JPS58127592A - 電動機制御用インバ−タ - Google Patents

電動機制御用インバ−タ

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JPS58127592A
JPS58127592A JP57006115A JP611582A JPS58127592A JP S58127592 A JPS58127592 A JP S58127592A JP 57006115 A JP57006115 A JP 57006115A JP 611582 A JP611582 A JP 611582A JP S58127592 A JPS58127592 A JP S58127592A
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JP
Japan
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frequency
output
speed
inverter
input frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP57006115A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Fujii
洋 藤井
Akira Ishibashi
石橋 耀
Kenji Nanto
謙二 南藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P4/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of electric motors that can be connected to two or more different electric power supplies

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、誘導電動機など電源周波数によって速度制御
が可能な交流電動機の制御用インバータに関する。
誘導電動機(以下、IMという)は構造が簡単でローコ
ストであ)、シかも寿命が永く保守も容易であるという
メリットがあるため、小容量から大容量のもの<1で広
く用いられているが、従来はその回転速度を効率よく制
御すゐ方法がなかったため、用途が限られ、かつ、速度
制御を行なえば使用上好ましい用途においても上記のメ
リットを活かす九め、速度制御を行なわないで使用され
たシしていた。
しかして、近年に到り、種々の半導体素子が提供される
ようkなシ、商用電源の周波数とは無関係に任意の周波
数の出方を簡単に得ることができる静止形インバータが
現われ、IME供給する電源周波数を変化させることk
より極めて効率的な速度制御が可能になり、省エネルギ
化に対する関心のたかt夛と共に速度制御を行なうよう
KしたIMが種々の分野で広く使用され石ようになって
11え。
ところで、このようなインバータは、出方周波数を任意
に、しかも容易に制御し得るばかりではなく、その出力
電圧の制御も極めて効率的に、かつ容易に行なうことが
できるという特質があ〕、一方、INにおいては一般に
そのトルクを一定に保ったままで回転速度の制御が可能
であることが望ましい。
そこで、上記し大インバータによ、DIMの回転速度を
制御するようKしたシステムにおいては、インバータの
出力電圧をその出力周波数にほぼ比例して変化させ、は
ぼトルクが一定の状態で回転速度の制御が行なえるよう
KLIものが広く用いられている。
このようなインバータの一例を第1EK示す。
図において、1は商用交流から直流を得るための順変換
部、2は直流から3相交流を得る逆変換部、3はIM、
10〜20はダイオード、22社平滑用コンデンサ、3
0〜40はトランジスタ、ゲート・ターンオフ・サイリ
スクなどのスイッチング素子、42〜52はフリーホイ
ールダイオードである0 ダイオード10〜20は入力された三相の交流を整流し
、コンデンサ22に供給する。従って、コミ圧が得られ
る。
スイッチング素子3G−40は図示していないスイッチ
ング制御回路から供給されるゲート信号によってオン・
オフし、コンデンサ22の端子間に現われている直流電
圧を三相の交流電圧に変換してIM3に供給する。そし
て、上記したゲート信号を制御することにょ多IM3に
供給される三相交流の周波数と電圧を任意に制御すゐこ
とができ、これkよ!DIM3のトルクを一定に保った
ままでその回転速度を任意に制御することができる。
このときのインバータの出力周波数fo  と出力電圧
vo との関係は V@ ” & @f@ 十b      ・・”(])
但し、a、l)は定数 とな)、この(1)式が満足するように制御すれば上記
のようにトルク一定のもとでIMC)回転速度を任意に
制御することができる。そこで、この(1)弐における
定数a、bを、出力周波数fo の可使範囲の上限であ
る最大出力周波数f。max  に応じて所定の値に設
定してやれば、制御すべきIMの回転速度をトルク一定
の11で充分に低い速度から定格回転速度までの範sK
わたって制御することができる。
しかし麦から、この結果、上記し九従来のインバータに
おいては、出力周波数の最大値が設定値と異なった状態
で使用されると、充分に能力が発揮できなかった〕、過
負荷になりたシするという問題点があplこのため、入
力電源周波数が異なった場合にそのまま共通KIl!用
すゐことができず、互換性にとほしいという欠点があっ
た。
即ち、上記したトルク一定の条件を満すためには、上記
(1)式における定数a、bを最大出力周波数に応じて
変え、例えば第2図に示すように最大出力周波数が50
(HS)のときの特性Aと、それが60[Hz)のとき
の特性Bとを異なったものとしなければならない。なお
、とのj12HKおける出力電圧voは、最大出力周波
数におけゐ電圧を100C%3とした場合のtのである
0そうすると、電力供給事情が地域で異なるなどの理由
によ)、供給されてい名電力の周波数が異なっていた場
合、例えば日本では50[Hz)で給電されている地域
と60(Hs)で給電されている地域とが混在している
ことは周知のとおシである、その地域ごとにIMの定格
入力がそれに応じたものとなっているから、50(Hz
)の地域で60(Hz”1の最大出力周波数に設定され
ているインバータを使用したのでは、IMのトルクが定
格値まで得られず、反対に60[Hz)地域で5O(H
z)用のインバータを使用したときKFi、IMのトル
クが定格値以上になってインバータもオーバーロートニ
なpl しかも定格回転速度まで最大速度が達【7なか
った9すゐ。
従って、従来技術によるインバータでは入力周波数が異
なりていた場合には、8その*t*用することが困−で
充分な互換性が得られなかったのである。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除重、入力
周波数が変化した場合にもそのtま使用が可能で、常に
最大能力を発揮しながら過負荷などの虞れのない電動機
制御用インバータを提供するKある。
この目的を達成するため、本発明は、入力周波数に応じ
て出力周波数に対する出力電圧の特性が変化され、かつ
必要に応じて入力周波数に応じて出力周波数の最大値が
制限されるようにした点を特徴とする。
以下、本発明による・電動機制御用インバータの実施例
を図面について説明する。
第3図は本発明の一実施例の基本的構成を概略的に示し
たブロック図で、層変換部11逆質換部2.1M3、平
滑コンデンサ22などは纂1図の従来例と同じであ夕、
この図において、4は周波数検知回路、5は制御信号発
生回路、6は回転速度設定器、7はスイッチング制御回
路であゐ。
周波数検知回路4控供給されている交流電源の周波数、
即ち入力周波数を検知し、入力周波数信号f1 を発生
する。
制御信号発生回路5は速度設定器6で設定されの入力周
波数信号fi を入力とし、信号Nに対応して周波数制
御信号8fを発生すると共に、信号fi K対応して第
2図に示した特性A又はBのいずれかの特性を選択し、
その選択した特性に従って信号8fで表わされる出力周
波数fo K対応した電圧制御信号Sマを発生する働き
をする。
スイッチング制御回路7は周波数制御信号Sfと電圧制
御信号8v K応じて所定のタイミングとパルス幅のゲ
ート信号Gを発生し、逆変換部2のスイッチング素子3
0〜40(第1図)に供給してスイッチングを行ない、
これらの信号Sf (!:Svに対応した出力周波数f
、 と出力電圧V、の三相交流を発生して1M3 K供
給する働きをする。
従って、この実施例によれば、速度設定器6からの速度
指令信号NKよって1M3の回転速度をトルクが一定の
状態で任意に制御すゐことができ、その際、交流電源の
入力周波数が50[Hz)と60(Hz)のいずれとな
っても、それぞれに対応して出力周波数fo−に対する
出力電圧Voの関係が第2図の特性AとBのいずれかに
自動的に切換えられて動作するから、5o(Hz)と6
0[H篤〕のいずれの交流電源を対象としたシステムに
使用しても、常KiIk適な動作を行なうことがで暑、
IMの回転速度を正しく制御することができゐ。
次に、第4図に制御信号発生回路Sの一実施例を示す。
この篇4図において、65は周波数判別器、56は選択
回路、57はメモリ、s8はリミッタ、59は演算回路
である。
周波数判別器5SFi入力周波数信号fi K応じて最
大周波数制御信号mと選択信号nを発生する働きをする
選択回路56は選択信号nK応じてメモリ57から50
(Hz)用の定数(a、b)go と60(Hz)用の
定数(a、b)鋳 のいずれかを読み出し、それを演算
回路59にセットすゐ働1をすゐ。
リミッタ58は最大周波数制御信号mKK対応て速度指
令信号Nの最大値をso[Hz)又は60[Hz)のい
ずれかに制限する働きをする◎演算回路59は選択回路
s6からセットされた定数(a、b)go 又は(a*
b)s。のいずれがを用い、周波数制御信号8fを入力
として(1)式に示した演算を行なって出力周波数f・
に対応した出力電圧Voを逆変換部2から発生させるた
めの電圧制御信号8マを発生する働暑をする。
従って、この第4図に示した制御信号発生回路Sによれ
ば、交流電源の入力周波数が50(I(z)と60(H
z)のいずれとなり九場合でも、常に一定のトルクOも
とで1M3の1転速度を制御するのに必要な周波数制御
信号Sf と電圧制御信号Sマを得ることができる上、
この実施例によれば、最大周波数制御信号mがりiツタ
58に入力され、それによp周波数制御信号8f O最
大値を所定値に制御し、出力周波数foが入力周波数以
上に増加しないように動作するから、1M3に供給され
る電源の周波数の最大値は常に自動的に入力周波数と等
しい値に制限され、1M3の回転速度が定格値を超えて
制御されたシするのを防止することがで11:b。
ところで、IMを用いたシステムにおいては、速度指令
信号がIMの起動信号を兼ね1ているシステムもあ夛、
このようなシステムにおいては、速度指令信号Nが与え
られたとき、出力周波数fOがほとんどO[Hz〕から
立ち上ってゆき、最終的に信号Nで設定された最高速度
に対応した周波数に収斂するような制御を行なうのが望
ましい場合がある。
そこで、このような場合に適した本発明の一実施例を第
5図に示す。この図において、6oFi比で69、その
他は第4図と同じである。
クロツク発振器61F!比較回路6oの出力めl ″H
’レベルのときだけ発振し、クロック信号をカウンタ6
2に供給する。
D/A 63 Fiカウンタ62の出力をアナログ化し
て周波数制御信号Sf K変換する働きをする。
そこで、いま、成る大きさの速度指令信号Nが供給され
たとする。そうすると、これにょ1比較回路60の出力
が’H” Kな夛、り四ツク発振器61データは時間の
経過とともに増加し、D/A63の出力電圧は時間とと
4に直線状に上昇してゆく。
この結果、周波数制御信号8f %直線状に増加し、I
M3  (lllEs図)に供給される出力周波数fo
はは埋0(Hz)から所定の割合(これはクロック信号
の周波数で任意に定めることができる)で順次増加して
ゆ暑、これと同時に出力電圧Vo も増加してゆくので
、IM3は始動時の美人電流もはとんどなく、一定のト
ルクで安定に加速されてゆくととくなシ、スムーズな起
動を行なわせることができる。
やがて、周波数制御信号8fが速度指令信号Nと同じ値
にまで達すると、比較回路60の出力はそれまでのv′
H“から反転して”L’になる。そこで、この時点でク
ロック発振1)61a発振停止し、カウンタ62の出力
データの増加も停止するので、出力周波数foは速度指
令信号Nで設定された周波数となり、1M3の回転速度
を設定された仙に保つ。
従って、この実施例によれば、上記第4図の実施例と同
じ効果が得られるのに加えて、IM3が停止していたと
きに任意の値の速度指令信号Nをそのまま与えてスムー
ズに起動を行なわせることができるという効果が得られ
ゐ。
なお、以上の説明では、信号処理のほとんどをアナログ
的に行なうようにしているが、近年、このようなシステ
ムKFiマイコン(マイクロコンピュータ)が広く採用
されるようになってきてい石。
そこで、本発明においても、マイコンを用い、制御動作
の大部分をソフトウェア的に処理するようにしてもよい
また、以上の実施例では、入力周波数が50(”H2〕
と60(Hz :)の2m類の場合に限っていたが、本
発明においては、入力周波数が任意に変化した場合にも
適用可能なことはいうまでもなく、そのためKFi、例
えば第4図の実施例において、メモリ57に入力周波数
に応じて複数種類、例えば1種類の定数(a*b)x〜
(a、b)z  を用意し、それらの一つを入力周波数
に応じて選択するようKし九)、或いは簡単な演算によ
って入力周波数に対応した定数(a、b)f を算出す
るようにしてもよい。
以上説明したように、本発W14によれば、入力周波数
に応じて出力周波数に対す石出力電圧の函数関係が自動
的に最適な状IIK変化するから、従来技−の欠点讐除
き、入力周波数が変化した場合で4常に最大能力が発揮
でき、しかも過負荷の虞れがなくなシ、入力周波数に対
して充分な互換性を与えて汎用性に富み、ローコスト化
が容易な電動機制御用インバータを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は電動機制御用インバータの従来例を示す回路図
、菖2図は電動機制御用のインバータに必要な特性の一
例を示す特性図、第3図は本発明による電動機制御用イ
ンバータの一実施例を示すブロック図、第4図及び第5
図は制御信号発生回路のそれぞれ一実施例を示すプ党ツ
ク図である。 1・・・・・・層変換i、2・・・・・・逆変換部、3
・・・・・・I導電動機(IM) 、4・・・・・・周
波数検知回路、5・・・・・・制御信号発生回路、6・
・・・・・回転速度設定器、7・・・・・・スイッチン
グ制御回路。 夕候−暢

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 出力電圧を出力周波数の函数として変化させるよ
    うにした電動機制御用インバータにおいて、入力周波数
    を検知する手段と、出力周波数に対する出力電圧の函数
    関係を任tcK設定する手段とを設け、入力周波数に応
    じて上記函数関係を変化させるように構成したことをI
    l#黴とする電動機制御用インバータ。 2、特許請求の範囲第1項において、上記出力周波数の
    最大値を所定値に制限する手段を設け、出力周波数の最
    大値が入力周波数に等しくなるように構成したことを特
    徴とする電動機制御用インバータ。
JP57006115A 1982-01-20 1982-01-20 電動機制御用インバ−タ Pending JPS58127592A (ja)

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