JPH06153588A - Electric-power control device for ac induction motor - Google Patents
Electric-power control device for ac induction motorInfo
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- JPH06153588A JPH06153588A JP4332125A JP33212592A JPH06153588A JP H06153588 A JPH06153588 A JP H06153588A JP 4332125 A JP4332125 A JP 4332125A JP 33212592 A JP33212592 A JP 33212592A JP H06153588 A JPH06153588 A JP H06153588A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は交流誘導電動機用電力制
御装置に関し、さらに詳しくは、電動機のインピーダン
スを検出して自動的に電動機の運転状態に対して最も効
率の高い運転電圧に調整し、しかも電動機の負荷状態に
極めて高速に追従するようにした誘導電動機用省電力制
御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power control device for an AC induction motor, and more specifically, it detects the impedance of the motor and automatically adjusts it to the most efficient operating voltage for the operating state of the motor. Moreover, the present invention relates to a power saving control device for an induction motor, which follows the load state of the motor at an extremely high speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、誘導電動機用の省電力制御装置と
して誘導電動機の電力、力率等のパラメータを利用して
誘導電動機の負荷を検知するようにした力率制御装置が
提案されていた。これらの力率制御装置は電動機の負荷
変動が緩やかな場合には効果的であった。しかし、コン
プレッサー等の脈動負荷、あるいは、工作機械や射出成
形機等のように無負荷状態から最大負荷まで0.1秒以
内の瞬間にインパクト負荷が加えられると、負荷検知が
不可能となって制御装置が負荷急変に応答できなかっ
た。その理由は、電動機がアイドル時に低電圧で駆動さ
れているときに、電動機にインパクト負荷がかかると、
その瞬間に電動機のすべりが急に上昇するからである。
すなわち、負荷急増時に電動機のすべりが急上昇する
と、電動機の回転数が減少するため電力の増加はなく、
電力は逆に減少し、一方、高くならなければならない力
率は逆に減少する傾向となる。このとき、制御装置は電
力の減少または力率の低下に応答して、上昇させなけれ
ばならない電動機の端子電圧を下げてしまうため、制御
不能となり、電動機の負荷急増に対して応答性が悪かっ
た。2. Description of the Related Art Conventionally, as a power saving control device for an induction motor, there has been proposed a power factor control device which detects a load of the induction motor by using parameters such as electric power and power factor of the induction motor. These power factor control devices were effective when the load fluctuation of the electric motor was gentle. However, if a pulsating load such as a compressor is applied, or if an impact load is applied from the unloaded state to the maximum load within 0.1 seconds, such as in machine tools and injection molding machines, load detection becomes impossible. The controller could not respond to a sudden change in load. The reason is that when the electric motor is driven at a low voltage at idle, if an impact load is applied to the electric motor,
This is because the slip of the electric motor suddenly rises at that moment.
That is, if the slip of the electric motor suddenly rises when the load increases suddenly, the number of rotations of the electric motor decreases, so there is no increase in the electric power.
Electric power decreases conversely, while the power factor that must be higher tends to decrease conversely. At this time, the control device lowers the terminal voltage of the electric motor that must be increased in response to the decrease in the electric power or the decrease in the power factor, so that the control becomes impossible and the responsiveness to the sudden increase in the load of the electric motor is poor. .
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この発明は省電力制御
のための制御目標を電動機インピーダンスにすること
で、トルク急増時の応答性を極めて高速化することを可
能として優れた制御性を実現するためになされた。トル
クとすべりと電動機インピーダンスの関係は以下の様に
なっている。 (1)トルク増→すべり増→電動機インピーダンス減 (2)トルク減→すべり減→電動機インピーダンス増 つまり電動機インピーダンスを一定にすることで負荷ト
ルクが変化しても一定のすべりで電動機の運転をするこ
とが可能で、インピーダンス値を、誘導電動機の最も効
率の良いすべりのときの値になるように設定すると電動
機の高効率運転を可能にすることができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention realizes excellent controllability by making it possible to extremely speed up the response at the time of sudden torque increase by setting the control target for power saving control to the motor impedance. Made for. The relationship between torque, slip, and motor impedance is as follows. (1) Torque increase → Slip increase → Motor impedance decrease (2) Torque decrease → Slip decrease → Motor impedance increase In other words, by making the motor impedance constant, operate the motor with a constant slip even if the load torque changes. And the impedance value is set to a value at the time of the most efficient slip of the induction motor, it is possible to operate the motor with high efficiency.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の電力制御装置は、誘導電動機の運転イン
ピーダンスを演算して、この運転インピーダンスを予じ
め定められた基準インピーダンスと比較し、両インピー
ダンスの偏差が零となるように電圧調整手段を制御する
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, the power control device of the present invention calculates the operating impedance of an induction motor and compares the operating impedance with a predetermined reference impedance. The voltage adjusting means is controlled so that the deviation between both impedances becomes zero.
【0005】[0005]
【作用】この発明は誘導電動機の運転インピーダンスを
検出して、運転インピーダンスと誘導電動機の端子電圧
を最適基準インピーダンスとの偏差を零にする制御信号
を電圧調整手段に与えることにより、誘導電動機を常時
最適インピーダンスで駆動して高効率運転を可能とでき
る。According to the present invention, the operating impedance of the induction motor is detected by detecting the operating impedance of the induction motor and applying a control signal to the voltage adjusting means to make the deviation between the operating impedance and the terminal voltage of the induction motor zero the optimum reference impedance. High efficiency operation can be achieved by driving with the optimum impedance.
【0006】[0006]
【実施例】図1は実際の誘導電動機の等価回路を示し、
図2は誘導電動機の簡易等価回路を示す。図1におい
て、下記信号はそれぞれ V1 :1次電圧 I1 :1次電流 I0 :励磁電流 I2 :1次換算2次電流 R1 :1次巻線抵抗 [Ω] l1 :1次巻線インダクタンス [H] Ri :励磁抵抗分 [Ω] L1 :励磁インダクタンス [H] l2’:1次換算2次インダクタンス [H] R2’:1次換算2次抵抗 [Ω] ω1 :1次入力角周波数 [rad/
sec] s :すべり を表わす。ここで下記式FIG. 1 shows an equivalent circuit of an actual induction motor,
FIG. 2 shows a simple equivalent circuit of the induction motor. In FIG. 1, the following signals are respectively V1: primary voltage I1: primary current I0: exciting current I2: primary conversion secondary current R1: primary winding resistance [Ω] l1: primary winding inductance [H] Ri: Excitation resistance [Ω] L1: Excitation inductance [H] 12 ': Primary conversion secondary inductance [H] R2': Primary conversion secondary resistance [Ω] ω1: Primary input angular frequency [rad /
sec] s: represents slip. Where:
【0007】[0007]
【式1】 は誘導電動機の機械的出力を電気的に表現したものであ
る。誘導電動機の運転インピーダンスは V1/I1
であり、もし運転インピーダンスが一定になるように制
御するとすればこれらの変数のなかで{R1、l1、R
i、L1、l2’、R2’、ω1}は不変であるはずな
ので、すべり s は一定となっているはずである。次
に図2において、下記記号はそれぞれ X :1次換算電動機漏れリアクタンス[Ω] g0 :励磁コンダクタンス [Ω−1] b0 :励磁サセプタンス [Ω−1] J :定数 x1 :1次巻線インダクタンス(ω1l1) x2’ :1次換算2次インダクタンス(ω1l2’) を表わす。誘導電動機の固定損と負荷損が等しくなった
ときが誘導電動機の効率が最高となったときである。固
定損は g0 での損失であり、負荷損はR1およびR
2’での損失である。g0での電力消費Paは下記式[Formula 1] Is an electrical representation of the mechanical output of the induction motor. The operating impedance of the induction motor is V1 / I1
Therefore, if the operating impedance is controlled to be constant, among these variables, {R1, l1, R
Since i, L1, 12 ', R2', ω1} should be invariant, the slip s should be constant. Next, in FIG. 2, the following symbols are X: primary conversion motor leakage reactance [Ω] g0: exciting conductance [Ω −1 ] b0: exciting susceptance [Ω −1 ] J: constant x1: primary winding inductance ( ω1l1) x2 ′: Represents a primary conversion secondary inductance (ω1l2 ′). When the fixed loss and the load loss of the induction motor become equal, the efficiency of the induction motor becomes maximum. The fixed loss is the loss at g0, and the load loss is R1 and R
It is a loss at 2 '. The power consumption Pa at g0 is the following formula
【0008】[0008]
【式2】Pa=Vl2・g0 [W] で表わされ、R1とR2’での電力消費Pcは下記式[Equation 2] Pa = Vl 2 · g0 [W] and the power consumption Pc at R1 and R2 ′ is expressed by the following equation.
【0009】[0009]
【式3】 で表わされる。誘導電動機の効率最高点ではPa=Pc
となる。つまり、固定損g0は下記式[Formula 3] It is represented by. Pa = Pc at the highest efficiency of the induction motor
Becomes That is, the fixed loss g0 is
【0010】[0010]
【式4】 となり、すべりsは、[Formula 4] And the slip s is
【0011】[0011]
【式5】 となる。簡単に説明するとすべり s の解は正と負の
解が存在し、電動機の場合は正の解となり、変数として
はXの値が周波数に比例するのみであり、周波数一定の
もとでは最高効率のためのすべり s が特定できるこ
とが分る。[Formula 5] Becomes Briefly, there are positive and negative solutions for the slip s, which is a positive solution for motors, and the variable X is only proportional to the frequency. It can be seen that the slip s for can be specified.
【0012】図3において、省電力制御装置10は交流
電源12と誘導電動機14との間に接続されている。省
電力制御装置10は交流電源12と誘導電動機14との
間に接続されて誘導電動機14の端子電圧を最適レベル
に調整するための電圧調整器16と、誘導電動機14の
端子電流を検出する電流検出器18と、誘導電動機14
の端子電圧を検出する電圧検出器20と、インピーダン
ス演算器22と、基準インピーダンス設定器24と、誤
差検出器26と、積分器28とで構成されている。イン
ピーダンス演算器22は電流検出器18と電圧検出器2
0で検出された、端子電流18aと端子電圧20aとか
ら誘導電動機14のインピーダンスを算出し、電動機ま
たは運転インピーダンス22aを発生する。一方、基準
インピーダンス設定器24は誘導電動機14の高効率運
転のためのインピーダンスであるべき最適インピーダン
ス設定値24aを発生する。誤差検出器26は(最適イ
ンピーダンス設定値24a−運転インピーダンス22
a)を算出し、誤差値Errとして積分器28に送出す
る。積分器28は制御系の安定のため誤差値を積分して
出力電圧調整信号28aとして出力信号発生器29に出
力する。出力信号発生器29は出力電圧調整信号28a
が上昇したときはパルス幅の大きな出力信号29aを発
生し、信号28aが下降したときはパルス幅の狭い出力
信号29aを出力する。このように、出力信号発生器2
9は誤差信号Errが零となるような出力信号29aを
発生する。電圧調整器16は出力信号29aにより誘導
電動機14に印加される電圧を誤差値Errが零となる
ように制御する。この結果、誘導電動機14は常に最適
インピーダンスで運転されて顕著な省電力効果が得られ
る。さらに、トルク脈動の大きな電動機や変動負荷用の
電動機において、トルクが急増したときに電圧が高速応
答することができて電動機の円滑な運転が可能となる。In FIG. 3, the power saving control device 10 is connected between the AC power supply 12 and the induction motor 14. The power saving control device 10 is connected between the AC power supply 12 and the induction motor 14 and is a voltage regulator 16 for adjusting the terminal voltage of the induction motor 14 to an optimum level, and a current for detecting the terminal current of the induction motor 14. Detector 18 and induction motor 14
The voltage detector 20 for detecting the terminal voltage of the device, an impedance calculator 22, a reference impedance setting device 24, an error detector 26, and an integrator 28. The impedance calculator 22 includes a current detector 18 and a voltage detector 2.
The impedance of the induction motor 14 is calculated from the terminal current 18a and the terminal voltage 20a detected at 0, and the motor or operating impedance 22a is generated. On the other hand, the reference impedance setting device 24 generates an optimum impedance setting value 24a which should be an impedance for high efficiency operation of the induction motor 14. The error detector 26 is (optimal impedance setting value 24a-operating impedance 22
a) is calculated and sent to the integrator 28 as the error value Err. The integrator 28 integrates the error value for stability of the control system and outputs it as the output voltage adjustment signal 28a to the output signal generator 29. The output signal generator 29 outputs the output voltage adjustment signal 28a.
When the signal 28a rises, an output signal 29a with a large pulse width is generated, and when the signal 28a falls, an output signal 29a with a narrow pulse width is output. In this way, the output signal generator 2
9 produces an output signal 29a such that the error signal Err becomes zero. The voltage regulator 16 controls the voltage applied to the induction motor 14 by the output signal 29a so that the error value Err becomes zero. As a result, the induction motor 14 is always operated with the optimum impedance and a remarkable power saving effect is obtained. Further, in an electric motor with large torque pulsation or an electric motor for fluctuating loads, when the torque sharply increases, the voltage can respond at high speed, and the electric motor can be smoothly operated.
【0013】図4は本発明の望ましい第2実施例による
省電力制御装置10’を示し、図1と同一部品について
は同一符号を付してある。図4において、省電力制御装
置10’はインピーダンス補償部30を具える。インピ
ーダンス補償部30は端子電圧に対応した検出電圧信号
20aによりインピーダンス値を補償する電圧補償器3
2と乗算器34とを具え、電圧補償器32は検出電圧信
号20aに応じたインピーダンス補償値32aを発生す
る。電圧補償器32は電動機負荷に対応した複数の補償
カーブ32bを有し、電圧信号20aに応答して任意の
補償カーブ32aを選択できるようにしてある。電圧信
号20aに応じたインピーダンス補償値32aは乗算器
34に供給され、そこで基準インピーダンス値24aと
乗算されて最適インピーダンス34aが出力される。誤
差検出器26は(最適インピーダンス値34a−運転イ
ンピーダンス22a)を算出し、誤差値として積分28
に送出する。積分器28は制御系の安定のため誤差値を
積分し、出力電圧調整信号28aとして出力信号発生器
29に出力する。電圧調整器16は出力信号29aによ
り誘導電動機14の端子電圧を誤差信号Errが零とな
るように制御する。このように、基準インピーダンス値
24aは電動機印加電圧である検出電圧20aにより補
償されて最適インピーダンス34aとなるため、電動機
14には常に最適電圧が供給されて電動機14は一定の
最適インピーダンスで運転される。FIG. 4 shows a power saving control apparatus 10 'according to a second preferred embodiment of the present invention, in which the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In FIG. 4, the power saving control device 10 ′ includes an impedance compensation unit 30. The impedance compensator 30 is a voltage compensator 3 for compensating the impedance value by the detected voltage signal 20a corresponding to the terminal voltage.
2 and a multiplier 34, the voltage compensator 32 generates an impedance compensation value 32a according to the detected voltage signal 20a. The voltage compensator 32 has a plurality of compensation curves 32b corresponding to the motor load so that any compensation curve 32a can be selected in response to the voltage signal 20a. The impedance compensation value 32a corresponding to the voltage signal 20a is supplied to the multiplier 34, where it is multiplied by the reference impedance value 24a and the optimum impedance 34a is output. The error detector 26 calculates (optimal impedance value 34a-operating impedance 22a) and integrates it as an error value 28
Send to. The integrator 28 integrates the error value to stabilize the control system, and outputs it as the output voltage adjustment signal 28a to the output signal generator 29. The voltage regulator 16 controls the terminal voltage of the induction motor 14 by the output signal 29a so that the error signal Err becomes zero. In this way, the reference impedance value 24a is compensated by the detection voltage 20a that is the voltage applied to the motor to become the optimum impedance 34a, so that the optimum voltage is always supplied to the electric motor 14 and the electric motor 14 is operated at a constant optimum impedance. .
【0014】図5は本発明の望ましい第3実施例でイン
バータ装置により構成された省電力制御装置40のブロ
ック図を示す。図5において、省電力制御装置40は交
流電源42と誘導電動機44との間に接続されている。
省電力制御装置40は交流電源42からの電源電圧を直
流電圧に整流する整流回路46と、直流電圧を可変電圧
・可変周波数の交流電圧に変換するインバータ部48
と、インバータ部48を制御する制御回路50を具え
る。省電力制御装置40はさらに電動機44の端子電流
を検出する電流検出器52と、電動機の端子電圧を検出
する電圧検出器54と、電動機44の運転インピーダン
スを算出するインピーダンス演算部56と、最適インピ
ーダンス発生器またはインピーダンス補償部58と、誤
差検出器60と、積分器62とを具える。FIG. 5 is a block diagram of a power saving control device 40 constructed by an inverter device according to a third preferred embodiment of the present invention. In FIG. 5, the power saving control device 40 is connected between the AC power supply 42 and the induction motor 44.
The power saving control device 40 includes a rectifier circuit 46 that rectifies a power supply voltage from an AC power supply 42 into a DC voltage, and an inverter unit 48 that converts the DC voltage into an AC voltage having a variable voltage and a variable frequency.
And a control circuit 50 for controlling the inverter unit 48. The power saving control device 40 further includes a current detector 52 that detects the terminal current of the electric motor 44, a voltage detector 54 that detects the terminal voltage of the electric motor 44, an impedance calculator 56 that calculates the operating impedance of the electric motor 44, and an optimum impedance. It comprises a generator or impedance compensator 58, an error detector 60 and an integrator 62.
【0015】制御回路50は三角波信号64aを発生す
るための三角波発生器64と、積分器62の出力電圧調
整信号62aと、三角波信号64aと出力電圧調整信号
62aとの電圧比較器66とを具え、比較器66は三角
波信号64aと出力電圧調整信号62aとを比較してP
WM変調信号PWMVを発生する。波形分割部68はP
WMV信号を三相波形に分割して駆動波形をドライブ回
路70に送出する。ドライブ回路70はインバータ部4
8を駆動する。マイクロコンピュータ72は制御回路5
0内の各種制御信号を発生するとともに、端子電圧の運
転周波数に対応する周波数信号50aを出力する。The control circuit 50 includes a triangular wave generator 64 for generating a triangular wave signal 64a, an output voltage adjusting signal 62a of the integrator 62, and a voltage comparator 66 for the triangular wave signal 64a and the output voltage adjusting signal 62a. The comparator 66 compares the triangular wave signal 64a with the output voltage adjustment signal 62a and outputs P
The WM modulation signal PWMV is generated. The waveform dividing unit 68 is P
The WMV signal is divided into three-phase waveforms and the drive waveforms are sent to the drive circuit 70. The drive circuit 70 is the inverter unit 4
Drive eight. The microcomputer 72 is the control circuit 5
It generates various control signals within 0 and outputs a frequency signal 50a corresponding to the operating frequency of the terminal voltage.
【0016】最適インピーダンス発生器58は基準イン
ピーダンス74aを出力する基準インピーダンス設定器
74と、周波数信号72aに応答して周波数補償信号7
6aを出力する周波数補償器76aと、電動機44の端
子電圧に対応した検出電圧値54aにより電圧補償信号
78aを出力する電圧補償器78と、基準インピーダン
ス74aと、周波数補償信号76aと、電圧補償信号7
8aとにより電動機44の周波数および端子電圧により
補償された最適基準インピーダンス80aを演算する乗
算器80とを備える。周波数補償器76は電動機44の
運転周波数と電動機負荷に対応した複数の補償カーブ7
6bを有し、周波数信号72aに応答して任意の補償カ
ーブ76bを選択できるようにしてある。電圧補償器7
8は端子電圧と電動機負荷に対応した複数の補償カーブ
78bを有し、電圧信号54aに応答して任意の補償カ
ーブ78bを選択できるようにしてある。The optimum impedance generator 58 includes a reference impedance setting unit 74 for outputting a reference impedance 74a and a frequency compensation signal 7 in response to the frequency signal 72a.
6a, a voltage compensator 78 that outputs a voltage compensation signal 78a according to the detected voltage value 54a corresponding to the terminal voltage of the motor 44, a reference impedance 74a, a frequency compensation signal 76a, and a voltage compensation signal. 7
8a and a multiplier 80 that calculates the optimum reference impedance 80a compensated by the frequency and terminal voltage of the electric motor 44. The frequency compensator 76 has a plurality of compensation curves 7 corresponding to the operating frequency of the electric motor 44 and the electric motor load.
6b so that any compensation curve 76b can be selected in response to the frequency signal 72a. Voltage compensator 7
Reference numeral 8 has a plurality of compensation curves 78b corresponding to the terminal voltage and the motor load, and an arbitrary compensation curve 78b can be selected in response to the voltage signal 54a.
【0017】次に図5のインバータ装置の動作につき、
図6、7の波形図を元に説明する。今、電動機44の負
荷トルクT2がa点で上昇したとする。このとき、電動
機すべりが増加し、電動機回転数N2が若干低下する。
それと同時に電動機インピーダンスZ1が低下する。電
動機インピーダンスZ1が低下すると、最適インピーダ
ンス値Z2(80a)と差が生じ、誤差検出器60の出
力60aに“+”の出力が生じる。説明簡略化のため電
圧補償器78のパターンを一定定数とする。積分器62
の出力の出力電圧調整信号62aは上昇を開始し、パル
ス幅変調(PWM)信号PWMVは導通幅が広がり、出
力電圧が上昇する。b点から負荷トルクは一定となり、
電動機インピーダンス56aが最適インピーダンス値8
0aと一致すると、誤差信号Errは零となり、出力電
圧調整信号62aは一定の値を維持する。c点で電動機
44の負荷トルクT2が下降したとする。このとき、電
動機すべりが減少し電動機回転数N2が若干増加する。
それと同時に電動機インピーダンスZ1(56a)が上
昇する。電動機インピーダンスZ1が上昇すると、最適
インピーダンス値Z2(80a)と差が生じ、誤差検出
器60の出力Errに“−”の出力が生じる。積分器6
2の出力の出力電圧調整信号62aは下降を開始し、パ
ルス幅変調(PWM)信号PWMVは導通幅が狭まり、
出力電圧が下降する。d点から負荷トルクは一定とな
り、電動機インピーダンスZ1が最適インピーダンス値
Z2と一致すると誤差信号Errは零となり、出力電圧
調整信号62aは一定の値を維持する。Next, regarding the operation of the inverter device of FIG.
Description will be given based on the waveform diagrams of FIGS. Now, it is assumed that the load torque T2 of the electric motor 44 increases at point a. At this time, the motor slip increases and the motor speed N2 decreases slightly.
At the same time, the motor impedance Z1 decreases. When the motor impedance Z1 decreases, a difference from the optimum impedance value Z2 (80a) occurs, and a "+" output is produced at the output 60a of the error detector 60. For simplicity of explanation, the pattern of the voltage compensator 78 is a constant. Integrator 62
The output voltage adjustment signal 62a of the output starts to rise, the pulse width modulation (PWM) signal PWMV has a wider conduction width, and the output voltage rises. The load torque becomes constant from point b,
The motor impedance 56a is the optimum impedance value 8
When it matches 0a, the error signal Err becomes zero and the output voltage adjustment signal 62a maintains a constant value. It is assumed that the load torque T2 of the electric motor 44 decreases at point c. At this time, the motor slip is decreased and the motor rotation speed N2 is slightly increased.
At the same time, the motor impedance Z1 (56a) rises. When the motor impedance Z1 rises, a difference from the optimum impedance value Z2 (80a) occurs, and the output Err of the error detector 60 produces a "-" output. Integrator 6
The output voltage adjustment signal 62a of the output of 2 starts to fall, the pulse width modulation (PWM) signal PWMV has a narrow conduction width,
The output voltage drops. The load torque becomes constant from the point d, and when the motor impedance Z1 matches the optimum impedance value Z2, the error signal Err becomes zero and the output voltage adjustment signal 62a maintains a constant value.
【0018】図7には本発明を採用した時の動作と本発
明を使用しなかった場合の動作と比較した波形図が示し
てある。電動機の負荷トルクTが0%のとき、電動機4
4の回転数N1は高いレベルにあり、そのときの電動機
インピーダンスZ1は高レベルにある。これは電動機4
4の端子電圧V1が100%のレベルで印加されている
ためで、このときの電動機44の入力電力P1は高レベ
ルにある。本発明によれば、負荷トルクTが少ない場合
では電動機の端子電圧VIXは低レベルに維持されて電
動機44の入力電力PIXが低く押えられる。負荷トル
クが上昇すると、電動機44の回転数が下るとともに電
動機インピーダンスZ1が下降するので、これに対応し
て端子電圧VIXが自動的に上昇してゆくのがわかる。
このように、電動機44の端子電圧は電動機インピーダ
ンスに反比例して変化するため、すべりが一定に押えら
れ、回転数NIXが一定しているのがわかる。回転数N
IXは本発明によるインピーダンス制御をした結果を示
し、インピーダンスZIXは最適インピーダンスを示
し、電動機電圧VIXはインピーダンス制御したときの
電圧変化を示し、PIXはインピーダンス制御したとき
の電動機の入力電力を示す。すなわち、図7において点
線部分は本発明を採用したときの動作を示す。FIG. 7 shows a waveform diagram comparing the operation when the present invention is adopted and the operation when the present invention is not used. When the load torque T of the electric motor is 0%, the electric motor 4
The rotation speed N1 of 4 is at a high level, and the motor impedance Z1 at that time is at a high level. This is an electric motor 4
Since the terminal voltage V1 of No. 4 is applied at a level of 100%, the input power P1 of the electric motor 44 at this time is at a high level. According to the present invention, when the load torque T is small, the terminal voltage VIX of the electric motor is maintained at a low level, and the input power PIX of the electric motor 44 is held low. When the load torque increases, the rotation speed of the electric motor 44 decreases and the electric motor impedance Z1 decreases, so that it can be seen that the terminal voltage VIX automatically increases correspondingly.
As described above, since the terminal voltage of the electric motor 44 changes in inverse proportion to the electric motor impedance, it can be seen that the slip is held constant and the rotation speed NIX is constant. Number of revolutions N
IX represents the result of impedance control according to the present invention, impedance ZIX represents the optimum impedance, motor voltage VIX represents the voltage change when impedance control is performed, and PIX represents the input power of the motor when impedance control is performed. That is, the dotted line portion in FIG. 7 shows the operation when the present invention is adopted.
【0019】図8は図5の省電力制御装置40の応答性
の成果を示す電圧・電流波形図を示す。図8において波
形(a)は電圧を表わし、波形(b)は電流を表わす。
時間t1は電動機14が無負荷(アイドル)で運転され
ている状態を示す。この状態において、電動機44に負
荷が急に加わると、制御装置50は電動機インピーダン
スの変化に応答して電圧をt2(81msec)期間内
に100%のレベルまで上昇させる。このとき、電動機
44に流れる電流は定格値の150%前後に制限され、
期間t3に入ると電圧も100%レベルに維持されて電
流は定格レベルに維持される。このように、電動機44
がアイドルで運転されているときに電動機にトルクが急
に加わっても、省電力制御装置40はトルク急増に高速
応答できて制御性が良くなり、安定した電動機の運転が
得られる。FIG. 8 is a voltage / current waveform diagram showing the result of the response of the power saving control device 40 of FIG. In FIG. 8, waveform (a) represents voltage and waveform (b) represents current.
Time t1 indicates a state in which the electric motor 14 is operated with no load (idle). In this state, when a load is suddenly applied to the electric motor 44, the control device 50 raises the voltage to the level of 100% within the period t2 (81 msec) in response to the change in the electric motor impedance. At this time, the current flowing through the electric motor 44 is limited to around 150% of the rated value,
When the period t3 is entered, the voltage is also maintained at the 100% level and the current is maintained at the rated level. In this way, the electric motor 44
Even if a torque is suddenly applied to the electric motor when the motor is idle, the power saving control device 40 can respond to the sudden increase in the torque at high speed, the controllability is improved, and the stable operation of the electric motor can be obtained.
【0020】[0020]
【発明の効果】この発明によれば、交流誘導電動機を常
に一定の最適インピーダンスとなるよう高効率運転がで
きて大幅な省エネ効果が得られる。また電動機にインパ
クト負荷が与えられた場合にも電動機の端子電圧を瞬時
に応答させることができるため高速応答が可能となる。
さらに、電動機のすべりを所望の範囲内に抑制できるの
で、電動機の負荷変動が大きい場合でも常に安定した定
速運転が可能である。なお、本発明の電力制御装置は交
流誘導電動機に適用したものとして説明したが、高周波
誘導装置等の負荷によってインピーダンスが変化する装
置に適用できることは云うまでもない。According to the present invention, the AC induction motor can be operated with high efficiency so as to always have a constant optimum impedance, and a significant energy saving effect can be obtained. Further, even when an impact load is applied to the electric motor, the terminal voltage of the electric motor can be made to respond instantaneously, so that high-speed response becomes possible.
Further, since the slip of the electric motor can be suppressed within a desired range, stable constant speed operation can always be performed even when the load fluctuation of the electric motor is large. Although the power control device of the present invention has been described as being applied to an AC induction motor, it goes without saying that the power control device can be applied to a device such as a high frequency induction device whose impedance changes depending on the load.
【0021】[0021]
【図1】図1は交流誘導電動機の等価回路を示す。FIG. 1 shows an equivalent circuit of an AC induction motor.
【図2】図2は交流誘導電動機の簡易等価回路を示す。FIG. 2 shows a simple equivalent circuit of an AC induction motor.
【図3】図3は本発明の望ましい実施例の電力制御装置
のブロック図を示す。FIG. 3 is a block diagram of a power control device according to a preferred embodiment of the present invention.
【図4】図4は本発明の他の望ましい実施例の電力制御
装置のブロック図を示す。FIG. 4 is a block diagram of a power controller according to another preferred embodiment of the present invention.
【図5】図5は本発明のさらに他の望ましい実施例の電
力制御装置のブロック図を示す。FIG. 5 is a block diagram of a power controller according to still another preferred embodiment of the present invention.
【図6】図6は図5の動作を示すための波形図である。6 is a waveform diagram showing the operation of FIG.
【図7】図7は本発明の原理を使用した場合と使用しな
かった場合との動作上の差異を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram showing the operational difference between the case where the principle of the present invention is used and the case where it is not used.
【図8】図8は図5の電力制御装置による端子電圧と端
子電流との関係を示す波形図である。8 is a waveform diagram showing a relationship between a terminal voltage and a terminal current by the power control device of FIG.
10 電力制御装置 12 交流電源 14 交流誘導電動機 16 電圧調整器 18 電流検出器 20 端子電圧検出器 22 インピーダンス演算器 24 インピーダンス設定器 26 誤差検出器 28 積分器 29 出力信号発生器 30 インピーダンス補償部 40 電力制御装置 42 交流電源 44 交流誘導電動機 46 整流回路 48 インバータ部 50 制御回路 52 電流検出器 54 端子電圧検出器 56 インピーダンス演算部 58 インピーダンス補償部 60 誤差検出器 62 積分器 10 Power Control Device 12 AC Power Supply 14 AC Induction Motor 16 Voltage Regulator 18 Current Detector 20 Terminal Voltage Detector 22 Impedance Calculator 24 Impedance Setting Device 26 Error Detector 28 Integrator 29 Output Signal Generator 30 Impedance Compensator 40 Power Control device 42 AC power supply 44 AC induction motor 46 Rectifier circuit 48 Inverter unit 50 Control circuit 52 Current detector 54 Terminal voltage detector 56 Impedance calculation unit 58 Impedance compensation unit 60 Error detector 62 Integrator
Claims (12)
で高効率制御する電力制御装置において、(a)前記誘
導電動機の運転インピーダンスを算出する演算手段と、
(b)基準インピーダンスを設定する手段と、(c)前
記基準インピーダンスと前記運転インピーダンスとを比
較してその偏差を零にする出力信号を発生する出力信号
発生手段と、(d)前記出力信号に応答して前記誘導電
動機の端子電圧を調整する電圧調整手段と、を具えた電
力制御装置。1. A power control device for highly efficiently controlling an AC induction motor with a constant impedance, comprising: (a) calculating means for calculating an operating impedance of the induction motor;
(B) means for setting a reference impedance; (c) output signal generating means for comparing the reference impedance with the operating impedance to generate an output signal for reducing the deviation thereof; and (d) the output signal. A voltage control unit that responds to adjust the terminal voltage of the induction motor.
誘導電動機の負荷に対応した最適基準インピーダンスを
発生する手段をさらに具えた請求項1記載の電力制御装
置。2. The power control apparatus according to claim 1, further comprising means for compensating the reference impedance to generate an optimum reference impedance corresponding to a load of the induction motor.
に補償をかけて最適基準インピーダンスを発生する手段
をさらに具えた請求項1記載の電力制御装置。3. The power control apparatus according to claim 1, further comprising means for compensating the reference impedance with the voltage to generate an optimum reference impedance.
駆動する電力制御装置において、(a)前記誘導電動機
の端子電圧を検出する電圧手段と、(b)前記誘導電動
機の端子電流を検出する電流検出手段と、(c)前記端
子電圧の実効値と前記端子電流の実効値とから前記誘導
電動機の運転インピーダンスを算出するインピーダンス
演算手段と、(d)前記誘導電動機の負荷に対応した最
適基準インピーダンスを発生する最適基準インピーダン
ス発生手段と、(e)前記最適基準インピーダンスと前
記運転インピーダンスとを比較してその偏差を零にする
出力信号を発生する手段と、(f)前記出力信号に応答
して前記端子電圧を制御することにより前記誘導電動機
を前記最適基準インピーダンスにて運転するための電圧
調整手段と、を具えた電力制御装置。4. A power control device for driving an AC induction motor with an optimum impedance, wherein (a) voltage means for detecting a terminal voltage of the induction motor and (b) current detection means for detecting a terminal current of the induction motor. And (c) impedance calculation means for calculating the operating impedance of the induction motor from the effective value of the terminal voltage and the effective value of the terminal current, and (d) generation of an optimum reference impedance corresponding to the load of the induction motor. And (e) means for generating an output signal for comparing the optimum reference impedance with the operating impedance to reduce the deviation thereof to zero, and (f) the terminal in response to the output signal. Voltage adjusting means for operating the induction motor at the optimum reference impedance by controlling the voltage. Power control device.
予め定められた基準インピーダンスを出力する手段と、
前記基準インピーダンスに補償をかけて前記最適基準イ
ンピーダンスを発生させるインピーダンス補償手段を具
えたことを特徴とする請求項4記載の電力制御装置。5. A means for outputting the predetermined reference impedance by said optimum reference impedance generating means,
The power control apparatus according to claim 4, further comprising impedance compensating means for compensating the reference impedance to generate the optimum reference impedance.
電圧に対応した値により前記基準インピーダンスの値を
補償する電圧補償手段を具えたことを特徴とする請求項
5記載の電力制御装置。6. The power control apparatus according to claim 5, wherein the impedance compensating means comprises voltage compensating means for compensating the value of the reference impedance with a value corresponding to the terminal voltage.
なることを特徴とする請求項4記載の電力制御装置。7. The power control device according to claim 4, wherein the power control device is an inverter device.
で一定のインピーダンスにて運転するインバータ装置に
おいて、(a)交流電源電圧を直流電圧に整流する整流
回路手段と、(b)前記直流電圧を可変電圧・可変周波
数の交流電圧に変換して前記誘導電動機を駆動するイン
バータ部と、(c)前記インバータ部を駆動する制御回
路と、(d)前記誘導電動機の端子電圧を検出する電圧
検出手段と、(e)前記誘導電動機の端子電流を検出す
る電流検出手段と、(f)前記端子電圧の実効値と前記
端子電流の実効値とから前記誘導電動機の運転インピー
ダンスを算出するインピーダンス演算手段と、(g)前
記誘導電動機の負荷に対応した最適基準インピーダンス
を発生する最適基準インピーダンス発生手段と、(h)
前記最適基準インピーダンスと前記運転インピーダンス
とを比較してその偏差を零にするための出力信号を発生
する手段と、を具え、前記制御回路が前記出力信号に応
答して前記インバータ部を駆動することにより前記誘導
電動機を前記最適基準インピーダンスに沿って運転する
ことを特徴とするインバータ装置。8. An inverter device for operating an AC induction motor with a variable voltage and a variable frequency at a constant impedance, wherein (a) rectifying circuit means for rectifying an AC power supply voltage into a DC voltage, and (b) the DC voltage. An inverter unit that drives the induction motor by converting into an alternating voltage of a variable voltage and a variable frequency, (c) a control circuit that drives the inverter unit, and (d) a voltage detection unit that detects a terminal voltage of the induction motor. And (e) current detection means for detecting the terminal current of the induction motor, and (f) impedance calculation means for calculating the operating impedance of the induction motor from the effective value of the terminal voltage and the effective value of the terminal current. (G) optimum reference impedance generating means for generating an optimum reference impedance corresponding to the load of the induction motor, and (h)
Means for comparing the optimum reference impedance and the operating impedance and generating an output signal for reducing the deviation thereof to zero, wherein the control circuit drives the inverter section in response to the output signal. An inverter device, characterized in that the induction motor is operated along the optimum reference impedance.
前記制御回路からの周波数信号に応答して前記最適基準
インピーダンスを発生させる手段を具えたことを特徴と
する請求項8記載のインバータ装置。9. The inverter device according to claim 8, wherein said optimum reference impedance generating means comprises means for generating said optimum reference impedance in response to a frequency signal from said control circuit.
が前記端子電圧に応答して前記最適基準インピーダンス
を発生させる手段を具えたことを特徴とする請求項8記
載のインバータ装置。10. The inverter device according to claim 8, wherein said optimum reference impedance generating means comprises means for generating said optimum reference impedance in response to said terminal voltage.
が前記制御回路からの周波数信号と前記端子電圧とに応
答して前記最適基準インピーダンスを発生させる手段を
具えたことを特徴とする請求項10記載のインバータ装
置。11. The inverter according to claim 10, wherein said optimum reference impedance generating means comprises means for generating said optimum reference impedance in response to a frequency signal from said control circuit and said terminal voltage. apparatus.
が基準インピーダンス発生手段と、基準インピーダンス
を前記周波数信号と前記端子電圧とに応答して補償する
ことにより前記最適基準インピーダンスを発生させるた
めの補償手段を具えたことを特徴とする請求項11記載
のインバータ装置。12. The optimum reference impedance generating means comprises reference impedance generating means and compensating means for generating the optimum reference impedance by compensating the reference impedance in response to the frequency signal and the terminal voltage. The inverter device according to claim 11, wherein the inverter device is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4332125A JPH06153588A (en) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | Electric-power control device for ac induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4332125A JPH06153588A (en) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | Electric-power control device for ac induction motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06153588A true JPH06153588A (en) | 1994-05-31 |
Family
ID=18251433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4332125A Pending JPH06153588A (en) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | Electric-power control device for ac induction motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06153588A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101446307B1 (en) * | 2008-05-29 | 2014-10-06 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | Power supply having a actively protection circuit and a control method therefor |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP4332125A patent/JPH06153588A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101446307B1 (en) * | 2008-05-29 | 2014-10-06 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | Power supply having a actively protection circuit and a control method therefor |
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