JPH07194183A - 誘導電動機用電力制御装置 - Google Patents
誘導電動機用電力制御装置Info
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- JPH07194183A JPH07194183A JP5354760A JP35476093A JPH07194183A JP H07194183 A JPH07194183 A JP H07194183A JP 5354760 A JP5354760 A JP 5354760A JP 35476093 A JP35476093 A JP 35476093A JP H07194183 A JPH07194183 A JP H07194183A
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- pulse width
- voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘導電動機の供給電圧の関数により補償した
変調パラメータにより誘導電動機の供給電圧を負荷に応
じた最適レベルに調整し、誘導電動機の任意周波数にお
いて常に最適力率で運転することを目的とする。 【構成】 誘導電動機の力率を力率検出器で求め、一
方、誘導電動機の供給電圧の関数により補償された変調
パラメータでパルス幅変調回路のパルス幅変調信号に変
調をかけて周波数毎に異なる曲線パターン上で負荷に応
じて下限値から上限値までインバータ部の出力電圧を調
整することで誘導電動機を最適力率で運転することを可
能にする。
変調パラメータにより誘導電動機の供給電圧を負荷に応
じた最適レベルに調整し、誘導電動機の任意周波数にお
いて常に最適力率で運転することを目的とする。 【構成】 誘導電動機の力率を力率検出器で求め、一
方、誘導電動機の供給電圧の関数により補償された変調
パラメータでパルス幅変調回路のパルス幅変調信号に変
調をかけて周波数毎に異なる曲線パターン上で負荷に応
じて下限値から上限値までインバータ部の出力電圧を調
整することで誘導電動機を最適力率で運転することを可
能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機用電力制御装
置に関し、さらに詳しくは、誘導電動機の高効率運転が
可能な誘導電動機用電力制御措置に関する。
置に関し、さらに詳しくは、誘導電動機の高効率運転が
可能な誘導電動機用電力制御措置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、インバータ装置において誘導電動
機を一定の設定力率に近づくように運転することが提案
されている。この提案において、設定力率は誘導電動機
の負荷の変動にかかわらず約８０％の力率に固定されて
いる。この固定された力率は電動機が高負荷運転時にの
み有効であるが電動機の中〜軽負荷運転時においてはこ
の力率は大きすぎるため電動機の供給電圧は著しく低く
なって電動機のすべりが著しく上昇し、消費電力が増大
してしまう。
機を一定の設定力率に近づくように運転することが提案
されている。この提案において、設定力率は誘導電動機
の負荷の変動にかかわらず約８０％の力率に固定されて
いる。この固定された力率は電動機が高負荷運転時にの
み有効であるが電動機の中〜軽負荷運転時においてはこ
の力率は大きすぎるため電動機の供給電圧は著しく低く
なって電動機のすべりが著しく上昇し、消費電力が増大
してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のイ
ンバータ装置では誘導電動機の負荷の変動に応じて常に
高効率運転することはできない。高効率運転のためにイ
ンバータ装置の設定力を単純に設定した場合において、
その設定力率に何の補償もないとインバータ装置の制御
回路において誘導電動機の供給電圧は負荷の減少ととも
に一方的に低下現象に入ってついには電動機は停止して
しまう。したがって、力率制御形インバータ装置の実用
化が困難であった。この発明は電力制御装置においてパ
ルス幅変調信号を誘導電動機の供給電圧の関数により補
償されたパラメータで変調をかけることにより、任意周
波数において電動機負荷に応じて誘導電動機を予め定め
られたすべりで常時高効率運転させることを可能とする
ものである。
ンバータ装置では誘導電動機の負荷の変動に応じて常に
高効率運転することはできない。高効率運転のためにイ
ンバータ装置の設定力を単純に設定した場合において、
その設定力率に何の補償もないとインバータ装置の制御
回路において誘導電動機の供給電圧は負荷の減少ととも
に一方的に低下現象に入ってついには電動機は停止して
しまう。したがって、力率制御形インバータ装置の実用
化が困難であった。この発明は電力制御装置においてパ
ルス幅変調信号を誘導電動機の供給電圧の関数により補
償されたパラメータで変調をかけることにより、任意周
波数において電動機負荷に応じて誘導電動機を予め定め
られたすべりで常時高効率運転させることを可能とする
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の電力制御装置
は交流を直流に整流する整流器と、この整流器が出力す
る直流電圧をパルス幅変調制御により可変電圧・可変周
波数の供給電圧に変換して誘導電動機を駆動するインバ
ータ部と、任意周波数を指令する周波数指令手段と、任
意周波数に応答してインバータ部を制御するためのパル
ス幅変調信号を発生する回路手段と、直流電圧とパルス
幅変調信号とにより得られた誘導電動機の供給電圧の関
数に応答して曲線パターン上で下限値から上限値まで周
波数毎に異なるレベルで電動機負荷の増加に応じて供給
電圧を上昇させるための変調信号を回路手段に出力する
変調手段とを備え、誘導電動機を高効率運転のための予
め定められたすべりで運転することを特徴とする。
は交流を直流に整流する整流器と、この整流器が出力す
る直流電圧をパルス幅変調制御により可変電圧・可変周
波数の供給電圧に変換して誘導電動機を駆動するインバ
ータ部と、任意周波数を指令する周波数指令手段と、任
意周波数に応答してインバータ部を制御するためのパル
ス幅変調信号を発生する回路手段と、直流電圧とパルス
幅変調信号とにより得られた誘導電動機の供給電圧の関
数に応答して曲線パターン上で下限値から上限値まで周
波数毎に異なるレベルで電動機負荷の増加に応じて供給
電圧を上昇させるための変調信号を回路手段に出力する
変調手段とを備え、誘導電動機を高効率運転のための予
め定められたすべりで運転することを特徴とする。
【０００５】
【作用】この発明はインバータで構成した電力製緒装置
のパルス幅変調回路のパルス幅変調信号に誘導電動機の
供給電圧の関数により補償された変調パラメータで変調
を加えることにより、誘導電動機の供給電圧を周波数毎
に負荷に応じて異なる曲線パターン上で下限値から上限
値まで変化させることにより誘導電動機の失速を伴うこ
となく高効率運転を可能とする。
のパルス幅変調回路のパルス幅変調信号に誘導電動機の
供給電圧の関数により補償された変調パラメータで変調
を加えることにより、誘導電動機の供給電圧を周波数毎
に負荷に応じて異なる曲線パターン上で下限値から上限
値まで変化させることにより誘導電動機の失速を伴うこ
となく高効率運転を可能とする。
【０００６】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づき説明す
る。図１において、交流電源１０と誘導電動機１２との
間に接続された電力制御装置１４の望ましい第１実施例
が示されている。電力制御装置１４は交流を直流に整流
する整流器１６と、この整流器１６が出力する直流をパ
ルス幅変調により可変電圧・可変周波数の供給電圧に変
換して電動機１２を駆動するインバータ部１８と、計器
用変圧器１９を介して誘導電動機１２の供給電圧を検出
する電圧検出器２０と、ＣＴからなる電流検出器２２
と、任意周波数を指令する周波数指令器２４と、マイク
ロコンピュータからなる制御装置２６とを備える。制御
装置２６は周波数指令器２６の出力により周波数に対応
した基準電圧信号２８ａを出力するＶ／Ｆ変換機２８と
三角波キャリア信号３０ａと発生するキャリア発生器３
０と、基準電圧信号２８ａとキャリア信号３０ａとによ
りパルス幅変調信号３２ａを発生するパルス幅変調回路
３２とを備え、このパルス幅変調信号３２ａに応答して
インバータ部１８を駆動し、直流電力を可変電圧・可変
周波数の交流電力に変換して誘導電動機１２を可変速運
転する。制御装置２６は周波数指令器２４の出力と誘導
電動機１２の供給電圧の関数により補償された変調パラ
メータでパルス幅変調回路のパルス幅変調信号に変調を
かけて、後述の如く、周波数毎に複数の曲線パターン上
で電動機負荷に沿って下限値から上限値まで供給電圧を
変化させるための変調手段３５を備える。変調手段３５
は電動機１２の負荷として運転力率を検出する力率検出
器３６と、最適力率指令器３８と、偏差検出用比較器４
０と、積分器４２と、乗算器４４とを備える。最適力率
指令器３８は微調整信号Ｓを発生する微調整器４６と、
周波数毎に電動機１２の供給電圧に対応して異なる曲線
パターン上で変化する最適運転力率値Ｐｆを発生する最
適運転力率メモリ手段４８と、最適運転力率値Ｐｆを微
調整するための微調整信号Ｓを発生する微調整器４６
と、微調整信号Ｓと最適運転力率値Ｐｆとを乗算して調
整運転力率パターン（図２参照）を発生する乗算器５２
を備える。最適運転力率メモリ手段４８は周波数毎に電
動機１２の供給電圧器５２を備える。最適運転力率メモ
リ手段４８は周波数毎に電動機１２の供給電圧の関数に
対応した力率値を予め記憶しており、供給電圧に対応し
た信号により最適運転力率値Ｐｆが読み出される。調整
運転力率パターンの各々は任意の周波数において誘導電
動機を高効率運転のための予め定められたすべり（Ｓ＋
Δｓ）で運転するために誘導電動機の供給電圧に対応し
ている。図１において、誘導電動機１２の供給電圧とは
電圧検出器２０の出力電圧またはＶ／Ｆ変換器２８の基
準電圧信号２８ａのいずれでも良い。ここで、電動機１
２の供給電圧とは供給電圧に関連したパラメータであれ
ば、電圧検出器２０の出力信号またはＶ／Ｆ変換器２８
の電圧信号２８ａのいずれでも良い。乗算器５２から出
力された調整運転力率値５２ａは最適力率値として比較
器４０にて検出力率３６ａと比較され、その偏差が信号
Ｅｒｒとして積分器４２で積分され、変調用パラメータ
４２ａとして乗算器４４に供給される。乗算器４４は変
調パラメータ４２ａと基準電圧信号２８ａとを掛け算し
てその演算結果を変調基準電圧信号２８´ａとして出力
する。この変調された基準電圧信号２８´ａによってパ
ルス幅変調回路３２のパルス幅変調信号が変調され、イ
ンバータ部１８の供給電圧は図３に示すように周波数毎
に電動機負荷に応じて複数の曲線パターン上で下限値か
ら上限値まで変化して誘導電動機１２を図２に示すよう
な最適力率で高効率運転することが可能となる。
る。図１において、交流電源１０と誘導電動機１２との
間に接続された電力制御装置１４の望ましい第１実施例
が示されている。電力制御装置１４は交流を直流に整流
する整流器１６と、この整流器１６が出力する直流をパ
ルス幅変調により可変電圧・可変周波数の供給電圧に変
換して電動機１２を駆動するインバータ部１８と、計器
用変圧器１９を介して誘導電動機１２の供給電圧を検出
する電圧検出器２０と、ＣＴからなる電流検出器２２
と、任意周波数を指令する周波数指令器２４と、マイク
ロコンピュータからなる制御装置２６とを備える。制御
装置２６は周波数指令器２６の出力により周波数に対応
した基準電圧信号２８ａを出力するＶ／Ｆ変換機２８と
三角波キャリア信号３０ａと発生するキャリア発生器３
０と、基準電圧信号２８ａとキャリア信号３０ａとによ
りパルス幅変調信号３２ａを発生するパルス幅変調回路
３２とを備え、このパルス幅変調信号３２ａに応答して
インバータ部１８を駆動し、直流電力を可変電圧・可変
周波数の交流電力に変換して誘導電動機１２を可変速運
転する。制御装置２６は周波数指令器２４の出力と誘導
電動機１２の供給電圧の関数により補償された変調パラ
メータでパルス幅変調回路のパルス幅変調信号に変調を
かけて、後述の如く、周波数毎に複数の曲線パターン上
で電動機負荷に沿って下限値から上限値まで供給電圧を
変化させるための変調手段３５を備える。変調手段３５
は電動機１２の負荷として運転力率を検出する力率検出
器３６と、最適力率指令器３８と、偏差検出用比較器４
０と、積分器４２と、乗算器４４とを備える。最適力率
指令器３８は微調整信号Ｓを発生する微調整器４６と、
周波数毎に電動機１２の供給電圧に対応して異なる曲線
パターン上で変化する最適運転力率値Ｐｆを発生する最
適運転力率メモリ手段４８と、最適運転力率値Ｐｆを微
調整するための微調整信号Ｓを発生する微調整器４６
と、微調整信号Ｓと最適運転力率値Ｐｆとを乗算して調
整運転力率パターン（図２参照）を発生する乗算器５２
を備える。最適運転力率メモリ手段４８は周波数毎に電
動機１２の供給電圧器５２を備える。最適運転力率メモ
リ手段４８は周波数毎に電動機１２の供給電圧の関数に
対応した力率値を予め記憶しており、供給電圧に対応し
た信号により最適運転力率値Ｐｆが読み出される。調整
運転力率パターンの各々は任意の周波数において誘導電
動機を高効率運転のための予め定められたすべり（Ｓ＋
Δｓ）で運転するために誘導電動機の供給電圧に対応し
ている。図１において、誘導電動機１２の供給電圧とは
電圧検出器２０の出力電圧またはＶ／Ｆ変換器２８の基
準電圧信号２８ａのいずれでも良い。ここで、電動機１
２の供給電圧とは供給電圧に関連したパラメータであれ
ば、電圧検出器２０の出力信号またはＶ／Ｆ変換器２８
の電圧信号２８ａのいずれでも良い。乗算器５２から出
力された調整運転力率値５２ａは最適力率値として比較
器４０にて検出力率３６ａと比較され、その偏差が信号
Ｅｒｒとして積分器４２で積分され、変調用パラメータ
４２ａとして乗算器４４に供給される。乗算器４４は変
調パラメータ４２ａと基準電圧信号２８ａとを掛け算し
てその演算結果を変調基準電圧信号２８´ａとして出力
する。この変調された基準電圧信号２８´ａによってパ
ルス幅変調回路３２のパルス幅変調信号が変調され、イ
ンバータ部１８の供給電圧は図３に示すように周波数毎
に電動機負荷に応じて複数の曲線パターン上で下限値か
ら上限値まで変化して誘導電動機１２を図２に示すよう
な最適力率で高効率運転することが可能となる。
【０００７】図１の構成において、誘導電動機１２が図
４（ａ）で示す如く最適力率５２ａで運転されている場
合は積分器４２のパラメータ出力４２ａは図４（ｂ）の
如く０レベルであるため、パルス幅変調回路３２は図４
（ｄ）の如くキャリア信号３０ａと電圧信号２８ａとに
応答してパルス幅変調信号３２ａを出力する（図４
（ｅ）参照）。時間Ｔにおいて、電動機１２に負荷がか
かると、図４（ａ）の如く検出力率３６ａが最適力率に
比べて高くなり、図４（ｂ）の如くパラメータ出力４２
´ａは上昇する。このとき、図４（ｄ）の如く、電圧信
号２８ａは乗算器４４に供給されるパラメータ出力４２
´ａによって変調された電圧信号２８´ａとなる。変調
された電圧信号２８´ａによってパルス幅変調信号３２
´ａのパルス幅は大きくなるように変調されて、電動機
１２の供給電圧を上昇させて電動機１２の運転力率を下
降させる。供給電圧の上昇は検出力率３６ａが最適力率
５２ａ１２の運転力率を下降させる。供給電圧の上昇は
検出力率３６ａが最適力率５２ａに一致するまで調整さ
れる。時間Ｔにおいて、電動機１２の負荷が軽くなると
検出力率は最適力率よりも下がって電圧信号２８ａは低
レベルに変調されるため、パルス幅変調信号３２´ａの
パルス幅は小さくなるように変調され検出力率３６ａが
最適力率５２ａに一致するまで電動機１２の供給電圧が
下げられる。このように、パルス幅変調回路３２のパル
ス幅変調信号３２ａは電動機１２の供給電圧と任意周波
数の関数により補償されたパラメータで変調されて電動
機１２は常に最適力率で高効率運転される。
４（ａ）で示す如く最適力率５２ａで運転されている場
合は積分器４２のパラメータ出力４２ａは図４（ｂ）の
如く０レベルであるため、パルス幅変調回路３２は図４
（ｄ）の如くキャリア信号３０ａと電圧信号２８ａとに
応答してパルス幅変調信号３２ａを出力する（図４
（ｅ）参照）。時間Ｔにおいて、電動機１２に負荷がか
かると、図４（ａ）の如く検出力率３６ａが最適力率に
比べて高くなり、図４（ｂ）の如くパラメータ出力４２
´ａは上昇する。このとき、図４（ｄ）の如く、電圧信
号２８ａは乗算器４４に供給されるパラメータ出力４２
´ａによって変調された電圧信号２８´ａとなる。変調
された電圧信号２８´ａによってパルス幅変調信号３２
´ａのパルス幅は大きくなるように変調されて、電動機
１２の供給電圧を上昇させて電動機１２の運転力率を下
降させる。供給電圧の上昇は検出力率３６ａが最適力率
５２ａ１２の運転力率を下降させる。供給電圧の上昇は
検出力率３６ａが最適力率５２ａに一致するまで調整さ
れる。時間Ｔにおいて、電動機１２の負荷が軽くなると
検出力率は最適力率よりも下がって電圧信号２８ａは低
レベルに変調されるため、パルス幅変調信号３２´ａの
パルス幅は小さくなるように変調され検出力率３６ａが
最適力率５２ａに一致するまで電動機１２の供給電圧が
下げられる。このように、パルス幅変調回路３２のパル
ス幅変調信号３２ａは電動機１２の供給電圧と任意周波
数の関数により補償されたパラメータで変調されて電動
機１２は常に最適力率で高効率運転される。
【０００８】図５は誘導電動機１２の負荷とすべりとの
関係を示すグラフであり、横軸に電動機負荷の変化を示
し、縦軸にすべりを示してある。カーブＡは電動機のす
べりが零のときを表し、カーブＢは商用電圧（例：２０
０Ｖ）運転時の基準すべりＳを表す。基準すべりＳは電
動機負荷の増加につれて増大する。カーブＣは図１の実
施例による予め定められたすべり（Ｓ＋Δｓ）による電
動機運転の場合を示す。すなわち、Δｓは商用運転時の
電動機回転数に対して０．５〜２．０％の範囲で変化
し、電動機負荷の増加に応じて減少し、電動機負荷が１
００％のときに（すなわち、電動機供給電圧が１００％
のときに）Δｓが零となる。
関係を示すグラフであり、横軸に電動機負荷の変化を示
し、縦軸にすべりを示してある。カーブＡは電動機のす
べりが零のときを表し、カーブＢは商用電圧（例：２０
０Ｖ）運転時の基準すべりＳを表す。基準すべりＳは電
動機負荷の増加につれて増大する。カーブＣは図１の実
施例による予め定められたすべり（Ｓ＋Δｓ）による電
動機運転の場合を示す。すなわち、Δｓは商用運転時の
電動機回転数に対して０．５〜２．０％の範囲で変化
し、電動機負荷の増加に応じて減少し、電動機負荷が１
００％のときに（すなわち、電動機供給電圧が１００％
のときに）Δｓが零となる。
【０００９】図６はインバータ装置を備えた電力制御装
置におけるＶ／Ｆパターン（出力電圧Ｖ対出力周波数
Ｆ）との関係を示すグラフを表し、各出力周波数５０、
４０、３０Ｈｚ時の出力電圧はＶ０、Ｖ１、Ｖ２をそれ
ぞれ示す。本発明によれば、電動機供給電圧は任意の周
波数において電動機負荷の増加に応じてそれぞれＶ０−
Ｖ´０、Ｖ１−Ｖ´１、Ｖ２−Ｖ´２間で変化する。こ
のとき、誘導電動機は任意周波数において予め定められ
たすべり（Ｓ＋Δｓ）で高効率運転される。たとえば、
任意周波数が５０Ｈｚのときに、電動機負荷が零のとき
供給電圧はＶ´０で図５においてΔｓは最小となり、電
動機負荷が１００％のとき供給電圧はＶ０でΔｓは零と
なる。任意周波数が４０Ｈｚおよび３０Ｈｚのときも同
様の結果が得られる。このように、誘導電動機を予め定
められたすべりで高効率運転するための最適力率は図３
のグラフに示す如く周波数毎に電動機供給電圧に対応し
て下限値から上限値まで予め定められた曲線パターンで
変化している。図２は図３の最限値から上限値まで予め
定められた曲線パターンで変化している。図２は図３の
最適力率に沿って誘導電動機を高効率運転する場合の各
周波数毎に電動機負荷に対応して異なる曲線パターン上
で変化する供給電圧を表している。換言すれば、各周波
数毎の供給電圧は誘導電動機１２を予め定められたすべ
り（Ｓ＋Δｓ）で高効率運転するための値になってい
る。
置におけるＶ／Ｆパターン（出力電圧Ｖ対出力周波数
Ｆ）との関係を示すグラフを表し、各出力周波数５０、
４０、３０Ｈｚ時の出力電圧はＶ０、Ｖ１、Ｖ２をそれ
ぞれ示す。本発明によれば、電動機供給電圧は任意の周
波数において電動機負荷の増加に応じてそれぞれＶ０−
Ｖ´０、Ｖ１−Ｖ´１、Ｖ２−Ｖ´２間で変化する。こ
のとき、誘導電動機は任意周波数において予め定められ
たすべり（Ｓ＋Δｓ）で高効率運転される。たとえば、
任意周波数が５０Ｈｚのときに、電動機負荷が零のとき
供給電圧はＶ´０で図５においてΔｓは最小となり、電
動機負荷が１００％のとき供給電圧はＶ０でΔｓは零と
なる。任意周波数が４０Ｈｚおよび３０Ｈｚのときも同
様の結果が得られる。このように、誘導電動機を予め定
められたすべりで高効率運転するための最適力率は図３
のグラフに示す如く周波数毎に電動機供給電圧に対応し
て下限値から上限値まで予め定められた曲線パターンで
変化している。図２は図３の最限値から上限値まで予め
定められた曲線パターンで変化している。図２は図３の
最適力率に沿って誘導電動機を高効率運転する場合の各
周波数毎に電動機負荷に対応して異なる曲線パターン上
で変化する供給電圧を表している。換言すれば、各周波
数毎の供給電圧は誘導電動機１２を予め定められたすべ
り（Ｓ＋Δｓ）で高効率運転するための値になってい
る。
【００１０】図７は本発明の望ましい第２実施例の誘導
電動機用省電力制御装置を示し、図８はコンピュータに
よる処理のフローチャートを示す。図７において、省電
力制御装置５８は三相交流電源６０と誘導電動機６２と
の間に接続されたインバータ装置を構成するコンバータ
６４、平滑コンデンサ６６およびスイッチング素子６８
を備え、電圧調整の主であるスイッチング素子６８はＰ
ＷＭ制御により誘導電動機６２の巻線に供給される電圧
を後述の如く制御する役目をする。制御装置５８はスイ
ッチング素子６８を制御するための、マイクロコンピュ
ータと必要な周辺回路で組まれたマイクロコンピュータ
ユニット７０と力率設定器７２とドライブ回路７４とか
ら構成される。マイクロコンピュータユニット７０は微
調整信号Ｓを発生する微調整器７２と、電圧検出器７４
と、力率検出処理器７６と最適運転力率メモリ手段７８
と、乗算器８０と、比較器８２と、出力信号発生器８４
とを備え、各々はマイクロコンピュータ内に処理の手順
を書き込んだ処理方法としてブロック化している。この
実施例において、最適運転力率メモリ手段７８には周波
数毎に電動機６２の供給電圧に対応した最適運転力率値
が記憶されていて、最適運転力率値８８を読み出すため
の供給電圧Ｖｕｖは直流電圧９６とＰＷＭ信号９８とに
より電圧検出器７４で演算される。供給電圧Ｖｕｖに応
じてメモリ手段７８から最適運転力率値８８が読みださ
れる。この力率値８８と微調整信号Ｓとは乗算器８０で
乗算されて、微調整された最適運転力率設定値９２を出
力する。力率検出処理器７６はＣＴ１、ＣＴ２より検出
された誘導電動機６２の巻線に流れるＵ送電流Ｉｕおよ
びＷ送電流Ｉｗの瞬時値ＩｕおよびＩｗ検出し、直流電
圧９６とＰＷＭ信号９８より電動機６２に印加されてい
るＵ〜Ｖ間電圧およびＷ〜Ｖ間電圧の瞬時値Ｖｕｖ、Ｖ
ｗｖを算出しＩｕ、ＩｗとＶｕｖ、Ｖｗｖをそれぞれ乗
算し有効電力の瞬時値ｐ（ｐ＝Ｉｕ・Ｖｕｖ＋Ｉｗ・Ｖ
ｗｖ）を算出し、ｐを交流１サイクルの間積算する。こ
れらは図８のステップ１００〜１０４に示される。この
値は後述する有効電力を算出するために使用する。力率
検出処理器７６は図８のステップ１０６の如く、さらに
Ｉｕ瞬時値とＶｕｖの瞬時値の２乗を求め、それぞれの
値を交流１サイクルの間積算する。この値は後述する皮
相電力を算出するために使用する。力率検出処理器７６
はステップ１０８のように以上のサンプリング処理を交
流１サイクルに対して充分短い周期で繰り返し、交流１
サイクルごとに以下の処理を行う。ステップ１１０にお
いて、力率検出処理器７６は前記有効電力の瞬時値ｐの
積算値を１サイクルのサンプリング数より平均化して有
効電力（Ｗ）を求める。次に、ステップ１１２におい
て、Ｉｕ瞬時値とＶｕｖの瞬時値の２乗値の積算値より
各々１サイクルのサンプリング数より平均化し、さらに
その平方根を求めＩｕとＶｕｖの実効値Ｉｕ（ｒｍｓ）
とＶｕｖ（ｒｍｓ）を求める。実効値を求める手法は
“実効値＝（２乗値の積分の平均）の平方根”という原
理に基づいている。ステップ１１４において、前記Ｉｕ
（ｒｍｓ）とＶｕｖ（ｒｍｓ）を乗算し、１サイクルの
皮相電力（Ｐ）を求める。ステップ１１６において、前
記有効電力（Ｗ）と皮相電力（Ｐ）により測定力率（Ｐ
ｆｍ）を算出する（Ｐｆｍ＝Ｗ／Ｐ）。ステップ１１
８、１２０において、力率検出処理器７６では自身で積
算していた前記積算値のすべてをクリアする。以上の処
理の流れにより１サイクル毎の誘導電動機６２の運転力
率つまり測定力率８６が算出できる。ステップ１２２に
おいて先にステップ１１２で算出した電圧実効値Ｖｕｖ
に応じ、最適力率メモリ７８より最適運転力率を読み込
む。最適力率メモリ７８はマイクロコンピュータ内のＲ
ＯＭを利用した関数発生器であり、書き替えることが容
易にできるようなものである。ステップ１２４において
微調整器７２より微調整信号を読み込む。微調整は電動
機の若干の特性の違いを合わせ込むための目的である。
ステップ１２６では、先に読み込んだ最適運転力率８８
と微調整信号を乗算し、運転力率設定値９２を算出す
る。力率検出処理器７６で算出された測定力率８６と運
転力率設定値９２は演算比較器８２で比較され（ステッ
プ１２８）、比較値９４を発生する（ステップ１３
０）。ステップ１３２において、出力信号発生器８４は
スイッチング素子６８を駆動するための出力信号を生成
しており、比較値９４の信号を受けてスイッチング素子
６８の動作パルス幅（ＰＷＭ）を変化させる処理を含ん
だパルス波形を発生する。前記測定力率８６と最適運転
力率設定値９２が一致していれば誘導電動機６２の運転
力率は最良なのでステップ１２９の如く、引き続き前サ
イクルと同じ電圧で運転する。そうでない場合は力率比
較値９４に応じて出力電圧を調整するための新しいドラ
イブ信号をドライブ回路７４は供給する。スイッチング
素子６８はドライブ回路７４の信号に応じて導通幅が変
化し（ステップ１３４）、出力電圧の変化をさせる。こ
の出力は誘導電動機６２の供給電圧であり、ステップ１
３６において、誘導電動機の供給電圧は測定力率８６と
運転力率設定値９２が一致するべく変化する。
電動機用省電力制御装置を示し、図８はコンピュータに
よる処理のフローチャートを示す。図７において、省電
力制御装置５８は三相交流電源６０と誘導電動機６２と
の間に接続されたインバータ装置を構成するコンバータ
６４、平滑コンデンサ６６およびスイッチング素子６８
を備え、電圧調整の主であるスイッチング素子６８はＰ
ＷＭ制御により誘導電動機６２の巻線に供給される電圧
を後述の如く制御する役目をする。制御装置５８はスイ
ッチング素子６８を制御するための、マイクロコンピュ
ータと必要な周辺回路で組まれたマイクロコンピュータ
ユニット７０と力率設定器７２とドライブ回路７４とか
ら構成される。マイクロコンピュータユニット７０は微
調整信号Ｓを発生する微調整器７２と、電圧検出器７４
と、力率検出処理器７６と最適運転力率メモリ手段７８
と、乗算器８０と、比較器８２と、出力信号発生器８４
とを備え、各々はマイクロコンピュータ内に処理の手順
を書き込んだ処理方法としてブロック化している。この
実施例において、最適運転力率メモリ手段７８には周波
数毎に電動機６２の供給電圧に対応した最適運転力率値
が記憶されていて、最適運転力率値８８を読み出すため
の供給電圧Ｖｕｖは直流電圧９６とＰＷＭ信号９８とに
より電圧検出器７４で演算される。供給電圧Ｖｕｖに応
じてメモリ手段７８から最適運転力率値８８が読みださ
れる。この力率値８８と微調整信号Ｓとは乗算器８０で
乗算されて、微調整された最適運転力率設定値９２を出
力する。力率検出処理器７６はＣＴ１、ＣＴ２より検出
された誘導電動機６２の巻線に流れるＵ送電流Ｉｕおよ
びＷ送電流Ｉｗの瞬時値ＩｕおよびＩｗ検出し、直流電
圧９６とＰＷＭ信号９８より電動機６２に印加されてい
るＵ〜Ｖ間電圧およびＷ〜Ｖ間電圧の瞬時値Ｖｕｖ、Ｖ
ｗｖを算出しＩｕ、ＩｗとＶｕｖ、Ｖｗｖをそれぞれ乗
算し有効電力の瞬時値ｐ（ｐ＝Ｉｕ・Ｖｕｖ＋Ｉｗ・Ｖ
ｗｖ）を算出し、ｐを交流１サイクルの間積算する。こ
れらは図８のステップ１００〜１０４に示される。この
値は後述する有効電力を算出するために使用する。力率
検出処理器７６は図８のステップ１０６の如く、さらに
Ｉｕ瞬時値とＶｕｖの瞬時値の２乗を求め、それぞれの
値を交流１サイクルの間積算する。この値は後述する皮
相電力を算出するために使用する。力率検出処理器７６
はステップ１０８のように以上のサンプリング処理を交
流１サイクルに対して充分短い周期で繰り返し、交流１
サイクルごとに以下の処理を行う。ステップ１１０にお
いて、力率検出処理器７６は前記有効電力の瞬時値ｐの
積算値を１サイクルのサンプリング数より平均化して有
効電力（Ｗ）を求める。次に、ステップ１１２におい
て、Ｉｕ瞬時値とＶｕｖの瞬時値の２乗値の積算値より
各々１サイクルのサンプリング数より平均化し、さらに
その平方根を求めＩｕとＶｕｖの実効値Ｉｕ（ｒｍｓ）
とＶｕｖ（ｒｍｓ）を求める。実効値を求める手法は
“実効値＝（２乗値の積分の平均）の平方根”という原
理に基づいている。ステップ１１４において、前記Ｉｕ
（ｒｍｓ）とＶｕｖ（ｒｍｓ）を乗算し、１サイクルの
皮相電力（Ｐ）を求める。ステップ１１６において、前
記有効電力（Ｗ）と皮相電力（Ｐ）により測定力率（Ｐ
ｆｍ）を算出する（Ｐｆｍ＝Ｗ／Ｐ）。ステップ１１
８、１２０において、力率検出処理器７６では自身で積
算していた前記積算値のすべてをクリアする。以上の処
理の流れにより１サイクル毎の誘導電動機６２の運転力
率つまり測定力率８６が算出できる。ステップ１２２に
おいて先にステップ１１２で算出した電圧実効値Ｖｕｖ
に応じ、最適力率メモリ７８より最適運転力率を読み込
む。最適力率メモリ７８はマイクロコンピュータ内のＲ
ＯＭを利用した関数発生器であり、書き替えることが容
易にできるようなものである。ステップ１２４において
微調整器７２より微調整信号を読み込む。微調整は電動
機の若干の特性の違いを合わせ込むための目的である。
ステップ１２６では、先に読み込んだ最適運転力率８８
と微調整信号を乗算し、運転力率設定値９２を算出す
る。力率検出処理器７６で算出された測定力率８６と運
転力率設定値９２は演算比較器８２で比較され（ステッ
プ１２８）、比較値９４を発生する（ステップ１３
０）。ステップ１３２において、出力信号発生器８４は
スイッチング素子６８を駆動するための出力信号を生成
しており、比較値９４の信号を受けてスイッチング素子
６８の動作パルス幅（ＰＷＭ）を変化させる処理を含ん
だパルス波形を発生する。前記測定力率８６と最適運転
力率設定値９２が一致していれば誘導電動機６２の運転
力率は最良なのでステップ１２９の如く、引き続き前サ
イクルと同じ電圧で運転する。そうでない場合は力率比
較値９４に応じて出力電圧を調整するための新しいドラ
イブ信号をドライブ回路７４は供給する。スイッチング
素子６８はドライブ回路７４の信号に応じて導通幅が変
化し（ステップ１３４）、出力電圧の変化をさせる。こ
の出力は誘導電動機６２の供給電圧であり、ステップ１
３６において、誘導電動機の供給電圧は測定力率８６と
運転力率設定値９２が一致するべく変化する。
【００１１】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明では省
電力制御装置において誘導電動機の供給電圧に対応した
変調パラメータでパルス幅変調信号に変調をかけること
により周波数毎に供給電圧に対応して異なる曲線パター
ン上で負荷に沿って下限値から上限値までインバータ部
の出力電圧を調整して誘導電動機を常に最適運転力率で
運転することを可能としたものであり、実用上の効果が
大である。
電力制御装置において誘導電動機の供給電圧に対応した
変調パラメータでパルス幅変調信号に変調をかけること
により周波数毎に供給電圧に対応して異なる曲線パター
ン上で負荷に沿って下限値から上限値までインバータ部
の出力電圧を調整して誘導電動機を常に最適運転力率で
運転することを可能としたものであり、実用上の効果が
大である。
【図１】本発明の誘導電動機用電力制御装置の望ましい
第１実施例を示すブロック図である。
第１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の電力制御装置における周波数毎の電動
機供給電圧と最適力率との関係を示すグラフである。
機供給電圧と最適力率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の電力制御装置における周波数毎の電動
機負荷と供給電圧の関係を示すグラフである。
機負荷と供給電圧の関係を示すグラフである。
【図４】図１の電力制御装置における各種出力信号の波
形図を示す。
形図を示す。
【図５】誘導電動機のすべりと電動機負荷との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】本発明の電力制御装置の供給電圧と出力周波数
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の電力制御装置の第２実施例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図８】図７の電力制御装置のコンピュータによる処理
のフローチャートである。
のフローチャートである。
１０ 交流電源 ４８ 最適
運転力率メモリ手段 １２ 誘導電動機 ５２ 乗算
器 １４ 電力制御装置 ５８ 省電
力制御装置 １６ 整流器 ６０ 交流
電源 １８ インバータ部 ６２ 誘導
電動機 ２０ 電圧検出器 ６８ スイ
ッチング素子 ２２ 電流検出器 ７０ マイ
クロコンピュータ ２８ Ｖ／Ｆ変換器 ７２ 微調
整器 ３２ ＰＷＭ制御回路 ７４ 電圧
検出器 ３５ 変調手段 ７６ 力率
検出処理器 ３６ 力率検出器 ７８ 最適
運転力率メモリ ４０ 比較器 ８０ 乗算
器 ４２ 積分器 ８２ 比較
器 ４４ 乗算器 ８４ 出力
信号発生器 ４６ 微調整器
運転力率メモリ手段 １２ 誘導電動機 ５２ 乗算
器 １４ 電力制御装置 ５８ 省電
力制御装置 １６ 整流器 ６０ 交流
電源 １８ インバータ部 ６２ 誘導
電動機 ２０ 電圧検出器 ６８ スイ
ッチング素子 ２２ 電流検出器 ７０ マイ
クロコンピュータ ２８ Ｖ／Ｆ変換器 ７２ 微調
整器 ３２ ＰＷＭ制御回路 ７４ 電圧
検出器 ３５ 変調手段 ７６ 力率
検出処理器 ３６ 力率検出器 ７８ 最適
運転力率メモリ ４０ 比較器 ８０ 乗算
器 ４２ 積分器 ８２ 比較
器 ４４ 乗算器 ８４ 出力
信号発生器 ４６ 微調整器
Claims (5)
- 【請求項１】 交流を直流に整流する整流器と、この整
流器が出力する直流電圧をパルス幅変調制御により可変
電圧・可変周波数の供給電圧に変換して誘導電動機を駆
動するインバータ部と、任意周波数を指令する周波数指
令手段と、任意周波数に応答してインバータ部を制御す
るためのパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調回路
手段と、前記直流電圧と前記パルス幅変調信号とにより
演算された誘導電動機の供給電圧の関数に応じて変化す
る変調パラメータを発生するパラメータ発生手段と、変
調パラメータに応じてパルス幅変調信号を変調させる変
調手段とを備え、変調パラメータは周波数毎に前記供給
電圧の関数に対応した曲線パターン上で下限値から上限
値まで誘導電動機の供給電圧を増加させて予め定められ
たすべりで誘導電動機を運転する値を有することを特徴
とする誘導電動機用電力制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、任意周波数に対応し
た基準電圧信号を発生するＶ／Ｆ変換手段をさらに備
え、変調手段はＶ／Ｆ変換手段の基準電圧信号と変調パ
ラメータとの積を演算する乗算手段からなる誘導電動機
用電力制御装置。 - 【請求項３】 交流を直流に整流する整流器と、この整
流器が出力する直流電圧をパルス幅変調制御により可変
電圧・可変周波数の供給電圧に変換して誘導電動機を駆
動するインバータ部と、任意周波数を指令する周波数指
令手段と、任意周波数に応答してインバータ部を制御す
るためのパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調回路
手段と、誘導電動機の供給電圧の関数により補償された
変調パラメータを発生するパラメータ発生手段と、変調
パラメータに応じてパルス幅変調信号を変調させる変調
手段とを備え、変調パラメータ発生手段は誘導電動機の
運転力率を検出する手段と、誘導電動機の供給電圧の関
数に応答して供給電圧の増加に応じて周波数毎に曲線パ
ターン上で下限値から上限値まで増加する最適力率を記
憶するメモリ手段と、運転力率とメモリ手段からの最適
力率との偏差の積分値を演算して前記パラメータを発生
するパラメータ発生手段とを備え、前記変調手段が前記
積分値に応答して前記パルス幅変調信号を変調する演算
手段とからなり、前記変調パラメータ発生手段がさらに
最適力率を微調整するための微調整手段を備えた誘導電
動機用電力制御装置。 - 【請求項４】 交流を直流に整流する整流器と、この整
流器が出力する直流電圧をパルス幅変調により可変電圧
・可変周波数の供給電圧に変換して誘導電動機を駆動す
るインバータ部と、任意周波数を指令する周波数指令手
段と、任意周波数に応答してインバータ部を制御するた
めのパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調信号発生
回路手段と直流電圧とパルス幅変調信号とにより演算さ
れた誘導電動機の供給電圧の関数により応答して周波数
毎に曲線パターン上で誘導電動機負荷に応答して下限値
から上限値まで変化する最適力率を発生する手段と、誘
導電動機の運転力率が最適力率に沿うようにパルス幅変
調信号に変調をかける変調手段とを備えた誘導電動機用
電力制御装置。 - 【請求項５】 交流を直流に整流する整流器と、この整
流器が出力する直流電圧をパルス幅変調により可変電圧
・可変周波数の供給電圧に変換して誘導電動機を駆動す
るインバータ部と、任意周波数を指令する周波数指令手
段と、任意周波数に応答してインバータ部を制御するた
めのパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調信号発生
回路手段と、直流電圧とパルス幅変調信号とにより演算
された誘導電動機の供給電圧の関数に応答した曲線パタ
ーン上で下限値から上限値まで周波数毎に異なるレベル
で電動機負荷の増加に応じて供給電圧を上昇されるため
の変調パラメータをパルス幅変調信号発生回路手段に出
力する変調手段とを備えた誘導電動機用電力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354760A JPH07194183A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 誘導電動機用電力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354760A JPH07194183A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 誘導電動機用電力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07194183A true JPH07194183A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18439723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5354760A Pending JPH07194183A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 誘導電動機用電力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07194183A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4693214B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2011-06-01 | 東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社 | インバータ装置 |
| WO2013018611A1 (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-07 | シャープ株式会社 | 同期モータ駆動装置およびそれを備えた冷凍サイクルを有する機器 |
| JP2013201805A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Sharp Corp | 同期モータ駆動装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6450792A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter |
| JPH01502952A (ja) * | 1986-04-14 | 1989-10-05 | ディジモト、オブ、スエーデン、アクチエボラーグ | 可制御インバータによる非同期電動機の速度制御駆動方法および装置 |
| JPH04351492A (ja) * | 1990-12-12 | 1992-12-07 | Alex Denshi Kogyo Kk | 誘導電動機制御装置 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5354760A patent/JPH07194183A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01502952A (ja) * | 1986-04-14 | 1989-10-05 | ディジモト、オブ、スエーデン、アクチエボラーグ | 可制御インバータによる非同期電動機の速度制御駆動方法および装置 |
| JPS6450792A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter |
| JPH04351492A (ja) * | 1990-12-12 | 1992-12-07 | Alex Denshi Kogyo Kk | 誘導電動機制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4693214B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2011-06-01 | 東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社 | インバータ装置 |
| WO2013018611A1 (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-07 | シャープ株式会社 | 同期モータ駆動装置およびそれを備えた冷凍サイクルを有する機器 |
| JP2013038855A (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Sharp Corp | 同期モータ駆動装置およびそれを備えた冷凍サイクルを有する機器 |
| CN103733506A (zh) * | 2011-08-04 | 2014-04-16 | 夏普株式会社 | 同步电机驱动装置及具备具有该装置的制冷循环的设备 |
| CN103733506B (zh) * | 2011-08-04 | 2016-08-17 | 夏普株式会社 | 同步电机驱动装置及具备具有该装置的制冷循环的设备 |
| JP2013201805A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Sharp Corp | 同期モータ駆動装置 |
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