JPH0947067A - インバータ制御装置 - Google Patents
インバータ制御装置Info
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- JPH0947067A JPH0947067A JP7190181A JP19018195A JPH0947067A JP H0947067 A JPH0947067 A JP H0947067A JP 7190181 A JP7190181 A JP 7190181A JP 19018195 A JP19018195 A JP 19018195A JP H0947067 A JPH0947067 A JP H0947067A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷の状態によらず常に安定して誘導電動機
を最大効率で駆動できるインバータ制御装置を提供す
る。 【構成】 すべり周波数指令手段と、トルク電流演算手
段および励磁電流演算手段と、すべり演算手段と、すべ
り補正増幅手段と、１次電圧設定手段と、誤差電圧増幅
手段と、誤差電圧積分手段と、状態判別手段と、ＰＷＭ
演算手段とを備え、すべり補正増幅手段の出力をすべり
周波数指令手段の出力に加算し、定常状態には１次電圧
設定手段と誤差電圧積分手段の出力の差を１次電圧指令
値としてＰＷＭ演算手段に印加するようにした。
を最大効率で駆動できるインバータ制御装置を提供す
る。 【構成】 すべり周波数指令手段と、トルク電流演算手
段および励磁電流演算手段と、すべり演算手段と、すべ
り補正増幅手段と、１次電圧設定手段と、誤差電圧増幅
手段と、誤差電圧積分手段と、状態判別手段と、ＰＷＭ
演算手段とを備え、すべり補正増幅手段の出力をすべり
周波数指令手段の出力に加算し、定常状態には１次電圧
設定手段と誤差電圧積分手段の出力の差を１次電圧指令
値としてＰＷＭ演算手段に印加するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機を制御するＰ
ＷＭインバータの出力電圧の制御方法に関し、特に誘導
電動機の効率改善を図るものである。
ＷＭインバータの出力電圧の制御方法に関し、特に誘導
電動機の効率改善を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】電圧形ＰＷＭインバータにより誘導電動
機をＶ／Ｆ一定制御で運転する場合、設定周波数から出
力電圧を決定するいくつかのＶ／Ｆパターンを有してお
り、負荷に応じて適切なＶ／Ｆパターンを選択できるよ
うにしている。この場合には負荷トルクを確保すること
はできるが励磁電流が過励磁になり、電動機損失からみ
ると高効率運転にはなっていなかった。このため、力率
を制御する方法やすべりを制御して電動機効率を最大に
するような方式が提案されている。これからは電動機イ
ンピーダンスが最大効率で一定になることに着手したも
のである。
機をＶ／Ｆ一定制御で運転する場合、設定周波数から出
力電圧を決定するいくつかのＶ／Ｆパターンを有してお
り、負荷に応じて適切なＶ／Ｆパターンを選択できるよ
うにしている。この場合には負荷トルクを確保すること
はできるが励磁電流が過励磁になり、電動機損失からみ
ると高効率運転にはなっていなかった。このため、力率
を制御する方法やすべりを制御して電動機効率を最大に
するような方式が提案されている。これからは電動機イ
ンピーダンスが最大効率で一定になることに着手したも
のである。
【０００３】以下に従来のインバータ制御装置について
説明する。図４は従来のインバータ制御装置のブロック
図である。図４において、直流電源１をインバータ２で
ＰＷＭ変換して誘導電動機３に印加する。インバータ２
に与える周波数と電圧は以下のようにして決定される。
周波数設定手段５の出力は１次周波数としてＰＷＭ演算
手段７に与えられると同時に１次電圧設定手段６でＶ／
Ｆパターンを決定している。さらに周波数設定手段５の
出力は同時にすべり指令値を決定するすべり周波数指令
手段８で最大効率点すべり周波数を演算する。一方、ト
ルク電流はすべり周波数に比例することから電流検出器
４からのデータをトルク電流演算手段９でトルク電流を
求めてすべり周波数演算手段１０で実すべり周波数ｆｓ
を求めている。すべり周波数指令ｆｓ*と実すべり周波
数ｆｓから誤差増幅器１１で誤差増幅して電圧の帰還量
を決定している。最終的には１次電圧設定手段６から誤
差増幅器１１の出力を引いた値を１次電圧の指令値とし
てＰＷＭ演算手段７に入力している。
説明する。図４は従来のインバータ制御装置のブロック
図である。図４において、直流電源１をインバータ２で
ＰＷＭ変換して誘導電動機３に印加する。インバータ２
に与える周波数と電圧は以下のようにして決定される。
周波数設定手段５の出力は１次周波数としてＰＷＭ演算
手段７に与えられると同時に１次電圧設定手段６でＶ／
Ｆパターンを決定している。さらに周波数設定手段５の
出力は同時にすべり指令値を決定するすべり周波数指令
手段８で最大効率点すべり周波数を演算する。一方、ト
ルク電流はすべり周波数に比例することから電流検出器
４からのデータをトルク電流演算手段９でトルク電流を
求めてすべり周波数演算手段１０で実すべり周波数ｆｓ
を求めている。すべり周波数指令ｆｓ*と実すべり周波
数ｆｓから誤差増幅器１１で誤差増幅して電圧の帰還量
を決定している。最終的には１次電圧設定手段６から誤
差増幅器１１の出力を引いた値を１次電圧の指令値とし
てＰＷＭ演算手段７に入力している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな方法では基底周波数以下のとき、特に低周波数域で
は電圧を上げてすべりを一定値に維持しようとするので
負荷が重い状態で誘起電圧が大きくなり逆に鉄損や１次
抵抗損が増加して効率が低下することがある。したがっ
て、この発明の目的は負荷状態にもかかわらず常に最大
効率で誘導電動機駆動できるインバータ制御装置を提供
することにある。
うな方法では基底周波数以下のとき、特に低周波数域で
は電圧を上げてすべりを一定値に維持しようとするので
負荷が重い状態で誘起電圧が大きくなり逆に鉄損や１次
抵抗損が増加して効率が低下することがある。したがっ
て、この発明の目的は負荷状態にもかかわらず常に最大
効率で誘導電動機駆動できるインバータ制御装置を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】設定周波数と誘導電動機
の定数から設定したすべり周波数指令手段を設け、誘導
電動機の１次電流から演算で求めた励磁成分電流が一定
値を超えた場合にはすべり周波数指令手段のすべり周波
数指令値を励磁成分電流が一定値内に納まるように制御
しながら、誘導電動機の１次電流からトルク成分電流を
演算して実すべり周波数を求めて負帰還をかけて出力電
圧を制御する。
の定数から設定したすべり周波数指令手段を設け、誘導
電動機の１次電流から演算で求めた励磁成分電流が一定
値を超えた場合にはすべり周波数指令手段のすべり周波
数指令値を励磁成分電流が一定値内に納まるように制御
しながら、誘導電動機の１次電流からトルク成分電流を
演算して実すべり周波数を求めて負帰還をかけて出力電
圧を制御する。
【０００６】
【作用】最大効率のすべり周波数が誘導電動機の定数と
１次周波数から決定でき、負荷状態に無関係にかつ鉄心
の磁気飽和なしに誘導電動機を最大効率で駆動できる。
１次周波数から決定でき、負荷状態に無関係にかつ鉄心
の磁気飽和なしに誘導電動機を最大効率で駆動できる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけるイ
ンバータ制御装置のブロック図である。図１において、
図４と同一番号のものは同一機能を有するので説明を省
略する。図１において、周波数設定手段５の出力は周波
数積分器１９を通したのち１次周波数としてＰＷＭ演算
手段７に与えられる。すべり周波数指令手段８では最大
効率点すべり周波数を演算するが、この原理について次
に説明する。
しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけるイ
ンバータ制御装置のブロック図である。図１において、
図４と同一番号のものは同一機能を有するので説明を省
略する。図１において、周波数設定手段５の出力は周波
数積分器１９を通したのち１次周波数としてＰＷＭ演算
手段７に与えられる。すべり周波数指令手段８では最大
効率点すべり周波数を演算するが、この原理について次
に説明する。
【０００８】図２に誘導電動機の等価回路を示す。１次
周波数をｆ1とするとω＝２πｆ1、Ｒ1を１次抵抗、ｌ1
を１次もれインダクンス、Ｍを励磁インダクンス、Ｒ2
を２次抵抗、Ｒｇを鉄損抵抗、Ｓをすべりとすると、２
次もれインダクンスｌ2は１次側に変換しているのでα
＝Ｍ／（Ｍ＋ｌ1）を導入して図２のように表せる。誘
起電圧をＥ0とすれば、各損失は次のようになる。
周波数をｆ1とするとω＝２πｆ1、Ｒ1を１次抵抗、ｌ1
を１次もれインダクンス、Ｍを励磁インダクンス、Ｒ2
を２次抵抗、Ｒｇを鉄損抵抗、Ｓをすべりとすると、２
次もれインダクンスｌ2は１次側に変換しているのでα
＝Ｍ／（Ｍ＋ｌ1）を導入して図２のように表せる。誘
起電圧をＥ0とすれば、各損失は次のようになる。
【０００９】機械出力 Ｐ0 ２次銅損 ＷC2 鉄損 Ｗ1 １次銅損 ＷC1 とすると
【００１０】
【数３】
【００１１】
【数４】
【００１２】
【数５】
【００１３】
【数６】
【００１４】したがって、誘導電動機の効率ηは
【００１５】
【数７】
【００１６】となって誘起電圧Ｅ0にかかわらず誘導電
動機定数とすべり周波数と１次周波数で決まる。１次周
波数は一定であれば、誘導電動機定数はほぼ一定とする
と効率ηはすべりＳの関数になる。上式をＳで微分する
と極値を与えるＳが求まる。０≦Ｓ≦１から効率が最大
となるすべりＳｍは
動機定数とすべり周波数と１次周波数で決まる。１次周
波数は一定であれば、誘導電動機定数はほぼ一定とする
と効率ηはすべりＳの関数になる。上式をＳで微分する
と極値を与えるＳが求まる。０≦Ｓ≦１から効率が最大
となるすべりＳｍは
【００１７】
【数８】
【００１８】となる。このためすべり周波数指令ｆｓ*
はｆｓ*＝Ｓｍｆ1から求められるので、これにしたがっ
てすべり周波数を制御すれば常に最大効率で誘導電動機
を駆動できることになる（以下、最大効率すべり制御と
呼ぶ）。広範囲の周波数で制御する場合には実際には鉄
損抵抗Ｒｇは周波数特性をもつため補正する必要があ
る。
はｆｓ*＝Ｓｍｆ1から求められるので、これにしたがっ
てすべり周波数を制御すれば常に最大効率で誘導電動機
を駆動できることになる（以下、最大効率すべり制御と
呼ぶ）。広範囲の周波数で制御する場合には実際には鉄
損抵抗Ｒｇは周波数特性をもつため補正する必要があ
る。
【００１９】しかしながら、設定周波数が低い領域では
重負荷で出力電圧を過剰にあげることになり鉄心の飽和
をまねくことになり励磁電流が急増する。図３はこのよ
うな条件での励磁電流と電動機損失の関係を示してい
る。図３において、（ａ），（ｂ）は励磁電流、
（ｃ），（ｄ）は効率を示している。一般に設定周波数
と出力電圧を一定の比例で制御するＶ／Ｆ制御時には励
磁電流は（ａ）のようにかかわらずほぼ一定で変化する
が、最大効率すべり制御では前記理由から励磁電流が
（ｂ）のように急増するので（ｄ）のように重負荷では
効率が低下することになる。そこで鉄心の磁気飽和を招
かない励磁電流の最大値を励磁電流設定手段１５で設定
して、電流検出器４を通して励磁電流演算手段１４から
得られた励磁電流検出値と比較し、励磁電流検出値が最
大励磁電流設定値以下では最大効率すべり制御を超える
と、最大励磁電流設定値以下に収まるようすべり補正増
幅手段１６の出力をすべり周波数指令ｆｓ*に印加して
制御するようにしている。すべり補正増幅手段１６は励
磁電流検出値が最大励磁電流設定値以下では出力しない
ように一定のバイアスが加えられており、比例積分して
いる。 一方、トルク電流はすべり周波数に比例するこ
とから電流検出器４出力をトルク電流演算手段９でトル
ク電流を求めてすべり周波数演算手段１０で実すべり周
波数ｆｓを求めている。すべり周波数指令ｆｓ*とすべ
り補正増幅手段１６の加算ののち実すべり周波数ｆｓを
引き、誤差増幅器１２で誤差増幅して誤差電圧積分器１
３を通して電圧の帰還量を決定している。誤差電圧積分
器１３は誤差電圧の振幅を制限するためリミッタ機能を
有している。１次電圧設定手段６の出力から誤差電圧積
分器１３の出力を減算して１次電圧指令値としてＰＷＭ
演算手段７に入力される。さらに最大効率化制御は一定
の設定周波数のもとで実施されるべきであるので周波数
積分器１９の出力から加減速状態か一定状態か判別する
状態判別手段１７を通して誤差電圧積分器１３の出力を
スイッチ手段１８で一定状態時のみ接続するようにして
いる。このようにして一定の設定周波数のもとでは常に
最大効率で誘導電動機を安定して駆動することができ
る。なお、前記の各種演算手段はＣＰＵの演算回路にお
けるソフトウェアでの処理が可能である。
重負荷で出力電圧を過剰にあげることになり鉄心の飽和
をまねくことになり励磁電流が急増する。図３はこのよ
うな条件での励磁電流と電動機損失の関係を示してい
る。図３において、（ａ），（ｂ）は励磁電流、
（ｃ），（ｄ）は効率を示している。一般に設定周波数
と出力電圧を一定の比例で制御するＶ／Ｆ制御時には励
磁電流は（ａ）のようにかかわらずほぼ一定で変化する
が、最大効率すべり制御では前記理由から励磁電流が
（ｂ）のように急増するので（ｄ）のように重負荷では
効率が低下することになる。そこで鉄心の磁気飽和を招
かない励磁電流の最大値を励磁電流設定手段１５で設定
して、電流検出器４を通して励磁電流演算手段１４から
得られた励磁電流検出値と比較し、励磁電流検出値が最
大励磁電流設定値以下では最大効率すべり制御を超える
と、最大励磁電流設定値以下に収まるようすべり補正増
幅手段１６の出力をすべり周波数指令ｆｓ*に印加して
制御するようにしている。すべり補正増幅手段１６は励
磁電流検出値が最大励磁電流設定値以下では出力しない
ように一定のバイアスが加えられており、比例積分して
いる。 一方、トルク電流はすべり周波数に比例するこ
とから電流検出器４出力をトルク電流演算手段９でトル
ク電流を求めてすべり周波数演算手段１０で実すべり周
波数ｆｓを求めている。すべり周波数指令ｆｓ*とすべ
り補正増幅手段１６の加算ののち実すべり周波数ｆｓを
引き、誤差増幅器１２で誤差増幅して誤差電圧積分器１
３を通して電圧の帰還量を決定している。誤差電圧積分
器１３は誤差電圧の振幅を制限するためリミッタ機能を
有している。１次電圧設定手段６の出力から誤差電圧積
分器１３の出力を減算して１次電圧指令値としてＰＷＭ
演算手段７に入力される。さらに最大効率化制御は一定
の設定周波数のもとで実施されるべきであるので周波数
積分器１９の出力から加減速状態か一定状態か判別する
状態判別手段１７を通して誤差電圧積分器１３の出力を
スイッチ手段１８で一定状態時のみ接続するようにして
いる。このようにして一定の設定周波数のもとでは常に
最大効率で誘導電動機を安定して駆動することができ
る。なお、前記の各種演算手段はＣＰＵの演算回路にお
けるソフトウェアでの処理が可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明は、誘導電動機定数
と設定周波数から演算されるすべり周波数を指令値とし
て、実すべり周波数を検出して負帰還をかけて１次電圧
を制御し、さらに励磁電流が大きく鉄心の磁気飽和を招
く場合にはすべり周波数指令の補正をするので、負荷の
軽量に拘らず鉄心の磁気飽和なしに常に誘導電動機の最
大効率を得られる優れた誘導電動機のインバータ制御装
置を実現できる。
と設定周波数から演算されるすべり周波数を指令値とし
て、実すべり周波数を検出して負帰還をかけて１次電圧
を制御し、さらに励磁電流が大きく鉄心の磁気飽和を招
く場合にはすべり周波数指令の補正をするので、負荷の
軽量に拘らず鉄心の磁気飽和なしに常に誘導電動機の最
大効率を得られる優れた誘導電動機のインバータ制御装
置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるインバータ制御装置
の構成図
の構成図
【図２】本発明の一実施例における誘導電動機の等価回
路図
路図
【図３】本発明の一実施例における励磁電流と効率の対
負荷特性図
負荷特性図
【図４】従来のインバータ制御装置の構成図
１ 直流電源 ２ インバータ ３ 誘導電動機 ４ 電流検出器 ５ 周波数設定手段 ６ １次電圧設定手段 ７ ＰＷＭ演算手段 ８ すべり周波数指令手段 ９ トルク電流演算手段 １０ すべり周波数演算手段 １１，１２ 誤差増幅器 １３ 誤差電圧積分器 １４ 励磁電流演算手段 １５ 励磁電流設定手段 １６ すべり補正増幅手段 １７ 状態判別手段 １８ スイッチ手段 １９ 周波数積分器
Claims (2)
- 【請求項１】直流電圧をパワー半導体素子でＰＷＭ制御
して交流に変換するインバータと、前記インバータを出
力電圧と周波数を制御する制御装置で構成されるインバ
ータ制御装置において、周波数設定入力をスローアップ
ダウンさせる周波数積分手段と、前記周波数積分手段と
誘導電動機定数からすべり周波数のパターンを演算する
すべり周波数指令手段と、前記インバータ出力電流から
演算で求めるトルク電流演算手段および励磁電流演算手
段と、前記励磁電流演算手段と設定励磁電流の差をとり
前記励磁電流演算手段の出力が設定励磁電流を超えた場
合に積分増幅するすべり補正増幅手段と、前記トルク電
流演算手段に係数をかけてすべり周波数を演算するすべ
り周波数検出手段と、前記すべり周波数指令手段と前記
すべり周波数検出手段の誤差を比例積分する誤差電圧増
幅手段と、前記誤差電圧増幅手段の大きさを制限しスロ
ーアップダウンさせる誤差電圧積分手段と、前記周波数
積分手段の出力から加減速時か定常時かを判別する状態
判別手段と、前記判別手段の出力から前記誤差電圧積分
手段の出力を定常時のみ接続するスイッチ手段と、前記
周波数積分手段からＶ／Ｆパターンによって設定電圧を
決定する１次電圧設定手段と、前記周波数積分手段の出
力を１次周波数指令とし前記１次電圧設定手段と前記誤
差電圧積分手段の出力の差を１次電圧指令値としてＰＷ
Ｍ演算するＰＷＭ演算手段で構成し、前記すべり補正増
幅手段の出力を前記すべり周波数指令手段の出力に印加
して前記励磁電流演算手段の出力が常に設定励磁電流値
以下となるように制御してなるインバータ制御装置。 - 【請求項２】すべり周波数指令手段は、誘導電動機定数
の１次抵抗をＲ1，２次抵抗をＲ2，１次もれインダクタ
ンス１1，励磁インダクタンスをＭ，鉄損抵抗をＲｇ，
前記周波数指令入力の周波数をｆ1として、 α＝Ｍ／（Ｍ＋１1），ω＝２πｆ1とおいて、 【数１】 【数２】 に基づいて演算することを特徴とする請求項１記載のイ
ンバータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190181A JPH0947067A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | インバータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190181A JPH0947067A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | インバータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0947067A true JPH0947067A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16253800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7190181A Pending JPH0947067A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | インバータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0947067A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011110133A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Panasonic Corp | 洗濯乾燥機 |
| JP2016032328A (ja) * | 2014-07-28 | 2016-03-07 | 株式会社豊田自動織機 | 誘導電動機の制御装置 |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP7190181A patent/JPH0947067A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011110133A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Panasonic Corp | 洗濯乾燥機 |
| JP2016032328A (ja) * | 2014-07-28 | 2016-03-07 | 株式会社豊田自動織機 | 誘導電動機の制御装置 |
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