JPH0197198A - 電動機駆動用インバータの制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はインバータ装置によって、特に電圧形ＰＷＭ
インバータ装置によって駆動される誘導電動機がその負
荷トルクの変動によってスリップが変化しても、誘導電
動機の回転速度を設定値に対し常に正確に一定に保つ技
術に関し、そのような速度制御についてインバータ装置
の応答性を改善する技術に係る。

〔従来の技術〕

第３図は従来の技術による電動機駆動用インバータ装置
の制御ブロック図であり、第４図は第３図に示される周
波数測定器の動作波形図である。

これらの図において、交流電源２からの交流電力は整流
器３により直流に変換され、この直流を平滑コンデンサ
４を介してトランジスタで構成されているトランジスタ
インバータ５へ入力させる。

このトランジスタインバータ５は入力直流を所望の電圧
と周波数の交流に変換して誘導電動機６へ出力するので
、この誘導電動機６は任意の速度で運転することができ
る。トランジスタインバータ５から所望の電圧と周波数
の交流を出力させるための制御は下記によりなされる。

速度設定器１１で誘導電動機６が運転さるべき速度を設
定すると、誘導電動機６のスリップを見込んだ設定速度
信号が加減速度演算器１２から出力されて周波数指令部
１３に与えられ、設定速度信号に対応した指令周波数信
号に変換される。これと平行してこの設定速度信号は関
数発生器１４にも与えられて、前記指令周波数信号とは
所定の関数関係にある指令電圧信号が出力される。

パルス幅変調回路１５は周波数指令部１３からの指令周
波数信号と、関数発生器１４からの指令電圧信号とを入
力し、これらを高い周波数の搬送波によりパルス幅変調
することで得られるパルス列信号を出力する。このパル
ス列信号をベース駆動回路１６を介してトランジスタイ
ンバータ５を構成している各トランジスタのベースに供
給し、これらトランジスタを順次オン・オフ制御するこ
とにより、このトランジスタインバータ５からは所望の
電圧と周波数の交流が出力される。

トランジスタインバータ５で駆動される誘導電動機６に
はロータリエンコーダ７が直結されていて、その出力パ
ルスは周波数測定器１７に入力され誘導電動ｍ６の検出
速度信号として取り出される。この検出速度信号は前述
の速度設定器１１からの設定速度信号と比較され、その
差が零になるように加減速度演算器１２から出力される
速度設定信号が調節される。かくして誘導電動機６の負
荷トルクが変動してスリップが変化しても、回転速度が
常に設定値を維持するように調節される。

なお速度設定器１１からの設定値が急激に変化しても、
加減速度演算器１２からは緩やかに変化する設定速度信
号が出力されるようになっていて、誘導電動機６の速度
はトランジスタインバータ５の出力に追従して緩やかに
変化し、当該トランジスタインバータ５が過電流になる
のを抑制するようになっている。

第４図により前記周波数測定器１７の動作を説明する。

前記ロータリーエンコーダ７は位相角が９０度ずれたＡ
相とＢ相の信号を出力するようになっていて、このＡ相
とＢ相のエツジ部分を用いて公知の手段により図示する
ように４倍周波数を出力させる。この４倍周波数のパル
スを所望の一定時間（Ｔｓ　ｅ　ｃ）測定することによ
り誘導電動機６の回転速度に相当する周波数を測定する
。またＡ相とＢ相の位相角が９０度ずれていることを利
用して回転方向も検出することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

インバータ装置が出力する交流電力の周波数の調整範囲
は、範囲を広くとるものでは１：１００を超え１：１０
００になるものまである。前記の従来の技術によるもの
ではロータリーエンコーダの一回転光りの出力パルス数
に機械的精度の面から限界があり、前記従来例にように
４倍周波など逓倍しても、インバータ装置の低周波数範
囲では一定の時間Ｔｓｅｃ内の出力パルスが極めて少く
なくなり、測定は出力パルスを整数としてカウントする
ので測定値に誤差が生じるようになる。その対策として
、少くとも低周波数範囲ではＴｓｅｃを長くすればよい
が、その結果測度制御系の応答性が低下するという問題
点がある。

この発明は前記の問題点を解決して、インバータ装置が
出力する周波数の範囲を広く維持し、低周波数範囲にお
ける速度制御系の精度と応答性を改善することを目的と
し、もってインバータ装置で駆動される誘導電動機に負
荷トルクの変動があっても広い速度範囲で目標回転数を
正確に一定に保つようにしようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は加減速度演算器を介して速度設定器から送出
される設定速度信号を周波数指令部で指令周波数信号に
変換してトランジスタインバータを駆動するものにおい
て、電動機に回転速度計を直結し、この回転速度計が出
力する出力パルスの数を所望の一定時間測定して電動機
の回転数に対応する検出速度信号を検出する周波数検出
手段と、前記出力パルスの幅を基準クロックで測定して
前記検出速度信号を検出する周期検出手段と、前記の両
検出手段が出力する前記検出速度信号のいずれかを選択
する切替スイッチと、この切替スイッチが送出する前記
検出速度信号とインバータ装置の加減速度演算器が出力
する設定速度信号との偏差に応じて設定速度信号を調整
して指令速度信号とする比例・積分調整部とを設け、こ
の比例・積分調整部が出力する前記指令速度信号を前記
周波数指令部に入力させて前記指令周波数信号を出力さ
せるように構成する。

〔作用〕

第１図において、４倍周波・方向判別回路２２、パルス
数カウンタ２３及び変換器２４からなる周波数検出手段
２５はロータリーエンコーダ７等の回転速度計が高速の
とき、すなわちインバータ装置の高い周波数範囲のとき
速度検出の精度と応答性が良い。これに対しクリヤ・ラ
ッチ信号回路２６、パルス幅カウンタ２７及び変換器２
８からなる周期検出手段２９は検出の単位時間にロータ
リーエンコーダ７の出力パルスが数１０パルス以下のよ
うなより低速、すなわちより低周波数範囲のとき速度検
出精度と応答性が良い。両検出手段２５及び２９が出力
する検出速度信号ｆｄは周波数に応じて切替スイッチ３
１が選択され、加え合せ点３３における加減速度演算器
３２の設定速度信号ｆｔとの偏差値が求められる。この
偏差値に応じて比例・積分調整部３４において比例動作
と積分動作を受けて調整され、加え合せ点３５において
前記ｆｔに加算されて新たな指令速度信号ｆｉが得られ
る。かくして誘導電動ｍ６の回転速度は、広い速度範囲
において、負荷トルクの変動があっても応答性良く設定
値を維持する。

〔実施例〕

第１図はこの発明による電動機駆動用インバータ装置の
制御ブロック図であり、第２図は第１図に示される周波
数検出手段と周期検出手段の動作波形図である。

これらの図において、第３図と同一符号を付したものは
同一機能を有する。すなわち交流電源２、整流器３及び
平滑コンデンサ４により得られた直流を所望の周波数の
交流に変換して誘導電動機６を駆動するトランジスタイ
ンバータ５は、周波数指令部１３と関数発生器１４並び
にパルス幅変調回路１５及びベース駆動回路１６を介し
て駆動される。そして周波数指令部１３が出力する指令
周波数信号にもとづき交流電力をトランジスタインバー
タ５が出力する。

さて誘導電動機６にはロータリーエンコーダ７が直結さ
れていて、位相角が９０度ずれたＡ相とＢ相とからそれ
ぞれ出力パルスを信号として出力し、それぞれの絶縁回
路２１を介してインバータ装置へ取り込まれるようにな
っている。４倍周波・方向判別回路２２は、第２図の上
部に示すように前記Ａ相とＢ相のエツジ部分を処理して
第４図と同様に４倍周波信号を出力するとともに、Ａ相
とＢ相の位相角を検知して回転方向を判別する。

前記４倍周波信号はアップ／ダウン・カウンタからなる
パルス数カウンタ２３で一定時間Ｔｓｅｃカウントされ
、変換器２４で周波数に換算されるとともに検出速度信
号ｆｄに変換される。かくして４倍周波・方向判別回路
２２、パルス数カウンタ２３及び変換器２４からなる周
波数検出手段２５はロータリーエンコーダ７を介して誘
導電動ｍ６の回転速度に相当する検出速度信号ｆｄを検
出して出力する。

一方、クリヤ・ラッチ信号回路２６は、絶縁回路２１か
らＡ相の出力パルスの立ち上りエツジを検出し、第２図
の下部に示すようにトグル動作にて１出力パルス毎にク
リヤ信号とラッチ信号とを交互に出力する。このラッチ
信号とクリヤ信号とは基準クロック３０のクロックパル
スと共にパルス幅カウンタ２７に入力され、ここで出力
パルスの１幅のクロックパルスをカウントすることによ
り出力パルスの周期が測定され、変換器２８でここでも
検出速度信号ｆｄに変換される。かくしてクリヤ・ラン
チ信号回路２６、パルス幅カウンタ２７及び変換器２８
からなる周期検出手段２９も回転速度に相当する検出速
度信号ｆｄを検出して出力する。

速度設定器１１で誘導電動機６が運転さるべき回転速度
の設定値を設定すると、加減速度演算器３２はスリップ
を見込むことなく前記設定値に対応した設定速度信号ｆ
ｔを出力し、前記目標値が急激に変化する時には前記設
定速度信号ｆｔに緩やかに近ずくように出力するように
なっている。

一方、前述の周波数検出手段２５及び周期検出手段２９
から出力されるそれぞれの検出速度信号ｆｄは、高周波
数範囲では前者の、低周波数範囲では後者の検出速度信
号、ｆｄが自動的に切替スイッチ３１で選択され、いず
れかの検出速度信号ｆｄが減算値（−）として加え合せ
点３３で前記設定速度信号ｆｔに加算される。すなわち
ｆｔとｆｄの偏差値が算出される。比例・積分調整部３
４は公知の比例動作と積分動作とを示す調整部であって
、出力が入力に比例するとともに入力の時間積分にも比
例するように動作する。前記加え合せ点３３の前記偏差
値は比例・積分調整部３４で前記のように調整され、次
の加え合せ点３５で設定速度信号ｆｔに加算されて新た
な指令速度信号ｒｔが得られる。この新たな信号ｆｉは
前述の周波数指令部１３及び関数発生器１４に入力され
て新たな指令周波数信号Ｆｉを発生する。すなわち、ｆ
ｔとｆｄの偏差に応じてｆｉすなわちＦｉを調整し、偏
差を減する方向に動作することになる。

〔発明の効果〕

この発明はインバータ装置が駆動する誘導電動機にロー
タリーエンコーダ等の回転速度計を直結し、その出力パ
ルスで回転速度を検出してインバータ装置の制御回路に
フィードバックさせるに際し、高速では周波数検出手段
で前記出力パルスを計測し、速度検出の単位時間に出力
パルスが数１０パルス以下のような低速では周期検出手
段で回転速度を計測するようにしたので、回転速度の検
出と制御系の応答速度が早くなるという効果がある。

したがって誘導電動機の負荷トルクの変動があっても常
に正確に設定速度を維持するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電動機駆動用インバータ装置の
制御ブロック図であり、第２図は第１図に示される周波
数検出手段と周期検出手段の動作波形図であり、第３図
は従来の技術による電動機駆動用インバータ装置の制御
ブロック図であり、第４図は第３図に示される周波数測
定器の動作波形図である。 ２・・・交流電源、３・・・整流器、４・・・平滑コン
デンサ、５・・・トランジスタインバータ、６・・・誘
導電動機、７・・・ロータリーエンコーダ、２５・・・
周波数検出手段、２９・・・周期検出手段、３１・・・
切替スイッチ、３２・・・加減速度演算器、３３．３５
・・・加え合せ点、３４・・・比例・積分調整部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）加減速度演算器を介して速度設定器から送出される
   設定速度信号を周波数指令部で指令周波数信号に変換し
   てトランジスタインバータを駆動するものにおいて、電
   動機に回転速度計を直結し、この回転速度計が出力する
   出力パルスの数を所望の一定時間測定して電動機の回転
   数に対応する検出速度信号を検出する周波数検出手段と
   、前記出力パルスの幅を基準クロックで測定して前記検
   出速度信号を検出する周期検出手段と、前記の両検出手
   段が出力する前記検出速度信号のいずれかを選択する切
   替スイッチと、この切替スイッチが送出する前記検出速
   度信号とインバータ装置の加減速度演算器が出力する設
   定速度信号との偏差に応じて設定速度信号を調整して指
   令速度信号とする比例・積分調整部とを設け、この比例
   ・積分調整部が出力する前記指令速度信号を前記周波数
   指令部に入力させて前記指令周波数信号を出力させるこ
   とを特徴とする電動機駆動用インバータの制御装置。