JP2008259348A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単相誘導電動機の可変速制御において、運転状態により補コイルの通電を停止し、補コイルおよび制御装置の効率を向上させる。
【解決手段】周波数指令ＦＣと主コイル電流ＩＲとから運転状態を判断し、その結果によって制御信号ＰｃおよびＰｄをそのままＰｃ２およびＰｄ２として出力するか、もしくは制御信号ＰｃおよびＰｄに関わらずＰｃ２およびＰｄ２をＯＦＦとして出力するを選択出力する信号補正手段９を設けたものである。信号補正手段９により、運転状態によっては制御信号Ｐｃ２およびＰｄ２をＯＦＦとして補コイルへの通電を停止し、モータ制御装置の効率を向上させるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、単相誘導電動機を可変速で駆動するモータ制御装置に関する。

従来、この種のモータ制御装置としては、例えば、単相誘導電動機に接続された三相インバータ回路のスイッチングを制御して、位相をずらした電圧を電動機の各巻き線へ印加することにより、 回転方向および回転速度を制御するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−４６８７２号公報

しかしながら、前記従来技術のように始動後も補コイルへの通電を常時ＯＮにしておくと、例えば主コイルによる発生トルクが負荷トルクに対して大きい低負荷時や、また、例えば主コイルによる発生トルクの脈動が速度変動や振動に与える影響が小さい高速運転時には、補コイルへの通電およびインバータ回路のスイッチングによる損失が、モータ制御装置としての効率を低下させるという課題がある。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するもので、効率のよいモータ制御装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ制御装置は、単相電動誘導機の運転状態により補コイルへの電圧印加をＯＮまたはＯＦＦする信号補正手段を設けたものである。

本発明により、不要な場合は補コイルへの電圧印加をＯＦＦして効率のよいモータ制御装置を提供することができる。

第１の発明は、始動時以外は補コイルへの電圧印加をＯＦＦして、始動時に逆転させることなく補コイルへの通電およびインバータのスイッチングによる損失を低減させることができる。

第２の発明は、低負荷時は補コイルへの電圧印加をＯＦＦして、高負荷時の運転範囲を損なうことなく補コイルへの通電およびインバータのスイッチングによる損失を低減させることができる。

第３の発明は、高速運転時は補コイルへの電圧印加をＯＦＦして、低速時の速度変動や振動を増大させることなく補コイルへの通電およびインバータのスイッチングによる損失を低減させることができる。

第４の発明は、高速運転かつ低負荷時に補コイルへの電圧印加をＯＦＦして、運転範囲を損なうことも速度変動や振動を増大させることもなく補コイルへの通電およびインバータのスイッチングによる損失を低減させることができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置のブロック図である。

図１において、主コイル１ａと補コイル１ｂを備えた単相誘導電動機１は、スイッチング回路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆで構成されるインバータ回路２に接続され、主コイル１ａおよび補コイル１ｂに流れる電流は、電流検出回路３により主コイル電流ＩＲおよび補コイル電流ＩＳとして出力される。

また、インバータ回路２は直流電源４に接続され、直流部の電圧は直流部電圧検出回路５により直流部電圧ＶＤとして出力される。

次に誘導電動機１の速度を制御する制御回路６は、
周波数指令ＦＣと主コイル電流ＩＲおよび補コイル電流ＩＳとから主コイルおよび補コイルに印加する主コイル電圧指令ＶＲおよび補コイル電圧指令ＶＳとを演算する電圧演算手段７と、直流部電圧ＶＤと主コイル電圧指令ＶＲおよび補コイル電圧指令ＶＳとからパルス幅変調により各スイッチング回路２ａ〜２ｆの駆動信号Ｐａ〜Ｐｆを出力するＰＷＭ信号作成手段８と、周波数指令ＦＣと主コイル電流ＩＲとから駆動信号ＰｃおよびＰｄを補正して補正駆動信号Ｐｃ２およびＰｄ２として出力する信号補正手段９とから構成され、インバータ回路２の各スイッチング回路２ａ〜２ｆを駆動し、誘導電動機１を制御する。

ここで、電圧演算手段７および信号補正手段９の詳細な動作については後述するが、ＰＷＭ信号作成手段８で行われるパルス幅変調による電圧可変技術は既知であるので説明を省略する。

次に、図２は電圧演算手段７の詳細なブロック図である。

図２において、主コイルＶ／Ｆ変換部１０は周波数指令ＦＣから予め設定された主コイルのＶ／Ｆ特性にしたがって主コイル基本電圧指令ＶＲ０を出力し、主コイル電圧補正部１１は主コイル電流ＩＲより予め設定された主コイル定格電流との差分に比例した電圧を主コイル基本電圧指令ＶＲ０へ加算して主コイル電圧指令ＶＲを出力する。

同様に、補コイルＶ／Ｆ変換部１２は周波数指令ＦＣから予め設定された補コイルのＶ／Ｆ特性にしたがって補コイル基本電圧指令ＶＳ０を出力し、補コイル電圧補正部１３は補コイル電流ＩＳより予め設定された補コイル定格電流との差分に比例した電圧を補コイル基本電圧指令ＶＳ０へ加算して補コイル電圧指令ＶＳを出力する。

次に、図３は信号補正手段９の詳細なブロック図である。

図３において、ＦＣ判定部１４は周波数指令ＦＣが予め設定されたＦ１を閾値として低速側ではＯＮ，高速側ではＯＦＦと判定して判定結果ＦＪＤを出力する。

また、ＩＲ判定部１５は予め設定されたＩ１およびＩ１より大きいＩ２の２値を用意し、前回の判定結果ＩＪＤがＯＮの場合はＩ１を閾値として低電流側ではＯＦＦ，高電流側ではＯＮと判定し、一方前回の判定結果ＩＪＤがＯＦＦの場合はＩ２を閾値として低電流側ではＯＦＦ，高電流側ではＯＮと判定し、新しい判定結果ＩＪＤを出力する。

また信号補正部１６は判定結果ＦＪＤとＩＪＤの組み合わせから、ＦＪＤとＩＪＤがともにＯＦＦである場合はＰｃおよびＰｄの信号に関わらずＰｃ２およびＰｄ２をＯＦＦとして出力し、ＦＪＤとＩＪＤのどちらか一方でもＯＮである場合にはＰｃおよびＰｄの信
号をそのままＰｃ２およびＰｄ２として出力する。

この信号補正手段９により高速運転中かつ低負荷時にはＰｃ２およびＰｄ２がＯＦＦとなることで、スイッチング回路２ｃおよび２ｄはどちらも補コイル１ｂへ通電することがなく、したがって補コイル１ｂへの電圧印加がＯＦＦされる。

以上のように、本発明のモータ制御装置は、運転状態により補コイルへの電圧印加をＯＦＦするようにして高効率で動作するため、種々の単相誘導電動機の制御装置に適用できる。

本発明における実施の形態１におけるモータ制御装置のブロック図 電圧演算手段７の詳細なブロック図 信号補正手段９の詳細なブロック図

符号の説明

１ 誘導電動機
１ａ 主コイル
１ｂ 補コイル
２ インバータ回路
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ スイッチング回路
３ 電流検出回路
４ 直流電源
５ 電圧検出回路
６ 制御回路
７ 電圧演算手段
８ ＰＷＭ信号作成手段
９ 信号補正手段
１０ 主コイルＶ／Ｆ変換部
１１ 主コイル電圧補正部
１２ 補コイルＶ／Ｆ変換部
１３ 補コイル電圧補正部
１４ ＦＣ判定部
１５ ＩＲ判定部
１６ 信号補正部

Claims (4)

1. 主コイルと補コイルを備えた単相誘導電動機と、前記単相誘導電動機に流れる電動機電流を検出する電流検出回路と、直流電源より供給される電圧をパルス幅変調して出力するインバータ回路と、 インバータ回路に入力される直流部電圧を検出する直流電圧検出回路と、周波数指令と前記電動機電流とから前記単相誘導電動機の各コイルへ印加する電圧指令を演算する電圧演算手段と、前記電圧指令と前記直流部電圧とからインバータ回路を動作させる制御信号を出力するＰＷＭ信号作成手段と、前記制御信号を補正する信号補正手段とから構成され、前記単相誘導電動機の運転状態により前記信号補正手段が補コイルへの電圧印加をＯＮまたはＯＦＦするように前記制御信号を補正することを特徴とするモータ制御装置。
2. 補コイルへの電圧印加は始動時を除き、低負荷時はＯＦＦされることを特徴とする、請求項１記載のモータ制御装置。
3. 補コイルへの電圧印加は始動時を含む低速運転時はＯＮされることを特徴とする、請求項１記載のモータ制御装置。
4. 補コイルへの電圧印加は高速運転かつ低負荷時にＯＦＦされることを特徴とする、請求項１記載のモータ制御装置。

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