JPH03183389A - 誘導機の制御装置 - 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】 ［発明の１的］ （産業上の利用分野） 本発明は交流電源出力を双方向に電力変換可能な位相制
御整流器により直流に変換し、さらにこの直流をインバ
ータにより交流に変換して誘導機を駆動する誘導機の制
御装置に関する。

（従来の技術） ＰＷＭインバータにより誘導機を可食速制御する場合、
直流電源を定電圧に制御することが良く行われている。

また、誘導機が加減速等によりカ行と回！Ｌの両モード
に使用される場合、直流電源も単なる整流器ではなく、
電力の回生能力を持つことが要求される。

第７図は従来のかかるＰＷＭインバータの制御回路を示
すものである。第７図において、１は交流電源出力を整
流して定電圧の直流出力を得る同生能力をｈｏする位相
制御整流器、２は直流電圧を平滑する平滑フィルタ、３
は位相制御整流器１より平滑フィルタ２を介して人力さ
れる直流を交流に変換するインバータ、４はインバータ
３の出力により駆動される誘導機、５は誘導機４の速度
を検出する速度センサ、６は誘導機の速度をルリ御する
速度制御回路、７はインバータ３の制御回路、８は直流
回路の定電圧制御回路、９は位相制御整流器１の電流制
御回路、１０は同じく位相制御回路である。

通常の場合には、インバータ３と位相制御整流器１は個
別に制御される。すなわち、位相制御整流器］はその直
流出力電圧Ｖｔ’ｌｌＫを検出し、電圧制御回路８によ
り所定の目標値Ｖ　ＲＥＰになるよつに制御される。こ
の電圧制御回路８は電流Ｊ！準Ｉ　ＲＥＦを出力し、電
流制御回路９により位相制御整流器１の電流Ｉ　ＦＢＫ
が制御される。電流制御回路９は位相制御整流器１の位
相基準αを出力し、これをもとに位＋１１制御回路１０
は位相制御整流器１のゲートパルスＧ、Ｐを制御する。

他方、イン／く−タ３は速度センサ５により検出された
誘導機４の速度Ｓ　ＦｎＫが所定の目標速度になるよう
に速度制御回路６により制御される。速度制御回路６の
出力はインバータ制御回路７に入力され、このインバー
タ制御回路７がインバータ３の通電を制御することによ
り、誘導機４の発生トルクを制御する。この場合、イン
バータ制御回路７が誘導機４の一次電流（１１１ＰＫ）
を検出してこれをトルク成分と磁束成分とに分離制御す
るベクトル方式で構成されるものであれば、速度制御回
路６の出力は誘導機４の発生トルクの基準値Ｔ　ＩＩＥ
Ｆとなる。インバータｌｉ！Ｉ　ｇａ回路７はトルク基
準値ＴゎＦをもとに誘導機３の一次電流をトルク成分と
励磁成分とに分離制御する。

一方、複数台の誘導機をＰＷＭインバータにより個別に
制御する方式にあっては、一般にそれぞれのインバータ
に直流電源を設けず、１台の共通直流定電圧電源により
全てのインバータに低電圧直流電力を供給し、それぞれ
の誘導機の電圧制御をインバータにより行なっている。

第８図はかかる共通直流電源方式のＰＷＭ制御インバタ
の制御回路を示すものである。第８図において、第７図
と同一部分には同一記号を付してその説明を省略し、こ
こでは５℃なる点についてのみ述べる。第８図において
は２台のインバータ３Ａ、３Ｂがそれぞれ誘導機４Ａ、
４Ｂを駆動する構成とし、これらのインバータ３Ａ、３
Ｂは速度センサ５Ａ、５Ｂで検出された速度信号が目標
の速度ＭＩＳａｈｐとなるように制御される。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように構成された誘導機の制御装置には、位相制
御整流器を含む直流回路の電力の方向が急激に変化する
ような運転を行なった場合、直流電圧の制御応答に問題
があり、直流７Ｉ５江の過電圧や不足電圧を発生すると
いう欠点があった。

般に位相１．す御整流′Ｐｉ１は、主回路を構成する素
子にザイリスタが使用されることが多く、位相制御整流
器］の電流制御応答はインバータ３の電流制御応答に比
して著しく遅い。特に誘導機４が急減速し、インバータ
３が電力を直流回路に回生じた場合、前記逆並列ザイリ
スタを用いた位相制御整流器１ではカ行から回生へ切換
えるために数ｏ＋ｓｅｃの遅れ肋間があり、この間にイ
ンバータ３からの門生電力により平滑フィルタ２が過充
電され、過電圧となる不具合があった。

本発明は誘導機を急加減速するような場合でも、直流回
路に過電圧や不足電圧が発生することのない誘導機の制
御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、第１の発明では双方向に電
力変換ｎＪ能な位相制御整流器により交流を直流に変換
し、この整流器の直流出力をインバータにより交流に変
換して誘導機を駆動するようにした誘導機の制御装置に
おいて、前把誘導機の発生トルク又は発生トルクの基準
値と回転数より前記インバータの出力電力を求める演算
手段と、前記位相制御整流器の出力直流電圧を制御する
電圧制御手段と、前記位相制御整流器の出力直流電流又
は入力電流を制御する電流制御手段と、前記インバータ
の出力電力と前記電圧制御手段の出力とを加算して前記
位相制御整流器の電流基準とする加算手段とを備えた構
成としたものである。

第２の発明では、第１の発明を構成する演算手段に代え
て誘導機の一次電流をトルク成分と励磁成分とに分離し
、トルク電流成分又はトルク電流成分の基準値と誘導機
の端子電圧とからインバータの出力電力を求める演算手
段を設けたものである。

第３の発明では、双方向に電力変換可能な位相制御整流
器により交流を直流に変換し、この整流器の直流出力を
複数のインバータによりそれぞれ交流に変換して各イン
バータに対応する誘導機を駆動するようにした誘導機の
制御装置において、前記各誘導機の発生トルク又は発生
トルクの基準値と回転数より各インバータの出力電力を
それぞれ求める演３？手段と、前記位相制御整流器の直
流出力電圧を制御する電圧制御手段と、前記位相制御整
流器の直流出力電流又は入力電流を制御する電流制御手
段と、前記演算手段で求められた各インバータの出力電
力の総和と前記直流制御手段の出力とを加算して前記位
相制御整流器の電流基準とする加算手段とを備えた構成
としたものである。

第４の発明では、第３の発明を構成する演算手段に代え
て誘導機の一次電流をトルク成分と励磁成分とに分離し
、トルク電流成分又はトルク電流成分の基準値と誘導機
の端子電圧とからインバータの出力電力を求める演算手
段を設けたものである。

（作用） したがって、第１および第２の発明のように構成された
誘導機の制御装置にあっては、位相制御整流器の入力端
子に比例するインバータの出力電力を位相制御整流器の
電圧制御手段の出力に加算して位相制御整流器の電流基
準をフィードフォワード制御するようにしているので、
誘導機が急過減速しても電圧制御の応答性が向上し、直
流電圧の変動を少なくすることが可能となる。

また、第３および第４の発明のように位相制御整流器の
直流出力を複数のインバータに供給して各インバータに
対応する誘導機を各々独立に速度制御する制御装置にあ
っても、各インバータの出力電力の総和を直流制御手段
の出力に加算してａ相制御整流器の電流基準をフィード
フォワードル制御するようにしているので、誘導機が急
過減速しても電圧制御の応答性が向上し、直流電圧の変
顯を少なくすることが可能となる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による誘導機の制御装置の第１の実施例
を示すもので、第７図と同一部分には同一記号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べ
る。第１の実施例では第１図に示すようにインバータ制
御系の速度制御回路６より出力されるトルク基準ＴＡＦ
、、を磁束成分により除算してトルク分電流ＩＩｑを錦
、これをインバータ制御回路７に与える除算器１１と、
この除算器１１から出力されるトルク分電ｔＭ、Ｉ　１
　ｑに誘導機３の端子電圧ＶＭを乗じてインバータの出
力電力Ｐを求め、これを位相制御整流器制御系の電圧制
御回路８の出力に加算する乗算器１２とを設ける構成と
するものである。

このように構成された誘導機の制御装置において、速度
基準Ｓ　ＲＥＦと誘導機４の速度Ｓ２．３との偏差が速
度制御回路６に与えられると、この速度制御回路６から
トルク基準ＴＲ，Ｆが得られる。このトルク基準Ｔ８２
．が除算器１１に入力されると、トルク基準Ｔ。Ｆを磁
束成分Φで除算してトルク電流址準１．が求められ、イ
ンバータ制御回路７に加えられると共に乗算器１２に加
えられ、ここで誘導機４のトルク辿準ＴＲＥＦに端子電
圧ＶＭを乗してインバータの出力電力Ｐが求められる。

この出力電力Ｐはさらに電圧制御回路８の出力に加算さ
れて位相制御整流器１の電流基４１ＲＦＰとなる。

したがって、位相制御整流器１の入力端子Ｉ　ＦＢＫは
・ｒンバータ３の出力電力に比例するため、誘導機４の
力ｔテ、回生の状態をトルク電流基準１１Ｑより得た電
流基準Ｉ　ＲＥＰに基づいて直流回路の７は圧をフィー
ドフォワード制御することにより、電圧制御の応答性を
向上させることができ、直流電圧の変動を少なくするこ
とができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、第７図と
同一部分には同一記号を付してその説明を省略し、ここ
では先なる点について述べる。

第２の実施例では、第２図に示すようにインバータ制御
系の速度制御回路６の出力と速度センサ５により検出さ
れた誘導機４の速度とを乗算器１２により乗算してイン
バータ３の出力電力Ｐを求め、この出力電力Ｐを位相制
御整流器の制御系の電圧制御回路８より出力される電流
基／＄ＩＲ１：Ｐに加算するようにしたものである。

したがって、このような構成としても前述同様に直流回
路の電圧をフィードフォワード制御しているので、電圧
制御の応答性を向上させることができ、直流電圧の変動
を少なくすることができる第３図は本発明の第３の実施
例を示すもので、第１図と同一部分には同一記号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述
べるなお、第３図ではインバータ３Ａ側の制御系を省略
して示しである。

第３図において、第１図と異なる点は直流定電圧回路を
Ｊ＋−通電源として、複数のインバータ３Ａ。

３Ｂおよび各インバータ３Ａ、３Ｂにより駆動される誘
導機４Ａ、４Ｂが接続され、各々独立に速度制御を行な
うようにした点である。この直流ノ（通電源方式の場合
、各々のインバータ毎に出力電力ＰＡ、ＰＢを演算し、
加算回路１３により出力電力ＰＡ、Ｐｒ３の総和Ｐを求
め、この総和Ｐを位相ｎｉｌ　ｉｎ整流器制御系の電圧
制御回路８より出力される電流２Ｘ＄ＩＲｇｐに加算す
るようにしている。

各インバータの出力電力ＰＡ、Ｐ、の総和Ｐは直流回路
より人出力される電流の総和に比例するので、これを電
流基準Ｉ　１Ｆに加算することにより前述同様の作用効
果を得ることができる。

第４図は本発明の第４の実施例を示すもので、第３図と
同一部分には同一記号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる点について述べる。なお、第４図ではインバ
ータ３Ａ側の制御系を省略して示しである。

第４図において、第３図と異なる点は複数のインバータ
３Ａ、３Ｂが異なる出力容量の場合、各インバータ毎の
出力電力ＰＡ、ＰＲを得るために装置毎に定格出力容量
ＫＷ　Ａ　、　　ｋ　Ｗ　Ｂを乗算器］４により乗じる
点である。これにより、出力電力の総和Ｐは直流回路に
接続されたインバータ３の出力容量か異なっていたとし
ても直流回路に人出力される電流の総和に比例するので
、これを位相制御整流器］の電流基準に加算することに
より、前述と同様の作用効果を得ることができる。

第５図は本発明の第５の実施例を示すもので、第２図と
同一部分には同一記号を付してその説明を省略し、ここ
では天なる点について述べる。なお、′″ｊ４５図では
インバータ３Ａ側の制御系を省略して示しである。

第５の実施例では、第２図の実施例を直流共通、δＡ　
　、３Ｂの速度制御回路６Ａ、６Ｂより出力されるトル
ク基準Ｔ　ＲＥＦに誘導機４Ａ、４Ｂの回転バータロＡ
　δＢの出力電力ＰＡ ＰＢを得・こ れらの出力電力ＰＡ、Ｐ、ｌを加算回路１３で加算して
その総和Ｐを位相制御整流器１の電流基準■ＲＥＰに加
えることにより、前述した実施例と同様の作用効果を得
ることができる。

第６図は本発明の第６の実施例を示すもので、第５図と
同一部分には同一記号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる点について述べる。なお、第６図ではインバ
ータ３Ａ側の制御系を省略して示しである。

第６図において、第５図と叉なる点はインバータ３Ａ　
　３Ｂが兄なる出力容量の場合、乗算器１２の出力に各
インバータの出力容量ＫＷＡ。

Ｋ　Ｗ　ｓを乗′Ｄ器１４により乗じて装置毎の出力電
力ｐＡ、ｐ、を得る点である。これにより電力総和Ｐが
４流共通電源に入出力される電力量に等しくなり、前述
同様の作用効果を得ることができる。

なお、第３図乃至第６図に示す各実施例においては直流
ノ（通電源に接続されるインバータが２台の場合を例に
したが、本発明では２台に限らず３台以上であっても前
述同様に実施できるものである。

また、前述した各実施例ではトルク基準ＴＲＥＦ％或い
はトルク電流分１１゜とじたか、失際に検出されたトル
ク検出値、或いは誘導機４の一次電流検出値より求めら
れたトルク電流分てあってもよいことは勿論のことであ
る。

［発明の効果］ 以−Ｌ述べたように本発明によれば、位相制御整流器制
御系の電圧制御四路にインノく一夕の出力車カニを加え
て位相制御整流器の電流基準をフィードフォワード制御
するようにしたので、誘導機を急加減速するような場合
でも直流定電圧回路に過電圧や不足電圧を発生すること
のない誘導機の制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明による誘導機の制御装置の第
１乃至第６の実施例をそれぞれ示す回路構成図、第７図
および第８図は従来の異なる誘導機の制御装置をそれぞ
れ示す回路構成図である。 １・・・位相制御整流器、２・・・・１己屑フイルタ、
３・・・インバータ、４・・・誘導機、５・・・速度セ
ンサ、６・・・速度制御回路、７・・・インノく一夕制
御回路、８・・・電圧制御回路、９・・・電流制御回路
、１０・・・位相制御回路、１１・・・除算器、Ｌ２．
１４・・・乗算器、１３・・・加算器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）双方向に電力変換可能な位相制御整流器により交
   流を直流に変換し、この整流器の直流出力をインバータ
   により交流に変換して誘導機を駆動するようにした誘導
   機の制御装置において、前記誘導機の発生トルク又は発
   生トルクの基準値と回転数より前記インバータの出力電
   力を求める演算手段と、前記位相制御整流器の直流出力
   電圧を制御する電圧制御手段と、前記位相制御整流器の
   直流出力電流又は入力電流を制御する電流制御手段と、
   前記インバータの出力電力と前記電圧制御手段の出力と
   を加算して前記位相制御整流器の電流基準とする加算手
   段とを備えたことを特徴とする誘導機の制御装置。
2. （２）双方向に電力変換可能な位相制御整流器により交
   流を直流に変換し、この整流器の直流出力をインバータ
   により交流に変換して誘導機を駆動するようにした誘導
   機の制御装置において、前記誘導機の一次電流をトルク
   成分と励磁成分とに分離し、トルク電流成分又はトルク
   電流成分の基準値と前記誘導機の端子電圧とにより前記
   インバータの出力電力を求める演算手段と、前記位相制
   御整流器の直流出力電圧を制御する電圧制御手段と、前
   記位相制御整流器の直流出力電流又は入力電流を制御す
   る電流制御手段と、前記インバータの出力電力と前記電
   圧制御手段の出力とを加算して前記位相制御整流器の電
   流基準とする加算手段とを備えたことを特徴とする誘導
   機の制御装置。
3. （３）双方向に電力変換可能な位相制御整流器により交
   流を直流に変換し、この整流器の直流出力を複数のイン
   バータによりそれぞれ交流に変換して各インバータに対
   応する誘導機を駆動するようにした誘導機の制御装置に
   おいて、前記各誘導機の発生トルク又は発生トルクの基
   準値と回転数より各インバータの出力電力をそれぞれ求
   める演算手段と、前記位相制御整流器の直流出力電圧を
   制御する電圧制御手段と、前記位相制御整流器の直流出
   力電流又は入力電流を制御する電流制御手段と、前記演
   算手段で求められた各インバータの出力電力の総和と前
   記直流制御手段の出力とを加算して前記位相制御整流器
   の電流基準とする加算手段とを備えたことを特徴とする
   誘導機の制御装置。
4. （４）双方向に電力変換可能な位相制御整流器により交
   流を直流に変換し、この整流器の直流出力を複数のイン
   バータによりそれぞれ交流に変換して各インバータに対
   応する誘導機を駆動するようにした誘導機の制御装置に
   おいて、前記各誘導機の一次電流をトルク成分と励磁成
   分とに分離し、トルク電流成分又はトルク電流成分の基
   準値と誘導機の端子電圧とにより前記各インバータの出
   力電力を求める演算手段と、前記位相制御整流器の直流
   出力電圧を制御する電圧制御手段と、前記位相制御整流
   器の直流出力電流又は入力電流を制御する電流制御手段
   と、前記演算手段で求められた各インバータの出力電力
   の総和と前記直流制御手段の出力とを加算して前記位相
   制御整流器の電流基準とする加算手段とを備えたことを
   特徴とする誘導機の制御装置。