JPS58123392A - インバ−タ制御装置 - Google Patents
インバ−タ制御装置Info
- Publication number
- JPS58123392A JPS58123392A JP57003467A JP346782A JPS58123392A JP S58123392 A JPS58123392 A JP S58123392A JP 57003467 A JP57003467 A JP 57003467A JP 346782 A JP346782 A JP 346782A JP S58123392 A JPS58123392 A JP S58123392A
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- Japan
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- motor
- signal
- operating frequency
- inverter
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/045—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可変電圧・可変周波数を発生させ得るインバー
タ（以下ＶＶＶＦインバータと称する）により可変速駆
動される三相誘導電動機の効率が主回路素子の定格値を
超えない範囲内で常に最大となり、しかも円滑な速度制
御を何い得るインツイータ制御鉄源の改良に関する０ 一般にＶＶＶＦインバータによる三相誘導電動機（以下
単に電動機という）駆動においては、電動機を設定回転
速度にするため負荷の大小にかかわらす、例えば電圧と
周波数の比が一定となるようにインバータ出力を制御す
るものとなっているＯしかしながらこのような制御の方
法によるものは、定格負荷において電動機の効率が最高
になる如く電圧・周波数比を設定した場合、軽負荷時に
おいてはそこで得られる筈の最高効率よりも効率が悪く
なる・ 本発明は上述したような点に看目しなされたもので、電
動機の設定回転速度および負荷の大小にかかわらず、回
転速度を設定回転速度と一致せしめかつ常にその運転条
件において得られるべき最大の効率となるようにインバ
ータ出力周波＃！ｉおよび出力電圧の制御を行うＶＶＶ
Ｆインバータを提供するものである・なお説明を簡単化
するため電動機についてはＬ形等価回路によって行う＠
第１図は電動機の一相あたりのＬ形等価回路図である。
タ（以下ＶＶＶＦインバータと称する）により可変速駆
動される三相誘導電動機の効率が主回路素子の定格値を
超えない範囲内で常に最大となり、しかも円滑な速度制
御を何い得るインツイータ制御鉄源の改良に関する０ 一般にＶＶＶＦインバータによる三相誘導電動機（以下
単に電動機という）駆動においては、電動機を設定回転
速度にするため負荷の大小にかかわらす、例えば電圧と
周波数の比が一定となるようにインバータ出力を制御す
るものとなっているＯしかしながらこのような制御の方
法によるものは、定格負荷において電動機の効率が最高
になる如く電圧・周波数比を設定した場合、軽負荷時に
おいてはそこで得られる筈の最高効率よりも効率が悪く
なる・ 本発明は上述したような点に看目しなされたもので、電
動機の設定回転速度および負荷の大小にかかわらず、回
転速度を設定回転速度と一致せしめかつ常にその運転条
件において得られるべき最大の効率となるようにインバ
ータ出力周波＃！ｉおよび出力電圧の制御を行うＶＶＶ
Ｆインバータを提供するものである・なお説明を簡単化
するため電動機についてはＬ形等価回路によって行う＠
第１図は電動機の一相あたりのＬ形等価回路図である。
図においてｖｌは一次電圧、ｒｌは一次抵抗、ｆは運転
周波数、Ｌｌは一次漏れインダクタンス、ｒｌは一次側
に換算した二次抵抗、Ｓはすべり、Ｌｇｊマー次側に換
算した二次漏れインダクタンス、Ｇ。
周波数、Ｌｌは一次漏れインダクタンス、ｒｌは一次側
に換算した二次抵抗、Ｓはすべり、Ｌｇｊマー次側に換
算した二次漏れインダクタンス、Ｇ。
は励磁コンダクタンス、Ｂｏは励磁サセプタンスを示す
〇 ここに、第１図に示した緒定数を用いて電動機の一次人
力Ｐ１．二次出力Ｐ意を表すと式（１）、（２１の如た
だし”＝（ｒｔ＋（’＊／８））”＋（２ｆｆ（Ｌ１＋
Ｌ２））”したがって電動様の効率雫は式（３）で衣さ
れる。
〇 ここに、第１図に示した緒定数を用いて電動機の一次人
力Ｐ１．二次出力Ｐ意を表すと式（１）、（２１の如た
だし”＝（ｒｔ＋（’＊／８））”＋（２ｆｆ（Ｌ１＋
Ｌ２））”したがって電動様の効率雫は式（３）で衣さ
れる。
家た電動様の回転速度を０・（ｒａｄ／ｓｅｃ ） 、
懐対数をｐで表すと式（４）が成立し、電動機の発生ト
ルクτ（Ｎ−ｍ）は式（５）の如くである◎さらにまた
式（４）はつぎのように変形できる。
懐対数をｐで表すと式（４）が成立し、電動機の発生ト
ルクτ（Ｎ−ｍ）は式（５）の如くである◎さらにまた
式（４）はつぎのように変形できる。
これより式（３）に式（４つを代入して効率マを回転速
度ω０とすべりＳの関数として懺し、その回転速度ω・
を一定としてすべりＳに対する効率ダの関係を求めると
第２図の如くになる。すなわち、回転速［ω・を一定と
した場谷効率マが最大となるすべりＳｌが一点存在する
ことがわかる。このようにして回転速度ω・において運
転したい場合、このすべりＳｌから決まる運転周波数ｆ
、によって運転し、電圧を調整することによってすべり
を８１とすれば最大の効率で運転することができる・そ
こで、種々の設定回転速度−（ｒａｄ／ｓ・Ｃ）におけ
る効率ダが最大となる運転周波数ｆ１を求めると第３図
の如くなる・さらに、負荷に対して必要な電圧と電流に
注目するに、−送電圧ｖ１は式（５）から式（５つであ
り電動機電流Ｉは式（６）の如くである。
度ω０とすべりＳの関数として懺し、その回転速度ω・
を一定としてすべりＳに対する効率ダの関係を求めると
第２図の如くになる。すなわち、回転速［ω・を一定と
した場谷効率マが最大となるすべりＳｌが一点存在する
ことがわかる。このようにして回転速度ω・において運
転したい場合、このすべりＳｌから決まる運転周波数ｆ
、によって運転し、電圧を調整することによってすべり
を８１とすれば最大の効率で運転することができる・そ
こで、種々の設定回転速度−（ｒａｄ／ｓ・Ｃ）におけ
る効率ダが最大となる運転周波数ｆ１を求めると第３図
の如くなる・さらに、負荷に対して必要な電圧と電流に
注目するに、−送電圧ｖ１は式（５）から式（５つであ
り電動機電流Ｉは式（６）の如くである。
・ ・・ ・・（６）
ここで電ａｍをある設定回転速度輸に対し効率ηが最大
となる運転周波数ｆｌで運転してあらゆる負荷に対して
電動機の回転速度を合わせるべ（電圧を―竪した場合、
負荷に対する電圧・電流の関係（ま第４図の如く示され
るものとなる◇しかしながら、半導体素子を利用したＶ
ＶＶＦインバータにおいては電源ｉ像上特に主回路素子
の定格値によってｔ！ｌｌｌ ｔｍを受けるため、負荷
の皿いとさに電圧をむやみに上げて電動機の回転速度を
設定回転速度とすることはできない・本発明は、かかる
点に着眼して電動機印加電圧の上限を設定し、電動機へ
の印加電圧をさらに上げることはせず運転周波数を上げ
て回転速度を上げる技術思想を有する。
となる運転周波数ｆｌで運転してあらゆる負荷に対して
電動機の回転速度を合わせるべ（電圧を―竪した場合、
負荷に対する電圧・電流の関係（ま第４図の如く示され
るものとなる◇しかしながら、半導体素子を利用したＶ
ＶＶＦインバータにおいては電源ｉ像上特に主回路素子
の定格値によってｔ！ｌｌｌ ｔｍを受けるため、負荷
の皿いとさに電圧をむやみに上げて電動機の回転速度を
設定回転速度とすることはできない・本発明は、かかる
点に着眼して電動機印加電圧の上限を設定し、電動機へ
の印加電圧をさらに上げることはせず運転周波数を上げ
て回転速度を上げる技術思想を有する。
第５図は、本発明にかかる制御原理の理解を容易にする
ため示すもので、負荷に対する効率変化を表すグラフで
ある・すなわち、ある設定回転速度−に対して効率が最
大となる運転周波数ｆ１で運転し、負荷の増加に伴い一
例として定格（Ｖ／ｆ）比の２割増し程度の′電圧まで
電圧を増加させ、それ以上の負荷に対しては運転周波数
の増加によって速度制御を行う運転方式による効率ダム
と、負荷の大小にかかわらず定格（Ｖ／ｆ）の電圧によ
り運転周波数を変えて速度制御を行ういわゆる（Ｖ／ｆ
）比一定の運転方式による効率軸とは例示の如１１特性
が得られる＠したがって、重負荷となったときはできる
だけ電圧を高くしたのちに運転周波数で３１Ｌ［制御を
行うことがより効率を高くできるものとなる０かくの如
く、電動機への印加電圧のＸＩＩにより速度制御を行う
とともに、電動機に重負荷がかかりさらに電圧を上げる
ことなく運転周波数をより増加させるものとすれば、最
適な電動機運転を実現することができる。
ため示すもので、負荷に対する効率変化を表すグラフで
ある・すなわち、ある設定回転速度−に対して効率が最
大となる運転周波数ｆ１で運転し、負荷の増加に伴い一
例として定格（Ｖ／ｆ）比の２割増し程度の′電圧まで
電圧を増加させ、それ以上の負荷に対しては運転周波数
の増加によって速度制御を行う運転方式による効率ダム
と、負荷の大小にかかわらず定格（Ｖ／ｆ）の電圧によ
り運転周波数を変えて速度制御を行ういわゆる（Ｖ／ｆ
）比一定の運転方式による効率軸とは例示の如１１特性
が得られる＠したがって、重負荷となったときはできる
だけ電圧を高くしたのちに運転周波数で３１Ｌ［制御を
行うことがより効率を高くできるものとなる０かくの如
く、電動機への印加電圧のＸＩＩにより速度制御を行う
とともに、電動機に重負荷がかかりさらに電圧を上げる
ことなく運転周波数をより増加させるものとすれば、最
適な電動機運転を実現することができる。
第６園は本発明による一実施例の狭部構成を示すもので
、ｌは可変電圧・可変周波数出力を電動機２に供給する
インバータ部分、３は電動１Ｉｋ２に直結された速［検
出器、４は速度設定器、５は周波数設定器、６は電圧調
整器、７は電圧上限設定器、８はＩＪ ｉツタ、９は増
分周波数信号発生器、１０は加算器である。ここに、イ
ンバータ部分１が出力電圧指令■０と周波数指令Ｆ０を
得て電動機２を駆動するものであるが、かかる部分は不
知でありその絆細説明は省略する＠ 第６図において、速度設定器４より設定回転速度−の信
号が周波数設定器５および電圧調整器６に与えられる。
、ｌは可変電圧・可変周波数出力を電動機２に供給する
インバータ部分、３は電動１Ｉｋ２に直結された速［検
出器、４は速度設定器、５は周波数設定器、６は電圧調
整器、７は電圧上限設定器、８はＩＪ ｉツタ、９は増
分周波数信号発生器、１０は加算器である。ここに、イ
ンバータ部分１が出力電圧指令■０と周波数指令Ｆ０を
得て電動機２を駆動するものであるが、かかる部分は不
知でありその絆細説明は省略する＠ 第６図において、速度設定器４より設定回転速度−の信
号が周波数設定器５および電圧調整器６に与えられる。
この周波数設定器５は第３図において説明した如き各設
定回転速度６１−において効率ηが最大となる運転周波
数ｆ、を記憶した記憶器を内戚しており、入力された設
定速度信号に対応した運転周波数ｆ１の信号を発生して
加算器ｌＯに与えかつ電圧上限設定器７にも出力する。
定回転速度６１−において効率ηが最大となる運転周波
数ｆ、を記憶した記憶器を内戚しており、入力された設
定速度信号に対応した運転周波数ｆ１の信号を発生して
加算器ｌＯに与えかつ電圧上限設定器７にも出力する。
一方電圧調整器６は、設定回転速１−と速度検出器３よ
り送出される実際の回転速ｔω−の信号を比較し、回転
速度ω、の方が小さい場合電圧指令信号Ｖ′を大きくし
、回転速度ω、の方が大きい場合に電圧指令信号ｖ′を
小さく与える。すなわち、電圧調整器６は負荷が軽いと
Ｖ′を小さく負荷が重いとＶ′を大きくする如く作用す
るものになる。
り送出される実際の回転速ｔω−の信号を比較し、回転
速度ω、の方が小さい場合電圧指令信号Ｖ′を大きくし
、回転速度ω、の方が大きい場合に電圧指令信号ｖ′を
小さく与える。すなわち、電圧調整器６は負荷が軽いと
Ｖ′を小さく負荷が重いとＶ′を大きくする如く作用す
るものになる。
また、電圧上限設定器７は周波数設定器５出力したがっ
て運転周波数ｆ１の信号を得て、その運転周波数ｆ１に
おいて一例として電動機２に印加しても電流が上限値を
超えない電圧の上限値を、電圧上限信号■Ｒとして増分
周波数信号発生器９右よびリミッタ８へ送出する・ここ
で、前記電圧の上限値は、例えば運転周波ａｆｓに比例
した電動機の定格（Ｖ／ｆ）比の２割増の電圧をインバ
ータ部分１が出力するように選定され、ｌ：、、る・そ
こで、リミッタ８は、電圧指令信号Ｖ′と電圧上限信号
ｖＩＬとを比較し、電圧指令信号Ｖ′が電圧上限信号ｖ
ｌよりも小さければ電圧指令信号Ｖ′を出力電圧指令ｖ
０としあるいは電圧指令信号Ｖ′の方が大きければ電圧
上限信号Ｖ。
て運転周波数ｆ１の信号を得て、その運転周波数ｆ１に
おいて一例として電動機２に印加しても電流が上限値を
超えない電圧の上限値を、電圧上限信号■Ｒとして増分
周波数信号発生器９右よびリミッタ８へ送出する・ここ
で、前記電圧の上限値は、例えば運転周波ａｆｓに比例
した電動機の定格（Ｖ／ｆ）比の２割増の電圧をインバ
ータ部分１が出力するように選定され、ｌ：、、る・そ
こで、リミッタ８は、電圧指令信号Ｖ′と電圧上限信号
ｖＩＬとを比較し、電圧指令信号Ｖ′が電圧上限信号ｖ
ｌよりも小さければ電圧指令信号Ｖ′を出力電圧指令ｖ
０としあるいは電圧指令信号Ｖ′の方が大きければ電圧
上限信号Ｖ。
を出力電圧推命■０としてインバータ部分ｌに送出する
・また増分周波数信号発生器９は、電圧指令信号ｖ′と
電圧上限信号Ｖ、を入力し、電圧指令信号Ｖ′の方がよ
り小さければ出力しないが、電圧指令信号ｖ′が電圧上
＠信号■虱より大きければこれらＶ′とｖＩＬの差に比
例した増分周波数信号Δｆ１を加算器１０へ出力する０
さらに加算器１０は運転周波数ｆ１の信号と増分周波数
信号Δｆ１を加算して周波数指令Ｆ０を発生する。した
がって周波数指令Ｆ＊は、負荷が軽いときに運転周波＠
ｆ、の信号自体に基くものであり、負荷が重いとき上記
のｆｌにΔｆｌを加えたものとなる。
・また増分周波数信号発生器９は、電圧指令信号ｖ′と
電圧上限信号Ｖ、を入力し、電圧指令信号Ｖ′の方がよ
り小さければ出力しないが、電圧指令信号ｖ′が電圧上
＠信号■虱より大きければこれらＶ′とｖＩＬの差に比
例した増分周波数信号Δｆ１を加算器１０へ出力する０
さらに加算器１０は運転周波数ｆ１の信号と増分周波数
信号Δｆ１を加算して周波数指令Ｆ０を発生する。した
がって周波数指令Ｆ＊は、負荷が軽いときに運転周波＠
ｆ、の信号自体に基くものであり、負荷が重いとき上記
のｆｌにΔｆｌを加えたものとなる。
かくの如き制御動作を要約すれば、電動機２の設定回転
速ｔ〜が決まる孝その回転速度・、から一義的に定まる
最高効率運転周波数ｆ１によってインバータ部分１を運
転するものにあって、電＃機２の負荷が軽いとき回転速
度ω、の増減をインバータ部分１の出力電圧の増減によ
って補正し設定回転速度＃証と一致せしめ、さらには電
動機２の負荷が重いときはインバータ部分１の出力電圧
を上限電圧に固定し、負荷の増加による実際の回転速［
＃。
速ｔ〜が決まる孝その回転速度・、から一義的に定まる
最高効率運転周波数ｆ１によってインバータ部分１を運
転するものにあって、電＃機２の負荷が軽いとき回転速
度ω、の増減をインバータ部分１の出力電圧の増減によ
って補正し設定回転速度＃証と一致せしめ、さらには電
動機２の負荷が重いときはインバータ部分１の出力電圧
を上限電圧に固定し、負荷の増加による実際の回転速［
＃。
の減少を運転周波数の増加によって補正して設定回転速
度ω菖と一致せしめるものとなるＯな詔前述の各信号へ
＊ ”＠ ＊ ｆｌ ＊ ■Ｚ■ｌｌ ＋ＶＺ ’ら、
Ｆ＃はアナログ信号はもとより、ディジタル信号による
ものであっても同一に作用可能であることは自明である
０以上、一実施例によって説明したように本発明によれ
ば、電動機の効率が式（３）に示される如（回転速度ω
、と運転周波［ｆの関数であってその結果設定回転速度
へか決まるに電動機効率が最大となる運転周波Ｉ！ｌ［
ｆｌは電動機固有のものであることを利用し、記憶器に
よるなどの手段によりこの最高効率運転周波数にインバ
ータ出力周波数を決定し、さらに負荷の重いとき増大さ
れる出力電圧を抑制しかつその運転周波数を最高効率運
転周波数よりも増加させることによって常に電動機の効
率をインバータ部分が出力し得る範囲内で最大となし、
しかも円滑な速度制御を行わしめるＶＶＶＦインバ−夕
を提供できる◇
度ω菖と一致せしめるものとなるＯな詔前述の各信号へ
＊ ”＠ ＊ ｆｌ ＊ ■Ｚ■ｌｌ ＋ＶＺ ’ら、
Ｆ＃はアナログ信号はもとより、ディジタル信号による
ものであっても同一に作用可能であることは自明である
０以上、一実施例によって説明したように本発明によれ
ば、電動機の効率が式（３）に示される如（回転速度ω
、と運転周波［ｆの関数であってその結果設定回転速度
へか決まるに電動機効率が最大となる運転周波Ｉ！ｌ［
ｆｌは電動機固有のものであることを利用し、記憶器に
よるなどの手段によりこの最高効率運転周波数にインバ
ータ出力周波数を決定し、さらに負荷の重いとき増大さ
れる出力電圧を抑制しかつその運転周波数を最高効率運
転周波数よりも増加させることによって常に電動機の効
率をインバータ部分が出力し得る範囲内で最大となし、
しかも円滑な速度制御を行わしめるＶＶＶＦインバ−夕
を提供できる◇
第１図は電動機の一相あたりのＬ形等価回路図、第２図
は回転速度を一定としたときのすべりに対する効率の関
係を示すグラフ、第３図は設定回転速度に対する最高効
率運転周波数の関係を示すグラフ、第４図は最高効率運
転周波数で運転したときの負荷に対する電圧・電流を示
すグラフ、第５図は本発明にかかる制御原理による負荷
に対する効率を示すグラフ、第６図は本発明による一実
施例を示すブロック図である・ １・・・ インバータ部分、２ ・・・三相銹導電動機
（％＃機）、３・・・・速度検出器、４・・・・速度設
定器、５・・ 周波数設定器、６・・・・電圧調整器、
７・電圧上限設定器、８ ・・ＩＪ ｉツタ、９・・・
・−増分周波数信号発生器、 １０・・・加算器〇特許
出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井 厚 為ｌの 為２ｎ 島３肥 −一す吻 −Ｕ −貢荷
は回転速度を一定としたときのすべりに対する効率の関
係を示すグラフ、第３図は設定回転速度に対する最高効
率運転周波数の関係を示すグラフ、第４図は最高効率運
転周波数で運転したときの負荷に対する電圧・電流を示
すグラフ、第５図は本発明にかかる制御原理による負荷
に対する効率を示すグラフ、第６図は本発明による一実
施例を示すブロック図である・ １・・・ インバータ部分、２ ・・・三相銹導電動機
（％＃機）、３・・・・速度検出器、４・・・・速度設
定器、５・・ 周波数設定器、６・・・・電圧調整器、
７・電圧上限設定器、８ ・・ＩＪ ｉツタ、９・・・
・−増分周波数信号発生器、 １０・・・加算器〇特許
出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井 厚 為ｌの 為２ｎ 島３肥 −一す吻 −Ｕ −貢荷
Claims (1)
- 可変電圧φ可変周波数出力を発生しｖｊ４電ＩＩＩＪ機
の可変速運転を竹うインバータにおいて、酵導電ＩＩＪ
惚の設定回転速度から一義的に定まる最高効率運転周波
数信号を出力する周波数設定手段と、前記設定回転速度
とＩ４電動機の実際回転速度の差により電圧指令信号を
与える電圧調整手段と、前記最高効率運転周波数信号を
入力し電圧上限信号を出力する上限設定器と、前記電圧
上限信号を入力しかつ前記電圧指令信号を得てインバー
タの出力電圧指令を発生する制限器と、前記電圧指令信
号および電圧上限信号を入力し増分周波数信号を出力す
る周波数信号発生器と、前記最高効率運転周波数信号お
よび増分周波数信号を得てインバータの出力周波数指令
を発生する加算器とを具備したことを性徴とするインバ
ータ制御装置ｌｌ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003467A JPS58123392A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | インバ−タ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003467A JPS58123392A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | インバ−タ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123392A true JPS58123392A (ja) | 1983-07-22 |
| JPH0140600B2 JPH0140600B2 (ja) | 1989-08-30 |
Family
ID=11558126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57003467A Granted JPS58123392A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | インバ−タ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123392A (ja) |
-
1982
- 1982-01-14 JP JP57003467A patent/JPS58123392A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0140600B2 (ja) | 1989-08-30 |
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