JP2000341981A - 交流電動機の制御装置 - Google Patents
交流電動機の制御装置Info
- Publication number
- JP2000341981A JP2000341981A JP11147638A JP14763899A JP2000341981A JP 2000341981 A JP2000341981 A JP 2000341981A JP 11147638 A JP11147638 A JP 11147638A JP 14763899 A JP14763899 A JP 14763899A JP 2000341981 A JP2000341981 A JP 2000341981A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chopper
- power
- motor
- voltage
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】コンデンサインプット型インバータから成る電
動機の制御装置において、受電側に流出する高調波電流
の抑制と、電動機からの回生電力発生時に機器の耐圧を
超え破損をまねくような電圧上昇を防止する。 【解決手段】整流器の直流側に接続されたコンデンサ
と、このコンデンサを電圧源として可変周波数の電力に
変換し交流電動機に給電するインバータと、電源電流を
正弦波状に制御する第1のチョッパと、電動機からの回
生電力処理を制御する第2のチョッパとを備えたものに
おいて、電動機の力行又は回生状態に対応させて第1又
は第2のチョッパを制御し、又はコンデンサ両端電圧を
第1のチョッパよりも第2のチョッパのほうを高く設定
して制御する。
動機の制御装置において、受電側に流出する高調波電流
の抑制と、電動機からの回生電力発生時に機器の耐圧を
超え破損をまねくような電圧上昇を防止する。 【解決手段】整流器の直流側に接続されたコンデンサ
と、このコンデンサを電圧源として可変周波数の電力に
変換し交流電動機に給電するインバータと、電源電流を
正弦波状に制御する第1のチョッパと、電動機からの回
生電力処理を制御する第2のチョッパとを備えたものに
おいて、電動機の力行又は回生状態に対応させて第1又
は第2のチョッパを制御し、又はコンデンサ両端電圧を
第1のチョッパよりも第2のチョッパのほうを高く設定
して制御する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は整流器,コンデンサ
及びインバータの直列構成と、整流器とコンデンサとの
間に接続され流入電力を制御する第1のチョッパと、同
じく電動機からの回生電力処理を制御する第2のチョッ
パとを備えた交流電動機の制御装置の改良に関する。
及びインバータの直列構成と、整流器とコンデンサとの
間に接続され流入電力を制御する第1のチョッパと、同
じく電動機からの回生電力処理を制御する第2のチョッ
パとを備えた交流電動機の制御装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】電動機の制御装置として、受電々源側に
ダイオード整流器とコンデンサが接続され、その出力側
にスイッチング可能な制御素子を用いたインバータを接
続した構成の制御装置が普及している。
ダイオード整流器とコンデンサが接続され、その出力側
にスイッチング可能な制御素子を用いたインバータを接
続した構成の制御装置が普及している。
【0003】このような制御装置は簡易な構成の反面、
電源電流に多くの高調波成分を含む。すなわち、電源電
圧の瞬時値が平滑コンデンサの電圧より高い期間だけ受
電電源よりコンデンサに電流が流れ、この電流はコンデ
ンサの充電電流であり、導通幅の狭い急峻な電流となり
多くの高調波成分を含む。したがって、このような装置
が多数になると、その高調波電流により電源系統に挿入
された進相コンデンサには過大な電流が流れ、電源トラ
ンスは鉄損が増し加熱する場合がある。また、この電流
は電源電圧波を歪ませるため、系統に接続された機器に
悪影響を及ぼす可能性がある。
電源電流に多くの高調波成分を含む。すなわち、電源電
圧の瞬時値が平滑コンデンサの電圧より高い期間だけ受
電電源よりコンデンサに電流が流れ、この電流はコンデ
ンサの充電電流であり、導通幅の狭い急峻な電流となり
多くの高調波成分を含む。したがって、このような装置
が多数になると、その高調波電流により電源系統に挿入
された進相コンデンサには過大な電流が流れ、電源トラ
ンスは鉄損が増し加熱する場合がある。また、この電流
は電源電圧波を歪ませるため、系統に接続された機器に
悪影響を及ぼす可能性がある。
【0004】この電源電流に含まれる高調波の低減を図
るため、特開平8−168250 号公報にはインバータを構成
する整流器の後段にリアクトル,制御素子及びダイオー
ドを組み合わせて成る昇圧チョッパと呼ばれる第1のチ
ョッパを設ける制御装置が開示されている。
るため、特開平8−168250 号公報にはインバータを構成
する整流器の後段にリアクトル,制御素子及びダイオー
ドを組み合わせて成る昇圧チョッパと呼ばれる第1のチ
ョッパを設ける制御装置が開示されている。
【0005】また、同公報には電動機からの回生電力を
消費する抵抗器と、この回生電力処理を制御する第2の
チョッパをダイオード整流器とインバータ間に付加した
電動機の制御装置が開示されている。
消費する抵抗器と、この回生電力処理を制御する第2の
チョッパをダイオード整流器とインバータ間に付加した
電動機の制御装置が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は電源電
流に含まれる高調波を低減する機能と、電動機からの回
生電力の処理を制御する機能を兼ね備えているが、その
制御装置に関しては配慮されていない。
流に含まれる高調波を低減する機能と、電動機からの回
生電力の処理を制御する機能を兼ね備えているが、その
制御装置に関しては配慮されていない。
【0007】すなわち、第1チョッパは電源電流に含ま
れる高調波を低減するため、コンデンサ両端の直流電圧
を昇圧する機能を持ち、他方、第2チョッパは電動機か
らの回生エネルギーにより上昇しようとするコンデンサ
両端の直流電圧を降圧する機能を持つ。このように、両
チョッパは相反する機能を持つため、電源側からのエネ
ルギーを回生電力処理用抵抗で消費する不具合を生じか
ねない。
れる高調波を低減するため、コンデンサ両端の直流電圧
を昇圧する機能を持ち、他方、第2チョッパは電動機か
らの回生エネルギーにより上昇しようとするコンデンサ
両端の直流電圧を降圧する機能を持つ。このように、両
チョッパは相反する機能を持つため、電源側からのエネ
ルギーを回生電力処理用抵抗で消費する不具合を生じか
ねない。
【0008】本発明の目的は、第1と第2のチョッパ手
段をスムーズに制御することができる交流電動機の制御
装置を提供することにある。
段をスムーズに制御することができる交流電動機の制御
装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はその一面におい
て、整流器の直流側に接続されたコンデンサと、このコ
ンデンサを電圧源として可変周波数の電力に変換し交流
電動機に給電するインバータと、交流電源からの電源電
流を正弦波状に制御する第1のチョッパと、電動機から
の回生電力処理を制御する第2のチョッパとを備えた交
流電動機の制御装置において、前記コンデンサに印加す
る直流電圧を第1の電圧となるように前記第1のチョッ
パを制御する手段と、前記コンデンサに印加する直流電
圧を前記第1の電圧よりも高い第2の電圧となるように
前記第2のチョッパを制御する手段を設ける。
て、整流器の直流側に接続されたコンデンサと、このコ
ンデンサを電圧源として可変周波数の電力に変換し交流
電動機に給電するインバータと、交流電源からの電源電
流を正弦波状に制御する第1のチョッパと、電動機から
の回生電力処理を制御する第2のチョッパとを備えた交
流電動機の制御装置において、前記コンデンサに印加す
る直流電圧を第1の電圧となるように前記第1のチョッ
パを制御する手段と、前記コンデンサに印加する直流電
圧を前記第1の電圧よりも高い第2の電圧となるように
前記第2のチョッパを制御する手段を設ける。
【0010】また、電動機の運転状態を検出する手段を
設け、その結果が力行状態であれば前記第1のチョッパ
を制御し、一方、回生状態であれば前記第2のチョッパ
を制御する。
設け、その結果が力行状態であれば前記第1のチョッパ
を制御し、一方、回生状態であれば前記第2のチョッパ
を制御する。
【0011】更に、電動機の速度制御手段によるトルク
指令信号と前記電動機の回転速度信号とから電動機の電
力を演算する手段とを設け、その電力演算結果が電動機
の力行状態を示すときに前記第1のチョッパを制御し、
他方、回生状態を示すときに前記第2のチョッパにより
前記コンデンサの両端電圧を制御する。
指令信号と前記電動機の回転速度信号とから電動機の電
力を演算する手段とを設け、その電力演算結果が電動機
の力行状態を示すときに前記第1のチョッパを制御し、
他方、回生状態を示すときに前記第2のチョッパにより
前記コンデンサの両端電圧を制御する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の交流電動機の制御
装置の一実施形態を図1に基づき説明する。図1におい
て、1は交流電源である。2は前記交流電源の電圧を整
流し整流電圧を得る整流器で、ブリッジ構成のダイオー
ド21から成る。3は前記整流器の整流電圧を平滑する
コンデンサである。4はPWM(パルス幅変調)インバ
ータで、IGBT(絶縁型ゲートバイポーラトランジス
タ)等の制御素子41及びダイオード42から構成され
る。これら交流電源1,整流器2,コンデンサ3及びイ
ンバータ4を備えた構成装置を、一般的にコンデンサ・
インプット型インバータと呼ぶ。
装置の一実施形態を図1に基づき説明する。図1におい
て、1は交流電源である。2は前記交流電源の電圧を整
流し整流電圧を得る整流器で、ブリッジ構成のダイオー
ド21から成る。3は前記整流器の整流電圧を平滑する
コンデンサである。4はPWM(パルス幅変調)インバ
ータで、IGBT(絶縁型ゲートバイポーラトランジス
タ)等の制御素子41及びダイオード42から構成され
る。これら交流電源1,整流器2,コンデンサ3及びイ
ンバータ4を備えた構成装置を、一般的にコンデンサ・
インプット型インバータと呼ぶ。
【0013】5は交流電動機で、前記コンデンサ3の電
圧を電力源として、前記PWMインバータ4で変換され
た可変周波数の交流電力を給電され、駆動される。6は
電動機5の回転速度を検出する速度検出器である。
圧を電力源として、前記PWMインバータ4で変換され
た可変周波数の交流電力を給電され、駆動される。6は
電動機5の回転速度を検出する速度検出器である。
【0014】71〜74は前記電動機5に連結された負
荷で、その負荷として電動機5が力行及び回生電力を発
するエレベーターの機構を例示している。そのエレベー
ター機構において、71は電動機5に連結したシーブ、
そのシーブ上に乗りかご72と釣合い重り73とがロー
プ74を介して吊り下げられている。
荷で、その負荷として電動機5が力行及び回生電力を発
するエレベーターの機構を例示している。そのエレベー
ター機構において、71は電動機5に連結したシーブ、
そのシーブ上に乗りかご72と釣合い重り73とがロー
プ74を介して吊り下げられている。
【0015】8,9は本発明の主要点なす回路要素で、
8はリアクトル81,制御素子82,ダイオード83を
備え、力行時に電源電流を正弦波状に制御する昇圧チョ
ッパ(第1のチョッパ)、9は抵抗器91,制御素子9
2からなり前記電動機5からの回生電力処理を制御する
降圧チョッパ(第2のチョッパ)である。
8はリアクトル81,制御素子82,ダイオード83を
備え、力行時に電源電流を正弦波状に制御する昇圧チョ
ッパ(第1のチョッパ)、9は抵抗器91,制御素子9
2からなり前記電動機5からの回生電力処理を制御する
降圧チョッパ(第2のチョッパ)である。
【0016】また、10は交流電源1に流れる電流を検
出する電流検出器、11は前記電動機5に流れる電流を
検出する電流検出器である。
出する電流検出器、11は前記電動機5に流れる電流を
検出する電流検出器である。
【0017】以下、100〜109は前記第1のチョッ
パ8と第2のチョッパ9及びPWMインバータ4を駆動
するための各制御手段でブロック図として示している。
その制御手段を次に説明する。
パ8と第2のチョッパ9及びPWMインバータ4を駆動
するための各制御手段でブロック図として示している。
その制御手段を次に説明する。
【0018】100はコンデンサ3の直流電圧の設定値
を指示する直流電圧指令発生手段で、指令値Ed1*が第
1のチョッパ8,指令値Ed2*が第2のチョッパ9によ
り制御する電圧値を示している。
を指示する直流電圧指令発生手段で、指令値Ed1*が第
1のチョッパ8,指令値Ed2*が第2のチョッパ9によ
り制御する電圧値を示している。
【0019】101〜107は第1のチョッパ8を駆動
するための制御手段を示し、101はコンデンサ3の直
流電圧Ed を検出する電圧検出手段、102はコンデン
サ3の直流電圧Ed が直流電圧指令Ed1* に基づく電圧
となるように補償演算を行う電圧制御手段で、整流器2
の入力側に流すべく電流is の振幅値Is*を指示する。
するための制御手段を示し、101はコンデンサ3の直
流電圧Ed を検出する電圧検出手段、102はコンデン
サ3の直流電圧Ed が直流電圧指令Ed1* に基づく電圧
となるように補償演算を行う電圧制御手段で、整流器2
の入力側に流すべく電流is の振幅値Is*を指示する。
【0020】103は乗算器、104は交流電源1と同
相で整流された電圧波形の単位正弦波|sinωt| を発
生する電圧位相検出手段、105は第1のチョッパ8が
発生すべき電圧ec*を指示する電流制御手段、106は
搬送波発生手段、107は電流制御手段による電圧指令
ec*と前記搬送波発生手段106による搬送波信号et*
とから第1のチョッパ8を駆動するためのPWMパルス
を生成するPWMパルス生成手段である。
相で整流された電圧波形の単位正弦波|sinωt| を発
生する電圧位相検出手段、105は第1のチョッパ8が
発生すべき電圧ec*を指示する電流制御手段、106は
搬送波発生手段、107は電流制御手段による電圧指令
ec*と前記搬送波発生手段106による搬送波信号et*
とから第1のチョッパ8を駆動するためのPWMパルス
を生成するPWMパルス生成手段である。
【0021】108は第2のチョッパ9を駆動するため
のパルス生成手段、109はPWMインバータ4を駆動
するインバータ制御手段である。
のパルス生成手段、109はPWMインバータ4を駆動
するインバータ制御手段である。
【0022】以上の回路要素及び制御手段から電動機の
制御装置は構成されている。
制御装置は構成されている。
【0023】次に、図1に示す電動機の制御装置の動作
について図2〜図4を用いて説明する。まず、電動機5
の負荷として例示したエレベーターは乗りかご72が図
2の(a)に示す特性の加速度αとなるように電動機
5,インバータ4及びインバータ制御手段109により
速度制御される。
について図2〜図4を用いて説明する。まず、電動機5
の負荷として例示したエレベーターは乗りかご72が図
2の(a)に示す特性の加速度αとなるように電動機
5,インバータ4及びインバータ制御手段109により
速度制御される。
【0024】また、エレベーターは乗りかご72に定員
の概ね半分の乗客が乗ったときに釣合い重り73とでバ
ランスするように設計されており、図2の(b)は乗り
かご72に定員の半分以上の乗客を乗せて上昇運転した
場合の電動機の発生トルクTm と電力Pm の特性を示し
ている。
の概ね半分の乗客が乗ったときに釣合い重り73とでバ
ランスするように設計されており、図2の(b)は乗り
かご72に定員の半分以上の乗客を乗せて上昇運転した
場合の電動機の発生トルクTm と電力Pm の特性を示し
ている。
【0025】図から分かるように電動機は加速及び定速
走行時に力行トルク(正の領域)を、減速開始から停止
直前迄の間に回生トルク(負の領域)を発するモードと
なる。したがって、力行トルクを必要とする期間では交
流電源1から制御装置を介して電動機5に電力を供給
(正の領域)し、逆に回生トルクを発生する期間では電
動機5から制御装置に電力が供給(負の領域)されるモ
ードとなる。
走行時に力行トルク(正の領域)を、減速開始から停止
直前迄の間に回生トルク(負の領域)を発するモードと
なる。したがって、力行トルクを必要とする期間では交
流電源1から制御装置を介して電動機5に電力を供給
(正の領域)し、逆に回生トルクを発生する期間では電
動機5から制御装置に電力が供給(負の領域)されるモ
ードとなる。
【0026】このような条件において、図1に示す構成
の制御装置は次のように動作する。まず、エレベーター
の起動が指示(図示は省略)されると、直流電圧指令発
生手段100より交流電源1のピーク値ESP(=√2・E
S、ES;電源電圧実効値)より高い値に設定した直流電
圧指令Ed1*,Ed2*を発する。その内、電圧指令Ed1*
は第1のチョッパ8、他方の電圧指令Ed2*は第2のチ
ョッパ9によりコンデンサ3に印加する直流電圧を制御
する指令値として割り当てる。
の制御装置は次のように動作する。まず、エレベーター
の起動が指示(図示は省略)されると、直流電圧指令発
生手段100より交流電源1のピーク値ESP(=√2・E
S、ES;電源電圧実効値)より高い値に設定した直流電
圧指令Ed1*,Ed2*を発する。その内、電圧指令Ed1*
は第1のチョッパ8、他方の電圧指令Ed2*は第2のチ
ョッパ9によりコンデンサ3に印加する直流電圧を制御
する指令値として割り当てる。
【0027】また、予め各指令値の関係を ESP<Ed1*<Ed2* に設定しておく。
【0028】この状態でコンデンサ3の印加電圧が当
初、交流電源1のピーク値に充電されているとすると、
第1のチョッパ8の制御系は次のように動作する。
初、交流電源1のピーク値に充電されているとすると、
第1のチョッパ8の制御系は次のように動作する。
【0029】電圧制御手段102は直流電圧指令Ed1*
と電圧帰還値とからコンデンサ3の電圧Ed が直流電圧
指令Ed1* に基づく電圧となるように補償演算を行い、
整流器2の入力側に流すべく入力電流is の振幅値を指
示する信号Is*を発する。
と電圧帰還値とからコンデンサ3の電圧Ed が直流電圧
指令Ed1* に基づく電圧となるように補償演算を行い、
整流器2の入力側に流すべく入力電流is の振幅値を指
示する信号Is*を発する。
【0030】その振幅信号Is*と電圧位相検出手段10
4からの単位正弦波|sinωt| とを乗算手段103で
演算し、下式に示すような入力電流指令is*を得る。
4からの単位正弦波|sinωt| とを乗算手段103で
演算し、下式に示すような入力電流指令is*を得る。
【0031】is*=Is*・|sinωt| この入力電流指令is*は入力電流is を正弦波状に制御
し、電源電圧に位相を合わせるための基準信号となる。
この様態を図3(a)に示す。
し、電源電圧に位相を合わせるための基準信号となる。
この様態を図3(a)に示す。
【0032】次に、電流制御手段105ではその入力電
流指令is*と電流帰還値とから補償演算を行い、図3
(b−1),(b−2)に示すように電動機に必要な電力
Pm の大きさによって正弦波円弧が変わる変調波信号e
c*を発する。
流指令is*と電流帰還値とから補償演算を行い、図3
(b−1),(b−2)に示すように電動機に必要な電力
Pm の大きさによって正弦波円弧が変わる変調波信号e
c*を発する。
【0033】PWMパルス生成手段107では前記変調
波信号ec*と搬送波信号et*とを比較し、第1のチョッ
パ8の制御素子82を駆動する下記のようなPWMパル
スを生成する。
波信号ec*と搬送波信号et*とを比較し、第1のチョッ
パ8の制御素子82を駆動する下記のようなPWMパル
スを生成する。
【0034】ec*>et*のとき制御素子82をオンする
パルス ec*≦et*のとき制御素子82をオフするパルス 上記パルスにより、制御素子82のオン時は交流電源1
から整流器2−リアクトル81−制御素子82−整流器
2−交流電源1のルートで電流が流れ、オフのときはリ
アクトルに蓄えられたエネルギー相当の電流をリアクト
ル81−ダイオード83−コンデンサ3,PWMインバ
ータ4−整流器2−交流電源1−整流器2−リアクトル
81のルートで電流が流れる。その結果、入力電流is
は図3に示すように制御素子82のスイッチングに伴う
周波数(=1/搬送波信号周期)のリプルを伴うが、ほ
ぼ正弦波状の波形となる。
パルス ec*≦et*のとき制御素子82をオフするパルス 上記パルスにより、制御素子82のオン時は交流電源1
から整流器2−リアクトル81−制御素子82−整流器
2−交流電源1のルートで電流が流れ、オフのときはリ
アクトルに蓄えられたエネルギー相当の電流をリアクト
ル81−ダイオード83−コンデンサ3,PWMインバ
ータ4−整流器2−交流電源1−整流器2−リアクトル
81のルートで電流が流れる。その結果、入力電流is
は図3に示すように制御素子82のスイッチングに伴う
周波数(=1/搬送波信号周期)のリプルを伴うが、ほ
ぼ正弦波状の波形となる。
【0035】また、リプルはスイッチング周波数とリア
クトル81のインダクタンスとから決まり、定数を選定
することにより非常に小さいレベルにすることができ
る。
クトル81のインダクタンスとから決まり、定数を選定
することにより非常に小さいレベルにすることができ
る。
【0036】したがって、入力部がダイオードによる整
流器のみの構成した場合に比べて高調波成分が大幅に低
減し、かつ高調波の低減に伴い力率が大幅に向上(ほぼ
1.0)した入力電流波形となる。
流器のみの構成した場合に比べて高調波成分が大幅に低
減し、かつ高調波の低減に伴い力率が大幅に向上(ほぼ
1.0)した入力電流波形となる。
【0037】以上の動作は図2に示す力行期間中のt1
まで継続される。この結果、図2の(c),(d)に示す
ように入力電流is は電力Pm に応じた大きさの電流制
御がなされ、直流電圧Ed は指令値Ed1*に一定制御さ
れる。
まで継続される。この結果、図2の(c),(d)に示す
ように入力電流is は電力Pm に応じた大きさの電流制
御がなされ、直流電圧Ed は指令値Ed1*に一定制御さ
れる。
【0038】一方、力行期間における第2のチョッパ9
は次のように動作する。
は次のように動作する。
【0039】ヒステリシス付き比較器からなるパルス生
成手段108において直流電圧指令発生手段100から
の直流電圧指令Ed2* と電圧帰還値Ed とを比較し制御
素子92を駆動するパルスを生成する。
成手段108において直流電圧指令発生手段100から
の直流電圧指令Ed2* と電圧帰還値Ed とを比較し制御
素子92を駆動するパルスを生成する。
【0040】ここで、パルス生成手段108におけるヒ
ステリシス値をΔEd*としたとき、 Ed2*≦Ed で制御素子92をオンするパルス Ed2*−ΔEd*≧Ed で制御素子92をオフするパルス が生成される。
ステリシス値をΔEd*としたとき、 Ed2*≦Ed で制御素子92をオンするパルス Ed2*−ΔEd*≧Ed で制御素子92をオフするパルス が生成される。
【0041】力行期間でのコンデンサ3の直流電圧Ed
は先に説明したように第1のチョッパ8により Ed =Ed1*(;Ed1*<Ed2*−ΔEd*<Ed2*) に保たれている。したがって、力行期間中はパルス生成
手段108よりオフパルスを発し続ける。
は先に説明したように第1のチョッパ8により Ed =Ed1*(;Ed1*<Ed2*−ΔEd*<Ed2*) に保たれている。したがって、力行期間中はパルス生成
手段108よりオフパルスを発し続ける。
【0042】以上から、力行期間では第1のチョッパ8
により電動機5に供給するための電力に応じた大きさで
正弦波状の入力電流is を交流電源1より供給しつつ、
コンデンサ3の直流電圧Ed を電圧指令値Ed1* に保つ
ように制御する。この時、第2のチョッパ9を構成する
制御素子92はオフし続ける動作となる。
により電動機5に供給するための電力に応じた大きさで
正弦波状の入力電流is を交流電源1より供給しつつ、
コンデンサ3の直流電圧Ed を電圧指令値Ed1* に保つ
ように制御する。この時、第2のチョッパ9を構成する
制御素子92はオフし続ける動作となる。
【0043】次に、回生モード期間における制御装置の
動作について図4を用いて説明する。
動作について図4を用いて説明する。
【0044】減速開始直後のt1 において力行モードか
ら回生モードに移行する。その回生モードになると電動
機で発生する電力は制御装置の入力部が整流器で構成さ
れていることから、インバータ4を介してコンデンサ3
に供給され直流電圧Ed を上昇させる。
ら回生モードに移行する。その回生モードになると電動
機で発生する電力は制御装置の入力部が整流器で構成さ
れていることから、インバータ4を介してコンデンサ3
に供給され直流電圧Ed を上昇させる。
【0045】この電圧の上昇により直流電圧指令Ed1*
と電圧帰還値Edの関係がEd1*<Edになると、電圧制
御手段101は整流器2の入力側に流すべく入力電流i
s の振幅をゼロとするように指示する。この結果、以後
の制御手段で第1のチョッパ8を構成する制御素子82
をオフするように動作させる。
と電圧帰還値Edの関係がEd1*<Edになると、電圧制
御手段101は整流器2の入力側に流すべく入力電流i
s の振幅をゼロとするように指示する。この結果、以後
の制御手段で第1のチョッパ8を構成する制御素子82
をオフするように動作させる。
【0046】一方、直流電圧Ed が電動機からの回生電
力によりさらに上昇し、直流電圧指令Ed2*を上回る
(Ed2*≦Ed )と、先に説明したようにパルス生成手
段108は第2のチョッパ9を構成する制御素子92の
オン信号を発する。
力によりさらに上昇し、直流電圧指令Ed2*を上回る
(Ed2*≦Ed )と、先に説明したようにパルス生成手
段108は第2のチョッパ9を構成する制御素子92の
オン信号を発する。
【0047】制御素子92のオンにより電動機からの回
生電力やコンデンサ3に蓄えられていたエネルギーが抵
抗器91で消費され、直流電圧Ed を降下させる。
生電力やコンデンサ3に蓄えられていたエネルギーが抵
抗器91で消費され、直流電圧Ed を降下させる。
【0048】その電圧Ed がEd2*−ΔEd*以下(;E
d2*−ΔEd*≦Ed )なるとパルス生成手段108は第
2のチョッパ9を構成する制御素子92にオフ信号を発
する。したがって、直流電圧Ed は再び電動機からの回
生電力により上昇を始める。
d2*−ΔEd*≦Ed )なるとパルス生成手段108は第
2のチョッパ9を構成する制御素子92にオフ信号を発
する。したがって、直流電圧Ed は再び電動機からの回
生電力により上昇を始める。
【0049】以下、回生モード期間はこの動作を繰り返
し、直流電圧Ed は Ed2*−ΔEd *≦Ed ≦Ed2* に保たれる。
し、直流電圧Ed は Ed2*−ΔEd *≦Ed ≦Ed2* に保たれる。
【0050】これより、電動機の回生トルク発生期間
中、その回生電力を装置内で処理することになり、機器
の耐圧を超え、破損をまねくような電圧上昇が防止され
る。
中、その回生電力を装置内で処理することになり、機器
の耐圧を超え、破損をまねくような電圧上昇が防止され
る。
【0051】次に、回生モードから力行モードに移行す
るt3 以降の動作について説明する。図2において、時
刻t3 では電動機からの回生電力がなくなり、力行トル
クを発生するための電力をコンデンサ3より供給するよ
うになる。このため、コンデンサの直流電圧Ed は下降
を始める。この時、制御素子92はオフし続ける。
るt3 以降の動作について説明する。図2において、時
刻t3 では電動機からの回生電力がなくなり、力行トル
クを発生するための電力をコンデンサ3より供給するよ
うになる。このため、コンデンサの直流電圧Ed は下降
を始める。この時、制御素子92はオフし続ける。
【0052】一方、これまで(回生期間中)入力電流i
s をゼロとするように指示していた電圧制御手段101
は電圧帰還値Ed と直流電圧指令Ed1*との関係がEd 1
*>Ed になると、直流電圧指令Ed1*に基づく電圧とな
るように補償演算を行い入力電流is の振幅信号Is*を
発する。
s をゼロとするように指示していた電圧制御手段101
は電圧帰還値Ed と直流電圧指令Ed1*との関係がEd 1
*>Ed になると、直流電圧指令Ed1*に基づく電圧とな
るように補償演算を行い入力電流is の振幅信号Is*を
発する。
【0053】この結果、再び第1のチョッパ8により電
動機に供給する電力に応じた大きさで正弦波状の入力電
流を交流電源より供給しつつ、コンデンサ3の直流電圧
Edを電圧指令値Ed1*に保つように制御する。
動機に供給する電力に応じた大きさで正弦波状の入力電
流を交流電源より供給しつつ、コンデンサ3の直流電圧
Edを電圧指令値Ed1*に保つように制御する。
【0054】以上から、力行期間中は入力電流をほぼ正
弦波状に制御し、回生期間中は回生電力を装置内で処理
するように働く。
弦波状に制御し、回生期間中は回生電力を装置内で処理
するように働く。
【0055】したがって、高調波が大幅に低減し、かつ
高調波の低減に伴い力率の大幅な向上(ほぼ1.0)が図
れる。また、機器の耐圧を超える電圧上昇を防止でき
る。
高調波の低減に伴い力率の大幅な向上(ほぼ1.0)が図
れる。また、機器の耐圧を超える電圧上昇を防止でき
る。
【0056】なお、上記実施形態では直流電圧の制御レ
ベルを2レベル設けることで各チョッパ間の切り替えを
スムーズに行えるように構成したが、直流電圧制御レベ
ルを1つとし、電動機の発生する電力に応じて切り替え
てもよい。
ベルを2レベル設けることで各チョッパ間の切り替えを
スムーズに行えるように構成したが、直流電圧制御レベ
ルを1つとし、電動機の発生する電力に応じて切り替え
てもよい。
【0057】図5に、電動機の運転状態をたとえば電力
にて判断し、その力行あるいは回生状態に応じて第1,
第2チョッパを切り替える他の実施形態を示す。図5に
おいて、図1に対応する部分は同一符号で示し、重複す
る説明は省略する。
にて判断し、その力行あるいは回生状態に応じて第1,
第2チョッパを切り替える他の実施形態を示す。図5に
おいて、図1に対応する部分は同一符号で示し、重複す
る説明は省略する。
【0058】1091から1095は先に説明のインバ
ータ制御手段109の構成を示す。1091はエレベー
ターの速度指令発生手段、1092は乗りかご速度ω
(回転角速度)が速度指令ω*(回転角速度指令)に従う
ように、電動機5が出力すべきトルクTm*を指示する速
度制御手段、1093はそのトルク指令Tm*を電動機電
流指令に換算し、その電流指令と帰還電流からPWMイ
ンバータ4が出力すべき電圧を指示する電圧指令を演算
する電流制御手段、1094は搬送波発生手段、109
5はPWMインバータ4のPWMパルス生成手段であ
る。
ータ制御手段109の構成を示す。1091はエレベー
ターの速度指令発生手段、1092は乗りかご速度ω
(回転角速度)が速度指令ω*(回転角速度指令)に従う
ように、電動機5が出力すべきトルクTm*を指示する速
度制御手段、1093はそのトルク指令Tm*を電動機電
流指令に換算し、その電流指令と帰還電流からPWMイ
ンバータ4が出力すべき電圧を指示する電圧指令を演算
する電流制御手段、1094は搬送波発生手段、109
5はPWMインバータ4のPWMパルス生成手段であ
る。
【0059】100は直流電圧指令発生手段で、図1に
示す実施形態では直流電圧指令を2レベル出力していた
が、本構成では1レベルとしている。
示す実施形態では直流電圧指令を2レベル出力していた
が、本構成では1レベルとしている。
【0060】200は電動機の運転状況検出手段で、力
行又は回生状態を判定する。この実施例では、エレベー
ターの駆動に必要な電力を演算し、その演算結果から第
1のチョッパ8の駆動を指示する信号S1又は、第2の
チョッパ9の駆動を指示する信号S2を発生する電力演
算手段としている。これ以外の要素は図1と同一であ
る。
行又は回生状態を判定する。この実施例では、エレベー
ターの駆動に必要な電力を演算し、その演算結果から第
1のチョッパ8の駆動を指示する信号S1又は、第2の
チョッパ9の駆動を指示する信号S2を発生する電力演
算手段としている。これ以外の要素は図1と同一であ
る。
【0061】上記構成の電動機の制御装置において、ま
ず、エレベーターの起動指令(図示は省略)が発せられ
ると、速度指令発生手段1091は乗りかご72が図2
に示すような速度となるように速度指令ω* を発する。
速度制御手段1092はその速度指令ω* と電動機の回
転速度ωとからエレベーターの駆動に必要なトルク指令
Tm*を演算し、そのトルク指令Tm*を電流制御手段10
93において電動機電流指令に換算する。また、電流制
御手段1093はその電流指令と帰還電流からPWMイ
ンバータ4が出力すべき電圧を指示する電圧指令を演算
する。PWMパルス生成手段1095では、電圧指令と
搬送波とを比較しPWMインバータ4を駆動するPWM
パルスGPIを発する。
ず、エレベーターの起動指令(図示は省略)が発せられ
ると、速度指令発生手段1091は乗りかご72が図2
に示すような速度となるように速度指令ω* を発する。
速度制御手段1092はその速度指令ω* と電動機の回
転速度ωとからエレベーターの駆動に必要なトルク指令
Tm*を演算し、そのトルク指令Tm*を電流制御手段10
93において電動機電流指令に換算する。また、電流制
御手段1093はその電流指令と帰還電流からPWMイ
ンバータ4が出力すべき電圧を指示する電圧指令を演算
する。PWMパルス生成手段1095では、電圧指令と
搬送波とを比較しPWMインバータ4を駆動するPWM
パルスGPIを発する。
【0062】これにより、コンデンサ3の直流電圧を電
圧源として可変周波数の電力を電動機に供給するように
なり、電動機は駆動トルクを発生する。この結果、エレ
ベーターは速度指令ω* に従うように運行される。
圧源として可変周波数の電力を電動機に供給するように
なり、電動機は駆動トルクを発生する。この結果、エレ
ベーターは速度指令ω* に従うように運行される。
【0063】この間、電力演算手段(運転状況検出手
段)200は前記トルク指令Tm*と電動機の回転速度ω
とから駆動に必要な電力Pm(=Tm*×ω*)を演算し続け
る。その演算結果がPm≧0(力行状態)のときには第1
チョッパ8を駆動する信号S1を発生し、この信号S1
で第2のチョッパ9をサプレス状態とする。また、演算
結果がPm<0(回生状態)のときには第2のチョッパ9
を駆動する信号S2を発生し、この信号S2で第1のチ
ョッパ8をサプレス状態にする。
段)200は前記トルク指令Tm*と電動機の回転速度ω
とから駆動に必要な電力Pm(=Tm*×ω*)を演算し続け
る。その演算結果がPm≧0(力行状態)のときには第1
チョッパ8を駆動する信号S1を発生し、この信号S1
で第2のチョッパ9をサプレス状態とする。また、演算
結果がPm<0(回生状態)のときには第2のチョッパ9
を駆動する信号S2を発生し、この信号S2で第1のチ
ョッパ8をサプレス状態にする。
【0064】これにより、直流電圧を力行・回生状態と
も直流電圧指令Ed*に従う同一レベルの直流電圧に制御
しつつ、先の実施形態で説明した動作と同様に、力行期
間中は第1のチョッパ8により入力電流をほぼ正弦波状
に、回生期間中は第2のチョッパ9により回生電力を装
置内で処理するように働く。この間の第1,第2チョッ
パの動作の切り替えはスムーズに行われる。
も直流電圧指令Ed*に従う同一レベルの直流電圧に制御
しつつ、先の実施形態で説明した動作と同様に、力行期
間中は第1のチョッパ8により入力電流をほぼ正弦波状
に、回生期間中は第2のチョッパ9により回生電力を装
置内で処理するように働く。この間の第1,第2チョッ
パの動作の切り替えはスムーズに行われる。
【0065】なお、電動機の運転状態検出手段は、トル
ク指令と電動機回転速度から力行又は回生状態を求める
方法としたが、電動機電圧・電流及び力率等から演算す
る構成であってもよい。
ク指令と電動機回転速度から力行又は回生状態を求める
方法としたが、電動機電圧・電流及び力率等から演算す
る構成であってもよい。
【0066】
【発明の効果】本発明によれば電動機の力行から回生ま
で安定した交流電動機の制御を行うことができる。
で安定した交流電動機の制御を行うことができる。
【図1】本発明の一実施形態を示す電動機の制御装置の
ブロック図。
ブロック図。
【図2】本発明の各チョッパ動作期間説明図。
【図3】本発明の第1のチョッパの動作説明図。
【図4】本発明の第2のチョッパの動作説明図。
【図5】本発明の他の実施形態を示す電動機制御装置の
ブロック図。
ブロック図。
1…交流電源、2…整流器、3…コンデンサ、4…PW
Mインバータ、5…交流電動機、8…第1のチョッパ、
9…第2のチョッパ、100…直流電圧指令発生手段、
Ed1* …第1チョッパの電圧指令、102…第1チョッ
パの電圧制御手段、108…第2チョッパのパルス生成
手段(制御手段)、Ed2* …第2チョッパの電圧指令、
109…インバータ制御手段、200…電力演算手段
(電動機運転状況検出手段)、1092…速度制御手
段、Tm*……トルク指令、ω…速度(回転角速度)。
Mインバータ、5…交流電動機、8…第1のチョッパ、
9…第2のチョッパ、100…直流電圧指令発生手段、
Ed1* …第1チョッパの電圧指令、102…第1チョッ
パの電圧制御手段、108…第2チョッパのパルス生成
手段(制御手段)、Ed2* …第2チョッパの電圧指令、
109…インバータ制御手段、200…電力演算手段
(電動機運転状況検出手段)、1092…速度制御手
段、Tm*……トルク指令、ω…速度(回転角速度)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 博 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 大沼 直人 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 梶山 俊貴 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 紺谷 雅宏 東京都千代田区神田錦町一丁目6番地 株 式会社日立ビルシステム内 Fターム(参考) 5H007 AA17 BB06 CA01 CB02 CB05 CC12 CC23 DA05 DA06 DC01 DC02 DC03 DC05 EA15 FA01 FA13 FA18 5H576 AA07 BB06 CC05 DD02 DD04 EE11 GG02 GG04 GG05 HA04 HB02 JJ09 JJ29 KK08 LL01 LL22 LL24 LL28 LL39 MM03
Claims (3)
- 【請求項1】交流電力を整流する整流器と、この整流器
の直流側に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの
直流電力を可変電圧・可変周波数の交流電力に変換する
インバータと、このインバータの出力電力を給電される
交流電動機と、前記整流器と前記コンデンサとの間に接
続され前記整流器に流入する電流を制御する第1のチョ
ッパと、前記整流器と前記コンデンサとの間に接続され
電動機からの回生電力処理を制御する第2のチョッパと
を備えた電動機の制御装置において、 前記コンデンサに印加する直流電圧を第1の電圧となる
ように前記第1のチョッパを制御する手段と、前記コン
デンサに印加する直流電圧を前記第1の電圧よりも高い
第2の電圧となるように前記第2のチョッパを制御する
手段を設けたことを特徴とする交流電動機の制御装置。 - 【請求項2】交流電力を整流する整流器と、この整流器
の直流側に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの
直流電力を可変電圧・可変周波数の交流電力に変換する
インバータと、このインバータの出力側に接続された交
流電動機と、前記整流器と前記コンデンサとの間に接続
され、前記コンデンサの両端電圧が所定値になるように
前記整流器を通して流入する電力を制御する第1のチョ
ッパと、前記整流器と前記コンデンサとの間に接続さ
れ、前記コンデンサの両端電圧が所定値になるように電
動機からの回生電力を制御する第2のチョッパとを備え
た電動機の制御装置において、 前記電動機の運転状況を検出する手段と、その検出結果
が電動機の力行状態であるとき前記第1のチョッパを制
御する手段と、前記検出結果が電動機の回生状態である
とき前記第2のチョッパを制御する手段を設けたことを
特徴とする交流電動機の制御装置。 - 【請求項3】交流電源を整流し整流電圧を出力する整流
器と、その整流器の直流側出力に接続されたコンデンサ
と、前記コンデンサを電圧源として可変周波数の電力に
変換しその電力で交流電動機を駆動するインバータと、
前記交流電源の電源電流を正弦波状に制御する第1のチ
ョッパと、電動機からの回生電力処理を制御する第2の
チョッパと、前記電動機のトルク指令を発生する速度制
御手段とを備えた電動機の制御装置において、 前記トルク指令に関係する信号と前記電動機の回転速度
に関係する信号とから電動機の力行又は回生状態を判定
する手段と、電動機が力行状態のときに前記第1のチョ
ッパを制御する手段と、前記電動機が回生状態のときに
前記第2のチョッパを制御する手段を設けたことを特徴
とする交流電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11147638A JP2000341981A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 交流電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11147638A JP2000341981A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 交流電動機の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000341981A true JP2000341981A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15434871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11147638A Pending JP2000341981A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 交流電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000341981A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011161612A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Denso Wave Inc | ロボットシステム |
CN105934359A (zh) * | 2014-01-22 | 2016-09-07 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的电源设备 |
-
1999
- 1999-05-27 JP JP11147638A patent/JP2000341981A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011161612A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Denso Wave Inc | ロボットシステム |
CN105934359A (zh) * | 2014-01-22 | 2016-09-07 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的电源设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2000236679A (ja) | 電動機制御用電力変換装置の制御方法 | |
JP5080161B2 (ja) | インバータ装置 | |
CN100533946C (zh) | 充放电控制装置 | |
JPH0746906B2 (ja) | 電圧変換装置 | |
JPH0956187A (ja) | 遠心機用モータの制御装置 | |
JPH09149685A (ja) | モータ駆動装置 | |
JP2000341981A (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
JPH067754B2 (ja) | 誘導電動機の制御装置 | |
JP2820564B2 (ja) | 電気車制御装置 | |
WO2007083649A1 (ja) | 電源装置 | |
JPH06225458A (ja) | 電力変換装置及び制御方法 | |
JPS6122556B2 (ja) | ||
JP5272333B2 (ja) | モータ駆動装置およびモータ装置 | |
JP2004080855A (ja) | 電力変換装置 | |
JP4478303B2 (ja) | インバータ並列運転装置 | |
JPH0732607B2 (ja) | 電気車用電力変換器の制御装置 | |
JPH09163751A (ja) | Pwm制御自励式整流装置 | |
JP2562591Y2 (ja) | 回生機能を有する電力変換回路 | |
JP2837996B2 (ja) | 電気車の制御方法 | |
JPS609383A (ja) | 交直変換装置 | |
JP2001231271A (ja) | 電力変換装置の制御装置 | |
JP2600315B2 (ja) | コンバータ装置 | |
JP2569047B2 (ja) | 誘導機の制御装置 | |
JP3524626B2 (ja) | 静止型電力変換装置 | |
JP2000253686A (ja) | 電力回生回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040511 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040518 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040928 |