JPS6328290A - 電動機駆動用インバ−タの制御方式 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、交流電動機の負荷トルクに対応して電圧と
周波数との比率を最適に調整する電動機駆動用インバー
タの制御方式に関する〇〔従来技術とその問題点〕 誘導電動機を可変速運転しようとする場合には、出力交
流の電圧と周波数とを任意に制御できる可変電圧・可変
周波数インパーク（以下ではＶＶＶＦインバータと略記
する）を電源にすれば、容易に可変速運転させることが
できる。ところで誘導電動機を可変速運転させる場合に
、ＶＶＶＦインバータが出力する交流の電圧と周波数と
の間には、あらかじめ関数関係が定められており、この
関数関係に従って電圧と周波数とを同時に変化させるの
であるが、一般に電圧と周波数との比率が一定値となる
関数関係が採用されている。

ところでこの電圧と周波数との比率は誘導電動機の速度
変化範囲内において常に一定値としておくことが通常で
あるために、当該誘導電動機を加速中のときと一定速度
で運転中のときとでは、電圧と周波数との最適比率の値
が異なるにも拘らず、この比率を変えることができなか
った。そのために騒音の発生やエネルギーの無駄使いな
どの不都合を生じていた。

〔発明の目的〕

この発明は、交流電動機の運転状態に対応して出力する
交流の電圧と周波数との比率を最適に調整できる電動機
駆動用インバータの制御方式を提供することを目的とす
る。

〔発明の要点〕

この発明は、交流電動機を加速する場合の出力トルクは
負荷トルクを上廻った大きな値を必要とするが、一定速
度で運転中にＶｉあま９大きなトルクを必要としない負
荷を駆動するものに対しては、電動機速度一定で運転し
ているときの周波数に対する電圧の比率を小さくするこ
とにより電流を減少させても運転継続できることに着目
したものであって、一定速度で運転中の電動機電流が電
圧の変更に対応して増加・減少あるいは変化なしのいず
れに該当するかを検出し、それに従って周波数に対する
電圧の比率を変化させることにより最適な比率を求めよ
うとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示すブロック図であって、誘
導電動機に交流電力を供給するインバータをデジタル量
で制御する場合をあられしている。

この第１図において、交流電源２からの交流電力は整流
器３により直流に変換されるのであるが、この直流電力
は平滑コンデンサ４を介してトランジスタインバータ５
へ入力し、このトランジスタインバータ５から変換出力
される交流電力によシ誘導電動機６を所望の速度で運転
する。

誘導電動機６を所望速度で運転するための速度設定器１
１からの速度設定信号は、アナログ・デジタル変換器（
以下ではン巾変換器と略記する）２１を介してデジタル
制御装置２０へ入力されるのであるが、この第１図にお
いては、デジタル制御装置２００機能を加減速演算部２
２）周波数指令部２３、電圧指令部２４、パルス幅変調
部２５および演算部２８なるブロックにわけて表示して
いる。なお符号２１と符号２７はこのデジタル制御装置
２０へ入力するアナログ信号をデジタル信号に変換する
め変換器であシ、符号２６はこのデジタル制御装置２０
から出力するデジタル信号をアナログ信号へ変換するＤ
／Ａ変換器である。また符号３１ｉ１：）ランジスタイ
ンバータ５を構成すル各トランジスタのベースへオン−
オフ信号ヲ送出するベース駆動回路である。

すなわちめ変換器２１と加減速演算部２２とを経て周波
数指令部２３へ入力された速度設定器１１からの速度設
定信号は、この周波数指令部２３において速度設定信号
に対応した周波数を出力させるための周波数指令信号に
変換されてパルス幅変調部２５へ出力されるが、同様に
加減速演算部２２を経て電圧指令部２４へ入力された速
度設定信号は、上述の周波数指令信号とは所定の関数間
＝　５− 係にある電圧指令信号となってパルス幅変調部２５へ出
力される。よってこのパルス幅変調部２５がらは所望の
電圧と周波数とに対応したパルス例信号がデジタル量で
出力され、これをＤ／Ａ変換器２６でアナログ量に変換
し、ベース駆動回路３１を紅て各トランジスタのベース
へ動作信号を送出している。

トランジスタインバータ５から誘導電動機６へ与えられ
る交流電流は変流器１２で検出後に整流平滑回路１３に
より直流の平滑された信号に変換されたのち、〜Φ変換
器２７でデジタル信号に変換されてデジタル制御装置２
０へ入力されるのであるが、トランジスタインバータ５
が出力する交流の周波数が一定しているときにこの電流
信号が増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのかあるい
は不変なのかを演算部２８で検出するとともに電圧指令
信号が前回は上げ指令であったか下げ指令であったかに
より、この演算部２８から電圧指令部２４へ出力電圧の
上昇または下降が指令される。

それ故トランジスタインバータ５が出力する交流の電圧
をＶ、周波数をＦとするとき、周波数ＦＫ対する電圧Ｖ
の比率す々わち■今゛の値が演算部２Ｂからの指令に対
応して変化することＫなる。

第２図は第１図に示す実施例回路に図示している演算部
の動作をあられしたフローチャートである。この第２図
において、まず判断４１によシインバータ出力周波数が
一定になったか否かを判定し、周波数一定であるならば
判断４２以降の処理が開始されることになる。

すなわち、第１図に示す実施例回路において、υ巾変換
器２７が電流値のデジタル量への変換が完了するのを待
って演算部２８はこの電流値を読取るのであるが、この
電流値が前回読取り値と比較して増加しているか、ある
いけ減少しているか、それとも変化していないかをフロ
ーチャートにおける判断４２と４４とで判定し、電流が
増加している場合には電圧を前回は上昇させたのかどう
かを判断４３で判定するととＫより、電圧を今回はどち
らの方向に制御するかを決定している。つまり前回電圧
を上昇させたことが原因で電流が増加しているのであれ
ば、これは過励磁状態を意味するので、今回は電圧を低
下させることになる（処理５１参照）０また前回は電圧
一定または電圧低下させたことで電流が増加しているの
であれば、これは負荷が増大したことを意味するので処
理５２に示すように今回は電圧を上昇させる。

次に電流が減少している場合（判断４４参照）には、い
ずれも電圧を前回行った処理と同じ方向に制御すればよ
いので処理５３あるいは処理５４に示すような電圧上げ
または下げ操作を行うし、電流が変化していない場合に
はさらに電流値を減少させるべく電圧低下の制御（処理
５５参照）を行うこととなる。

第３図は第１図と第２図に示す本発明の実施例によシ得
られる成果をあられしたグラフであって、トランジスタ
インバータ５が出力する交流の周波数を横軸に、電圧を
縦軸にあられしている。誘導電動機６を駆動する場合の
電圧Ｖと周波数Ｆとは（１）式に示す関係を保たせるの
が通常である。（ただしＫは定数） ■ 一＝Ｋ　　　・山・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・川・・・・川　（
１１本発明では誘導電動機６の運転状態に対応して電圧
Ｖの値を変化させることにょ力定数にの値が変化し、第
３図に示すグラフの斜線部分内で最適な値が選択される
こととなる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、加速時には大きなトルクを必要とす
るが、一定速度で運転する場合には太きなトルクを必要
とはしない負荷を駆動する交流電動機に対して、可変電
圧・可変周波数の交流電力を供給するＶＶＶＦインバー
タは、当該交流電動機に流れる電流が増加・減少あるい
は不変のいずれであるかに対応して出力電圧を変化させ
るようにしてφ比率を調整している。すなわち電動機が
速度一定運転しているときの負荷状況に対応してＶ／Ｆ
’比を変更させており、たとえばトルクをあまシ必要と
しないならば電圧を低下させることでφ比を小さくする
ので電流を必要な限度までしぼることになりエネルギー
の節約が実現できるし、磁気騒音の低下などの効果も得
られる。

【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図であ）、第２
図は第１図に示す実施例回路に図示（７ている演算部の
動作をあられしたフローチャート、第３図は第１図と第
２図に示す本発明の実施例により得られる成果をあられ
したグラフである０２・・・・・・交流電源、３・・・
・・・整流器、４・・・・・・平滑°ブンデンサ、５・
・・・・・トランジスタインパーク、６・・・・・・誘
導電動機、１１・・・・・・速度設定器、１２・・・・
・・ｊ流器、１３・・・・・・整流平滑回路、２０・・
・・・・デジタＡ・制御装置、２１．２７・・・・・・
、し■変換器、２２・・・・・・加減速演算部、２３・
・・・・・周波数指令部、２４・・・・・・電圧指令部
、２５・・・・・・パルス幅変調部、２６・・・・・Ｄ
／Ａ変換器、２８・・・・・・演算部、３１・・・・・
・ベース駆動回路、４１〜４５・・・・・・判断、５１
〜５５・・・・・・処理。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インバータが出力する交流の電圧と周波数との比率
   を一定に制御して交流電動機を所望の速度で駆動する電
   動機駆動用インバータにおいて、前記インバータが出力
   する交流の周波数が一定しているときに、当該インバー
   タの電流変化に対応してインバータ出力電圧を変化させ
   てインバータ電流が最小となるように電圧と周波数との
   比率を調整することを特徴とする電動機駆動用インバー
   タの制御方式。 ２）特許請求の範囲第１項記載の制御方式において、前
   記インバータ電流が所定範囲内にあるときはインバータ
   出力電圧を低下させ、インバータ電流が前記所定範囲を
   越えて増加しているときは前回のインバータ出力電圧の
   変化が上昇だつたときは電圧を低下させ、前回のインバ
   ータ出力電圧の変化が低下だつたときは電圧を上昇させ
   、またインバータ電流が前記所定範囲を越えて減少して
   いるときは前回のインバータ出力電圧の変化と同じ方向
   へ電圧を変化させることを特徴とする電動機駆動用イン
   バータの制御方式。