JPH0412698A - 電圧形ｐｗｍインバータの制御方法 - 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、電圧形ＰＷＭインバータによる誘導電動＠
（以下、誘導機ともいう）の制御方法に関する。

〔従来の技術〕

電圧形ＰＷＭインバータを用いて誘導機の可変速駆動を
行なう場合、出力電圧／出力周波数一定制御、つまりＶ
／Ｆ一定制御が用いられることが多い。

ところで、誘導機は数七〜１０七程度の低速域において
、−次抵抗が一次リアクタンスに対して無視できない大
きさとなるので、Ｖ／Ｆ一定制御では励磁電圧が中高速
域よりも減少する。そのため、低速域では中高速域はど
にはトルクを確保できないことが知られている。

その対策として、第４図のような方式が知られている。

同図において、■は電圧形ＰＷＭインバータ、２は誘導
電動機、３はＰＷＭ発生器、４は積分器、５は関数発生
器、１１は電流検出器、１２は電流振幅検出器、１３は
乗算器である。

これは、関数発生器５の出力として得られる■／Ｆ一定
制御のための電圧指令に対し、乗算器１３を介して得ら
れる誘導機の一次抵抗ｒ、と−次電流の大きさ１１との
積を加算器にてスカラー加算した値を、ＰＷＭ　（パル
ス幅変調）発生器３の電圧指令λとして与えるようにし
たものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この方式では負荷が掛かったときのトル
クの確保は可能であるが、−次電流と一次抵抗との積が
第５図に点線で示すようにスカラ加算されているため、
軽負荷となっても出力電圧の減少が少ない。その結果、
軽負荷では過励磁となり、磁束は飽和の傾向となるので
、軽負荷でも第６図のように一次電流が増加し、損失（
銅損）が増加する、という問題がある。

したがって、この発明の課題は軽負荷時にも充分なトル
クを確保し得るようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

電圧形ＰＷＭインバータにて誘導電動機を制御するに当
たり、前記誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手
段と、力率を検出する力率検出手段とを設け、前記電圧
形ＰＷＭインバータの出力電圧指令値と前記各検出器か
らの一次電流および率とから誘導電動機の励磁電圧実際
値を求め、これをその指令値に一致させるべく調節する
調節器の出力を前記電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧
指令として制御を行なう。

〔作用〕

誘導電動機の一次電流と力率とを検出し、インバータの
出力電圧指令値とこれらの検出量とから励磁電圧を求め
、これを実際値として励磁電圧のフィードバック制御を
行なう。

その原理につき、以下に説明する。

第３図（ａ）に誘導機の等価回路を示し、同図（ｂ）に
は例として６七時における誘導機のモータ定数の具体的
な数字をいくつかの容量について示している。ここで、
ωｌ３．ω１２とωＭとの割合は周波数が下がっても変
化しないこと、周波数が下がるにつれてω１１．ωＩ！
２はｒｌ、ｒ２に比較してさらに小さくなることなどか
ら、低速域ではωｌ■、　　ωｉ、ｚ（ｒｌ、　　ｒｚ
、　　ωＭとみなすことができ、したがって、同図（ａ
）は同図（Ｃ）のように書き換えることができる。ここ
で、励磁電圧を一定となるように制御すれば、磁束と二
次電流がほぼ直交することから、二次電流に比例したト
ルクを得ることができるだけでなく、励磁電圧を一定に
するので軽負荷時の過励磁による問題が解決されること
になる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図である。同
図において、６，９は関数発生器、７は調節器、８は励
磁電圧演算器、１０は力率検出器で、その他は第４図と
同様である。

すなわち、インバータ出力周波数を設定周波数ＦＭとし
て与えると、関数発生器６により出力周波数に対応した
励磁電圧指令Ｅ１が出力される。

なお、磁束を一定に保つため、定格周波数まではＥ′″
／Ｆ、４となるように選ばれる。一方、出力周波数は積
分器４により積分されて位相角θ０となり、この位相角
の零と電流検出器１１から検出された一次電流の零クロ
ス点から力率検出器ＩＯにて力率が検出される。この力
率検出器としては、位相角の零でカウントを開始し、−
次電流の零クロス点でカウントを停止させ、その間のカ
ウント数から力率角を演算して力率を求める方法や、−
次電流の零クロス点における位相角から力率角を知る方
法など、公知の技術を適用して求めることができる。

こうして得られた力率と、電流振幅検出８１２から得ら
れる一次電流の大きさＩ、と出力電圧■。

とから、励磁電圧演算器８により後述する演算を行ない
、励磁電圧の推定値Ｅを得る。この推定値Ｅを励磁電圧
の実際値とみなし、ＰＩ（比例積分）調節器を含む調節
器７により、指令値であるＥｌに一致させるべく所定の
調節演算が行なわれる。

調節器７の出力は出力電圧指令λとして、位相角θ“と
ともにＰＷＭ発生器３に入力されてＰＷＭパルスが生成
され、ＰＷＭインバータ１を経て誘導機２を駆動する。

また、出力電圧指令λは関数発生器９に人力され、ここ
でλに対応する出力電圧ＶＯを出力する。

ここで、励磁電圧演算器８における演算について説明す
る。

第２図に第３図（ｃ）にもとづくベクトル図を示す。こ
こに、φは力率角である。同図からも明らかなように、
励磁電圧Ｅ（−０Ｍ１．）は次式％式％ 上記の如き一演算は一般には、マイクロプロセッサやＤ
ＳＰ　（ディジタルシグナルプロセッサ）等を用いて行
なわれるが、平方根演算は例えばティラー展開を必要な
次数まで実行して求めることができる。

また、出力電圧Ｖｏはここでは図示していないが、イン
バータの出力電圧を、直接絶縁検出し、全波整流の後、
ローパスフィルタを介して求める方法や、絶縁検出後に
ローパスフィルタを通過させて３相−２相変換し、直交
する２成分の２乗和の平方根により求める方法、さらに
は出力線間電圧または相電圧を積分し、絶縁後に全波整
流するか、または３相−２相変換後、出力周波数Ｆ９を
乗することなどによっても求めることが可能である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、誘導機の一次電流、力率および出力
電圧から誘導機の励磁電圧を演算し、フィードバック制
御により励磁電圧／出力周波数−定、すなわち磁束を一
定にすべく制御するようにしたので、低速域においても
充分なトルクを確保することができるだけでなく、軽負
荷時に過励磁になるという不都合を回避することが可能
となるなどの利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
誘導機のベクトル図、第３図はこの発明の詳細な説明す
るための説明図、第４図は従来例を示すブロック図、第
５図および第６図はいずれも従来方式を説明するための
説明図である。 ■・・・電圧形ＰＷＭインバータ、２・・・誘導機、３
・・・ＰＷＭ発生器、４・・・積分器、５，６．９・・
・関数発生器、７・・・調節器、８・・・励磁電圧演算
器、１０・・・力率演算器、１１・・・電流検出器、１
２・・・電流振幅検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電圧形ＰＷＭインバータにて誘導電動機を制御する
   に当たり、 前記誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手段と、
   力率を検出する力率検出手段とを設け、前記電圧形ＰＷ
   Ｍインバータの出力電圧指令値と前記各検出器からの一
   次電流および力率とから誘導電動機の励磁電圧実際値を
   求め、これをその指令値に一致させるべく調節する調節
   器の出力を前記電圧形ＰＷＭインバータの出力電圧指令
   として制御することを特徴とする電圧形ＰＷＭインバー
   タの制御方法。