JPH0746887A - 単相誘導電動機の速度制御装置 - Google Patents

単相誘導電動機の速度制御装置

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JPH0746887A
JPH0746887A JP5214893A JP21489393A JPH0746887A JP H0746887 A JPH0746887 A JP H0746887A JP 5214893 A JP5214893 A JP 5214893A JP 21489393 A JP21489393 A JP 21489393A JP H0746887 A JPH0746887 A JP H0746887A
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JP
Japan
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voltage
command value
phase
induction motor
phase induction
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JP5214893A
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English (en)
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Yukio Ogawa
幸男 小川
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機にかかる電圧の高調波成分を減らすこ
とにより、電動機騒音を低減することができる単相誘導
電動機の速度制御装置を提供する。 【構成】 単相ブリッジコンバータ2のスイッチング素
子Tr11〜Tr22を制御することにより、単相誘導
電動機5に印加される電圧を制御する。一方、三相イン
バータ4のスイッチング素子Q11〜Q32を制御する
ことにより、単相誘導電動機5に印加される電圧の周波
数を制御する。このように、電圧と周波数をそれぞれ別
々に制御することで、印加電圧の高調波成分を低減で
き、電動機騒音を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、コンベア、ポ
ンプなどの負荷の駆動に使用される単相誘導電動機の速
度制御装置に係り、特に電動機の騒音防止のための技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、単相誘導電動機の速度制御装
置としては、図3に示すように、フルブリッジインバー
タ回路14を用いたものが広く知られている。この単相
誘導電動機5の速度制御装置は、駆動源の単相交流電源
1と、単相交流電源1の出力を整流するための単相全波
整流回路12と、平滑用コンデンサ3と、スイッチング
素子Q11,Q12,Q21,Q22がブリッジ構成に
なっているフルブリッジインバータ回路14と、フルブ
リッジインバータ回路14の各スイッチング素子Q11
〜Q22を制御する制御系と、電動機5の各巻線5a,
5bに流れる電流に位相差をつける進相用コンデンサ1
0と、電動機5の回転方向を切換える正転・逆転切換え
スイッチ11とでなる。単相誘導電動機5の巻線5a,
5bと進相用コンデンサ10と正転・逆転切換えスイッ
チ11とは、フルブリッジインバータ回路14の点A
(スイッチング素子Q11−Q12間)と点B(スイッ
チング素子Q21−Q22間)の間に設けられている。
【0003】フルブリッジインバータ回路14を用いた
単相誘導電動機5の速度制御は、インバータの周波数f
を制御することで行う。一方、電動機5に印加する電圧
Vについては、周波数fと電圧Vの比が一定になるよう
に制御され、これはV/f制御として広く知られてい
る。図3の装置の制御系について図4を用いて説明す
る。この制御系は、インバータの運転周波数fを設定す
る周波数指令設定器6と、周波数指令設定器6の出力の
周波数指令値fから電圧指令値Vを演算する電圧指令値
演算手段7と、周波数指令値f及び電圧指令値Vに基づ
きスイッチング素子Q11〜Q22のオン/オフ制御パ
ルスを出力するスイッチング制御手段18とでなる。図
5は、スイッチング制御手段18の出力パルスによるス
イッチング素子Q11〜Q22のオン/オフ制御状態
と、電動機5の巻線5a又は5bに印加される点AB間
の電圧Vabの波形を示す。この電圧Vabの波形にお
いて、電圧Vabの値がVdc(図3の点CD間に印加
される電圧)になる角度(電気角)をθとする。
【0004】図6は、上記図5に示した電圧Vabの波
形の高調波特性を示す。図6の縦軸は基本波電圧に対す
る高調波電圧の割合を示したもので、縦軸の値が大きい
ほど高調波が含まれる割合が大きいことを示す。また、
高調波の含まれる割合とθとの関係は、θが小さいほど
高調波が含まれる割合が大きい。
【0005】具体例で計算すると、図5に示した電圧V
abのような波形は次式で表される。
【0006】
【数1】
【0007】また、n次高調波成分は次式で表される。
【0008】
【数2】
【0009】ここで、電圧Vdc=140V、周波数指
令値f=10Hz、電圧指令値V=40Vのとき、上記
数2より、θ≒37°となる。このとき、図6を参照す
ると、3次、5次、7次の高調波が基本波に対して0.
6以上の割合で多く含まれていることが分る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の装置では、単相全波整流回路12の出力電圧を
変化させることができないので、フルブリッジインバー
タ回路14において、V/fの値が一定になるように、
周波数fと電圧Vの両方を制御しなければならない。さ
らに、図5に示した電圧Vabの波形において、従来の
装置では角度θが小さくなるので、後述するように、電
動機5にかかる電圧の高調波成分が大きくなり、結果と
して、電動機5の騒音が大きくなるといった問題があ
る。
【0011】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、電動機にかかる電圧の高調波成分を減らすことによ
り、電動機騒音を低減することができる単相誘導電動機
の速度制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、交流電源から直流可変電圧を得る
単相コンバータと、上記単相コンバータを構成するスイ
ッチング素子を制御する第1スイッチング制御手段と、
上記単相コンバータからの直流電圧を交流電圧に変換
し、該交流電圧を単相誘導電動機に供給する三相インバ
ータと、上記三相インバータを構成するスイッチング素
子を制御する第2スイッチング制御手段と、上記第2ス
イッチング制御手段に対する周波数指令値を設定する周
波数指令値設定手段と、上記周波数指令値設定手段の出
力から上記第1スイッチング制御手段に対する電圧指令
値を演算する電圧指令値演算手段とを備えた単相誘導電
動機の速度制御装置である。
【0013】請求項2の発明は、上記単相誘導電動機に
流れる電流を検出する電流検出手段を有し、上記電圧指
令値演算手段は、上記電流検出手段の出力と上記周波数
指令値設定手段からの周波数指令値より、電圧指令の補
正値を演算するものである請求項1記載の単相誘導電動
機の速度制御装置である。請求項3の発明は、上記単相
誘導電動機に流れる電流を検出する電流検出手段を有
し、上記電圧指令値演算手段は、上記電流検出手段の出
力と上記第2スイッチング制御手段の出力とから、電圧
指令の補正値を演算するものである請求項1記載の単相
誘導電動機の速度制御装置である。
【0014】
【作用】請求項1の構成によれば、第1スイッチング制
御手段により単相コンバータのスイッチング素子を制御
することで、単相コンバータの出力電圧を変化させてそ
の電圧を電動機に供給し、一方、第2スイッチング制御
手段により三相インバータのスイッチング素子を制御す
ることで、三相インバータでは電動機の周波数だけを制
御する。このように、単相コンバータを用いて電動機に
かかる電圧を制御し、三相インバータを用いて電動機の
周波数を制御することにより、電動機の電圧と周波数を
別々に分けて制御することができ、印加電圧の高調波成
分を低減することができる。請求項2,3の構成によれ
ば、電流検出手段により単相誘導電動機に流れる電流を
検出し、この検出した電流値に基づき電圧指令の補正値
を演算して、電圧指令値に補正をかけることにより、単
相誘導電動機に対して的確な制御が行える。
【0015】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例について
説明する。図1は単相誘導電動機5の速度制御装置を示
す。本速度制御装置は、駆動源の単相交流電源1と、ス
イッチング素子Tr11〜Tr22がブリッジ構成にな
っている単相ブリッジコンバータ2と、平滑用コンデン
サ3と、スイッチング素子Q11,Q12とQ21,Q
22とQ31,Q32とが並列接続された三相インバー
タ4と、単相ブリッジコンバータ2の各スイッチング素
子Tr11〜Tr22及び三相インバータ4の各スイッ
チング素子Q11〜Q32を制御する制御系とでなる。
単相誘導電動機5の巻線5aは三相インバータ4の点A
B間に、巻線5bは三相インバータ4の点AC間に設け
られる。なお、点Aはスイッチング素子Q11−Q12
間、点Bはスイッチング素子Q21−Q22間、点Cは
スイッチング素子Q31−Q32間である。
【0016】図2は図1の装置の制御系を示す。この制
御系は、周波数指令値fを設定する周波数指令設定器6
と、周波数指令値fから電圧指令値Vを演算する電圧指
令値演算手段7と、電圧指令値Vに基づきスイッチング
素子Tr11〜Tr22のオン/オフ制御パルスを出力
する単相コンバータスイッチングパターン生成器8と、
周波数指令値fに基づきスイッチング素子Q11〜Q3
2のオン/オフ制御パルスを出力する三相インバータス
イッチングパターン生成器9とでなる。なお、電圧指令
値演算手段7において、電圧指令値Vと周波数指令値f
との関係は、図2に示したように、予め分かっているの
で、周波数指令値fから電圧指令値Vを求めることがで
きる。
【0017】本実施例によれば、単相ブリッジコンバー
タ2により、単相誘導電動機5の巻線5a,5bに印加
する電圧を変化させることができるので、三相インバー
タ4においては単相誘導電動機5の周波数を制御出力す
るだけでよい。従って、上述した図5におけるθを任意
に変化させることができるので、θを大きくすることで
容易に高調波を低減することができ、電動機騒音を低減
することができる。さらに、電圧制御が容易で高調波含
有率の低い高周波キャリアPWM制御を用いれば、一
層、高調波の低減を行うことができる。
【0018】また、三相インバータ4がフルブリッジイ
ンバータ回路14であっても、同様の効果が得られる。
なお、電流検出手段を用いて、この電流検出手段により
単相誘導電動機5に流れる電流を検出し、この電流値と
周波数指令値fとから、電圧指令値Vの補正値を演算
し、この補正値を単相コンバータスイッチングパターン
生成器8に入力するようにすることで、一層、的確な電
動機制御ができる。また、上記電流値と三相インバータ
スイッチングパターン生成器9の出力とから、電圧指令
値Vの補正値を演算し、この補正値を単相コンバータス
イッチングパターン生成器8に入力するようにしてもよ
い。
【0019】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
単相誘導電動機にかかる可変電圧は単相コンバータによ
って制御し、可変周波数は三相インバータによって制御
する。このように、電圧と周波数をそれぞれ別々に分け
て制御することにより、印加電圧の高調波成分を減らす
ことができ、電動機の騒音防止を図ることができる。請
求項2,3の発明によれば、単相誘導電動機に流れる電
流値に基いて、電圧指令値に補正をかけるので、低騒音
で的確な電動機の速度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による単相誘導電動機の速度
制御装置の回路図である。
【図2】該装置の制御系を示すブロック図である。
【図3】従来の単相誘導電動機の速度制御装置の回路図
である。
【図4】該装置の制御系を示すブロック図である。
【図5】該装置におけるインバータ回路の各スイッチン
グ素子のオン/オフ制御状態と、電動機の巻線にかかる
電圧波形とを示すタイムチャートである。
【図6】高調波特性を示す図である。
【符号の説明】
2 単相ブリッジコンバータ 4 三相インバータ 5 単相誘導電動機 6 周波数指令設定器 7 電圧指令値演算手段 8 単相コンバータスイッチングパターン生成器 9 三相インバータスイッチングパターン生成器 Tr11〜Tr22 スイッチング素子 Q11〜Q32 スイッチング素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源から直流可変電圧を得る単相コ
    ンバータと、 上記単相コンバータを構成するスイッチング素子を制御
    する第1スイッチング制御手段と、 上記単相コンバータからの直流電圧を交流電圧に変換
    し、該交流電圧を単相誘導電動機に供給する三相インバ
    ータと、 上記三相インバータを構成するスイッチング素子を制御
    する第2スイッチング制御手段と、 上記第2スイッチング制御手段に対する周波数指令値を
    設定する周波数指令値設定手段と、 上記周波数指令値設定手段の出力から上記第1スイッチ
    ング制御手段に対する電圧指令値を演算する電圧指令値
    演算手段とを備えたことを特徴とする単相誘導電動機の
    速度制御装置。
  2. 【請求項2】 上記単相誘導電動機に流れる電流を検出
    する電流検出手段を有し、 上記電圧指令値演算手段は、上記電流検出手段の出力と
    上記周波数指令値設定手段からの周波数指令値より、電
    圧指令の補正値を演算するものであることを特徴とする
    請求項1記載の単相誘導電動機の速度制御装置。
  3. 【請求項3】 上記単相誘導電動機に流れる電流を検出
    する電流検出手段を有し、 上記電圧指令値演算手段は、上記電流検出手段の出力と
    上記第2スイッチング制御手段の出力とから、電圧指令
    の補正値を演算するものであることを特徴とする請求項
    1記載の単相誘導電動機の速度制御装置。
JP5214893A 1993-08-05 1993-08-05 単相誘導電動機の速度制御装置 Withdrawn JPH0746887A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030073137A (ko) * 2002-03-08 2003-09-19 엘지산전 주식회사 단상 유도전동기의 구동회로
CN101969273A (zh) * 2010-10-21 2011-02-09 黑龙江大学 用于单相感应电机的非对称逆变器
CN102064726A (zh) * 2010-12-30 2011-05-18 黑龙江大学 用于单相感应电机的可控双电源串联的非对称逆变器
CN102098001A (zh) * 2010-12-30 2011-06-15 黑龙江大学 用于单相感应电机的可控双电源并联的非对称逆变器
CN104113229A (zh) * 2009-12-24 2014-10-22 三菱电机株式会社 电力变换装置以及电力变换装置的驱动方法

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Effective date: 20001031