JPH0328916B2 - - Google Patents

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JPH0328916B2
JPH0328916B2 JP57224432A JP22443282A JPH0328916B2 JP H0328916 B2 JPH0328916 B2 JP H0328916B2 JP 57224432 A JP57224432 A JP 57224432A JP 22443282 A JP22443282 A JP 22443282A JP H0328916 B2 JPH0328916 B2 JP H0328916B2
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JP
Japan
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inverter
frequency
phase
voltage
motor
Prior art date
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Application number
JP57224432A
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English (en)
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JPS59117495A (ja
Inventor
Hiroaki Uchiumi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP57224432A priority Critical patent/JPS59117495A/ja
Publication of JPS59117495A publication Critical patent/JPS59117495A/ja
Publication of JPH0328916B2 publication Critical patent/JPH0328916B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電動機の運転方法に関し、特にイ
ンバータを周波数制御することによつて可変速運
転が行なわれる同期電動機の運転方法に関する。
近年、交流電動機の可変速駆動制御は各種イン
バータによつて行なうようになつてきた。例えば
交流電動機を再起動させる場合(複数の交流電動
機を同時に始動させる場合も含む)は一般に電動
機の回転数が零又は略零回転であるのを目で確認
した後、インバータを駆動させてそのインバータ
の出力で電動機を再起動させる方法が多用されて
いる。前記方法では、電動機の回転中にインバー
タの駆動を停止させても、実際にその電動機が停
止するまでに所定時間を要し、特に慣性モーメン
トの大きい電動機の場合は非常に長い時間を要す
る。この時間を短縮する為従来の電圧形、電流形
インバータにあつては電力回生用のインバータを
併設し、該回生専用のインバータを駆動させるこ
とによつて電動機の急速減速を行なう方法が採ら
れていた。しかしながら回生専用のインバータは
非常に高価であるので、これを電動機に併設する
と装置全体の費用が非常に高くなつてしまう欠点
があつた。また電動機の回生運転中に再始動を行
なう場合は電動機の現在の回転状態に応じてイン
バータの周波数、電圧および位相の各出力値を適
正な値に決定する必要がある。すなわち電動機の
周波数が高い領域で再始動を行なう場合にもし低
い周波数でインバータを始動させたとすると、電
動機の回生電圧がインバータの直流中間回路の電
圧よりも高くなるので、電動機の回生電圧によつ
て直流過電圧状態になり、電動機の異常停止等の
事故が発生してしまう。さらにインバータの制御
素子(例えばサイリスタやトランジスタ)の容量
によつて始動電流の範囲が制限されるので、始動
電流は低く抑える必要があつた。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、電動
機の回転状態を常時監視し、電動機の回転状態に
応じてインバータの周波数、電圧および位相の各
出力値を適正な値に切り換え、その適正値でイン
バータを駆動させることによつてインバータの直
流中間回路に直流過電圧等の事故が発生すること
無く常に円滑な電動機の始動を行なうことができ
且つインバータの始動電流を低く抑えることがで
きる同期電動機の運転方法を提供することを目的
としている。
以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説
明する。第1図はインバータ装置によつて同期電
動機を運転させるシステムを示す概略構成図であ
る。第1図においては、1は3相交流入力を直流
に変換する順電力変換装置であり、この装置1の
正負出力端間には平滑コンデンサ2とトランジス
タを制御素子とするインバータ3が並列接続され
ている。このインバータ3の出力側は3相電圧検
出用変成器4を介して同期電動機5に接続されて
いる。6は前記平滑コンデンサ2に流れる電流を
検出する直流電流検出用変流器である。この直流
電流検出器6の2次側、前記3相電圧検出器4の
2次側および前記インバータ3の制御端は各々後
述する制御回路7のインバータ用I/Oインター
フエース15に接続されている。7はインバータ
3を再起動する場合であれば、例えば前記3相電
圧検出用変成器4で検出された電動機5の誘起電
圧に基づいてその電動機5の回転周波数を演算
し、該電動機5の回転周波数を所定の設定周波数
と比較し、その比較結果に応じて前記インバータ
3に供給する制御信号の各要素(周波数、電圧、
位相)を切り換える制御回路である。操作パネル
8に予め前記電動機5の始動周波数およびインバ
ータ出力の設定周波数をセツトしておけば、それ
らのデータは操作パネル用I/Oインターフエー
ス11を介してRAM12に書き込まれる。
ROM13にはインバータ・コントロール用のソ
フトウエアプログラム例えば後述する第2図に示
される電動機始動時のプログラム等が格納されて
いる。14は前記ROM13のプログラムを実行
したり、各種データの処理を行なうμ−CPUで
ある。15は前記検出器4,6からの検出信号お
よびインバータ3の制御素子群へ供給するPWM
制御信号のやりとりを行なうインバータ用I/O
インターフエースである。
次に上記のように構成された装置について、電
動機の運転方法を述べる。同期電動機5の始動時
はROM13に格納されたプログラムすなわち第
2図に示すフローチヤートに沿つて動作するもの
であり、またRAM12に書き込まれた始動周波
数sは例えば15Hzとしておく。ここでインバータ
3の操作パネル8にある運転ボタン又は停止ボタ
ンを押したときの動作モードを第3図a,b,c
に示す。いま完全停止している時刻t1において運
転ボタンを押すと、操作パネル8→I/Oインタ
ーフエース11を介して与えられ予めRAM12
に書き込まれた15Hzなる始動周波数sがμ−
CPU14によつて読み出されて、μ−CPU14
よりROM13に格納してあるプログラム、即ち
正極側、負極側素子群のオン・オフタイミングデ
ータPWA制御信号をリードし、このPWM制御
信号がインバータ用I/Oインターフエース15
を介してインバータ3の制御素子群へ供給され
る。これによつて電動機5は15Hzで始動される。
その後時刻t1から時刻t2においては電圧−周波数
一定の関係を保ちながら予めRAM12に書き込
まれたインバータ出力の設定周波数0に到達する
まで、所定のPWM制御が行われて加速される。
時刻t2から時刻t3においては前記設定周波数0
運転される定速領域を示す。時刻t3において停止
ボタンを押すと、減速制御時のプログラムに基づ
き所定のPWM制御運転が行なわれ、インバータ
の周波数を徐々に低下していく。かかる減速制御
時に再び運転ボタンを押した場合の再起動時の動
作について述べる。即ち運転ボタンを再び押す
と、μ−CPU14側に割込みのイネーブル信号
が与えられて、μ−CPU14はROM13に記憶
された第2図に示すプログラムに従つて演算処理
を行なうものであるが、先ず第3図の時刻t4にお
いて、運転ボタンが押されたものとすれば、μ−
CPU14は第4図の時刻t4点で検出用変成器4で
検出されたU−V相間の線間電圧を1サイクルに
渡つてサンプリングし、このU−V相線間電圧
(第4図に示す)の位相角0゜〜360゜の範囲をμ−
CPU14のクロツクを利用してカウントさせる。
そしてμ−CPU14で誘起電圧周波数nをn=
μ−CPU14のクロツク数/カウント値なる式を利用し
て電 動機5の周波数nを演算する。この演算により
求められた第3図の時刻t4における周波数nは前
記μ−CPU14にてRAM12に書き込まれた始
動周波数sと比較され、第2図の動作フローチヤ
ートに示すようにs≧nのときは、sなる始動周
波数に相当するPWM制御信号が、これに対して
s<nの時はnなる周波数に相当するPWM制御
信号がそれぞれインバータ用I/Oインターフエ
ーフ15からインバータ3の制御素子群へ供給さ
れ、所定のPWM制御が行なわれることになる。
従つて第3図a,bに示すような運転モードの場
合、s≧nの関係にあるので始動周波数は15Hzと
いう低周波で再起動させて、かかる場合、例え位
相が180゜ずれていても、低周波−低電圧の条件下
であるので始動電流は大きくならず無視できる範
囲であり、インバータ3の出力位相と電動機5側
の位相合わせは行なわない。
また第3図cに示すように電動機5が完全に停
止しておらず且つ電動機5の周波数nが始動周
波数sよりも高い周波数の運転モードの場合、イ
ンバータの出力周波数は電動機5の誘起電圧周波
数nと同値とし、又インバータの出力電圧はよ
く知られている電圧(V)/周波数()関係比
より、μ−CPU14で以下に示すような演算を
行なつて求める。
インバータ出力電圧V/F×電動機の誘起電圧
周波数n さらにμ−CPU側では電圧及び始動周波数
(この場合はnに相当する)が高いため位相差が
生じると、インバータの直流中間回路が過電圧と
なつたり、さらには始動電流が大きくなつてしま
う問題があるので、第4図のタイムチヤートに示
すような位相合わせを行なう。すなわち電動機5
のU−V相間の誘起電圧を取り出し、且つU−V
相間の零点を検出して、μ−CPU14に対して
割込みトリガーを作成する。いまU相の電圧をyU
=Asioθ……(1)とするとV相の電圧は120゜遅れる
ので、yV=Asio(θ−2/3π)……(2)となる。
(U−V)相は三角関数の定理より、 yU-V=yU−yV=Asioθ−Asio(θ−2/3π)=√ Acps(θ−π/3)……(3)となる。
ここで割込みトリガーは、U−V相の線間電圧
の零点を検出した第4図の時刻t1点で発せられた
ものとする。従つて上記(3)式よりU−V相の線間
電圧の位相を求めると、θ−π/3=3/2π+2nπで あるからθ=11/6π+2nπ……(4)となり、PWM制 御での位相はU相を基準に考えるので前記(4)式で
求めたθ=11/6π、すなわちU−V相線間電圧の 330゜のタイミングでU相のトリガーパルスを発生
させればインバータの電圧位相を電動機の電圧位
相と一致させることができる。このように取出し
たU−V相の線間電圧を基に計算式によつて理論
上はU相のトリガーパルス位相を330゜にセツトす
るが、前記制御回路7にはμ−CPU14を使用
しているので、μ−CPU14のソフトウエア処
理遅れとハードウエアの処理遅れを考慮する必要
がある。そこでこれらμ−CPU14の処理遅れ
時間をT(sec)とするとU相のトリガーパルス位
相=330゜+360゜×始動周波数×T=330゜+K×始
動周波数で示される。
但し、K=360゜×T(=定数) 従つて始動周波数を演算すれば、インバータの出
力電圧及びインバータ各相のPWM制御信号の位
相が自動的に求められる。そして求められた
PWM位相値によつてインバータ3の出力電圧位
相と電動機5の誘起電圧位相とを合わせることに
よつて突入電流の増加を抑制することができる。
以上のように本発明によれば、同期電動機の回
転状態を常時監視し、電動機の回転状態に応じて
インバータの周波数、電圧および位相の各出力値
を適正な値に切り換え、その適正値でインバータ
を駆動させるようにしたので、電動機の停止を目
で確認しなくても電動機の停止、始動をスムーズ
に行なえるとともに電動機の回生電圧によつてイ
ンバータが直流過電圧状態になるのを防止するこ
とができ、さらに高周波にてインバータを駆動さ
せる場合はインバータの出力位相と電動機の位相
を合わせる位相制御を行なうので、インバータの
制御素子に流れる突入電流の増加を抑制すること
ができる等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はともに本発明の一実施例
を示し、第1図は概略構成図、第2図はインバー
タ始動時のフローチヤート、第3図a,b,cは
インバータ再起動時の各動作モードを示すタイム
チヤート図、第4図は取出した電動機のU−V相
線間電圧を基にU相、V相のトリガーパルス位相
を決定する場合の電圧波形説明図である。 1…順電力変換装置、2…平滑コンデンサ、3
…インバータ、4…3相電圧検出用変成器、5…
同期電動機、6…直流電流検出用変流器、7…制
御回路、8…操作パネル、11…操作パネル用
I/Oインターフエース、12…RAM、13…
ROM、14…μ−CPU、15…インバータ用
I/Oインターフエース。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 負荷電動機をインバータで加減速制御する減
    速モード時に、インバータを力行運転モードに切
    換え前記負荷電動機を再び加速制御するようにし
    たものに於て、力行運転モードの切換え信号で前
    記負荷電動機の誘起電圧周波数nを検出して、
    この誘起電圧周波数nと前記インバータ始動周
    波数sとの対応関係がs≧nであれば前記インバ
    ータの出力周波数を始動周波数sに設定し、且つ
    インバータの出力電圧をs×V/関係比(但し
    Vは電圧、は周波数)の値に設定してインバー
    タを力行運転モードに移行させ、s<nであれば
    インバータの出力周波数を誘起電圧周波数nに
    設定し、且つインバータの出力電圧をn×V/
    関係比の値に設定すると共に、インバータの出
    力電圧位相と前記負荷電動機の誘起電圧位相とを
    一致させてインバータをカ行運転モードに移行す
    るようにした事を特徴とする電動機の運転方法。
JP57224432A 1982-12-21 1982-12-21 電動機の運転方法 Granted JPS59117495A (ja)

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JPS59117495A JPS59117495A (ja) 1984-07-06
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6240093A (ja) * 1985-08-12 1987-02-21 Toyota Motor Corp 交流モ−タの電圧型制御装置
JP5242974B2 (ja) * 2007-08-24 2013-07-24 株式会社マキタ 電動工具

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53123829A (en) * 1977-04-05 1978-10-28 Mitsubishi Electric Corp Controlling device of induction motors by current type inverters

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