JPS605791A - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents

誘導電動機の制御装置

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JPS605791A
JPS605791A JP58112789A JP11278983A JPS605791A JP S605791 A JPS605791 A JP S605791A JP 58112789 A JP58112789 A JP 58112789A JP 11278983 A JP11278983 A JP 11278983A JP S605791 A JPS605791 A JP S605791A
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voltage
torque
current
capacitor
regenerative
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JP58112789A
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Isamu Ukai
鵜飼 勇
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、インバータで駆動される誘導電動機の制御装
置にかかり、特ζ−回生制動時の回生エネルギを抑制す
る回生トルク制限回路(二関するものである。
[発明の技術的背景とその問題点] 誘導電動機の一相分の等価回路を第1図に示す01は励
磁インダクタンスLo、2は二次等価負荷R2/Sであ
る。
ここζ二R2は電動機二次巻線抵抗、Sけ電動機のすべ
りであり、電動機−次巻線抵抗、−次もれインダクタン
ス、励磁コンダクタンスおよび二次巻線インダクタンス
は無視している。
第1図Cおいて、端子A、B間In角周波数ω1゜大き
さElの交流電圧を印加しfc場合、電動機の励磁イン
ダクタンス1に流れる電流、つまり電動機励磁′電流I
Oは Io = ”1/ωILO−−−−−−−−−−−−(
1)となる。また電動機二次巻線に流れる電流I2H:
である。
第1図かられかるように、励磁電流■o/′iインダク
タンス負荷に流れる電流であるから印加電圧Blに対し
て、90度位相が遅れており、二次巻形aに流れる電流
I2は抵抗負荷に流れる電流である≠−ら〔印加電圧E
lと同相である。
一方宙1動機内回転磁界の大きさΦは励磁電流IO(ニ
ル例するから Φ== KI IO−−−−−−−−−−−−−−−(
slとなる。K1は比例定数である。
ここで、任意のいかなる周波数1−お0ても磁束の大き
さΦが一定となるよう(二、つまり、励磁電流工0が一
定となるようご二制御するC−は、(1)入力λられか
るようにEl/ωlが一定となるよう?1制御すればよ
い。
一方電動後の発生トルりT(は磁束の大きさΦと磁束中
の二次巻締導体;ユ流れる電1流I2の積(二上ヒ91
1するから T = K2ΦI2 −−−−−−−−−−−−(4)
となる。K2は比例定数である。
従って磁束の大きさΦが一定となるようC二fli制御
されている場合、トルクTの大きさは電動機二次巻線電
流I2の大きさ5ニル例することがわかる。
また、前述したよう【:、任意の周波数C二おいて、周
波数を固定すると、印加電圧E1け一章的に定数となる
から(2)式はその周波数では I2= KB S −−−−−−−−−−−−−−−(
5)となり、電動機発生トルクTは T = K48 −−−−−−−−−−−−−〜 (6
)となる。ここでに8は定数であり、K4tI′i周波
数を固定した場合の定数となる。
また、電動機−次電流1.の大きさけ、励磁電流ioと
二次巻線電流i2のベクトル和であり、励磁電流10と
二次巻線電流12は直交関係(−あるから、11=、/
IO”+I22−−−−−−−−−−−(γンとなる。
従って励磁電流IOが一定、つまり磁束が一定となるよ
うに制御した場合、電動機の必砂とするトルクTがまれ
ば(2)式より となるよりな工2をめ、(γ)式よりめた亀??!1+
機−次電流IIとなるよう(二、電動機−次電流を流す
と共に、(6)式よりめたすべり8+二相当したすべり
周波数分を電動機同期回転数に加算した霜゛5源周波数
を与えることにより、電動機は必要とするトルクを発生
し、速度制御を行なうことが出来る。
これら誘導電動機の性質≦二基いて、従来からインバー
タf二より誘導電動機のすべり周波数制御を行なう誘導
電動機制御装置が用いられて来た。第2図(−その系統
図を示す。
第2図において、交流電源を直流に変換する整流器3と
負荷側無効電力を吸収するコンデンサ4より禍°成され
る直流電源は正側母線と負側母線間C二1対ずつ直列に
接続されたトランジスタ等のスイッチング素子5が並列
613組接続され、各スイッチング素子に逆並列に整流
素子6が接続さ八たインバータ6Al−直流電圧を印加
し、さらに3対のスイッチング素子の中性点より、2線
は電流検出器7.8を経て誘゛導電動機9に、他の1線
は直接−導電動機9に接続する。
誘導電動機9の速度は速度検出器10により検出され、
速度検出信号V8として出力される。
速度設定器11で設定された誘導電動機9の設定速度V
SRは速度制御回路12において速度検出信号V8と比
較演算されトルク基準信号T9を出力する。
また、関数発生器13はトルク基準信号ぜに対して(7
ン式の関係を有する信号と1.て誘導電動機9の電流基
準信号IIWを発生する。
捷た、トルク基準信号T9は調整器14を介してすべり
周波数に対応する電圧信号SVに変換される。
この電圧信号SVは速度検出信号■8と和をとられ、電
圧−周波数変換器I5に入力され周波数信号fol二変
換される。
正弦波電流基準発生回路16は電流基準信号IIWと周
波数信号foとを合成し、電流の大きさが11で出力周
波数がfoである正弦波電流基準工R′を発生させる。
また正弦波電流基準発生回路17は正弦波電流基準IR
W +一対し大きさが同じで位相が120°遅れた正弦
波電流基準IS9を発生させる。
正弦波電流基準IR″はR相の電流制御回路18 Cて
R相の負荷電流である電流検出器7の出力IRと比較増
幅されてR相の電圧基準yR%となり、パルス幅変調回
路19を介してR相のスイッチング素子を制御し、負荷
電流IRが電流基準IR9通すを1流れるよう5二制御
する。
同様に正弦波電流基準工sNはS相の電流制御回路20
にてS相の負荷電流である電流検出器8の出力Isと比
較増幅されてS相の電圧基準V 8 Mとなり、パルス
幅変調回路21を介してS相のスイッチング素子を制御
し、負荷電流工8が電流基準IsH通す【1流れるよう
に制御する。
インバータ6人は三相3線式であるため、任意の時間f
二おける各相電圧の和は零となる性質から、T 相(D
 電圧基準VT”u VR″+VB’ + VT” =
 Of fx bちVT” = −(VR”+VS”)
 トナル必要カhル。
従ってT相の電圧基準vT9は電圧基準発生回路22+
二より、Raft流制御回路18の出力であるR相電圧
基準VR″とS相電流制御回路20の出力であるS相電
圧基準■8′とを合成して発生され、パルス幅変調回路
23を介してT相スイッチング素子を駆動している。
一方、誘導電動機IOが回生動作となった場合は、回生
エネルギはスイッチング素子5と逆並列に接続された整
流素子6を介してコンデンサ4に貯えられる。その結果
コンデンサ4の電圧は上昇する。
回生制御回路24にて、上記コンデンサ電圧を検出し、
コンデンサ電圧が所定の値以上となった場合、スイッチ
ング素子25をオンさせる信号をスイッチング素子25
+二送り、スイッチング素子25をオンさせるととC二
より上記回生エネルギを制動抵抗器261−て熱に変換
して吸収している。
このような方式において、回生エネルギが大きくて制動
抵抗器で吸収出来なくなると、コンデンサ4の電圧がさ
らに上昇し、制動抵抗器26に流れる電流、つまりスイ
ッチング素子25に流れる電流が増加して素子の定格を
越えたり、インバータ回路を構成するスイッチング素子
5の定格電圧を越え、装置を破壊させる恐れがある。
このため、コンデンサ4の端子電圧を監視し、コンデン
サ電圧が予め設定しである危険電圧に達した時、異常と
して、インバータの機能を完全2−停止(全停止)させ
ていた0従って、以後運転の続行が不可能であった。
[発明の目的] 本発明は、インバータで駆動される誘導電動機の制御架
9において、回生制動時C二回生エネルギが過大(二な
ったとき制動トルクの基準値を低減させ、これによって
直流側コンデンサの過電圧や制動抵抗の過電流を防止し
て制動運転を安定に継続できるよう1ニした合理的な誘
導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、可変電圧可変周波数のインノく一夕で駆動さ
れる誘4電動機をトルク制御ループを含む速度制御回路
を介して可変速制御する誘導電動機の制御装置(二おい
て、回生制動時の直流側過電圧、制動抵抗過電流または
交流電源への回生電流の過電流を検出し、上記過電圧ま
たは過電流に応じて上記トルク制御ループl二おけるト
ルク基準を低減させるトルク制限回路を設け、回生回路
の吸収可能なエネルギの範囲で回生制動を行なわせ、こ
れC二よって回生制動運転を継続して安定に1行なわせ
るようにしたものである。
[発明の実施例] 本発明の一実施例を第3図(二示す。
第3図1−おいては、コンデンサ4と並列に過電圧検出
器27を設けると共(二、過電圧検出器27の検出出力
l二応じて動作するトルク制限回路28を速度制御増巾
器12と直列C二挿入し、速度制御増巾器12から出力
されるトルク基準T′*をコンデンサ4の過電圧に応じ
てTl*、二低減させている。
その他は第2図と同じである。
回生回路で吸収し得る電力P1は第3図におけるブロッ
ク図では、制動抵抗器26の抵抗(+iI Rと、スイ
ッチング素子25の定格電流■およびコンデンサ電圧V
e r二より定まる。
スイッチング素子25のオン・電圧を無視すると、スイ
ッチング素子25がオンした時に制動抵抗26薯二■C
2 消費される電力P1はPj=1−となる。
但し、この時制動抵抗器26に流れる電流、つまりスイ
ッチング素子25に流れる電流は、スイッチング素子2
5の定格電流ICを越えてはならないからである。
ここで、制動抵抗器25の抵抗を下げ、スイッチング素
子の定格電流の大きなものを使用すると、回生回路で吸
収し得る電力量を増加できるが、コスト高となる。従っ
て、回生回路はインバータ容量またげ電動機容量Eユ合
わせて選定される。
つまり、回生回路で吸収し得る電力P1と回生電力PR
とは一般にP、 ) PRの関係が成立するように回生
容量を選定している0 しかしながら、機械イナーシャの非常に大きな負荷、急
減速の必要な用途に対しては、上記条件が満たされずP
、 (PRの状態が発生し得る。
その結果として、回生エネルギを回生回路にて吸収し得
なかった電力PR,−P、によりコンデンサ端子電圧の
上昇として表われる。
従って、コンデンサ端子電圧が回生制御回路24の設定
電圧よりも上昇した場合、過電圧検出回路27はその電
圧上昇の割合に応じてトルク制限回路28の制限値を変
え、電動機の発生トルクを減少させる様にトルク基準信
号T*を小さくシ、回生エネルギを減少させ、P、<P
Rとなるようにし、コンデンサ端子電圧の上昇を抑え、
コンデンサ電圧が危険電圧に達しないようにする○ 第4図1−コンデンサ端子電圧VCに対するトルク基準
値T18の関係を示す。
図中、C点は回生制御回路動作点であり、D点からトル
ク制限回路28が動作し、コンデンサ電圧VCが上昇す
るに従ってトルク制限がかけられる。
E点は危険電圧である。図中、C点り点は同一電圧値と
なってもかまわない。
本発明の他の一実施例を第5図に示す。
第5図においてにr1第3図5−おけろ過笥、圧検出器
27の代り5二過電流検出器30が設けられており、電
流検出器29を介して制動抵抗器26に流れる制動電流
を検出し、これが設定値を超えたとき過電流検出信号を
出力し、トルク制限回路28を介してトルク基準T*を
T1*+−低下させている。他は第3図1と同じである
さらに第6図は本発明の他の実施例を示すもので、この
場合は、順変換器として第2図、第3図、第5図;二お
ける整流器3の代りに制御可能スイッチング素子:31
と逆並列整流素子32をブリッジ接続した順変換器3A
が用いられると共■二、制シリ抵抗器26を含む血流側
回生回路が除かれており、回生エネルギは交流電源側へ
回生される。
すなわち回生電流基準発生回路35をコンデンサ4【二
並列に接続し、コンデンサ匍゛1圧VCの上昇1ユ応じ
て回生電流基準IRRFを発生させ、回生電流相1j碑
回路36を介して順変換器3Aの通電を制御t/%交流
實、錘への回生電流をIREFに応じて制御する。
さらCユコンデンサ電圧Vcが過′亀圧1−なると過電
圧検出器27およびトルク制限回路28を介して制動ト
ルクを低減させている。
−ま7’ic第7図は本発明のさらξ二個の実施例を示
すもので、第6図における過電圧検出器27の代りg二
、回生電流基準発生回路35の出力電圧が所定値を超え
たとき動作する過電流検出器37を用い、その出力に応
じてトルク制限回路28を介してトルク基準T*をTl
*l二低涯させている。他は第6図と同じである。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、インノ(−タで駆
動される誘尋電動機の制御装置1−おl/1て、直流回
路捷たげ交流電源への回生エネルギが過大になったとき
回生トルクのトルり基準を低下させ、これによってIG
流回路のコンデンサの過電圧、化1]勤抵抗の過電流ま
たは交流電源への回生電流の過大C二なるのを防止して
制動運転を安全に継続できる安定な誘導@動機の制御装
置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘4電動機の一相分の等価回路、第2図は従来
の銹導電動機の制御装置の一例を示す系統図、第3図は
本発明の一実施例を示す系統図、第4図は第3図C二お
けるコンデンサ電圧VCとトルり基準Tとの関係を示す
図、第5図〜第7図はそれぞれ本発明の他の実施例を示
す系統図である。 3 整流器 3A 順変換器 4 コンデンサ 5,25.31 スイッチング素子6
.32 整流素子 6人 インバータ9 誘導電動機 
■0 速度検出器 12 速度制御回路 13 関数発生器14 調整器 
151!圧−周波数変換器16.17 正弦波電流基準
発生回路 18.2(+ 電流制御回路 19、21.23 パルス巾変調回路 22 電圧基準発生回路 24 回生制御回路26 制
動抵抗器 27 過電圧検出器28トルク制限回路 3
0,37 退部;びr、検出器35 回生電流基準発生
回路 36 回生電流制御回路 代理人 弁理士 猪 没 祥 晃(ほか1名)第1図 第4図 →VC

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 可変′出、比可変周波数のインバータで駆動される誘導
    電動機をトルク制御ループを含む速度制御回路を介して
    可変速制御する誘導電動機の制御装置において、回生制
    動時の直流側過電圧、制動抵抗過電流または交流電源へ
    の回生電流の過電流を検出し、上記過電圧またけ過電流
    (一応じて上記トルク制御ループl二おけるトルク基準
    を低減させるトルク制限回路を設けたことを特徴とする
    誘導電動機の制御装置。
JP58112789A 1983-06-24 1983-06-24 誘導電動機の制御装置 Pending JPS605791A (ja)

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