に記憶され
た前回の出力電圧Ｖ′を加算して出力電圧Ｖとして出力
する。一方電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉlim２ 未
満の場合、予め与えられた正の値であるｄＶ1pに前回の
出力電圧Ｖ′を加算し出力電圧Ｖとして出力する。すな
わち、電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉlim２ より大
きいときには出力電圧Ｖを増加させ、小さいときには出
力電圧を減少させることにより、電動機電流Ｉは第２の
電流制限値Ｉlim２ に近づくように制御される。
【００２５】制御系３ｖは状態Ｓが通常加速（state３
）の時に選択され、前回の出力電圧Ｖ′とＶｆ電圧Ｖ
ｆの偏差に１より小さい正の係数Ｋvnを乗算し、前回の
出力電圧Ｖ′を加算して出力電圧として出力する。すな
わち、出力電圧ＶはＶｆ電圧Ｖｆにサンプリング毎に徐
々に近づいていく。
）の時に選択され、前回の出力電圧Ｖ′とＶｆ電圧Ｖ
ｆの偏差に１より小さい正の係数Ｋvnを乗算し、前回の
出力電圧Ｖ′を加算して出力電圧として出力する。すな
わち、出力電圧ＶはＶｆ電圧Ｖｆにサンプリング毎に徐
々に近づいていく。
【００２６】制御系４ｖは状態Ｓが定速状態（state４
）時に選択され、前回の出力電圧Ｖ′が出力電圧Ｖと
して出力される。
）時に選択され、前回の出力電圧Ｖ′が出力電圧Ｖと
して出力される。
【００２７】次に電流検出部７の構成を図６に基づき説
明する。電流検出器６で検出された誘導電動機５に流れ
る電流Ｉｕ，Ｉｗから数１に基づきＩvを求める。
明する。電流検出器６で検出された誘導電動機５に流れ
る電流Ｉｕ，Ｉｗから数１に基づきＩvを求める。
【００２８】
【数１】 Ｉｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗ …（数１） さらにＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗからそれぞれ演算部８１，演算
部８２，演算部８３でそれぞれの絶対値を求め、前記３
つの絶対値から最大値選択部８４で最大値が選択され、
電動機電流Ｉとして出力される。これにより、インバー
タ４に流れる最大の電流が検出できる。
部８２，演算部８３でそれぞれの絶対値を求め、前記３
つの絶対値から最大値選択部８４で最大値が選択され、
電動機電流Ｉとして出力される。これにより、インバー
タ４に流れる最大の電流が検出できる。
【００２９】次に具体的な動作の一例を図６に基づき説
明する。まずはじめに動作を説明するために必要な図７
に示す誘導電動機の等価回路について述べる。ｒ１とｌ
ｓは１次抵抗と漏れインダクタンスである。Ｍは磁束を
作るインダクタンスであり、ｒ２は２次抵抗である。イ
ンダクタンスＭの両端電圧及び２次抵抗ｒ２とすべりｓ
の比によりトルク電流が決まる。誘導電動機の出力トル
クは前記トルク電流とインダクタンスＭに流れる励磁電
流の積に比例する。
明する。まずはじめに動作を説明するために必要な図７
に示す誘導電動機の等価回路について述べる。ｒ１とｌ
ｓは１次抵抗と漏れインダクタンスである。Ｍは磁束を
作るインダクタンスであり、ｒ２は２次抵抗である。イ
ンダクタンスＭの両端電圧及び２次抵抗ｒ２とすべりｓ
の比によりトルク電流が決まる。誘導電動機の出力トル
クは前記トルク電流とインダクタンスＭに流れる励磁電
流の積に比例する。
【００３０】時刻ｔ０で周波数指令ｆ* が５０となり条
件１が満たされ、状態Ｓが停止中（state１ ）から通常
加速（state３ ）へ移行する。状態Ｓが通常加速である
から制御系３ｆが選択され、加速率が増加するため出力
周波数ｆは時間に対し下に凸の曲線で増加する。出力電
圧は制御系３ｖにより出力周波数ｆに比例するＶｆ電圧
Ｖｆに近づくよう制御される。加速率が大きくなると出
力周波数ｆの増加にモータの回転数Ｎが追従せずすべり
ｓが大きくなる。すべりｓが大きくなると２次抵抗ｒ２
とすべりｓの比が小さくなるためトルク電流が大きくな
り電動機電流Ｉが増加する。時刻ｔ１で電動機電流Ｉが
第２の電流制限値Ｉlim２ を越えると条件２が満たされ
状態Ｓは通常加速（state３ ）から加速保護モード（st
ate２)に移行する。状態Ｓが加速保護モードのときには
制御系２ｖにより電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉli
m２ 付近になるよう出力電圧Ｖが制御されるため、第２
の電流制限値Ｉlim２ より上位の第１の電流制限値Ｉli
m１ を越えることはなく、過電流による制御装置の破損
やトリップは発生しない。また、出力周波数ｆは制御系
２ｆにより制御されるため減少し、これに伴いすべりｓ
が小さくなるためトルク電流が減少する。トルク電流は
減少するが電動機電流Ｉは第２の電流制限値Ｉlim２ 付
近になるよう制御されるためトルク電流が減少した分、
励磁電流が増加する。励磁電流の増加により、十分な磁
束が発生し、誘導電動機は負荷トルクに打ち勝つだけの
トルクを出力することができる。よって、ストール状態
の発生を抑制することができる。
件１が満たされ、状態Ｓが停止中（state１ ）から通常
加速（state３ ）へ移行する。状態Ｓが通常加速である
から制御系３ｆが選択され、加速率が増加するため出力
周波数ｆは時間に対し下に凸の曲線で増加する。出力電
圧は制御系３ｖにより出力周波数ｆに比例するＶｆ電圧
Ｖｆに近づくよう制御される。加速率が大きくなると出
力周波数ｆの増加にモータの回転数Ｎが追従せずすべり
ｓが大きくなる。すべりｓが大きくなると２次抵抗ｒ２
とすべりｓの比が小さくなるためトルク電流が大きくな
り電動機電流Ｉが増加する。時刻ｔ１で電動機電流Ｉが
第２の電流制限値Ｉlim２ を越えると条件２が満たされ
状態Ｓは通常加速（state３ ）から加速保護モード（st
ate２)に移行する。状態Ｓが加速保護モードのときには
制御系２ｖにより電動機電流Ｉが第２の電流制限値Ｉli
m２ 付近になるよう出力電圧Ｖが制御されるため、第２
の電流制限値Ｉlim２ より上位の第１の電流制限値Ｉli
m１ を越えることはなく、過電流による制御装置の破損
やトリップは発生しない。また、出力周波数ｆは制御系
２ｆにより制御されるため減少し、これに伴いすべりｓ
が小さくなるためトルク電流が減少する。トルク電流は
減少するが電動機電流Ｉは第２の電流制限値Ｉlim２ 付
近になるよう制御されるためトルク電流が減少した分、
励磁電流が増加する。励磁電流の増加により、十分な磁
束が発生し、誘導電動機は負荷トルクに打ち勝つだけの
トルクを出力することができる。よって、ストール状態
の発生を抑制することができる。
【００３１】出力周波数ｆの減少により出力周波数ｆに
比例するＶｆ電圧Ｖｆが減少し、電圧基準値が減少す
る。これにより、時刻ｔ２では条件３を満たし、状態Ｓ
は加速保護モード（state２ ）から通常加速（state３
）に移行する。移行した最初のサンプリング時のみ周
波数制御部２１では制御系５ｆが選択されるため、２回
目以降のサンプリング時に選択される制御系３ｆにおけ
る加速率ｄｆと加速率の変化量ｄｄｆは時刻ｔ１におけ
る加速率ｄｆと加速率の変化量ｄｄｆに比べ小さい値と
なる。加速率ｄｆ及び加速率ｄｄｆの変化量が小さくな
るため、誘導電動機の回転数Ｎが出力周波数ｆに追従し
やすくなり、電動機電流Ｉは第２の電流制限値を越えに
くくなる。これにより、加速保護モードにもはいりにく
くなるためなめらかな加速を行うことができる。
比例するＶｆ電圧Ｖｆが減少し、電圧基準値が減少す
る。これにより、時刻ｔ２では条件３を満たし、状態Ｓ
は加速保護モード（state２ ）から通常加速（state３
）に移行する。移行した最初のサンプリング時のみ周
波数制御部２１では制御系５ｆが選択されるため、２回
目以降のサンプリング時に選択される制御系３ｆにおけ
る加速率ｄｆと加速率の変化量ｄｄｆは時刻ｔ１におけ
る加速率ｄｆと加速率の変化量ｄｄｆに比べ小さい値と
なる。加速率ｄｆ及び加速率ｄｄｆの変化量が小さくな
るため、誘導電動機の回転数Ｎが出力周波数ｆに追従し
やすくなり、電動機電流Ｉは第２の電流制限値を越えに
くくなる。これにより、加速保護モードにもはいりにく
くなるためなめらかな加速を行うことができる。
【００３２】また、状態Ｓが通常加速（state３ ）のと
きには、加速率が増加するため、状態Ｓが加速保護モー
ド（state２ ）から通常加速（state３ ）に移行する
際、加速率を減少させすぎても速やかに加速することが
可能である。
きには、加速率が増加するため、状態Ｓが加速保護モー
ド（state２ ）から通常加速（state３ ）に移行する
際、加速率を減少させすぎても速やかに加速することが
可能である。
【００３３】上記のように状態Ｓが通常加速（state３
）と加速保護モード（state２ ）を繰り返しながら加
速していき、時刻ｔ３で出力周波数ｆが周波数指令ｆ*
を越えると条件４が満たされ、状態Ｓが通常加速（stat
e３ ）から定速状態（state４)へ移行し、加速が終了す
る。
）と加速保護モード（state２ ）を繰り返しながら加
速していき、時刻ｔ３で出力周波数ｆが周波数指令ｆ*
を越えると条件４が満たされ、状態Ｓが通常加速（stat
e３ ）から定速状態（state４)へ移行し、加速が終了す
る。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、負荷が大きい場合にお
いても過電流とストールを抑制し、自動で誘導電動機を
加速できる誘導電動機の制御装置の制御方法を得ること
ができる。
いても過電流とストールを抑制し、自動で誘導電動機を
加速できる誘導電動機の制御装置の制御方法を得ること
ができる。
【図１】電圧・周波数制御部の構成。
【図２】本発明の一実施例における電動機の制御装置の
構成。
構成。
【図３】電流検出部の構成。
【図４】周波数制御部の構成。
【図５】電圧制御部の構成。
【図６】電動機の制御装置の動作を説明するための波
形。
形。
【図７】誘導電動機の等価回路。
２ｆ…加速保護モードにおける周波数制御系、２ｖ…加
速保護モードにおける電圧制御系、３ｆ…通常加速にお
ける周波数制御系、３ｖ…通常加速における電圧制御
系、４ｆ…加速保護モードから通常加速に移行した最初
のサンプリングにおける周波数制御系、２０…状態制御
部、２１…周波数制御部、２２…電圧制御部。
速保護モードにおける電圧制御系、３ｆ…通常加速にお
ける周波数制御系、３ｖ…通常加速における電圧制御
系、４ｆ…加速保護モードから通常加速に移行した最初
のサンプリングにおける周波数制御系、２０…状態制御
部、２１…周波数制御部、２２…電圧制御部。
フロントページの続き (72)発明者 遠藤 常博 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 産業機器事業 部内 (56)参考文献 特開 平１−298993（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−201087（ＪＰ，Ａ) (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 H02P 1/00 - 1/58
Claims (11)
- 【請求項１】周波数指令に基づき可変電圧可変周波数の
交流電圧を出力し、誘導電動機を加減速制御する誘導電
動機の制御方法において、 前記誘導電動機に流れる電流が所定の電流制限値を越え
たとき前記誘導電動機に流れる電流が前記電流制限値以
下となるように電圧を制御すると共に出力周波数を減少
させ、該 出力周波数を減少させているとき、出力電圧が
少なくとも前記出力周波数により決まる電圧基準値を超
えたとき前記出力周波数を再び増加させることを特徴と
する誘導電動機の制御方法。 - 【請求項２】周波数指令に基づき可変電圧可変周波数の
交流電圧を出力し、誘導電動機を加減速制御する誘導電
動機の制御方法において、 前記誘導電動機に流れる電流が所定の電流制限値を越え
たとき前記誘導電動機に流れる電流が前記電流制限値以
下となるように電圧を制御すると共に出力周波数を減少
させ、該 出力周波数を減少させているとき、出力電圧が
少なくとも前記出力周波数により決まる第１の電圧基準
値を超えたとき前記出力周波数を再び増加させ、さらに
前記出力電圧が、前記第１の電圧基準値より下位の電圧
基準値であって、出力周波数により決まる第２の電圧基
準値に、時間と共に近づくように制御することを特徴と
する誘導電動機の制御方法。 - 【請求項３】周波数指令に基づき可変電圧可変周波数の
交流電圧を出力し、誘導電動機を加減速制御する誘導電
動機の制御方法において、 通常は出力周波数の加速率に従って出力周波数を制御
し、誘導電動機に流れる電流が所定の電流制限値を越え
たとき前記誘導電動機に流れる電流が前記電流制限値以
下となるように電圧を制御すると共に出力周波数を減少
させ、前記出力周波数を減少させているとき出力電圧が
少なくとも前記出力周波数により決まる電圧基準値を超
えたとき、前記出力周波数を減少させる前の加速率より
も小さい加速率αに従い前記出力周波数を再び増加させ
ることを特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項４】請求項３において、前記出力周波数を増加
させる際、前記加速率αを時間と共に増加させることを
特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項５】周波数指令に基づき出力周波数と出力電圧
を制御することにより誘導電動機を加減速制御する誘導
電動機の制御装置において、 前記周波数指令が前記出力周波数に比べ大きい第１の状
態で前記誘導電動機に流れる電動機電流が予め設定され
た電流制限値を越えたとき第２の状態に移行し、前記第
２の状態において前記出力電圧が少なくとも前記出力周
波数に基づき決定される電圧基準値を超えると第１の状
態に移行する状態制御部と、 該状態制御部の状態に基づき前記出力周波数を制御する
周波数制御部と、 前記状態制御部の状態に基づき前記出力電圧を制御する
電圧制御部により構成されることを特徴とする誘導電動
機の制御装置。 - 【請求項６】請求項５において、前記周波数制御部は前
記状態制御部の状態が前記第２の状態であるときには前
記出力周波数を減少させることを特徴とする誘導電動機
の制御装置。 - 【請求項７】請求項５において、前記電圧制御部は前記
状態制御部の状態が前記第２の状態であるときには前記
電動機電流が前記電流制限値に近づくよう前記出力電圧
を制御することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項８】請求項５において、前記周波数制御部は前
記状態制御部の状態が前記第１の状態であるときには前
記出力周波数の時間に対する変化率が時間と共に増加す
ることを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項９】請求項５において、前記状態制御部の状態
が前記第１の状態から前記第２の状態に遷移した後、再
び前記第１の状態に遷移する場合、前記第１の状態から
前記第２の状態に遷移する直前における、時間に対する
前記出力周波数の変化率より も、再び前記第１の状態に
遷移した直後における、時間に対する前記周波数の変化
率が小さいことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項１０】周波数指令に基づき可変電圧可変周波数
の交流電圧を出力し、誘導電動機を加減速制御する誘導
電動機の制御方法において、前記周波数指令が前記交流
電圧の周波数より大きい加速時において、前記交流電圧
の周波数の減少時に前記誘導電動機を流れる電流が一定
に制御されることを特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項１１】請求項１０において、前記交流電圧の周
波数の増加時は前記交流電圧の周波数の時間に対する変
化率は時間と共に増加することを特徴とする誘導電動機
の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03458196A JP3317125B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 誘導電動機の制御方法及び制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03458196A JP3317125B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 誘導電動機の制御方法及び制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09233889A JPH09233889A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3317125B2 true JP3317125B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=12418297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03458196A Expired - Fee Related JP3317125B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 誘導電動機の制御方法及び制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317125B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100474378B1 (ko) * | 1998-01-31 | 2005-05-24 | 엘지산전 주식회사 | 인버터시스템의스톨방지를위한주파수감속시간조정방법 |
| KR101004441B1 (ko) * | 2008-11-20 | 2010-12-28 | 캄텍주식회사 | 전자식 액츄에이터의 전류 제어방법 |
| US11201540B2 (en) * | 2019-02-07 | 2021-12-14 | F'real! Foods, Llc | Motor control circuit with power factor correction |
-
1996
- 1996-02-22 JP JP03458196A patent/JP3317125B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09233889A (ja) | 1997-09-05 |
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