JPH088782B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

電動機の制御装置

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JPH088782B2
JPH088782B2 JP61133511A JP13351186A JPH088782B2 JP H088782 B2 JPH088782 B2 JP H088782B2 JP 61133511 A JP61133511 A JP 61133511A JP 13351186 A JP13351186 A JP 13351186A JP H088782 B2 JPH088782 B2 JP H088782B2
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哲夫 山田
昭夫 伊原
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【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は順,逆変換装置を用いた電動機の始動装置
に関する。
B.発明の概要 この発明はPAM制御される順変換装置とPWM制御される
逆変換装置を用いた電動機の始動装置において、 PAM制御される順変換装置の直流電圧をPWM制御される
逆変換装置に与えて始動時にはPWM制御出力で、その後
順変換装置の直流電圧を徐々に上昇させ、PWM制御によ
るPWM波形からPAM制御時のPAM波形に順次近づけるよう
にPWM制御して電動機を始動させるようにしたので、 高い始動トルクを得ることができるとともに電動機の
突入電流を抑制させるようにしたものである。
C.従来の技術 産業用の大中容量ポンプやブロア等の駆動用電動機と
しては普通、高圧誘導電動機(IM)が使用されている。
近年、省エネルギーを目的としたポンプやブロア用のIM
は逆変換装置(インバータ)を用いて可変速させること
が広く行わるようになつて来た。
D.発明が解決しようとする問題点 通常、IMをインバータにより始動させる場合、突入電
流を抑制する関係から低周波による始動方法が行なわれ
ている。ところが、ブロア用駆動電動機は始動時に20%
程度の高始動トルクを必要とし、インバータによるPWM
制御だけで低周波始動を行なうと、高始動トルクが得ら
れない問題点があつた。
このため、この発明では順変換装置(コンバータ)を
PAM制御するとともにインバータをPWM制御させて、始動
電流を少くするとともに高始動トルクを得るようにした
ものである。
E.問題点を解決するための手段 この発明はPAM制御される順変換装置と、この順変換
装置の出力を整流する直流リアクトルと電解コンデンサ
とからなる整流回路と、この整流回路の直流電圧を検出
する直流電圧検出部と、前記整流回路の直流電圧をPWM
制御し、交流電圧に変換して電動機を制御する逆変換装
置と、この逆変換装置の出力電流を検出する出力電流検
出器とを備えた電動機の始動装置において、 前記電動機の始動時に始動周波数設定器から与えられ
る設定出力を増幅する電圧設定アンプ回路および周波数
設定アンプ回路と、前記電圧設定アンプ回路の出力が与
えられ、出力にPAM設定出力が得る電圧設定パターン回
路と、この電圧設定パターン回路の出力と前記直流電圧
検出部の検出値との偏差出力が与えられ、出力に前記順
変換装置に与えるPA制御出力を得るPAM電圧アンプ回路
と、 前記周波数設定アンプ回路の出力と前記直流電圧検出
部の検出値とが与えられ、出力に電圧データを得るPWM
α演算部と、前記出力電流検出器からの出力電流が供給
され、出力に有効電流を得る有効電流検出部と、この有
効電流検出部の出力と前記出力電流検出部の出力が供給
され、出力に周波数データを得る始動周波数演算部と、
この始動周波数演算部からの周波数データと前記PWMα
演算部からの電圧データが与えられ、出力に前記逆変換
装置をPWM制御するPWM制御出力を得るPWM発生回路とを
備え、 前記始動周波数設定器の設定出力を変化させて電動機
を始動させるようにしたことを特徴とするものである。
F.作用 上記のように構成された電動機の始動装置において、
始動周波数設定器で設定した始動周波数を低周波数の例
えば1.5Hzとし、この始動周波数で逆変換装置を動作さ
せ、逆変換装置の出力電圧VMをデイジタルのPWM制御に
より徐々に上昇させて設定されたV/r値まで出力電圧VM
を上昇させる。その後、始動周波数設定値までV/f値を
上昇させて行き、V/f値がその設定値と一致した時点で
逆変換装置をアナログPWM比例積分演算値で制御するよ
うに演算処理部を動作させる。この動作とともに順変換
装置の直流電圧を徐々に上昇させることによつてPWM制
御出力波形は順変換装置の直流電圧VdによりPAM制御の
出力波形に近くなる。このため、高い始動トルクを得る
ことができる。その後始動周波数設定値を周波数設定器
に切換えて電動機の回転数を上昇させて通常の制御に入
る。
G.実施例 以下図面を参照してこの発明の一実施を説明する。
第1図において、1は始動周波数設定器、2は始動完
了後に操作される周波数設定器で、両設定器1,2の出力
は設定器換スイツチ3を介して振動防止回路4に入力さ
れる。振動防止回路4の出力は第1つき合せ部5を介し
て加算増幅回路6に供給される。第1つき合せ部5には
マイクロコンピュータからなる演算処理部7に形成され
る周波数(以下Fと称す)設定加減手段7aの出力が供給
される。このF設定加減手段7aは拾い上げアナログ切換
用として動作する。前記加算増幅回路6の出力はクツシ
ヨン回路8に供給される。なお、後述の順変換装置の直
流電圧の上昇を速くするためにクツシヨパス(図示破
線)用スイツチ8aを一定時間オンにする。前記クツシヨ
ン回路8は電動機の始動が円滑にできるような特性に例
えば図示のような特性曲線に形成されている。
クツシヨン回路8の出力は第2つき合せ部9を介して
周波数制御増幅回路10で増幅されて第3つき合せ部11に
与えられる。この第3つき合せ部11は、有効電流検出部
12の出力と前記増幅回路10の出力との偏差を出力するも
ので、その偏差出力は電流増幅回路13で増幅されて、反
転増幅回路14に入力される。反転増幅回路14の出力は第
2つき合せ部9に一次遅れ回路50を介してフイードバツ
クされるとともに電圧設定増幅回路15と周波数設定増幅
回路16に入力される。この回路15,16までが増幅部とし
て動作される。前記電圧設定増幅回路15の出力は電圧設
定パターン回路17を介して第4つき合せ部18のプラス端
に供給される。この第4つき合せ部18の他のプラス端に
は設定切換スイツチ3の切換後の安定性を保つために、
電圧(V)バイアス回路51の出力が供給される。前記第
4つき合せ部18のマイナス端には直流電圧Vdが供給さ
れ、その偏差出力がPAM電圧増幅回路19に入力される。
このPAM電圧増幅回路19の出力は位相器20とゲート回路2
1を介してサイリスタからなる順変換装置22に供給さ
れ、この装置22はPAM制御される。23は直流リアクト
ル、24は電解コンデンサ、25は直流電圧Vdを検出する直
流電圧検出部、26は直流電流Id検出部である。
27はトランジスタからなる逆変換装置で、この逆変換
装置27は順変換装置22から与えられる直流電圧Vdを交流
電圧に変換して出力トランス28に供給される。出力トラ
ンス28は供給された電圧を所定の電圧に変圧した後、開
閉器29を介してIM30に供給する。31は逆変換装置27の出
力電圧VMを検出するトランス、32は逆変換装置27の出力
電流Iaを検出する変流器である。
前記電圧設定増幅回路15の出力は第5つき合せ部33の
プラス端に供給され、そのマイナス端には出力電圧VM
供給される。第5つき合せ部33はプラス端とマイナス端
との偏差を出力し、その偏差出力は演算処理部7のPWM
比例積分(PI)演算部7bで演算される。この演算部7bの
出力は電圧データVS切換スイツチ34を介してPWM発生回
路7cに供給される。電圧データVS切換スイツチ34は始動
時には図示b接点側に切換えられている。7dは演算処理
部7のPWM位相制御角(α)演算部で、この演算部7dに
は前記周波数設定増幅回路16の出力,直流電圧Vd及びIM
30の逆誘起電圧VHが入力されるとともにリミツタとして
出力電流Iaが供給される。
35は周波数データF切換スイツチ、36は拾い上げ切換
スイツチで、前者のスイツチ35の可動接点は始動時には
図示b接点側に切換えられている。スイツチ36は図示a
接点側に接続されている。7eは演算処理部7の始動周波
数(F)演算部で、この演算部7eには有効電流検出部12
の出力が駆動回路生コンパレータ37を介して入力され
る。始動F演算部7eの出力はF切換スイツチ35と拾い上
げ切換スイツチ36を介してPWM発生回路7cに周波数デー
タFSとして供給される。PWM発生回路7cはVSとFSデータ
から所定のPWM制御出力を発生して、その出力をベース
ドライブ回路38を介して逆変換装置27に与える。7fは周
波数計測部、7gは周波数演算部で、f計測部7fにはゼロ
クロスコンパレータ39の出力が供給され、F演算部7gに
は駆動回生コンパレータ37の出力が供給されると共に、
交流出力電流Iaがリミツタとして与えられる。40は故障
検出回路、41はトランスで、このトランス41の2次側に
逆誘起電圧VHを得る。
42,43は開閉器で、インバータ運転時には開閉器43は
オフされていて商用電源による運転に入つたときに、開
閉器29及び42はオフ、開閉器43はオンされる。44は入力
側のトランス、45は交流入力電流IACを取出す変流器、4
6は交流入力電圧VACを取出すトランスである。
次に上記実施例の動作を第2図により述べる。
まず、インバータ運転時には開閉器43をオフさせ、開
閉器29,42をオンさせる。ここで始動周波数を例えば1.5
HzとしてIM30を始動させる場合を例にとつて説明する。
前記開閉器29,43がそれぞれオンとオフとなつた条件に
より、図示しないシーケンス回路より始動命令RUNが入
力される。これにより時点t1にてアナログ系のクツシヨ
ン回路8,F増幅回路10,電流増幅回路13等からなる増幅部
とPAM電圧増幅回路19のしや断が解除されかつ、クツシ
ヨンパス指令が与えられてスイツチ8aがオンとなる。ま
た、始動周波数設定器1により始動周波数が設定される
と、逆変換装置27のゲートしや断が解除される。なお、
演算処理部7のVデータ切換スイツチ34とFデータ切換
スイツチ35は共にb接点側に切換えられている。即ち、
電圧データVSとしてはPWMα演算部7dの出力が周波数デ
ータFSとしては始動周波数演算部7eの出力が供給され
る。前記設定器1から与えられた設定出力は振動防止回
路4,加算増幅回路6,クツシヨン回路8等を経て電圧設定
増幅回路15及び周波数設定増幅回路16に入力される。電
圧設定増幅回路15の出力は電圧設定パターン回路17を介
してPAM電圧増幅回路19に入力されて、その回路19の出
力により順変換装置22はPAM制御される。これにより順
変換装置22の出力には直流電圧Vdがクツシヨン回路8の
特性に従つて始動周波数設定器1で設定された値まで時
点t1から時点t3の間に上昇する。なお、クツシヨンパス
用スイツチ8aは時点t2においてオフされる。
一方、周波数設定増幅回路16の出力や直流電圧Vd、電
圧VHがPWMα演算部7dに入力され、ここで逆変換部27の
点弧ゲート位相αが演算されてPWM発生回路7cに供給さ
れる。このPWM発生回路7cには始動周波数(F)演算部7
eのF演算値、例えば1.5Hzの周波数指令が供給されて、
PWM発生回路7cの出力がベースドライブ回路38から逆変
換装置27に供給される。逆変換装置27はPWM発生回路7c
の出力によりPWM制御され出力電圧VMがIM30に供給され
る。この出力電圧VMは図示しないローダよりセツトされ
た始動VM設定値(例えばいV/f=1.2)までクッシヨン時
間T1で上昇するように、PWM発生回路7cでPWM波形のパル
ス幅が調整される。なお、クツシヨン時間T1はローダに
より可変できるようになつている。
時点t3で出力電圧VMが始動VM設定値に達して上昇が完
了されると、IM30の回転の確認のためウエイト時間Tw1
が時点t4まで挿入される。
ウエイト時間Tw1が過ぎ、時点t4になつた後、時点t5
までは始動周波数設定器1による設定値まで、逆変換装
置27の動作周波数fと出力電圧VMとを上昇すべく、始動
F演算部7eとPWMα演算部7dで周波数とPWM位相角αとを
演算して、これら各演算出力によりPWM発生回路7cを介
してインバータ出力をクツシヨン時間T2で上昇させる。
周波数が始動F演算部7eにより時点t4から時点t5にかけ
て上昇され、その周波数が時点t5から時点t6にて始動周
波数設定値と一致するのを確認する。なお、両者が一致
したとみなすのは始動周波数設定値の0.5Hz以内に前記
上昇した周波数が入つた回数、例えば5回以上になつた
ときとする。始動周波数設定値と前記周波数が一致した
とき、(時点t6にて一致したとする)Fデータ切換スイ
ツチ35を図示a接点側に切換えて、PWM発生回路7cに供
給する周波数データFSをアナログ系のF設定増幅回路16
から与えるようにする。これにより、周波数データFS
アナログ周波数設定出力となる。
一方、PWM発生回路7cの電圧データVSもVデータ切換
スイツチ34が図示a接点側に切換わるため、アナログ系
の電圧設定増幅回路15より与えられる電圧指令信号で動
作するPWM比例積分演算部7bの出力となる。切換後の安
定性を保持させるため、時点t6から時点t7までのウエイ
ト時間TW2を設ける。時点t7では次に行われる設定切換
スイツチ3の切換後の安定性を保つ目的で、Vバイアス
回路51の出力を第4つき合せ部18に与えてPAM電圧増幅
回路19に入力させる。これにより増幅回路19の出力が変
化され順変換装置22の直流電圧Vd(図示破線)がクツシ
ヨン時間T3に示すように徐々に上昇される。Vバイアス
回路51から出力される値は直流電圧の10〜30%位であ
る。このように直流電圧Vdを上昇させると低周波領域で
の安定性が一段と向上する。なお、時点t7から時点t8
間、すなわち直流電圧Vd上昇の間はVM/fは一定の状態を
保持する。
時点t8で直流電圧Vdの上昇が完了すると設定切換スイ
ツチ3を時点t9にて周波数設定器2側に切換える。これ
により始動処理が完了され、シーケンス出力RUNを送出
する。この切換により周波数設定器2の設定値までクツ
シヨン回路8の特性でIM30の回転数を上昇させる。これ
以後周波数設定器の設定値に追従して通常の制御動作に
入る。
H.発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、PAM制御され
る順変換装置とPWM制御される逆変換装置を用いて誘導
電動機を制御する際に、始動時にはインベータ周波数を
低周波数に固定した状態で出力電圧をパルス幅変調する
マイコン利用によるPWM制御を用いその後、順変換装置
の出力電圧を徐々に上昇させるようにしたので、低周波
領域での電動機の始動の不安定現象を皆無とすることが
できるとともに電動機への突入電流を抑制することがで
きる。またPAM制御される順変換装置の直流電圧によ
り、PWM制御の出力波形からPAM制御の出力波形に徐々に
近づけるPWM制御を行なうので高い始動トルクを得るこ
とができる。さらに、この発明によれば、PWM制御の演
算処理にマイクロコンピユータを用いたので、各種の調
整が容易にできるようになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロツク図、第2図
は第1図の動作を述べるためのタイムチヤートである。 1……始動周波数設定器、7……演算処理部、8……ク
ツシヨン回路、15……電圧設定増幅回路、16……周波数
設定増幅回路、19……PAM電圧増幅回路、22……順変換
装置、27……逆変換装置、30……誘導電動機(IM)、7b
……PWM比例積分演算部、7c……PWM発生回路、7d……PW
M位相角演算部、7e……始動周波数演算部、51……電圧
(V)バイアス回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】PAM制御される順変換装置と、この順変換
    装置の出力を整流する直流リアクトルと電解コンデンサ
    とからなる整流回路と、この整流回路の直流電圧を検出
    する直流電圧検出部と、前記整流回路の直流電圧をPWM
    制御し、交流電圧に変換して電動機を制御する逆変換装
    置と、この逆変換装置の出力電流を検出する出力電流検
    出器とを備えた電動機の指導装置において、 前記電動機の始動時に始動周波数設定器から与えられる
    設定出力を増幅する電圧設定アンプ回路および周波数設
    定アンプ回路と、前記電圧設定アンプ回路の出力が与え
    られ、出力にPAM設定出力が得る電圧設定パターン回路
    と、この電圧設定パターン回路の出力と前記直流電圧検
    出部の検出値との偏差出力が与えられ、両出力から前記
    順変換装置をPAM制御するための出力を得るPAM電圧アン
    プ回路と、 前記周波数設定アンプ回路の出力と前記直流電圧検出部
    の検出値とが与えられ、両出力を演算して前記逆変換装
    置の点弧位相制御角出力を送出するPWM位相制御角演算
    部と、前記出力電流検出器からの出力電流が供給され、
    出力に有効電流を得る有効電流検出部と、この有効電流
    検出部の出力と前記出力電流検出部の出力が供給され、
    両出力を演算して前記逆変換装置の動作周波数出力を送
    出する始動周波数演算部と、この始動周波数演算部から
    の動作周波数出力と前記PWM位置制御角演算部からの位
    相制御角出力が与えられ、両出力から前記逆変換装置を
    PWM制御させる制御出力を得るPWM発生回路とを備え、 前記始動周波数設定器の設定出力を変化させて電動機を
    始動させるようにしたことを特徴とする電動機の始動装
    置。
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