JPH02188190A - 電動機駆動装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、２相誘導電動機の駆動用装置に関するもので
ある。

従来の技術 従来の２相誘導電動機の駆動用装置は、第８図に示すよ
うな単相フルブリッジ形インバータａ・ｂを並列にした
構成であった。以下同図について説明する。

直流電圧源１の出力側にスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ
８、ダイオードＤ１〜Ｄ８からなるインバータを介して
、誘導電動機２が接続され、このインバータはさらにホ
ク御回路部３からの制御信号でコントロールされている
。インバータａ−ｂは９０°位相差を有する正弦波を近
似的に発生する。この２相４線交流電力で誘導電動機２
を駆動する。この単相フルブリッジ形インバータで正弦
波を近似的に発生させる手段として従来がら主に行われ
てきたのは、出力波形の半サイクル中に多数のパルス列
を作り、等価電圧を正弦波状に変化させ、高調波の少な
い滑らかな出力を得るＰＷＭ方式と呼ばれる方式であっ
た。この原理を第９図に示す。同図（ａ）において、三
角波形の変調波と正弦波形の信号波を比較し、その論Ｎ
（信号波が変調波よりも大きい時を正論理、逆を負論理
とする）をとる七、第９図（ｂ）及び（ｃ）のように信
号波の振幅に応じて、パルス幅の等価電圧が正弦波状に
変調された擬似正弦波出力を得る。すなわち、第０図に
示した単相フルブリッジ形インバータａにおいて、正論
理でＴＲＩ・ＴＲ６をオン、ＴＲ２・ＴＲ５をオフとし
、負論理でＴＲ２・ＴＲ５をオン、ＴＲｌ−ＴＲ６をオ
フとすると、信号波の振幅に応じて第８図（ｂ）および
（Ｃ）に示す様な擬似正弦波出力が得られる。インバー
タｂについても同様に９０°位相のずれた擬似正弦波出
力を得る。また、３相誘導電動機駆動装置は第１０図に
示すように３アームで６個のスイッチング素子により、
Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各相に３相３線交流電力をＰＷＭ方
式で供給していた。

発明が解決しようとする課題 このような従来の電動機駆動装置で２相誘導電動機を駆
動するためには、少なくとも８個のスイッチング素子が
必要であった。したがって、６個のスイッチング素子で
駆動可能な３相誘導電動機に比べてスイッチング素子用
ドライバ回路も含めて素子数が多（なり、結局は複雑な
構成になってしまう為、本来２相誘導電動機は構成が簡
単で、かつコスト的優位性があるにもかかわらず、従来
より、あまり使われないというのが常であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、第一の目的
はスイッチング素子を少なくして、簡素かつ経済的な２
相誘導電動機駆動装置を提供することであり、第二・第
三の目的は前記第一の目的を達成するための第二・第三
の手段を提供することである。

課題を解決するための手段 そして上記課題を解決する第１の手段は、正負両出力を
有する直流電圧源と、スイッチング素子と整流器を直列
接続したアームを２つと、各スイッチング素子の開閉を
制御する制御回路とを有し、アームは、その両端を直流
電圧源の正負出力端子に接続し、２つのアームの各中間
接続点と、直流電圧源の基準電位出力端子間にそれぞれ
インダクタを接続し、制御回路からの開閉信号により各
スイッチング素子を適宜開閉することによって、それぞ
れのインダクタに各ステータ巻線を並列接続した構成と
した２相誘導電動機駆動装置である。また第２の手段は
、直流電圧源と、主にインダクタとキャパシタの並列接
続よりなる共振回路と、スイッチング素子と共振回路を
直列接続したアームを２つと、各スイッチング素子の開
閉を制御する制御回路とを有し、アームは、その両端を
直流電圧源の出力端子に接続し、制御回路からの開閉信
号により各スイッチング素子を適宜開閉する事によって
、２つのアームの各中間接続点と、直流電圧源の正また
は基準電位出力端子間に各ステータ巻線を接続した構成
とした２相誘導電動機駆動装置である。さらに第３の手
段は、正負両出力を有する直流電圧源と、３個または複
数個のスイッチング素子を直列接続したアームと、各ス
イッチング素子の開閉を制御する制御回路とを有し、ア
ームは、その両端を直流電圧源の正負出力端子に接続し
、制御回路からの開閉信号により各スイッチング素子を
適宜開閉することによって、アームの両端を除（各接続
点と、直流電圧源の基準電位出力端子間に各ステータ巻
線を接続した構成とした２相誘導電動機駆動装置である
。

作　　　用 上記した第１の構成により、直流電源の基準電位に対し
て、アーム中間接続点を各々スイッチング素子の開動作
により負電位に、また閉動作によりインダクタの両端に
発生する逆起電力によって正電位に振る（なおこの時、
アームの各中間接続点は整流器による整流作用でほぼ正
電位以内に制限される。）ことによって、電動機に２相
３線交流電力を供給して駆動する。

また上記した第２の構成により、アーム中間接続点を各
々スイッチング素子の開動作により基準または正電位に
、また閉動作により共振回路のインダクタの両端に発生
する逆起電力によって正電位に振る（なお、この時のア
ームの各中間接続点は共振回路でほぼ電源電圧程度に制
限される。）ことによって、電動機に２相３線交流電力
を供給して駆動する。

さらに上記した第３の構成により、直流電源の基準電位
に対して、アームの両端を除く各接続点を各々スイッチ
ング素子の適宜な開閉動作により正負電位に振ることに
よって、電動機に２相３線交流電力を供給して駆動する
。

実施例 以下、本発明の電動機駆動装置の一実施例について、添
付図面に基づいて説明する。

第１図は、第１の手段による電動機駆動装置の一実施例
を示す回路図である。図中４は、商用交流をダイオード
５・６と平滑用コンデンサ７・８で半波毎に整流平滑し
て正負両軍源を発生する直流電圧源で、基準電位出力端
子９・正電位出力端子１０と負電位出力端子１１を有し
ている。１２ａは整流器１３と直列接続され両端を直流
電圧源４の正負出力端子１０・１１に接続されたスイッ
チング素子１４よりなるアーム、１２ｂは同様にスイッ
チング素子１６と整流器１５よりなるアームである。１
９はスイッチング素子１４・１６の開閉を制御する制御
回路、２０・２１はアームの各中間接続点１７・１８と
、前記直流電圧源の基準電位出力端子９間に接続された
インダクタ、２２はインダクタ２０・２１に各ステータ
巻線２３・２４が並列接続された２相誘導電動機であり
、基準相Ｇ−Ａ相・Ｂ相の３端子を有している。

以上の構成で、以下に本実施例の動作について説明する
。商用交流電圧を１００Ｖ（実効値）とすると、直流電
圧源４の正電位出力端子１０と負電位出力端子１１には
、それぞれ基準電位出力端子９の基準電位に対して、直
流で約＋１４０Ｖと一１４０Ｖが出力されている。した
がって、各アームのスイッチング素子１４・１６がオン
すると、インバータの出力即ち各アームの中間接続点１
７・１８は負の電位で一１４０ｖに振られ、逆にオフす
ると、アームの各中間接続点１７・１８°と直流電圧源
４の基準電位出力端子９間に接続されたインダクタ２０
・２１に逆起電力が発生することにより、各中間接続点
１７・１８は正の電位に振られる。（この時の各中間接
続点１７・１８の電位はダイオード１３・１５の整流作
用により直流電圧源４の正電位約＋１４０ｖ以内に制限
される。）このことを利用して次に示す様にして２相誘
導電動機を駆動する。

制御回路１９にて、三角波形の変調波と正弦波形の信号
波を比較しその論理をとることによってＰＷＭの制御信
号を得る。そして、このＰＷＭ制御信号により各スイッ
チング素子１４・１６をそれぞれ第２図（ａ）　　　（
ｂ）に示す様なタイミングでオンオフさせる。すると、
各アームの中間接続点１７・１８は、それぞれ基準電位
出力端子９０基準電位に対して同図（ｃ）　　　（ｄ）
の実線で示す様な電位パターン（この等値電圧は近似的
には破線で示す様な２相交流電圧になる）を描く。

したがって、基準電位出力端子９・アームの各中間接続
点１７・１８に接続されているステータ巻線間Ｇ−Ａ−
Ｇ−Ｂに擬似２相交流電圧が印加、すなわち２相３線交
流電力が供給される。そのようにして各ステータに供給
された２相３線交流電力で、２相誘導電動機２２は駆動
される。

第３図は、第２の手段の一実施例を示す電動機駆動装置
の回路図である。図中３０は、商用交流をブリッジダイ
オード３１と平滑用コンデンサ３２で全波整流平滑して
単相電圧を発生する直流電圧源で、基準電位出力端子３
３・正電位出力端子３４を有している。３５は主として
インダクタＬ１とキャパシタＣ１とが並列接続されてい
る共振回路、３６は同様にＬ２・Ｃ２で構成された並列
共振回路、３７ａは共振回路３５と直列接続され両端を
前記直流電圧源３０の出力端子３３・３４に接続された
スイッチング素子３８よりなるアーム、３７ｂは同様に
スイッチング素子３９よりなるアームである。４０はス
イッチング素子３８・３９の開閉を制御する制御回路、
４１はアームの各中間接続点４２・４３と、直流電圧源
の正電位出力端子３４間に接続された２相誘導電動機で
あり、基準相Ｇ−Ａ相・Ｂ相の３端子を有している。

以上の構成で、以下に本実施例の動作について説明する
。商用交流電圧を１００Ｖ（実効値）とすると、直流電
圧源３０の正電位出力端子３４には、直流で約＋１４０
■が出力されている。したがって、各アームのスイッチ
ング素子３８・３９がオンすると、インバータの出力即
ち各アームの中間接続点４２・４３は負の電位で一１４
０ｖに振られ、逆にオフすると共振回路３５・３６のイ
ンダクタＬ１・Ｌ２の働きで逆起電力が発生することに
より、各中間接続点４２・４３は正の電位に振られる。

（この時の各中間接続点４２・４３の電位は、キャパシ
タＣ１・Ｃ２との共振回路構成により、はぼ電源電圧１
４０ｖの電位に抑えられる。）このことを利用して次に
示す様にして２相誘導電動機を駆動する。

制御回路部４４にて、三角波形の変調波と正弦波形の信
号波を比較しその論理をとることによってＰＷＭの制御
信号を得る。そして、このＰＷＭ制御信号により各スイ
ッチング素子３８・３９をそれぞれ第４図（ａ）　　　
（ｂ）に示す様なタイミングでオンオフさせる。すると
、アームの中間接続点４２・４３は、それぞれ基準電位
出力端子３３の基準に対して同図（ｃ）　　　（ｄ）の
実線で示す様な電位パターン（この等値電圧は近似的に
は波線で示す様な２相交流電圧になる）を描く。したが
って、基準電位出力端子′ｊ３、アームの各中間接続点
４２・４３に接続されているステータ巻線間Ｇ−Ａ−Ｇ
−８に擬似２相交流電圧が印加、すなわち２相３線交流
電力が供給される。そのようにして各ステータに供給さ
れた２相３．Ｉｌ！交流電力で、２相誘導電動機４５は
駆動される。

なお本実施例では、前記した第１図に示した第１の手段
の一実施例とは、以下の点で興なるものである。即ち本
実施例の直流電圧源３０は、単電源動作であるために回
路構成が極めて簡単となっているものである。

第５図は、第３の手段の一実施例である電動機駆動装置
の回路図である。図中５０は、商用交流をダイオード５
１・５２と平滑用コンデンサ５３・５４で半波毎に整流
平滑して正負間電圧を発生する直流電圧源で、基準電位
出力端子５５・正電位出力端子５６と負電位出力端子５
７を有している。５８は直列接続され両端を直流電圧源
５０の正負出力端子５６・５７に接続されたスイッチン
グ素子５９・６０・６１よりなるアームである。６２は
スイッチング素子５９・６０・６１の開閉を制御する制
御回路、６５はアームの各接続点６３・６４と、直流電
圧源の基準電位出力端子５５間にステータ巻線が接続さ
れた２相誘導電動機であり、基準相Ｇ−Ａ相・Ｂ相の３
端子を有している。

以上の構成で、以下に本実施例の動作について説明する
。商用交流電圧を１００Ｖ（実効値）とすると、直流電
圧源５０の正電位出力端子５６と負電位出力端子５７に
は、それぞれ基準電位出力端子５５の基準電位に対して
、直流で約＋１４０Ｖと一１４０ｖが出力されている。

したがって、アームのスイッチング素子５９が１個だけ
オンすると、アームの接続点６３は正の電位で＋１４０
Ｖになり、スイッチング素子５９・６０の２個がオンす
ると接続点６３・６４は正の電位で＋１４０ｖになる。

逆にスイッチング素子６１がオンするとアームの接続点
６４は負の電位で一１４０Ｖになり、スイッチング素子
６０・６１の２個がオンすると接続点６３・６４は負の
電位で一１４０Ｖになる。これら各スイッチング素子の
オンオフ条件とその時の各接続点の電位状態との関係を
第７図の論理表で示す。このことを利用して次に示す様
にして２相誘導電動機を駆動する。

制御回路部６２にて三角波形の変調波と正弦波形の信号
波を比較し、その論理をとる事によってＰＷＭの制御信
号を得る。そして、このＰＷＭ制御信号により各スイッ
チング素子５９・６０・６１をそれぞれ第６図（ａ）〜
（Ｃ）に示す様なタイミングでオンオフさせる。すると
、アームの中間接続点６３・６４は、それぞれ基準電位
出力端子５５の基準に対して同図（ｄ）　　　（ｅ）の
実線で示す様な電位パターン（この等値電圧は近似的に
は波線で示す様な２相交流電圧になる）を描（。したが
って、基準電位出力端子５５とアームの各中間接続点６
３・６４間に接続されているステータ巻線間Ｇ−Ａ−Ｇ
−Ｂに疑似２相交流電圧が印加、すなわち２相３線交流
電力が供給される。そのようにして各ステータに供給さ
れた２相３線交流電力で、２相誘導電動機６５は駆動さ
れる。

ここで本実施例と前記した第１・第２の各手段の実施例
との相違について説明する。本実施例の特徴とするとこ
ろは、アーム５８の構成にある。

つまり本実施例ではアーム５８をスイッチング素子５９
・６０・６１だけで構成しているため、制御回路の設計
が容易であるものである。つまり回路部品としてインダ
クタ・キャパシタ等を含まない構成であるため、時定数
等について考慮する必要がないものである。更に電動機
駆動装置として考えた場合、アーム５８をユニット化す
ることが容易にできるため組立効率を高めることが容易
にできるものである。

発明の効果 以上のように、本発明の第１の手段の電動機駆動装置に
よれば、スイッチング素子２個と整流器（ダイオード２
個）で構成できるため、簡素で経済的、かつ制御が非常
に簡単な２相誘導電動機駆動装置を提供することができ
るものである。

また本発明の第２の手段の電動機駆動装置によれば、単
電源でスイッチング素子２個と共振回路とで構成できる
ため、簡素で経済的、かつ制御が非常に簡単な２相誘導
電動機駆動装置を提供することができるものである。

さらに本発明の第３の手段の電動機駆動装置によれば、
特に付加回路を追加せずにスイッチング素子３個のみで
構成できるため、制御回路の設計が容易であり、ユニッ
ト化が容易にできることから組立作業性のよい２相誘導
電動機駆動装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の手段の一実施例である電動機駆
動装置を示す回路図、第２図は第１図に示した電動機駆
動装置の制御信号パターンとその時の出カバターンを示
す図、第３図は本発明の第２の手段の一実施例である電
動機駆動装置の回路図、第４図は同電動機駆動装置の制
御信号パターンとその時の出カバターンを示す図、第５
図は本発明の第３の手段の一実施例である電動機駆動装
置の回路図、第６図は同電動機駆動装置の制御信号パタ
ーンとその時の出カバターンを示す図、第７図は同電動
機駆動装置のスイッチング素子のオンオフ条件とその時
の各接続点の電位状態との関係を示す論理表を示す図、
第８図は従来の２相誘導電動機駆動装置の回路図、第９
図はＰＷＭ制御方式の原理図、第１０図は従来の３相誘
導電動機駆動装置の回路図である。 ４・３０・５０・・・直流電圧源、１２ａ・１２ｂ、３
７ａ・３７ｂ、５Ｂ−＝アーム、１９・４４・６１・・
・制御回路部、２２・４５・６５・・・２相誘導電動機
。 代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　ばか１名第 図 第３図 Ｓ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第１Ｏ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）正負両出力を有する直流電圧源と、スイッチング
   素子と整流器を直列接続したアームを２つと、前記各ス
   イッチング素子の開閉を制御する制御回路とを有し、前
   記アームは、その両端を前記直流電圧源の正負出力端子
   に接続し、前記２つのアームの各中間接続点と、前記直
   流電圧源の基準電位出力端子間にそれぞれインダクタを
   接続し、前記制御回路からの開閉信号により前記各スイ
   ッチング素子を適宜開閉する事によって、前記それぞれ
   のインダクタに各ステータ巻線が並列接続された２相誘
   導電動機を駆動する電動機駆動装置。
2. （２）直流電圧源と、主にインダクタとキャパシタの並
   列接続よりなる共振回路と、スイッチング素子と前記共
   振回路を直列接続したアームを２つと、前記各スイッチ
   ング素子の開閉を制御する制御回路とを有し、前記アー
   ムは、その両端を前記直流電圧源に接続し、前記制御回
   路からの開閉信号により前記各スイッチング素子を適宜
   開閉する事によって、前記２つのアームの各中間接続点
   と、前記直流電圧源の正または基準電位出力端子間に各
   ステータ巻線を接続した２相誘導電動機を駆動する電動
   機駆動装置。
3. （３）正負両出力を有する直流電圧源と、３個または複
   数個のスイッチング素子を直列接続したアームと、前記
   各スイッチング素子の開閉を制御する制御回路とを有し
   、前記アームは、その両端を前記直流電圧源の正負出力
   端子に接続し、前記制御回路からの開閉信号により前記
   各スイッチング素子を適宜開閉する事によって、前記ア
   ームの両端を除く各接続点と、前記直流電圧源の基準電
   位出力端子間に各ステータ巻線を接続した２相誘導電動
   機を駆動する電動機駆動装置。