JPH03143288A - 誘導電動機の制御装置 - 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］ この発明は誘導電動機の制御装置に係り、より詳細には
誘導電動機の温度変化に伴う同電動機の発生トルクの変
動を制御する制御装置に関するものである。

し従来の技術］ 従来、すべり周波数制御による誘導電動機の速度制御装
置が種々提案されている。一般に、この速度制御装置は
、第５図に示すように、３相誘導電動機ｌ　（以下、単
に電動機という）は直流電源２から供給される電力かコ
ンデンサ３を介してインバータ回路４にて３相交流に変
換され、その交流電源にて駆動されるようになっている
。

そして、電動機ｌの実際の回転速度（実回転速度）　ｆ
ｍを検出する速度検出手段としての速度検出器５の検出
値（実回転速度ｆｍ）と速度指令設定器６から指令され
る速度指令値（目標回転速度）「ｍ＊とを減算器７に出
力し、同減算器７にて偏差Δｆｍ　（＝　ｆｍ＊−ｆｍ
）を求める。この求めた偏差Δｆｍはすべり周波数設定
器８に入力され、同設定器８にて予め用意されたこの偏
差Δｆｍに対するすべり周波数ｆｓを割出して加算器９
及び電流振幅演算回路ｌＯに出力される。

前記加算器９はすべり周波数ｆｓと、前記速度検出器５
が検出した実回転速度ｆｍとを加算し、この加算値、即
ち電動機】の入力電流（−次電流）の−次周波数ｆ　（
−ｆｍ＋ｆｓ）として電流振幅演算回路１０及び指令電
流演算器１１に出力する。電流振幅演算回路１０はこの
一次周波数ｆと、前記すべり周波数ｆｓとにより一次電
流工１を演算し、次段の指令電流演算器１１に出力する
。

指令電流演算器１１は一次周波数ｆと振幅■とに基づい
て前記速度指令設定器６が設定した速度指令値ｒｍ＊で
回転させるための２相分の瞬時値電流（以下、指令電流
という）　ｉａ＊、ｉｂ＊を演算し、減算器１．２ａ、
１２ｂに出力する。

減算器１２ａ、１２ｂは電動機１に入力される３相入力
端子のうち２相の入力電流を検出する電流検出センサ１
３ａ、１３ｂからその時の電流検出値ｉａ、　　ｉｂを
入力する。そして、減算器１２ａ。

１２ｂは電流検出値ｉａ、　ｉｂと指令電流ｉ３＊、　
ｉｂ＊とで偏差Δｉａ　（＝　ｉａ＊−１ａ）　、　Δ
ｉｂ　（＝　ｉｂ＊−１ｂ）を求め、電流制御部Ｉ４に
出力する。

電流制御部Ｉ４はこの片ｉａ、Δｉｂを比例積分して増
幅するとともに、残りの１相の偏差Δ１ｃ（−（Δｉａ
＋Δ１ｂ））を求め、同じく比例成分して増幅した後Ｐ
ＷＭ回路１５に出力する。ＰＷＭ回路１５は各相の偏差
Δｉａ〜Δｉｃをパルス幅変調し、その各相パルス列信
号をドライブ回路１６に出力する。そして、ドライブ回
路１６はこの各組のパルス列信号に基づいてインバータ
回路４の各スイッチング素子をオン・オフ制御して各相
の一次電流を前記指令電流演算器１１で指定した指令電
流ｉａ＊、　ｉｂ＊、　ｉｃ＊　（＝　−（ｉａ＊＋Δ
ｉｂ＊））にして、電動機１の実回転速度ｆｍが速度指
令値ｆｍ＊となるように制御する。

このように、すべり制御は速度指令値［ｍと実回転速度
ｆｍとの偏差Δｆｍから求められるすべり周波数ｆｓに
基づいて指令電流ｉａ＊　、　ｔｂ＊　、　ｉｃ＊が設
定され、速度制御が行われる。

そして、例えば特開平１．−９７１９４号で示すすべり
周波数制御において、目標回転速度に近づくにつれて電
動機の発生（出力）トルクが小さくなることから、電動
機にかかる負荷トルクによって目標回転速度に制御でき
ない場合を考慮し、その時の電動機の負荷に応じて前記
すべり周波数に補正値を加えることによって、電動機に
かかる負荷トルクに左右されることなく電動機を目標回
転数に制御するようにしている。

従って、誘導電動機の負荷トルクは誘導電動機を回転制
御する上で重要な問題であり、そのための発生トルクを
制御することは重要であった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、本出願人は電動機の発生トルクＴは同電動機
の発熱により、第２図に示すようにその温度Ｔｉが高く
なるにつれて増大することを見い出し、そのことから上
記すべり制御においてより精度が高い回転制御ができな
くなることがわかった。

この発生トルクの変動は誘導電動機が熱損しない範囲で
生じるものであって、誘導電動機を停止させることなく
制御を持続させる必要がある。従って、例えば特開昭４
９−８７３６に示す直流電動機加熱保護装置のように、
直流電動機に印加する電圧の平均電圧を低下させ、本来
の速度制御を中止して回転数を落とし熱損を防止するよ
うにした方法は次元が異なるものであって採用すること
ができない。

この発明の目的は、上記問題点を解消し、誘導電動機の
温度変化に伴って発生トルクが変動しても、良好に誘導
電動機を制御することかできる誘導電動機の制御装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記した目的を達成するために、電圧及び周
波数制御可能なインバータ回路からの交流電源にて駆動
制御される誘導電動機と、前記インバータ回路を駆動す
るインバータ駆動手段と、前記誘導電動機の回転速度を
検出する速度検出手段と、前記誘導電動機を所定の回転
速度にするための速度指令値と前記速度検出手段からの
速度検出値との偏差を求め、この偏差に基づいてすべり
周波数を設定するすべり周波数設定手段と、前記すべり
周波数設定手段にて設定したすべり周波数に基づいて前
記速度指令値に従う回転速度になるようにインバータ駆
動手段を制御する駆動制御手段とからなる誘導電動機の
制御装置において、前記誘導電動機の発熱温度を検出す
る温度検出手段と、前記温度検出手段が検出した発熱温
度に基づいて前記すべり周波数設定手段が設定したすべ
り周波数を補正する補正手段とを設けたことをその要旨
とする。

［作用］ 誘導電動機が発熱して温度が上昇すると、温度検出手段
がその温度上昇を検出する。補正手段は温度検出手段に
より検出された温度に基づいて温度上昇に起因する発生
トルクの変動を補償すべくすべり周波数設定手段にて設
定されたすべり周波数を補正する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に従って詳述
する。

第１図は第５図に示した制御装置の電気ブロック回路図
であって、電流指令値演算回路２０はマイクロコンピュ
ータで構成され、速度指令回路６からの速度指令値ｆｍ
＊及び速度検出器５からその時々の回転速度ｆｍを人力
する。電流指令値演算回路２０は前記第５図に破線で囲
んだ部分に相当する回路であって、従来のすべり周波数
ｆｓの演算とは異なる要素を加えてすべり周波数ｆｓを
設定するようにしている。

電流制御回路２１は前記第５図に示す減算器１２ａ、１
２ｂ、電流制御部１４、ＰＷＭ回路１５及びドライブ回
路１６に相当する回路であって、電流指令値演算回路２
０が演算した指令電流ｉａ＊、　　ｉｂ＊を入力すると
ともに、電流検出センサ１３ａ、１３ｂからその時の電
流検出値ｉａ、　　ｉｂを入力し、両値ｊａ＊、　ｉｂ
＊、　ｉａ、　ｉｂに基づいてインバータ回路４の各ス
イッチング素子をオン・オフ制御する。

モータ電圧検出器２２は誘導電動機ｌの２相間の電圧Ｖ
ｉを検出する電圧検出器であって、その時々の電圧値Ｖ
ｉを前記電流指令値演算回路２１に出力する。この電圧
Ｖｉの検出は本実施例では第２図に示すように、その温
度Ｔｉが高くなるにつれ発生トルクＴが増大するのを補
償するために使用されるものであって、誘導電動機ｌの
温度Ｔｉに比例して誘導電動機ｌの電圧Ｖｉも上昇する
ことに着目し、誘導電動機ｌの温度Ｔｉの上昇を電圧Ｖ
ｉで検出している。

次に、上記のように構成した制御装置の作用について説
明する。なお、本実施例では電流指令値演算回路２０が
従来のすべり周波数ｆｓの演算とは異なる要素を加えて
すべり周波数ｆｓを設定する点のみが従来品と異なると
ころから、便宜上この差異について説明する。

今、電流指令値演算回路２０は速度指令回路６から速度
指令値ｆｍ＊と、速度検出器５からその時の回転速度ｆ
ｍとにより偏差Δｆｍ　（＝　ｆｍ＊　−ｆｍ）を求め
、その求めた偏差Δｆｍに基づいて従来と同様に予め用
意されたこの偏差Δｆｍに対するすべり周波数ｆｓを割
り出す。

次ぎに、電流指令値演算回路２０は誘導電動機１の２相
聞の電圧Ｖｉを検出しているモータ電圧検出器２２から
の検出信号を人力する。そして、この検出信号に基づい
て電流指令値演算回路２０は前記割り出した偏差Δｆｍ
に対するすべり周波数ｆｓの補正を行う。即ち、その時
々の回転速度における第２図に示すような誘導電動機１
の温度Ｔｉの変動に対する発生トルクＴの変動を、すべ
り周波数ｆｓを補正することによって補償するようにし
ている。

この補正はまず誘導電動機１のその時の回転速度におい
て、その時の電圧Ｖｉに対する誘導電動０ 機１の温度Ｔｉを予め記憶回路に記憶したデータに基づ
いて求める。そして、この求めた温度Ｔｉと予め設定し
た基準温度（基準値）Ｔｋとを比較する。そして、温度
Ｔｉが基準値Ｔｋと等しいときには、誘導電動機１の温
度Ｔｉの変動がないとして補正値Δｆｓ＝０としてすべ
り周波数［Ｓを補正しない。

一方、Ｔｉ＞Ｔｋの場合には、前記誘導電動機ｌの温度
Ｔｉが上昇し、発生トルクＴが上昇していると判断して
、発生トルクＴを下げるべくすべり周波数ｆｓを補正し
て（ｆｓ＝ｆｓ−Δｆｓ）　、大きくする。

また、Ｔ　ｉ　＜Ｔｋの場合には、前記誘導電動機１の
温度Ｔｉが下降し、発生トルクＴが低下していると判断
して、発生トルクＴを」二げるべくすべり周波数ｆｓを
補正して（ｆｓ←ｆｓ＋Δｆｓ）　、小さくする。

この補正値Δｆｓ及び基準値Ｔｋは予め各回転速度毎に
試験を行って求めた値であって、前記電流指令値演算回
路２０に設けた記憶回路に記憶され１ ている。なお、前記電圧Ｖｉに対する誘導電動機Ｊの温
度Ｔｉも同様に本実施例では各回転速度毎に試験を行っ
て求めた値である。

このように、補正処理が行われたすべり周波数ｆｓに基
づいて従来と同様に電流指令値演算回路２０内で一次周
波数ｆ　（−ｆ−１−ｆｒｎ）及び−次電流の振幅値■
１が演算された後、指令電流ｉａ＊、　ｉｂ＊が演算さ
れ、次段の電流制御回路２１に出力され、同制御回路２
１によって従来と同様な処理動作が行われインバータ回
路４を介して誘導電動機１は駆動制御される。

このように、本実施例においては、誘導電動機１の温度
Ｔｉが基準値Ｔｋより大きくなり、発生トルクＴが上昇
する方に変動する場合、先に設定したすべり周波数ｆｓ
を補正値Δｆｓで減じて、発生トルクＴを小さくするよ
うにしたので、誘導電動機１の温度Ｔｉが上昇し、発生
トルクＴが上昇しようとしても、発生トルクＴが上昇す
ることなく一定に保持される。

又、反対に誘導電動機１の温度Ｔｉが基準値２ Ｔｋより小さく、発生トルクが現象する方に変動する場
合、先に設定したすべり周波数ｆｓを補正値Δｆｓで加
算して大きくし、発生トルクＴを大きくするようにした
ので、誘導電動機１の温度Ｔｉが下がり発生トルクＴが
減少しようとしても、発生トルクＴが上昇することなく
一定に保持される。

従って、誘導電動機１における温度Ｔｉの変動が発生し
ても、温度変動に基づく発生トルクＴの変動を防止し、
常に発生トルクＴを一定に保持することができる。

なお、この発明は前記実施例に拘束されるものではなく
、例えば第２図からも明らかなように、誘導電動機ｌの
温度Ｔｉは消費電力（バッテリ電圧ｖｂとバッテリ電流
Ｉｂとの積）Ｐに比例することから、第３図に示すよう
に、バッテリ電圧検出器２３とバッテリ電流検出器２４
とを設け、これら検出器２３．２４からの検出信号に基
づいて電流指令値演算回路２０は誘導電動機１の温度Ｔ
ｉを割出し、すべり周波数ｆｓの補正を行うようにして
もよい。

３ 又、第２図からも明らかなように、誘導電動機１の温度
Ｔｉはバッテリ電流Ｉｂと誘導電動機ｌの入力電流ｉａ
の偏差に比例することから、第４図に示すように、バッ
テリ電流検出器２４と電流検出センサ１３ａとを設け、
各検出器２４，１．３ａからの検出信号に基づいて電流
指令値演算回路２０は誘導電動機ｌの温度Ｔｉを割出し
、すべり周波数ｆｓの補正を行うようにしてもよい。

さらに、誘導電動機Ｉに対してじかに温度検出センサを
取着し、誘導電動機Ｊの温度Ｔｉをじかに検出してすべ
り周波数ｆｓの補正を行うようにしもよい。

［発明の効果コ 以上詳述したように、この発明によれば、誘導電動機の
温度変化に伴う発生トルクの変動を防止し、常に一定の
発生トルクを保持することができ、良好に誘導電動機を
制御することができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明における誘導電動機の制御装置４ 置の電気的構成を示すブロック回路図、第２図は誘導電
動機の温度と発生トルクとの関係を示す線図、第３図及
び第４図はそれぞれ別個を示すブロック回路図、第５図
は第１図の詳細を示す同じくブロック回路図である。 誘導電動機ｌ、インバータ回路４、温度検出手段として
の電流検出器１３ａ、すべり周波設定子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電圧及び周波数の制御が可能なインバータ回路から
   の交流電源にて駆動制御される誘導電動機と、 前記インバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、 前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記誘導電動機を所定の回転速度にするための速度指令
   値と前記速度検出手段からの速度検出値との偏差を求め
   、この偏差に基づいてすべり周波数を設定するすべり周
   波数設定手段と、 前記すべり周波数設定手段にて設定したすべり周波数に
   基づいて前記速度指令値に従う回転速度になるようにイ
   ンバータ駆動手段を制御する駆動制御手段と からなる誘導電動機の制御装置において、 前記誘導電動機の発熱温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段が検出した発熱温度に基づいて前記す
   べり周波数設定手段が設定したすべり周波数を補正する
   補正手段と を備えてなる誘導電動機の制御装置。