JPH02211084A - インバータ装置 - 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） 本発明は電動機の直流制動を行い得るようにしたインバ
ータ装置に関す゛る。

（従来の技術） 例えば三相電圧形インバータ装置は、一般に第８図に示
すように６個のトランジスタからスイッチング素子群１
を構成し、このスイッチング素子群１のスイッチングモ
ードを順次切換えることにより負荷たる電動機２に交流
電力を供給する構成である。かかる構成において電動機
の直流制動を行うには、制動指令が与えられた時にスイ
ッチング素子群１を所定のスイッチングモードに固定し
て電動機２の巻線に直流を流す。

ところで、この種のインバータ装置にあって、すべての
トランジスタがオフになるＩＰＩｉ類のスイッチングモ
ードを除けば、有意義なスイッチングモードは６　Ｐｌ
ｉ存在し、各スイッチングモードに対応する出力電圧ベ
クトルは第９図に示す６本となる。ここでベクトル（Ｕ
、Ｖ、Ｗ）は、インバータ主回路のＵ、Ｖ、Ｗの各アー
ムにおける２つのトランジスタの状態を示し、「１」は
上側のトランジスタがオンで下側がオフであり、「０」
は下側のトランジスタがオンで上側がオフであることを
示す。例えば出力電圧ベクトルＶｚ（１，，１゜０）は
、トランジスタＱｕ、Ｑν、Ｑｚがオンで、トランジス
タＱｘ、Ｑｖ、Ｑｗがオフであるときに出力される。

さて、このようなスイッチングモードを順次切換えて行
くことにより、電動機の電圧位相を示すベクトルは、事
実上、第９図の点Ｏを中心に回転するとみなすことがで
きる。しかし、インバータ装置が実際に出力できる出力
１ｕ圧ベクトルは第９図に示した離散的に存在する６本
のうちのいずれか１本であるから、直流制動時には固定
的な位相の電圧ベクトルが出力されることになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、直流制動指令が与えられる時点は不確定
である。従って、その指令が与えられる時点によっては
、現実の電圧位相と直流制動時の出力電圧ベクトルの位
相とは最大３６０ｍのずれが生ずる。このことは、運転
状態から直流制動に移行する際に、その位相差に応じた
過渡的なトルクが生ずることを意味し、結局、制動トル
クに大きなばらつきを生じて電動機の停止状態にばらつ
きが発生することになる。

これに対し、直流制動のためのスイッチングモードを、
その時点での電圧位相に最も近い出力電圧ベクトルとな
るように選択することも考えられる。しかし、前述した
ようにインバータ装置が実際に出力可能な出力電圧ベク
トルは６０”間隔で６本しか存在しないから、このよう
にしても最大で±３０″のずれが生じ、直流制動時に過
渡的トルクが生ずることを避は得ない。これでは、電動
機を低速で回転制御して例えば近接スイッチの作動に基
づき停止指令を与え、その近接スイッチの作動位置から
ある範囲内で電動機を停止させるような用途には、停止
位置が不正確になるため、全く採用することができない
。

そこで、本発明の目的は、電動機を直流制動にて停止さ
せる場合において、電動機の停止位置を常に安定したも
のにできるインバータ装置を提０（するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のインバータ装置は、直流制動時には２つのスイ
ッチングモードを繰り返してインバータ主回路の合成出
力電圧ベクトルの位相が直流制動開始時における電圧位
相と略等しくなるようにしたところに特徴を有する。

（作用） 直流制動時の合成出力電圧ベクトルの位相が直流制動開
始時における電圧位相と略等しくなるから、直流制動時
における過渡的トルクの発生を抑えることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について第１図ないし第７図を参
照して説明する。

第２図に示すようにインバータ主回路１１は周知の構成
で、交流電源１２からの交流をコンバータ部１３により
整流し、これをインバータ部１４により交流化する。イ
ンバータ部１４はスイッチング素子群として計６個のト
ランジスタＱｕ＋Ｑｖ、Ｑｗ、Ｑｘ、Ｑｖ、Ｑｚを輸え
、これらが３本のアームに各２個割り振られて３相形に
構成されている。このトランジスタ群はマイクロコンピ
ュータを備えた制御回路１５によりベースアンプ１６を
介してオンオフ制御される。

なお、上記構成のトランジスタ群にあって、全てのトラ
ンジスタがオフになるＩＦＩｉ類のスイッチングモード
を除けば、有意義なスイッチングモードは６　Ｐ！ｉ存
在し、各スイッチングモードに対応する出力電圧ベクト
ルは第３図に示す６本となる。

ここで例えばベクトルＶｖ　　（０，１，Ｏ）はトラン
ジスタＱｘ、Ｑｖ、Ｑｚがオンで、トランジスタＱｕ、
Ｑｙ、Ｑｗがオフであるときに出力される出力電圧ベク
トルを意味することは従来と同様である。インバータ主
回路１１に電動機１７を接続して交流電力を１ｊｌ−給
する状態では、トランジスタ群のスイッチングモードは
所定のタイミングで順次切換えられ、その結果、出力電
圧ベクトルは第３図において例えば時計回り方向のもの
が順次出力されることになる。

さて、制御回路１５はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からな
る周知構成のマイクロコンピュータを備えて構成され、
出力電圧ベクトルを回転させるようにトランジスタ群の
スイッチングモードを順次切換える他、制動指令Ｓｓが
与えられたときに電動機１７の巻線に直流を流して直流
制動を実行するように構成されている。このためのソフ
ト的ｊＭ成は第１図に示されており、以下これに基づき
本発明の作用を述べる。

まず、マイクロコンピュータのＲＯＭには、次表に示す
ように上述した計６種のスイッチングモードに対応する
スイッチングテーブルが記憶され、ＲＡＭの所定領域に
は変数ＴＨＩ、ＴＨ２が記憶されている。この変数ＴＨ
Ｉは電動機１７の巻線に印加されている電圧位相に相当
する電圧ベクトルが第３図のＡ。−Ａ、のいずれの領域
に位置するかを示す０〜５の値をとり、変数ＴＨ２は範
囲６０＠の各領域を例えば２４０に細分化した角度位置
を示す０〜２３９の値をとる。

さて、電動機１７の運転中において制動指令ＳＯが与え
られると、第１図に示す直流制動ルーチンが実行される
。ここでは、まずＲＯＭから変数ＴＨＩを読取り、これ
に基づき出力電圧ベクトルＶ、、Ｖ２を決定する（ステ
ップａ）。この出力電圧ベクトルＶ、、Ｖ２は、制動指
令Ｓ、が与えられた時点の電圧位相に対応する電圧ベク
トルＶｓｔｏｒを両側から挾む２つの出力電圧ベクトル
に相当するもので、その電圧ベクトルＶ　ｓｒ。、が例
えば第３図に示すものであったときには、出力電圧ベク
トルＶ、、Ｖ、は夫々Ｖｚ、Ｖｖとなる。、この後、Ｒ
ＯＭから変数ＴＨ２を読み出し、これに基づきｍ、ｎの
値を演算する。このｎｔ、ｎの値は、制動トルク等の大
きさによって予め定めら・れた直流制動のオン時間に対
する出力電圧ベクトルＶ　ｚ　＋Ｖｖの出力時間の比率
を表わすもので、次のようにして演算される。

まず第４図に示すような合成ベクトルＶ。を考える。合
成ベクトル■。は次式（１）を満たすから、変数ＴＨ２
を利用して同図に示すｍ。＋ｎ１１を次式（２）（３）
のように近似することができる。

Ｖ　（１−ｍ　０Ｖ　１　　＋　ｎ　ｏ　　Ｖ　２　　
　　　　・・・・・・　（１）ｍｏ　　”　　（２４０
−ＴＨ２）／　２４０−　　（２）ｎ　ｏ　　−Ｔ　Ｈ
２／　２４０　　　　　　　　　　・＝　−（３）しか
し、この合成ベクトルＶ。は角度によって大きさが僅か
に変化するから、第５図のような合成ベクトル■を考え
るべきである。第５自を拡大して示すと第６図のように
なり、ここから次式が成立する。

（ｍ　　ｌＶ＋　　ｌ　　＋ｎ　　ＩＶ２　１／２）’
＋　　（５ｎ　　Ｉｖ２　１　／２）　　”　　−ＩＶ
ｔ　　Ｉ　　２・・・・・・　（４） ここでＩＶ＋　　ｌ　−ＩＶ２１であるから、上式は次
のように書き換えられる。

ｒｎ２＋ｎ２＋ｍｎｍ１　　　　　　・・・・・・（５
）また、合成ベクトルＶｏとＶとは、位相が同一である
から、ｔｎ　／　ｎ　−ｔｎ　、　／　ｎ、である。従
って、ｍ、ｎに関して、結局、次式（６）（７）が成立
する。

ｍ＝１７（α２＋α＋１）””’　　−−（６）ｎ＝１
／　（β２＋β＋ｌ）１′’２　　・・・・・・（７）
ここで、ａｍｎ、７ｍ。

β−ｍｏ／ｎｏである。

このようにして出力電圧ベクトルＶ、、Ｖ、の種類とそ
れらの出力時間の比率ｍ、ｎを演算後、変数Ｖ　ｌ”Ａ
ＴＮを２ビツトのデータ「１０」とする（ステップＣ）
。そして、ステップｄにて変数Ｖ、・、ア、の下位ビッ
トをテストし、それが「０」なら出力電圧ベクトル■、
を出力するスイッチングモ−ド・をとり、「ｌ」なら出
力電圧ベクトルＶ、を出力するスイッチングモードをと
る。変数ＶＰ八へ軸を「１０」としたこの場合は、まず
出力電圧ベクトルｖ１が出力され（ステ、ツブｅ）、次
にこれがｍ−を時間だけ維持される（ステップｆ）。

なお、ここでｍはステップｂの演算で得られた値で、ｔ
は制動トルクの大きさ等により定められているオン時間
である（この時間は第３図におけるＩＶ＋　　Ｉ　”　
ＩＶ２　Ｉに相当する）。出力電圧ベクトルＶ、力（ｍ
ａｔ時間だけ出力された後、トランジスタ群′はすべで
オフにされ、これがＴ　−ｍ・を時間だけ維持される（
ステップｇ、ｈ）。この後、変数ｖ７ア、を１ビツトロ
ーテートして「０１」としくステップｌ）、予め設定さ
れている直流制動時間が経過していないことを条件にス
テップｄに戻り・、今度は出力電圧ベクトルｖ２を出力
するスイッチングモードをとる。この場合は出力電圧ベ
クトルｖ２のオン時間はローを時間となり、オフ時間は
Ｔ−ｍ−を時間となる。以下、これが直流制動時間を過
ぎるまで繰り返されるから、結局、第７図に示すように
出力電圧ベクトルＶ、、Ｖ２が交互に出力されることに
なる。この結果、２ル一プ分（時間で２７）の間に出力
される合成出力電圧ベクトルＶは第３図から明らかなよ
うに、直流制動開始時における電圧ベクトルと位相が等
しくなる。このため、運転状態から制動状態に移行する
際に過渡的なトルクが生ずることがなく、安定的な制動
力が作用して設定位置で電動機が停止する。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、直流制動時の合成
出力電圧ベクトルの位相が直流制動開始時における電圧
位相と略等しくなるから、直流制動時における過渡的ト
ルクの発生を抑えることができて電動機の停止位置を常
に安定したものにできるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示し、第１図
は直流制動ルーチンのフローチャート、第２図は全体の
ブロック図、第３図はインバータ主回路の出力電圧ベク
トルを示すベクトル図１．第４図ないし第６図は合成出
力電圧ベクトルを説明するためのベクトル図、第７図は
直流制動時の出力電圧ベクトルを時系列的に示す図であ
る。第８図はインバータ主回路の基本構成を示す回路図
、第９図は出力電圧ベクトルを示すベクトル図である。 図面中、１１はインバータ主回路、１３はコンバータ部
、１５は制御回路である 代理人　弁理士　　　則　近　　憲　信置 第　　子　　丸 健 第１！２１ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、インバータ主回路のスイッチング素子群におけるス
   イッチングモードを順次切換えることにより出力電圧ベ
   クトルが順次回転するように電動機に交流を出力すると
   共に、制動指令が与えられたときに前記スイッチング素
   子群を所定のスイッチングモードとすることにより前記
   電動機の巻線に直流を流して直流制動を行うようにした
   ものにおいて、直流制動時には２つのスイッチングモー
   ドを繰り返して前記インバータ主回路の合成出力電圧ベ
   クトルの位相が直流制動開始時における電圧位相と略等
   しくなるようにしたことを特徴とするインバータ装置。