JPS63154082A - インバ−タ駆動電動機の制動方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、インバータで駆動されている交流電動機に
、このインバータを利用して直流電流を流すことで発電
制動させるインバータ駆動電動機の制動方法に関する。

〔従来の技術〕

第４図はインバータ駆動電動機に直流電流を流して発電
制動させる従来例を示した動作説明図であって、第４図
（イ）は直流電源から直流制動電流が供給されるモード
を、第４図（ロ）は直流制動電流が直流電源へ回生され
るモードをそれぞれがあられしている。

この第４図においては、半導体スイッチ素子としてのト
ランジスタとダイオードとの逆並列回路を３相ブリツジ
接続することでインバータｌＯが形成されているが、符
号１１Ｔ〜１６Ｔがトランジスタであり、符号１１　Ｄ
　−１６Ｄがダイオードである。直流電源２からの直流
電力がインバータ１０に与えられ、これら６個のトラン
ジスタＩＩＴ−１６Ｔと６個のダイオードＩＩＤ〜１６
Ｄが順次導通することにより、このインバータ１０から
は所望電圧で所望周波数の交流電力が出力され、誘導電
動機４を所望の速度で運転させることができる。なお符
号３は直流電流を検出するための直流変流器である。

上述のようにして運転中の誘導電動機４に交流電圧を印
加する代わりに直流電圧を印加すると、当該誘導電動機
４の固定子巻線に固定した磁界を生じるが、この磁界内
を回転している回転子により、この誘導電動機４は交流
発電機となって減速し、制動効果を生じる。第４図（イ
）において、インバータＩＯを構成している第１相正極
側のトランジスタＩＩＴと第２相負極側のトランジスタ
１４Ｔとを導通させるならば（＊印は導通状態を示す。

）、第４図（イ）の矢印で示すように、直流電源２→直
流変流器３→トランジスタＩＩＴ→電動機４のＲ相巻線
→Ｓ相巻線→トランジスタ１４Ｔ−直流電源２の経路で
直流制動電流■が流れる。

直流変流器３により直流制動電流Ｉが所定値以上になっ
たことを検出すると、導通状態にあったトランジスタ１
１Ｔと１４７とをオフにする。このとき誘導電動機４に
流れていた直流制動電流Ｉはそのまま流れつづけようと
するために、第４図（ロ）に示すようにダイオード１２
Ｄと１３Ｄが導通し、第４図（ロ）の矢印で示すように
、巻線Ｒ→巻線Ｓ→ダイオード１３Ｄ→直流変流器３→
直流電源２→ダイオード１２Ｄ−巻線Ｒの経路で直流制
動電流Ｉが直流電源２へ回生される。

この状態が一定時間継続すれば再びトランジスタＩＩＴ
と１４Ｔとを導通させる動作を交互に繰り返せばよいの
であって、第４図（イ）に示すモードにおける電流検出
値と、第４図（ロ）に示すモードの継続時間とを調整す
ることにより、直流制動電流Ｉの平均値すなわち制動力
を調節することができる。

第５図は第４図に示す動作説明図における電流と電圧の
変化をあられした動作波形図であって、横軸は時間軸で
ある。またＩは誘導電動機４の巻線に流れる直流制動電
流で、Ｅは直流電圧である。

この第５図であきらかなように、第４図（イ）に示すモ
ードでは電圧Ｅは電源電圧と等しい＋Ｅｄなる値であっ
て、直流制動電流■は所定の時定数に従って増加し、次
いで第４図（ロ）に示すモードに切り換われば、電圧Ｅ
は電源電圧と等しい−Ｅｄなる値となり、電流工は減少
しはじめる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように２つのモードを交互に繰り返すことにより
チョッパ動作が行われ、直流制動電流の平均値を所望の
値にすることで直流発電制動が行われるのであるが、こ
のとき第５図の動作波形図からあきらかなように、電圧
は＋Ｅｄから−Ｅ（１まで、電源電圧Ｅｄの２倍の振幅
を持つことになり、従って電流リップルも大である。直
流発電制動を行う場合の誘導電動機の磁束は、通常は飽
和しないようにしているので、この磁束はほぼ電流に比
例する。一方直流発電制幼時の制動トルクは、当該電動
機の回転速度と磁束に比例することから、制動トルクは
ほぼ直流制動電流に比例することになる。

従って第４図に示すような方法による直流発電制動では
、電流リップルが大であることから、制動トルクに大き
なトルクリップルが含まれるという欠点を有している。

この発明の目的は、インバータ駆動電動機に直流制動電
流を流して直流発電制動をかけるにあたって、電流リッ
プルを減少させることにより制動トルクに含まれるトル
クリップルを抑制することで、円滑な制動を得ることに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明によれば、半導
体スイッチ素子とダイオードとの逆並列回路をブリッジ
接続して構成されたインバータにより、人力直流を交流
に変換して交流電動機を駆動するインバータ駆動電動機
において、前記インバータの任意の相の一方極側の半導
体スイッチ素子と、他の相の反対極側半導体スイッチ素
子とをオンにし、この状態で前記交流電動機へ流入する
電流が所定値になれば、前記インバータの一方極側半導
体スイッチ素子または反対極側半導体スイッチ素子を所
定時間オンとする動作を交互に繰り返させることにある
。

〔作用〕

この発明は、インバータの任意の相の、たとえば正極側
の半導体スイッチ素子と、他の相の反対極たとえば負極
側の半導体スイッチ素子とを導通させることにより、回
転中の交流電動機の固定子巻線に直流制動電流を流して
発電制動をかけるのであるが、この直流制動電流が所定
値に到達すれば、たとえば正極側の半導体スイッチ素子
を導通させることで、そのときに電動機巻線に流れてい
た直流制動電流を電動機とインバータとの間に循環させ
るようにして、印加される電圧の振幅を従来の半分に低
減させることで直流電流のリップル分を減少させ、従っ
て制動トルクのトルクリフプルを抑制することができる
。

〔実施例〕

第１図は本発明の動作を示す動作説明図であって、第１
図（イ）は直流電源からインバータを経て交流電動機に
直流制動電流を流す第１モードを、第１図（ロ）はイン
バータと交流電動機との間を直流制動電流が循環する第
２モードを、それぞれがあられしている。

第１図（イ）に示す第１モードは、前述の従来例である
第４図（イ）に示すモードと同じであって、インバータ
１０を構成している第１相正極側の半導体スイッチ素子
としてのトランジスタＩＩＴと、第２相負極側の半導体
スイッチ素子としてのトランジスタ１４Ｔとを導通させ
ることにより、直流電源２→直流変流器３→トランジス
タ１１Ｔ−４ｔｓ導電動機４のＲ相巻線→Ｓ相巻線→ト
ランジスタ１４Ｔ→直流電源２の経路で直流制動電流Ｉ
が流れる。

通電開始とともに、この直流制動電流Ｉは所定の時定数
に従って増加するので、これが所定値に到達したことを
直流変流器３が検出すると、インバータ１０は正極側の
トランジスタを導通させることで、第１図（ロ）に示す
第２モードとなる。すなわちこの第２モードでは、誘導
電動機４のＲ相巻線→Ｓ相巻線→ダイオード１３Ｄ→ト
ランジスタ１１Ｔ−Ｒ相巻線の経路で直流制動電流Ｉが
減少しつつ循環をつづけるので、この第２モードが所定
時間継続したことを検出すれば、再び第１モード→第２
モード−第１モードを継続して交互に繰り返させること
により、この直流制動電流の平均値を所望値に維持する
。

ここで第１モードを第２モードへ切り換えるために検出
される電流値は、インバータｌＯを構成する素子の容量
や、制動トルクなどを考慮して選定され、また第２モー
ドを第１モードへ切り換えるまでの時間は、スイッチン
グ周波数を主回路での許容値以下にするためのものであ
る。

第２図は第１図に示す本発明の動作説明図における電流
と電圧の変化をあられした動作波形図であって、横軸が
時間軸であり、■は誘導電動機４の巻線に流れる直流制
動電流を、Ｅは直流電圧をあられしている。

この第２図によりあきらかなように、第１図（イ）に示
す第１モードでは、電圧Ｅは電源電圧と等しい＋Ｅｄな
る値であり、直流制動電流Ｉは所定の時定数に従って増
加している。次いで第１図（ロ）に示す第２モードに切
り換わると電圧Ｅは零となり、電流Ｉは減少しはじめる
。すなわち本発明によれば、電圧Ｅは＋Ｅｄと零との間
を変化することになって、従来にくらべればその振幅は
直流電源２の電源電圧Ｅｄと同じ値に半減することにな
り、従って直流制動電流Ｉの変動も抑制されている。

第３図は本発明の応用例を示す回路図であって、パルス
幅変調インバータに応用した場合を示している。

この第３図において電圧指令Ｖと周波数指令Ｆとにより
、所望の正弦波信号を３相正弦波発生回路２２で発生さ
せ、この正弦波信号と、搬送波発生回路２１から出力さ
れる３角波信号とを３相コンパレータ２３へ入力させ、
両人力信号の大小関係を比較することでこの３相コンパ
レータ２３からパルス幅変調された信号をとり出し、こ
の信号を切換回路２４とベースロジック回路２５とベー
ス駆動回路２６とを経てインバータを構成している各半
導体スイッチ素子へ与えることにより、所望の電圧と周
波数の交流電力をインバータから出力させている。

ここで制動信号ＤＢが入力されると、切換回路２４が切
り換えられて、この切換回路２４の後段へは前述の第１
モードの状態と第２モードの状態とを交互に繰り返させ
る信号が与えられて、インパークを構成している半導体
スイッチ素子がこの信号に従ってオン・オフ動作する。

すなわち、直流制動電流Ｉが所定値になったことを検出
する電流コンパレータ３１と、この電流コンパレータ３
１の出力信号で動作するワンショット単安定回路３２と
、メモリー３３とにより、適切な相の半導体スイッチ素
子が選択されて適切な直流制動電流Ｉが交流電動機へ与
えられることになる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、半導体スイッチ素子とダイオードと
の逆並列回路をブリッジ接続することで形成されている
インバータで交流電動機を駆動しているときに、インバ
ータの任意の相の一方極の半導体スイッチ素子と、他の
相の反対極の半導体スイッチ素子とを導通させて交流電
動機に直流制動電流を流し、この電流が所定値に到達す
れば、インバータの一方極または反対極の半導体スイッ
チ素子を所定時間導通させることで、この直流制動電流
をインバータと電動機の間を循環させる動作を繰り返さ
せることにより、交流電動機に印加される電圧を従来に
比して半減させることにより直流制動電流のリップル分
を減少させることができるので、制動トルクに含まれる
トルクリフプルも抑制でき、円滑な直流発電制動を実施
できる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の動作を示す動作説明図であって、第２
図は第１図に示す本発明の動作説明における電流と電圧
の変化をあられした動作波形図、第３図は本発明の応用
例を示す回路図である。第４図はインバータ駆動電動機
に直流電流を流して発電制動させる従来例を示した動作
説明図であり、第５図は第４図に示す動作説明図におけ
る電流と電圧の変化をあられした動作波形図である。 ２　直流電源、３　直流変流器、４　誘導電動機、１０
　　インバータ、１１Ｔ〜１６Ｔ　　半導体スイッチ素
子としてのトランジスタ、１１Ｄ〜１６Ｄ−・ダイオー
ド、２１　　搬送波発生回路、２２３相正弦波発［１路
、２３・３相コンパレータ、２４・切換回路、２５　　
ベースロジック回路、２６−ベース駆動回路、３１　　
電流コンパレータ、３２　　ワンショット単安定回路、
３３　　メモリー。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）半導体スイッチ素子とダイオードとの逆並列回路を
   ブリッジ接続して構成されたインバータにより、入力直
   流を交流に変換して交流電動機を駆動するインバータ駆
   動電動機において、前記インバータの任意の相の一方極
   側の半導体スイッチ素子と、他の相の反対極側半導体ス
   イッチ素子とをオンにし、この状態で前記交流電動機へ
   流入する電流が所定値になれば、前記インバータの一方
   極側半導体スイッチ素子または反対極側半導体スイッチ
   素子を所定時間オンとする動作を交互に繰り返させるこ
   とを特徴とするインバータ駆動電動機の制動方法。