JPH01164295A

JPH01164295A - 交流電動機の制御装置

Info

Publication number: JPH01164295A
Application number: JP62320263A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tanaka; 修田中; Tadao Shigese; 茂瀬　忠男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1989-06-28
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH0813198B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、交流電動機駆動用のインバータ回路の出力
電圧と出力周波数との関係を制御して交流電動機を可変
速駆動する交流電動機の制御装置に関するものである。

　　　　　　　　。

（従来の技術）近年、交流電動機を可変速駆動するための制御装置とし
て、インバータ回路の出力側に転流用の容量性負荷を接
続したものが提案されてきている。

第２図はこの種の・制御装置の概略構成図であり、交流
電源端子１から取込まれる三相交流を直流に変換するコ
ンバータ２と、その出力を平滑する直流リアクトル３と
、平滑された直流を交流に変換して誘導電動機等の交流
電動機４に供給するインバータ回路５と、力率改善用に
このインバータ回路５の出力端子に接続される容量性負
荷６と、交流電動機４の速度基準を設定する速度基準設
定器７と、この速度基準設定器７の出力に基づいて上記
コンバータ２およびインバータ回路５を制御する制御回
路８とで構成されている。

ここで、インバータ回路５はゲートターンオフサイリス
タ等の臼己消弧形電力変換素子５ａおよびサイリスク等
の自然転流形電力変換索子５ｂとの直列回路を６個ブリ
ッジ接続したものでなっている。

かかる交流電動機の制御装置の動作を要約すると次のよ
うになる。

交流電源端子１から取込まれ粂三相交流がコンバータ２
によって直流に変換された後、直流リアクトル３により
平滑されてインバータ回路５に入力される。

次に、この直流はインバータ回路５によって、例えば、
可変電圧、可変周波数の交流に変換されて、交流電動機
４および容量性負荷６に供給される。

このようにして、交流電動機４を可変速駆動する時、イ
ンバータ回路５の出力電流■１、交流電動機４の入力電
流（−次電流）ＩＭ、および、容量性負荷６の入力電流
■　の関係をベクトル図で示すと第３図のようになる。

すなわち、交流電動機４の入力電流ＩＮは遅れ無効電力
成分■ｌｄと有効電流成分■１□とのベクトル和で示さ
れ、インバータ回路５の出力電流１１は容量性負荷６に
流れる進み無効電流成分■　と交流電動機４の入力電流
ＩＮとの和で表される。

ここで、交流電動機４の入力端子■８と有効電流成分１
１９の位相差をψとすればｅＯｓψが交流電動機４の力
率となり、インバータ回路５の出力電流■１と交流電動
機４の有効電流成分１１ｑの位相差をβとすればｅＯ８
βがインバータ回路５がら負荷側を見た力率となる。

ところで、第３図に示した容量性負荷６の進み無効電流
Ｉ　と、インバータ回路５の出力周波数ｆとの間には次
式の関係、がある。

ＩＣｘ−ｆ２−・・・・・・・・・（１）従って、イン
バータ回路５の出力周波数が低い運転領域では■。＜　
Ｉ　ｘｄとなってインバータ回路５の出力電流１１は遅
れ位相でβは負の値を示し、インバータ回路５を構成す
る自己消弧形電力変換素子５ａで強制転流を行う。一方
、インバータ回路５の出力周波数が高ルー運転領域では
■。＞１１゜となってインバータ回路５の出力電流■Ｉ
は進み位相でβは正の値を示し、インバータ回路５を構
成する自然転流形電力変換素子５ｂで自然転流させるこ
ともできる。

ところで、−上述した交流電動機の制御では、インバー
タ回路５と容量性負荷６との間で無効電力の処理を行う
自励現象が現われて、交流電動機４を安定に運転できな
いことが知られている。これに対して、通常の当業者で
は、第４図に示す制御回路が考えられる。

この第４図において、速度基準設定器７の速度基準ω　
に基づいて電圧基準発生回路９が電圧基＊　Ｖ　＊を発
生し、周波数基準発生回路１０が電圧基準Ｖ　に比例し
た周波数基準ｆ　を発生する。

また、インバータ回路５の出力電圧Ｖが電圧検出器１１
で検出され、電圧制御回路１２がこの出力電圧Ｖと電圧
基準Ｖ＊とを比較し、その差を零にするための有効電流
成分基準信号１１．を発生する。一方、電圧基準Ｖ　お
よび周波数基準ｆ＊に＊基づいて遅れ無効電流演算回路１３が遅れ無効電流成分
信号Ｉｌｄを、進み無効電流演算回路１４が容量性負ｆ
Ｉ６の進み無効電流成分信号Ｉ　をそれぞれ発生する。

そして、周波数基準ｆ＊、有効有効原本分基準信号Ｉ　　１無効電流酸分信号Ｉｌｄ’ｑおよび、進み無効電流成分信号ｌｃに基づいてインバー
タ出力電流基準演算回路１５が、いわゆる、ベクトル的
なインバータ出力電流基準■ビと、出力電圧Ｖおよび出
力電流１１の位相角信号βを算出している。また、イン
バータ回路らの出力電流■１が電流検出器１６で検出さ
れ、電流制御回路１７が電流検出器１６の出力電流■１
とインバータ出力電流基準■どとを比較し、その偏差を
零にするようにコンバータ２の出力電流を制御する一方
、転流制御回路１８が周波数基準ｆ　および位相角信号
βに従ってインバータ回路５の転流位相のタイミングお
よび出力周波数ｆを制御している。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来の交流電動機の制御装置によれば、高速運
転時および中速運転時には安定した制御ができるものの
、低速運転時、すなわち、低電圧、低周波数で運転した
時に、遅れ無効電流成分信号■ｌｄおよび進み無効電流
成分信号！。の誤差が大きくなって位相角βがずれて不
安定な制御に陥ってしまうという問題点があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、低速運転時においても安定した制御を行うことので
きる交流電動機の制御装置を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）この発明は、コンバータの直流出力を、平滑用のりアク
ドルを介して、インバータに入力し、このインバータの
交流出力を、容量性負荷が接続された交流電動機に供給
すると共に、この交流電動機の電圧基準または電圧検出
値、および、周波数基準または周波数検出値に基づき前
記インバータ出力のベクトル的な電流基準およびその位
相角を演算し、前記ベクトル的な電流基準に従って前記
コンバータを制御し、前記周波数基準および位相角に従
って前記インバータを制御する交流電動機の制御装置に
おいて、前記電圧基準および電圧検出値に基づいて前記
インバータ出力の電流基準を演算する電圧制御回路と、
前記電圧検出値が所定値以下になったとき前記ベクトル
的な電流基準の代わりに前記電圧制御回路の電流基準に
従って前記コンバータを制御し、且、前記周波数基準の
みに従って前記インバータを制御する切換え回路とを備
えたことを特徴とするものである。

（作　用）この発明においては、インバータ出力、すなわち、交流
電動機の電圧検出値が所定値以下になったときベクトル
的な電流基準の代わりに電圧基準および電圧検出値に基
づいて別に演算した電流基準に従ってコンバータを制御
すると共に、周波数基準のみに従ってインバータを制御
しているので、低速域で位相角がずれることがあっても
安定した制御を行うことができる。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、図中、第４図と同一の符号を付したものはそれぞ
れ同一の要素を示している。そして、電圧基準発生回路
９の電圧基準Ｖ　から電圧検出器１１によって検出され
たインバータ回路５の出力電圧Ｖを引算し、その差に対
応する電流基準■どを演算する電圧制御回路１９と、イ
ンバータ回路５の出力電圧Ｖが低速域と中速域との間の
所定の速度に対応する大きさ以下になったとき、電流基
準演算回路１５の電流基準！トの代わりに電圧制御回路
１９の電流基準！トを用いると共に、電流基準演算回路
１５から出力される位相差信号βが転流制御回路１８に
加わることを阻止する切換え回路２０とを新たに設けた
点が第４図と異なっている。

上記のように構成された本実施例の動作を、特に、第４
図と異なる点を中心にして以下に説明する。

先ず、電圧検出器１１によって検出されるインバータ回
路５の出力電圧Ｖが所定値を超えるとき、切換え回路２
０はその接点を図示したとは反対の状態に保持し、電流
基準演算回路１５の電流基準■どを電流制御回路１７に
加え、位相角信号βを転流制御回路１８に加えることに
より、従来装置で説明したと同様な制御が行われる。こ
のとき、電圧制御回路１９は、電圧基準発生回路９の電
圧基準Ｖ　からインバータ回路５の出力電圧Ｖを引算し
、電流基準ｌＩ＊を演算している。

次に、インバータ回路５の出力電圧Ｖが、低速域と中速
域との間の所定の速度に対応する大きさ以下になったと
き切換え回路２０はその接点を図示した状態に切換え、
電流基準演算回路１５の電流基準ＩＩ　＊（’）代わり
に電圧制御回路１９の電流基準ｒ、＄を電流制御回路１
７に加える。また、これと同時に、電流基準演算回路１
５から出力され、転流制御回路１８に加えられていた位
相差信号βの回路を切離す。

この結果、電流基準演算回路１５の出力電流が位相角に
関係なく制御されるため、低速域においても安定した運
転が行われる。

なお、上記実施例では、交流電動機４の遅れ無効電流成
分信号ｌｌｄを、電圧基準■　および周波数基準ｆ　に
基づいて演算しているが、この代わりに交流電動機４の
端子電圧および一次電流一次周波数よりベクトル的に演
算してもよい。

また、上記実施例では、容量性負荷６の進み無効電流成
分信号１　を、電圧基準Ｖ　および周波数基準ｆ＊に基
づいて演算しているが、この代わりに電流検出器を設け
て直接求めてもよい。

さらにまた、上記実施例では、電流検出器１６インバ一
タ回路５の出力側に設けたがこの電流検出器１６をコン
バータ２の入力側に設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、インバータ出力側の電圧検出値が所定値以下になった
ときベクトル的な電流基準の代わりに電圧基準および電
圧検出値に基づいて別に演算した電流基準に従ってコン
バータを制御すると共に、周波数基準のみに従ってイン
バータを制御しているので、低速域で位相角がずれるこ
とがあっても安定した制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は従来の交流電動機の制御装置の概略構成図、第
３図はこの交流電動機の制御装置の動作を説明するため
の電流、電圧ベクトル図、第４図は従来のもう一つの交
流電動機の制御装置の゛構成を示すブロック図である。２・・・コンバータ、３・・・直流リアクトル、４・・
・交流電動機、５・・・インバータ回路、６・・・容量
性負荷、７・・・速度基準設定器、９・・・電圧基準発
生回路、１０・・・周波数基準発生回路、１１・・・電
圧検出器、１２・・・電圧制御回路、１３・・・遅れ無
効電流演算回路、１４・・・進み無効電流演算回路、１
５・・・インバータ出力電流基準演算回路、１６・・・
電流検出器、１７・・・電流制御回路、１８・・・転流
制御回路、１９・・・電圧制御回路、２０・・・切換え
回路。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第１図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

コンバータの直流出力を、平滑用のリアクトルを介して
、インバータに入力し、このインバータの交流出力を、
容量性負荷が接続された交流電動機に供給すると共に、
この交流電動機の電圧基準または電圧検出値、および、
周波数基準または周波数検出値に基づき前記インバータ
出力のベクトル的な電流基準およびその位相角を演算し
、前記ベクトル的な電流基準に従って前記コンバータを
制御し、前記周波数基準および位相角に従って前記イン
バータを制御する交流電動機の制御装置において、前記
電圧基準および電圧検出値に基づいて前記インバータ出
力の電流基準を演算する電圧制御回路と、前記電圧検出
値が所定値以下になったとき前記ベクトル的な電流基準
の代わりに前記電圧制御回路の電流基準に従って前記コ
ンバータを制御し、且、前記周波数基準のみに従って前
記インバータを制御する切換え回路とを備えたことを特
徴とする交流電動機の制御装置。