KR880001837B1 - 유도 전동기 구동방식 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유도 전동기 구동방식

제1도는 직류 전동기의 동작 설명도.

제2도는 2상 유도 전동기의 벡터도.

제3도는 제2도의 고정자 전류 파형도.

제4도는 유도 전동기의 등가회로도.

제5도는 벡터 제어의 블록도.

제6도는 2상-3상 변환 회로의 회로도.

제7도는 펄스폭 제어형 인버어터의 회로도.

제8도는 제7도의 동작 파형도.

제9도는 본 발명에 관한 회전 속도-여자전류 지령 특성도.

제10도는 블록도.

제11도는 여자전류 진폭 제어회로의 회로도.

제12도는 제11도의 각부 파형도.

제13도는 본 발명의 다른 실시예의 블록도.

제14도는 여자전류 진폭 제어회로의 회로도.

제15도는 제14도의 각부 파형도.

본 발명은 유도 전동기 구동 방식에 관한 것으로 특히 고속시에 있어서의 유도 전동기의 속웅 제어 및 유도 전동기의 발열을 방지할 수 있는 유도 전동기 구동방식에 관한 것이다.

직류를 인버어터 회로에서 교류로 변환하고, 이 교류로써 유도 전동기를 구동하는 유도 전동기의 구동 제어는 가변 주파수 제어(VF제어) 또는 가변 전압 가변 주파수제어(VVVF제어)로서 공지되어 있다.

VF제어는 인버어터 회로의 출력인 1차 주파수를 지령 속도에 따라서 변화하는 방법이고, 또 VVVF제어는 1차 주파수의 변화에 비례하여 1차 전압의 진폭도 변하게 하여 출력 토오크를 일정하게 하는 제어이다.

상술한 바와 같은 종래의 제어방식은 유도 전동기에 인가하는 전압·전류를 진폭·주파수의 개념으로 파악한 것으로서 평균치적인 제어방식이므로 즉응성 있는 세밀한 제어가 블가능하였다. 그러므로 이와 같은 결점을 개선하기 위하여, 최근 펄스 폭 제어방식을 사용하여 유도 전동기의 고정자 전류를 순간치 제어하여, 분권 직류기와 꼭 같은 등가인 토오크 발생을 행할 수가 있은 소위 "벡터 제어방식"이 개발되어 실용화되게 되었다. 즉 유도 전동기의 벡터 제어방식은 분권 직류기의 토오크 발생 원리를 기본으로 하여 고정자 전류를 순간치 제어하여 분권 직류기와 등가인 토오크 발생을 행하는 것이다.

이와 같이 벡터 제어에 의하면 순간치 제어가 가능하지만, 유도 전동기의 회전 속도가 고속으로 되면 1차전류지령의 주파수가 높게 된다. 그리고 1차 주파수가 높아지면 트랜지스터 인버어터를 사용하는 경우 인버어터를 구성하는 트랜지스터의 쵸핑 주파수에 가깝게 되어 1차 이비력 전압 파형이 구형파에 가깝게 됨으로, 계의 전류 루프게인이 작아진다. 그리고 계의 전류 루프게인이 작아지면 유도 전동기에는 지령대로의 전류가 흐르지 못한다.

그러므로 이러한 결점을 제거하기 위하여 소정 속도를 경계로 하여 벡터 제어에서 소위 슬립 제어로 이행시키는 방법이 유효하지만, 이 슬립 제어에 있어서는 유도 전동기의 구동 전원 전압이 대략 일정하 경우에는 문제가 생기지 않으나 그 구동 전원 전압이 소정값보다 상승하면 발열등의 문제가 생긴다. 이 때문에 구동 전원 전압을 대략 일정하게 하는 것이 좋다. 그러나 메이커 측에서는 국내용과 국외용의 구동장치를 동일하게 하는 것이 바람직하므로 이런 경우에는 구동 전원 전압이 크게 변화한다. 예를 들면 구동 전원 전압은 일본에서 200V±10%, 미국에 있어서 230V±10%가 되며, 그변동은 180V에서 250V로 된다. 환언하면 200V±10%로 설계한 구동장치에 230V±10%의 전원 전압을 입력하는 것이 되므로 슬립 제어로서는 과여자가 되어(여자전류가 너무 많이 흐름), 유도 전동기가 발열하여 파괴될 위험이 있으며 유도 전동기의 제어의 속응성가 기기의 안전성이 꼭 양립한다고는 할 수 없는 면이 있었다.

따라서 본 발명의 하나의 목적은 벡터 제어에 의하여 유도 전동기를 제어하고 있는 경우에 있어서, 회전속도가 높아져도 유도 전동기에 지령대로의 전류를 흘릴 수 있는 속응성이 좋은 유도 전동기 구동방식을 제공하는 것이다. 그리고 이 목적은 본 발명에 있어서는, 여자전류 지령 값이 일정하게 되도록 벡터 제어에 의하여 유도전동기를 제어하는 유도 전동기 구동방식에 있어서, 유동 전동기의 회전 속도가 소정 속도 이상으로 되었을 때 여자전류 지령값을 그 회전 속도에 따라서 증가 시킴으로써 달성된다. 이는 그 소정 속도에서 벡터 제어로 부터 소위 슬립제어로 이행시키는 것을 의미한다. 그러나 이런 제어방식을 채용한 경우 상술한 바와 같이 유도 전동기의 구동 전원 전압이 대략 일정한 경우에는 문제가 생기지 않으나, 그 구동전원 전압이 소정값도다도 상승하면 발열 등의 문제가 생긴다.

따라서 본 발명의 제2의 목적은 구동 전원 전압이 변동 하여도 발열 등의 문제가 생기지 않는 유도 전동기 구동 방식을 제공하는 것이다. 그러므로 본 발명에서 유도전동기의 회전속도가 소정 속도 이상으로 되었을때 여자전류 지령 값을 그 회전 속도에 따라서 증가시키는 유도 전동기의 구동방식에 있어서, 유도 전동기 구동 전원 전압의 레벨을 검출하고 그 검출 레벨에 따라서 여자전류 지령 값을 변화시키는 임계치가되는 전기 소정 속도를 크게 하는 구동 방식을 취하는 것이다.

이와 같이 함으로써 속응성이 뛰어나고 또 발열등의 문제가 생기지 않는 유도 전동기에 구동 방식을 얻을 수가 있다.

본 발명의 내용을 보다 상세히 이해할 수 있도록 본 발명의 기초가 되는 유도 전동기의 벡터 제어의 원리 및 이런 원리를 응용하여 본 발명의 기본 기술이 되는 종래의 유도 전동기의 벡터 제어방식을 참고로 하여, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 따라서 설명한다.

먼저 벡터 제어에 대하여 설명한다. 일반적으로 분권 직류기의 토오크 발생 메카니즘은 제1(a)도, 제1(b)도에 나타낸 바와 같이, 주자속Ψ에 대하여 항상 전기자 전류 Ia가 직교 하도록 정류자로서 전류의 절환 동작을 행하고 있으며, 발생토오크 T는 다음식에 의하여 표현되고 주자속 Ψ가 일정하다면 그 토오크 T는 전기자 전류 Ia에 비례한다.

T=KIa Ψ (1)

또 제1(a)도에 있어서 FM은 계작극, AM은 전자기, AW는 전기자 권선이다.

상기의 관계를 유도 전동기에 적용한다면, Ψ는 회전자의 자속 벡터 Ψ₂, Ia는 2차 전류 벡터 Ia₂에 대응 시킬 수가 있다. 따라서, 유도 전동기를 분권 직류기의 토오크 발생과 등가적으로 구동하려면 회전자의 자속 벡터 Ψ₂및 2차 전류 벡터 I₂의 상대 관계를 항상 제1(b)도에 나타낸 바와 같이, 환원하며 직교 하도록 제어하는 것이 좋다. 이와 같이 벡터 제어는 자속 벡터 Ψ₂와 전류 벡터 I₂의 직교 관계를 보증하는 것으로서 발생 토오크 T는 이차 누설 인덕턴스를 무시하면 다음식과 같다.

T= KI₂xΨ₂=KI₂Ψ₂≒KI₂Ψm (2)

(단 Ψm은 주자속으로서 여자전류 Im에 의해 생긴다)로 표현된다.

다음에 벡터 제어에 의하여 2상 유도 전동기를 구동하는 방법에 대하여 설명한다. 제2도는 2상 유도 전동기의 벡터로서 C-D축은 주자속 Ψm의 위상에 일치한 좌표계이며, A-B축은 고정자 정치 좌표계이다. 또 I₁은 고정자 전류(1차 전류), Im은 여자전류 성분, I₁는 1차 부하 전류 성분이며, I_1a와 I_1b는 고정자 전류 I₁의 A축 및 B축 성분으로, 각가 A상 고정자 전류와 B상 고정자 전류이다. 여기서 주자속 Ψm이 고정자 정지계에 대하여 회전각 T(각도를 ωt)로 회전한다고 하면, I_1a와 I_1b는 각각 다음식에 의하여 표현되어 제3(a)도, 제3(b)도에 나타낸 바와 같다.

I_1a=Im cosΨ-I₁'sinΨ (3)

I_1b=Im simΨ+I₁'cosΨ (4)

또 1차 부하 전류 I₁'와 2차 전류 I₂는 서로 180°위상이 다르며 그 크기에 대하여는

I₂=KI₁' (5)

인 관게가 있다. 단 K는 1차측 및 2차측의 권수비, 상수비에 의존한다.

그런데 벡터 제어에 있이어서, (3),(4)식에 표시된 A상 및 B상 고정자 전류 I_1a, I_1b를 발생하며, 이를 고정자 권선(1차 권선)에 통전하여 유도 전동기를 구동한다. 이와 같이 벡터 제어방식에 있어서는 부하가 중감하면 이에 따라서 1차 부하 전류(2차전류)만을 증감시켜서 여자전류 Im은 일정하게 유지하고 있다. 제4도는 유도전동기의 등가 회로로서, 이 도면을 참조하여 부하의 변화에 의하여 1차 부하 전류 I₁'만 변화시키는 이유를 설명한다. 또, 도면중 bo는 여자서셉턴스, r은 등가저항, s는 슬립이다. 이때 유도전등기의 부하가 증대하면 슬립 s가 증대하여

이 감소하며 1차 부하전류 I₁'(2차부하전류 I₂)가 부하에 따라서 증대하지만 여자전류 Im은 일정하다. 이 때문에 벡터 제어에 있어서는 부하가 증감하여도 1차 부하전류, I₁'만을 변화시키고 있는 셈이다.

제5도는 벡터 제어의 블록도로서, 참고 부호 1은 비례 적분형의 오차 앰프이고, 2는 2차 앰프(1)의 출력을 절대치화 하는 절대값 회로이며, 3은 방향판별회로이고, 4는 전압 주파수 변환기(VF변환기)로서 절대값회로(2)에서 출력되는 아나로그 신호의 레벨에 비례하는 주파수(슬립 주파수의 4배의 주파수와 같다)를 갖는 펄수 Ps를 출력한다. 참고부호 5는 합성 회로로서 전기 VF변환기(4)의 출력펄스 Ps와 유도 전동기의 회전수에 비례하는 주파수를 갖는 펄스 Pn을 합성하여 합성 펄스열 Pc, 각 펄스의 부호 신호 SN을 출력한다. 참고 부호 6은 업·다운 카운트로서 부호 신호 SN에 따라서 펄스 Pc를 카운트 업 카운트 다운한다. 참고 부호 7 및 8은 업·다운 카운터(6)외 계수값이 입력되어 그 계수 값에 따라서 싸인파(디지탈 값)sinΨ와 코싸인파(디지탈 값)cosΨ를 출력하는 함수 발생기이다.

참고부호 9 및 10은 입력되는 싸인 및 코싸인파의 디지탈 값을 아나로그로 변화하는 DA변환기이다. 그리고 절대값 회로(2)에서 DA변환기(10)까지의 회로로서 2상 싸인파 발생회로(11)을 구성한다. 참고부호 12는 주파수 전압 콘버어터(이하 F-V콘버어터라 약기한다)이고, 13은 4배 회로로서 유도 전동기(14)의 회전축에 직결된 펄스 제네레이터(15)로 부터 90°의 위상차를 갖는 A상, B상의 회전신호 P_A,P_B를 그 4배의 주파수를 잦는 펄스 Pn로 변환함과 동시에 회전 신호 P_A, P_B의 위상을 판별하여 방향 판별 신호 DS를 송출한다. 참고부호 16은 반전회로이고, 17 및 18은 괘산회로이고, 19는 2상신호를 3상으로 변환하는 2상-3상변환 회로이며, 제6도에 표시한 바와 같은 회로 구성이다. 즉 2상-3상 변환회로는 2개의 연산 증폭기 OA₁, OA₂와 20KΩ의 저항 R₁∼R₄와 11.5KΩ의 저항 R₅와, 10KΩ의 저항 R₆을 갖는다. 그런데 각 저항 R₁∼R₆의 값을 상기와 같이 결정함과 동시에 도시한 바와 같이 결선하면, 단자 Tu, Tv, Tm로 부터 각각

IU=I_1a

가 출력된다. 그리고 이들 Iu, IV, Iw는 서로

의 위상차를 갖는 3상 전류로 되어 있다.

참고부호 21∼23은 전류 증폭회로이고, 24는 펄스폭 제어형 인버어터이며, 25는 3상 교류 전원이고, 26은 3상 교류를 직류로 정류하는 정류 회로이다. 그리고 펄스폭 제어형 인버어터(24)는 제7도에 보인 바와 같이 펄스폭 변조회로 PWM과 인버어터 INV를 갖고 있다. 펄스폭 변조회로 PWM 은 톱니파 신호 STS를 발생하는 톱니파 발생회로, 비교기 COMu, COMv, COMw, NOT게이트 NOT₁∼NOT₃, 드라이버 DV₁∼DV₆을 갖고 있으며, 인버어터 INV는 6개의 파워-트랜지스터 Q₁∼Q₆과 다이오우드 D₁∼D₆를 갖고 있다. 각 비교기 COMu, COMv, COMw는 각각 톱니파 신호 STS와 3상 교류신호 Iu, Iv, Iw의 진폭을 비교하여 Iu, Iv, Iw가 STS의 값보다 클때에는 "1"을 작을 때에는 "0"을 출력한다. 따라서 여기에서 Iu에 대하여 살펴보면 비교기 COMu로 부터 제8도에 나타낸 펄스폭 변조된 전류지령 Iuc가 출력된다. 즉 Iu, Iv, Iw의 진폭에 따라서 펄스폭 변조된 3상의 전류 지령 Iuc, Ivc, Iwc가 출력된다. 이어서 NOT게이트 NOT₁∼NOT₃와 드라이버 회로 DV₁∼DV₆는 이들 전류지령 Iuc, Ivc, Iwc를 구동신호 SQ₁∼SQ₆로 변환하여, 인버어터 INV를 구성하는 각 파워 트랜지스터 Q₁∼Q₆를 온/오프 제어한다.

참고부호 27∼32는 가감산 회로이고, CFLu, CFLv, CFLw는 전류 궤환루프이며, 35∼37은 U.V.W상의 일차 전류 검출용의 변류기이다.

그리고 반전회로(16)와 승산기(17),(18)로써 1차 부하 전류 연산회로가 구성되며, 또 가감산회로(28),(29)에 의해 1차 전류 연산회로가 구성되어 있다.

다음에 상기 실시예의 동작에 대하여 설명한다.

전동기를 소망의 회전 속도로 회전 시키도록, 가감산 회로(27)의 입력단에 소정의 아나로그 값을 갖는 속도 지령 신호 V_CMD가 도시되지 않은 속도 지령 회로로 부터 주어진다. 또 유도 전동기(14)는 소정의 부하로서 지령 속도로부터 슬립 S만큼 낮은 회전 속도로 회전한다고 하면, 유도 전동기(14)의 회전 속도는 속도 검출기로서 작용하는 펄스 제너레이터(15)에 의하여 검출되며, 그 펄스 제너레이터로 부터 회전 속도에 비례하는 주파수를 갖는 서로

위상차를 갖는 2개의 펄스열(회전신호) P_A, P_B가 발생한다. 이 펄스열 P_A, P_B는 모두 4배회로(13)에 입력되어 4배의 주파수를 갖는 펄스열 Pn으로 변환된다. 이어서 펄스열 Pn은 F-V콘버어터(12)에 의하여 아나로그화 되어, 그 속도 신호 Va는 가감산회로(27)에 가해진다. 그리고 이들의 차전압 Er은 2차 측폭기(1)을 통하여 절대값 회로(2)와 방향 판별회로(3)에 가하여 진다. 도 2차 증폭기(1)는 다음식에 표시된 비례적분 연산을 행한다.

Er= K₁(VCMD-Va)+K₂Σ(VCMD-Va) (6)

Σ(VCMD-Va)=Σ(VCMD-V)+(VCMD-5) (7)

절대값 회로(2)는 2차 앰프(1)의 출력을 절대치화 하며, 방향 판별회로(3)는, 2차 앰프(1)로 부터 출력되는 전압의 정부를 판별하여 정하면 "1", 부이면 "0"을 출력한다. 절대값 회로(2)로 부터 출력되는 신호는 슬립 S, 환원하면 유도 전동기(14)에 걸린 부하의 상태를 나타내며, 부하가 증가되면 신호 전압은 커지고 반대로 부하가 감소되면 신호 전압은 작아진다. VF변환기(4)는 절대값 회로(2)로 부터 출력된 전압에 비례한 주파수의 펄스 Ps를 출력한다. 또 이 펄스 Ps의 주파수는 슬립 주파수의 4배로 되어 있다.

합성회로(5)에서는 VF변환기(4)의 출력펄스 Ps와 4배 회로(13)로 부터의 펄스 Pn을 합성하며 출력한다. 업·다운 카운터(6)은 합성회로의 출력 펄스 Pc를 그 부호 S에 따라서 카운트 업 또는 카운트 다운 한다. 업 다운 카운트(6)의 계수 값은 이어서 함수 발생기(7),(8)에 입력되며 그 함수 발생기에 의하여 디지탈의 싸인파 신호 sinΨ 및 코싸인파 cosΨ로 변환된다. 또 Ψ는 슬립 각 주파수를 ωs, 전동기(14)의 회전 각 주파수를 ωn라 하면(ωs+ωn)t와 같다. 즉 디지탈 싸인파 sinΨ 및 코싸인파 cosΨ의 최대값은 일정하며 주파수만이 변화한다. 이어서 디지탈 싸인파 sinΨ와 코싸인판 cosΨ는 각각 DA변환기(9),(10)에 입력되어 여기에서 아나로그 싸인파, 코사인파 sinΨ, cosΨ로 변환된다. 또 싸인파 전압, 코싸인파 전압 sinΨ, cosΨ는 무두 제2도를 참조하면 여자전류의 A상, B상 성분이며, 그 진폭은 진동기(14)에 걸리는 부하의 증감에 관계없이 일정하다. 또 DA변환기(9),(10)로 부터 출력된 아나로그 싸인파 신호, 코싸인파 신호sinΨ, cosΨ와오차앰프(1)의 출력 Er을 곱하여 1차 부하 전류 연산회로(33)에 있어서 부하의 변화에 따라서 진폭이 변화하는 2상 분의 1차 부하 전류 성분(-I'·sinΨ)와 (I'₁·cosΨ)를 만들어낸다. 그리고 가감산 회로(26) 및 (29)로 이루어진 1차 전류 연산회로(34)에 있어서 이들 2상분의 1차 부하 전류 성분에 각각 여자전류 성분 cosΨ와 sinΨ를 가산하여 A상의 고정사 전류 I_1a=cosΨ-I₁'·sinΨ와, 이에 의하여 위상이 90°늦은 B상의 고정자 전류 I_1b=sinΨ+I₁'·cosΨ를 만들어 낸다. 그후 이들 2상분의 고정자 전류 I_1a와 I_1b9를 사용하여 2상-3상 변환회로(19)에 있어서 3상 교류 신호 Iu,Iv,Iw를 발생하여, 비교기 COMu, COMv, COMw(제7도)에 입력한다.

각 비교기 COMu, COMv, COMw는 각각 톱니파 신호 STS와 3상 전류 지령 Iu, Iv, Iw의 진폭을 비교하여 펄스폭 변조된 3상의 전류 지령 Iuc, Ivc, Iwc을 출력하여 NOT게이트 NOT₁∼NOT₃, 및 드라이버 DV₁∼DV₆을 통하여 인버터 구동신호 SQ₁∼SQ₆을 출력한다. 이들 인버어터 구동신호 SQ₁∼SQ₆은 각각 인버어터 INV를 구성하는 각 파워 트랜지스터 Q₁∼Q₇베이스에 입력되며 이들 각 파워 트랜지스터 Q₁∼Q₆를 온/오프 제어하여 3상 유동 전동기(14)에 3상 유도 전류를 공급한다. 이후 같은 제어가 행해져서 최종적으로 전동기(14)는 지령 속도로 회전하게 된다. 이와 같이 벡터 제어에 의하면 순간값 제어가 가능하지만 유도 전동기의 회전 속도가 고속이 되면 1차 전류 지령의 주파수가 높아진다. 그리고 1차 주파수가 높아지면 인버어터를 구성하는 트랜지스터의 쵸핑 주파수에 가깝게 되어, 1차 입력 전압 파형이 구형파에 가까와져서 계의 전류 루프게인이 작아진다. 그 결과 유도 전동기에는 지령대로의 전류가 흐르지 않게 된다.

이런 결점을 보완하기 위하여, 이 기본 기술에 새로운 기술을 부가하여 개량된 것이 본 발명이다.

제9도는 본 발명에 있어서의 회전속도-여자전류 지령특성도 있고, 제10도는 블록도이다.

제9도의 실선에서 명백한 바와 같이 여자전류 지령 값 Im은 베이스 속도 Vb까지, 예를들면 1500rpm까지는 일정값(=Imo)로 유지되며, Vb이상에서는 회전속도 Va에 따라서 상승 하도록 되어 있다.

그런데 제10도의 본 발명의 실시예가 제5도의 기본 기술과 다른점은, 여자전류 진폭제어회로(41)을 형성하여 그 여자전류 진폭회로의 입력단자에 회전속도 Va를 입력하며, 도 그 출력 단자로 부터 제9도에 나타낸 진폭 신호 Im을 출력하고 있는 점이다. 이 결과 DA변환기(9),(10)로 부터는 Im sinΨ, Im cosΨ가 각각 출력되며, 여자전류 지령값은 베이스 속도 Vb이상에서 회전속도 Va에 따라서 상승한다.

제11도는 여자전류 진폭 제어회로의 상세도, 제12도는 각 부 파형도이다. 제11도에 있어서 r₀∼r₅는 저항, CD는 클램프 다이오우드, VR은 볼륨, AMP₁∼AMP₂는 증폭기로서 입력단자 ITa에는 회전속도 Va에 따른 실속도 전압 V_A가 입력되며, 또 입력단자 ITb에는 베이스 속도 Vb에 따른 부전압(-V_B)이 입력되고 있다.

그런데 회전속도 Va가 베이스 속도 Vb이하인때는(V_A-V_B

0), 앰프 AM₁P의 출력전압 Vo는 클램프 다이오우드 CD에 의존한 클램프 전압값 VCL로 되며, 또 회전속도 Va가 베이스 속도 Vb이상인때는(V9-V0), 앰프 AMP₁의 출력전압 Vo는 그 회전속도 Va의 상승에 따라서 음의 방향으로 축소한다(제12(a)도)

그리고 이 앰프 AMP₁의 출력전압 Vo는 앰프 AMP₂에 의해 반전되어 제12(b)도에 나타낸 진폭신호 Im로 변환 되어서 출력된다. 그리고 볼륨 VR은 저속시에 있어서의 진폭 Imo를 발생하기 위한 것이다.

이상 제10도의 유도 전동기 구동방식에 의하면 고속시에 회전 속도에 따라서 지령 여자전류 값을 크게 하고 있으므로 지령대로의 전류를 흘릴 수가 있다. 그러나 이 방법으로서는 구동 전원 전압이 변화하면, 예를 들어 상승하면 여자전류가 너무 많이 흘러서 유도 전동기가 발열한다.

제13도, 제14도, 제15도는 구동 전원 전압이 상승하여도 유도 전동기가 발열하지 않으며 또한 회전 속도가 상승하여도 지령대로의 전류를 흘릴 수 있는 본 발명의 다른 설명도로서, 제13도는 블록도, 제14도는 여자전류 진폭 제어회로의 회로도, 제15도는 동 각부 파형도이다.

그런데 구동 전원 전압이 상승한 경우에도 제9도의 베이스 속도 Vb를 일정하게 해 놓으면 그 베이스 속도 Vb이상에서는 여자전류 지령을 증가 시킴과 동시에 전동기는 과여자 상태로 되어 발열한다.

그러므로 본 발명에 있어서는 전원 전압이 상승하면 베이스 속도를 제9도의 일점 쇄선으로나타낸 바와 같이 V"(Vb)로 하고, 전원 전압이 감소되면 제9도의 점선과 같이 Vb'(Vb)로 하고 있다. 즉 전원 전압의 크기에 따라서 벡터 제어에서 슬립 제어에의 이행 회전 속도를 변화시키고 있다. 그 결과 전원 전압이 클때에는 본 발명에서의 회전 속도 Vb"이하에 있어서 여자전류를 일정하게 하는 벡터 제어를 행하며, Vb"이상에서는 슬립 제어를 행하고 있다. 그런데 Vb∼Vb"에 있어서 벡터 제어를 행하면 통상 전동기에 흐르는 전류가 지령대로 흐르지 않지만, 전원 전압이 클 경우에는 전동기에 지령대로 또한 양호한 속응성으로 전류를 흘릴 수 있다. 또 Vb"이상으로 슬립 제어를 행하면 전원 전압이 커짐과 함께 여자전류가 너무 많이 흐름으로써 전동기가 발열하는 위험이 생기지만, 실제는 회전 속도가 크면 제4도에 보인 서셉턴스 bo(=ΨL)가 커지기 때문에 여자전류가 과하게 흐르는 일은 없으며 지령대로의 전류가 흐른다.

그리고 제13도에 있어서 제5도와 다른점은 여자전류 진폭 제어회로(51)과 전원 전압 Vp를 출력하는 전원 전압 출력회로(52)와, 전원 전압 Vp를 kVp(k는 일정값)로 하는 레벨 변환기(53)을 형성하고 있는 점이다. 그리고 전원 전압 출력회로(52)는 상세한 도시는 생략하였지만, 하나의 변환기와 다이오우드로써 구성되어, 반파정류룰 행하여 전원 전압 Vp를 출력하며, 레벨 변환기(53)은 전원 전압 Vp를 실속도 전압 V_A으로 매치안 레벨 kVp로 변환하고, 도 여자전류 진폭 제어회로(51)은 제14도에 나타낸 바와 같이 제11도의 여자전류 진폭 제어회로(41)과 동일한 구성을 되어 있으며, 입력단자 ITa에는 실속도 Va에 다른 전압 V_A가 입력되고 입력단자 ITb에는 전원 전압에 의하여 변동하는 -kVp가 입력되어 있다. 따라서 전원전압 Vp가 클때에는 진폭 신호 Im는 제15(b)도에 나타낸 바와 같이 회전 속도 Vb"이상에 있어서 그 회전속도 Va에 따라서 상승하며, 또 전원전압 Vp가 작을때에는 진폭 신호 Im은 회전속도 Vb'로 부터 회전 속도 Va에 따라서 상승한다. 그 결과 DA변환기 (9),(10)의 출력인 여자전류는 전원 전압의 크기에 따라서 그 상승점(베이스 속도)이 Vb'로 부터 Vb"로 변화한다.

이상 본 발명에 의하면 벡터 제어에 있어서 회전속도가 고속으로 되어도 유도 전동기에 지령대로의 전류를 흘릴수가 있으므로 양호한 속응성의 유도 전동기 제어가 될 수 있다. 따라서 종래에는 직류 전동기에 의하지 아니하고는 행할 수 없었던 정밀한제어에도 유도 전동기를 사용할 수 가 있기 때문에 기기의 원가 저하에도 기여할 수 있다. 또 전원 전압이 변동 하여도 과여자로 되지 않으며 전동기의 발열을 방지할 수가 있으므로, 구동 전원 전압이 일본과 다른 외국에 구동 장치를 수출하여도 국내 사양 그대로 사용할 수 있으므로 설계상 또는 제작상 동일되어 합리적임과 동시에 구동장치의 가격을 저할 시킬 수가 있다.

Claims (2)

1. 전동기의 실제의 회전속도와 지령속도와의 차분에 의거하여 전동기의 1차 전류를 벡터제어에 의하여 변화시켜서 여자전류 지령값을 일정값으로 하도록 유도 전동기를 제어하는 유도 전동기의 구동방식에 있어서, 상기 유도 전동기의 회전속도를 검출하기 위한 속도 검출기와 ; 지령속도 Vcmd를 형성하기 위한 속도 지령수단과 ; 상기 유도 전동기의 실제 회전속도와 지령속도와의 차분을 증폭하는 오차 앰프와 ; 상기 전동기에 유도전류를 공급하는 제어용 인버어터와 ; 상기 전동기의 실제 회전속도가 소정의 베이스 속도를 초과한 것을 검출하고, 실제 회전속도가 베이스속도를 초과하고 있는 범위에서 상기 인버어터에 의해 그 속도에 따라 여자전류 지령값을 증가 시키는 여자전류 진폭 제어수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 구동방식.
2. 제1항에 있어서, 유도 전동기의 구동 전원전압의 레벨을 검출하는 검출수단을 설치하고, 상기 소정의 베이스 속도를 이 구동 전원전압 레벨의 증감에 따라 증감시키도록 한 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 구동방식.

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