JPS63206177A - 誘導電動機の速度制御装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は誘導電動機の速度制御装置に係り、詳しくは
誘導電動機の１次周波数と１次電圧をインバータにて制
御して同電動機の速度を制御する速度制御装置に関ザる
ものでおる。

（従来技術） 従来、例えば第３図に示すように、直流バッチリ１から
供給される電力を平滑コンデンサ−２を介して可変電圧
−可変周波数インバータ３にて３相交流に変換して３相
誘導電動機（以下、電動機という）４を駆動する速度制
御装置においては、速度制御回路５が図示しない外部装
置から出力される電動機４の回転速度を所定の回転速度
にするための速度指令値ω＊ｍと、電動機４のその時の
回転速度を検出する速度検出器６からの速度検出信号を
速度検出値ωｍとして入力し、両値ω＊ｍ、ωｍからす
べり周波数ωＳを求め、そのωＳに基づいて電動Ｒ４の
回転速度をその速度指令値ω＊ｍとなるように、ドライ
ブ回路７を介してインバータ３を制御している。

制御回路５は第４図に示すように減算器５ａ、すべり周
波＠設定器５ｂ、１）０鋒器５Ｃ及び１次電圧設定器５
ｄとから構成され、１次電圧設定器５ｄは速度検出値ω
ｍを入力し、第５図に示すように０ｍに対して一義的に
決まる１次電圧Ｖ＊１をドライブ回路７に構成された駆
動手段としてのパルス幅変調回路（ＰＷＭｌ路）に出力
する。

一方、減算器５ａは速度指令値ω＊ｍと速度検出値ωｍ
との差△ωｍ　（−ω＊ｍ−ωｍ）を求め、その差△ω
ｍをすべり周波数設定器５ｂに出力する。

すべり周波数設定Ｂ５ｂは第６図に示すように差△ωｍ
に対して一義的に決まるすべり周波数ωＳを次段の加算
器５Ｃに出力する。加算器５Ｃはこのすべり周波数ωＳ
と速度検出値ωｍを加算しその加絆値を１数周波数ω＊
（＝ωＳ＋ωｍ）としてＰＷＭ回路７ａに出力する。

そして、ＰＷＭ回路７ａはインバータ３かこの１数周波
数ω＊と１次電圧Ｖ＊１にて電動機４を駆動制御するよ
うに同インバータ３にＰＷＭパルス列信号を出力してい
る。

即ち、このすべり周波数制御法を利用した速度制御装置
においては速度検出値ωｍが速度指令値ω＊ｍに近ずく
に従って（差Δωｍ−＋Ｏ）、すべり周波数ωＳもゼロ
に近ずけ、すべり周波数ωＳとほぼ比例関係にある発生
トルクＴ（＝ｋ・ωＳ、ｋは定数）を小さくし、電動機
４の回転速度ωｍを速度指令値ω＊ｍに脈動することな
く速やかに追従させるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、速度指令値ω＊ｍを小さな値から徐々に上げ
ていく始動領域において前記と同様な方法ですべり周波
数ωＳを設定すると、始動時において速度指令値ω＊ｍ
及び速度検出値ωｍが小さいことから差Δωｍ　　（＝
ω＊ｍ−ωｍ）も小さく、第６図に示すようにすべり周
波数ωＳの値は小さくなる。従って、第７図に示すよう
に領域りにおいてすべり周波数ωＳに対して比例関係に
ある発生トルクＴは小さくなる。

その結果、始動領域においては電動機４の通常の回転中
（始動領域以外）の加減速に比べて数倍の発生トルクが
必要としているにも拘らず、発生トルク下が小さくその
応答性に問題があった。

この発明の目的は前記問題点を解消すべく、始動領域に
おいて生ずる発生トルクの立ち上りを良くし始動特性の
改善を図ることかできる誘導電動機の速度制御装置を提
供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記目的を達成すべく、電圧及び周波数制御
可能なインバータからの交流電源にて駆動制御される誘
導電動機と、前記インバータを駆動させるインバータ駆
動手段と、誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手
段と、前記速度検出手段からの検出値に基づいて誘導電
動機が始動領域か否かを判別する判別手段と、誘導電動
機を所定の回転速度にするための速度指令値と前記速度
検出手段からの検出値との（Ｉｉｉｉｉ差を求める偏差
値演算手段と、誘導電動機の始動以外のための前記偏差
値演算手段にて求めた偏差値に対するすべり周波数を設
定する第１のずべり周波数設定手段と、誘導電動機の始
動のための前記偏差値演ｎ手段にて求めた偏差値に対す
るすべり周波数を前記第１のすべり周波数設定手段のす
べり周波数より大ぎな値となるように設定する第２のす
べり周波数５２定手段と、前記判別手段が始動領域と判
別した時、第２のすべり周波数設定手段のすべり周波数
を、又、始動領域以外と判別した時、第１のすべり周波
数設定手段のすべり周波数を選択し、その選択したすべ
り周波数に基づいて＋”Ａ　ｆ）電動機の１次周波数を
演算し、同１次周波数を前記駆動手段に出力してインバ
ータを制御する演算７１；ＩＪηＤ手段とからなる誘導
電動機の速度制御装置をその要旨とするものである。

（作用） 誘導電動じが始動領域におるとき、演算制御手段は第１
のずベリ周波数設定手段のすベリ周波数より大きな値を
とる第２のすべり周波数設定手段からのすべり周波数を
選択する。その結果、誘導電？＠機は駆動領域にｄうい
て発生１−ルクがｌべり周波数と相苅して大きくなると
いう関係から、同誘導電動機は始動時において大きな発
生１〜ルクを（′、７ることかできる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。尚、本実施例では前記従来技術で説明した速度
ｆｌｉｌ＋御装置において、その制御回路５に特徴を有
し、その他の部分は実質的に同じなので、説明の便宜十
この制御回路５についてのみ詳細に説明する。

本実施例の制御回路５は第１図に示すように１次電圧演
悼部１１と、１次周波数演算部１２とから構成されてい
て、その−次電圧演韓部１１は前記した従来の１次電圧
設定器５ｄと同じ１次設定器１３からなり、速度検出値
ωｍを入力し第５図に示すように速度検出値ωｍに対し
て一義的に決る１次電圧■＊１をＰＷＭ回路７ａに出力
するようになっている。この場合は第５図に示すように
速度検出値ωｍに比例して１次電圧ｖ＊１は大きくなり
、同検出値ωｍが所定の値以上になると１次電圧■＊１
は一定の値となるように予め設定している。

１次周波数演算部１２は速度比較器１４、第１及び第２
のすべり周波数設定器１５ａ、１５ｂ、切替えスイッチ
１６、減算器１７及び加算器１Ｂとから構成されている
。１１ｊ別手段としての速度比較器１４は速度検出値ω
ｍを入力し、その０ｍが予め定めた基準値ωｍｓ未満か
否か判別する。この判別は電動機４が始動領域で駆動さ
れているか否かの判別であって、本実施例では電動機４
の回転速度か１１００ｒｐ以下のとき同電動機４は始動
領域におるとしている。従って、基準値ωｍｓは１１０
０ｒｐの回転速度に相当する値となる。

そして、速度比較器１４は電動機４が始動領域にあると
判断したとき（０ｍくωｍｓ）、切替えスッチ１６を後
記する第２のすべり周波数設定器１５ｂから出力される
すべり周波数ωＳ２を選択するように切替え、反対に始
動領域にないと判断したとき（ωｍ≧ωｍｓ）、切替え
スツチ１６を第１のすべり周波数設定器１５ａから出力
されるすべり周波数ωＳ１を選択するように切替えるよ
うになっている。

第１のずべり周波数設定器１５ａは（νｊ記した従来の
すべり周波数設定器５ｂと同じであって、減算器１７て
演算された速度指令値ω＊…と速度検出値ωｍとの差Δ
ωｍを入力し第６図に示すように差Δωｍに対して一義
的に決るすべり周波数く以下第１のすべり周波数という
）ωＳ１を出力するようになっている。そして、この場
合は第６図に示すように予め定めた範囲内において差△
ωｍに比例して第１のすべり周波数ωＳ１は大きくなり
、差Δωｍが前記範囲以外になると第１のすべり周波数
ωＳ１は一定の値となるように予め設定している。

第２のすべり周波数設定器１５ｂは減算器１７で演算さ
れた同じく前記差△ωｍを入力し第２図に示すように差
Δωｍに対して一義的に決るすべり周波数（以下第２の
すべり周波数という）ωＳ２を出力するようになってい
る。この場合は第２図に示すように演算誤差を考慮して
差△ωｍの絶対値がゼロより僅かに大きくなった時、第
２のすべり周波数ωＳ２がステップ的に最大の値、即ち
差Δωｍの絶対値が小さくても第１のすベリ周波数ωＳ
１より大きな値となるように予め設定している。

第１及び第２のすべり周波数設定器１５ａ。

１５ｂからの各すべり周波数ωｓ１．ωＳ２は切替えス
イッチ１６に出力され、同スイッチ１６の切替え状態に
よって両すべり周波数ωｓ１．ωＳ２のいずれか一方が
次段の加算器１Ｂに出力される。

加算器１８はすべり周波数ωｓｌ、ωＳ２のいずれか一
方のすべり周波数ωＳ１又はωＳ２と速度検出値ωｍを
加算しその加算値（＝ωｓ１　（又はωＳ２〉＋０ｍ）
を１数周波数ω＊としてＰＷＭ回路７ａに出力する。

そして、ＰＷＭｌ路７ａはこの１次周波数ω＊と１次電
圧■＊１の交流電源がインバータ３を介して電動機４に
印加されるように同インバータ３にＰＷＭパルス列信丹
を出力する。

次に、上記のよう構成された制御回路の作用について説
明する。

今、電′＠機４を始動させ所定の回転速度に回転させる
べく、図示しない外部装置から始動のための速度指令値
ω＊ｍが出力されると、減算器１７はこの速度指令値ω
＊ｍと速度検出器６からの速度検出値ωｍを入力し、両
値ω１１１１．ωｍの差Δωｍを求め第１及び第２のす
べり周波散設一定器１５ａ。

１５ｂに出力する。

両膜定器１５ａ、１５ｂは夫々この差Δωｍに対する第
１及び第２のすべり周波数ωｓ１．ωＳ２を設定し出力
する。この時、第１のすべり周波数ωＳ１は始動時にお
いてはω＊ｍ及びωｍが小さく差△ωｍが小さいことか
ら第５図に示すように小さな値となる。又、第２のすべ
り周波数ωＳ２は第２図に示すように差Δωｍか小さく
ても前記第１のすべり周波数ωＳ１より大きな値となる
。

又、速度比較器１４は速度検出器６からの速度検出値ω
ｍを入力し、ωｍがＷ型箱ωｍｓ以下かどうか、即ち電
動機４か始動領域かどうか判定する。

この時、電動機４は回転を開始“した時点でωｍはωｍ
ｓより小さいことから、速度比較器１４は始動領１）に
あるとして切替えスイッチ１６を第２のすべり周波数設
定器１５ｂ側に切替え、第２の丈へり周波数ωＳ２（〉
ωＳｌ）を次段の加算器１８に出力させる。加算器１８
はこのすべり周波数ωｓ２と前記速度検出値ωｍとを加
締しその加σ値を１数周波数ω＊としてＰＷＭ回路７ａ
に出力する。

ＰＷＭ回路７ａは１数周波数ω水と１次電圧設定器１３
からの前記速度検出値ωｍに対して一義的に決る１次電
圧ｖ＊１を入力し、この１数周波数ω＊と１次電圧ｖ＊
１とに基づいてインバータ３を制御する。

従って、電ｒＢＪ１１４の始動時においＣは値の大きい
第２のすべり同波数ωＳ２を選択したので、電動機４は
大きな発生１〜ルクＴを得ることができ応答性のよい駆
動制御が行なえることになる。以後、電動機４は始動領
域を扱けでるまで大きな発生トルクＴにて駆動制御され
、始動特性が改善されることになる。

そして、次第に電動機４の回転速度が上昇し、電動機４
が始動領域を恢り出るとくωｍ≧ωｍｓ）、速度比較器
１４は切替えスイッチ１６を切替え第１のすべり周波数
設定器１５ａを選択し第１のすべり周波数ωＳ１に基づ
いて１数周波数ω＊（＝ωｍ＋ωＳ１）を演算し、従来
のすべり周波数制御を行なうことになる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
第２のすべり周波数設定器１５ｂのすべり周波数ωＳ２
は第２図に示すようにステップ的に変化させたが、要は
始動領域においてすべり周波数が差Δωｍが小さくても
大きな値になればよく、例えば差△ωｍに対する第２の
すベリ周波数ωＳ２を第２図破線で示すように設定して
実施してもよい。

又、前記実施例では１次電圧演算部１１及び１次周波数
演算部１２の各回路はデジタル回路、アナログ回路又は
マイクロコンピュータで構成してもよく、要は前記した
各値の演肺及び選択制御を行なえる回路であればどんな
回路（構成でもにい。

又、前記実施例はすべり周波数制御法に応用した実施例
であったが、これに限定されるものではなく、例えばベ
タ１ヘル制御法に利用してもよいことは勿論て市る。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によればに％　Ｑ電動機
の始動領域において大きな発生１〜ルクを得ることがで
き、誘導電動機の始動特性の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した速度制御装置における要
部制御部の電気ブロック回路図、第２図は速度指令値と
速度検出値の差に対する第２のすべり周波数との関係を
示す図、第３図は従来の速度制御装置を説明するための
電気ブロック回路図、第４図は同じく速度制御装置にお
ける要部制御部の電気ブロック回路図、第５図は速度検
出値に対する１次電圧との関係を示す図、第６図は速度
指令値と速度検出値の差に対する第１のすべり周波数と
の関係を示す図、第７図はずへり周波数と発生トルクと
の関係を示す図である。 図中、１は直流バッテリ、３はインバータ、４は３相誘
導電動機、５は速度制御回路、１１は１次電圧演算部、
１２は１次周波数演算部、１３は１次電圧設定器、１４
は速度比較器、１５’ａは第１のすべり周波数設定器、
１５ｂは第２のすべり周波数設定器、１６は切替えスイ
ッチ、１７は減算器、１８は加算器で必る。 特許出願人　　株式会社　豊田自動域ＩＭ製作所代　理
　人　　弁理士　　恩１）博宣 田、ウ　　　　ω机 第２図 第８図 図面その２ 後図面無し 第１ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電圧及び周波数制御可能なインバータからの交流電源に
   て駆動制御される誘導電動機と、 前記インバータを駆動させるインバータ駆動手段と、 誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記速度検出手段からの検出値に基づいて誘導電動機が
   始動領域か否かを判別する判別手段と、誘導電動機を所
   定の回転速度にするための速度指令値と前記速度検出手
   段からの検出値との偏差を求める偏差値演算手段と、 誘導電動機の始動以外のための前記偏差値演算手段にて
   求めた偏差値に対するすべり周波数を設定する第１のす
   べり周波数設定手段と、 誘導電動機の始動のための前記偏差値演算手段にて求め
   た偏差値に対するすべり周波数を前記第１のすべり周波
   数設定手段のすべり周波数より大きな値となるように設
   定する第２のすべり周波数設定手段と、 前記判別手段が始動領域と判別した時、第２のすべり周
   波数設定手段のすべり同波数を、又、始動領域以外と判
   別した時、第１のすべり周波数設定手段のすべり周波数
   を選択し、その選択したすべり周波数に基づいて誘導電
   動機の１次周波数を演算し、同１次周波数を前記駆動手
   段に出力してインバータを制御する演算制御手段と からなる誘導電動機の速度制御装置。