JPH1032990A - 誘導電動機の制御方式 - Google Patents
誘導電動機の制御方式Info
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- JPH1032990A JPH1032990A JP8187086A JP18708696A JPH1032990A JP H1032990 A JPH1032990 A JP H1032990A JP 8187086 A JP8187086 A JP 8187086A JP 18708696 A JP18708696 A JP 18708696A JP H1032990 A JPH1032990 A JP H1032990A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷の種類に拘わらず軽負荷時の効率低下を
抑制できる電圧形ＰＷＭインバータによる誘導電動機の
制御方式を提供すること。 【解決手段】 誘導電動機８の駆動電源に電圧形インバ
ータを用い、その主回路７のゲート制御を正弦波近似Ｐ
ＷＭ信号発生器６で行って電動機８を可変速駆動する場
合、１次電流として二相の電流瞬時値ｉu、ｉwを検出す
る。電流瞬時値ｉu、ｉwと正弦波近似ＰＷＭ信号発生器
６からの出力電圧指令正弦波の位相データθを用い、座
標変換器１０において出力電圧指令正弦波と同位相の有
効電流成分Ｉαとπ／２位相差の無効電流成分Ｉβに分
離する。Ｉα／Ｉβ＝Ａdetを求め、これを負荷トルク
の判定値とする。Ａdetを基準設定値Ａrefと比較し、Ａ
det＞Ａrefの場合は電圧増加、Ａdet＜Ａrefの場合は電
圧低減の制御をする。軽負荷時は、Ｖ／ｆ一定制御方式
での値の５０％を最低とする下限値を設定する。
抑制できる電圧形ＰＷＭインバータによる誘導電動機の
制御方式を提供すること。 【解決手段】 誘導電動機８の駆動電源に電圧形インバ
ータを用い、その主回路７のゲート制御を正弦波近似Ｐ
ＷＭ信号発生器６で行って電動機８を可変速駆動する場
合、１次電流として二相の電流瞬時値ｉu、ｉwを検出す
る。電流瞬時値ｉu、ｉwと正弦波近似ＰＷＭ信号発生器
６からの出力電圧指令正弦波の位相データθを用い、座
標変換器１０において出力電圧指令正弦波と同位相の有
効電流成分Ｉαとπ／２位相差の無効電流成分Ｉβに分
離する。Ｉα／Ｉβ＝Ａdetを求め、これを負荷トルク
の判定値とする。Ａdetを基準設定値Ａrefと比較し、Ａ
det＞Ａrefの場合は電圧増加、Ａdet＜Ａrefの場合は電
圧低減の制御をする。軽負荷時は、Ｖ／ｆ一定制御方式
での値の５０％を最低とする下限値を設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧形ＰＷＭイン
バータを用いて可変速駆動を行う誘導電動機の制御方式
に関する。
バータを用いて可変速駆動を行う誘導電動機の制御方式
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電圧形ＰＷＭインバータを用いて三相誘
導電動機の可変速駆動をする場合、磁束レベルを一定と
する意味から、インバータの出力電圧Ｖと出力周波数ｆ
との比率Ｖ／ｆをいかなる周波数においても一定に保つ
か、誘導電動機の１次側抵抗による電圧降下を補償する
意味から、低周波においてはＶ／ｆを高周波領域より高
く設定する制御方式とするのが一般的である。
導電動機の可変速駆動をする場合、磁束レベルを一定と
する意味から、インバータの出力電圧Ｖと出力周波数ｆ
との比率Ｖ／ｆをいかなる周波数においても一定に保つ
か、誘導電動機の１次側抵抗による電圧降下を補償する
意味から、低周波においてはＶ／ｆを高周波領域より高
く設定する制御方式とするのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通常、Ｖ／ｆの値は、
誘導電動機を定格負荷で運転する場合に必要な磁束レベ
ルを確保するための設定となっている。従って、軽負荷
時には必要以上の励磁エネルギーを供給することとな
り、効率が低下する要因となる。特に、ファンやポンプ
のように回転速度の２乗に比例して負荷トルクが変化す
る負荷では、この影響が顕著に現れる。
誘導電動機を定格負荷で運転する場合に必要な磁束レベ
ルを確保するための設定となっている。従って、軽負荷
時には必要以上の励磁エネルギーを供給することとな
り、効率が低下する要因となる。特に、ファンやポンプ
のように回転速度の２乗に比例して負荷トルクが変化す
る負荷では、この影響が顕著に現れる。
【０００４】ここで、誘導電動機の特性、特に負荷トル
クと効率の関係について考察してみる。誘導電動機の等
価回路を図２に示す。等価回路定数を用いてすべりに対
するトルク、効率、力率特性を、電動機の定格電圧、定
格周波数で、スタインメッツの計算式により算出した結
果を図３に示す。特性計算に用いた誘導電動機の定格
は、２００ｋＷ−４Ｐ−４００Ｖ−５０Ｈｚである。
クと効率の関係について考察してみる。誘導電動機の等
価回路を図２に示す。等価回路定数を用いてすべりに対
するトルク、効率、力率特性を、電動機の定格電圧、定
格周波数で、スタインメッツの計算式により算出した結
果を図３に示す。特性計算に用いた誘導電動機の定格
は、２００ｋＷ−４Ｐ−４００Ｖ−５０Ｈｚである。
【０００５】特性図から明らかなように、定格トルクが
得られるすべりの値では効率、力率ともほぼ最大値に近
い値となっているが、負荷トルクが小さくなり、すべり
が小さくなるにつれて効率、力率とも急激に減少するこ
とが分かる。従って、負荷トルクが小さい場合には、何
らかの方法で通常のＶ／ｆ一定制御方式の設定以下の値
に電圧を低減すれば、目的のトルクを得るためのすべり
が大きくなり、効率と力率を向上させることが可能にな
る。
得られるすべりの値では効率、力率ともほぼ最大値に近
い値となっているが、負荷トルクが小さくなり、すべり
が小さくなるにつれて効率、力率とも急激に減少するこ
とが分かる。従って、負荷トルクが小さい場合には、何
らかの方法で通常のＶ／ｆ一定制御方式の設定以下の値
に電圧を低減すれば、目的のトルクを得るためのすべり
が大きくなり、効率と力率を向上させることが可能にな
る。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、軽負荷時に電圧を低減させるとともに、負荷の性質
によって適当な下限値を設定することにより、負荷の種
類に拘わらず軽負荷時の効率低下を抑制できる電圧形Ｐ
ＷＭインバータによる誘導電動機の制御方式を提供する
ことを目的とする。
で、軽負荷時に電圧を低減させるとともに、負荷の性質
によって適当な下限値を設定することにより、負荷の種
類に拘わらず軽負荷時の効率低下を抑制できる電圧形Ｐ
ＷＭインバータによる誘導電動機の制御方式を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電圧形ＰＷＭ
インバータを用いて誘導電動機の可変速駆動を行う制御
方式において、誘導電動機の１次電流を検出し、出力電
圧指令との位相差から電流を有効電流成分と無効電流成
分に分離し、この比が適用する誘導電動機の効率が最大
となる場合の値となるように出力電圧を調節することを
特徴とする。
インバータを用いて誘導電動機の可変速駆動を行う制御
方式において、誘導電動機の１次電流を検出し、出力電
圧指令との位相差から電流を有効電流成分と無効電流成
分に分離し、この比が適用する誘導電動機の効率が最大
となる場合の値となるように出力電圧を調節することを
特徴とする。
【０００８】本発明は、電圧形ＰＷＭインバータを用い
て誘導電動機の可変速駆動を行う制御方式において、誘
導電動機の１次電流を検出し、出力電圧指令との位相差
から電流を有効電流成分と無効電流成分に分離し、この
比が１となるように出力電圧を調節することにより、任
意の負荷トルクに対応した運転時のすべりを定格負荷時
のすべりに近づけ、電動機効率を向上させることを特徴
とする。
て誘導電動機の可変速駆動を行う制御方式において、誘
導電動機の１次電流を検出し、出力電圧指令との位相差
から電流を有効電流成分と無効電流成分に分離し、この
比が１となるように出力電圧を調節することにより、任
意の負荷トルクに対応した運転時のすべりを定格負荷時
のすべりに近づけ、電動機効率を向上させることを特徴
とする。
【０００９】また本発明は、電圧形ＰＷＭインバータを
用いて誘導電動機の可変速駆動を行う制御方式におい
て、誘導電動機の１次電流を検出し、出力電圧指令との
位相差から電流を有効電流成分と無効電流成分に分離
し、この比が適用する誘導電動機の効率が最大となる場
合の値、または１となるように出力電圧を調節する一
方、出力周波数に対応する出力電圧の調整範囲を 上限：通常のＶ／ｆ一定制御での値 下限：適用する誘導電動機の最大トルクが定格トルク以
下とならない値としてＶ／ｆ一定制御方式での値の５０
％を最低設定とし、５０〜１００％の範囲で任意に設定
可能な値 としたことを特徴とする。
用いて誘導電動機の可変速駆動を行う制御方式におい
て、誘導電動機の１次電流を検出し、出力電圧指令との
位相差から電流を有効電流成分と無効電流成分に分離
し、この比が適用する誘導電動機の効率が最大となる場
合の値、または１となるように出力電圧を調節する一
方、出力周波数に対応する出力電圧の調整範囲を 上限：通常のＶ／ｆ一定制御での値 下限：適用する誘導電動機の最大トルクが定格トルク以
下とならない値としてＶ／ｆ一定制御方式での値の５０
％を最低設定とし、５０〜１００％の範囲で任意に設定
可能な値 としたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態を示
す。１は周波数指令を出す周波数設定器、２はＶ／ｆ制
御部、３はこのＶ／ｆ制御部２の出力Ｖｏに電圧低減の
下限設定値ａを乗じる乗算器、４は前記出力Ｖｏに１次
遅れの補正値を乗じる乗算器、５は前記出力Ｖｏ、両乗
算器３，４の出力ａＶｏ，Ｖ1を入力とするリミッタ、
６は前記周波数指令ｆとリミッタ出力Ｖｍを入力として
ゲート信号ＧU、ＧV、ＧWを発生する正弦波近似ＰＷＭ
信号発生器、７は電圧形インバータ主回路、８は三相誘
導電動機、９Ｕ及び９Ｗは前記誘導電動機７の１次電流
としてＵ、Ｗ二相の電流の瞬時値ｉu、ｉwを検出する電
流検出器（例えば、ホール素子）、１０は前記正弦波近
似ＰＷＭ信号発生器６からの位相信号θと前記電流の瞬
時値ｉu、ｉwを入力とし、θに対応したｓｉｎθの値が
得られるデータテーブルを用いて１次電流の有効電流成
分Ｉαと無効電流成分Ｉβを演算する座標変換器、１１
は｜Ｉα｜／｜Ｉβ｜を求めて負荷トルクの判定値Ａ
detとする除算器、１２はこの除算器１１の出力｜Ｉα
｜／｜Ｉβ｜＝Ａdetと基準設定値Ａrefの偏差から１次
遅れ補正値を得る補正信号発生器である。
す。１は周波数指令を出す周波数設定器、２はＶ／ｆ制
御部、３はこのＶ／ｆ制御部２の出力Ｖｏに電圧低減の
下限設定値ａを乗じる乗算器、４は前記出力Ｖｏに１次
遅れの補正値を乗じる乗算器、５は前記出力Ｖｏ、両乗
算器３，４の出力ａＶｏ，Ｖ1を入力とするリミッタ、
６は前記周波数指令ｆとリミッタ出力Ｖｍを入力として
ゲート信号ＧU、ＧV、ＧWを発生する正弦波近似ＰＷＭ
信号発生器、７は電圧形インバータ主回路、８は三相誘
導電動機、９Ｕ及び９Ｗは前記誘導電動機７の１次電流
としてＵ、Ｗ二相の電流の瞬時値ｉu、ｉwを検出する電
流検出器（例えば、ホール素子）、１０は前記正弦波近
似ＰＷＭ信号発生器６からの位相信号θと前記電流の瞬
時値ｉu、ｉwを入力とし、θに対応したｓｉｎθの値が
得られるデータテーブルを用いて１次電流の有効電流成
分Ｉαと無効電流成分Ｉβを演算する座標変換器、１１
は｜Ｉα｜／｜Ｉβ｜を求めて負荷トルクの判定値Ａ
detとする除算器、１２はこの除算器１１の出力｜Ｉα
｜／｜Ｉβ｜＝Ａdetと基準設定値Ａrefの偏差から１次
遅れ補正値を得る補正信号発生器である。
【００１１】座標変換器１０は、誘導電動機８の１次電
流としてのＵ、Ｗ二相の電流瞬時値ｉu、ｉwと出力電圧
指令正弦波信号の位相データθを用いて座標変換を行
い、Ｕ相出力電圧指令正弦波と同位相の成分を有効電流
Ｉα、π／２位相差の成分を無効電流Ｉβとする。例え
ば、Ｕ相の出力電圧指令正弦波をＶｕ＝Ｖｍｃｏｓθ
（θ＝２πｆｔ）とした場合、θに対応したｓｉｎθの
値の得られるデータテーブルを用いてＩα、Ｉβを演算
する。
流としてのＵ、Ｗ二相の電流瞬時値ｉu、ｉwと出力電圧
指令正弦波信号の位相データθを用いて座標変換を行
い、Ｕ相出力電圧指令正弦波と同位相の成分を有効電流
Ｉα、π／２位相差の成分を無効電流Ｉβとする。例え
ば、Ｕ相の出力電圧指令正弦波をＶｕ＝Ｖｍｃｏｓθ
（θ＝２πｆｔ）とした場合、θに対応したｓｉｎθの
値の得られるデータテーブルを用いてＩα、Ｉβを演算
する。
【００１２】
【数１】
【００１３】また、有効電流成分Ｉαと無効電流成分Ｉ
βの比Ａdet＝Ｉα／Ｉβは、Ｕ相の出力電圧指令正弦
波とＵ相出力電流との位相差をφ（力率角に等しい）と
すると、Ａdet＝１／ｔａｎφと表現され、誘導電動機
の力率に対応して変化する値となるので、予め特性計算
によって適用する誘導電動機の効率が最大となる場合の
Ｉα／Ｉβを算出し、これを基準設定値Ａrefとする。
βの比Ａdet＝Ｉα／Ｉβは、Ｕ相の出力電圧指令正弦
波とＵ相出力電流との位相差をφ（力率角に等しい）と
すると、Ａdet＝１／ｔａｎφと表現され、誘導電動機
の力率に対応して変化する値となるので、予め特性計算
によって適用する誘導電動機の効率が最大となる場合の
Ｉα／Ｉβを算出し、これを基準設定値Ａrefとする。
【００１４】次に、動作について述べる。誘導電動機８
の１次電流を電流検出器９Ｕ、９Ｗで検出し、座標変換
器１０において正弦波近似ＰＷＭ信号発生器６からの出
力電圧指令正弦波信号との位相差から１次電流を有効電
流成分Ｉαと無効電流成分Ｉβに分離し、この比Ａdet
＝Ｉα／Ｉβを負荷トルクの判定値とする。設定値Ａ
refに対してＡdet＞Ａrefの場合は負荷トルク大と判断
し、通常のＶ／ｆ一定制御方式での電圧を上限としてＡ
det≒Ａrefを目標に電圧を増加させる。Ａdet＜Ａrefの
場合は負荷トルク小と判断し、Ｖ／ｆ一定制御方式での
値の５０％を最低設定とし、５０〜１００％の範囲で任
意に設定可能な値を下限としてＡdet≒Ａrefを目標に電
圧を低減させる。これにより、軽負荷時の効率が向上す
る。しかも、適用する負荷の種類（性質）によって適当
な下限値が任意に設定されるため、負荷の種類に拘わら
ず効率低下が抑制される。
の１次電流を電流検出器９Ｕ、９Ｗで検出し、座標変換
器１０において正弦波近似ＰＷＭ信号発生器６からの出
力電圧指令正弦波信号との位相差から１次電流を有効電
流成分Ｉαと無効電流成分Ｉβに分離し、この比Ａdet
＝Ｉα／Ｉβを負荷トルクの判定値とする。設定値Ａ
refに対してＡdet＞Ａrefの場合は負荷トルク大と判断
し、通常のＶ／ｆ一定制御方式での電圧を上限としてＡ
det≒Ａrefを目標に電圧を増加させる。Ａdet＜Ａrefの
場合は負荷トルク小と判断し、Ｖ／ｆ一定制御方式での
値の５０％を最低設定とし、５０〜１００％の範囲で任
意に設定可能な値を下限としてＡdet≒Ａrefを目標に電
圧を低減させる。これにより、軽負荷時の効率が向上す
る。しかも、適用する負荷の種類（性質）によって適当
な下限値が任意に設定されるため、負荷の種類に拘わら
ず効率低下が抑制される。
【００１５】上記実施形態では、誘導電動機を変更する
度に基準設定値Ａrefを計算することになる。その煩雑
さを解消するために、１次電流の絶対値が最小となるＩ
α＝Ｉβ、即ちＡref＝１を基準設定値とする。この
時、力率角φはπ／４で力率は１／√２となり、最大効
率とはできないものの、軽負荷時の誘導電動機の効率を
２０％程度向上させることが可能になる。これは、試験
結果（４５ｋＷの誘導電動機を２乗低減負荷トルクに適
用した場合の、周波数設定３０％以下の領域での試験結
果）で確認されている。
度に基準設定値Ａrefを計算することになる。その煩雑
さを解消するために、１次電流の絶対値が最小となるＩ
α＝Ｉβ、即ちＡref＝１を基準設定値とする。この
時、力率角φはπ／４で力率は１／√２となり、最大効
率とはできないものの、軽負荷時の誘導電動機の効率を
２０％程度向上させることが可能になる。これは、試験
結果（４５ｋＷの誘導電動機を２乗低減負荷トルクに適
用した場合の、周波数設定３０％以下の領域での試験結
果）で確認されている。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、負荷トル
クを判定し負荷の性質によって適当な下限値を設定する
ので、負荷の種類に拘わらず軽負荷時の効率低下を抑制
することができる。しかも、電磁騒音レベルの抑制にも
効果がある。
クを判定し負荷の性質によって適当な下限値を設定する
ので、負荷の種類に拘わらず軽負荷時の効率低下を抑制
することができる。しかも、電磁騒音レベルの抑制にも
効果がある。
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【図２】誘導電動機の等価回路図。
【図３】スタインメッツの計算式を用いて算出した誘導
電動機のトルク特性図。
電動機のトルク特性図。
１…周波数設定器 ２…Ｖ／ｆ制御部 ３、４…乗算器 ５…リミッタ ６…正弦波近似ＰＷＭ信号発生器 ７…電圧形インバータ主回路 ８…三相誘導電動機 ９Ｕ、９Ｗ…電流検出器 １０…座標変換器 １１…除算器 １２…１次遅れ補正信号発生器
Claims (3)
- 【請求項１】 電圧形ＰＷＭインバータを用いて誘導電
動機の可変速駆動を行う制御方式において、誘導電動機
の１次電流を検出し、出力電圧指令との位相差から電流
を有効電流成分と無効電流成分に分離し、この比が適用
する誘導電動機の効率が最大となる場合の値となるよう
に出力電圧を調節することを特徴とする誘導電動機の制
御方式。 - 【請求項２】 電圧形ＰＷＭインバータを用いて誘導電
動機の可変速駆動を行う制御方式において、誘導電動機
の１次電流を検出し、出力電圧指令との位相差から電流
を有効電流成分と無効電流成分に分離し、この比が１と
なるように出力電圧を調節することにより、任意の負荷
トルクに対応した運転時のすべりを定格負荷時のすべり
に近づけ、電動機効率を向上させることを特徴とする誘
導電動機の制御方式。 - 【請求項３】 出力周波数に対応する出力電圧の調整範
囲を 上限：通常のＶ／ｆ一定制御での値 下限：適用する誘導電動機の最大トルクが定格トルク以
下とならない値としてＶ／ｆ一定制御方式での値の５０
％を最低設定とし、５０〜１００％の範囲で任意に設定
可能な値 としたことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導
電動機の制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8187086A JPH1032990A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 誘導電動機の制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8187086A JPH1032990A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 誘導電動機の制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032990A true JPH1032990A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16199880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8187086A Pending JPH1032990A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 誘導電動機の制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1032990A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000014863A1 (fr) * | 1998-09-08 | 2000-03-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Regulateur pour moteur |
| WO2000019596A1 (fr) * | 1998-09-29 | 2000-04-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de commande de moteur asynchrone |
| CN101888190A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-11-17 | 北京景新电气技术开发有限责任公司 | 一种基于预测控制的pwm整流器的控制方法 |
| US8053917B2 (en) * | 2010-01-18 | 2011-11-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Variable-speed power generator and method of controlling the same |
| CN109661770A (zh) * | 2016-07-04 | 2019-04-19 | 韩国数码控制株式会社 | 负荷的最大运行效率点适用系统 |
-
1996
- 1996-07-17 JP JP8187086A patent/JPH1032990A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000014863A1 (fr) * | 1998-09-08 | 2000-03-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Regulateur pour moteur |
| WO2000019596A1 (fr) * | 1998-09-29 | 2000-04-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de commande de moteur asynchrone |
| US6194864B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-02-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control device for induction motor |
| US8053917B2 (en) * | 2010-01-18 | 2011-11-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Variable-speed power generator and method of controlling the same |
| CN101888190A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-11-17 | 北京景新电气技术开发有限责任公司 | 一种基于预测控制的pwm整流器的控制方法 |
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| JP2019526222A (ja) * | 2016-07-04 | 2019-09-12 | コリア デジタル コントロール カンパニー | 負荷の最大運転効率点適用システム |
| CN109661770B (zh) * | 2016-07-04 | 2022-02-18 | 韩国数码控制株式会社 | 负荷的最大运行效率点适用系统 |
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