JP2000236679A - 電動機制御用電力変換装置の制御方法 - Google Patents
電動機制御用電力変換装置の制御方法Info
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- JP2000236679A JP2000236679A JP11036986A JP3698699A JP2000236679A JP 2000236679 A JP2000236679 A JP 2000236679A JP 11036986 A JP11036986 A JP 11036986A JP 3698699 A JP3698699 A JP 3698699A JP 2000236679 A JP2000236679 A JP 2000236679A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】慣性エネルギーの大きい負荷を備える電動機を
駆動する電動機制御用電力変換装置において、交流電源
から該電力変換装置を介して電動機を加減速運転する際
の該交流電源の電力を抑制する制御方法を提供する。 【解決手段】電動機制御用電力変換装置６の主回路を交
流リアクトル６１，ＰＷＭコンバータ６２，蓄電池６
４，ＰＷＭインバータ２７で構成し、電動機３の加速運
転時のＰＷＭインバータ２７への入力電流の一部を蓄電
池６４から供給し、また、電動機３の減速運転時のＰＷ
Ｍインバータ２７からの回生電流の一部を蓄電池６４の
充電電流とすることにより、交流電源５からの電力を抑
制する。その結果、交流電源５の設備容量の増大を抑制
し、省エネルギーを図る。
駆動する電動機制御用電力変換装置において、交流電源
から該電力変換装置を介して電動機を加減速運転する際
の該交流電源の電力を抑制する制御方法を提供する。 【解決手段】電動機制御用電力変換装置６の主回路を交
流リアクトル６１，ＰＷＭコンバータ６２，蓄電池６
４，ＰＷＭインバータ２７で構成し、電動機３の加速運
転時のＰＷＭインバータ２７への入力電流の一部を蓄電
池６４から供給し、また、電動機３の減速運転時のＰＷ
Ｍインバータ２７からの回生電流の一部を蓄電池６４の
充電電流とすることにより、交流電源５からの電力を抑
制する。その結果、交流電源５の設備容量の増大を抑制
し、省エネルギーを図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、遠心分離機，昇
降機など慣性モーメントの大きな負荷を駆動する電動機
に給電する電動機制御用電力変換装置の制御方法に関す
る。
降機など慣性モーメントの大きな負荷を駆動する電動機
に給電する電動機制御用電力変換装置の制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、この種の電動機制御用電力変換
装置（以下、単に電力変換装置とも称する）の従来例を
示す回路構成図である。図３において、１は商用電源，
エンジン発電機などの交流電源、２は電力変換装置、３
は電力変換装置２より給電される電動機、４は電動機３
の負荷を示す。この電力変換装置２は交流リアクトル２
１と、図示の如くトランジスタとダイオードとの逆並列
回路を例えば三相ブリッジ接続したＰＷＭコンバータ２
２と、直流電流検出器２３と、平滑コンデンサ２４と、
平滑コンデンサ２４の端子電圧を検出する直流電圧検出
器２５と、抵抗２６ａとトランジスタ２６ｂとからなる
抵抗放電回路２６と、図示の如くトランジスタとダイオ
ードとの逆並列回路を例えば三相ブリッジ接続したＰＷ
Ｍインバータ２７と、ＰＷＭコンバータ２２，トランジ
スタ２６ｂ，ＰＷＭインバータ２７それぞれを交流電源
１の電圧位相，直流電流検出器２３の検出値，直流電圧
検出器２５の検出値などに基づいて制御する制御回路２
８とから構成されている。
装置（以下、単に電力変換装置とも称する）の従来例を
示す回路構成図である。図３において、１は商用電源，
エンジン発電機などの交流電源、２は電力変換装置、３
は電力変換装置２より給電される電動機、４は電動機３
の負荷を示す。この電力変換装置２は交流リアクトル２
１と、図示の如くトランジスタとダイオードとの逆並列
回路を例えば三相ブリッジ接続したＰＷＭコンバータ２
２と、直流電流検出器２３と、平滑コンデンサ２４と、
平滑コンデンサ２４の端子電圧を検出する直流電圧検出
器２５と、抵抗２６ａとトランジスタ２６ｂとからなる
抵抗放電回路２６と、図示の如くトランジスタとダイオ
ードとの逆並列回路を例えば三相ブリッジ接続したＰＷ
Ｍインバータ２７と、ＰＷＭコンバータ２２，トランジ
スタ２６ｂ，ＰＷＭインバータ２７それぞれを交流電源
１の電圧位相，直流電流検出器２３の検出値，直流電圧
検出器２５の検出値などに基づいて制御する制御回路２
８とから構成されている。
【０００３】図３に示した電力変換装置２の動作を以下
に説明する。先ず、図３に示した交流リアクトル２１
と、ＰＷＭコンバータ２２と、ＰＷＭコンバータ２２を
構成する図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御す
る制御回路２８とにより、交流電源１から電力変換装置
２を見た力率をほぼ１にしつつ、直流電圧検出器２５で
検出される平滑コンデンサ２４の端子電圧を、例えば交
流電源１の電圧の波高値以上の所望の値に制御すること
ができる。電動機３が停止状態から加速運転になったと
きには、平滑コンデンサ２４の端子電圧が入力されるＰ
ＷＭインバータ２７と、例えば電動機３のベクトル制御
も行う制御回路２８とにより、ＰＷＭインバータ２７が
所望の電圧，周波数の交流に変換しつつ電動機３に給電
することにより、電動機３は加速される。このとき、交
流電源１から電動機３の加速に必要な電力が供給され
る。
に説明する。先ず、図３に示した交流リアクトル２１
と、ＰＷＭコンバータ２２と、ＰＷＭコンバータ２２を
構成する図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御す
る制御回路２８とにより、交流電源１から電力変換装置
２を見た力率をほぼ１にしつつ、直流電圧検出器２５で
検出される平滑コンデンサ２４の端子電圧を、例えば交
流電源１の電圧の波高値以上の所望の値に制御すること
ができる。電動機３が停止状態から加速運転になったと
きには、平滑コンデンサ２４の端子電圧が入力されるＰ
ＷＭインバータ２７と、例えば電動機３のベクトル制御
も行う制御回路２８とにより、ＰＷＭインバータ２７が
所望の電圧，周波数の交流に変換しつつ電動機３に給電
することにより、電動機３は加速される。このとき、交
流電源１から電動機３の加速に必要な電力が供給され
る。
【０００４】上述の加速運転状態が完了すると電動機３
は定速運転に入り、ＰＷＭコンバータ２２からは電動機
３の駆動電流に基づく直流電流を供給する。また、電動
機３が定速運転状態から減速運転になったときには、Ｐ
ＷＭインバータ２７が所望の電圧，周波数の交流に変換
しつつ電動機３に給電することにより、電動機３は減速
される。このとき、電動機３の減速電流が回生電力とな
って、交流電源１に回生される。しかしながら、交流電
源１が例えばエンジン発電機の場合、周知の如く、僅か
の回生電力しか許容できないので、直流電流検出器２３
が検出した回生電流が交流電源１の許容回生電力に基づ
く所定の値を越えないように、ＰＷＭコンバータ２２と
制御回路２８とにより交流電源１に回生される電力を制
限する。従って、残りの回生電流により平滑コンデンサ
２４の端子電圧が上昇し、この上昇に伴って抵抗放電回
路２６が動作状態となって、抵抗２６ａに前記残りの回
生電流に基づく電力を消費させ、平滑コンデンサ２４の
端子電圧の上昇を抑制するようにしている。
は定速運転に入り、ＰＷＭコンバータ２２からは電動機
３の駆動電流に基づく直流電流を供給する。また、電動
機３が定速運転状態から減速運転になったときには、Ｐ
ＷＭインバータ２７が所望の電圧，周波数の交流に変換
しつつ電動機３に給電することにより、電動機３は減速
される。このとき、電動機３の減速電流が回生電力とな
って、交流電源１に回生される。しかしながら、交流電
源１が例えばエンジン発電機の場合、周知の如く、僅か
の回生電力しか許容できないので、直流電流検出器２３
が検出した回生電流が交流電源１の許容回生電力に基づ
く所定の値を越えないように、ＰＷＭコンバータ２２と
制御回路２８とにより交流電源１に回生される電力を制
限する。従って、残りの回生電流により平滑コンデンサ
２４の端子電圧が上昇し、この上昇に伴って抵抗放電回
路２６が動作状態となって、抵抗２６ａに前記残りの回
生電流に基づく電力を消費させ、平滑コンデンサ２４の
端子電圧の上昇を抑制するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３に示した電動機３
の負荷４が慣性モーメントの大きな遠心分離機，昇降機
などの場合には、電動機３の加速運転時に交流電源１か
ら電力変換装置２を介して大きな電力（以下、加速ピー
ク電力と称する）を供給する必要があり、同様に、電動
機３の減速運転時に大きな電力（以下、回生ピーク電力
と称する）が電力変換装置２を介して交流電源１に回生
され、特に前記負荷４の生産性を高めるために、この加
速時間および減速時間を短縮しようとすると、加速，回
生ピーク電力により交流電源１の設備容量が増大すると
いう問題があった。また、交流電源１が例えばエンジン
発電機の場合には、上述の如く電動機３の減速運転時の
回生電流を消費する抵抗放電回路２６の容量も増大する
という問題もあった。この発明の目的は、上記問題点を
解決する電動機制御用電力変換装置の制御方法を提供す
ることにある。
の負荷４が慣性モーメントの大きな遠心分離機，昇降機
などの場合には、電動機３の加速運転時に交流電源１か
ら電力変換装置２を介して大きな電力（以下、加速ピー
ク電力と称する）を供給する必要があり、同様に、電動
機３の減速運転時に大きな電力（以下、回生ピーク電力
と称する）が電力変換装置２を介して交流電源１に回生
され、特に前記負荷４の生産性を高めるために、この加
速時間および減速時間を短縮しようとすると、加速，回
生ピーク電力により交流電源１の設備容量が増大すると
いう問題があった。また、交流電源１が例えばエンジン
発電機の場合には、上述の如く電動機３の減速運転時の
回生電流を消費する抵抗放電回路２６の容量も増大する
という問題もあった。この発明の目的は、上記問題点を
解決する電動機制御用電力変換装置の制御方法を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決を図るべ
く、請求項１ないし３の発明では、交流電源の電圧を整
流するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータの出力の
両端に接続される蓄電池と、蓄電池の端子電圧が入力さ
れ、端子電圧を所望の電圧・周波数の交流に変換して電
動機に供給するＰＷＭインバータと、蓄電池の電圧を監
視し、ＰＷＭコンバータ，ＰＷＭインバータの制御を司
る制御回路とを備え、下記（１）、または（２）、もし
くは（３）のいずれかとする。 （１）運転準備として電動機の停止時には、ＰＷＭコン
バータの出力電流を所定の電流制限値以内に制御して蓄
電池を充電する。 （２） 電動機の加速運転時には、ＰＷＭコンバータの
出力電流を所定の電流制限値以内に制御してＰＷＭイン
バータに供給し、ＰＷＭインバータが前記所定の電流制
限値以上の電流を必要とする場合は、必要量の電流を蓄
電池から供給する。 （３）電動機の定速運転時には、ＰＷＭコンバータの出
力電流を所定の電流制限値以内に制御してＰＷＭインバ
ータに供給するとともに、蓄電池の状態に応じた充電を
行う。
く、請求項１ないし３の発明では、交流電源の電圧を整
流するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータの出力の
両端に接続される蓄電池と、蓄電池の端子電圧が入力さ
れ、端子電圧を所望の電圧・周波数の交流に変換して電
動機に供給するＰＷＭインバータと、蓄電池の電圧を監
視し、ＰＷＭコンバータ，ＰＷＭインバータの制御を司
る制御回路とを備え、下記（１）、または（２）、もし
くは（３）のいずれかとする。 （１）運転準備として電動機の停止時には、ＰＷＭコン
バータの出力電流を所定の電流制限値以内に制御して蓄
電池を充電する。 （２） 電動機の加速運転時には、ＰＷＭコンバータの
出力電流を所定の電流制限値以内に制御してＰＷＭイン
バータに供給し、ＰＷＭインバータが前記所定の電流制
限値以上の電流を必要とする場合は、必要量の電流を蓄
電池から供給する。 （３）電動機の定速運転時には、ＰＷＭコンバータの出
力電流を所定の電流制限値以内に制御してＰＷＭインバ
ータに供給するとともに、蓄電池の状態に応じた充電を
行う。
【０００７】また、請求項４の発明では、交流電源の電
圧を整流するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータの
出力の両端に接続される蓄電池および抵抗放電回路と、
蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電圧・
周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭインバ
ータと、蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバータ，抵
抗放電回路，ＰＷＭインバータの制御を司る制御回路と
を備え、電動機の減速運転時には、ＰＷＭインバータの
回生電流を、所定電流制限値以内に制御されたＰＷＭコ
ンバータを介して交流電源に回生し、ＰＷＭインバータ
からの回生電流が前記所定の電流制限値を越えた場合
は、所定の電流制限値を越えた分の電流により蓄電池を
充電し、さらに、蓄電池の端子電圧が充電完了電圧値を
越えた場合は、抵抗放電回路を動作させる。
圧を整流するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータの
出力の両端に接続される蓄電池および抵抗放電回路と、
蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電圧・
周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭインバ
ータと、蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバータ，抵
抗放電回路，ＰＷＭインバータの制御を司る制御回路と
を備え、電動機の減速運転時には、ＰＷＭインバータの
回生電流を、所定電流制限値以内に制御されたＰＷＭコ
ンバータを介して交流電源に回生し、ＰＷＭインバータ
からの回生電流が前記所定の電流制限値を越えた場合
は、所定の電流制限値を越えた分の電流により蓄電池を
充電し、さらに、蓄電池の端子電圧が充電完了電圧値を
越えた場合は、抵抗放電回路を動作させる。
【０００８】さらに、請求項５の発明では、交流電源の
電圧を整流するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータ
の出力の両端に接続される蓄電池および抵抗放電回路
と、蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電
圧・周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭイ
ンバータと、蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバー
タ，抵抗放電回路，ＰＷＭインバータの制御を司る制御
回路とを備え、運転準備として電動機の停止時には、Ｐ
ＷＭコンバータの出力電流を第１電流制限値以内に制御
して蓄電池を充電し、電動機の加速運転時には、ＰＷＭ
コンバータの出力電流を第２電流制限値以内に制御して
ＰＷＭインバータに供給し、ＰＷＭインバータが前記第
２電流制限値以上の電流を必要とする場合は、必要量の
電流を蓄電池から供給し、電動機の定速運転時には、Ｐ
ＷＭコンバータの出力電流を第３電流制限値以内に制御
してＰＷＭインバータに供給するとともに、蓄電池の状
態に応じた充電を行い、電動機の減速運転時には、ＰＷ
Ｍインバータの回生電流を、第４電流制限値以内に制御
されたＰＷＭコンバータを介して交流電源に回生し、Ｐ
ＷＭインバータからの回生電流が前記第４電流制限値を
越えた場合、前記第４電流制限値を越えた分の電流によ
り蓄電池を充電し、さらに、蓄電池の端子電圧が充電完
了電圧値を越えた場合は、抵抗放電回路を動作させる。
電圧を整流するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータ
の出力の両端に接続される蓄電池および抵抗放電回路
と、蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電
圧・周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭイ
ンバータと、蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバー
タ，抵抗放電回路，ＰＷＭインバータの制御を司る制御
回路とを備え、運転準備として電動機の停止時には、Ｐ
ＷＭコンバータの出力電流を第１電流制限値以内に制御
して蓄電池を充電し、電動機の加速運転時には、ＰＷＭ
コンバータの出力電流を第２電流制限値以内に制御して
ＰＷＭインバータに供給し、ＰＷＭインバータが前記第
２電流制限値以上の電流を必要とする場合は、必要量の
電流を蓄電池から供給し、電動機の定速運転時には、Ｐ
ＷＭコンバータの出力電流を第３電流制限値以内に制御
してＰＷＭインバータに供給するとともに、蓄電池の状
態に応じた充電を行い、電動機の減速運転時には、ＰＷ
Ｍインバータの回生電流を、第４電流制限値以内に制御
されたＰＷＭコンバータを介して交流電源に回生し、Ｐ
ＷＭインバータからの回生電流が前記第４電流制限値を
越えた場合、前記第４電流制限値を越えた分の電流によ
り蓄電池を充電し、さらに、蓄電池の端子電圧が充電完
了電圧値を越えた場合は、抵抗放電回路を動作させる。
【０００９】以上のように、この発明によれば、前記加
速ピーク電力の一部を蓄電池から供給し、同様に、前記
回生ピーク電力の一部により蓄電池を充電させることに
より、前記交流電源の設備容量および抵抗放電回路の容
量の低減を図るようにしている。
速ピーク電力の一部を蓄電池から供給し、同様に、前記
回生ピーク電力の一部により蓄電池を充電させることに
より、前記交流電源の設備容量および抵抗放電回路の容
量の低減を図るようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態を
示す電動機制御用電力変換装置（以下、単に電力変換装
置とも称する）の回路構成図であり、図３に示した従来
例回路と同一機能を有するものには同一符号を付してい
る。すなわち図１において、５は商用電源，エンジン発
電機などの交流電源、６は電力変換装置を示し、この電
力変換装置６は交流リアクトル６１と、図示の如くトラ
ンジスタとダイオードとの逆並列回路を例えば三相ブリ
ッジ接続したＰＷＭコンバータ６２と、直流電流検出器
６３と、蓄電池６４と、蓄電池６４の端子電圧を検出す
る直流電圧検出器２５と、抵抗６５ａとトランジスタ６
５ｂとからなる抵抗放電回路６５と、ＰＷＭインバータ
２７と、ＰＷＭコンバータ６２，トランジスタ６５ｂ，
ＰＷＭインバータ２７それぞれを交流電源５の電圧位
相，直流電流検出器６３の検出値，直流電圧検出器２５
の検出値などに基づいて制御する制御回路６６と、ＰＷ
Ｍインバータ２７の直流回路側の高周波インピーダンス
を低くするコンデンサ６７とから構成されている。
示す電動機制御用電力変換装置（以下、単に電力変換装
置とも称する）の回路構成図であり、図３に示した従来
例回路と同一機能を有するものには同一符号を付してい
る。すなわち図１において、５は商用電源，エンジン発
電機などの交流電源、６は電力変換装置を示し、この電
力変換装置６は交流リアクトル６１と、図示の如くトラ
ンジスタとダイオードとの逆並列回路を例えば三相ブリ
ッジ接続したＰＷＭコンバータ６２と、直流電流検出器
６３と、蓄電池６４と、蓄電池６４の端子電圧を検出す
る直流電圧検出器２５と、抵抗６５ａとトランジスタ６
５ｂとからなる抵抗放電回路６５と、ＰＷＭインバータ
２７と、ＰＷＭコンバータ６２，トランジスタ６５ｂ，
ＰＷＭインバータ２７それぞれを交流電源５の電圧位
相，直流電流検出器６３の検出値，直流電圧検出器２５
の検出値などに基づいて制御する制御回路６６と、ＰＷ
Ｍインバータ２７の直流回路側の高周波インピーダンス
を低くするコンデンサ６７とから構成されている。
【００１１】図１に示した電力変換装置６の動作を、図
２に示す波形図を参照ししつ、以下に説明する。図２に
示す時刻Ｔ0 以前、すなわち電動機３の停止時は、交流
リアクトル６１と、ＰＷＭコンバータ６２と、蓄電池６
４の端子電圧指令値と第１電流制限値（図２（ハ）のＡ
の値）とが設定される制御回路６６とにより、ＰＷＭコ
ンバータ６２が出力する端子電圧指令値に基づく直流電
圧で蓄電池６４を充電し、その際、前記直流電圧より直
流電圧検出器２５で検出される蓄電池６４の端子電圧が
低い場合には、ＰＷＭコンバータ６２が、設定される第
１電流制限値以内の直流電流になるように直流電流検出
器２５の検出値に基づく制御を行いつつ、蓄電池を充電
する（図２（ロ）参照）。なお図２（ロ）の時刻Ｔ0 以
前の電動機３の停止時は、蓄電池６４の端子電圧が前記
端子電圧指令値にほぼ等しくなった状態を示し、このと
きには蓄電池６４の充電がほぼ完了した浮動充電状態に
あり、さらにこのときには、交流リアクトル６１と、Ｐ
ＷＭコンバータ６２と、ＰＷＭコンバータ６２を構成す
る図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御する制御
回路６６とにより、交流電源５から電力変換装置６を見
た力率をほぼ１にしている。
２に示す波形図を参照ししつ、以下に説明する。図２に
示す時刻Ｔ0 以前、すなわち電動機３の停止時は、交流
リアクトル６１と、ＰＷＭコンバータ６２と、蓄電池６
４の端子電圧指令値と第１電流制限値（図２（ハ）のＡ
の値）とが設定される制御回路６６とにより、ＰＷＭコ
ンバータ６２が出力する端子電圧指令値に基づく直流電
圧で蓄電池６４を充電し、その際、前記直流電圧より直
流電圧検出器２５で検出される蓄電池６４の端子電圧が
低い場合には、ＰＷＭコンバータ６２が、設定される第
１電流制限値以内の直流電流になるように直流電流検出
器２５の検出値に基づく制御を行いつつ、蓄電池を充電
する（図２（ロ）参照）。なお図２（ロ）の時刻Ｔ0 以
前の電動機３の停止時は、蓄電池６４の端子電圧が前記
端子電圧指令値にほぼ等しくなった状態を示し、このと
きには蓄電池６４の充電がほぼ完了した浮動充電状態に
あり、さらにこのときには、交流リアクトル６１と、Ｐ
ＷＭコンバータ６２と、ＰＷＭコンバータ６２を構成す
る図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御する制御
回路６６とにより、交流電源５から電力変換装置６を見
た力率をほぼ１にしている。
【００１２】次に、図２に示す時刻Ｔ0 で電動機３が加
速運転になったときには、蓄電池６４の端子電圧が入力
されるＰＷＭインバータ２７と、蓄電池６４の端子電圧
指令値と第２電流制限値（図２（ハ）のＢの値）とが設
定され、例えば電動機３のベクトル制御を行う制御回路
６６とにより、ＰＷＭインバータ２７が所望の電圧，周
波数の交流に変換しつつ電動機３に給電することによ
り、図２（イ）に示す如く、電動機３は加速される。こ
のとき、交流電源１から電動機３の加速に必要な電力の
うち、図２に示す時刻Ｔ0 からＴ1 の区間では、ＰＷＭ
コンバータ６２の出力電流は前記第２電流制限値以下で
あるので、交流電源１からＰＷＭコンバータ６２を介し
て供給される（図２（ヘ）参照）。
速運転になったときには、蓄電池６４の端子電圧が入力
されるＰＷＭインバータ２７と、蓄電池６４の端子電圧
指令値と第２電流制限値（図２（ハ）のＢの値）とが設
定され、例えば電動機３のベクトル制御を行う制御回路
６６とにより、ＰＷＭインバータ２７が所望の電圧，周
波数の交流に変換しつつ電動機３に給電することによ
り、図２（イ）に示す如く、電動機３は加速される。こ
のとき、交流電源１から電動機３の加速に必要な電力の
うち、図２に示す時刻Ｔ0 からＴ1 の区間では、ＰＷＭ
コンバータ６２の出力電流は前記第２電流制限値以下で
あるので、交流電源１からＰＷＭコンバータ６２を介し
て供給される（図２（ヘ）参照）。
【００１３】また、図２に示す時刻Ｔ1 からＴ2 の区間
では、電動機３の加速運転に基づくＰＷＭインバータ２
７への入力電流が、図２（ニ）に示す如く、第２電流制
限値を越えた状態になるので、ＰＷＭコンバータ６２は
直流電流検出器６３の検出値に基づく定電流制御を行
い、第２電流制限値を越えた分の前記入力電流を蓄電池
６４より供給しつつ（図２（ホ）参照）、ＰＷＭインバ
ータ２７により電動機を更に加速させる。なお図２
（ロ）に示す如く、蓄電池６４の端子電圧は蓄電池６４
が放電状態にあるので前記端子電圧指令値より低下し、
また、この区間（図２の区間Ｔ0 〜Ｔ2 ）でも交流リア
クトル６１と、ＰＷＭコンバータ６２と、ＰＷＭコンバ
ータ６２を構成する図示のトランジスタのオン，オフ位
相を制御する制御回路６６とにより、交流電源５から電
力変換装置６を見た力率はほぼ１に制御されている。
では、電動機３の加速運転に基づくＰＷＭインバータ２
７への入力電流が、図２（ニ）に示す如く、第２電流制
限値を越えた状態になるので、ＰＷＭコンバータ６２は
直流電流検出器６３の検出値に基づく定電流制御を行
い、第２電流制限値を越えた分の前記入力電流を蓄電池
６４より供給しつつ（図２（ホ）参照）、ＰＷＭインバ
ータ２７により電動機を更に加速させる。なお図２
（ロ）に示す如く、蓄電池６４の端子電圧は蓄電池６４
が放電状態にあるので前記端子電圧指令値より低下し、
また、この区間（図２の区間Ｔ0 〜Ｔ2 ）でも交流リア
クトル６１と、ＰＷＭコンバータ６２と、ＰＷＭコンバ
ータ６２を構成する図示のトランジスタのオン，オフ位
相を制御する制御回路６６とにより、交流電源５から電
力変換装置６を見た力率はほぼ１に制御されている。
【００１４】次に、電動機３が加速運転（図２の区間Ｔ
0 〜Ｔ2 ）から定速運転（図２の時刻Ｔ2 ）になったと
きには、ＰＷＭコンバータ６２の出力電流である直流電
流検出器６３の検出値が、制御回路６６に設定される第
３電流制限値（図２（ハ）のＣの値）以内の値となるよ
うにＰＷＭコンバータ６２を制御する。そして、かかる
制御がなされたＰＷＭコンバータ６２の出力電流をＰＷ
Ｍインバータ２７に供給し、ＰＷＭインバータ２７によ
り電動機３を定速運転させつつ（図２（イ，ニ）参
照）、蓄電池６４の端子電圧が充電完了電圧値に満たな
い場合には蓄電池６４への充電も行う（図２（ヘ）参
照）。なお、この状態でも交流リアクトル６１と、ＰＷ
Ｍコンバータ６２と、ＰＷＭコンバータ６２を構成する
図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御する制御回
路６６とにより、交流電源５から電力変換装置６を見た
力率はほぼ１に制御されている。
0 〜Ｔ2 ）から定速運転（図２の時刻Ｔ2 ）になったと
きには、ＰＷＭコンバータ６２の出力電流である直流電
流検出器６３の検出値が、制御回路６６に設定される第
３電流制限値（図２（ハ）のＣの値）以内の値となるよ
うにＰＷＭコンバータ６２を制御する。そして、かかる
制御がなされたＰＷＭコンバータ６２の出力電流をＰＷ
Ｍインバータ２７に供給し、ＰＷＭインバータ２７によ
り電動機３を定速運転させつつ（図２（イ，ニ）参
照）、蓄電池６４の端子電圧が充電完了電圧値に満たな
い場合には蓄電池６４への充電も行う（図２（ヘ）参
照）。なお、この状態でも交流リアクトル６１と、ＰＷ
Ｍコンバータ６２と、ＰＷＭコンバータ６２を構成する
図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御する制御回
路６６とにより、交流電源５から電力変換装置６を見た
力率はほぼ１に制御されている。
【００１５】さらに、電動機３が定速運転（図２の区間
Ｔ2 〜Ｔ3 ）から減速運転（図２の時刻Ｔ3 ）になった
ときには、ＰＷＭインバータ２７により電動機３を減速
運転させ、このときＰＷＭコンバータ６２は制御回路６
６に設定される第４電流制限値（図２（ハ）のＤの値）
以内のＰＷＭインバータ２７からの回生電流に基づく値
をＰＷＭコンバータ６２を介して交流電源５に回生し
（図２（ヘ）参照）、この回生電流が、図２（ニ）に示
す如く、第４電流制限値を越えた状態では、直流電流検
出器６３の検出値に基づくＰＷＭコンバータ６２の定電
流制御により、第４電流制限値を越えた分の回生電流に
より蓄電池６４を時刻Ｔ3 〜Ｔ4 の区間充電される（図
２（ホ）参照）。この電動機３の減速運転は、図２に示
す時刻Ｔ5で終了し、電動機３は停止する（図２（イ）
参照）。なお図２（ロ）に示す如く、このときの蓄電池
６４の端子電圧は、上述のＰＷＭインバータ２７からの
充電電流により、前記端子電圧指令値より上昇し、ま
た、この区間（Ｔ3 〜Ｔ5 ）でも交流リアクトル６１
と、ＰＷＭコンバータ６２と、ＰＷＭコンバータ６２を
構成する図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御す
る制御回路６６とにより、交流電源５から電力変換装置
６を見た力率はほぼ１に制御されている。
Ｔ2 〜Ｔ3 ）から減速運転（図２の時刻Ｔ3 ）になった
ときには、ＰＷＭインバータ２７により電動機３を減速
運転させ、このときＰＷＭコンバータ６２は制御回路６
６に設定される第４電流制限値（図２（ハ）のＤの値）
以内のＰＷＭインバータ２７からの回生電流に基づく値
をＰＷＭコンバータ６２を介して交流電源５に回生し
（図２（ヘ）参照）、この回生電流が、図２（ニ）に示
す如く、第４電流制限値を越えた状態では、直流電流検
出器６３の検出値に基づくＰＷＭコンバータ６２の定電
流制御により、第４電流制限値を越えた分の回生電流に
より蓄電池６４を時刻Ｔ3 〜Ｔ4 の区間充電される（図
２（ホ）参照）。この電動機３の減速運転は、図２に示
す時刻Ｔ5で終了し、電動機３は停止する（図２（イ）
参照）。なお図２（ロ）に示す如く、このときの蓄電池
６４の端子電圧は、上述のＰＷＭインバータ２７からの
充電電流により、前記端子電圧指令値より上昇し、ま
た、この区間（Ｔ3 〜Ｔ5 ）でも交流リアクトル６１
と、ＰＷＭコンバータ６２と、ＰＷＭコンバータ６２を
構成する図示のトランジスタのオン，オフ位相を制御す
る制御回路６６とにより、交流電源５から電力変換装置
６を見た力率はほぼ１に制御されている。
【００１６】また、区間（Ｔ3 〜Ｔ5 ）において、図２
（ハ）の太破線の電流制限値（＝０）は、交流電源１が
例えばエンジン発電機の場合に設定される値であり、こ
のときには、図２（ヘ）の太破線に示す如く、この交流
電源５への回生電力をほぼ零にすることができる。その
結果、図２（ホ）の太破線に示す如く、蓄電池６４への
充電電流が増大する。さらに区間（Ｔ3 〜Ｔ5 ）におい
て、前記充電電流で蓄電池６４の端子電圧が充電完了電
圧値を越えたときには直流電圧検出器２５により、これ
を検知して抵抗放電回路６５を動作させ、抵抗６５ａに
前記回生直流電流の一部に基づく電力を消費させ、蓄電
池６４の端子電圧の上昇を抑制するようにしている。
（ハ）の太破線の電流制限値（＝０）は、交流電源１が
例えばエンジン発電機の場合に設定される値であり、こ
のときには、図２（ヘ）の太破線に示す如く、この交流
電源５への回生電力をほぼ零にすることができる。その
結果、図２（ホ）の太破線に示す如く、蓄電池６４への
充電電流が増大する。さらに区間（Ｔ3 〜Ｔ5 ）におい
て、前記充電電流で蓄電池６４の端子電圧が充電完了電
圧値を越えたときには直流電圧検出器２５により、これ
を検知して抵抗放電回路６５を動作させ、抵抗６５ａに
前記回生直流電流の一部に基づく電力を消費させ、蓄電
池６４の端子電圧の上昇を抑制するようにしている。
【００１７】上述の電力変換装置６の動作で明らかなよ
うに、図１に示す交流リアクトル６１，ＰＷＭコンバー
タ６２，抵抗放電回路６５それぞれの容量は、制御回路
６６に設定される前記第２電流制限値，第４電流制限値
により、図３に示す交流リアクトル２１，ＰＷＭコンバ
ータ２２，抵抗放電回路２６に比して小さくすることが
できる。さらに制御回路６６に設定される前記第２電流
制限値，第４電流制限値により、交流電源５への前記加
速，回生ピーク電力が抑制できるので、交流電源５の設
備容量の低減が図れる。
うに、図１に示す交流リアクトル６１，ＰＷＭコンバー
タ６２，抵抗放電回路６５それぞれの容量は、制御回路
６６に設定される前記第２電流制限値，第４電流制限値
により、図３に示す交流リアクトル２１，ＰＷＭコンバ
ータ２２，抵抗放電回路２６に比して小さくすることが
できる。さらに制御回路６６に設定される前記第２電流
制限値，第４電流制限値により、交流電源５への前記加
速，回生ピーク電力が抑制できるので、交流電源５の設
備容量の低減が図れる。
【００１８】なお、図１に示した実施例回路において、
蓄電池６４の端子電圧が周知の如く周囲温度などにより
変動するので、前記端子電圧指令値および充電完了電圧
値を蓄電池６４の周囲温度などに基づいて補正すること
が、この電力変換装置６の制御方法と対して好適であ
る。また、図１に示した実施例回路では直流電流検出器
６３を備えているが、この直流電流検出器６３に代え
て、交流電源５から交流リアクトル６１の経路に交流電
流検出器を備えることにより、上述と同様の制御を行う
ことができる。さらに、蓄電池６４に代えて、近年その
単位容量が著しく増大したコンデンサ、例えば、スーパ
ーコンデンサなどを使用してもよい。
蓄電池６４の端子電圧が周知の如く周囲温度などにより
変動するので、前記端子電圧指令値および充電完了電圧
値を蓄電池６４の周囲温度などに基づいて補正すること
が、この電力変換装置６の制御方法と対して好適であ
る。また、図１に示した実施例回路では直流電流検出器
６３を備えているが、この直流電流検出器６３に代え
て、交流電源５から交流リアクトル６１の経路に交流電
流検出器を備えることにより、上述と同様の制御を行う
ことができる。さらに、蓄電池６４に代えて、近年その
単位容量が著しく増大したコンデンサ、例えば、スーパ
ーコンデンサなどを使用してもよい。
【００１９】
【発明の効果】この発明の制御方法によれば電動機制御
用電力変換装置を構成する蓄電池により、交流電源の省
エネルギーが図れ、さらに、該電力変換装置を構成する
ＰＷＭコンバータ，抵抗放電回路の小型化，コストダウ
ンが計れる。特に交流電源がエンジン発電機などの場合
で、且つ電動機の負荷の慣性エネルギーが大きい場合の
電動機制御用電力変換装置の制御方法として好適であ
る。
用電力変換装置を構成する蓄電池により、交流電源の省
エネルギーが図れ、さらに、該電力変換装置を構成する
ＰＷＭコンバータ，抵抗放電回路の小型化，コストダウ
ンが計れる。特に交流電源がエンジン発電機などの場合
で、且つ電動機の負荷の慣性エネルギーが大きい場合の
電動機制御用電力変換装置の制御方法として好適であ
る。
【図１】この発明の実施の形態を示す電動機制御用電力
変換装置の回路構成図である。
変換装置の回路構成図である。
【図２】図１の動作を説明する波形図である。
【図３】従来例を示す電動機制御用電力変換装置の回路
構成図である。
構成図である。
１，５…交流電源、２，６…電力変換装置、３…電動
機、４…負荷、２１，６１…交流リアクトル、２２，６
２…ＰＷＭコンバータ、２３，６３…直流電流検出器、
２４…平滑コンデンサ、２５…直流電圧検出器、２６，
６５…抵抗放電回路、２７…ＰＷＭインバータ、２８，
６６…制御回路、６４…蓄電池、６７…コンデンサ。
機、４…負荷、２１，６１…交流リアクトル、２２，６
２…ＰＷＭコンバータ、２３，６３…直流電流検出器、
２４…平滑コンデンサ、２５…直流電圧検出器、２６，
６５…抵抗放電回路、２７…ＰＷＭインバータ、２８，
６６…制御回路、６４…蓄電池、６７…コンデンサ。
フロントページの続き (72)発明者 藤原 喜隆 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 吉田 雅和 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H006 AA00 BB05 CA01 CA07 CB01 DA02 DA04 DB02 DC02 DC05 FA02 5H007 AA00 BB06 CB05 CC01 CC12 DA03 DA06 DC02 DC05 EA02 5H576 AA07 AA20 BB02 BB03 BB10 CC04 CC05 CC06 DD02 DD04 DD05 EE01 EE09 EE11 GG04 GG05 HA02 HB02 HB10 JJ28 LL22 LL24 LL39
Claims (5)
- 【請求項１】交流電源の電圧を整流するＰＷＭコンバー
タと、 ＰＷＭコンバータの出力の両端に接続される蓄電池と、 蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電圧・
周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭインバ
ータと、 蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバータ，ＰＷＭイン
バータの制御を司る制御回路とを備え、 運転準備として電動機の停止時には、ＰＷＭコンバータ
の出力電流を所定の電流制限値以内に制御して蓄電池を
充電することを特徴とする電動機制御用電力変換装置の
制御方法。 - 【請求項２】交流電源の電圧を整流するＰＷＭコンバー
タと、 ＰＷＭコンバータの出力の両端に接続される蓄電池と、 蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電圧・
周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭインバ
ータと、 蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバータ，ＰＷＭイン
バータの制御を司る制御回路とを備え、 電動機の加速運転時には、ＰＷＭコンバータの出力電流
を所定の電流制限値以内に制御してＰＷＭインバータに
供給し、ＰＷＭインバータが前記所定の電流制限値以上
の電流を必要とする場合は、必要量の電流を蓄電池から
供給することを特徴とする電動機制御用電力変換装置の
制御方法。 - 【請求項３】交流電源の電圧を整流するＰＷＭコンバー
タと、 ＰＷＭコンバータの出力の両端に接続される蓄電池と、 蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電圧・
周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭインバ
ータと、 蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバータ，ＰＷＭイン
バータの制御を司る制御回路とを備え、 電動機の定速運転時には、ＰＷＭコンバータの出力電流
を所定の電流制限値以内に制御してＰＷＭインバータに
供給するとともに、蓄電池の状態に応じた充電を行うこ
とを特徴とする電動機制御用電力変換装置の制御方法。 - 【請求項４】交流電源の電圧を整流するＰＷＭコンバー
タと、 ＰＷＭコンバータの出力の両端に接続される蓄電池およ
び抵抗放電回路と、 蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電圧・
周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭインバ
ータと、 蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバータ，抵抗放電回
路，ＰＷＭインバータの制御を司る制御回路とを備え、 電動機の減速運転時には、ＰＷＭインバータの回生電流
を、所定の電流制限値以内に制御されたＰＷＭコンバー
タを介して交流電源に回生し、ＰＷＭインバータからの
回生電流が前記所定の電流制限値を越えた場合は、所定
の電流制限値を越えた分の電流により蓄電池を充電し、
さらに、蓄電池の端子電圧が充電完了電圧値を越えた場
合は、抵抗放電回路を動作させることを特徴とする電動
機制御用電力変換装置の制御方法。 - 【請求項５】交流電源の電圧を整流するＰＷＭコンバー
タと、 ＰＷＭコンバータの出力の両端に接続される蓄電池およ
び抵抗放電回路と、 蓄電池の端子電圧が入力され、端子電圧を所望の電圧・
周波数の交流に変換して電動機に供給するＰＷＭインバ
ータと、 蓄電池の電圧を監視し、ＰＷＭコンバータ，抵抗放電回
路，ＰＷＭインバータの制御を司る制御回路とを備え、 運転準備として電動機の停止時には、ＰＷＭコンバータ
の出力電流を第１電流制限値以内に制御して蓄電池を充
電し、 電動機の加速運転時には、ＰＷＭコンバータの出力電流
を第２電流制限値以内に制御してＰＷＭインバータに供
給し、ＰＷＭインバータが前記第２電流制限値以上の電
流を必要とする場合は、必要量の電流を蓄電池から供給
し、 電動機の定速運転時には、ＰＷＭコンバータの出力電流
を第３電流制限値以内に制御してＰＷＭインバータに供
給するとともに、蓄電池の状態に応じた充電を行い、 電動機の減速運転時には、ＰＷＭインバータの回生電流
を、第４電流制限値以内に制御されたＰＷＭコンバータ
を介して交流電源に回生し、ＰＷＭインバータからの回
生電流が前記第４電流制限値を越えた場合は、前記第４
電流制限値を越えた分の電流により蓄電池を充電し、さ
らに、蓄電池の端子電圧が充電完了電圧値を越えた場合
は、抵抗放電回路を動作させることを特徴とする電動機
制御用電力変換装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11036986A JP2000236679A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 電動機制御用電力変換装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11036986A JP2000236679A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 電動機制御用電力変換装置の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236679A true JP2000236679A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12485085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11036986A Pending JP2000236679A (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | 電動機制御用電力変換装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000236679A (ja) |
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