JPS58119791A - 誘導電動機の駆動方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導電動機を指令速度と実速度との誤差によ
って駆動する誘導電動機の駆動方式の改良に関し、轡に
出来る限）正弦波駆動して滑らかで振動の少々い駆動を
行う誘導電動機の駆動方式一般に誘導電動機の？ｌｌ１
ｌｌｉａ方式にはベクトル制御方式とすべ）制御方式と
が知られておシ、前者は励磁電流！・と２次電流！３の
直交性を保証しながら主に２次電流１．を負荷トルクに
比例させて変化させるも−ので、正弦波電流の振巾を変
えるものであり、後者は矩形波電流の矩形波山を変化す
るものである。誘導電動機では、従来よ〉この両方式を
併用したものが採用されてお）、基底速度（例えば、１
５００　ｒ、ｐ、ｍ、）以下では正弦波の振巾変調を、
基底速度以上では矩形波駆動によって制御している。正
弦波による駆動は、滑らかで振動が少ない駆動が可能と
なる一方、トルクが十分で得られないという欠点があり
、逆に矩形波による駆動はトルクは得られるが、滑らか
で振動が少ない駆動ができないという欠点がある。そし
て前述の併用方式においては、速度によりて、正弦波又
は矩形波の駆動を切シ分けているので、基底速度以上の
速度において指令速度と実速度の誤差が小さく、それ程
トルクを要しない場合でも、矩形波駆動とな〉、滑らか
で振動が少ない駆動が得られないという問題が生じてい
た。

従って、本発明の目的は、充分なトルクが必要な場合の
み矩形波駆動を行ない、それ以外は基底速度以上−でも
正弦波駆動を行ないうる誘導電動機の駆動方式を提供す
ゐことＫある。

即ち、本発明では、基底速度以下では、正弦波駆動を行
ない、基底速度以上では、指令速度と実速度の誤差に応
じて正弦波駆動又は矩形波駆動を選択的に行なうもので
ある。このため、本発明では、振巾指令を定めるため、
回転速度に応じた振巾指令と誤差との乗算を行なう際、
基底速度以上ではこの誤差がｎ倍（ＩＩ＞１　）となる
様に補償を行い、乗算結果に占める誤差成分の影響を大
としている。従って、誤差が大きい場合には乗算結果で
ある振巾指令が大とな）、正弦波駆動の振巾箱Ｈを越え
てしまうので、矩形波駆動が行ないうる。

逆に誤差が小さい場合には、乗算結果である振巾指令が
小となり、正弦波駆動の振巾範囲内となり、正弦波駆動
となる。尚、一般には、得られた振巾の正弦波をパルス
幅変調（ＰＷＭ）してインバータを駆動するが、パルス
幅変調波は正弦波の場合にはフーリエ逆変換すれば正弦
波を示し、逆にフーリエ逆賀換しても正弦波を示さない
ものを矩形波としている。

以下、本発明を実施例に従い詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る一実施例ブロック図である。図
中１０１は三相誘導電動機、１０２はレゾルバなどのパ
ルスジェネレータで回転速度に比例した互いに？Ｏ’位
相のづれ九２つの正弦波信号ｐａｎｐｂを発生する。１
０３は４倍回路であシ、正弦波信号ＰａｅＰｂをパルス
列Ｐｇ’　ｅ　Ｐｂ’（図示せず）に変換すると共にそ
の周波数を４倍する。又、４倍回路１０３はパルス列Ｐ
　ａ’　ｅ　Ｐ　ｂ’の位相を監視し正転している場合
には、線ｔｌＶｃ正転パルスｐｎを、逆転している場合
には＃４に逆転パルスＰｒをそれぞれ出力する。１０４
は正転又は逆転パルスｐｎ、ｐｒの周波数を電圧に変換
する周波数電圧変換器（Ｆ／Ｖ変換器という）、１０５
は微分回路、１０６は同期整流回路、１０７ａ〜１０７
ｂはＦＩＴなどの電子スイッチであり所定速度以上では
ＦＶ変換器１０４の出力電圧を、所定速度以下では同期
整流回路１０４の出力電圧を１１４’に出力する。１１
１は図示しない速度指令回路から指令される速度指令電
圧ＶＣＭＤと実速度電圧ＴＳ人の差ＫＲ（以後速度偏差
という）を演算する演算−路、１１２は電圧周波数変換
器（Ｖ／Ｆ変換器という）であり、［１の大きさに比例
し九周波数のパルス列Ｐ・を出力する。１１５はマイク
ロコンビ凰−夕であ）、処理装置１１５麿と、コントロ
ールプ■ダラムメ峰す１１Ａｂと、データメ毫９１１Ｍ
１：を有している。データメ篭り１１３・は回転数対補
償用指令（Ｎ−Ｖム）４１１性、回転数対振巾指令（Ｎ
−Ｙｍ）４１性、トルク対位相特性（Ｔ−や特性）、回
転角対正弦値特性（サインパターン）などをディジタル
的に関数テーブルとして記憶している。尚、これらＴ−
ψ特性、サインパターンは従来のベクトル制御と同一の
特性のものであシ、Ｎ−ＶＡ４１性は基底速度までは零
の値、それ以上は％ｎＩの値を取、＆％Ｏであ）、Ｎ−
ＶＢ特性は無負荷における所冑速匿を維持するためのレ
ベルが各速度毎に％性として示され九ものである。

処理装置１１５ａはコントロールプ胃グラムの制御によ
、ｉ＊　Ｖ／Ｆ変換器１１２から発生するパルス列ｐｅ
を所定時間計数し、計数値ＮとＴ−や特性を用いて位相
差ψを出力し、更に処理装置１１Ｍｍは誘導電動機１０
１の回転速度に比例した角周波数４１１ｎを有するパル
ス列ｐｎ又はＰｒ、サインパターンを用いて ５ｌｎ（＊ｎｔ＋ａ＋ｓｔ＋ψ）（１）Ｓｉｎ（ωｎｔ
＋ωｓｔ＋ψ＋２　ｗ１５　）　　　　　　　（２）　
　、をディジタルで出力する。尚、ω＄はすべり角周波
数、ψは位相差である。又、処理装置１１５ｍは回転速
度に比例した角周波数・ｎを有するパルス列ｐｎ又はＰ
ｒから回転速度を得て（尚、回転速度は実速度でなく指
令速度でもよい）、Ｎ−ＶＡ４１性を用いて、補償用指
令Ｖムを、Ｎ−ＶＢ　ｑ＃性を用いて振巾用指令ＶＢを
出力する。１１４は振巾指令発生回路であシ、速度偏差
ＥＲ，補償用指令Ｖ人、振巾用指令ＶＢが入力され、振
巾値！を発生するもので、第２−に示す第１．第２の乗
算型デジタル・アナ撃グ変換器ｃ以下乗算ｆｉＤＡと称
す）１１４ｍ。

１１４Ｃと切替回路１１４ｂで構成され、第１の乗算型
ＤＡ　１１４ｍは（速度偏差ＥＲｘ補償用ル令Ｖ人）の
アナログ値を出力するもので、補償用指令Ｖムが基底速
度までは１０１．それ以上は％ｎＩの値をとることから
、第１０乗算ｌｌＤム１１４ａの出力としては、基底速
度までは％Ｏｌ、それ以上はｆｉ−ＥＲとなる。切替回
路１１４ｂは入力ＥＲと第１の乗算型り人１１４ｍの出
力との大きい方を出力するものであ〕、基底速［１では
速度偏差ＫＲ，それ以上はＥＲＯｎ倍（ｎ−ＫＲ）を出
力する。この出力は第２の乗算ＭＩＤム１１４＠で振巾
用指令Ｖｔ　と乗算され、その乗算結果をアナログ値で
電流値Ｉとして出力する亀ので、基底速ｔｔではＥＲ−
ＶＢ、それ以上はａ−ＫｉＶｌｓを出力する。即ち、全
体として振巾指令発生回路１１４は、基底速１１ではＩ
ＣＲ−ＶＢの電流値！を、それ以上はｎ−ＥＲ−ＶＢの
電流値を出力するものである。

１１４．１１７は ！・Ｓ臘（・ａｔ＋・Ｓ　ｔ　＋　？　）　　　　　　
　　　（ａ）１−ｓｉ鳳（ωｉ１ｔ＋ω１ｔ＋ψ＋２ｇ
／ｌ）　　　　　　　　（４）をアナ關グＫｆ換し、Ｕ
相及びＶ相のアナ寵グ電流指令ｉｕ−マに出力する乗算
１１ＤＡ変換器、１１８は ゑＵ十最マ→ムＷ　　　　　　　　　　　　　（６）の
加算演算を行ないＷ相の電流指令ｔｗを出力する演算回
路、１１９，１２０は誘導電動機のＵ相、Ｖ相を流れる
相電流ｉｕａ、ｉｖａを検出する変流器、１２１は ｉ　ｕａ−１−ｉｖａ　−＋　１ｗｍ　　　　　　　　
　　　（６）の加算演算を行ないＷ相を流れる相電流１
ｗｉを出力する演算回路、１２２Ｕ、　１２２Ｖ、　１
２２Ｗはそれぞれ各相銀に設けられ、電流差（ｌｕ−ム
ｕａ）、（ｉｖ−ｌマ畠）、（ｉｗ−ｉｗａ）を演算し
て増幅する電流制御回路、１２３はパルス幅変調回路で
あり１それぞれ各相銀に設けられた５つのパルス幅変調
回路ｔ２ｓＵａ１２５Ｖ、　１２３Ｗを有し前記各電流
差をパルス幅変調する。１２４はトランジスタより−ａ
るインバータ回路、１２５は５相交流を直流に変換する
整流器である。これらパルス幅変調回路１２３、インバ
ータ１２４、斃流回路１２５は第５図に示す如く構成さ
れている。整゛流回路１２５はダイオード詳ＤＧ−とコ
ンデンナＣＨＤを有し、パルス幅変調器１２５は鋸歯状
波信号ＳＴＳを発生する鋸歯状波発生回路！３ＴＳＧ　
。

比較器ＣＯＭＵ、ＣＯＭＶ、ＣＯＭＷ、　／　ｙ　）ゲ
ー）　Ｎ０Ｔｔ〜Ｎ０ＴＥ　ｓ　　ドライバＤＶＩ〜Ｄ
Ｖ・　を有し、インバータ１２４は６個のパワートラン
ジスタＱ１〜Ｑ−°とダイオードＤ１〜Ｄ、を有してい
る。パルス幅変調回路１２５の各比較器ＣＯＭυ、　Ｃ
ＯＭＶ　、　ＣＯＭＷはそれぞれ鋸歯状波信号ＳＴＳと
三相交流信号１ｔｒｃ　（ｍ１ｗ−１ｕａ）、ｉｖｃ（
ｍｉｖ−１ｖａ）、轟ｗ＠　（ｗ＋　ｉｗ　−１ｕｃ　
）の振幅を比較し１ｕｃ−マｃ、ｉｗｃがＳＴＳの値よ
シ大きいときＫは１１１を、小さいと１には％ＱＩを出
力する。従って、今ｉｕｃ　Ｋついて着目すると比較器
ＣＯＭＵから第４図に示すパルス幅変調された電流指令
Ｉｖｃが出力される。即ち、　　ｉｗｃ、ｌｖ・−Ｗ６
の振幅に応じてパルス幅変調され九三相の電流指令１ｕ
ｃ、ＩＹｃ、Ｉｗｃが出力される。ついで、ノットゲー
トＮ０ＴＩ〜ＮＯＴ、。

ドライバ回路ＤＶＩ〜ＤＶ・はこれら電流指令１ｕｃ　
。

ｌｖｃ、ＩｗＣを駆動信号ＳＱｔ〜ＳＱ＠に変−し、イ
ンバータ１２４を構成する各ノくワートランジスタＱ１
〜Ｑ・をオン／オフ制御する。

次に、第１図に示す実施例の動作について説明する。

誘導電動機１０１を所望の回転速度で回転せしめるべく
、演算回路１０８の入力端に所定アナログ値を有する速
度指令信号ＶＣＭＤが図示しない速度指令回路から与え
られる。又、誘導電動機１０１は所定の負荷で指令速度
よシすぺ）Ｓだけ低い回転速度７８人で回転していると
する。誘導電動機１０１の回転速度は速度検出器として
作用するレゾル／＜１０２　Ｋ　ｚ　リ検出され、咳し
ゾルノ（から回転速ｆＫ比例する周波数を有する互いＫ
　ｗ７Ｑ位相のずれた２つの正弦波信号２人ｅｒＢが発
生する。この正弦波信号ＰＡＩＰＢは共に４倍回路１０
３に入力され、正転成いは逆転に応じて４倍の周波数を
有する）くルス列ｐｎ或いはＰｆＫ変換される。ついで
　、＜ルス列Ｐａ或いはｐｒはＦハ変換器１０４によ〉
アナ四グ化され、その実速度電圧７８人は演算回路１０
８に加えられる。そして演算回路１０１１　Ｋ′て演算
され九夷速度と指令速度Ｏ差電圧ＥＲ（速度偏差）はＶ
／Ｆ［４１％（至）１１２と振巾指令発生回路１１４に
入力される＠　Ｖ／Ｆ　［換器１１！はＥＲに比例した
周波数のパルス列Ｐ・を出力し、このパルス列ｐｅはマ
イタｗ：１ンビ島−夕１１ｉ　Ｋｊｌ　ｂ込まれ、角周
波数・ｎを有するパルス列Ｐ！Ｉ又はＰｒとともＫ　（
１）式、（２）式で示す正弦波信号を乗算１１１ＤＡ変
換器１１６゜１１７へ送）込む。

一方、マイク費コンビ島−タ１１３ｉｊハルＪ　列Ｐｎ
又はＰｒ　　よ）回転速度を得これに対応する補償用指
令Ｖム及び振巾用指令ｖｌを振巾指令発生回路１１４に
与える。振巾指令発生回路１１４は電流値ＩとしてＫＲ
−Ｖｌ又は龍・ｘｉ−ｖｉを乗算型り大賢換器１１４．
１１７　Ｋ出力す為０乗算型り大変換器１１６゜１１７
からは（３）式、（４）弐に示すＵ相、■相のアナログ
電流指令ｉｔ、　ｉマが出力される。Ｕ相、■相のアナ
■グ電流指令１ｔｉ−マは演算回路１１６において（６
）式の加算演算を施されＷ相の電流指令１Ｗが出力され
る。

しかる後、島相電流指令１ｕ−マ、１ｗ　は電流制御回
路１，２２Ｕ、１２２Ｖ、１２２ＷＫテ実際（Ｄ　摺電
ｆｌ　ｌｕｘ。

ｉｖａ、ムｗａと差分がとられ、且つ増幅され、その差
分１ｕｃ、　ｉｖｃ、　ｉｗｃはパにス幅変調回路１２
５の比較器ＣＯＭＵ、　ＣＯＭＶ、　ＣＯＭＷ（第５図
）に印２ｊＥｌれる。

各比較器ＣＯＭＵ、　ＣＯＭＶ、　ＣＯＭＷ　はそれぞ
れ鋸歯状波信号ＳＴＳと三相交流信号ｉｕｃ、　ｉｖｃ
、　Ｉｖｃの振幅を比較し、パルス幅変調され九三相の
電流指令Ｉｕｃ、　Ｉｖｃ、　Ｉｖｃを出力し、ノット
ゲートＮ０Ｔ１〜ＮＯＴ、及びドライバＤＶ、−ＤＶ・
を介してインバータ駆動信号ＳＱｗ〜ＳＱ・を出力する
。これらインバータ駆動信号ＳＱ１〜ＳＱ・はそれぞれ
インバータ１２４を構成する各パワートランジスタＱｌ
〜Ｑ−のベースに入力され、これら各パリ−トランジス
タＱ１〜Ｑ・をオン／オフ制御し、誘導電動機１０１に
三相電流を供給する。以後、同様壜制御が行われて最終
的に誘導電動機１０１は指令速度で回転することくなる
。さて、ここで第４図を参照すると、電流指令の振巾値
が鋸歯状波信号ＳＴＳの振巾以下なら（電流指令ｔｃｕ
の場合）、パルス幅変ｖＩ４によりても滑らかに巾が異
なる矩形波パルス列に変換され、７−リエ逆変換すれば
元の正弦波に戻る。従って正弦波の駆動と同等であシ１
本発明ではこれを正弦波駆動と称して−る。逆に、電流
指令の振巾値が鋸歯状波信号ＳＴＳの振巾以上なら（電
流指令１ｃｕの場合）、連続した大きな巾の矩形波を持
つ矩形波パルス列に変換され、フーリエ逆変換しても元
の電流指令ｌｃｔ／の正弦波形状には戻らない。

本発明ではこれを矩形波駆動と称している。

従って、゛本発明では、速度が基底速度以上の場合、速
度偏差ＫＲＯ電流指令の振巾値への寄与を大としている
ので、速度偏差が大の場合（即ち大トルクを必要とする
場合）に電流指令の振巾が鋸歯状波信号ＳＴＳ　ＯＩＩ
中以上となり、矩形波駆動が行なわれる。逆に基底速度
以上でも速度偏差が小なら、電流指令ＯＩ！巾が鋸歯状
波信号ＳＴＳの振巾以下とな〉正弦波駆動が行なわれる
。基底速度以下の場合には、いずれｋしても正弦波駆動
が行なわれる。

以上の様に１本発明によれば速度が上昇しても、速度偏
差が大とならない限り矩形波駆動になら表いので、大き
なトルクの必要としない内は、正弦波駆動されるから、
全体として滑らかで且つ振動の少ない駆動が可能となる
。しかも、大トルクの必要な場合には、矩形波駆動され
るので、トルク不足も生じないという実用上優れた効果
を奏する。

尚、本発明を一実施例により説明したが、本発明の主旨
の範囲で種々の変形が可能で１）シ、本発明の範囲から
これらを排除するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例ブロック図、第２図は第
１図の振巾指令発生回路１１４のブロック図、第５図は
第１図のパルス幅変調回路１２３のブロック図、第４図
はパルス幅変調の説明図を示す。 １０１・・・誘導電動機、１０２・・・レゾルバ、１０
３・・・４倍回路、１０４・・・Ｆ／Ｖ変換器、１１１
・・・演算回路、１１２・・・Ｖ／Ｆ　ｇ換器、１１３
・・・マイクロフンピ為−タ、１１４・・・振巾指令発
生回路、１２５・・・パルス幅変調回路、１２４・・・
インバータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘導電動機の実速度を検出する検出器と、指令速度と検
   出された実速度の誤差を発生する回路と、該誤差と速度
   信号とから振巾指令を得て電流指令を発生する回路とを
   備え、＃電流指令の振巾値が所定値以下なら正弦波によ
   る駆動を、該振巾値が所定値以上なら矩形波による駆動
   を行う誘導電動機の駆動方式において、諌速度が所定速
   度以上の場合に該誤差をｎ（但しｎ〉１）倍する回路を
   有し、該所定速度以上の場合に該ｎ倍の誤差と速度信号
   から振巾指令を得ることを特徴とする誘導電動機の駆動
   方式。