JPS6289493A - 交流電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、誘導電動機などの交流電動機の制御装置に係
り、特に、電動機の高効率運転に好適な制御装置に関す
る。

〔発明の背景〕

誘導電動機などの交流電動機の効率は、その負荷の状態
に応じて変化し、従って電源電圧や周波数が固定されて
いる状態では常に最高効率で運転するのは困難である。

しかして、近年、インバータ装置の進歩に伴い、可変電
圧、可変周波数のもとて誘導電動機を駆動することがで
きるようになり、この結果、負荷状態が変化し２ても、
そのときの負荷状態のもとで常に最高の効率のものでの
運転が可能にな怜、その例は、例えば特公昭５９−９３
６７号公報にみることができる。

しかしながら、この公報に開示されている従来の高効率
制御では、そのために誘導電動機の電流・と力率を検出
する必要があり、従って、構成が複雑になり、なおかつ
、この力率については、その検出を精度よく行うのが困
難であるという問題点があり、この結果、−ヒ記した従
来例ではコストアップが著しく、しかも充分な高効率制
御を得るのが困難であるという欠点がもった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、Ｌ記した従来技術の欠点を除へ、ロー
コストで、しかも充分な精度のもとての高効率制御が容
易に得られるようにした交流電動機制御装置を提供する
にある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、電動機の電圧を変
化さ（ｔらがら１ｄ流を検出し、このときの電圧の変化
に対して電流の値が最小（Ｉｔを示すように′１〆圧を
制御してゆくようにした点を特徴とする。

ここで、本発明の原理について説明すると、例えば誘導
電動機の入力端子と入力電圧の関係は負荷トルクが定常
的に一定だと考えると、第２図に示すような特性Ａを描
く。つまり、必要以−Ｆに入力電圧を高くすると、励磁
電流が増え一次銅損。

鉄損を入きくし効率を低下させる。逆に必要以上に入力
′電圧を低くすると、すべりが大きくなって二次電流が
増し、−次銅損、二次銅損な大きくし効率を低下させる
。誘導電動機の入力′ｒ４ｉ流は励磁電流と二次電流と
のベクトル和で表わされるので、この入力電流が最小に
なるところで損失も最低になり、最も効率が高くなる。

そこで、この発明では、軍！１ｌＩＪ磯の電流が最小値
を示すように’Ｎｔ　）Ｅを制御することにより高効率
運転が得られるようにしたのである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による交流ｍ動機制御装置について、図示
の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、１はインバ
ータ、２は順変換部、３はコンデンサ、４は逆変換部、
５は酵導？ｄ動機、６は電流検出器、７は整流器、８は
ローパスフィルタ、９はアナログディジタル変換器（ｋ
／Ｄという）、ｌＯはマイクロコンピュータによる制御
回路、１１はＰＷＭ制御回路である。

インバータ１はコンデンサ３とＰＷＭ制御回路１１を備
えた周知の電圧型Ｐ　’Ｗ　Ｍ方式のインバータで、誘
導電動機（以下、ＩＭという）５に０Ｉ′変電圧、可変
周波数の３相電力を供給する働へなする。なお、このよ
うなインバータによる■Ｍ□′）駆動制御は周知なので
詳しいｉ５１明は省略する。

制御回路１０は、電流検出器６と整流器７、ローパスフ
ィルタ８、それにＡ／Ｄ９を介してＩＭ５の電流の平均
値をディジタルデータとして取り込み、このＩＭ５の電
流が最小値に収斂していくように、ＰＷＭ制御回路１１
に電圧指令を与え、これによりインバータ１の出力電圧
を制御してゆく働きをする。

次に、この実施例による制御回路１０の動作を第３図の
フローナヤートと第４図の特性図によって説明する。

一ヒ記したように、制御Ｎ路１０はマイクロコンピュー
タを含み、これにより第３図の処理を所定の一定の周期
、例えば１秒ごとに実行する。

制御Ｎ路１０がこの第３図の処理に入ると、ますＳ（ス
テップ）１の処理としてＡ／Ｄ９からＩＭ５の電流Ｉｎ
を取り込む。ここで電流Ｉｎの添字であるｎは、いま現
在、この処理に入ったときの電流であることを表わす。

従って、前回の処理のときの′電流については、′敵流
りｎ−１となり、次回のものは電流■。＋１となる。な
お、これはインバータ１の出力電圧Ｖについても同じで
、現在の値をＶｎＩ回前の値はＶｎ−ｒ、１回後の値は
Ｖ１＋ｔでそれぞれ現わす。

ＳｌのあとはＳ２の処理に進み、今回の電流値Ｉｎと前
回の電流値■。−１との差の絶対値を取り、それが所定
値８を超えているか否かを判断する。なお、この所定値
１としては、例えば１Ｍ５の定格電流の２〜／り係に定
めればよい。

Ｓ２での結果がＹＥＳのとへにはＳ３の処理に進み、こ
こで今回の電流値Ｔｎが前回値の値Ｉ。−１よりも大き
いか否かを判断する。

この８３での結果がＹＥＳのとき、つまり今回は前回よ
りも電流が増加していたときにはＳ４に進み、結果がＮ
Ｏ，つまり′電流が減少していたときにはＳ５に進む。

これらＳ４と８５では、共に今回のインバータ１の電圧
Ｖｎが前回の電圧Ｖ　ｎ−＋よりも大へいか否かが調べ
られる。なお、このと＾のインバータ１の出力電圧Ｖは
制御回路１０からＰＷＭ制御回路１１に与えられた電圧
指令によって定まる本のであるから、制御回路１０は当
然、これらの電圧Ｖｎ。

Ｖ　ｎ−ｒを知っていることになる。

まず、Ｓ４の処理に進んで、その結果がＮＯ１即ち、前
１ρ１よりも今回の電圧が減少していたときにはＳ６の
処理に進み、ここで現在の電圧Ｖｎに対して所定値の電
圧ΔＶを加電し、それを次回でのインバータ１の出力′
電圧Ｖ　ｎ＋　ｒとする。つまりＰＷＭ制御回路１１に
与えられている電圧指令を電圧ΔＶに対応した分だけ大
きく設定する。

一方、Ｓ４での結果がＹＥＳ、即ち、前回よりも今回の
電圧が増加していたときにはＳ７の処理を行ない、イン
バータ１の現在の出力電圧Ｖｎ　に対して所定値の電圧
ΔＶの減算を行ない、それを次回のインバータ１の出力
電圧Ｖ１１＋１とする。つまり、ＰＷＭ制御回路１１に
与えられている電圧指令を電圧ΔＶに和尚する分だけ小
さく設定する。なお、この所定値ΔＶとしては、例えば
１Ｍ５の定格電圧の０．５〜５０チの電圧としてやれば
よい。

また、Ｓ５の処理に進んだときには、その結果に応じて
８８又はＳ９の処理が行なわれるが、Ｓ５はＳ４と同じ
であり、さらにＳ８はＳ６と、そしてＳ９はＳ７と同じ
処理であるから、説明は省略する。

次に、Ｓ２に戻り、このＳ２の処理での結果がＮＯｌつ
まり今回の電流Ｉｎと前回の電流■。−１との差の絶対
値が所定値ε以下になっていたときには、Ｓ３以降の処
理は全てスキップする。

この第３図の処理が実行されたことによる制御結果を第
４図で説明すると、今回の処理に入ったときの電流がＩ
ｎなので、このときにはＳ２での結果はＹＥＳとなる。

次に８３での結果はＮＯになる。そしてＳ５の結果はＹ
ＥＳとなるので、次回の電圧ｖｎ＋１としては、今回の
電圧ＶｎにΔＶが加算された４のとなる。

この結果、電圧はＶｎから順次、ΔＶづつ増加してゆき
、これに応じて電流Ｉｎは特性Ａにしたがって減少して
ゆく、そして電圧がＶｎ＋ｓからＶ　ｎ＋　ａに移った
とき、ここで始めて今回の電流■。＋３と前回の電流工
。＋４との差の絶対値が所定値Ｃ以下となる。

そこで、このとき以降はＳ２での結果がＮＯになるため
、電圧Ｖの変化は停止され、この電圧がＶｎ＋４のもと
て電流ＩＨ＋４により１Ｍ５（第１図）の運転が継続さ
れてゆくことになる。そして、この間もＳｌによる電流
Ｉｎの取り込みと、Ｓ２での判断処理は所定の周期で継
続されているため、何らかの原因、例えば１Ｍ５の負荷
トルクの変化などにより第４図における特性Ａが変り、
電流■が最低値から外れ、それが所定値ε以上になれば
、再びＳ２での結果はＹＥＳになり、Ｓ３以降の処理が
実行され、この結果、新な電流■の最小値に対する電圧
Ｖの制御による収斂制御が行なわれるため、安定して電
流最小値での運転が得られることになる。

ところで、以上の実施例では、１Ｍ５の電圧を制御する
ために、インバータ１が適用きれている。

そして、この結果、この実施例では、ＴＭ５の始動時や
負荷トルク変動時には、このインバータ１の出力周波数
が制御されることになる。

そこで、このようにインバータ１の出力周波数が変化し
ているときは、上記の第３図による処理が行なわれない
ように、これを抑制するための機能を制御回路１０に設
けるようにしてもよい。

また、上記実施例では、１Ｍ５の電流■が最低値に収斂
制御されたあとも、第３図の８１と８２による処理はそ
のまま繰り返し実行されているが、この電流■の最低イ
［ＫはＩＭ５の負荷トルクが変化しない限りは、まず変
化しないと考えてよいから、ひとたび電流■の最低値に
対する収斂制御が終了して第３図の８２での結果がＮｏ
になったら、それ以後はこの第３図の処理は停止させ、
その後、インバータ１による出力周波数の変更制御が行
なわれて、そのあと周波数が一定値に落ち付いたとき、
第３図の処理を再開するようにしてもよい。

なお、上記実施例では、インバータ１として、ＰＷＭ制
御方式のものとして説明したが、本発明はこれに限らず
、例えばＰＡＭ制御方式のインバータで構成してもよい
ことはいう゛までもない。

また、上記実施例では、交流電動機としてＴＭを適用し
ているが、他の交流電動機、例えば同期電動機に適用し
てもよいことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電動機の電流が
常に自動的に最低値に収斂制御されるようにしたから、
電動機の力率を検出する必要がなくなり、従来技術の欠
点を除き、簡単な構成で高効率運転がば」能な交流’＋
Ｔｔ　’４ｔｈ機制呻装置＆をローコストで容易に提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
肪導電動機のＬ時性図、第３図は動作説明用のフローチ
ーヤード、第４図は同じく動作説明用の特注図である。 ｌ・・・・・・インバータ、２・・・・・・順変換部、
３・・・・・・コ／デ／ザ、４・・・・・・逆変換部、
５・・・・・・誘２４電動機（ＩＭ）、６・・・・・を
光検出器、７・・・・・・整流器、８・・・・・・ロー
パスフィルタ、９・・・・・アナログディジタル変換器
（Ａ／ｌ））、ｌＯ・・・・・・制御回路、１１・・・
・・・ＰＷＭｉｉＩＩＩＩｉ１１］回路。 第１図 第２図　　　　　　　　□ 、　　　　１ ム 入。 カー 電 入１ユ 第３図 ［

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可変電圧交流電源で駆動される交流電動機の制御装
   置において、上記可変電圧交流電源の出力電圧を所定値
   だけ所定の周期ごとに変化させる電圧制御手段と、この
   出力電圧の変化の前後での上記交流電動機の電流を比較
   してそれらの変化分を検出する電流比較手段と、この変
   化分が増加方向と減少方向のいずれとなつているかに応
   じて上記可変電圧交流電源の出力電圧の変化を増加と減
   少のいずれかに制御する電圧変化方向制御手段とを設け
   、上記交流電動機の電流が最小値に収斂する方向での上
   記可変電圧交流電源の出力電圧制御が得られるように構
   成したことを特徴とする交流電動機制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記可変電圧交流
   電源がインバータ装置であり、少くともこのインバータ
   装置の出力周波数が変化している間は上記電圧制御手段
   の動作を抑制するように構成したことを特徴とする交流
   電動機制御装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記電圧変化方向
   制御手段が上記変化分の絶対値を検出する手段を含み、
   この絶対値が所定値以下になつたときから、上記インバ
   ータ装置の出力周波数が変化されるまでの期間、上記電
   圧制御手段の動作を停止させるように構成したことを特
   徴とする交流電動機制御装置。