JPH0652998B2 - 交流電動機給電用３相インバ−タの制御電圧を制御する方法及び装置 - Google Patents

交流電動機給電用３相インバ−タの制御電圧を制御する方法及び装置

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JPH0652998B2
JPH0652998B2 JP62062753A JP6275387A JPH0652998B2 JP H0652998 B2 JPH0652998 B2 JP H0652998B2 JP 62062753 A JP62062753 A JP 62062753A JP 6275387 A JP6275387 A JP 6275387A JP H0652998 B2 JPH0652998 B2 JP H0652998B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は交流電動機に給電を行う３相インバータの制御
電圧を制御するに当り、インバータの出力段に半導体ス
イッチを用い、インバータの各相の出力電圧を測定する
ようにした制御電圧制御方法及び装置に関するものであ
る。
［従来の技術］ 周波数制御交流電動機はエレベータに使用するに最も有
利なように設計されている。周波数制御を行う場合には
全ての電動機速度で効率が高くなると共に幹線電源の力
率はほぼ１となる。周波数制御はウォームギヤ減速機を
有するギヤードエレベータ及びウォームギヤ減速機を有
さないギヤードエレベータに全ての速度で好適である。
又、かかる電動機としては簡単且つ手頃な値段のかご形
電動機を用いることができる。エレベータの使用に当
り、トランジスタを具えるトランジスタインバータが周
波数制御に最も好適である。その理由は、トランジスタ
が現在の電力用電子素子のうちで最も高いスイッチング
周波数を呈し得るからである。又、GTO（ゲートターン
オフ）サイリスタも、これがトランジスタとほぼ同様の
スイッチング時間を有するため使用することができる
が、幹線電流のスイッチングが所要のスイッチング保護
のためにトランジスタよりも一層複雑となる。
［発明が解決しようとする課題］ インバータにおいてフィードバックを行うことなく正弦
波及び三角波電圧を比較する比較器を用いてパルス幅変
調を行う場合にはインバータにより電動機に供給する電
流が例えばエレベータに用いるに充分な正弦波状波形と
はならない。その理由は、電動機を給電する３相交流電
圧をインバータにより整流によって得るようにした整流
線間電圧回路において線間電圧が一定とならず、しかも
半導体スイッチによる制御が遅延するからである。
又、エラーを発生する第３の要因は、半導体スイッチと
して用いる電力用電子素子に生ずる電圧によって発生す
る差電圧を、半導体スイッチに並列に設けられたダイオ
ードが導通する際の他方向の電流により発生する電圧と
比較るすることである。
実際上、このエラーによって電動機に振動を発生し、こ
の振動により例えばエレベータの動作時にエレベータの
性能を損なうと共に乗降者に不快感を与えるようにな
る。
特性曲線の形状を改善するための方法として電流フィー
ドバックを行うことは従来のインバータ技術においても
既知である。この電流フィードバックの欠点は応答が緩
慢なことである。その理由は電流フィードバックにおい
て電動機のインダクタンスが時定数に導入されるからで
ある。一般に制御ループの応答が遅くなればなるほど時
定数の値が大きくなる。更に直流電流をも測定し得るよ
うにする必要があるため、電流測定素子が高価となる。
本発明の目的は、上述した欠点を除去し得るように適切
に構成配置した上述した種類の制御方法及び装置を提供
せんとするにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は交流電動機に給電を行う３相インバータの制御
電圧を制御するに当り、インバータに半導体スイッチを
用い、インバータの各相の出力電圧を測定するようにし
た制御電圧制御方法において、前記インバータの各相の
パルス幅変調器の制御電圧を電圧調整器により制御し、
インバータの各相の出力電圧及び基準電圧より成る実測
値電圧から、制御電圧を電圧調整器の出力として得るよ
うにし、３相幹線電圧から全波整流して得た交流リップ
ル分を含む直流電圧の正電圧及び負電圧の合成により得
られ幹線電圧の基本周波数の３倍の周波数で変化する交
流電圧を合成零レベルとし、インバータの出力電圧と合
成零レベルの差を実測値電圧とし、各相の基準電圧およ
び実測値電圧から制御電圧を電圧調整器の出力として得
るようにし、この際実測値電圧及び基準入力電圧の差を
形成し、この差を増幅して基準値に重畳するようにした
ことを特徴とする。
本発明によればインバータの制御に当り、電流制御の代
わりに電圧制御を用いるため、迅速な制御を行うことが
できる。その理由は、電流制御の場合とは相違し、電圧
制御では誘導現象による遅延が生じないからである。
本発明実施に当り、インバータとしてトランジスタイン
バータを用い、半導体スイッチとして作用するトランジ
スタを制御してトランジスタインバータの出力電圧を発
生させるようにする。
又、本発明の実施に当り、インバータとしてGTO（ゲー
トターンオフ）サイリスタインバータを用い、半導体ス
イッチとして作用するGTOサイリスタを制御してGTOサイ
リスタインバータの出力電圧を発生させるようにする。
更に本発明制御装置は、インバータ出力側で出力電圧測
定素子により測定した電圧から実測値電圧を生ぜしめ得
る実測値電圧形成回路と、実測値電圧及び基準電圧から
パルス幅変調器の制御電圧を生ぜしめ得る制御電圧形成
回路とを具え、前記実測値電圧形成回路は、３相幹線電
圧を全波整流して形成した交流リップル分を含む直流電
圧の正電圧及び負電圧を加算し交流零レベルと合成する
第１の加算ユニットと、インバータの出力側で測定した
電圧及び得られた交流零レベル電圧を合成し実測値電圧
を合成する第２の加算ユニット記制御電圧形成回は、実
測値電圧及び基準電圧を比較する差分形成ユニットと、
この差を積分する増幅器と、この増幅器の出力を基準電
圧値に重畳して交流電動機の瞬時状態を考慮する制御電
圧を形成し得る第３の加算ユニットとを具えることを特
徴とする。
本発明の実施に当り、インバータをトランジスタとし、
そのトランジスタを出力段の被制御半導体スイッチとす
る。
さらに、本発明の実施に当り、インバータをGTOサイリ
スタインバータとし、そのGTOサイリスタを出力段の被
制御半導体スイッチとする。
本発明による電圧調整器を用いる場合には合成零レベル
のため、電圧のリップルによる損害を幹線電圧の零値に
対し正弦波電圧を形成する場合よりも少なくすることが
できる。更に本発明による電圧調整器では実測値電圧及
び基準値電圧から形成した差信号を増幅して基準電圧に
重畳し得るようにする。この重畳の原理により、電圧調
整器の積分増幅による全電圧制御を行う場合よりも迅速
な制御を行うことができる。
［実施例］ 図面につき本発明の実施例を説明する。
本発明による電圧調整器１の動作を相Ａに対してのみ第
１，２及び３図により説明する。相Ｂ及び相Ｃにおける
電圧調整器も相Ａの電圧調整器１と同様である。第３図
は、本発明による電圧調整器１を設けたトランジスタイ
ンバータを用いる交流電動機駆動装置を示す。電圧調整
器１の入力側には測定素子８によりインバータの出力側
で測定した電圧Vaを供給すると共に基準電圧Va*をも供
給する。この基準電圧は当業者に既知の技術によって形
成し得、従って基準電圧を形成することは本発明の要旨
ではない。電圧調整器１の出力からパルス幅変調器２の
制御電圧Va′を形成する。このパルス幅変調器２によっ
て遅延回路３及び制御手段４を経てインバータの出力回
路６のトランジスタT1を制御する。トランジスタT1-T6
によって交流電動機７を給電する。交流電動機７からの
帰還電力を抵抗R2に供給する。
電圧調整器１の構成を第１図に示す。この電圧調整器１
は、実測値電圧形成回路９及びパルス幅変調器の制御電
圧Va′を形成する回路10で構成する。実測値電圧形成回
路９では加算ユニット11によって合成零レベルを発生さ
せるようにする。この合成零レベルは、コンデンサC4の
両端間に現われ、相電圧UR,US及びUTの３相幹線電圧か
らダイオード整流ブリッジ５により全波整流して得たパ
ルス状直流電圧の正電圧pU1及び負電圧nU1を合成するこ
とにより得られ、これにより交流電圧Voを形成する。こ
れら正電圧pU1及び負電圧nU1並びにその合成交流電圧Vo
を第２図に示す。加算ユニット12ではこの合成零レベル
交流電圧Voをインバータの出力側で測定した電圧Vaと合
成する。
パルス幅変調器の制御電圧形成回路10では差分形成ユニ
ット13によって実測値電圧及び基準値Va*の差分を形成
し、この差分を積分増幅器14により制御する。差分形成
ユニット13は両入力端子のうちの一方を負とした加算ユ
ニットで構成する。積分増幅器14の利得はトリマTM1に
よって変化し得るようにする。加算ユニット15では基準
電圧Va*と、実測値電圧及び基準電圧Va*の差分から得た
補正成分とを重畳してパルス幅変調器２の制御電圧Va′
を形成する。
所望のパルス幅変調を行い得るようにするために、パル
ス幅変調器２をこの電圧によって制御する必要がある。
このパルス幅変調器２を三角波電圧発生器16及び比較器
17で構成する。この三角波電圧発生器16は全部の相Ａ，
Ｂ及びＣに対して共通とする。この変調ディジタル信号
を出力端子Ａに得ると共にその補数信号を出力端子Ａ′
に得るようにする。この信号Ａによってインバータのト
ランジスタT1を制御すると共に信号Ａ′によってトラン
ジスタT2を制御する。
本発明ではこの場合蓄積時間を考慮する必要がある。即
ちトランジスタに流れる電流からそのベース電流を取去
る場合には約20μｓに亘りこのトランジスタを導通状態
に保持し得るようにする。この時間中他方に対し一対を
成して作動するトランジスタを導通状態としてはならな
い。その理由は導通状態とすると短絡回路が形成される
からである。このトランジスタはそのベースの電荷が消
失した後にのみ非導通状態となる。第３図に示すように
ヒステリシスゲート18を用いてトランジスタT1の制御回
路に非対称遅延回路３を導入したため他方のトランジス
タT2は一方のトランジスタT1が非導通状態となる前に開
放してはならない。この回路の遅延は抵抗R1及びコンデ
ンサC1の積により決まる。従ってダイオードD1を用いて
スイッチオフ動作に遅延が生じないようにする必要があ
る。
トランジスタT1の制御手段４には２個の浮動電源を設け
る。強力な負のベース電流を用いて迅速なスイッチオフ
を行うためには負の給電源を必要とする。２つの浮動電
圧は整流ダイオードD2-D9及び濾波コンデンサC2及びC3
によって発生させるようにする。制御手段４の電力源を
高周波チョッパ電力源19とし、その変成器TR1の２次巻
線は必要な浮動電力を供給するに充分な巻回数とする。
従ってエネルギーは変成器TR1から供給する。オプトア
イソレータ20によってその出力を抵抗R3を経て最終段ト
ランジスタT8及びT7に供給する。これらトランジスタに
よってデュアルエミッタフォロワ回路を構成する。
ダイオードD10をいわゆるベイカーダイオードとする。
このダイオードによって電力トランジスタT1が飽和する
のを防止する。これがため蓄積時間を減少し且つ安定化
する。更にこのダイオードによってトランジスタのスイ
ッチオフ電力をも低減する。前述した抵抗R3によってベ
ーカーダイオードD10を正しく作動させるようにする。
制御手段４の制御信号は入力点ａに供給される。端子点
０／Ｅは発振器の設置点を示す。又、ダイオードD11は
オプトアイソレータ20の保護ダイオードとする。
四象限トランジスタインバータの主回路６の電力供給
は、本例ではダイオード整流ブリッジ５を用い３相幹線
電源の相電圧UR,US及びUTを全波整流することにより行
う。かようにして一定の線間電圧をコンデンサC4の両端
間に発生させることができる。この線間電圧からパルス
幅変調により制御された周波数及び振幅を有する３相電
圧UA,UB及びUCを得ることができる。この制御された３
相電力によって交流電動機７を制御する。ダイオードD1
2-D17を零ダイオードとし、これらダイオードによって
誘導電流の電流路を構成し、ダイオードに並列に接続さ
れたトランジスタをスイッチオフする。制動エネルギー
は制動トランジスタT9により制御される制動抵抗R2に供
給する。
本発明は上述した例にのみ限定されるものではなく要旨
を変更しない範囲内で幾多の変更を加えることができ
る。又、トランジスタを用いるトランジスタインバータ
のほかに、GTO（ゲートターンオフ）サイリスタを用い
るGTOサイリスタインバータを本発明による電圧調整器
に適用することもできる。
［発明の効果］ 上述したように本発明によればインバータの制御に当
り、電流制御の代わりに電圧制御を用いるため、迅速な
制御を行うことができる。
また、本発明による電圧調整器を用いる場合には合成零
レベルのため、電圧のリップルによる損害を幹線電圧の
零値に対し正弦波電圧を形成する場合よりも少なくする
ことができる。
更に本発明による電圧調整器では実測値電圧及び基準値
電圧から形成した差信号を増幅して基準電圧に重畳する
ため、電圧調整器の積分増幅による全電圧制御を行う場
合よりも迅速な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による電圧調整器の構成を示す回路図、 第２図は合成零レベルを形成する手段を示す波形図、 第３図は本発明による電圧調整器を用いた３相トランジ
スタインバータを具える交流電動機の駆動手段を示す結
線図である。 １…電圧調整器 ２…パルス幅変調器 ３…遅延回路 ４…制御手段 ５…ダイオード整流ブリッジ ６…インバータの主回路 ７…交流電動機 ８…電圧測定素子 ９…実測値電圧形成回路 10…制御電圧形成回路 11,12,15…加算ユニット 13…差分形成ユニット 14…積分増幅器 16…三角波電圧発生器 17…比較器 18…ヒステリシスゲート 19…高周波チョッパ電源 20…オプトアイソレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペッカ・フィティ フィンランド国05800 フィビンカー ウ ルヘイルカツ ４ ツェー 41 (72)発明者 ハリー・ハカラ フィンランド国05830 フィビンカー パ イバ ランカツ 15 アー ２

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流電動機に給電を行う３相インバータの
    制御電圧を制御するに当り、インバータに半導体スイッ
    チを用い、インバータの各相の出力電圧(UA)を測定する
    ようにした制御電圧制御方法において、前記インバータ
    の各相のパルス幅変調器の制御電圧を電圧調整器(1)に
    より制御し、インバータの各相の出力電圧(UA)及び基準
    電圧(Va*)より成る実測値電圧から、制御電流(Va′)を
    電圧調整器(1)の出力として得るようにし、３相幹線電
    圧から全波整流して得た交流リップル分を含む直流電圧
    の正電圧(pU1)及び負電圧(nU1)の合成により得られ幹線
    電圧の基本周波数の３倍の周波数で変化する交流電圧を
    合成零レベルとし、インバータの出力電圧(VA)と合成零
    レベルの差を実測値電圧とし、各相の基準電圧(Va*)お
    よび実測値電圧から制御電圧(Va′)を電圧調整器(1)の
    出力として得るようにし、この際実測値電圧及び基準入
    力電圧(Va*)の差を形成し、この差を増幅して基準値(Va
    *)に重畳するようにしたことを特徴とする交流電動機用
    ３相インバータの制御電圧を制御する方法。
  2. 【請求項２】インバータとしてトランジスタインバータ
    を用い、半導体スイッチとして作用するトランジスタ(T
    1-T6)を制御してトランジスタインバータの出力電圧(U
    A,UB,UC)を発生させるようにしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の交流電動機給電用３相インバ
    ータの制御電圧を制御する方法。
  3. 【請求項３】インバータとしてGTO（ゲートターンオ
    フ）サイリスタインバータを用い、半導体スイッチとし
    て作用するGTOサイリスタを制御してGTOサイリスタイン
    バータの出力電圧を発生させるようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の交流電動
    機給電用３相インバータの制御電圧を制御する方法。
  4. 【請求項４】インバータ出力側で出力電圧測定素子(8)
    により測定した電圧(Va)から実測値電圧を生ぜしめ得る
    実測値電圧形成回路(9)と、実測値電圧及び基準電圧(Va
    *)からパルス幅変調器の制御電圧(Va′)を生ぜしめ得る
    制御電圧形成回路(10)とを具え、前記実測値電圧形成回
    路(9)は、３相幹線電圧を全波整流して形成した交流リ
    ップル分を含む直流電圧の正電圧(pU1)及び負電圧(nU1)
    を加算し交流零レベルと合成する第１の加算ユニット(1
    1)と、インバータの出力側で測定した電圧(Va)及び得ら
    れた交流零レベル電圧(Vo)を合成し実測値電圧を合成す
    る第２の加算ユニット(12)とを具え、前記制御電圧形成
    回路(10)は、実測値電圧及び基準電圧(Va*)を比較する
    差分形成ユニット(13)と、この差を積分する増幅器(14)
    と、この増幅器(14)の出力を基準電圧値(Va*)に重畳し
    て交流電動機の瞬時状態を考慮する制御電圧(Va′)を形
    成し得る第３の加算ユニット(15)とを具えることを特徴
    とする交流電動機給電用３相インバータの制御電圧を制
    御する装置。
  5. 【請求項５】インバータをトランジスタとし、そのトラ
    ンジスタ(T1-T6)を出力段の被制御半導体スイッチとし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の交流
    電動機給電用３相インバータの制御電圧を制御する装
    置。
  6. 【請求項６】インバータをGTOサイリスタインバータと
    し、そのGTOサイリスタを出力段の被制御半導体スイッ
    チとしたことを特徴とする特許請求の範囲第４項又は第
    ５項に記載の交流電動機給電用３相インバータの制御電
    圧を制御する装置。
JP62062753A 1986-03-19 1987-03-19 交流電動機給電用３相インバ−タの制御電圧を制御する方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0652998B2 (ja)

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FI861143A FI77547C (fi) 1986-03-19 1986-03-19 Foerfarande och anordning foer reglering av styrspaenningen vid en trefasig inventer som matar en vaexelstroemmotor.
FI861143 1986-03-19

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JPS62268395A JPS62268395A (ja) 1987-11-20
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FI (1) FI77547C (ja)
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