JPH0815399B2

JPH0815399B2 - インバ−タ装置

Info

Publication number: JPH0815399B2
Application number: JP62205909A
Authority: JP
Inventors: 貴裕石上; 昌二望月
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-08-19
Filing date: 1987-08-19
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPS6450793A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、誘導モータを可変速駆動するインバータ
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は日経マグロウヒル社発行の「日経エレクトロ
ニクス」1984.5.21号のP259〜280に記載されている文献
「インダクション・モータの駆動電圧位相を自動的に最
適制御し無駄な電力消費を減らす高耐圧IC」の中に示さ
れているものであり、そのICの機能ブロック図である。
また、第７図は同文献のP265にある図で、上記ICの動作
を表わしており、印加電圧と負荷電流との位相差を検出
して誘導モータの印加電圧を制御する動作を示してい
る。

第６図中、１は商用交流電源で、これに単相誘導モー
タ２とSCR3が直列に接続されている。SCR3はSCR出力段
４からのトリガ信号によって導通し、これにより商用交
流電源１の印加タイミングが制御され、単相誘導モータ
２が駆動される。その際、位相−電圧変換回路５はモー
タ２に流れる負荷電流の零交差点を検出し、第７図に示
すようなモータ２の負荷に比例した方形波電圧を発生
し、ランプ電圧発生回路６は入力電源電圧の零交差点に
同期して正負交互に極性が反転する鋸波形電圧を出力す
る。また、比較器７は振幅が変化する上記方形波と鋸波
の交差タイミングを検出し、SCR出力段４にSCR3のトリ
ガ信号の出力タイミングを与える。即ち、方形波トラン
プ信号（鋸波）の信号交差点θ_ｔで電圧が印加されて電
流が流れ始め、その電圧の零交差点でピークに達する。

次に商用交流電源１の電圧が負になると、電流と逆相
になるため、この電流はモータ２のインダクタンスによ
って決まる点で零に戻る。そして、SCR3のトリガ点θ_ｔ
が各半サイフルの終りごろにくるようにすると（第７図
で右へ）、電流零交差点はその分だけ早まる（第７図で
左へ）。これがモータ２の印加電圧を下げることに対応
する。いま、モータ２の負荷が軽くなると誘導性の位相
遅れが大きくなり、電流の零交差点θ_ｃがわずかに図の
右へ動く。これを上記位相−電圧変換回路５で検出し
（正確にはθ_ｔとθ_ｃの時間差を検出）、信号交差点θ
_ｔを図の右に動かしてモータ２の印加電圧を下げる。電
圧が下がるとモータ２は信号交差点θ_ｔを図の左へ動か
すよう応答する。この動作を繰り返して、零交差点θ_ｃ
は内部で設定した位相に落着く。このようにして新しい
平衡状態に達する。

一般に誘導モータ２は、その誘導的性質により負荷が
減少すると電流位相が遅れ、ほぼ一定の電流が流れる。
そして、軽負荷時の力率が低いとき電圧を下げ、重負荷
になると電圧を上げるようにしており、電流位相を検出
してモータ２への印加電圧を変化させ、モータ２の力率
を設定した値に制御している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のようなモータの駆動電圧を制御
するインバータ装置にあっては、負荷モータの力率位相
角を検出する上で次のような問題点があった。

（イ）多くの場合インバータ装置の出力電圧波形はPWM
制御波形であるので、電圧極性を検知するにはフィルタ
回路とゼロクロス回路が必要で回路が複雑になる。

（ロ）モーター回転中内で負荷変動がある場合には、電
流のゼロクロス点がふれるので電流位相を検出するには
平均化しなくてはならず、力率位相角を時間データで検
出すると、平均化のための処理が必要で複雑である。

（ハ）力率位相角を精度良く検出するためには、回路定
数のばらつきによる誤差を補正しなくてはならない。

この発明は、このような問題点を解消するためになさ
れたもので、簡単な回路構成および信号処理で負荷モー
タの力率位相角を制度よく検出できるインバータ装置を
提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のインバータ装置は、電圧極性を検出する電
圧位相検出器と、負荷電流極性を検出する電流位相検出
器を設け、これらの検出位相信号の論理積から誘導モー
タの力率位相角を検出して出力電圧を制御するととも
に、前記力率位相角を、積分回路によりアナログデータ
として平均化した値で検出し、且つ無負荷時に基準デュ
ーティの信号入力によって得られたアナログデータによ
りモータ駆動時のアナログデータを補正して検出するよ
うにしたものである。

〔作用〕

この発明のインバータ装置においては、電圧および電
流の極性を検出する簡単な回路構成の検出器を用いて電
圧位相信号および電流位相信号を検出し、それらの位相
信号の論理積をとって負荷モータの力率位相角を検出し
ている。そして、その力率位相角により出力電圧を制御
している。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明の第１実施例の回路構成を示すブロ
ック図である。図において、１は商用交流電源でこの交
流電源は整流回路8,平滑回路９を介して直流電源に変換
され、電力逆変換器10にによって再び交流に変換され、
この交流によって誘導モータ２が駆動される。11,12は
電力逆変換器10の制御回路として設けられたマイクロコ
ンピュータ（以下マイコンという）およびベースアンプ
回路で、マイコン11はPWM信号を出力し、誘導モータ２
はそのマイコン11の指令に従って任意電圧，任意同波数
の出力で駆動される。13は電流センサ、14はフィルタ回
路、15は電流センサ13の信号により負荷電流極性を検出
して電流位相信号を出力する電流位相検出器、16はその
電流位相信号とマイコン11からの電圧位相信号との論理
積をとる論理回路である。

なお、マイコン11は電圧極性を検出して電圧位相信号
を出力する電圧位相検出回路を兼ねている。

次に、第２図の信号波形図を参照しながら動作につい
て説明する。第２図は第１図の各点の信号波形（各ブロ
ックの出力波形）を示したものである。ベースアンプ回
路12から出力される信号は、マイコン11からPWM信号に
よって駆動される誘導モータ２の相電圧波形であり、実
際にはすでに周波数信号としてマイコン11から出力され
るケースが多い。電流センサ13の出力波形は相電流波形
であり、一般的にPWM制御を行うインバータ装置の出力
電流は高周波成分を含んでいるので、フィルタ回路14を
用いてリプル分を除去し、相電流のゼロクロス点を明確
にしている。電流位相検出器15からは相電流極性の反転
タイミングと同期したパルス信号が出力される。また、
マイコン11は上記相電流位相を検出した相と同相の電圧
位相信号を出力する。そして、この電圧位相信号と位相
検出器15からの相電流位相信号とを論理回路16に入力す
ることによって、両者の位相差をパルス信号にて得るこ
とができる。この位相差信号を力率位相角信号としてマ
イコン11が読み込み、相電圧と相電流の位相差を知るこ
とができる。例えば、力率位相角信号の立上りから立下
りまでの時間をマイコン11内部のタイマ等で測定して位
相差を検知する。このようにして検出した力率位相角デ
ータをもとに、マイコン11は出力電圧を制御して誘導モ
ータ２を駆動する。

第３図はこの発明の第２実施例を示すブロック図であ
る。この実施例は、積分回路17により力率位相角をアナ
ログデータとして平均化した値で検出するようにしたも
のである。即ち、例えば空気調和機の圧縮機の場合な
ど、モータ負荷がモータ回転中内にて変動するときに
は、上記実施例で検出した力率位相角信号は常に変動し
ている。この変動している力率位相角信号をより精度よ
くまた簡単な構成にて検出するため、積分回路17を用い
て平均化している。

上記積分回路17は、論理回路16から出力されるパルス
形状の力率位相角信号をアナログ電圧信号に変換してマ
イコン11のアナログポートに供給している。つまり、積
分回路17は第２図（ｆ）の力率位相角信号を第２図
（ｇ）のように平均的にならした波形信号に変換する。
このように積分回路17でアナログ値に変換することで、
力率位相角信号の平均値を検出することができる。

第４図は第３図の回路の詳細を示すブロック図であ
る。上記第２実施例の積分回路17は、抵抗やコンデンサ
などの素子定数のばらつきの大きいものによって構成さ
れている。そこで、本実施例では積分回路17のばらつき
による力率位相角信号への影響を補正するようにしてい
る。

即ち、積分回路17入力側とマイコン11のポート（RE
F）が新たに接続されており、このマイコン11のポート
（REF）からは、例えばデューティー比1/12（30゜区間O
N）の基準パルスが出力され、積分回路17にて平渦化さ
れ、再びマイコン11に読込まれてAD変換（アナログ−デ
ジタル変換）される。マイコン11はAD変換したデータ
（力率位相角30゜のデータ）をもとに、以後読込む位相
角データにかけあわせる為に補正係数を計算する。第５
図はそのマイコン11の計算動作を示すフローチャートで
ある。

マイコン11は、まずデューティ比1/12の基準パルスを
出力し（ステップ101）、積分回路17から読込まれたア
ナログデータをAD変換する（ステップ102）。そして、
マイコン11のメモリ内にあらかじめ設定した無負荷時の
30゜に相当するデータと、上記AD変換したデータとの比
をとって補正係数とする（ステップ103）。その後、モ
ータ２を駆動し（ステップ104）、上述の実施例のよう
に力率位相角データをAD変換して読込み（ステップ10
5）、そのモータ駆動時の力率位相角データPfに対して
前に計算した補正係数をかけ合せ、“補正された力率位
相角データ"Pf′を計算する（ステップ106）。そして、
そのデータに従ってモータ２の制御を行う（ステップ10
7）。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、電圧位相信
号と電流位相信号の論理積をとって力率位相角を検出し
ているため、簡単な回路構成で負荷モータの力率位相角
を検出でき、また信号処理も簡単になり、精度よく力率
位相角を検出してモータ制御を行うことができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示すブロック図、第２
図は第１図の各部の信号波形図、第３図はこの発明の第
２実施例を示すブロック図、第４図は第３図の回路の詳
細を示すブロック図、第５図は第４図のマイコンの動作
を示すフローチャート、第６図は従来例の構成を示すブ
ロック図、第７図は従来例の動作を示すタイミング図で
ある。１……商用交流電源２……誘導モータ８……整流回路 10……電力逆変換器 11……マイクロコンピュータ（電圧位相検出器） 15……電流位相検出器 16……論理回路 17……積分回路なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を直流電源に変換し、その直流を
再び交流に変換して誘導モータを駆動するインバータ装
置において、電圧極性を検出する電圧位相検出器と、負
荷電流極性を検出する電流位相検出器を設け、これらの
検出位相信号の論理積から誘導モータの力率位相角を検
出して出力電圧を制御するとともに、前記力率位相角
を、積分回路によりアナログデータとして平均化した値
で検出し、且つ無負荷時に基準デューティの信号入力に
よって得られたアナログデータによりモータ駆動時のア
ナログデータを補正して検出することを特徴とするイン
バータ装置。