JPH0819277A - インバータ電源 - Google Patents

インバータ電源

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JPH0819277A
JPH0819277A JP6148246A JP14824694A JPH0819277A JP H0819277 A JPH0819277 A JP H0819277A JP 6148246 A JP6148246 A JP 6148246A JP 14824694 A JP14824694 A JP 14824694A JP H0819277 A JPH0819277 A JP H0819277A
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JP
Japan
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power supply
output
time
inverter power
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP6148246A
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English (en)
Inventor
Morie Hayakawa
盛衛 早川
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH0819277A publication Critical patent/JPH0819277A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】インダクションモータなどの動力機の起動時に
おいて、焼損を招くことなく有効な駆動力を発生させる
インバータ電源を提供する。 【構成】動力機の起動時において、インバータ電源の出
力のデューティ比を定常運転時よりも小さい値として動
力機たるインダクションモータに瞬時的に高電圧、大電
流を流し、大きな駆動トルクを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分子ポンプのロータ等
の回転駆動に関し、特にインダクションモータなどの動
力機の起動特性を改善したインバータ電源に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】インダクションモータなどの動力機を駆
動するインバータ電源は、分子ポンプにおけるロ−タ回
転駆動の制御を始めとして幅広い技術領域において用い
られている。
【0003】従来のインバータ電源は、電圧振幅および
周波数を変化させることによってインダクションモータ
などの動力機の起動を行っている。該インバータ電源
は、例えば、図5に示すように、発振周波数調節回路1
01と、分周回路102と、3相ブリッジ制御回路10
4と、直流電源調節回路105と、3相ブリッジ出力回
路106とによって構成される。発振周波数調節回路1
01は、動力機の回転数によって制御される基本周波数
信号Sf0を分周回路102と直流電源調節回路105に
供給する。基本周波数信号Sf0の調節幅は、例えば50
〜1kHzである。分周回路102は、基本周波数信号
f0を分周して出力波形と同じ周波数を持つ分周周波数
信号Sf1を3相ブリッジ制御回路104に供給する。3
相ブリッジ制御回路104は、分周周波数信号Sf1を入
力し、3相ブリッジ出力回路106のパワートランジス
タをON−OFF制御するための6つのブリッジ周波数
信号Sfb1-6 に変換して出力する。直流電源調節回路1
05は、基本周波数信号Sf0によって3相出力の電圧振
幅を決定し、ブリッジ電圧Vb を3相ブリッジ出力回路
106に供給する。3相ブリッジ出力回路106は、図
6に示すように、ブリッジ周波数信号Sfb1-6 を入力し
たパワートランジスタTr1〜Tr6がブリッジ電圧Vb
スイッチングして、3相出力Vu 、Vv 、Vw を出力す
る。
【0004】このような構成のインバータ電源におけ
る、スイッチングのタイムチャートおよびそれによる3
相出力Vu 、Vv 、Vw の相電圧波形は、図7に示され
る。分子ポンプのロータをインダクションモータなどの
動力機によって回転駆動する際は、排気される気体の粘
性抵抗により負荷は回転数と共に増大するため、3相出
力Vu 、Vv 、Vw は、動力機の回転数が高いほど電圧
振幅を大きくするように制御される。また、大きな駆動
トルクを得るために、動力機の回転数が高いほど周波数
も高くするように制御される。定常運転時での値は、例
えば電圧振幅が50V、周波数が1kHzである。この
ような構成において、相電圧をスイッチングするデュー
ティ比は、与えられた電圧を単純に分周する結果、50
%に保持される。すなわち、回転磁界の方向および大き
さをバランスさせるために、モータ各相における正方
向、逆方向電流の流れる時間をモータ回転数の1周期内
で同じにしなければならないので、デュテイ比は自ずと
50%に定まる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、かかるイン
バータ電源による制御においては、良好に起動を行うこ
とができないという不具合が生じる。すなわち、例えば
インダクションモータは、起動時においてインピーダン
スが低く、通常動作時よりも大電流がモータに流れる上
に、デューティ比が50%であるということは図8の波
形図からも明らかなように稼働時間の少なくとも半分は
常にコイルに定常的に相間電流Iu-v 、Iv-w 、Iw-u
が流れているということであり、特に起動時において電
流レベルを多少なりとも上げ過ぎるとモータの焼損に直
結する恐れが高い。そこで、従来においては起動時にモ
ータに加える電圧レベルを下げ、定常的な大電流がモー
タコイルに流れることを防止している。このため、起動
時におけるインバータ電源の出力電圧振幅は、例えば定
常動作時の50Vに対して5V程度にまで下げる制御が
行われる。しかし、これにより起動トルクも小さくなる
ため、起動時の回転支持部の摩擦が大きな動力機におい
ては起動に必要な駆動力を得ることができず、起動不能
ないしは起動不良という不具合が発生する。
【0006】本発明は、これらの問題点を有効に解決
し、起動時において動力機の起動に十分な駆動力を発生
させることができるインバータ電源を提供することを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
【0008】すなわち、本発明に係るインバータ電源
は、インダクションモータなどの動力機を駆動するもの
であって、前記動力機の起動時にインバータ電源の出力
電力をデューティ制御することを特徴とする。デューテ
ィ比は、起動時には通常動作時よりも小さくする制御を
行う。
【0009】本発明を実施する一態様としては、出力電
圧の振幅を一定にしたものが挙げられる。
【0010】
【作用】このような構成において、停止状態から動力機
を起動する際に、通常動作時よりもインバータ電源の出
力のデューティ比を小さくすると、コイルへの通電時間
が実質的に短縮される。そのため、逆に電圧レベルを従
来より高くしても、時間平均した供給電力は従来のデュ
ティ比50%の下での低電圧レベル駆動時と変わらず、
従来と同様の焼損防止効果が奏される。一方、このよう
に瞬時的に高電圧を繰返し印加すると、これに対応して
インパルスに近い大電流が繰返しコイルに流れるため、
間欠的に高トルクが発生する。持続的な低トルクでは回
転体の起動に奏効し得ない場合にも、高トルクを間欠的
ではあるが回転体に作用させることができれば、起動の
実効が図られる。
【0011】このようにして本発明は、起動を円滑に行
い得るものとなるが、動力機が動作した後には、デュー
ティ比を徐々に大きくすることによって、回転数を定常
運転に近付けることができる。
【0012】また、出力電圧振幅を一定に保持すれば、
電源構造が大巾に簡素化し、小形化・低コスト化を同時
に図ることが可能になる。
【0013】さらに、周波数を一定に保持すれば、電源
構造をさらに簡素化することが可能である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1〜図4を参
照して説明する。
【0015】この実施例のインバータ電源は、ターボ分
子ポンプのロータを駆動するインダクションモータに適
用されたものである。インダクションモータは、ターボ
分子ポンプのロータの周回位置に構成され、インバータ
電源からの3相出力によってロータに可変速に回転駆動
力を作用させる。
【0016】インバータ電源は、図1に示すように、発
振周波数固定回路1と、分周回路2と、デューティ制御
回路3と、3相ブリッジ制御回路4と、直流電源回路5
と、と、3相ブリッジ出力回路6によって構成され、イ
ンダクションモータ7を駆動する。
【0017】発振周波数固定回路1は、基本周波数信号
f0を分周回路2に供給する。この実施例においては、
基本周波数信号Sf0は1kHzに固定される。
【0018】分周回路2は、基本周波数信号Sf0を分周
して3相出力の周波数を持つ分周周波数信号Sf1を決定
し、デューティ制御回路3に供給する。
【0019】デューティ制御回路3は、動力機の回転数
によって分周周波数信号Sf1のデューティ比を最小D%
から最大50%までデューティ変調して、デューティ変
調周波数信号Sfdm を3相ブリッジ制御回路4に供給す
る。
【0020】3相ブリッジ制御回路4は、デューティ変
調周波数信号Sfdm を入力し、3相ブリッジ出力回路6
のパワートランジスタをON−OFF制御するための6
つのブリッジ周波数信号Sfb1-6 に変換して出力する。
【0021】直流電源回路5は、3相出力の電圧振幅を
決定し、ブリッジ電圧Vb を3相ブリッジ出力回路6に
供給する。この実施例においては、ブリッジ電圧Vb
50Vに固定される。
【0022】3相ブリッジ出力回路6は、図6に示した
ように、ブリッジ周波数信号Sfb1-6 を入力したパワー
トランジスタTr1〜Tr6がブリッジ電圧Vb をスイッチ
ングし、3相電圧Vu 、Vv 、Vw を出力し、インダク
ションモータ6を駆動する。
【0023】このような構成のインバータ電源から出力
される3相出力Vu 、Vv 、Vw は、周波数は1kH
z、電圧レベルは50Vにそれぞれ固定され、デューテ
ィ比のみ変調される。そのため、相電圧波形は図2に示
すようになる。デューティ比は図3に示すように定常運
転時においては50%程度とし、起動時にはより小さい
D%となるよう、調整される。Dの値は動力機の負荷特
性等に応じて10〜50の範囲で定められ、その後デュ
ティ比を回転数とともに上昇させていく。本実施例にお
いては、Dの最小値は概ね25%とされる。
【0024】以上のようなインバータ電源であると、動
力機の起動時には、高い相電圧をかけたまま、デューテ
ィ制御回路において相電圧のデューティ比を定常運転時
よりも小さいD%とすることによって、インダクション
モータに流れる相間電流Iu- v 、Iv-w 、Iw-u は、図
4に示すように短時間に大電流となるような波形を持つ
ことになり、動力機に大きな起動駆動力を与えることが
可能となる。このようにしても、時間平均した供給電力
はデューティ比を小さくしたことによって小さなものと
することができるので、インダクションモータが過剰電
力の供給によって焼損する恐れを有効に低減することが
できる。起動後には、インダクションモータの特性に併
せてデューティ比を大きくすれば、定常運転に移行する
ことが可能である。
【0025】また、この実施例のように出力電圧振幅を
固定化すれば、インバータ電源の構造を大巾に簡素化で
き、小形化・低コスト化を同時に図ることも可能にな
る。また、この実施例のように、出力周波数も固定する
ことによって、インバータ電源の構造はさらに簡素化す
ることが可能である。
【0026】なお、本発明の構成は、以上説明したもの
に限定されないのは勿論であり、例えば、回路構成上、
分周回路・デューティ制御回路・3相ブリッジ制御回路
を一体化することも可能である。また、本発明の出力は
3相交流に限定されないのはもちろんであり、例えば単
相交流を出力する場合にも同様に適用することができ
る。さらに、本発明によって駆動される動力機はインダ
クションモータに限定されないのは勿論であり、起動時
に高い駆動力を要求される全ての動力機の駆動に適用す
ることが可能である。さらにまた、そのような動力機を
搭載した装置は、分子ポンプ以外にも種々に考えられ
る。
【0027】その他、本発明を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明に係るインバータ電源は、以上詳
述したように、動力機の起動時に、デューティ制御回路
において出力電圧のデューティ比を定常運転時よりも小
さくすることによって、短時間に高電圧となるような波
形を持つ3相出力電圧を動力機に供給し、大電流を間欠
的に流して動力機に大きな起動駆動力を与えることが可
能である。このような構成によっても、動力機に作用す
る時間平均した供給電力は、デューティ比を小さくした
ことによって従来と変わらないものとなり、高トルクを
発生するにも拘らず焼損を有効に回避することができ
る。
【0029】また、出力電圧振幅を固定化することによ
り、インバータ電源の構造を大巾に簡素化して、小形化
・低コスト化を同時に図ることも可能である。
【0030】さらに、出力周波数を固定化することによ
り、インバータ電源の構造をさらに簡素化することも可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック回路図。
【図2】同実施例におけるインバータ電源の出力電圧波
形を示すグラフ。
【図3】同実施例におけるインバータ電源のデューティ
変調特性を示すグラフ。
【図4】同実施例におけるインダクションモータ起動時
の出力電流波形を示すグラフ。
【図5】従来のインバータ電源の一実施例を示すブロッ
ク回路図。
【図6】同従来例におけるインバータ電源の3相ブリッ
ジ出力回路を示す回路図。
【図7】同従来例におけるインバータ電源の出力電圧波
形を示すグラフ。
【図8】同実施例におけるインダクションモータ起動時
の出力電流波形を示すグラフ。
【符号の説明】
7…駆動機(インダクションモータ) Vu 、Vv 、Vw …3相出力電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動力機を駆動するインバータ電源であっ
    て、 前記動力機の起動時に前記インバータ電源の出力電力を
    デューティ制御することを特徴とするインバータ電源。
JP6148246A 1994-06-29 1994-06-29 インバータ電源 Pending JPH0819277A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6148246A JPH0819277A (ja) 1994-06-29 1994-06-29 インバータ電源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6148246A JPH0819277A (ja) 1994-06-29 1994-06-29 インバータ電源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0819277A true JPH0819277A (ja) 1996-01-19

Family

ID=15448509

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6148246A Pending JPH0819277A (ja) 1994-06-29 1994-06-29 インバータ電源

Country Status (1)

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JP (1) JPH0819277A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160032368A (ko) * 2014-09-15 2016-03-24 매그나칩 반도체 유한회사 교류 직결형(AC Direct) 조명 장치의 주파수 고정 회로 및 방법

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