JPH0531392B2 - - Google Patents

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JPH0531392B2
JPH0531392B2 JP62030662A JP3066287A JPH0531392B2 JP H0531392 B2 JPH0531392 B2 JP H0531392B2 JP 62030662 A JP62030662 A JP 62030662A JP 3066287 A JP3066287 A JP 3066287A JP H0531392 B2 JPH0531392 B2 JP H0531392B2
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Japan
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current
induction machine
resistor
speed
power
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JP62030662A
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Japanese (ja)
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Hisaya Sasamoto
Toshiaki Okuyama
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication of JPH0531392B2 publication Critical patent/JPH0531392B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二次励磁制御可能な誘導機の速度制御
方法に係り、特に比較的大きな始動トルクが要求
される機械を可変速駆動するのに好適な速度制御
方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a speed control method for an induction machine capable of controlling secondary excitation, and is particularly suitable for variable speed driving of a machine that requires a relatively large starting torque. This invention relates to a preferred speed control method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来からポンプやフアンの可変速駆動用として
セルビウム装置が用いられている。これは巻線形
誘導機の二次巻線に順変換器(交流−直流変換
器)を接続し、更に直流リアクトル及び逆変換器
(直流−交流変換器)を介して二次電力を交流電
源に回生する装置である。この装置は速度制御範
囲の大きさに比例して逆変換器の容量が増え、さ
らに低すべり領域においては逆変換器の点弧遅れ
角がα≒90゜の運転を行うことから、無効電流が
大きく、システム全体の力率も低下するという欠
点があつた。これを避けるために、通常この種装
置においては、可変速範囲を定格速度の60〜100
%程度の値にとることが普通であり、0〜60%の
速度範囲は二次巻線に始動抵抗器を接続すること
によつて運転していた。
Cerbium devices have been used for variable speed drive of pumps and fans. This connects a forward converter (AC-DC converter) to the secondary winding of a wound induction machine, and then converts the secondary power into AC power via a DC reactor and an inverse converter (DC-AC converter). It is a device that regenerates energy. In this device, the capacity of the inverter increases in proportion to the size of the speed control range, and since the inverter operates with a firing delay angle of α≒90° in the low slip region, the reactive current is reduced. This has the disadvantage that the power factor of the entire system also decreases. To avoid this, the variable speed range of this type of equipment is usually set to 60 to 100 of the rated speed.
%, and the speed range from 0 to 60% was operated by connecting a starting resistor to the secondary winding.

第2図は始動抵抗制御回路図で、Pは固定子に
設けた一次巻線、Sは回転子に設けた二次巻線
で、二次巻線SにはスリツプリングBを介して可
変形の始動抵抗器Rが接続されている。このよう
にして二次回路の抵抗値kr2を二次巻線Sの抵抗
値r2と始動抵抗器Rの抵抗値Rの加算値(r2+R
=kr2)とし、始動の際はR、すなわち、kを最
大に保つて大きな始動トルクを得、その後速度上
昇とともにRを減じて行くことによつて、トルク
−速度曲線を公知の比例推移の原理により、第3
図のように、曲線→→と右の方に推移して
行くものである。この時、抵抗値Rを段階的に変
化すると電流がのこぎり歯状に変化し、トルクが
第3図のa1→b→c→d→e→fのように変動す
る。このトルクの不連続が起こらないようにする
ためには、始動抵抗器Rは連続可変のものとする
必要がある。また、始動抵抗器Rによる運転から
セルビウス装置による運転への切換えに際してト
ルクが不連続に変動する不具合がある。
Figure 2 is a starting resistance control circuit diagram, where P is the primary winding installed on the stator, S is the secondary winding installed on the rotor, and the secondary winding S is connected to a variable coil via a slip ring B. A starting resistor R is connected. In this way, the resistance value kr 2 of the secondary circuit is determined by the sum of the resistance value r 2 of the secondary winding S and the resistance value R of the starting resistor R (r 2 + R
= kr 2 ), and at the time of starting, R, that is, k, is kept at the maximum to obtain a large starting torque, and then by decreasing R as the speed increases, the torque-speed curve is shaped like a known proportional transition. By principle, the third
As shown in the figure, the curve moves to the right as →→. At this time, when the resistance value R is changed stepwise, the current changes in a sawtooth pattern, and the torque changes as shown in a1 →b→c→d→e→f in FIG. In order to prevent this torque discontinuity from occurring, the starting resistor R needs to be continuously variable. Furthermore, there is a problem in that the torque fluctuates discontinuously when switching from operation using the starting resistor R to operation using the Serbius device.

また、始動抵抗器Rを速度制御に用いる場合
は、発生熱量による温度上昇に耐え得る容量のも
のを用いることが必要である。これらの観点か
ら、通常は、始動抵抗器として水抵抗器等の大が
かりな装置が使われているが、これは省スペー
ス、省保守性に反している。
Further, when the starting resistor R is used for speed control, it is necessary to use one with a capacity that can withstand the temperature rise due to the amount of heat generated. From these viewpoints, a large-scale device such as a water resistor is usually used as a starting resistor, but this is contrary to space saving and maintenance efficiency.

なお、この種の速度制御方法として関連するも
のには、例えば実開昭56−175000号公報、特開昭
60−82082号公報、特開昭60−156297号公報等が
挙げられる。
Incidentally, related speed control methods of this type include, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 56-175000 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
60-82082, JP-A-60-156297, and the like.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

前述のように従来の速度制御方法は、全速度範
囲をセルビウス装置のみで制御し且つ大きな始動
トルクを得ようとする大電流容量の逆変換器が必
要になると共に力率が低下し、また、全速度範囲
を抵抗器のみで円滑に制御しようとすると大電力
容量の連続可変形抵抗器が必要となることから装
置が大形化し、更に、低速領域の制御を抵抗器で
行い、高速領域の制御をセルビウス装置で行うよ
うにした場合は両制御領域の間での切換えタイミ
ングを誤るとトルクが不連続になる問題があつ
た。
As mentioned above, in the conventional speed control method, the entire speed range is controlled only by the Cervius device, and a large current capacity inverter is required to obtain a large starting torque, and the power factor decreases. If you try to smoothly control the entire speed range using only resistors, you will need a continuously variable resistor with a large power capacity, which will make the device larger. When control was performed using a Cervius device, there was a problem that torque would become discontinuous if the switching timing between the two control regions was incorrect.

従つて本発明の目的は、比較的小容量の逆変換
器を用いて大きな始動トルクを得ると共に、その
全速度範囲において高力率で円滑なトルク速度制
御を行うことができる誘導機の速度制御方法を提
供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a speed control for an induction machine that can obtain a large starting torque using a relatively small-capacity inverter and perform smooth torque speed control with a high power factor over its entire speed range. The purpose is to provide a method.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この目的を達成するため、本発明は、二次励磁
可能な誘導機の二次電圧を直流に変換する順変換
器と、該順変換器の出力回路を短絡する自己消弧
形素子より成る二次電流制御用の二次チヨツパ
と、該二次チヨツパと並列にダイオードを介して
接続されたコンデンサと、該コンデンサの端子間
に得られる前記誘導機の二次電力を交流に変換す
る逆変換器とを備え、前記誘導機の二次電力を交
流電源に回生して速度制御する誘導機の速度制御
方法において、前記誘導機の二次側に前記順変換
器と並列に開閉要素を介して固定抵抗値の抵抗器
を接続し、回転速度が所定値以下のときには、前
記開閉要素を閉じて前記抵抗器を前記誘導機の二
次側に接続し、前記抵抗器に電流を流しながら同
時に前記二次チヨツパにより二次電流を制御して
その二次電力を交流電源に回生し、所定値より大
きいときには、前記開閉要素を開いて前記抵抗器
を切り離し、前記誘導機の二次電力を全て交流電
源に回生することを特徴とする。
In order to achieve this object, the present invention provides a forward converter for converting the secondary voltage of a doubly exciting induction machine into direct current, and a self-extinguishing element for short-circuiting the output circuit of the forward converter. A secondary chopper for secondary current control, a capacitor connected in parallel with the secondary chopper via a diode, and an inverter that converts the secondary power of the induction machine obtained between the terminals of the capacitor into alternating current. In the speed control method for an induction machine, the speed is controlled by regenerating the secondary power of the induction machine into an AC power supply, wherein the induction machine is fixed to the secondary side of the induction machine in parallel with the forward converter via a switching element. A resistor with a resistance value is connected, and when the rotational speed is less than a predetermined value, the switching element is closed and the resistor is connected to the secondary side of the induction machine, and while current is flowing through the resistor, the secondary side is simultaneously Next, the secondary current is controlled by the chopper and the secondary power is regenerated into the AC power source, and when it is larger than a predetermined value, the switching element is opened and the resistor is disconnected, and all the secondary power of the induction machine is transferred to the AC power source. It is characterized by regeneration.

〔作用〕[Effect]

回転速度が所定値以下の低速領域においては、
抵抗器に電流を流しながら二次チヨツパにより二
次電流を常に制御することにより、逆変換器の容
量を増大することなく大きな始動トルクが得られ
るとともに、抵抗値が固定の抵抗器を用いてトル
クを連続的に制御し、円滑な速度制御を行うこと
ができる。また、回転速度が所定値より大きい高
速領域においては、抵抗器を切り離して二次電力
を全て交流電源に回生することにより、抵抗器に
よるジユール損を除いて高い効率が得られる。
In the low speed region where the rotational speed is below a predetermined value,
By constantly controlling the secondary current with a secondary chopper while passing current through the resistor, large starting torque can be obtained without increasing the capacity of the inverter, and torque can be increased by using a resistor with a fixed resistance value. can be controlled continuously and smooth speed control can be performed. In addition, in a high-speed region where the rotational speed is higher than a predetermined value, high efficiency can be obtained by separating the resistor and regenerating all the secondary power to the AC power source, excluding the Joule loss caused by the resistor.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

先ず主回路の構成について説明する。1は巻線
形誘導電動機(以下IMと称す)、2はIM1の二
次電圧を直流に変換する順変換器、3及び6はト
ランジスタ、4は逆流阻止用のダイオード、5は
平滑用のコンデンサである。トランジスタ3及び
6は、自己消弧形素子であるGTO(ゲートターン
オフ サイリスタ=gate turn off Thyristor)
などの素子でも良い。なお、トランジスタ3は二
次チヨツパを、トランジスタ6は回生チヨツパを
構成する。7は還流ダイオード、8はIM1の二
次電力を交流電源に回生するためのサイリスタ逆
変換器、9は変圧器である。26はIM1の二次
巻線の各相に順変換器2と並列関係に接続した抵
抗器である。27は該抵抗器26を回路より切り
離すための回路開閉要素であり、半導体素子で構
成した半導体スイツチ、或いは、コンタクター等
で構成される。なお、該開閉要素27は、IM1
の始動時(回転速度が所定値以下の時)は閉路、
定常運転時(回転数が所定値以上の時)は開路と
なるように構成される。また、23は電源線、2
4は逆変換器8を変圧器9に接続する電線であ
る。
First, the configuration of the main circuit will be explained. 1 is a wound induction motor (hereinafter referred to as IM), 2 is a forward converter that converts the secondary voltage of IM1 to DC, 3 and 6 are transistors, 4 is a diode for blocking reverse current, and 5 is a smoothing capacitor. be. Transistors 3 and 6 are GTO (gate turn off thyristor) which are self-extinguishing elements.
An element such as may also be used. Note that the transistor 3 constitutes a secondary chopper, and the transistor 6 constitutes a regenerative chopper. 7 is a freewheeling diode, 8 is a thyristor inverter for regenerating the secondary power of IM1 to an AC power source, and 9 is a transformer. 26 is a resistor connected to each phase of the secondary winding of IM1 in parallel with forward converter 2. 27 is a circuit opening/closing element for disconnecting the resistor 26 from the circuit, and is composed of a semiconductor switch made of a semiconductor element, a contactor, or the like. Note that the opening/closing element 27 is IM1
When starting (when the rotation speed is below the specified value), the circuit is closed,
The circuit is configured to be open during steady operation (when the rotational speed is above a predetermined value). Also, 23 is a power line, 2
4 is an electric wire connecting the inverter 8 to the transformer 9.

次に検出部及び制御回路部について説明する。
10はIM1に直結された速度検出器、11は速
度指令回路、12は速度検出器10の信号と速度
指令信号の偏差を増幅して、電流指令信号i*を
出力する速度調節器である。13は順変換器2の
出力電流idを検出するための電流検出器、14は
速度調節器12から送られた電流指令信号i*と
前記電流検出器13より得られた電流検出信号を
比較し、トランジスタ3のオン、オフ制御信号を
出力するヒステリシス特性付きの比較器、15は
トランジスタ3にベース電流を供給するための増
幅器である。コンデンサ5の電圧を一定に制御す
るための制御部は前述の制御回路部とほぼ同一手
法で構成される。すなわち、16は電圧指令回
路、17は電圧検出器、18は電圧調節器、19
は電流検出器、20はヒステリシス特性付き比較
器、21はトランジスタ6のベース駆動用増幅器
である。22は逆変換器8を一定点弧位相にて点
弧制御する回路である。
Next, the detection section and control circuit section will be explained.
10 is a speed detector directly connected to the IM 1, 11 is a speed command circuit, and 12 is a speed regulator that amplifies the deviation between the signal of the speed detector 10 and the speed command signal and outputs a current command signal i*. 13 is a current detector for detecting the output current i d of the forward converter 2, and 14 is a comparison between the current command signal i* sent from the speed regulator 12 and the current detection signal obtained from the current detector 13. A comparator with a hysteresis characteristic outputs an on/off control signal for the transistor 3, and an amplifier 15 supplies a base current to the transistor 3. A control section for controlling the voltage of the capacitor 5 to be constant is constructed using almost the same method as the aforementioned control circuit section. That is, 16 is a voltage command circuit, 17 is a voltage detector, 18 is a voltage regulator, 19
2 is a current detector, 20 is a comparator with a hysteresis characteristic, and 21 is an amplifier for driving the base of the transistor 6. 22 is a circuit for controlling the firing of the inverter 8 at a constant firing phase.

この実施例の速度制御方法における基本動作
は、以下の通りである。速度調節器12の出力信
号i*に応じて、トランジスタ3(二次チヨツ
パ)をオン、オフ動作させて順変換器2の出力電
流idを制御し、これによつてIM1の二次電流i2
更にはこれと比例関係にあるトルクを制御して速
度制御を行う。ところでトランジスタ3がオフ期
間中、直流電流はダイオード4を介してコンデン
サ5を充電する。このとき、IM1の二次電力は、
コンデンサ5に送られ、略一定電圧の直流に変換
される。次に、コンデンサ5の電圧が一定となる
ように、トランジスタ6(回生チヨツパ)をオ
ン、オフ動作させる。トランジスタ6がオン期間
中に流れた電流は逆変換器8に達し、この結果、
IM1の二次電力が逆変換器8と変圧器9を介し
て交流電源に回生される。
The basic operation in the speed control method of this embodiment is as follows. According to the output signal i* of the speed regulator 12, the transistor 3 (secondary chopper) is turned on and off to control the output current id of the forward converter 2, thereby increasing the secondary current i 2 of IM1. ,
Furthermore, speed control is performed by controlling the torque which is in a proportional relationship with this. By the way, while the transistor 3 is off, the DC current charges the capacitor 5 via the diode 4. At this time, the secondary power of IM1 is
The signal is sent to a capacitor 5 and converted into a direct current with a substantially constant voltage. Next, the transistor 6 (regenerative chopper) is turned on and off so that the voltage of the capacitor 5 becomes constant. The current flowing during the on period of the transistor 6 reaches the inverter 8, and as a result,
The secondary power of IM1 is regenerated into an AC power source via an inverter 8 and a transformer 9.

トランジスタ3、ダイオード4、コンデンサ5
及びトランジスタ6で形成される回路はすべりに
よつて変動する二次電圧、つまり順変換器2の出
力電圧を一定電圧の直流に変換する作用がある。
ここで、回路損失を無視すると、逆変換器8側に
伝達される電力は、IM1の二次電力に等しくな
る。二次電力は、二次電力と二次電圧の積で表わ
されるから、今、二次電流が回転数の二乗に比例
し、二次電圧が回転数に反比例することを考慮す
ると、二次電力の値はすべりが1/3の時に最大値
を示し、その値は電動機出力の1/6となる。従つ
て、ポンプやフアンのように負荷トルクが回転数
の二乗で変化する負荷に対しては、逆変換器8で
扱う電力は、最大でも、電動機出力の1/6で良い
ことになる。
Transistor 3, diode 4, capacitor 5
The circuit formed by the transistor 6 and the transistor 6 has the function of converting the secondary voltage that fluctuates due to the slip, that is, the output voltage of the forward converter 2, into a constant voltage DC.
Here, if circuit loss is ignored, the power transmitted to the inverter 8 side will be equal to the secondary power of IM1. Since secondary power is expressed as the product of secondary power and secondary voltage, now considering that the secondary current is proportional to the square of the rotation speed and the secondary voltage is inversely proportional to the rotation speed, the secondary power The value of shows the maximum value when the slip is 1/3, and the value is 1/6 of the motor output. Therefore, for a load such as a pump or fan where the load torque changes as the square of the rotation speed, the power handled by the inverter 8 can be at most 1/6 of the motor output.

この二次電力は、前述のようにトランジスタ3
及び6等の作用により、一定電圧の直流に変換さ
れるため、トランジスタ6(回生チヨツパ)及び
逆変換器8の電流は、最大時においても順変換器
2の定格出力電流(IM1の定格二次電流と比例)
の約1/6となり、逆変換器8及び変圧器9の容量
を電動機容量の約1/6に低減できる。
This secondary power is supplied to the transistor 3 as described above.
, 6, etc., the current of transistor 6 (regenerative chopper) and inverter 8 is converted into a constant voltage direct current, even at the maximum, the current of forward converter 2 rated output current (IM1 (proportional to current)
The capacity of the inverter 8 and the transformer 9 can be reduced to about 1/6 of the motor capacity.

また、逆変換器8は一定点弧位相にて制御され
るため、力率はすべりに関係なく常に一定の高い
値(0.7〜0.8)に保持される。特に定格速度(す
べりがほぼ零)付近においては、逆変換器8の電
流がほぼ零(二次電力がほぼ零)となることか
ら、逆変換器8からの無効電力の発生がなく、シ
ステム全体として高力率かつ高効率運転が行え
る。従つて、逆変換器8の容量及びシステム力率
は、速度制御範囲とは無関係となるため、速度範
囲を0〜100%の全領域にとることができる。
Furthermore, since the inverter 8 is controlled with a constant firing phase, the power factor is always maintained at a constant high value (0.7 to 0.8) regardless of slip. Especially near the rated speed (slip is almost zero), the current of the inverter 8 is almost zero (the secondary power is almost zero), so there is no generation of reactive power from the inverter 8, and the entire system is As a result, high power factor and high efficiency operation can be achieved. Therefore, the capacity of the inverter 8 and the system power factor are independent of the speed control range, so the speed range can be set over the entire range from 0 to 100%.

然るに前述のようにして逆変換器容量を電動機
容量の1/6に設定した場合、回転速度が零(すべ
り=1)におけるトルク(二次電流)は定格の約
1/6に制限される。ポンプ、フアン等の場合は普
通これで十分であるが、始動時における負荷トル
クが大きいような場合においては、これではトル
ク不足となる。逆変換器8の容量を増加させれば
このトルク不足は解消するが、同時に、ダイオー
ド4,7、コンデンサ5、トランジスタ6及び変
圧器9の電流容量も増大させる必要があるため不
経済となる。
However, when the inverter capacity is set to 1/6 of the motor capacity as described above, the torque (secondary current) at zero rotational speed (slip = 1) is limited to about 1/6 of the rated value. This is usually sufficient for pumps, fans, etc., but in cases where the load torque at startup is large, this will result in insufficient torque. If the capacity of the inverter 8 is increased, this torque shortage can be resolved, but at the same time, the current capacity of the diodes 4, 7, capacitor 5, transistor 6, and transformer 9 must also be increased, which is uneconomical.

本発明は、これらの欠点を次に述べるような方
法で解消するものである。
The present invention solves these drawbacks in the following manner.

一般に、誘導機のトルクは二次入力P20(同期ワ
ツト)に比例する。又、この二次入力P20は回転
機のすべりsの値に応じて機械出力Mと二次電気
出力P2に分かれる。すなわち、 M=(1−s)P20 ……(1) P2=s・P20 ……(2) また、トルクTと二次電気出力P2の関係は、
次式にて示される。
Generally, the torque of an induction machine is proportional to the secondary input P 20 (synchronous watt). Further, this secondary input P20 is divided into a mechanical output M and a secondary electrical output P2 depending on the value of the slip s of the rotating machine. That is, M = (1-s) P 20 ... (1) P 2 = s・P 20 ... (2) Also, the relationship between torque T and secondary electrical output P 2 is
It is shown by the following formula.

P2=ωs/p・T ……(3) ここに、ωs:すべり角周波数、p:極対数で
ある。すなわち、トルクTとすべりsの関係に従
いP2が定まる。P2はトランジスタ3及び逆変換
器8等の動作により交流電源に回生される部分
と、順変換器2と並列に接続された抵抗器26で
消費される部分に分かれるが、いま抵抗器26に
おいて消費される電力3Ri2 RをP2から逆変換器8
の回生可能最大電力Prを差引いた残りとなるよう
に定めるとすれば、次式が成立する。
P 2 =ωs/p·T...(3) Here, ωs: slip angular frequency, p: number of pole pairs. That is, P 2 is determined according to the relationship between torque T and slip s. P2 is divided into a part that is regenerated into the AC power supply by the operation of the transistor 3 and the inverter 8, etc., and a part that is consumed by the resistor 26 connected in parallel with the forward converter 2. Power consumed 3Ri 2 R from P 2 to inverter 8
If it is determined that the remaining power is obtained by subtracting the maximum regenerative power P r , the following equation holds true.

3Ri2 R=P2−Pr ……(4) ここに、R:抵抗器26の一相分の抵抗値、
iR:抵抗器電流。
3Ri 2 R = P 2 −P r ...(4) Here, R: resistance value of one phase of resistor 26,
i R : Resistor current.

これより、抵抗値Rは、 R=P2−Pr/3i2R ……(5) である。なお、抵抗器26として固定抵抗値のも
のを使用する場合には、Rは、開閉素子27が閉
である運転範囲において(4)式が最大となる場合を
考慮して決定される。
From this, the resistance value R is R=P 2 −P r /3i 2 / R (5). In addition, when using the resistor 26 with a fixed resistance value, R is determined taking into consideration the case where equation (4) is maximum in the operating range where the switching element 27 is closed.

このような抵抗値を有する抵抗器26を前述の
ように接続し、トランジスタ3により順変換器2
の出力電流を制御すると、逆変換器8の回生電力
を該逆変換器8の許容上限値以内に抑制しながら
所要トルクを得ることができる。また、順変換器
2の出力電流idは、速度調整器12からの速度偏
差に応じた電流指令信号i*に比例して制御され
るため、回転速度は速度指令値に一致するように
速度制御される。
The resistor 26 having such a resistance value is connected as described above, and the transistor 3 connects the forward converter 2.
By controlling the output current of the inverter 8, the required torque can be obtained while suppressing the regenerated power of the inverter 8 within the allowable upper limit value of the inverter 8. Furthermore, since the output current i d of the forward converter 2 is controlled in proportion to the current command signal i* according to the speed deviation from the speed regulator 12, the rotation speed is adjusted to match the speed command value. controlled.

第4図は、これらの関係を誘導機のすべり対二
次電流曲線で示した図である。二次電流は誘導機
のトルクと比例する関係にあるから、この図よ
り、すべり−トルク特性を知ることができる。図
において、曲線I2は始動抵抗器なしの制御回路の
みの運転特性を示す。この場合、図からもわかる
ように、すべりs=1における始動トルクの値は
非常に小さい。通常のポンプやフアンのように始
動時における負荷トルクが小さい場合はこれで十
分に運転開始できるが、何らかの原因で負荷トル
クが大きくなつた時は運転不能となる。これに対
処するために始動トルクを増大する方法として、
抵抗器を接続する方法を前に述べた。曲線I′2は、
二次抵抗器接続によるすべり−二次電流(トル
ク)特性を示すもので、第3図にも示したよう
に、付加抵抗器の値を適当に選ぶことによつて、
比例推移により、始動トクルを増大することがで
きる。通常の運転法においては、付加抵抗器によ
り十分な始動トルクを得てa点より曲線I′2上を
曲線I2との交点Mまで運転し、M点より抵抗器を
切り離して制御運転を行ない曲線I2上をたどるわ
けであるが、図からもわかる通り曲線I′2は垂下
特性を示しており、M点に至るまでトルクは減少
方向にある。このため今、理想的にM点における
すべりsMで付加抵抗器を切り離したとしても曲線
I2の右上昇方向との間に変異点を生じ、円滑なる
加速特性を得ることはできない。さらに、誘導機
の慣性等の影響で抵抗器の切り離しが遅れて
M′点で行われたとすると、トルクは一気にP点
まで立上げられて大きなトルク変動を生じること
になる。
FIG. 4 is a diagram showing these relationships as a slip versus secondary current curve of an induction machine. Since the secondary current is proportional to the torque of the induction machine, the slip-torque characteristics can be understood from this diagram. In the figure, curve I 2 shows the operating characteristics of only the control circuit without a starting resistor. In this case, as can be seen from the figure, the value of the starting torque at slip s=1 is very small. If the load torque at startup is small, such as with a normal pump or fan, this is sufficient to start operation, but if the load torque becomes large for some reason, operation becomes impossible. As a way to increase the starting torque to deal with this,
Earlier we talked about how to connect resistors. The curve I′ 2 is
This shows the slip-secondary current (torque) characteristics due to the connection of a secondary resistor.As shown in Figure 3, by appropriately selecting the value of the additional resistor,
The proportional progression allows the starting torque to be increased. In the normal operation method, sufficient starting torque is obtained using an additional resistor, the motor is operated from point a on curve I' 2 to the intersection point M with curve I 2 , and controlled operation is performed by disconnecting the resistor from point M. As can be seen from the figure, the curve I'2 shows a drooping characteristic, and the torque is in a decreasing direction until it reaches the M point. Therefore, even if we ideally disconnect the additional resistor at the slip s M at point M, the curve
A variation point occurs between I 2 and the right upward direction, making it impossible to obtain smooth acceleration characteristics. Furthermore, disconnection of the resistor is delayed due to the inertia of the induction machine, etc.
If this is done at point M', the torque will rise all at once to point P, resulting in large torque fluctuations.

曲線I″2は、本発明になる速度制御方法による
すべり−二次電流特性を示すもので、抵抗器26
の接続による十分なる始動トルクを得、同時にト
ランジスタ3によるチヨツパ制御の併用制御によ
り円滑なる加速特性を得るものである。すなわ
ち、図中のハツチングした部分を制御回路で分担
することによつて、始動トルクのa点を確保しつ
つ回生電力を逆変換器8の許容値上限以内に抑制
しながら、従来方法では得られない、円滑なる加
速特性を得ることができる。
Curve I″ 2 shows the slip-secondary current characteristics according to the speed control method of the present invention, and
By connecting this, sufficient starting torque is obtained, and at the same time, smooth acceleration characteristics are obtained by combined control with chopper control by the transistor 3. In other words, by sharing the hatched part in the figure with the control circuit, the starting torque at point a is secured and the regenerated power is suppressed to within the upper limit of the allowable value of the inverter 8, which is not possible with the conventional method. It is possible to obtain smooth acceleration characteristics.

上述のように、本発明による制御により、始動
時(すべりs=1)からの低速回転域においても
十分なトルクを得ることができるが、前記付加抵
抗器26をそのまま接続した状態で置くと、該抵
抗器26においてジユール損を発生して効率低下
の原因となる。それゆえ、より高い効率を得るた
めには適当なところで付加抵抗器26を切り離す
ことが必要である。これを行うのが、開閉要素2
7であり、所定のすべり(回転速度)に達した時
点において動作する。これ以降、二次電力は、全
て逆変換器8により交流電源に回生される。
As described above, with the control according to the present invention, sufficient torque can be obtained even in the low speed rotation range from the time of starting (slip s = 1), but if the additional resistor 26 is left connected as is, Joule loss occurs in the resistor 26, causing a decrease in efficiency. Therefore, it is necessary to disconnect the additional resistor 26 at an appropriate point to obtain higher efficiency. This is done by opening/closing element 2.
7, and operates when a predetermined slip (rotational speed) is reached. From this point on, all secondary power is regenerated into AC power by the inverter 8.

以上のようにして、本実施例においては、逆変
換器8の容量を最小にしたままで大きな始動トル
クが得られ、またトランジスタ3による二次チヨ
ツパにより順変換器2の出力電流を常に制御する
ことからトルクを連続的に制御でき、前記抵抗器
26として固定抵抗形のものを用いてトルクを所
望の値に制御でき、円滑な速度制御を行うことが
できる。また、単なる二次抵抗始動の場合にみら
れるような抵抗器の入切時におけるトルクのステ
ツプ変化は、速度調節器12の作用に従い緩和で
きる。すなわち、抵抗器26の入切りに伴い電動
機電流が変化するとトルクが変化し、さらに速度
が変動するため、速度調節器12の出力信号であ
る電流指令信号i*が変化し、その結果、電動機
電流の変化は短時間のうちに抑制され、トルク変
動が緩和されて円滑な運転が行なえる。
As described above, in this embodiment, a large starting torque can be obtained while keeping the capacity of the inverse converter 8 to a minimum, and the output current of the forward converter 2 is constantly controlled by the secondary chopper by the transistor 3. Therefore, the torque can be continuously controlled, and by using a fixed resistance type resistor 26, the torque can be controlled to a desired value, and smooth speed control can be performed. Further, the step change in torque when the resistor is turned on and off, as seen in the case of a simple secondary resistance start, can be alleviated in accordance with the action of the speed regulator 12. That is, when the motor current changes as the resistor 26 turns on and off, the torque changes and the speed also changes, so the current command signal i*, which is the output signal of the speed regulator 12, changes, and as a result, the motor current changes. Changes in torque are suppressed within a short period of time, torque fluctuations are alleviated, and smooth operation can be achieved.

なお、抵抗器26は、第1図に示すような三相
スター結線ばかりでなく、三相デルタ結線でも良
く、また、三相全部にそれぞれ入れなくても三相
整流回路を介して該整流回路の直流側出力端に設
けることもできる。こうすれば、抵抗器26の数
を1個に減少できる効果がある。
Note that the resistor 26 may be connected not only to a three-phase star connection as shown in FIG. It can also be provided at the output end of the DC side. This has the effect of reducing the number of resistors 26 to one.

また、電動機は、巻線形誘導機に限らず、二次
励磁機能を有する誘導機ならどれでも良い。例え
ば、特開昭59−129588号公報記載のブラシレスか
ご形誘導機に適用することも可能である。すなわ
ち、固定子鉄心に巻回された第1の巻線を巻線形
誘導機の一次巻線、第2の巻線を二次巻線として
使用し、この第2の巻線に第1図に示した制御装
置を接続することにより、本発明の速度制御方法
を適用することができる。この場合、ブラシレス
で可変速制御できるという効果がある。
Further, the electric motor is not limited to a wound induction machine, but any induction machine having a secondary excitation function may be used. For example, it is also possible to apply it to the brushless squirrel cage induction machine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-129588. That is, the first winding wound around the stator core is used as the primary winding of the wound induction machine, the second winding is used as the secondary winding, and the second winding is By connecting the shown control device, the speed control method of the present invention can be applied. In this case, there is an advantage that brushless variable speed control is possible.

第5図は、本発明の他の実施例に係る速度制御
方法を実施するための制御装置を示す回路図で、
第1図に示した制御装置における電流検出器13
の代りに、誘導機の二次電流検出器13′及びダ
イオード整流器28を設けたものである。この実
施例においては、電流を以下のように制御すれ
ば、前述の実施例において若干残る抵抗器入切時
の誘導機二次電流の電流変動をほぼ完全に無くす
ことができる。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a control device for implementing a speed control method according to another embodiment of the present invention;
Current detector 13 in the control device shown in FIG.
Instead, a secondary current detector 13' of an induction machine and a diode rectifier 28 are provided. In this embodiment, by controlling the current as follows, it is possible to almost completely eliminate current fluctuations in the induction machine secondary current when the resistor is turned on and off, which remains in the previous embodiment.

すなわち、順変換器2の出力電流idを検出する
代りにIM1の二次電流i2を電流検出器13′で検
出し、それをダイオード整流器28によつて直流
に変換し、それを比較器14に加えて帰還制御す
るようにする。このようにすればさらに円滑な可
変速制御が行えるという効果がある。
That is, instead of detecting the output current i d of the forward converter 2, the secondary current i 2 of the IM 1 is detected by the current detector 13', it is converted to direct current by the diode rectifier 28, and then the secondary current i 2 of the IM 1 is detected by the current detector 13'. In addition to 14, feedback control is performed. This has the effect that smoother variable speed control can be performed.

なお、前記実施例は、ヒステリシス特性付きの
比較器により電流指令信号と電流検出器による検
出信号を比較し、二次チヨツパをオン、オフ制御
するものについて説明したが、電流指令信号と電
流検出信号をP−I制御の電流調節器に加え、そ
の出力信号と、チヨツパのオン、オフ周波数を決
定する搬送波信号を比較器に加え、この比較器の
出力パルス信号によりチヨツパをオン、オフ制御
するものであつても、同様の制御を行うことがで
きる。
In the above embodiment, the current command signal and the detection signal from the current detector are compared using a comparator with hysteresis characteristics to control the secondary chopper on and off. is added to a P-I control current regulator, its output signal and a carrier wave signal that determines the on/off frequency of the chopper are added to a comparator, and the output pulse signal of this comparator controls the chopper on/off. Similar control can be performed even if

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明によれば、誘導機の始動
トルクの増大とトルクの連続制御が行えるので、
逆変換器の容量を最小としたままで始動時(すべ
り=1)より最高速度までの全領域において高力
率で円滑なる速度制御特性を得ることができると
ともに、回転速度が所定値より大きい高速領域に
おいて、二次電力を全て交流電源に回生するの
で、高効率で運転することができ、しかも抵抗器
と交流電源への回生によつて二次電流を制御する
ので、抵抗器の容量が小さくて済み、また安価な
固定抵抗値の抵抗器を用いて制御することができ
る。
As described above, according to the present invention, the starting torque of the induction machine can be increased and the torque can be continuously controlled.
It is possible to obtain smooth speed control characteristics with a high power factor in the entire range from startup (slip = 1) to maximum speed while keeping the capacity of the inverter to a minimum, and it is also possible to obtain smooth speed control characteristics with a high power factor in the entire range from startup (slip = 1) to maximum speed. In the area, all secondary power is regenerated to the AC power supply, so it can be operated with high efficiency.Moreover, the secondary current is controlled by the resistor and regeneration to the AC power supply, so the capacity of the resistor is small. It can be controlled using an inexpensive fixed resistance value resistor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例になる誘導機の速度
制御方法を実施するための制御装置を示す回路
図、第2図は抵抗始動法を説明する回路図、第3
図は比例推移による始動トルクの増大を説明する
ための特性曲線図、第4図はすべり−二次電流特
性曲線図、第5図は本発明の他の実施例になる誘
導機の速度制御方法を実施するための制御装置を
示す回路図である。 1……巻線形誘導電動機(IM)、2……順変換
機、3……トランジスタ、4……ダイオード、5
……コンデンサ、6……トランジスタ、8……逆
変換機、26……抵抗器、27……回路開閉要
素。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a control device for carrying out a speed control method for an induction machine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram explaining a resistance starting method, and FIG.
The figure is a characteristic curve diagram for explaining the increase in starting torque due to proportional transition, Figure 4 is a slip-secondary current characteristic curve diagram, and Figure 5 is a speed control method for an induction machine according to another embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a control device for implementing the above. 1... Wound induction motor (IM), 2... Forward converter, 3... Transistor, 4... Diode, 5
... Capacitor, 6 ... Transistor, 8 ... Inverter, 26 ... Resistor, 27 ... Circuit switching element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 二次励磁可能な誘導機と、該誘導機の二次電
圧を直流に変換する順変換器と、該順変換器の出
力回路を短絡する自己消弧形素子より成る二次電
流制御用の二次チヨツパと、該二次チヨツパと並
列にダイオードを介して接続されたコンデンサ
と、該コンデンサの端子間に得られる前記誘導機
の二次電力を交流に変換する逆変換器とを備え、
前記誘導機の二次電力を交流電源に回生して速度
制御する誘導機の速度制御方法において、前記誘
導機の二次側に前記順変換器と並列に開閉要素を
介して固定抵抗値の抵抗器を接続し、回転速度が
所定値以下のときには、前記開閉要素を閉じて前
記抵抗器を前記誘導機の二次側に接続し、前記抵
抗器に電流を流しながら同時に前記二次チヨツパ
により二次電流を制御してその二次電力を交流電
源に回生し、所定値より大きいときには、前記開
閉要素を開いて前記抵抗器を切り離し、前記誘導
機の二次電力を全て交流電源に回生することを特
徴とする誘導機の速度制御方法。
1. A secondary current control system consisting of an induction machine capable of secondary excitation, a forward converter that converts the secondary voltage of the induction machine into direct current, and a self-extinguishing element that short-circuits the output circuit of the forward converter. comprising a secondary chopper, a capacitor connected in parallel with the secondary chopper via a diode, and an inverter that converts the secondary power of the induction machine obtained between the terminals of the capacitor into alternating current,
In the speed control method of the induction machine, which controls the speed by regenerating the secondary power of the induction machine into an AC power source, a resistor with a fixed resistance value is provided on the secondary side of the induction machine in parallel with the forward converter through a switching element. When the rotational speed is below a predetermined value, the opening/closing element is closed and the resistor is connected to the secondary side of the induction machine, and while current is flowing through the resistor, the secondary chopper simultaneously Controlling the secondary current to regenerate the secondary power to the AC power source, and when it is larger than a predetermined value, open the switching element to disconnect the resistor and regenerate all the secondary power of the induction machine to the AC power source. A speed control method for an induction machine characterized by:
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