JPH0612956B2 - Control device for variable voltage variable frequency inverter for induction motor - Google Patents

Control device for variable voltage variable frequency inverter for induction motor

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JPH0612956B2
JPH0612956B2 JP56185287A JP18528781A JPH0612956B2 JP H0612956 B2 JPH0612956 B2 JP H0612956B2 JP 56185287 A JP56185287 A JP 56185287A JP 18528781 A JP18528781 A JP 18528781A JP H0612956 B2 JPH0612956 B2 JP H0612956B2
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Japan
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frequency
induction motor
voltage
inverter
variable
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茂俊 岡松
孝 坪井
佳司 神保
正彦 射場本
棚町  徳之助
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • 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
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導電動機用可変電圧可変周波数インバータの
制御装置に係り、特に、電気車を力行させ、また回生制
動させる誘導電動機の可変電圧可変周波数インバータの
制御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor, and more particularly to a control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor that causes an electric vehicle to power and regeneratively brake.

最近、可変電圧可変周波数インバータによる誘導電動機
の可変速制御は、整流子がない誘導電動機の保守の簡便
さというメリツトから、従来直流電動機が用いられてい
た分野への応用が広がりつつある。
Recently, variable speed control of an induction motor using a variable voltage variable frequency inverter has been widely applied to fields where a DC motor has been conventionally used because of the merit of easy maintenance of an induction motor having no commutator.

例えば、電気車の如く起動時に大きなトルクを要し、し
かも広範囲の速度制御が要求される用途にも実用化され
つつある。
For example, it is being put to practical use in applications where a large torque is required at the time of starting, such as an electric vehicle, and a wide range of speed control is required.

誘導電動機は、本質的に供給電源周波数と極数とで決ま
る同期速度を中心に回転する定速度特性を有している。
そこで、誘導電動機の回転速度を連続的に変化させるた
めには、供給電源の周波数を変えて制御することが必要
となる。また、誘導電動機が発生するトルクの大きさ
は、固定子が空隙に作る磁束と回転子に流れる電流とに
よつて決定される。従つて、トルクの制御は磁束と回転
子電流とを制御することによつて行なわなければならな
い。
The induction motor has a constant speed characteristic of rotating around a synchronous speed that is essentially determined by the power supply frequency and the number of poles.
Therefore, in order to continuously change the rotation speed of the induction motor, it is necessary to control by changing the frequency of the power supply. Further, the magnitude of the torque generated by the induction motor is determined by the magnetic flux created in the air gap by the stator and the current flowing through the rotor. Therefore, torque control must be accomplished by controlling the magnetic flux and rotor current.

誘導電動機を車両の駆動用として用いる場合には、トル
ク一定制御の要求から滑り周波数を一定に保ち、且つ電
流を一定に制御する方法が一般的に行なわれている。誘
導電動機では、滑り周波数を一定にして、電源の出力周
波数を上昇させると等価インピーダンスが増大する。こ
のため電流を一定に保持するためには、電源周波数の上
昇に比例して電源電圧も上昇させなければならない。な
お、電気車においてトルク一定制御を行なう必要は、加
速度を一定にして乗り心地を良くする要請からである。
When an induction motor is used for driving a vehicle, a method of keeping the slip frequency constant and controlling the electric current constant is generally performed because of the demand for constant torque control. In the induction motor, when the slip frequency is kept constant and the output frequency of the power supply is raised, the equivalent impedance increases. Therefore, in order to keep the current constant, the power supply voltage must be increased in proportion to the increase in the power supply frequency. The need for constant torque control in an electric vehicle is due to a demand for a constant acceleration and a good ride comfort.

上記のような周波数の上昇に比例して電圧も上昇させる
制御方法として、従来から種々のものが考えられてい
る。この代表的なものとして、出力電圧のパルス幅を変
調させることにより、誘導電動機に加える平均電圧を制
御するパルス幅変調(PWM)インバータ制御方法があ
る。
Various control methods have heretofore been considered as control methods for increasing the voltage in proportion to the increase in frequency as described above. As a typical example of this, there is a pulse width modulation (PWM) inverter control method that controls the average voltage applied to the induction motor by modulating the pulse width of the output voltage.

第1図は従来のPWMインバータ制御装置により、電気
車用の誘導電動機を駆動する構成例を示したものであ
る。直流架線1よりパンタグラフ2を介して可変電圧可
変周波数を発生するインバータ3に直流電源が供給され
る。このインバータ3によつて所定の電圧及び周波数に
変換された三相交流が誘導電動機4に供給され、これを
駆動する。インバータ3と誘導電動機4とを接続する電
力線には交流変流器5が設けられ、検出電流を整流器6
に入力して直流電流IMfに変換している。
FIG. 1 shows a configuration example in which an induction motor for an electric vehicle is driven by a conventional PWM inverter control device. DC power is supplied from a DC overhead wire 1 via a pantograph 2 to an inverter 3 that generates a variable voltage variable frequency. The three-phase alternating current converted into a predetermined voltage and frequency by the inverter 3 is supplied to the induction motor 4 to drive it. An AC current transformer 5 is provided on the power line that connects the inverter 3 and the induction motor 4, and the detected current is rectified by the rectifier 6.
To the DC current I Mf .

上記インバータ3のゲート制御は、正弦波電圧に対応す
る複数の直流電圧と、三角波との比較によつて得られる
パルス列を用いて行なわれ、三角波の周波数を誘導電動
機4の回転周波数に応じて切換えている。
The gate control of the inverter 3 is performed using a pulse train obtained by comparing a plurality of DC voltages corresponding to a sine wave voltage with a triangular wave, and the frequency of the triangular wave is switched according to the rotation frequency of the induction motor 4. ing.

誘導電動機4に直結されたパルスジエネレータ7が発生
する周波数は、周波数/デジタル変換器8に入力され、
ここでデジタル量fD1に変換され、マイクロコンピユ
ータ9に入力される。一方、滑り周波数パターンfSP
がアナログ/デジタル変換器10によりデジタル量f
SDに変換され、マイクロコンピユータ9に入力され
る。
The frequency generated by the pulse generator 7 directly connected to the induction motor 4 is input to the frequency / digital converter 8,
Here, it is converted into a digital quantity f D1 and input to the microcomputer 9. On the other hand, the slip frequency pattern f SP
Is a digital quantity f by the analog / digital converter 10.
It is converted to SD and input to the microcomputer 9.

マイクロコンピユータ9では、デジタル量fD1とfSD
とを電気車が力行時に加算し、回生時に減算して、この
結果をデジタル量fIDとしてデジタル/周波数変換器
11に出力する。このデジタル/周波数変換器11によ
つて、fIDはインバータ周波数の整数倍の周波数f
に変換される。この周波数fによつてカウンタ
12を動かし、このカウンタ12の出力が読出し専用メ
モリ(ROM)13−1〜13−4の番地として与えら
れる。ROM13−4には三角波のデータを書込んでお
き、この出力がデジタル/アナログ変換器14に入力さ
れて三角波に変換される。
In the microcomputer 9, digital quantities f D1 and f SD
And are added at the time of power running of the electric vehicle and subtracted at the time of regeneration, and the result is output to the digital / frequency converter 11 as a digital amount f ID . With this digital / frequency converter 11, f ID is a frequency f that is an integral multiple of the inverter frequency.
Converted to I. The counter 12 is operated by this frequency f I, and the output of the counter 12 is given as the addresses of the read-only memories (ROM) 13-1 to 13-4. Triangular wave data is written in the ROM 13-4, and this output is input to the digital / analog converter 14 and converted into a triangular wave.

一方、交流交流器5によつて検出された電動機の電流に
対応する整流器6の出力である直流電流IMfは、減算
器15に入力され、ここで、電動機電流IMPと減算さ
れて、その差分が複数の抵抗器16によつて正弦波近似
された複数の直流電圧に変換される。これらの複数の直
流電圧はそれぞれ比較器17に入力され、この比較器1
7により前記三角波と比較され、幅の異なる複数のパル
スとなつてそれぞれの比較器17から出力される。これ
らの幅の異なる各パルスは各相のデータセレクタ18に
それぞれ入力され、このデータセレクタ18に入力され
るROM13−1〜13−3の出力に基づいて、U,
V,W各相の各々120度ずつずれたPWMパルス列に
並べ換えられる。これら各相のパルス列がゲートトラン
ス19を通してインバータ3のゲート回路に加えられ、
ゲートを制御する。
On the other hand, the direct current I Mf, which is the output of the rectifier 6 corresponding to the electric current of the electric motor detected by the alternating-current AC device 5, is input to the subtractor 15, where it is subtracted from the electric motor current I MP , The difference is converted by the plurality of resistors 16 into a plurality of DC voltages that are approximated by a sine wave. These plural DC voltages are respectively inputted to the comparator 17, and the comparator 1
It is compared with the triangular wave by 7 and is output as a plurality of pulses having different widths from the respective comparators 17. These pulses having different widths are respectively inputted to the data selectors 18 of the respective phases, and based on the outputs of the ROMs 13-1 to 13-3 inputted to the data selector 18, U,
The V and W phases are rearranged into PWM pulse trains shifted by 120 degrees. The pulse train of each of these phases is applied to the gate circuit of the inverter 3 through the gate transformer 19,
Control the gate.

このように誘導電動機4に供給される電源の周波数はマ
イクロコンピユータ9によつて制御され、電圧は電動機
電流IMfが電動機電流パターンIMPに略等しくなる
ように減算機15の出力で制御される。この時、電圧と
周波数の比は略一定となり、誘導電動機4に供給される
電流は一定で、発生トルク一定の制御がなされる。
Thus, the frequency of the power source supplied to the induction motor 4 is controlled by the microcomputer 9, and the voltage is controlled by the output of the subtractor 15 so that the motor current I Mf becomes substantially equal to the motor current pattern I MP. . At this time, the voltage-frequency ratio is substantially constant, the current supplied to the induction motor 4 is constant, and the generated torque is controlled to be constant.

ところで、このようなパルス幅変調された方形波電圧で
誘導電動機4を駆動する場合、誘導電動機4を流れる電
流は完全な正弦波とはならず、かなりの高調波成分を含
んだものとなる。この高調波成分を減らすためには、前
記三角波の周波数を高くして、インバータ3の周波数1
サイクル中のパルス数を増やし、誘導電動機4のリアク
タンス分によつて平滑することにより減らすことができ
る。
By the way, when the induction motor 4 is driven by such a pulse-width-modulated square wave voltage, the current flowing through the induction motor 4 does not become a perfect sine wave, but contains a considerable harmonic component. In order to reduce this harmonic component, the frequency of the triangular wave is increased so that the frequency of the inverter 1
It can be reduced by increasing the number of pulses in the cycle and smoothing by the reactance of the induction motor 4.

しかし、一方、インバータ3の主回路に用いられるサイ
リスタ等の半導体制御素子にとつては、周波数を極度に
高くして、スイツチング損失の増大を招くことは望まし
くない。また、前記サイリスタは理想的なスイツチ機能
を有しておらず、一般には100〜200μSほどの転
流期間を必要とするため、インバータ周波数1サイクル
中のパルス数が多い程、インバータ3の出し得る出力電
圧の最大値が小さくなる。第2図はこの事情を説明する
PWMパルス列の一例を示したもので、パルスとパルス
のスリツト幅であるΔtが100〜200μSに近づい
てくると、これ以上出力電圧を上げることができなくな
る。従つて、出力電圧を更に高めるには、インバータ周
波数1サイクル中のパルス数を減らさなければならな
い。
On the other hand, however, it is not desirable for the semiconductor control element such as a thyristor used in the main circuit of the inverter 3 to have an extremely high frequency to cause an increase in switching loss. Further, since the thyristor does not have an ideal switch function and generally requires a commutation period of about 100 to 200 μS, the inverter 3 can output as the number of pulses in one cycle of the inverter frequency increases. The maximum output voltage becomes smaller. FIG. 2 shows an example of a PWM pulse train for explaining this situation. When the pulse width Δt, which is the pulse width, approaches 100 to 200 μS, the output voltage cannot be further increased. Therefore, in order to further increase the output voltage, the number of pulses in one cycle of the inverter frequency must be reduced.

このため、従来よりインバータ周波数に応じてパルス数
を切換える制御が行なわれている。第1図の従来例で
は、マイクロコンピユータ9からパルス数切換信号をR
OM13−4に出力し、ROM13−4に書込まれてい
る複数の三角波(それぞれ周波数が異なる)の中から適
当なものを選択することにより行なう方法が採られてい
る。
Therefore, conventionally, control has been performed to switch the number of pulses according to the inverter frequency. In the conventional example shown in FIG. 1, the pulse number switching signal from the microcomputer 9 is changed to R
A method is adopted in which an appropriate one is selected from a plurality of triangular waves (each having a different frequency) output to the OM 13-4 and written in the ROM 13-4.

第3図は、上記従来例で用いられているパルス数切換及
び周波数制御プログラムのフローチヤートを示したもの
である。ステツプ101においてパルス数の切換周波数
,f………fがセツトされる。ステツプ
102で、誘導電動機4の回転周波数fD1と滑り周波
数パターンfSDが読込まれる。次にステップ103で
力行か回生かを判別し、力行の場合には、ステツプ10
4でfID=fD1+fSDの周波数演算が行なわれ、
回生の場合は、ステツプ105でfID=fD1−f
SDの周波数演算が行なわれる。次に、ステツプ106
でfD1がfより小さい場合には、パルス数27が
選択される。fD1がfより大きい場合には、ステ
ツプ107でfD1がfより大きいかどうか判別さ
れ、大きい場合には、パルス数15が選択され、そうで
ない場合には、同様な判別を繰返して、誘導電動機4の
回転周波数fD1に応じた最適のパルス数が選択され
る。
FIG. 3 shows a flow chart of the pulse number switching and frequency control program used in the above conventional example. Switching frequency f 1 of the pulse number, f 2 ......... f n is excisional at step 101. At step 102, the rotation frequency f D1 of the induction motor 4 and the slip frequency pattern f SD are read. Next, in step 103, it is determined whether power running or regenerative. In the case of power running, step 10
4, the frequency calculation of f ID = f D1 + f SD is performed,
In the case of regeneration, in step 105, f ID = f D1 −f
Frequency calculation of SD is performed. Next, step 106.
When f D1 is smaller than f 1 , the number of pulses 27 is selected. If f D1 is larger than f 1, it is judged in step 107 whether f D1 is larger than f 1 , and if it is larger, the number of pulses 15 is selected. Otherwise, the same judgment is repeated. , The optimum number of pulses is selected according to the rotation frequency f D1 of the induction motor 4.

ところで、上記従来技術においては、パルス数切換えの
際に誘導電動機を流れる電流のリップルが増大するとい
う問題があった。
By the way, in the above-mentioned conventional technique, there is a problem that the ripple of the current flowing through the induction motor increases when the number of pulses is switched.

本発明の目的は、上記従来技術の欠点に鑑み、制御対象
である誘導電動機を流れる電流のリップルを減少させる
誘導電動機用可変電圧可変周波数インバータの制御装置
を提供することにある。
In view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, an object of the present invention is to provide a control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor, which reduces the ripple of the current flowing through the induction motor to be controlled.

本発明は、誘導電動機の回生時に、力行時の交流電圧の
周波数よりも高い周波数帯域で、力行時と同レベルの交
流電圧を誘導電動機に供給しうるパルスモードを選択す
る手段を設け、誘導電動機の電流リップルの減少を図る
ものである。
The present invention provides means for selecting a pulse mode capable of supplying the induction motor with an AC voltage at the same level as during power running in a frequency band higher than the frequency of the AC voltage during power running during regeneration of the induction motor. It is intended to reduce the current ripple of.

以下、本発明の作用を説明する。The operation of the present invention will be described below.

上記従来例では、パルス数の切換は力行時も回生時も同
じインバータ周波数に対応して行なわれていた。即ちイ
ンバータ周波数fに対しては、パルス数が271
5の切換が対応し、これは力行時も回生時も同一である
ということである。
In the above-mentioned conventional example, the number of pulses is switched corresponding to the same inverter frequency during power running and during regeneration. That is, the number of pulses is 271 with respect to the inverter frequency f 1 .
Switching of 5 corresponds, which means that it is the same during powering and during regeneration.

一方、誘導電動機4の一相分の等価回路は第4図に示す
如くなつており、力行時と回生時とでは等価回路を流れ
る電流Iの向きが反対となる。図では電流Iの向
きは、力行時を実線矢印で、回生時を破線矢印で示して
いる。また、誘導電動機4に供給する電圧と周波数の比
を一定にする制御は、最終的には励磁電流Iを一定に
して、界磁々束を一定にするためのものである。しか
し、励磁電流Iが大き過ぎると界磁鉄心が飽和して、
インダクタンス低下により突入電流(過電流)が流れ
る。小さ過ぎると、電動機の利用効率を悪くする。上記
のように、電流Iの向きが力行時と回生時とでは反
対となるため、力行時の端子電圧V>Vとな
り、回生時の端子電圧V<Vとなり、界磁磁束
を一定とした時のインバータ周波数に対する電動機電圧
の特性を示した第5図に示す如く、パルスモードAのイ
ンバータ出力電圧は力行時Vの方が回生時のVより
も高くなってしまう。なお、図中、符号20は力行時
の、符号21は回生時の端子電圧(電動機電圧)V
示している。
On the other hand, the equivalent circuit for one phase of the induction motor 4 is as shown in FIG. 4, and the direction of the current I 1 flowing through the equivalent circuit is opposite between during power running and during regeneration. In the figure, the direction of the current I 1 is indicated by a solid arrow during power running and by a broken arrow during regeneration. Further, the control for making the ratio of the voltage and frequency supplied to the induction motor 4 constant is for finally making the exciting current I 0 constant and making the field flux constant. However, when the exciting current I 0 is too large, the field iron core saturates,
Inrush current (overcurrent) flows due to the decrease in inductance. If it is too small, the utilization efficiency of the electric motor will be deteriorated. As described above, since the direction of the current I 1 is opposite during power running and during regeneration, the terminal voltage V 1 > V 0 during power running, the terminal voltage V 1 <V 0 during regeneration, and the field magnetic flux. as shown in FIG. 5 shows the characteristics of the motor voltage to the inverter frequency when the constant, the inverter output voltage of the pulse mode a towards the power running V 1 is becomes higher than V 1 of the regenerative. In the figure, reference numeral 20 indicates the terminal voltage (motor voltage) V 1 during power running and reference numeral 21 during regeneration.

このように、従来のようにパルス数を力行時も回生時も
同じインバータ周波数で切換えると、以下の理由から電
動機電流のリップルが増大してしまう。すなわち、PW
M変調パルス列の最小スリツト幅は力行時の方が狭くな
り、サイリスタの転流期間に対しては回生時の方が最小
スリツト幅が大きいため余裕があることになる。
In this way, if the number of pulses is switched at the same inverter frequency during power running and regeneration as in the conventional case, the ripple of the motor current will increase for the following reasons. That is, PW
The minimum slit width of the M-modulated pulse train is narrower during power running, and there is a margin for the commutation period of the thyristor during regeneration, because the minimum slit width is larger.

従つて、この事はf>f>fなるインバータ周
波数において、パルスモードAの三角波でPWM変調で
きるはずのところを、これより1段低いインバータ周波
数のパルスモードBの三角波で変調することになるた
め、PWM変調パルス列に含まれる高調波成分の増大に
より、誘導電動機4のリツプル(ピーク電流値)が大き
くなる。これは電動機の内部損失を招くばかりでなく、
インバータにピーク電流を転流し得る能力を持たせなけ
ればならなくなり、容量の大きな素子(サイリスタ等)
を必要とし、コストを増大させる欠点が生じる。
Therefore, this means that at the inverter frequency f 1 >f> f 2 , PWM modulation can be performed with the triangular wave of the pulse mode A, but it is modulated with the triangular wave of the pulse mode B having an inverter frequency one step lower than this. Therefore, the ripple (peak current value) of the induction motor 4 increases due to the increase in the harmonic component contained in the PWM modulation pulse train. This not only causes internal loss of the motor,
Since the inverter must have the ability to commutate the peak current, it has a large capacity (thyristor, etc.).
Is required, and there is a drawback that the cost is increased.

よって、上記した本発明者らが見出した従来技術の欠点
を解決するため、回生時に、力行時の交流電圧の周波数
よりも高い周波数帯域で、力行時と同レベルの交流電圧
を誘導電動機に供給しうるパルスモードを選択するよう
にしたものである。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art found by the present inventors, an AC voltage of the same level as during power running is supplied to the induction motor during regeneration in a frequency band higher than the frequency of the AC voltage during power running. The pulse mode that can be used is selected.

以下、本発明の誘導電動機用可変電圧可変周波数インバ
ータの制御装置の一実施例を従来例と同部品は同符号を
用いて図により説明する。
An embodiment of a control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings using the same reference numerals for the same parts as the conventional example.

第6図は本実施例の誘導電動機用可変電圧可変周波数イ
ンバータの制御装置の構成を示したブロツク図である。
誘導電動機4に供給される電源の周波数はマイクロコン
ピユータ9によつて制御され、電圧は減算器15の出力
で制御され、各部品の構成は従来例と全く同一であるた
め説明は省略する。本実施例の従来例と異なる所は、マ
イクロコンピユータ9のパルス数切換プログラム中で、
力行時と回生時とを区別し、パルス切換時のインバータ
周波数が回生時に力行時よりも高い周波数が選択される
ようにしてある点にある。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control device for the variable voltage variable frequency inverter for the induction motor of this embodiment.
The frequency of the power supplied to the induction motor 4 is controlled by the microcomputer 9, the voltage is controlled by the output of the subtractor 15, and the configuration of each component is exactly the same as that of the conventional example, so the description thereof will be omitted. The difference from the conventional example of this embodiment is that in the pulse number switching program of the microcomputer 9,
This is because the power-running time and the regenerative time are distinguished from each other, and the inverter frequency at the time of pulse switching is selected at the time of regenerative power to be higher than that at the time of power-running.

第7図は上記実施例のパルス数切換及び周波数制御プロ
グラムのフローチヤートを示すものである。ステツプ2
01で、誘導電動機4の回転周波数fD1と滑り周波数パ
ターンfSDが読込まれる。ステツプ202で力行か回生
かを判別し、力行の場合は、ステツプ203でfID=f
D1+fSDの周波数演算が行なわれる。次にステツプ20
4に進み力行時のパルス数の切換周波数f11,f21,…
…fn1がセツトされる。その後ステツプ205で、誘導
電動機4の回転周波数fD1がf11より小さいかどうか判
別され、小さい場合にはパルス数27が選択される。小
さくない場合にはステツプ206に行き、fD1がf11
り大きいかどうか判別され、大きい場合にはパルス数1
5が選択される。そうでない場合は同様のステツプによ
り次次と判別されて誘導電動機4の回転周波数fD1に応
じた最適のパルス数が選択される。ステツプ202で力
行でない場合、即ち回生時にはステツプ207に行き、
ID=fD1−fSDの周波数演算が行なわれ、次にステツ
プ208で回生時のパルス数の切換周波数f12,f22
…fn2がセツトされる。その後ステツプ209でfD1
12より小さいと判別された場合にはパルス数27が選
択され、そうでない場合はステツプ210に行き、fD1
がf12より大きいかどうか判別され大きい場合にはパル
ス数15が選ばれそうでない場合には同様のステツプを
繰返して誘導電動機4の回転周波数fD1に応じた最適の
パルス数が選択される。
FIG. 7 shows a flow chart of the pulse number switching and frequency control program of the above embodiment. Step 2
At 01, the rotation frequency f D1 of the induction motor 4 and the slip frequency pattern f SD are read. In step 202, it is determined whether power running or regenerative. In the case of power running, in step 203 f ID = f
The frequency calculation of D1 + f SD is performed. Next, step 20
Proceed to 4 during power running of the number of pulses of the switching frequency f 11, f 21, ...
... f n1 is set. Thereafter, at step 205, it is judged if the rotation frequency f D1 of the induction motor 4 is smaller than f 11 , and if it is smaller, the number of pulses 27 is selected. If not smaller, go to step 206 and determine whether f D1 is larger than f 11 ; if larger, the number of pulses is 1
5 is selected. If not, the next step is determined by the same step, and the optimum number of pulses corresponding to the rotation frequency f D1 of the induction motor 4 is selected. If not powering at step 202, that is, go to step 207 during regeneration,
The frequency calculation of f ID = f D1 -f SD is performed, and then, in step 208, the switching frequency f 12 , f 22 ... Of the pulse number during regeneration.
... f n2 is set. After that, if it is determined in step 209 that f D1 is smaller than f 12 , the pulse number 27 is selected, and if not, the process proceeds to step 210 and f D1
There optimal number of pulses corresponding to the rotation frequency f D1 of the induction motor 4 repeats the same step when the pulse number 15 is not likely to be selected if it is determined whether or larger than f 12 larger is selected.

このように、本実施例では、ステツプ204、ステツプ
208のそれぞれにおいて力行時と回生時に適したパル
ス切換周波数のセツトを行ない、回生時のパルス切換周
波数のセツト値を力行時のそれよりも高くしてある。例
えば力行時に27パルスから15パルスに切換えるイン
バータ周波数f11よりは、回生時に15パルスから27
パルスに切換えるインバータ周波数f12の方が高い周波
数値となつている。
As described above, in this embodiment, in each of steps 204 and 208, a pulse switching frequency set suitable for power running and regeneration is set, and the set value of pulse switching frequency during regeneration is set higher than that for power running. There is. For example, from the inverter frequency f 11 that switches from 27 pulses to 15 pulses during power running, from 15 pulses to 27 pulses during regeneration.
The inverter frequency f 12 for switching to the pulse has a higher frequency value.

本実施例では、回生時のパルス数切換のインバータ周波
数を力行時のそれよりも高めにとつてあるため、回生時
に最も適したパルスモードの三角波を使用してPWM変
調を行ない、インバータ3を制御することにより、PW
M変調パルス列に含まれる高調波成分の増大を防止し
て、誘導電動機4の電流のリツプルを小さくし得る効果
がある。従つて、誘導電動機4の内部高調波損失を低減
し得るばかりでなく、リツプルが小さくピーク電流が低
く押さえられるため、インバータ3の転流能力を低く設
計することができ、誘導電動機4及びインバータ3を小
形軽量化して安価とする効果がある。
In this embodiment, since the inverter frequency for switching the pulse number during regeneration is set higher than that during power running, PWM modulation is performed using the triangular wave in the pulse mode most suitable for regeneration to control the inverter 3. PW
There is an effect that the ripple of the current of the induction motor 4 can be reduced by preventing the increase of the harmonic component contained in the M modulation pulse train. Therefore, not only the internal harmonic loss of the induction motor 4 can be reduced, but also the ripple is small and the peak current can be suppressed low, so that the commutation capability of the inverter 3 can be designed low, and the induction motor 4 and the inverter 3 can be designed. It has the effect of making it smaller and lighter and cheaper.

なお、本実施例の変調方式として、出力電圧パターンを
与える直流電圧と、PWMパルス制御のための搬送波と
して三角波とを用いる例をとつて説明したが、本発明は
これに限定されるものでなくパルス数とパルス幅を制御
するインバータの全てに適用することができる。
In addition, as the modulation method of the present embodiment, an example of using a DC voltage that gives an output voltage pattern and a triangular wave as a carrier for PWM pulse control has been described, but the present invention is not limited to this. It can be applied to all inverters that control the number of pulses and the pulse width.

以上記述した如く本発明の誘導電動機用可変電圧可変周
波数インバータの制御装置によれば、制御対象である誘
導電動機を流れる電流のリツプル分を減少させることが
できる効果を有するものである。
As described above, the control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor according to the present invention has an effect of reducing the ripple amount of the current flowing through the induction motor to be controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の誘導電動機用可変電圧可変周波数インバ
ータの制御装置の構成例を示したブロツク図、第2図は
PWM変調パルス列の一例を示した説明図、第3図は第
1図で示したマイクロコンピユータのプログラムフロー
チャート図、第4図は第1図で示した誘導電動機4の一
相分の等価回路図、第5図は第1図で示したインバータ
の周波数と出力電圧との関係を示した線図、第6図は本
発明を適用した誘導電動機用可変電圧可変周波数インバ
ータの制御装置の一実施例の構成を示したブロツク図、
第7図は第6図に示したマイクロコンピユータのプログ
ラムフローチヤート図である。 3……インバータ、4……誘導電動機、9……マイクロ
コンピユータ、13−1〜13−4……読出し専用メモ
リ、15……減算器、16……抵抗器、17……比較
器、18……データセレクタ。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a conventional variable voltage variable frequency inverter controller for an induction motor, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a PWM modulation pulse train, and FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 4 is a program flow chart of the microcomputer, FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of one phase of the induction motor 4 shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a relationship between the frequency of the inverter shown in FIG. 1 and the output voltage. The diagram shown in FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor to which the present invention is applied,
FIG. 7 is a program flow chart of the microcomputer shown in FIG. 3 ... Inverter, 4 ... Induction motor, 9 ... Microcomputer, 13-1 to 13-4 ... Read-only memory, 15 ... Subtractor, 16 ... Resistor, 17 ... Comparator, 18 ... … Data selector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神保 佳司 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 射場本 正彦 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 棚町 徳之助 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−136131(JP,A) 特開 昭54−63218(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Koji Jimbo, 1070 Ige, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Mito Plant (72) Inventor Masahiko Masamoto 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor, Tokunosuke Tanamachi, 3-1-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (56) Reference: JP-A-51-136131 (JP, A) ) JP-A-54-63218 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御対象の誘導電動機に、パルス幅変調さ
れた交流電圧を供給し、該交流電圧の周波数の変化に対
応して、該交流電圧の1サイクル中に含まれるパルス数
を切換えて、該交流電圧と周波数との比をほぼ一定とす
る制御を行なう誘導電動機用可変電圧可変周波数インバ
ータの制御装置において、 前記誘導電動機の回生時に、力行時の前記交流電圧の周
波数よりも高い周波数帯域で、力行時と同レベルの交流
電圧を前記誘導電動機に供給しうるパルスモードを選択
する手段を設けたことを特徴とする誘導電動機用可変電
圧可変周波数インバータの制御装置。
1. An induction motor to be controlled is supplied with a pulse width-modulated AC voltage, and the number of pulses included in one cycle of the AC voltage is switched in response to a change in the frequency of the AC voltage. In the controller of the variable voltage variable frequency inverter for an induction motor, which performs control to make the ratio of the AC voltage and the frequency substantially constant, a frequency band higher than the frequency of the AC voltage during power running during regeneration of the induction motor. 2. A control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor, comprising means for selecting a pulse mode capable of supplying the induction motor with an AC voltage at the same level as during power running.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記パル
スモードの選択は、交流電圧1サイクル中に含まれるパ
ルス数を切換える時の該交流電圧の周波数を、同一パル
ス数の切換において、前記誘導電動機の力行時に供給さ
れる交流電圧の周波数よりも、回生時の周波数の方が高
くなるように設定したことを特徴とする誘導電動機用可
変電圧可変周波数インバータの制御装置。
2. The selection of the pulse mode according to claim 1, wherein the frequency of the alternating voltage when switching the number of pulses included in one cycle of the alternating voltage is the same as the switching of the same number of pulses. A control device for a variable voltage variable frequency inverter for an induction motor, wherein a frequency during regeneration is set to be higher than a frequency of an AC voltage supplied during power running of the induction motor.
JP56185287A 1981-11-20 1981-11-20 Control device for variable voltage variable frequency inverter for induction motor Expired - Lifetime JPH0612956B2 (en)

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JP6447373B2 (en) * 2015-06-11 2019-01-09 株式会社デンソー Rotating machine control device

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