JP4591949B2 - Control device for multiphase induction motor - Google Patents

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Description

本発明は、速度検出器を用いずに多相誘導電動機(以下単に誘導電動機と言う。)を起動または再起動するために、誘導電動機の周波数を検出する機能を有する誘導電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to an induction motor control apparatus having a function of detecting the frequency of an induction motor in order to start or restart a multiphase induction motor (hereinafter simply referred to as an induction motor) without using a speed detector.

インバータに駆動されない状態で回転している誘導電動機をインバータで起動または再起動(以下単に起動と言う。)する場合、供給するインバータ出力電圧の周波数、位相及び振幅を、フリーラン状態にある誘導電動機の回転周波数、残留電圧位相及び振幅と一致させることが必要となる。電圧の位相及び振幅に差があれば、インバータに過大な電流が流れ、周波数に差があれば、誘導電動機にインパクトトルクを与える、或いは誘導電動機からインバータへ過大な回生電流が流れる等の不具合を生じる。   When an induction motor that is rotating without being driven by an inverter is started or restarted by an inverter (hereinafter simply referred to as startup), the frequency, phase, and amplitude of the supplied inverter output voltage are set to a free-run state. It is necessary to match the rotation frequency, the residual voltage phase and the amplitude. If there is a difference in voltage phase and amplitude, an excessive current flows through the inverter, and if there is a difference in frequency, an impact torque is applied to the induction motor, or an excessive regenerative current flows from the induction motor to the inverter. Arise.

従来から、誘導電動機の回転周波数、電圧位相及び振幅を演算する手法として、誘導電動機の残留誘起電圧から回転周波数、残留電圧位相を検出する手法がある。誘導電動機は電源が遮断されても、鉄心に残る磁束が回転することにより回転周波数を持つ交流電圧を発生するので、この残留電圧を利用すれば回転速度を検出できる(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, as a method for calculating the rotation frequency, voltage phase and amplitude of an induction motor, there is a method of detecting the rotation frequency and residual voltage phase from the residual induced voltage of the induction motor. Since the induction motor generates an AC voltage having a rotation frequency by rotating the magnetic flux remaining in the iron core even when the power is cut off, the rotation speed can be detected by using this residual voltage (see, for example, Patent Document 1). ).

また、特許文献2によれば、空転中の誘導電動機を所定電圧、所定周波数にて一定時間運転した後、再度遮断したときの残留電圧により周波数検出を行いソフトスタートさせている。
特開昭54−50812号公報(第4頁、第3図) 特開平8−336296号公報(第5頁、第4図)
Further, according to Patent Document 2, after an idling induction motor is operated at a predetermined voltage and a predetermined frequency for a certain period of time, the frequency is detected by a residual voltage when the circuit is shut off again, and a soft start is performed.
JP 54-50812 (page 4, Fig. 3) JP-A-8-336296 (5th page, FIG. 4)

特許文献1に記された従来の装置においては、起動するために残留電圧を検出し、電圧位相周波数を検出していているが、残留磁束が少ない場合や回転数が低い場合には残留電圧が小さくなるので、検出できないという問題点があった。   In the conventional apparatus described in Patent Document 1, the residual voltage is detected for starting and the voltage phase frequency is detected. However, when the residual magnetic flux is small or the rotational speed is low, the residual voltage is detected. Since it becomes small, there was a problem that it could not be detected.

また、特許文献2の装置では、空転中の誘導電動機を所定電圧、所定周波数にて一定時間運転した後再度遮断したときの残留電圧により周波数検出を行いソフトスタートしており、誘導電動機の磁極の周波数に近い周波数で所定の電圧をかければ、一定の時間後に残留電圧を検出することができるとしている。しかしながら、特許文献2の装置では、所定の周波数をどう決めるかが明確に示されておらず、従って誘導電動機の回転数が分からないので、所定の周波数を適切に定めるのは困難である。例えば、周波数差がありすぎれば、相当大きい電流を流さないと検出できるレベルの電圧まで励磁されないばかりか、返って消磁してしまう場合もある。更に、逆相励磁では磁束が確立しないので、回転方向が不明の場合には、上記操作を2回実施する必要があり、時間がかかるという問題があった。   Further, in the device of Patent Document 2, the induction motor that has been idling is operated for a certain time at a predetermined voltage and a predetermined frequency and then soft-started by detecting the frequency based on the residual voltage when the motor is shut off again. If a predetermined voltage is applied at a frequency close to the frequency, the residual voltage can be detected after a certain time. However, in the apparatus of Patent Document 2, it is not clearly shown how to determine the predetermined frequency, and therefore the rotational speed of the induction motor is not known, so it is difficult to determine the predetermined frequency appropriately. For example, if there is an excessive frequency difference, not only a voltage of a level that can be detected unless a considerably large current is supplied will be excited, but also demagnetization may occur. Further, since the magnetic flux is not established in the reverse phase excitation, there is a problem that it takes time because the above operation needs to be performed twice when the rotational direction is unknown.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、誘導電動機の回転数や回転方向によらず、短時間で、回転数を検出し、誘導電動機を起動することができる誘導電動機の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of detecting the rotation speed and starting the induction motor in a short time regardless of the rotation speed and rotation direction of the induction motor. An object of the present invention is to provide a control device for an electric motor.

上記目的を達成するため、本発明の多相誘導電動機の制御装置は、誘導電動機を駆動する電力変換器と、この電力変換器のインバータ部のゲート駆動回路と、前記電力変換器の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記誘導電動機の起動時に、前記多相誘導電動機の固定子巻線に交番磁界を生じさせるような単相電力を加えるため、前記ゲート駆動回路に信号を与えるゲート信号供給手段と、前記単相電力の周波数を所定の範囲で変化させる周波数設定手段と、前記周波数の1周期のうち所定の期間ゲートブロック信号を発生するゲートブロック手段とを具備し、前記ゲートブロック期間中に、前記電圧検出手段により前記誘導電動機の残留電圧を検出し、この残留電圧が所定値未満であれば前記周波数設定手段により前記単相電力の周波数を変化させて再度前記ゲートブロック及び前記残留電圧検出を行い、前記残留電圧が所定値以上であれば、前記残留電圧から前記多相誘導電動機の回転周波数を検出して起動準備を完了するようにしたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a control device for a multiphase induction motor according to the present invention includes a power converter that drives an induction motor, a gate drive circuit of an inverter unit of the power converter, and an output voltage of the power converter. Voltage detection means for detecting and supplying a gate signal for supplying a signal to the gate drive circuit to apply a single-phase power that generates an alternating magnetic field in the stator winding of the multiphase induction motor when the induction motor is started Means, frequency setting means for changing the frequency of the single-phase power within a predetermined range, and gate block means for generating a gate block signal for a predetermined period of one period of the frequency, during the gate block period In addition, the residual voltage of the induction motor is detected by the voltage detection means, and if the residual voltage is less than a predetermined value, the frequency of the single-phase power is determined by the frequency setting means. Performed again the gate block and the residual voltage detected by changing the residual voltage is equal to or greater than a predetermined value, and to complete the start preparation from the residual voltage by detecting the rotational frequency of the polyphase induction motor It is characterized by that.

本発明によれば、残留電圧を検出するために誘導電動機に印加する電力を単相として構成したので、誘導電動機の回転数や回転方向によらず、短時間で、回転数を検出し、誘導電動機を起動することができる誘導電動機の制御装置を提供することができる。   According to the present invention, since the electric power applied to the induction motor to detect the residual voltage is configured as a single phase, the rotation speed is detected in a short time regardless of the rotation speed and the rotation direction of the induction motor. It is possible to provide an induction motor control device capable of starting an electric motor.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明に係る誘導電動機の制御装置の実施例1を図1乃至図4を用いて説明する。図1は本発明に係る誘導電動機の制御装置のブロック構成図である。   A first embodiment of the control apparatus for an induction motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a control device for an induction motor according to the present invention.

図1において、交流入力を受けた電力変換器1はこれを任意の電圧/周波数の交流に変換して誘導電動機2を駆動している。図示を省略しているが、電力変換器1は、通常は交流を直流に変換するコンバータ部と、得られた直流を交流に変換するインバータ部で構成されている。電力変換器1のインバータ部を構成するパワーデバイスはゲート駆動回路4からのゲート信号により制御されている。このゲート駆動回路4は、PWM変調回路5の出力信号が入力されており、通常運転時には図示しない通常の電圧基準がPWM変調回路5に与えられている。以下、誘導電動機2を空転中に起動するための構成を中心に説明する。   In FIG. 1, a power converter 1 that has received an AC input converts it into an AC of an arbitrary voltage / frequency and drives an induction motor 2. Although not shown in the figure, the power converter 1 is usually composed of a converter unit that converts alternating current into direct current and an inverter unit that converts the obtained direct current into alternating current. The power device constituting the inverter unit of the power converter 1 is controlled by a gate signal from the gate drive circuit 4. The gate drive circuit 4 is supplied with the output signal of the PWM modulation circuit 5, and a normal voltage reference (not shown) is given to the PWM modulation circuit 5 during normal operation. Hereinafter, the configuration for starting the induction motor 2 during idling will be mainly described.

電力変換器1の交流入力が停電後復電したとき、誘導電動機2の端子電圧を電圧検出器5で検出し、詳細は後述するゲートブロック信号発生器12からの指令信号が与えられたとき、レベル判定器6で電圧検出可能な電圧かどうかを判別し、電圧検出が可能でなければ、周波数設定器7で誘導電動機1に印加する電圧の周波数を設定する。設定された周波数に応じて、パルス幅設定器8でパルス幅を設定し、パルス振幅設定器9からの信号を合成してパルス発生器10により励磁用パルスを作成する。作成されたパルスを反転器11にて反転し、信号を3相分に変換した後、PWM変調回路4によって電力変換器1のゲート指令を作成し、ゲート駆動回路4経由電力変換器1のパワーデバイスを制御する。ここで、反転器11の出力を3相のうち2相同時に与えるようにしているので、電力変換器1の出力は単相相当となる。   When the AC input of the power converter 1 is restored after a power failure, the terminal voltage of the induction motor 2 is detected by the voltage detector 5, and when a command signal is given from the gate block signal generator 12, which will be described in detail later, It is determined whether or not the voltage can be detected by the level determiner 6. If the voltage cannot be detected, the frequency setter 7 sets the frequency of the voltage applied to the induction motor 1. In accordance with the set frequency, the pulse width is set by the pulse width setting unit 8, the signals from the pulse amplitude setting unit 9 are synthesized, and the pulse for excitation is created by the pulse generator 10. After the generated pulse is inverted by the inverter 11 and the signal is converted into three phases, a gate command for the power converter 1 is generated by the PWM modulation circuit 4, and the power of the power converter 1 via the gate drive circuit 4 is generated. Control the device. Here, since the output of the inverter 11 is given to two of the three phases simultaneously, the output of the power converter 1 is equivalent to a single phase.

周波数設定回路7及びパルス振幅設定器8の信号に応じて、ゲートブロック信号発生器12はゲートブロック信号を作成する。即ち、このゲートブロック信号がゲート駆動回路4に与えられている期間はPWM変調回路5で作成された信号はゲート駆動回路4でブロックされる。   In response to the signals from the frequency setting circuit 7 and the pulse amplitude setting device 8, the gate block signal generator 12 creates a gate block signal. That is, the signal generated by the PWM modulation circuit 5 is blocked by the gate drive circuit 4 during the period when the gate block signal is supplied to the gate drive circuit 4.

また、レベル判定器6で電圧検出可能なレベルであると判定されれば、ゲートブロック信号発生器12でゲートブロック信号を発生させると共に、周波数検出器14にて周波数及び位相を検出して起動の準備を完了する。   If the level determination unit 6 determines that the voltage can be detected, the gate block signal generator 12 generates a gate block signal and the frequency detector 14 detects the frequency and phase to start the operation. Complete preparation.

次に、図2に基づいて、周波数設定器7の動作について説明する。図2は本発明の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の特性図である。   Next, the operation of the frequency setting unit 7 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a characteristic diagram of the frequency setter of the control device for the induction motor according to the first embodiment of the present invention.

電力変換器1の交流入力が復電したとき、周波数設定器7はまず、所定の周波数f1でパルスを出力する。この状態でゲートブロック信号発生器12によりゲートブロックを行う。ゲートブロック中の残留電圧が検出できなければ、上記の動作を繰り返しながら周波数設定器7は所定の周波数f2まで所定のレートで上げていく。ここで所定のレートとは、誘導電動機2の磁束を確立する時間を考慮し、誘導電動機2の2次時定数に見合う予め定められたレートとする。また、周波数f1およびf2は、誘導電動機の運転周波数f0からftopの間の値とする。   When the AC input of the power converter 1 is restored, the frequency setting unit 7 first outputs a pulse at a predetermined frequency f1. In this state, the gate block signal generator 12 performs gate block. If the residual voltage in the gate block cannot be detected, the frequency setting unit 7 increases the frequency up to a predetermined frequency f2 at a predetermined rate while repeating the above operation. Here, the predetermined rate is a predetermined rate that matches the secondary time constant of the induction motor 2 in consideration of the time for establishing the magnetic flux of the induction motor 2. The frequencies f1 and f2 are values between the operating frequencies f0 and ftop of the induction motor.

次に、図3に示すタイミングチャートで、周波数設定器7、パルス幅設定器8、パルス発生器10及びゲートブロック信号発生器12の関係を説明する。周波数設定器7で設定された周波数指令を元に、パルス幅設定器8では周期Tを決定し、その1周期を期間A、B、C、D及びEに分割する。この分割された夫々の期間に応じてパルス発生器10ではパルスXを作成する。パルスXは図示したように、例えば期間Bで1、期間Dでマイナス1、その他の期間ではゼロとする。同様にして、ゲートブロック信号発生器12ではパルス幅設定器8が設定した期間Tに応じて、ゲートブロック信号Yを作成する。例えばゲートブロック信号Yは図示したように、期間Bと期間Dでゼロ、他の期間では1とする。   Next, the relationship among the frequency setting device 7, the pulse width setting device 8, the pulse generator 10, and the gate block signal generator 12 will be described with reference to the timing chart shown in FIG. Based on the frequency command set by the frequency setter 7, the pulse width setter 8 determines the period T, and divides that period into periods A, B, C, D, and E. The pulse generator 10 generates a pulse X in accordance with each of the divided periods. As shown in the figure, for example, the pulse X is 1 in the period B, minus 1 in the period D, and zero in other periods. Similarly, the gate block signal generator 12 generates the gate block signal Y according to the period T set by the pulse width setting unit 8. For example, as shown in the figure, the gate block signal Y is zero in the periods B and D, and is 1 in the other periods.

次に以上の構成における詳細な動作について説明する。図4は本発明に係る誘導電動機の制御装置の動作を示すフローチャートである。   Next, a detailed operation in the above configuration will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control apparatus for the induction motor according to the present invention.

停電発生後復電したとき(ST1)、電圧検出回路3により電圧検出を行う(ST2)。レベル判定器6により電圧検出回路3で検出された残留電圧が検出できるレベルか否かを判断し(ST3)、残留電圧が検出できない場合は、励磁用の単相電圧を印加するため、単相電圧の周波数を設定する(ST4)。その周波数が所定の周波数範囲内であるか否か判断し(ST5)、所定の範囲内であればパルス幅やパルス振幅のパルス条件を設定し(ST6)、単相電力のパルスを誘導電動機2に印加する(ST7)。次にゲートブロック信号発生器12からのゲートブロック信号が1となったとき(ST8)、その期間内にステップST2と同様に電圧検出器3により電圧を検出する(ST9)。そしてステップST3と同様に、レベル判定器6により残留電圧を検出することができたか判断し(ST10)、検出できなければ、ステップST4に戻り、所定のレートに応じて周波数設定器7により周波数を変更し、ステップST5でその周波数が所定の周波数内かどうか判断する。   When power is restored after the occurrence of a power failure (ST1), voltage detection is performed by the voltage detection circuit 3 (ST2). It is determined whether or not the residual voltage detected by the voltage detection circuit 3 is at a level that can be detected by the level determination unit 6 (ST3). If the residual voltage cannot be detected, a single-phase voltage for excitation is applied, so The frequency of the voltage is set (ST4). It is determined whether or not the frequency is within a predetermined frequency range (ST5). If the frequency is within the predetermined range, pulse conditions such as a pulse width and a pulse amplitude are set (ST6), and a single-phase power pulse is transmitted to the induction motor 2 (ST7). Next, when the gate block signal from the gate block signal generator 12 becomes 1 (ST8), the voltage is detected by the voltage detector 3 in the same period as in step ST2 (ST9). Then, similarly to step ST3, it is determined whether or not the residual voltage can be detected by the level determiner 6 (ST10). If not detected, the process returns to step ST4, and the frequency is set by the frequency setter 7 according to a predetermined rate. In step ST5, it is determined whether the frequency is within a predetermined frequency.

以上の動作を、ステップST10で残留電圧が検出できるまで、もしくは、ステップST5で周波数が所定の周波数を超えるまで繰り返す。ステップST3またはステップST10で残留電圧が検出できた場合は、その残留電圧に基づいて周波数検出器13により周波数及び位相を検出し(ST11)、この状態で起動準備が完了する(ST12)。また残留電圧が検出できないまま、ステップST5で周波数が所定の周波数範囲を超えた場合は、誘導電動機2は停止しているものと判断する。   The above operation is repeated until the residual voltage can be detected in step ST10 or until the frequency exceeds a predetermined frequency in step ST5. If the residual voltage can be detected in step ST3 or step ST10, the frequency detector 13 detects the frequency and phase based on the residual voltage (ST11), and start-up preparation is completed in this state (ST12). If the frequency exceeds a predetermined frequency range in step ST5 without detecting the residual voltage, it is determined that the induction motor 2 is stopped.

なお、上記の実施例1では、単相電圧をパルス状で与えたため、固定子巻線に生じる磁界は回転磁界ではなく交番磁界となり、何れの回転方向であっても検出が可能となるというメリットがある。   In the first embodiment, since the single-phase voltage is applied in the form of pulses, the magnetic field generated in the stator winding is an alternating magnetic field, not a rotating magnetic field, and can be detected in any rotational direction. There is.

また、周波数を可変にしているので、回転子の回転速度に近い周波数を与えて残留電圧を発生させることができる。さらに、その可変の周波数は、低い周波数から開始しているということに意味がある。これは、回転子の速度が低い場合に残留電圧が小さくなることから、図4に示した周波数の設定を繰り返す動作中に誘導電動機2の回転速度が低下し、残留電圧が検出できなくなることを防止するためである。   Further, since the frequency is variable, it is possible to generate a residual voltage by giving a frequency close to the rotational speed of the rotor. Furthermore, the variable frequency makes sense that it starts from a lower frequency. This is because the residual voltage decreases when the rotor speed is low, so that the rotational speed of the induction motor 2 decreases during the operation of repeating the frequency setting shown in FIG. 4, and the residual voltage cannot be detected. This is to prevent it.

図5は本発明の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の特性図である。   FIG. 5 is a characteristic diagram of the frequency setter of the control device for the induction motor according to the first embodiment of the present invention.

この実施例2においては、図2に示した実施例1の場合とは周波数設定器7の動作が異なる。パルスの周波数として、まず所定の周波数f2を選定し、ゲートブロック中の残留電圧が検出できなければ、周波数f1まで所定のレートで下げていく。ここで所定のレートとは実施例1の場合と同様、誘導電動機2の2次時定数に見合う予め定められたレートとする。また、周波数f1およびf2は、誘導電動機の運転周波数f0からftopの間の値とする。 In the second embodiment, the operation of the frequency setter 7 is different from that in the first embodiment shown in FIG. A predetermined frequency f2 is first selected as the pulse frequency, and if a residual voltage in the gate block cannot be detected, the pulse frequency is lowered to a frequency f1 at a predetermined rate. Here, the predetermined rate is a predetermined rate corresponding to the secondary time constant of the induction motor 2 as in the case of the first embodiment. The frequencies f1 and f2 are values between the operating frequencies f0 and ftop of the induction motor.

電力変換器1が回生機能を持たない構成の場合は、実施例1の図2に示したようにf1から周波数を上げていく方法によると、フリーラン状態の回転子の回転周波数よりf1が低いときには回生モードとなり、電力変換器1が過電圧になる恐れがある。従って、実施例2のようにf2から周波数を下げていくようにすれば上記問題を防ぐことが可能となる。   In the case where the power converter 1 has no regenerative function, according to the method of increasing the frequency from f1 as shown in FIG. 2 of the first embodiment, f1 is lower than the rotational frequency of the free-running rotor. In some cases, the regeneration mode is set, and the power converter 1 may become overvoltage. Therefore, if the frequency is decreased from f2 as in the second embodiment, the above problem can be prevented.

図6は本発明に係る誘導電動機の制御装置の実施例3を示す回路構成図である。この実施例3の各部について、図1の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例3が、実施例1と異なる点は、パルス発生回路10の出力に電流制御器20を設け、この電流制御器20の出力を電圧指令としてPWM変調を行うようにした点、また、電流検出器21を設け、この検出電流が一定になるように電流制御器20を制御するようにした点である。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the control apparatus for an induction motor according to the present invention. The same parts of the third embodiment as those of the control device for the induction motor according to the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in that a current controller 20 is provided at the output of the pulse generation circuit 10 and PWM modulation is performed using the output of the current controller 20 as a voltage command. The current detector 21 is provided, and the current controller 20 is controlled so that the detected current becomes constant.

この実施例3のように、電力変換器1の出力電流を制御するようにすれば、電流制御器20の内部に電流リミッタを設け、所定の電流以上電流を流さないようにして、過電流を保護しながら周波数検出をしていくことが可能となる。尚、この実施例3における周波数設定器7の周波数設定方法は、実施例1の加速方式と実施例2の減速方式を、場合に応じて選択すれば良い。   If the output current of the power converter 1 is controlled as in the third embodiment, a current limiter is provided inside the current controller 20 so as to prevent the current from flowing beyond a predetermined current, It is possible to detect the frequency while protecting it. As the frequency setting method of the frequency setting unit 7 in the third embodiment, the acceleration method of the first embodiment and the deceleration method of the second embodiment may be selected according to circumstances.

以下に本発明に係る誘導電動機の制御装置の実施例4を図7乃至図9を参照して説明する。図7は本発明に係る誘導電動機の制御装置の実施例4を示す回路構成図である。   A fourth embodiment of the induction motor control apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 7 is a circuit diagram showing Embodiment 4 of the induction motor control apparatus according to the present invention.

この実施例4の各部について、図1の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例4が、実施例1と異なる点は、パルス発生回路10に代え、正弦波発生回路30を設け、周波数設定回路7の出力を直接正弦波発生回路30の入力とするようにした点、パルス振幅設定器9に代え振幅設定器9Aを設けた点、また正弦波発生回路30の出力をゲートブロック信号発生回路12に与えるようにした点である。   The same parts of the fourth embodiment as those of the control unit for the induction motor according to the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a sine wave generation circuit 30 is provided instead of the pulse generation circuit 10 and the output of the frequency setting circuit 7 is directly input to the sine wave generation circuit 30. The point is that an amplitude setting unit 9A is provided instead of the pulse amplitude setting unit 9, and the output of the sine wave generation circuit 30 is given to the gate block signal generation circuit 12.

この実施例4に係る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機2に与える単相電力をパルス状ではなく、正弦波とすることが特徴である。周波数設定器7で設定した周波数と振幅設定器9Aで設定した振幅を元に、正弦波発生器30で正弦波指令を作成する。そして正弦波のタイミングに応じてゲートブロック信号発生器12でゲートブロック信号を発生させる。尚、この実施例4における周波数設定器7の周波数設定方法は、実施例1の加速方式と実施例2の減速方式を、場合に応じて選択すれば良い。   The induction motor control device according to the fourth embodiment is characterized in that the single-phase power supplied to the induction motor 2 is not a pulse but a sine wave. Based on the frequency set by the frequency setter 7 and the amplitude set by the amplitude setter 9A, the sine wave generator 30 creates a sine wave command. Then, the gate block signal generator 12 generates a gate block signal according to the timing of the sine wave. As the frequency setting method of the frequency setting unit 7 in the fourth embodiment, the acceleration method of the first embodiment and the deceleration method of the second embodiment may be selected according to circumstances.

この実施例4において、正弦波からゲートブロック信号を作成する仕組みの1例を、図8に示す。正弦波発生器30で作成した正弦波Zは周波数設定器7により周期Tが分かっているので、1周期を所定の期間F、G、H、I及びJに分割し、図示したように励磁が終了したと考えられる期間F、H及びJの間にゲートブロック信号Yを発生させる。   FIG. 8 shows an example of a mechanism for creating a gate block signal from a sine wave in the fourth embodiment. Since the period T of the sine wave Z created by the sine wave generator 30 is known by the frequency setter 7, one period is divided into predetermined periods F, G, H, I and J, and excitation is performed as shown. A gate block signal Y is generated during periods F, H, and J that are considered to have ended.

また、実施例4において、正弦波からゲートブロック信号を作成する他の例を、図9に示す。図9の場合は、正弦波発生器30で作成した正弦波Zが所定の振幅±Kより小さい範囲であればその期間ゲートブロック信号Yを発生させるようにしている。   FIG. 9 shows another example of creating a gate block signal from a sine wave in the fourth embodiment. In the case of FIG. 9, if the sine wave Z created by the sine wave generator 30 is in a range smaller than the predetermined amplitude ± K, the gate block signal Y is generated for that period.

以上にように正弦波による励磁を行えば、正弦波磁束によりスムースに誘導電動機2を励磁することが可能となる。   If excitation with a sine wave is performed as described above, the induction motor 2 can be excited smoothly with a sine wave magnetic flux.

以下に本発明に係る誘導電動機の制御装置の実施例5を図10及び図11を参照して説明する。図10は本発明に係る誘導電動機の制御装置の実施例5を示す回路構成図である。   A fifth embodiment of the induction motor control apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing Embodiment 5 of the induction motor control apparatus according to the present invention.

この実施例5の各部について、図1の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例5が、実施例1と異なる点は、PWM変調回路5及びパルス振幅設定回路9を省き、PWM変調による電圧の平均値制御を新たに設けたコンバータ電圧制御回路40により行うようにした点、またゲートブロック信号発生回路12を省いた点である。   The same parts of the fifth embodiment as those of the control device for the induction motor according to the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the PWM modulation circuit 5 and the pulse amplitude setting circuit 9 are omitted, and the average voltage control by PWM modulation is performed by the converter voltage control circuit 40 newly provided. In addition, the gate block signal generation circuit 12 is omitted.

このように、コンバータ電圧制御回路40で電力変換器1Aのコンバータ部を制御することにより周波数設定器7で設定された周波数乃至パルス幅設定器8で設定したパルス幅に応じて直流電圧の大きさを制御し、パルス幅設定器8経由パルス発生器10で作成した単相電力を与えるためのパルス状の信号を変調することなく、直接電力変換器1のインバータ部の指令とすることが可能となる。   As described above, the converter voltage control circuit 40 controls the converter unit of the power converter 1 </ b> A, so that the frequency set by the frequency setter 7 or the magnitude of the DC voltage according to the pulse width set by the pulse width setter 8. It is possible to directly control the inverter in the power converter 1 without modulating the pulse signal for giving the single-phase power created by the pulse generator 10 via the pulse width setting device 8. Become.

上記の動作について図11に示すタイミングチャートで説明する。図11に示したように、周波数設定回路7の出力により、1周期Tを求め、この1周期を期間A、B、C、D及びEに分割する。そして、実施例1の場合と同様にパルス発生回路10は、期間Bで1、期間Dでマイナス1、他の期間ではゼロになるようにパルスXを発生させる。   The above operation will be described with reference to a timing chart shown in FIG. As shown in FIG. 11, one cycle T is obtained by the output of the frequency setting circuit 7, and this one cycle is divided into periods A, B, C, D, and E. As in the case of the first embodiment, the pulse generation circuit 10 generates the pulse X so as to be 1 in the period B, minus 1 in the period D, and zero in other periods.

この実施例5の場合はPWM変調を行わない為、期間BまたはDの時には電力変換器1のインバータ部のパワーデバイスがONしているが、期間A、C及びEの時は電力変換器1のインバータ部の全てのパワーデバイスがOFFしているためゲートブロックを行ったことと等価になり、残留電圧の検出を行うことが可能となる。従って本実施例では、コンバータ電圧制御回路40が必要となるが、ゲートブロック信号発生器12を省略できるという特徴がある。尚、この実施例5における周波数設定器7の周波数設定方法は、実施例1の加速方式と実施例2の減速方式を、場合に応じて選択すれば良い。   In the case of the fifth embodiment, since PWM modulation is not performed, the power device of the inverter unit of the power converter 1 is ON during the period B or D, but the power converter 1 is used during the periods A, C, and E. Since all the power devices in the inverter section are OFF, this is equivalent to performing the gate block, and it is possible to detect the residual voltage. Therefore, in this embodiment, the converter voltage control circuit 40 is required, but the gate block signal generator 12 can be omitted. In addition, what is necessary is just to select the acceleration method of Example 1, and the deceleration method of Example 2 according to the case as the frequency setting method of the frequency setting device 7 in this Example 5. FIG.

本発明の実施例1に係る誘導電動機の制御装置のブロック構成図。The block block diagram of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の特性図。The characteristic diagram of the frequency setter of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の動作を示すタイミングチャート。The timing chart which shows operation | movement of the frequency setting device of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る誘導電動機の制御装置の動作フローチャート。The operation | movement flowchart of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の特性図。The characteristic diagram of the frequency setter of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る誘導電動機の制御装置のブロック構成図。The block block diagram of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る誘導電動機の制御装置のブロック構成図。The block block diagram of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の動作の一例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows an example of operation | movement of the frequency setting device of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の動作の他の一例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows another example of operation | movement of the frequency setting device of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る誘導電動機の制御装置のブロック構成図。The block block diagram of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る誘導電動機の制御装置の周波数設定器の動作を示すタイミングチャート。The timing chart which shows operation | movement of the frequency setting device of the control apparatus of the induction motor which concerns on Example 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A 電力変換器
2 誘導電動機
3 電圧検出器
4 ゲート駆動回路
5 PWM変調回路
6 レベル判定回路
7 周波数設定器
8 パルス幅設定器
9 パルス振幅設定器
9A 振幅設定器
10 パルス発生器
11 反転器
12 ゲートブロック信号発生器
13 周波数検出器
20 電流制御器
21 電流検出器
30 正弦波発生器
40 コンバータ電圧制御回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Power converter 2 Induction motor 3 Voltage detector 4 Gate drive circuit 5 PWM modulation circuit 6 Level judgment circuit 7 Frequency setting device 8 Pulse width setting device 9 Pulse amplitude setting device 9A Amplitude setting device 10 Pulse generator 11 Inverter 12 Gate Block Signal Generator 13 Frequency Detector 20 Current Controller 21 Current Detector 30 Sine Wave Generator 40 Converter Voltage Control Circuit

Claims (9)

多相誘導電動機を駆動する電力変換器と、
この電力変換器のインバータ部のゲート駆動回路と、
前記電力変換器の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記多相誘導電動機の起動時に、前記多相誘導電動機の固定子巻線に交番磁界を生じさせるような単相電力を加えるため、前記ゲート駆動回路に信号を与えるゲート信号供給手段と、
前記単相電力の周波数を所定の範囲で変化させる周波数設定手段と、
前記周波数の1周期のうち所定の期間ゲートブロック信号を発生するゲートブロック手段と
を具備し、
前記ゲートブロック期間中に、前記電圧検出手段により前記多相誘導電動機の残留電圧を検出し、
この残留電圧が所定値未満であれば前記周波数設定手段により前記単相電力の周波数を変化させて再度前記ゲートブロック及び前記残留電圧検出を行い、
前記残留電圧が所定値以上であれば、前記残留電圧から前記多相誘導電動機の回転周波数を検出して起動準備を完了するようにしたことを特徴とする多相誘導電動機の制御装置。
A power converter for driving a multiphase induction motor;
A gate drive circuit of an inverter part of the power converter;
Voltage detection means for detecting the output voltage of the power converter;
At the start of the multi-phase induction motor, for applying a single-phase power, such as to cause an alternating magnetic field in the stator windings of the polyphase induction motor, and the gate signal supply means for providing a signal to said gate drive circuit,
Frequency setting means for changing the frequency of the single-phase power in a predetermined range;
Gate block means for generating a gate block signal for a predetermined period of one period of the frequency,
During the gate block period, the voltage detection means detects the residual voltage of the multiphase induction motor,
If this residual voltage is less than a predetermined value, the frequency setting means changes the frequency of the single-phase power and performs the gate block and the residual voltage detection again,
A control device for a multi-phase induction motor, wherein if the residual voltage is equal to or greater than a predetermined value, the rotational frequency of the multi-phase induction motor is detected from the residual voltage and the start-up preparation is completed.
前記ゲート信号供給手段は、パルス状の信号をPWM変調してゲート信号とすることを特徴とする請求項1に記載の多相誘導電動機の制御装置。 2. The control device for a multi-phase induction motor according to claim 1, wherein the gate signal supply means PWM-modulates the pulse signal to obtain a gate signal. 前記ゲート信号供給手段は、正弦波状の信号をPWM変調してゲート信号とすることを特徴とする請求項1に記載の多相誘導電動機の制御装置。 2. The control apparatus for a multiphase induction motor according to claim 1, wherein the gate signal supply means PWM-modulates a sinusoidal signal to obtain a gate signal. 前記ゲート信号供給手段は、パルス状の信号を直接ゲート信号とし、前記単相電力のパルス幅に応じて前記電力変換器のコンバータ部の電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の多相誘導電動機の制御装置。 The said gate signal supply means makes a pulse-form signal a direct gate signal, and controls the voltage of the converter part of the said power converter according to the pulse width of the said single phase electric power, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Control device for multiphase induction motor. 前記ゲート信号供給手段は、前記単相電力の指令を電圧指令として供給するようにしたことを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の多相誘導電動機の制御装置。 5. The control device for a multi-phase induction motor according to claim 2, wherein the gate signal supply means supplies the single-phase power command as a voltage command. 前記ゲート信号供給手段は、前記単相電力の指令を電流指令として供給し、必要に応じて電流リミットを設けるようにしたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の多相誘導電動機の制御装置。 4. The multiphase induction motor according to claim 2, wherein the gate signal supply means supplies the single-phase power command as a current command, and a current limit is provided as necessary. Control device. 前記周波数設定手段は、前記単相電力の周波数のレートを上げながら前記残留電圧検出を行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載の多相誘導電動機の制御装置。 2. The control apparatus for a multi-phase induction motor according to claim 1, wherein the frequency setting means performs the residual voltage detection while increasing a frequency rate of the single-phase power. 前記電力変換器が回生機能を持たないとき、前記周波数設定手段は、前記単相電力の周波数のレートを下げながら前記残留電圧検出を行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載の多相誘導電動機の制御装置。 2. The multi-function according to claim 1, wherein when the power converter does not have a regenerative function, the frequency setting means performs the residual voltage detection while reducing a frequency rate of the single-phase power. Control device for phase induction motor. 前記周波数設定手段が設定する周波数の全ての範囲で前記残留電圧が所定値未満であれば、
前記多相誘導電動機は停止しているものと判断するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の多相誘導電動機の制御装置。
If the residual voltage is less than a predetermined value in the entire frequency range set by the frequency setting means,
2. The control apparatus for a multi-phase induction motor according to claim 1, wherein the multi-phase induction motor is determined to be stopped.
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