JP4842642B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機を制御する技術に関する

電動機を制御する技術に関して、特許文献１及び特許文献２に開示がある。特許文献１には、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）逆変換器を用いた誘導電動機の駆動制御方法において、瞬時停電時の逆変換器の出力角速度と電動機の電圧から角速度位相演算を行い、逆変換器の出力角速度と電動機の角速度及び位相を一致させ、瞬時停電回復とともに、両者の一致した出力角速度から再運転を実行することが開示されている。
また、特許文献２には、速度検出器と電圧検出器を持たない交流電動機制御方法において、交流電動機がフリーラン状態にある場合に、交流電動機の残留電圧の大きさと位相および角速度を求め、フリーラン状態の交流電動機の回転方向及び速度を推定することが開示されている。
特開２０００−３４１９８９号公報 特開２００４−１５３９１１号公報

ところで、電動機を駆動、制御する場合において、例えば、駆動、制御中に電動機の回転を停止後、短時間で再起動することがある。この場合には、停止操作することによって、電動機の制御装置である電力変換装置の上記電動機への制御動作が停止されることになる為、上記電力変換装置の制御、供給出力とは無関係に上記電動機が回転することになる。この状態で、特に上記電動機の回転子位置を検出する位置センサ処理を持たない電力変換装置において上記電動機を再起動するためには、上記電動機の回転の周波数、位相を取得する処理（以下、「拾い込み処理」と呼ぶこととする）を行った後に上記電動機を再起動することとなる。

しかしながら、この拾い込み処理においては、一般に電動機の回転速度が遅ければ、遅い程、周波数の計測に時間を要する為、拾い込みに必要とする時間が長くなるものである。よって、再起動を短時間で必要とする場合には問題となり、改善することが課題として考えられる。

本発明は、上述の課題を解決することを提案するものであり、拾い込み処理に必要とする時間を従来よりも、短くすることを目的とする。

本発明は、上記電力変換装置において、電動機を制御、駆動中において、電動機の回転の周波数、位相を取得する拾い込み処理を行うものとする。こうすることで、停止操作を行った時点でも、拾い込み処理が行われているようにするものである。なお、上記電力変換装置において、電動機を制御、駆動中には、電動機への供給出力に当該供給出力を発生させる為の駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）等が重畳されることがある。従って、これらの重畳される信号を取り除く、若しくは、拾い込み処理をするにおいて、重畳される信号の影響を低減するようにする。

本発明によれば、停止後に短時間で再起動が必要な場合に起動時間を短縮することが可能となり適用用途の性能向上に寄与する制御装置が提供可能となる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例１を説明する。

図１に、本実施例１の構成図を示す。図１において、商用電源２０からの交流電力は、順変換部５０において、直流電力に変換後、平滑部６０を経た後に、逆変換部７０にて交流電力に変換し、電動機１０に出力される。この場合において、マイコン等を有する制御器１１０にて制御されるＰＷＭ信号にて、逆変換部７０は、交流出力を発生するものである。

図１において、電動機１０への出力の例えばＵ相、Ｖ相を線間電圧検出器８０を通して、ＵＶ間の線間電圧を得る事ができる。この線間信号を比較器９０にて比較、演算することによって線間電圧差分パルス信号を得ることができる。図６は、この線間電圧差分パルス信号とＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）パルス信号を模式的に図示するものである。線間電圧差分パルス信号は周期が電動機への指令周波数、立ち上がり、立下り位置が特定の回転位相に対応している為、この線間電圧差分パルス信号の立上がり、立下り位置から、回転子の磁石の回転位相を得ること、また、立上がり、立下りの幅から、回転周波数を得ることが可能となる。

図２に、本発明の実施例２を示す。
一般的には、図６に示すとおり線間電圧差分パルス信号に比べて、ＰＷＭパルス信号の周波数成分が高周波である場合が多いので、このＰＷＭパルス信号は、ＬＰＦ（低域通過形フィルタ）を用いることによって、低減することが可能である。従って、図１に示す比較器９０からの出力をＰＷＭ成分除去部１００に入力する場合、このＰＷＭ成分除去部１００を例えば図２のＬＰＦ１０１にて構成することにより電動機回転数信号が得られるようにして、当該得られた電動機回転数信号を制御器に入力するようにする。

尚、回転子が磁石ではない、誘導電動機においても、２次巻線を有する回転子の残留電圧から、回転子の回転位相を得ること、また、立上がり、立下りの幅から、回転周波数を得ることが可能となる。

上記処理によって、電力変換装置３０にて電動機１０を制御、駆動中でも電動機１０の電動機回転数信号を取得可能となり、電動機の周波数、位相の拾い込み処理が可能となる。従って、停止操作が行われても、既に電動機の周波数、位相の拾い込み処理が行われているので、再起動が従来よりも短時間にて可能となるものである。

図３は、他の実施例３を示すものである。図３は、上述の実施例でのＬＰＦ１０１の代わりに、ＰＷＭ反転信号付加部１０２を用いることによってＰＷＭ信号成分を低減するものである。ＰＷＭ反転信号付加部１０２は、図４のＰＷＭ反転信号発生部１０３と、加算部１０４から構成され、制御器自身が生成するＰＷＭ信号成分を反転付加することによりＰＷＭ信号成分を低減させる。この処理により、電動機回転数信号が得られるようにして、当該得られた電動機回転数信号を制御器に入力する。

本発明の第１実施例の構成図である。 本発明の第２実施例の構成図である。 本発明の第３実施例の構成図である。 本発明の第３実施例のＰＷＭ反転信号付加部の構成図である。 ＰＷＭパルス信号作成例を示す波形図である。 線間電圧差分パルス信号とＰＷＭパルス信号を示す波形図である。

符号の説明

１０ 電動機
２０ 電源
３０ 電力変換装置
５０ 順変換部
６０ 平滑部
７０ 逆変換部
８０ 線間電圧検出器
９０ 比較器
１００ ＰＷＭ成分除去部
１１０ 制御器
１２０ 指令器
１０１ ＬＰＦ（低域通過形フィルタ）
１０２ ＰＷＭ反転信号付加部
１０３ ＰＷＭ反転信号発生部
１０４ 加算部

Claims (4)

1. 電源からの電力を直流電力に変換する順変換部と、
   前記順変換部の出力を平滑する平滑部と、
   前記平滑部の出力を交流電力に変換して電動機に出力する逆変換部と、
   前記逆変換部を制御するＰＷＭ信号を出力する制御部とを有する電動機の制御装置において、
   前記電動機の駆動中に前記電動機の回転子の回転の周波数、回転の位相を取得する拾い込み処理が行われ、
   回転停止後には前記回転の周波数及び前記回転の位相を用いて再起動されることを特徴とする電動機の制御装置。
2. 電源からの電力を直流電力に変換する順変換部と、
   前記順変換部の出力を平滑する平滑部と、
   前記平滑部の出力を交流電力に変換して電動機に出力する逆変換部と、
   前記逆変換部を制御するＰＷＭ信号を出力する制御部とを有する電動機の制御装置において、
   前記電動機への複数相の出力線の線間電圧を検出する線間電圧検出器と、
   前記線間電圧検出器からの線間電圧からＰＷＭ信号の成分を低減するＰＷＭ信号成分低減部を設け、
   前記ＰＷＭ信号成分低減部の出力信号を得て、
   前記制御部にて、前記電動機の駆動中に前記電動機の回転子の回転の周波数、回転の位相を取得する拾い込み処理が行われ、
   回転停止後には前記回転の周波数及び前記回転の位相を用いて再起動されることを特徴とする電動機の制御装置。
3. 請求項２記載の電動機の制御装置において、
   前記ＰＷＭ信号成分低減部を低域通過形フィルタに構成することを特徴とする電動機の制御装置。
4. 請求項２記載の電動機の制御装置において、
   前記ＰＷＭ信号を反転させた信号を発生するＰＷＭ反転信号発生部と、
   加算部とを設け、
   前記ＰＷＭ反転信号発生部からの前記ＰＷＭ信号を反転させた信号を前記線間電圧検出器からの前記線間電圧に前記加算部にて加算することで、
   前記線間電圧検出器の前記線間電圧から前記ＰＷＭ信号の成分を低減することを特徴とする電動機の制御装置。

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