JP3770370B2 - 巻線形誘導電動機の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、特にポンプやファンなどの可変速制御に使用して好適な巻線形誘導電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、誘導電動機の二次電力回生用PWMインバータを有する制御装置では、PWMインバータの電流は直流電圧指令と直流電圧検出値との偏差による電流指令によって制御するのが一般的である。この電流はPWMインバータに接続された交流電源の位相と等しくなるよう制御されるため、誘導電動機の二次側から交流電源へ流出する無効電力はほぼ零となる。
しかし、交流電源には誘導電動機を励磁するための電流が流れるため、電源力率が悪くなる。また、補機の負荷状態によっても電源力率が変動する。そのため、力率改善用のコンデンサを複数個用いて交流電源の無効電力を低減するようにしている。
【0003】
図3に従来例を示す。
三相交流電源1に巻線形誘導電動機2の一次側を接続し、その二次側には順変換器(コンバータまたは整流器)3を接続し、順変換器3の出力側には電流平滑用の直流リアクトル4を介して昇圧チョッパ5を接続している。昇圧チョッパ5の出力側には電圧平滑用のコンデンサ10が接続され、このコンデンサ10には並列に電力回生用PWM インバータ9が接続され、その交流出力側には電流平滑用の交流リアクトル14が接続され、トランス15を介して交流電源1に接続されている。
【0004】
巻線形誘導電動機2の速度制御は、制御部6で行なう。すなわち、速度指令値と速度検出器8にて検出される速度検出値とが等しくなるように、電流検出器7で検出される電流を、昇圧チョッパ5をオン,オフ制御することにより制御している。
昇圧チョッパの出力側の直流電圧の制御は、制御部12Aによって行なわれる。すなわち、直流電圧指令と直流電圧検出器11にて検出される直流電圧検出値が等しくなるよう、電流検出器13で検出される電流を回生インバータ9でオン,オフ制御するとともに、回生電力の力率が1となるように交流電圧検出トランス16にて検出される三相電源1の位相と同期するように制御する。
【0005】
21は三相電源1の力率検出器で、電流検出器23の電流検出値と電圧により、力率を検出している。力率調節器22は力率検出器21で検出される力率が目標値以上となるようにスイッチSW31をオン,オフし、力率改善回路32の入り,切りをして力率を改善するようにしている。力率改善回路32は、例えば力率改善用コンデンサと直列リアクトルとから構成されている。
また、実際の設備では交流電源1に補機用のトランス41が接続され、トランスの二次側には補機負荷42が接続されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような制御装置では、補機の負荷状態によって無効電力が変化するため、力率改善用コンデンサのみで巻線形誘導電動機の一次側に接続された交流電源の力率を改善する場合、大容量または複数個の力率改善用コンデンサが必要となり、コストやスペースの点で問題となる。
したがって、この発明の課題は力率を改善する場合でも、大容量または複数個の力率改善用コンデンサを用いなくても済むようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、一次巻線,二次巻線を有し一次巻線が交流電源に接続される巻線形誘導電動機と、前記二次巻線に発生する二次電圧を整流する順変換器と、この順変換器の出力側に接続され巻線形誘導電動機の二次電流を制御する昇圧チョッパと、この昇圧チョッパの出力側に設けられる直流中間コンデンサと、直流電力を交流電力に変換して電源に回生させるPWMインバータとを備え、
前記PWMインバータを、直流中間コンデンサへの直流電圧指令と直流電圧検出値との偏差による、交流電源位相に同期する第1の電流指令に、前記巻線形誘導電動機の一次巻線に接続された交流電源の無効電力を低減するための、交流電源位相に対して90度位相進みの第2の電流指令を加えて電流制御するとともに、前記第2の電流指令を、前記第1の電流指令と前記PWMインバータの定格容量とを用いて制限することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の第1の実施の形態を示す構成図である。
同図からも明らかなように、この例は図3に示す制御部12Aの代りに12を用い、ここに力率調節器22の出力を導入するようにした点が特徴で、その他は図3と同様である。これにより、回生インバータ9で直流電圧を制御するための電流指令(交流電源位相に同期する第1の電流指令)に、力率調節器22からの無効電力を補償するための電流指令(交流電源位相に対して90度位相が進んだ第2の電流指令)が加わり、制御部12は両電流指令を加えた値にもとづき電流制御を実行する。
【0009】
図2に図1の変形例を示す。
これは、巻線形誘導電動機の二次電力回生用のPWMインバータの無効電力補償用の電流指令を、制限回路(リミッタ)101により次式の関係を満たすように制限するものである。
無効電力補償用電流指令値≦√(インバータ定格電流2−直流電圧制御電流指令値2)
直流電圧制御電流指令値と制限回路101の出力とは座標変換回路102に与えられて三相電流指令値に変換され、これにもとづきPWMインバータをオン,オフ制御することで電流制御を行なう。
【0010】
すなわち、ファンやポンプなど2乗トルク特性を持つ負荷を巻線形誘導電動機の2次電流を制御して可変速駆動する場合、誘導電動機の2次回生電力は約70%速度で最大となり、速度が高くなるほど回生電力が少なくなることが知られている。そのため、2次電力回生用のPWMインバータで直流電圧を制御するための電流は、誘導電動機の回転速度によって変化する。つまり、補償可能な無効電流も変化するが、図2のようにすることで無効電力をインバータ容量の最大まで補償することが可能となる。
【0011】
【発明の効果】
この発明によれば、PWMインバータにより3相電源の無効電力の一部を補償するようにしたので、大容量または複数個の力率改善用コンデンサを用いることなく力率を上げることができ、省スペース,低コストを実現できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態を示す構成図である。
【図2】図1の変形例を示す部分構成図である。
【図3】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
1…交流電源、2…巻線形誘導電動機、3…順変換器(コンバータまたは整流器)、4…直流リアクトル、5…昇圧チョッパ、6,12,12A…制御部、7,13,23…電流検出器、9…PWMインバータ、10…コンデンサ、11…電圧検出器、14…交流リアクトル、15,16,41…トランス、21…力率検出器、22…力率調節器、31…スイッチ(SW)、32…力率改善回路、42…補機負荷、101…制限回路(リミッタ)、102…座標変換回路。
Claims (1)
- 一次巻線,二次巻線を有し一次巻線が交流電源に接続される巻線形誘導電動機と、前記二次巻線に発生する二次電圧を整流する順変換器と、この順変換器の出力側に接続され巻線形誘導電動機の二次電流を制御する昇圧チョッパと、この昇圧チョッパの出力側に設けられる直流中間コンデンサと、直流電力を交流電力に変換して電源に回生させるPWMインバータとを備え、
前記PWMインバータを、直流中間コンデンサへの直流電圧指令と直流電圧検出値との偏差による、交流電源位相に同期する第1の電流指令に、前記巻線形誘導電動機の一次巻線に接続された交流電源の無効電力を低減するための、交流電源位相に対して90度位相進みの第2の電流指令を加えて電流制御するとともに、前記第2の電流指令を、前記第1の電流指令と前記PWMインバータの定格容量とを用いて制限することを特徴とする巻線形誘導電動機の制御装置。
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