JPS607472B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導形電動機を電流制御形ィンバータを介し
て直流電源により駆動するようにしてなる電動機の制御
装置に関するものである。

一般に誘導形電動機はブラシレス電動機として優れた構
造を有しており、これの速度制御にィンバータを用いる
ことはよく知られている。

この場合のィンバータとしては、制動時の回生制御が容
易となる電流制御形ィンバータが多く使用されるが、こ
の電流制御形ィンバー外ま駆動時と回生制勤時とを問わ
ず、電流方向が常に一定となる特性を有する。そして、
電圧制御のできない、例えばバッテリ電源のような直流
電源により駆動する場合には、電流制御のために直流電
源と電動機を制５御するィンバータとの間に直流電流を
断続制御するチョッパを設ける必要がある。しかして、
このチョツパは方向性を有し、一方向にしか電流を通さ
ないので、回生制御時には主回路の極性を切換える必要
が生じる。０ 本発明は、前記のような電動機の制御装
置において、回生制御時に主回路を切換えるようにする
と、構成が複雑となり技術的にも経済的にも不利となる
欠点があるので、このような欠点を解消するため回生制
御時に主回路の切換を必要とせず、５しかも低速領域ま
で安定に回生制動のできる、構成の簡単な電動機の制御
装置を得ることを目的とするものである。

本発明による制御装置は、誘導形電動機を電流制御形ィ
ンバータを介して直流電源により駆動す０るようにした
ものにおいて、前記直流電源とィンバータとの間に、第
１のチョッパと第１のダイオードとを同一樋性に直列接
続してなる第１の直列回路および第２のダイオードと第
２のチョッパとを同一極性に直列接続してなる第２の直
列回路を２５同一極性に並列接続してなる電流制御回路
を設け、この電流制御回路の両端間に直流リアクトルお
よび前記ィソバータを介して、前記電動機を接続すると
ともに、電流制御回路の前記各直列回路のチョッパとダ
イオードとの接続点間に直流電源を接続してなり、駆動
時には前記２つのチョッパの一方を断続動作させ、他方
を連続通電動作させ、かつ制動時には前記２つのチョッ
パを同期的に断続動作させるように構成される。

次にこのような本発明を図に示す実施例について説明す
る。

第１図は本発明実施例装置の構成を示すブロック回路で
あり、この図において、１は誘導形電動機、２は電流制
御形ィンバータ、３は直流電源、４は電流制御回路、５
は直流リアクトル、６は電流検出器であり、これらによ
り電動機駆動主回路が形成される。

この主回路中におかれた電流制御回路４は、２つのチョ
ツパ４１および４２と２つのダイオードとを１個づつ同
一極性に直列援続して２つの直列回路を形成し、この直
列回路相互を同一極性に並列接続して構成される。この
場合、２つのチョッパとダイオードの直列回路はチョッ
パとダイオードの接続順序が相互に入れ換えられている
。このような本発明装置において、ィンバータ２は、ィ
ンバータ制御器１３により速度設定器１ １より与えら
れる速度設定値と電動機１の速度を検生する速度検出器
７より与えられる速度実際値との偏差に応じて速度指令
すなわちトルク指令を発生する速度指令器１２の出力に
対応して出力周波数が制御され、設定速度に対応した周
波数の交流出力電圧を発生して電動機１に供給する。

しかして、主回路電流を制御するため、速度指令器１２
からの速度指令に対応する電流指令を発する電流指令器
１４が設けられる。電流調節器１５はこの指令器１４か
ら与えられる電流指令値と電流検出器６より与えられる
主回路電流の実際値との偏差に相応する出力を発生し、
この出力に応じた断続時間比でチョッパを断続させるた
めのオン・オフ信号を発生するチョツパ制御器１６に与
える。チョッパ制御器１６の出力信号は電流制御用のチ
ョッパ４１に直接、そして回生制御用のチョッパ４２に
アンドゲ−ト１９を介して与えられる。チョツパ４２に
はさらにアンドゲート２０を介してチョッパを連続通電
動作させるための連続オン信号がオン信号発生器１８よ
り与えられる。アンドゲート１９の制御入力端１９ａお
よびアンドゲート２０の禁止入力端２０ａには速度指令
器１２の指令信号の極性により駆動動作過程と制動動作
過程とを判別し、制動動作過程のとき「１」信号を発生
する動作検出器１７の出力が与えられる。このような本
発明装置の動作は次のとおりである。すなわち、今速度
設定器１ １より与えられる設定値より電動機１の実際
速度が低い場合は、その偏差に応じて速度指令器１２よ
り加速指令が出される。

これに応じてィンバータ制御器１３がィンバータ２を制
御し、その周波数を上昇させ、電動機１の速度を上昇さ
せるようにする。これと同時に動作検出器１７が指令器
１２の出力の極性により、この場合は、実際速度が設定
値より小さいので出力は正となるため、駆動動作過程で
あることを判別し、第２図ａの駆動期間に示すように「
０」信号を発生する。このため「アンドゲート１９が閉
じられ、アンドゲート２０が関らかれるので、電流制御
回路４のチョッパ４２には第２図ｄに示すようにオン信
号発生器１８より連続オン信号が与えられる。したがっ
て、チョツパ４２は連続通電動作をする。他方、電流指
令器１４が速度指令器１２の出力に応じた電流指令値を
発生し、電流調節器１５がこの電流指令値と電流検出器
６から与えられる主回路の電流実際値との偏差に応じた
出力を発生し、チョッパ制御器１６に与える。チョッパ
制御器１６はこの与えられた電流調節器１５の出力に応
じてチョッパの断続時間比を定めるオン・オフ信号（第
２図ｃ）を発生し、チョツパ４１‘こ与える。このため
、チョツパ４１は電流指令に応じた断続時間比で断続動
作し、主回路電流を断続制御する。この状態では、チョ
ッパ４２が連続通電動作をするので、主回路電流はチョ
ッパ４１の導通期間においては、電源３−チョッパ４１
−直流リアクトル５−ィンバータ２（電動機１）−チョ
ッパ４２一電源３の回路で、電源３より流れチョッパ４
の遮断期間においては、直流リアクトル５に貯えられた
電磁エネルギーにより直流リアクトル５ーィンバータ２
（電動機１）−チョッパ４２−ダイオード４４一直流リ
アクトル５の回路で流れ、電動機１に駆動トルクを発生
させる。

よって、電動機１の速度が設定速度まで上昇させられる
。このときの電源３の出力電流は当然のことながら第２
図ｂの駆動期間に示すように正極性の電流だけとなる。
次に、電動機１の実際速度が設定速度より高くなった場
合には速度指令器１２から減速指令が出され、ィンバー
タ制御器１３がこれに応じてィンバータ２を制御し、そ
の出力周波数を低下させる。

このため、譲導形電動機１‘ま電動機の回転速度の方が
これらに作られる回転磁界の回転速度より大きくなり、
誘導形電動機として動作し、電圧を誘起するようになる
ので、インバータ２の端子電圧極性が図示するような極
性となる。しかして、このとき速度指令器１２の出力は
負極性に反転するので、動作検出器１７がこれを判別し
て第２図ａの制御期間におけるように「１」信号を発生
する。

これにより、今度はアンドゲート１９が関らき、アンド
ゲート２０が閉じられるようになり、したがって、チョ
ッパ４２にも、電流調節器１５の出力により制御される
チョツパ制御器１６から第２図ｄの制御期間に示すよう
に、オン・オフ信号が与えられるようになり、チョツパ
４１と４２が同期して電流指令器１４より与えられる電
流指令値に対する電流検出器６より与えられる主回路電
流実際値の偏差に対応した断続時間比で断続動作する。
このような状態において、オン信号が加わり両方のチョ
ッパが導通状態にある間は、ィンバータ２（電動機１）
−チョッパ４２一電源３ーチョッパ４１−直流リアクト
ルーィンバータ２（電動機１）の回路で、電動機１の誘
起電圧に電源電圧が加算された電圧に対応する電流が流
れる。

このとき、電源３より電動機１に供給される電流は電動
機１が発電機動作をしているので駆動電流とはならす、
単なる励磁電流となり、電動機１の誘起電圧が急速に消
滅しないように誘起電圧の確立を助ける。次いで、オフ
パルスが加わり、両方のチョツパが遮断状態になると、
ダイオード４３および４４が導通し、電動機１の回転ェ
ネルギ−による誘起電圧を前記の導適期間において直流
リアクトル５に貯えられた電磁エネルギーによる譲起電
圧とによる電流が、ィンバータ２（電動機１）ーダィオ
ード４３−電源３−ダイオード４４一直流リアクトル５
ーィンバータ２（電動機１）の回路で流れ、電源３に回
生される。

この場合の回生電流が電動機１に減速トルクを与え、電
動機１の速度を下降させ、以下、電動機１の速度が設定
速度になるまで、チョッパ４１と４２が同期して断続動
作を繰返して回生動作を行なう。このような本発明装置
によれば、電動機１の実際速度と設定速度の偏差に応じ
て、自動的に加速の必要ときには駆動動作をして加速ト
ルクを発生させ、減速の必要なときには回生動作をして
減速トルクを発生させるので、電動機制御過程での速度
の整定時間を短縮できる効果がある。

そして、２つのチョッパと２つのダイオー日こより電流
制御回路を形成し、この回路の２つのチョッパの動作状
態を駆動動作時には一方を断続動作状態にし、他方を連
続通電動作状態にしているのを両方のチョッパが同期的
に断続動作状態になるように切換えるだけで、主回路の
切換えないこ回生制動動作に移すことができるので、回
生動作のための制御回路の構成を簡単にできる効果もあ
る。さらに、本発明においては、電動機が誘導形電動機
であるにもかかわらず、次のような理由により低速領域
まで安定に回生制御ができる効果もある。すなわち、誘
導形電動機が発電機動作をする制動期間において、その
議起電力をただ単に電源に回生したのでは、主回路より
励磁電流が供給さる関係から、主回路の回生電流の減少
が相乗的に作用して誘起電圧が急速に低下し、消滅する
ようになるので、短時間で回生不能となる。しかしなが
ら、本発明においては、電動機の制動期間には電流制御
回路の両方のチョッパが同期して周期的に断続動作させ
られるので、両方のチョッパが導通する期間に電源より
電動機に励磁電流が供給され、誘起電圧が特上げられ充
分に確立される。そして、次の両方のチョッパが遮断す
る期間にこの譲起電圧による電流が電流制御回路の２つ
のダイオードを介して電源に回生され、誘起電圧が低下
すると、引続く両方のチョッパの導適期間に再び誘起電
圧が特上げられ充分に確立されるようになる。以下同様
の動作を繰返し行なうので、電動機は制動期間であって
も誘起電圧を急速に消滅させることなく、低速領域まで
充分に維持することができる。したがって、低速領域ま
で安定に回生制動を行なうことができるのである。この
ような制動期間において電源には第２図ｂに示すように
電線から電動機へ供給される励磁電流相当分の正極性電
流と電動機から電源へ回生される負極性の露流とが交互
に流れるが、平均的には負極性の回生電流の方が大きく
なり、回生動作が行なわれる。以上の説明から明らかな
ように、本発明によれば、誘導形電動機をィンバータを
介して直流電源により駆動するようにしたものにおいて
、簡単な構成により安定に回生制動を行なうことができ
るので、本発明を電気自動車等の駆動装置に利用すれば
消費電力の低減ができ、有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック構成図、第２図
ａ〜ｄは本発明の作用解説に用いる信号波形図である。 第１図において、１：議導形電動機、２；電流制御形ィ
ンバータ、３：直流電源、４；電流制御回路、４１，４
２；チョツパ、４３，４４；ダイオード、５；直流リア
クトル。オ丁図 矛？図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘導形電動機を電流制御形インバータを介して直流
   電源により駆動するようにしたものにおいて、前記直流
   電源とインバータとの間に、第１のチヨツパと第１のダ
   イオードとを同一極性に直列接続してなる第１の直列回
   路および第２のダイオードと第２のチヨツパとを同一極
   性に直列接続してなる第２の直列回路を同一極性に並列
   接続してなる電流制御回路を設け、、この電流制御回路
   の両端間に直流リアクトルおよびインバータを介して電
   動機を接続するとともに、電流制御回路の前記各直列回
   路のチヨツパとダイオードとの接続点間に直流電源を接
   続してなり、電動機の駆動動作時には、前記２つのチヨ
   ツパの一方を断続動作させ、他方を連続通電動作させる
   ようにし、かつ制動動作時には前記２つのチヨツパを同
   期的に断続動作させるようにしてなることを特徴とする
   電動機の制御装置。