JPH01136597A - 同期電動機の駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、同期電動機の駆動装置に関する。

（従来の技術） 従来の駆動装置は回路損失が出力電流位相により変化す
ることを考慮していないため、運転状態によっては、非
常に効率の悪い運転となってしまう欠点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は従来装置のこの欠点を無くし、インバータ装置
にとって最も効率の良い運転状態を常に維持しようとす
るものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、インバータ装置に電流位相を検出する電流位
相検出回路とインバータ回路損失が小さくなる様に電流
位相を調整するインバータ出力電流位相制御回路を付加
し、損失の発生が運転状態に依存する欠点を解決するこ
との出来る同期電動機の駆動装置である。

（作　用） 電流位相検出回路は、出力電流の遅れ又は進みを検出し
、位相に対応した信号を出力し、一方、インバータ出力
電流位相制御回路は電流位相検出回路の出力を入力とし
、この入力値が位相制御指令値と一致する様にインバー
タ出力電流位相を制御する。

（実施例） 第１図に本発明による同期電動機の駆動装置の一実施例
を示す。

交流電源１はサイリスクブリッジより構成される制御整
流器２により直流に変換される。この直流は直流リアク
トル３及びコンデンサ４より構成される直流フィルタに
より平滑されインバータ回路５の入力となる。インバー
タ回路５は自己消弧形素子５０１〜５０６及びこれと逆
並列接続されたダイオード５０７〜５１２より構成され
る。インバータ回路５の交流出力は同期電動機６を駆動
する。インバータ回路５の出力電圧は制御整流器２にて
制御されるが、制御整流器２の出力直流電圧を制御する
ゲート信号は、電圧、周波数の基準回路７０の出力Ｖｒ
ｏｆと変成器７１及び整流器７２で検出されたインバー
タ回路５の出力電圧帰還信号Ｖｆｂとを比較し、増幅器
７３で比例積分され、位相制御信号Ｅｃが与えられ、位
相制御回路７４に与えられる。

位相制御回路７４は位相制御信号Ｅｃと入力電圧位相検
出用の変成器７５の入力から制御整流器２の各サイリス
タへの点弧信号７４ａを出力し、この点弧信号７４ａは
ゲート回路７６により増巾され制御整流器２の各サイリ
スタを点弧することでインバータ装置の出力電圧も制御
する。

一方、インバータ装置の出力周波数は、基準回路７０の
出力Ｖｒｅｆを電圧・周波数変換器８０によりインバー
タ出力周波数の６倍の周波数パルス６ｆを出力する。こ
の周波数パルス６ｆはリングカウント８１により配分さ
れゲート回路８２により自己消弧素゛子５０１〜５０７
の動作（オン〉及び停止（オン）ゲート信号を制御する
ことでインバータ出力周波数ｆが決められる。インバー
タ装置は、基準回路７０により決まる電圧・周波数で同
期電動機６を駆動する。この時、インバータの出力電圧
と電流はその時の同期電動機６の特性と電動機出力によ
り一意に決まる。

位相検出回路９への信号５０６ａは、素子５０Ｂの動作
信号であり、これは、もう一方の入力信号である電流検
出用の変流器９０の信号を抵抗９１で電圧に変更した交
流電流信号を入力とするサンプルホールド回路９２に対
するホールド信号となる（前縁トリガとする）。サンプ
ルホールド回路９２の出力は、フィルタ回路９３により
平滑化され電流位相制御回路１０への入力信号である位
相信号Ｐｈとなる。一方交流電流信号は整流器９４にて
直流に変換され電流位相制御回路１０への一方の入力Ｉ
Ｉ＋となる。電流位相制御回路１０は、平滑用コンデン
サ１０１と位相制御指令値の設定回路１０２をＰＩ副制
御行なう増幅器１０３及びタイオート１０４より構成さ
れ、その出力はインバータ出力電圧指令値Ｖ、。ｆに加
算される。

即ち、本実施例では、インバータ出力電流位相の制御は
インバータ出力電圧値を変えることにより実施している
。

さて、第２図に於て、ゲート信号５０６ａが動作状態と
なった時点ｔ１での電流信号は、電流位相が進みの場合
２１には負の値ｉｗ１であるのでサンプルホールド回路
９２の出力は、負の値となる。よって、フィルタ回路９
３の出力ｐｈは、電流位相進みをθとしたときＩＩＩを
検出電流信号のピーク値とすると一１■ｌ５ｉｎθに比
例した値となる。一方、位相制御指令設定器１０２の出
力は設定比をＫ　（Ｋ＝Ｏ〜１）とするとＫＩＩＩで与
えられるため、増幅Ｗ　１０３（７）入力バーＫ・ｌ　
Ｉ　ｌ−Ｉ　Ｉ　ｌ　・ｓｉｎθとなり出力は反転し正
の値となりダイオード１０４は導通し、インバータ出力
電圧の設定値Ｖｒｅｆに加算され、その結果としてイン
バータの出力電圧が上昇する。尚、本構成に於ては、増
幅器１０３の時定数は増幅器７３の時定数より１桁程度
大きくし、電流位相制御回路とインバータの電圧制御系
と干渉しない様にしている。

さて、インバータ出力電流、即ち、同期電動機６の電流
が進みであるということは、インバータ出力電圧Ｖと電
動機の誘起電圧Ｅの間にＶ＜’Ｅの関係が成立している
状態である。電流位相制御回路の働きによりインバータ
出力電圧Ｖが増大するに従いインバータ出力電流■が低
下し、力率ＣＯＳφが１に近づいてゆく。

■ΣＦとなった時、力率ＣＯＳφは１となるが、インバ
ータ出力電圧は位相電圧値になるまで電圧を上昇し、Ｖ
＞Ｅ即ちＣＯＳφが遅れの設定値で電流位相制御回路１
０の出力はＯとなりこの点で電圧の補正が完了する。

この様に、第１図の実施例においては、負荷の運転状態
にかかわらず、力率を遅れの設定値に制御することが出
来るため、インバータを常に高効率の状態で運転するこ
とが可能となり、又遅れ力率を１に近い値例えば０．９
５程度に設定すればインバータ出力電流も小さくでき総
合的に高効率なインバータの運転が可能である。尚、第
１図におけるダイオード１０４は、設定位相遅れより、
負荷電流が遅れ位相の場合２２には、電圧設定値７０の
設定器Ｖ、。ｆに補正をかけない様にしたものであり、
インバータ出力の電圧・周波数比を一定以上に保つため
のものであるが、本ダイオードは除くことも可能である
。この時、本インバータは負荷力率が常に遅れの設定値
となる様に電圧を調整する。

第３図に本発明の他の実施例を示す。

第３図に於て、６Ａは同期電動機６の界磁巻線でおり、
制御整流器１１１、制御回路１１２、変流器１１３及び
界磁電流設定器１１４より構成される界磁制御装置１１
であり、界磁用交流電源１Ａよ、り界磁電流を供給され
る。

さて、今、第１図の実施例と同様にインバータ回路損失
は遅れ電流時の方が小さいとし、又設定界磁電流時に進
み電流の状態にあるものとする。

この時、前述と同様の動作により電流位相制御に回路１
０の出力には、正の制御値が出力される。この正の制御
値は、補正値とし界磁電流設定器１１４の出力に負の符
号が加算され、界磁電流■ｆを下げる様に働く。界磁電
流Ｉｆの低下は、電動機６Ａの誘起電圧Ｅの低下となり
、■特性に従い電流の低下と力率の向上が進み、インバ
ータ出力電圧ＶとＥとがほぼ一致した時で力率１となる
。この時でも位相制御回路１０の出力は、引き続き正の
値のため、界磁電流■ｆは、更に低下をつづけ、Ｖ＞Ｅ
となり力率が遅れて設定器１０２と一致した時点で界磁
電流■ｆは一定となり電流位相が設定器１０２と一致し
た状態でこの補正動作が止まり安定運転に入り、第１図
と同様の高効率運転状態となる。尚、第３図に於ては、
第１図におけるダイオード１０４を削除した電流位相制
御回路を使用した。

尚、第１図及び第３図では、インバータ装置の損失が少
ない状態を遅れ位相であるとの仮定で説明したが、これ
が進み位相の場合も同様に構成できることは容易に理解
できる。又、電流位相検出回路としてゲート信号とイン
バータ出力電流より検出したが、力率計による方法や、
自己消弧素子の印加電圧とゲート信号によっても容易に
検出することができる。又、複数台電動機負荷の場合に
も容易に適用できる。

〔発明の効果〕

本発明により、同期電動機を駆動するインバータ装置の
出力電流位相を制御し、運転状態にかかわらず常に設定
位相に制御できるため、インバータ装置の損失が少ない
位相状態（遅れ又は進み〉に制御することで、高い効率
で同期電動機を駆動するインバータ装置を突環できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す駆動装置の構成図、第
２図はインバータ回路動作の説明図、第３図は他の実施
例の構成図でおる。 ５・・・インバータ回路 ６・・・同期電動機 ９・・・電流位相検出回路 １０・・・出力電流位相制御回路 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　山王　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自己消弧形素子及びこれと逆並列に接続されたダイオー
   ドをブリッジ接続した電圧形インバータと、この電圧形
   インバータの出力電流の遅れ又は進み電流を検出する電
   流位相検出回路と、前記変圧形インバータの出力電流を
   制御する位相制御回路とからなる同期電動機の駆動装置
   。