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JPS5831829B2 - インバ−タ制御装置 - Google Patents

インバ−タ制御装置

Info

Publication number
JPS5831829B2
JPS5831829B2 JP54085657A JP8565779A JPS5831829B2 JP S5831829 B2 JPS5831829 B2 JP S5831829B2 JP 54085657 A JP54085657 A JP 54085657A JP 8565779 A JP8565779 A JP 8565779A JP S5831829 B2 JPS5831829 B2 JP S5831829B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
motor
slip frequency
current
voltage
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.)
Expired
Application number
JP54085657A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5612896A (en
Inventor
一郎 宮下
孝 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP54085657A priority Critical patent/JPS5831829B2/ja
Publication of JPS5612896A publication Critical patent/JPS5612896A/ja
Publication of JPS5831829B2 publication Critical patent/JPS5831829B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/08Controlling based on slip frequency, e.g. adding slip frequency and speed proportional frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電動機を駆動するインバータ装置に係り、
特に交流電動機を広範囲に速度制御するインバータ制御
装置に関する。
第1図はインバータ装置による交流電動機の速度制御方
法を示すブロック図で、1は直流電源、2はインバータ
、3は交流電動機、4は電圧制御装置、5は周波数制御
装置である。
第1図において、インバータ2は直流電源1の直流電力
を得て逆変換し交流電力を交流電動機3に出力する。
このインバータ2は通常電圧制御装置4および周波数制
御装置5に大別される制御装置部分を有し、フインバー
タ2から可変周波数・可変電圧の交流が出力される。
このようにしてなるインバータ装置によれば交流電動機
3を広範囲に速度制御できることが知られている。
ここで交流電動機3のトルク9をT、すべり周波i数を
F8.−次電圧を12.−次周波数をFM−次電流を■
つとすると、これらの間にはI ■V ・F /
F ・・・・・・・・・・・・ (1)TCx−(■
/F)2・Fs・・・・・・ (2)M の関係が略成立する。
これより例えばすべり周波ν数Fsを一定値に維持し、
さらに(VM/FM)が一定値になるように電圧制御装
置4と周波数制御装置5を働かせれば、トルクT←定値
にした状態で速度を可変とすることができる。
またすべり周波数Fs と−次電圧鬼をともに1一定
に制御すると、(1) 、 (2)式よりIMc’=1
/FM ・・・・・・・・・(3)T ■1/(F
)2 ・・・・・・・・・(4)という関係で速度
制御が行われる。
このように−次電圧■ヤを一定値として(3) 、 (
4)式で表わされるフ関係を通常直流電動機の駆動特性
で言う、ところの直巻特性と対応させてこれを交流電動
機の直巻特性と言う。
このようにしてインバータ装置はすべり周波数を制御す
ることにより交流電動機の運転特性を自由に変えること
ができるものであり、このすべり周波数を一定値に制御
する一方法は次の通りである。
すなわち電動機回転子の回転速度を検出しその回転速度
を同期速度とするような一次周波数を求め、この−次周
波数信号にこれとは別に設定したすベリ周波数信号を刃
口算しあるいは減算して得られる周波数信号を実際の電
動機−次周波数信号とすることにより、すべり周波数は
常に設定値に等しくなる。
また電動機を加速する場合すべり周波数信号を加算し減
速する場合はすべり周波数信号を減算する。
したがって電動機の減速時実際の一次周波数は回転子回
転速度を同期速度とするような一次周波数より低い周波
数であり、このとき電動機は機械的な回転エネルギーを
電気エネルギーに変換しインバータを通して直流電源に
回生ずる。
これを回生制動という。かくの如く交流電動機3とイン
バータ2とを組合せて行うインバータ装置の速度制御に
おいては、特に電気車両を運転する場合極めて広い速度
制御範囲が要求されるため前述のすべり周波数制御を行
うことが通常である。
電気車両の速度制御の場合、まずすべり周波数Fs と
(′vM/FM)とをある一定値にして得られるトルク
一定時性にて刃口速を行ういわゆるトルク一定時性領域
の加速が開始される。
この領域で一次周波数へが上昇すると一次電圧vMも上
昇し、やがて−次電圧へはインバータ2の出力可能な最
高電圧′vMAXに達する。
さらに−次周波数F を高めるときは指=VMAXのま
ま、かつすべり周波数Fsを一定値とすることで直巻特
性による加速が行われる。
この加速を直巻特性領域の加速という。
かかる場合すべり周波数F8 の設定値は通常車両の走
行特性に適合するパターンで与られている。
また減速する際もすべり周波数Fsの設定は減速用パタ
ーンで与えられて直巻特性領域とトルク一定時性領域と
の組合せで速度制嶺が行われる。
殊に車両の減速時、制動力(トルクT)を一定値に制御
する周波数範囲を(VM/FM)が一定値に制御し得る
周波数範囲より広くするととがある。
これに電動機定格出力を変えずに対処するには、すべり
周波数FsのパターンをF8oc(p、) 2の関係で
変化させることによって達成し得る。
すなわち(1)e (2)式よりIM (1)’:
V ・F ・・・・・・・・・・・・・・・(5
)T oc(V、)2 ・・・・・・・・・・・
・・・・(6)となり、ここで−次電圧■つ・を最高電
圧VMAXとすれば一次電流■□は一次周波数へに比例
してトルクTは一定値となる。
この(5) 、 (6)式で表わされるトルク一定時性
領域を伺71[]した速度制御特性を第2図に示す。
第2図は減速時の速度制御特性曲線であり、−次周波数
FMとすべり周波数Fs1−次電流■ツー次電圧VM、
トリクTそれぞれの関係をすべて同一図面に表わしたも
のである。
なおこれらすべり周波数F8 およびトルクTは回生制
動時であるために水平軸の一次周波数FMの下側部分に
示している。
図示の如く一次周波数FMを破線で分割する3つの領域
A、B、Cにおいては、領域Aはすべり周波数F と(
■M/FM)を一定値に制御して得られるトルク一定時
性領域であり、領域Cは直巻特性領域であり、領域Bは
前述の(5) 、 (6)式で表わされるトルク一定時
性領域である。
しかるにこのように示される速度制御特性を得るには、
インバータ装置のすべり周波数制御の際一般にすべり周
波数Fsのパターンを設定値として周波数制御装置5が
作用させられるが、領域Bに示すようなF oc(FM
)2の関係を満足するパターンを正確に発生させること
が極めて複雑であり容易でない。
さらにこれら発生されるすべり周波数F8は他の領域A
、Cとの境界における値が不連続に生じ易いものとなる
このすべり周波数F8が不連続となると、結果的に一次
電流IMおよびトルクTも不連続な変化を起たして速度
制御上好ましからぬ結果を招いてしまう。
本発明はインバータ制御装置特に電気車両駆動用インバ
ータ装置の回生制動制御の際に有効に機能を奏し、速度
制御特性の領域境界を連続的に制御し円滑なすべり周波
数のパターン変更を可能ならしめて定トルク制御領域を
拡大する簡単な構成の装置を実現するものである。
第3図は回生制動時における本発明の一実施例を示すブ
ロック図で、6は電圧制御装置、7は周波数制御装置、
8は電動機−次電流を検出する変流器、9は電動機回転
速度に比例した周波数のパルス列を発生するパルス発生
器である。
図中第1図と同符号のものは同じ構成部分を示す。
まず電圧制御装置6において、電流値設定器61は領域
AにおけるトルクTの発生値が最大制動力となる電流値
を設定するものであり、制動力調整器62は電流パター
ン補正器63の出力が零の場合電流値設定器61の設定
値がそのまま入力され手動によって最大制動力から最小
制動力まで連続可変するものである。
なお電流パターン補正器63はインバータ2が最高電圧
■MAXを出力するまでは出力信号は零であり制御上作
用しない。
この制動力調整器62の最も簡単な構造のものは演算器
64の出力信号を分圧する摺動抵抗器の如くである。
また制動力の関係式は(■M/FM)を一定値とするこ
とにより、(1) 、(2)式から■1〜 F8 ・
・・・・・・・・・・・ (7)T ocp8 ・・
・・・・・・・・・・ (8)が得られる。
これら(7) 、 (8)式から明らかなようにToc
IMの関係が成立している。
したがって例示のように設定された電流値を分圧するこ
とによって制動力調整器62から制動力指令が得られる
演算器65は制動力調整器62出力を一方の入力とし、
他方変流器CT8 から電流検出器66で制御信号に変
換された実際の一次電流■、の値を得て演算し偏差信号
を求める。
この偏差信号が電圧調整器67に入力され、電圧調整器
67からインバータ2の制御信号が変換出力されて最終
的に一次電圧1を制御する。
つぎに周波数制御装置7においては速度検出器77はパ
ルス発生器9から与えられるパルス列から電動機回転速
度を同期速度とするような周波数信号に変換する。
この周波数信号が演算器76にてすべり周波数指令器7
5出力と演算(回生制動時図示のように減算)されて出
力され、インバータ2の出力周波数の制御信号となる。
またすべり周波数F8 の設定値の与え方としては前述
したように(VM/FM)が一定値であるならば所要の
制動力を得るためすべり周波数F8 は−次電流■7に
比例させて変化されるようにすればよく、そこで設定さ
れた電流値に対応する制動力指令からすべり周波数指令
を得るための比例定数を与えるものがゲイン調整器71
である。
すべり周波数補正器72は演算器65からの信号が零で
あれば出力は零である。
結論から言えばこのすべり周波数補正器72は領域Aの
周波数範囲にて制御上作用せず、領域B、Cにて電流パ
ターン補正器63出力が零でなくなり制御上関与してく
る。
すなわち電流パターン補正器63の出力■1の特性を第
2図に示したV−F関係に対応させて示せば第4図のよ
うになる。
図示の如くに出力■2は領域Aの1指令の延長線上の指
令値と実際の指令値■MAXとの偏差により得られるも
のであり、この出力■2が演算器64にて電流値設定器
61出力と加算されて得られる電流値指令信号は領域A
、Bの電流パ゛ターンとなる。
このとき電流パターン補正器63の出力信号は■MoC
FMとするような補正量を出力するように調整されるこ
とは当然である。
このようにして領域Bを制御するに当っては、すべり周
波数FSをFS■(FM )2の関係式で表わされるパ
ターンを設定する代りに電流パターンを■M■FMの関
係式で表わされるパターンを用いる如くに設定するもの
であり、かかる装置は極めて簡単なものに簡略化された
ものとなる。
なおこのように電流パターンを設定するだけではトルク
Tを一定値に制御することはできなく、すべり周波数補
正器72が演算器65出力の偏差信号に応じてすべり周
波数補正信号を発生する。
すべり周波数補正器72は、例えば電流パターンの設定
値より実際の一次電流■ツが小さい場合すべり周波数F
s を増加させ、逆に一次電流■ッが大きい場合すべり
周波数F8を減少させ、−次電流■ヤが一致した場合は
そのときの出力信号を保持するようにそれぞれ補正信号
を生じる。
この補正信号とすべり周波数信号とが演算器73にて刀
目算され、すべり周波数補正器72がImocF、の如
くの電流パターンとなるように制御されるため、結果的
にすべり周波数F8はFsOC(FM)2の関係になる
すべり周波数指令器75は領域Aと領域Bの周波数範囲
では演算器73の出力信号力煙のit通過させられ領域
Cにおいてはすべり周波数F8 をある一定値にクラン
プ(制限)する。
すべり周波数Fsをクランプする値は所要の制動力によ
り異なるものとなるが、領域Bにおいて■MOcFM、
F8oc(FM)2の関係が成立するように制御される
ために、制動力調整器62で調整される制動力指令すな
わち電流設定値の分圧比と同じ比率ですべり周波数F8
をクランプすれば所要の制動力特性が得られる。
このすべり周波数F8のクランプ値を指令するものがす
べり周波数制限器74である。
このようにすべり周波数制限器74は制動力調整器62
と同じ素子構成のものでよく、電流値設定器61出力を
制動力調整器62と連動して同率に分圧し、その絶対値
がすべり周波数指令器75出力と協調がとられる。
このように領域Cにおいてはすべり周波数F8 が−次
周波数FMに対して一定値にクランプされ、さらに−次
電圧■ヤが最高電圧■MAXであるために、−次周波数
FMの増大に対して一次電流■つはIMoc (1/F
M)の表わされる如くに減少する。
このとき電流パターン補正器63の出力■、は第4図に
示すように増大しすべり周波数補正器72はすべり周波
数F8 を増力口させる信号を出力するが、すべり周波
数指令器75出力はクランプされ続ける。
また電圧調整器67は偏差信号の入力により電圧上昇の
指令を受けるが、すでに最高電圧′vMAXを出力した
状態が継続される。
したがって電圧制御装置6および周波数制御装置7とも
に正規の動作状態を維持する。
かかる実施例は、好適な速度制御特性となされる領域B
をF ■(FM )2の関係で表わされるすべり周波数
パターンを用いることなく、■MOCFMの表わされる
如くの電流設定値補正を行うことによって定トルク制御
領域が拡大され領域間の境界を円滑にかつ容易に制御す
ることができるものである。
上述したように本発明によれば、すべり周波数パターン
を連続的に変更し得る簡略化された装置を提供できる。
なお本説明は回生制動側の速度制御例により述べたが、
これにとられれずカ行側で刃口速する際インバータが最
高電圧を出力したのちもさらに高い一次周波数範囲まで
トルク一定時性を発揮させる要求に対して有効であって
、(1) 9 (2)式の関係が電動機加速速時も成立
するから容易に推測し得ることである。
【図面の簡単な説明】
第1図はインバータ装置による交流電動機の速度制御方
法を示すブロック図、第2図は減速時の速度制御特性を
示す図、第3図は本発明の一実施例を示すブロック図、
第4図は同実施例による電流パターン補正器出力を示す
部分特性図である。 2・・・インバータ、3・・・交流電動機、4,6・・
・電圧制御装置、5,7・・・周波数制御装置、T・・
・トルク、FS・・・すべり周波数、FM・・・−次周
波数、■ッ・・・−次電流、■ッ・・・−次電圧、■
・・・電流パターン補正器63の出力、A、B、C・・
・領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 交流電動機を駆動するインバータ装置において、電
    動機−次電圧を可変として電動機−次電流を電流設定値
    に一致させる電圧制御手段と、電動機すべり周波数を可
    変として電動機−次電流を電流設定値に一致させるすべ
    り周波数制御手段とを有し、電圧制御可能な周波数範囲
    で前記電圧制御手段を用いるとともに、電圧制御不能と
    なる周波数範囲では前記すべり周線数制御手段を用いる
    ごとくに構成し、前記電動機すべり周波数、電動機−次
    電圧それぞれを一定値に制御する高速度領域と電圧制御
    可能な低速度領域との間の速度領域において前記電流設
    定値を電動機−次周波数に比例するように補正したこと
    を特徴とするインバータ制御装置。
JP54085657A 1979-07-06 1979-07-06 インバ−タ制御装置 Expired JPS5831829B2 (ja)

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JP54085657A JPS5831829B2 (ja) 1979-07-06 1979-07-06 インバ−タ制御装置

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JPS5612896A JPS5612896A (en) 1981-02-07
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05311628A (ja) * 1992-05-12 1993-11-22 Ube Ind Ltd 除塵装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5166432A (en) * 1974-12-05 1976-06-09 Tokyo Shibaura Electric Co Judodendokino sokudoseigyohoshiki

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JPS5166432A (en) * 1974-12-05 1976-06-09 Tokyo Shibaura Electric Co Judodendokino sokudoseigyohoshiki

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