JPS60261384A - 交流電動機の制御装置 - Google Patents

交流電動機の制御装置

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JPS60261384A
JPS60261384A JP59115712A JP11571284A JPS60261384A JP S60261384 A JPS60261384 A JP S60261384A JP 59115712 A JP59115712 A JP 59115712A JP 11571284 A JP11571284 A JP 11571284A JP S60261384 A JPS60261384 A JP S60261384A
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JP
Japan
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angle
motor
detector
controlled
inverter
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JP59115712A
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English (en)
Inventor
Akio Hirata
平田 昭生
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • 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
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements 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
    • H02P27/045Arrangements 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
    • 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
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inverter Devices (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は交流電源に接続されたコンバータと直流を交流
に逆変換して負荷である交流電動機に交流電力を供給す
るインバータと、コンバータとインバータ間の直流リン
ク回路に接続された直流リアクトルからなる交流電動機
の制御装置で、特に前記直流リンク回路を複数個使用し
て1台の交流電動機を運転する交流電動機の制御装置に
関するものである。
[発明の技術的背景とその問題点] 第1図はサイリスタモータと呼ばれる従来の交流電動機
の制御装置の一例を示す。この図で10は三層交流電源
、11はしゃ断器、12はサイリスタにより構成された
コンバータ、1,3は平滑用直流リアクトル、14はサ
イリスタにより構成された120°通電のインバータ、
15はインバータ14の負荷である交流電動機、151
は交流電動機15の界1ift巻線、152は界磁巻線
151に電力を供給する界…コンバータ、16は速度設
定器、24は前記交流電動機15の速度を検出する速度
検出器、17は速度制御器、18は電流制御器、19は
前記コンバーター2の出力電圧を制御する位相制御器、
20は電流検出器、23は前記インバータの重なり角を
検出する重なり角検出器、22は電圧検出器、21は制
御進み角β制御器である。
第1図より明らかなように、三相交流電8110からの
交流電力はコンバーター2により直流可変電圧に変換さ
れ、直流リアクトル13で平滑された上で、これをイン
バーター4により交流電力に逆変換して負荷の交流電動
機15に供給するものである。
コンバーター2およびインバーター4を制御す: る制
御回路は、速度設定器16により設定された1 速度基準信号と速度検出器24により検出された交流電
動機15の速度が速度制御器17により比較増幅され電
流基準信号となる。この電流基準信号は電流検出器20
により検出された電流と電流制御器18で比較増幅され
て位相制御器19に与えられ、位相制御器19は前記コ
ンバータ12の出力電圧を制御する。一方、重なり角検
出器23は電流検出器20により検出したtR流や電圧
1周波数をもとにインバータ14の重なり角Uを検出し
、この重なり角Uと電圧検出器22で検出したインバー
タ14の出力電圧より制御進み角β制御器においてイン
バータ14の各サイリスタの点弧タイミングを決め出力
周波数を制御する。ここで、制御進み角βはインバータ
14のサイリスタにより決まる一定値の転流余裕角γお
よび重なり角Uの和で与えられるγ一定制御であり、重
なり角Uは交流電動II!115の電流が大きくなると
ともに増え第2図に示す如くなる。
このような制御を行なう交流電動機の制御装置において
、コンバータ12、直流リアクトル13、インバータ1
4で構成される直流リンクを第3図に示すように複数個
有するものがある。第3図において、121と122は
コンバータ13rと132は直流リアクトル、141と
142はインバータである。この図では第1図と同様に
コンバータ121.122、直流リアクトル13!。
132、インバータ141.142は作用するが、この
時交流電動機15は電気角度で30゛位相のずれた三相
巻線を2組有しており、インバータ141とインバータ
142よりそれぞれ30゛位相のずれた電力を供給する
。このように構成すると交流電動機15の発生トルクに
含まれる脈動トルク成分が低下し、信頼性の高い可変運
転ができる。
伯方第3図の如く構成された交流電動機の制御装置にお
いて、インバータ141や142のサイリスタに印加さ
れる電圧波形を第4図に示す。第4図(A)は前記サイ
リスタの印加電圧波形例で、時刻t1でサイリスタが導
通し、時刻t2で交流電動機15の逆起電力が前記サイ
リスクに逆バイアス電圧として印加され、前記サイリス
タを消弧させるが、この逆バイアス電圧波形118IT
部の拡大波形を第4図(B)に示す。この図で転流余裕
角γは時刻t2より時刻t4までである。従って第1図
の如くインバータ14が一組で交流電動機15を運転す
ると時刻t2より時刻t4までが逆バイアス電圧期間と
して有効に作用する。この関係は(制御進み角β−重な
り角U=転流余裕角γ)として第2図の如く示される。
しかし第3図の如くインバータ141と142を複数個
使用して交流電動機15を駆動する時には、インバータ
141が転流動作を開始してからインバータ142が3
0’後に転流動作を開始する。従って第4図(B)に示
す如く(30°−重なり角U−実効転流余裕角γ′ )
となる実効転流余裕角γ′は時刻t2から時刻t3まで
となりこの期間が前記サイリスタに逆バイアス電圧を与
える期間となる。時刻t3から時刻t5までは他の前記
インバータの転流動作によって生じる重なり角Uに相当
する。
前述のインバータ141と142を使用して交流電動機
15を駆動する時の第2図に対応した制御進み角β、転
流余裕角γ、重なり角U、実効転流余裕角γ′の関係を
第5図に図示する。この図に示すように(転流余裕角γ
十重なり角U)が30°より大きくなると実効転流余裕
角γ′が減少して行く。このようにサイリスタモータで
は実効転流余裕角γ′が変化して、前記インバータ14
のサイリスタが要求する逆バイアス電圧期間より実際の
逆バイアス電圧期間が減少すると安定な運転ができない
即ち、第2図の如〈従来の転流余裕角γ一定制御を行な
っても、インバータ14が複数個の回路で構成される時
には安定なサイリスタモータ運転が出来ない欠点があっ
た。
またこのような交流電動機の制御ti I置において、
運転速度を急変したり、負荷を急増したりした場合に、
重なり角lの検出遅れや制御進み角βの制御遅れなどが
生じて、実効転流余裕角7″が過渡的に減少して、イン
バータ14の転流が不安定になるなどの欠点があった。
[発明の目的コ 本発明は以上述べる従来方式の欠点に鑑みてなされたも
ので、交流電動機を急加減速したり、負荷急増してもイ
ンバータが転流失敗することなく安定に運転でき、かつ
運転力率と運転効率の高い制御進み角β制御を可能とし
た交流電動機の制御装置を提供することを目的としてい
る。
[発明の概要] 本発明は前記する如く制御進み角βが30″より大きく
なっても実効転流余裕角γ′を所定値確保するように制
御するが、交流電動機の速度あるいは速度基準の加減速
率の大きさ、電流の大きさあるいは電流の変化率の大き
さに対応して重なり角Uを決め、制御進み角βを制御す
るようにしたものである。この時実効転流余裕角γ′は
一定角度となるように制御しても良く、高速領域などの
所定速度領域で一定時間制御しても良い。
[発明の実施例] 本発明の実施例を第6図の回路構成と、第7図を使用し
て説明する゛。第6図において第3図と同一番号を付し
た回路構成要素は同一機能である。
この図で25は重なり角検出器、2Gは実効転流余裕角
γ′検出器、27は加減速率検出器、28は重なり角設
定器、29はスイッチである。
第6図において重なり角検出器25は第3図の重なり角
検出器23と同様の機能を有するが、重なり角Uは交流
電動機15の電流1aや制御進み角βなどの関数として
決る。従ってこれらの入力信号から重なり角Uを演算す
る。重なり角検出器25の出力信号はスイッチ29を介
して制御進み角β制御器21と実効転流余裕角γ′検出
器26に入力する。また重なり角設定器28の出力信号
もスイッチ29を介し・で重なり角検出器25の出力信
号と切換えられることが出来る。実効転流余裕角γ′検
出器26は、制御進み角βが30’ より小さい領域で
はく制御進み角β−重なり角+、1 )を、制御進み角
βが30°より大きい領域ではく30°−重なり角U)
を演算して実効転流余裕角γ′をめ、この出力信号を制
御進み角β制御器に与える。
制御進み角β制御器21は、前記する入力信号と電圧検
出器22で検出した交流電動機15の入力電圧位相より
制御進み角βを制御し、インバータ14(14rと14
2)の各サイリスタの点弧タイミングを制御する。この
時、本発明では、交流電動1115の入力電流1aが負
荷変動や速度変動によって急変するのを加減速率検出器
27で検出し、通常は重なり角検出器25の出力信号側
をスイッチ29は閉じているが、所定の加減速率を検出
した時スイッチ29を重なり角設定器28の出力信号側
を閉するように切換える。このように制御すると過渡的
には実効転流余裕角γ′が変化するが、重なり角検出器
21の検出遅れの影響などを除去して、インバータ14
(14tと142)の安定な運転を継続できる。
第7図に前記の制御例を図示する。この図において、電
動機15の速度が図示のように変化するとその入力電流
■aも図示の如く変化する。時刻1、までは、速度の変
化がほとんどないから負荷の変化もほとんどなく重なり
角検出器25の出力信号側で制御進み角βが制御さ机る
。時刻11より時刻t2までは速度が急増するからこの
期間は加減速率検出器27が動作し、重なり角設定器2
8の出力信号側で制御進み角βが制御される。
この制御は前記入力電流1aが所定値まで減少する時刻
t21 まで続く。時刻[21より時刻t3までは時刻
trIJ、前と同様に制御される。時刻t3より時刻t
4までは交流電動機15の速度は一定であるが負荷量が
変化し前記入力電流1aが急増するが、この期間は時刻
t1より時刻t21までと同様に制御される。これは前
記入力電流Iaが所定値以上に急増するためである。時
刻t4以降は時刻t1以前と同様に制御される。
このように制御進み角βを制御すると、実効転流余裕角
γ′は図示するように定常時は一定に制御されるが、入
力電流1aが変化する過渡期にはく時刻t1より時刻t
11、時刻t2より時刻j ′”0期1な5)には微増
′j?′が加減速率検出器27と重なり角設定器28の
作用によって、重なり角検出器25の検出遅れを除去し
た安定な運転ができる。
以上説明のように本発明によれば、実効転流余裕角γ′
を必要最小限の値に各運転モードで制御するから、制御
進み角βを小さくして電動機15を運転することができ
、この結果運転力率を向上させ併せて運転効率を向上さ
せることができる。
本発明で制御する実効転流余裕角γ′は各運転モードで
角度一定に制御することに限定するものではなく、高速
運転領域などでは実効転流余裕角γ′検出器26に第6
図破線の如く速度検出器24の速度検出信号を入力して
、実効電流余裕角γ′を前記速度検出信号で割ると実効
転流余裕時間が得られるから、この実効転流余裕時間を
一定制御しても良い。
加減速率検出器27の検出手段を特に限定するものでは
なく交流電動機15の入力N流1aのレベル、変化率、
速度設定器16の設定信号や速度検出器24の速度検出
信号の変化率などによって判別してスイッチ29を操作
して良い。
また第6図に示す如く速度設定器24の速度検出信号や
、電圧検出器22の検出電圧信号を重なり角検出器25
に入力して、重なり角Uを演算しても良く、また電圧検
出器22の検出電圧信号より直接型なり角Uを検出して
も良い。本発明では重なり角Uの検出手段を特に限定す
るものではない。
他方、本発明の説明で述べた実効転流余裕角γ′の一定
制御や実効転流余裕片間一定制御は、交流電動機15の
全速度i囲で行なうもののみに限定するものではなく、
所定の速度範囲でのみ行なっても良い。
その池水発明の要旨を変更しない範囲で、実施出来るも
のである。
[発明の効果] 本発明によれば、実効転流余裕角γ′または実効転流余
裕時間がほぼ一定に所定の速度範囲で制御され、交流電
動機の負荷や速度が2変しても安定で、運転力率が高く
運転効率の高い交流電動機の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の交流電動機の制御装置の70ツク図、第
2図は電流raと制御進み角β、重なり角Uの関係を示
す図、第3図はインバータを複数個使用した従来の制御
装置のブロック図、第4図は第3図の転流余裕角γを説
明する波形図、第5図は第2図に対応した図、第6図は
本発明の一実施例を示すブロック図、第7図は本発明に
よる実効転流余裕角γ′の制御例を示す図である。 10・・・三相交流電源、11・・・しゃ断器、12・
・・コンバータ、121.122・・・コンバータ、1
3・・・直流リアクトル、131,132・・・直流リ
アクトル、14・・・インバータ、141.142・・
・インバータ1.15・・・交流電動機、151・・・
界磁巻線、152・・・コンバータ、16・・・速度設
定器、17・・・速度制御器、18・・・電流制御器、
19・・・位相制御器、20・・・電流検出器、21・
・・制御進み角β制御器、22・・・電圧検出器、23
・・・重なり角検出器、24・・・速度検出器、25・
・・重なり角検出器、26・・・実効転流余裕角検出器
、27・・・加減速率検出器、28・・・重なり角設定
器、29・・・スイッチ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 に 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 錬崖 7 吊7 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流電力を直流電力に変換するコンバータと、この直流
    電力を平滑化する直流リアク1〜ルと、直流電力を逆変
    換するインバータと、このインバータで駆動される交流
    電動機を有し、少なくとも運転位相が30°位相のずれ
    た前記インバータを2組設けて、前記置台の交流電動纏
    を駆動するようにした交流電動機の制御装置において、
    前記交流電動機に流れる電流の重なり角11を検出する
    手段と、所定の重なり角に対応した値を39定する重な
    り角設定手段と、前記交流電動機の加減速率を検出する
    加減速率検出手段を設け、前記インバータを構成するサ
    イリスタの点弧タイミングを決める制御進み角βを制御
    する時、少なくとも運転周波数の高い所定の運転領域で
    前記加減速率検出手段が所定の加減速率を検出した際に
    、前記型なり角検出手段の出力に替え、前記型なり角設
    定手段の出力を与えて実効転流余裕角又は実効転流余裕
    時間を一定に制御することを特徴とする交流電動機の制
    御装置。
JP59115712A 1984-05-04 1984-06-06 交流電動機の制御装置 Pending JPS60261384A (ja)

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