JPH05227795A - 誘導電動機制御装置および制御方法 - Google Patents

誘導電動機制御装置および制御方法

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JPH05227795A
JPH05227795A JP4067864A JP6786492A JPH05227795A JP H05227795 A JPH05227795 A JP H05227795A JP 4067864 A JP4067864 A JP 4067864A JP 6786492 A JP6786492 A JP 6786492A JP H05227795 A JPH05227795 A JP H05227795A
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JP
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power factor
power
voltage
electric motor
signal
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Takeshi Hatanaka
武史 畑中
Shigeto Kuwabara
成人 桑原
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ALEX DENSHI KOGYO KK
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導電動機を供給電圧に応じて予め定められ
た関数で下限値から上限値まで変化する最適運転力率で
制御することにより、誘導電動機を無負荷から全負荷に
至る全領域において高効率で運転できるようにすること
を目的とする。 【構成】 誘導電動機を高効率運転して省エネを図るた
めに、電動機（１２、６０）の運転時の力率を力率検出
器（２２、７６）で求め、電動機の供給電圧に応じて予
め定められた関数で下限値から上限値まで変化する最適
運転力率（Ｐｆｓ、９２）を乗算器（４８、８０）で求
め、出力信号発生器（５０、８４）により検出力率が最
適運転力率に近づくような出力信号を発生することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機の制御装置に
関し、とくに、誘導電動機の高効率運転に好適な制御装
置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、交流電動機の省エネルギーを目的
として、誘導電動機の運転力率を任意の設定力率で一定
として誘導電動機の効率を改善することが提案されてい
る。これは誘導電動機の効率が最大の点での運転電圧で
は電動機の負荷状態によらず、すべり及び運転力率が一
定であるということが公式の上で成り立っていることに
よる。この方式においては、誘導電動機の負荷が軽い時
には運転電圧が非常に小さくなってトルクが非常に小さ
くなる。このため誘導電動機の負荷が軽い状態から少し
でも増加すれば、電動機のすべりが大きくなって力率が
著しく低下して誘導電動機は停止してしまう。この現象
を防ぐには誘導電動機を図１のグラフＢのような電動機
負荷に応じて変化する最適運転力率で運転すれば誘導電
動機の負荷が軽い時でも電動機のトルクは低下せず、電
動機の負荷変動が大きくても安定した回転をさせること
ができる。しかも、電動機の負荷が変動しても電動機の
電流や消費電力が著しく増加することはない。
【０００３】特開昭第６４−５０７９２号には第３図に
おいて周波数に応じて変化する最適力率パターンが示さ
れている。この公開公報において、周波数に応じて最適
力率は変化するものの、特定周波数において最適力率は
一定となっている。すなわち、この発明において、負荷
に応じて最適力率は変化させておらず、図１のグラフＡ
に示すように電動機の負荷が変化しても力率は一定であ
った。この方式において通常、力率は８０％に設定され
るが、誘導電動機の負荷が軽い時は力率を８０％の値に
近づけるためには電動機の運転電圧が非常に小さくなっ
て電動機のトルクが極めて小さくなる。このため、誘導
電動機の負荷が軽い状態から少しでも増加すれば、電動
機のすべりが大きくなって停止してしまう。また、誘導
電動機の負荷が軽いときに力率を８０％に近づけようと
すれば運転電圧が下がりすぎるために電動機巻線に流れ
る電流と消費電力が著しく増加する。この傾向は軽負荷
状態から高負荷状態に至るまで顕著である。すなわち、
電動機の負荷が５０％のときにおいても、力率８０％は
最適ではなく、このとき力率が８０％に設定してあると
電動機負荷に対して運転電圧は下がりすぎて電流と消費
電力が大きくなる。したがって、従来は電動機の負荷毎
に設定力率を手動にて変える必要があった。この場合に
おいても、電動機の負荷は常に変化しており、したがっ
て、負荷毎に最大の運転効率で電動機を駆動することが
できなかった。このように、前記公開公報にて提案され
ているような任意の周波数に応じた最適力率では特定の
負荷に対してだけ有効であるものの、前記任意の周波数
で負荷が変動したときは有効ではなかった。このよう
に、誘導電動機の効率をその電動機の回転が安定してい
る範囲で最高とさせる最適運転力率はその電動機供給電
圧に応じて変化させる必要がある。しかしながら、設定
力率を任意の値に設定したままとした従来方法ではその
制御回路が、誘導電動機が供給電圧により最適運転力率
が異なる事を考慮していないため、誘導電動機を安定な
回転での高効率制御が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の力率制御装置ま
たはインバータ装置では特定の周波数において誘導電動
機の負荷が変動するにもかかわらず、誘導電動機は常に
固定した力率で運転されることとなり、誘導電動機の供
給電圧に応じて変化する最適運転力率で省エネ効果が最
大となるように運転することはできない。
【０００５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、図２のグラフＣ１〜Ｃ３に示す
如く、誘導電動機の供給電圧に応じて変化する最適運転
力率となるように誘導電動機を駆動することにより全負
荷領域において省エネ効果を常に最大になるように改善
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１に、電源から供給される交流電力を直流に変換
するコンバータと、このコンバータからの直流電力を任
意の周波数を有する交流電力に変換するスイッチング素
子を有し、前記スイッチング素子からの交流電力によ
り、誘導電動機を可変速制御するインバータ装置におい
て、前記スイッチング素子の出力周波数を指令する周波
数指令手段と、前記周波数指令手段からの周波数指令信
号に対応したＶ／Ｆ電圧信号を発生するＶ／Ｆ変換手段
と、前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答して前記スイッチング素
子を駆動して前記電動機に供給電圧を与えるための出力
信号を発生する出力信号発生手段とを備え、前記出力信
号発生手段が前記供給電圧に対応して予め定められた関
数で下限値から上限値まで変化する最適運転力率で前記
電動機を駆動する出力信号を発生する手段を備えたこと
を特徴とする。
【０００７】第２には、電源から供給される交流電力を
直流に変換するコンバータと、このコンバータからの直
流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換するスイ
ッチング素子を有し、前記スイッチング素子からの交流
電力により、誘導電動機を可変速制御するインバータ装
置において、前記スイッチング素子の出力周波数を指令
する周波数指令手段と、前記周波数指令手段からの周波
数指令信号に対応したＶ／Ｆ電圧信号を発生するＶ／Ｆ
変換手段と、前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答して前記スイッ
チング素子を駆動して前記電動機に供給電圧を与えるた
めの出力信号を発生する出力信号発生手段とを備え、前
記出力信号発生手段が前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答して下
限値から上限値まで予め定められた関数で変化する最適
運転力率で前記電動機を駆動するための最適運転電圧発
生手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】第３には、交流電源に接続された誘導電動
機を制御する省電力制御装置において、前記電動機の駆
動時の力率を検出する力率検出手段と、前記電動機の供
給電圧に応じて、予め定められた関数で下限値から上限
値まで変化する最適運転力率を発生する手段と、前記力
率検出手段により検出された力率値と前記最適運転力率
発生手段により出力された力率値とを比較して得た力率
比較信号に応じて前記省電力制御装置の出力電圧を制御
する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】第４には、交流電源を直流電源に変換し、
その直流を再び交流に変換して誘導電動機を可変速制御
するインバータ装置において、前記インバータ装置の出
力周波数を指令する周波数指令器と、前記周波数指令器
からの周波数指令信号に対応したＶ／Ｆ電圧信号を発生
するＶ／Ｆ変換器と、前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答してＰ
ＷＭ信号を発生するＰＷＭ制御回路と、前記ＰＷＭ信号
に応答して前記電動機を駆動するためのスイッチング素
子と、前記力率比較信号に応じて前記Ｖ／Ｆ電圧信号か
ら最適運転電圧指令信号を前記ＰＷＭ制御回路に出力す
る最適運転電圧発生手段とを備え、前記最適運転力率発
生手段が前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応じた補償カーブで最適
運転力率を発生させることを特徴とする。
【００１０】第５には、交流電源に接続された誘導電動
機を制御する省電力制御装置において、前記電動機の基
本的な運転力率を設定する任意力率設定手段と、前記電
動機の供給電圧から前記任意力率設定値を補償し前記電
動機の最適運転力率を発生する最適運転力率発生手段
と、前記電動機の運転時の力率を検出する力率検出手段
と、前記運転時の力率と前記最適運転力率とを比較して
力率比較信号を発生する演算比較手段と、前記力率比較
信号に応答して前記供給電圧を調整する電圧調整手段と
を備え、前記電圧調整手段が前記運転時の力率を前記最
適運転力率に近づけるように前記供給電圧を調整するこ
とを特徴とする。
【００１１】
【作用】この発明の制御装置および制御方法では、簡単
な構成と低コストにて、誘導電動機の最適運転力率で駆
動されるように誘導電動機の供給電圧が調整されて、誘
導電動機を無負荷から全負荷に至る全領域において高効
率で運転できるようにしたものである。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の第一実施例を図に基づき説
明する。図３において、交流電源１０と誘導電動機１２
との間に接続された誘導電動機用の省電力制御装置１４
の望ましい第１実施例が示されている。省電力制御装置
１４は交流を直流に変換するコンバータ１６と、直流を
スイッチングするスイッチング素子１８と、誘導電動機
１２の巻線に流れるＵ相の電流検出器ＣＴ１とＷ相の電
流検出器ＣＴ２とを有するインバータ装置からなる主回
路装置２０をそなえ、電流検出器ＣＴ１、ＣＴ２の出力
側は力率検出器２２の一部を構成する電力演算器２４に
出力される。電力演算器２４と演算比較器２６は力率検
出器２２を構成する。電力演算器２４は皮相電力算出器
２８と有効電力算出器３０、３０′とを有する。実効値
変換器３２は電流検出器ＣＴ１により検出された１サイ
クルにおける電流値Ｉｕの実行値Ｉｕ（ｒｍｓ）と電圧
検出器３４により検出された誘導電動機１２のＵ〜Ｖ間
電圧波形Ｖｕｖからの、１サイクルにおけるＶｕｖの実
効値Ｖｕｖ（ｒｍｓ）を求める。皮相電力算出器２８は
Ｉｕ（ｒｍｓ）とＶｕｖ（ｒｍｓ）の積より皮相電力に
応じた値Ｐ（すなわちＰ＝Ｉｕ（ｒｍｓ）×Ｖｕｖ（ｒ
ｍｓ））を算出する。有効電力算出器３０、３０′は電
流検出器ＣＴ１、ＣＴ２により検出された１サイクルに
おけるＩｕ、Ｉｗと、電圧検出器３４、３４′により検
出された１サイクルにおけるＶｕｖ、Ｖｗｖとを各々乗
算してＩｕ・ＶｕｖとＩｗ・Ｖｗｖを発生させる乗算器
である。有効電力算出器３０、３０′の出力Ｉｕ・Ｖｕ
ｖとＩｗ・Ｖｗｖは加算器３６によって加算された後、
平滑回路３８によって平均化され、１サイクルにおける
有効電力に応じた値Ｗ（すなわちＷ＝（Ｉｕ・Ｖｕｖ＋
Ｉｗ・Ｖｗｖ）の平均値）を算出する。この方法は三相
電力を測定するさいの２電力計法の手法に基づいてい
る。電力演算器２４の皮相電力値Ｐと有効電力値Ｗは演
算比較器２６に供給される。演算比較器２６は除算器４
０を有し、除算器４０は有効電力値Ｗの皮相電力値Ｐで
の除算（Ｗ／Ｐ）により誘導電動機１２の測定力率を演
算して測定力率値Ｐｆｍを出力する。
【００１３】一方、最適運転力率発生器４２は電動機の
供給電圧に対応したＶ／Ｆ電圧信号に応答して力率補償
値信号Ｓを出力する力率補償器４６と、予め定められた
任意の設定力率つまり任意設定力率Ｐｆを設定するため
の任意力率設定器４４と、任意設定力率Ｐｆと力率補償
値Ｓとから最適運転力率Ｐｆｓを出力する乗算器４８を
備える。力率補償器４６は図２のカーブＣ１、Ｃ２、Ｃ
３のように電動機供給電圧に対応して予め定められた関
数で変化する力率補償値Ｓを発生する。すなわち、カー
ブＣ１の周波数５０Ｈｚにおいて、たとえば、電動機供
給電圧が２００Ｖのとき、力率補償値は１であって、最
適運転力率は上限値の８０％に維持される。つぎに、供
給電圧が１００Ｖになると力率補償値は０．８となり、
このときの最適運転力率は６４％となる。電動機供給電
圧が５０Ｖ近辺になると、力率補償値は０．６となっ
て、最適運転力率は４８％となる。周波数が２５Ｈｚの
とき、カーブＣ２により明らかなように、供給電圧が１
００Ｖのとき、力率補償値は１で最適運転力率は８０％
である。供給電圧が５０Ｖに低下すると、力率補償値は
０．８となって最適運転力率は６４％となる。カーブＣ
３により示された周波数１２．５Ｈｚにおいては、供給
電圧５０Ｖで力率補償値は１で、供給電圧が低下する毎
に力率補償値は低下する。このように、乗算器４８は力
率補償値Ｓと任意設定力率Ｐｆとの乗算によって、各周
波数毎に電動機供給電圧に対応して予め定められた関数
で下限値から上限値まで変化する最適運転力率Ｐｆｓを
出力する。この最適運転力率Ｐｆｓは電動機の安定した
高効率運転を達成して電動機の低負荷から高負荷領域に
おいて常に最大の省電力効果をもたらす。測定力率値Ｐ
ｆｍと最適運転力率Ｐｆｓは力率比較器４９によって二
者の差に応じた値として力率比較信号ｅが出力信号発生
器５０に供給される。
【００１４】出力信号発生器５０は出力周波数を指令す
る周波数指令器５１と、周波数指令信号５１ａを受けて
出力周波数に対応したＶ／Ｆ電圧信号を発生するＶ／Ｆ
変換器５２と、Ｖ／Ｆ電圧信号と力率比較信号ｅを受け
てスイッチング素子１８を制御するＰＷＭ制御回路５４
と、ＰＷＭ制御回路５４からの可変電圧・可変周波数の
ＰＷＭ信号５４ａを駆動信号Ｇに変換してスイッチング
素子１８をオン・オフ動作させ、所望の電圧と周波数の
交流電力をスイッチング素子から出力させるドライブ回
路５６とを備える。Ｖ／Ｆ変換器５２のＶ／Ｆ電圧信号
は最適運転力率発生器４２の力率補償器４６に供給され
る。力率補償器４６はＶ／Ｆ値を図２の補償カーブＣ１
〜Ｃ３のような関数に変換する関数発生器であり、Ｖ／
Ｆ電圧信号Ｖ／Ｆに応答して任意設定力率Ｐｆを補償す
るための補償値Ｓを出力する。最適運転電圧発生器５３
は乗算器からなり、Ｖ／Ｆ電圧信号と力率比較信号ｅと
を乗算して出力信号５３ａを最適運転電圧指令信号とし
て出力する。ＰＷＭ制御回路５４は特開平２−４０９８
８１号に示されたような方法で最適電圧指令信号５３ａ
に応答したＰＷＭ信号５４ａを出力する。
【００１５】ドライバ回路５６は（測定力率値Ｐｆｍ＞
最適運転力率値Ｐｆｓ）の場合に誘導電動機１２に供給
される電圧は図４（ａ）のように変化し、（測定力率値
Ｐｆｍ＜最適運転力率値Ｐｆｓ）の場合、誘導電動機１
２に供給される電圧は図４（ｂ）のように変化するよう
に動作する。つまり（測定力率値Ｐｆｍ＞最適運転力率
値Ｐｆｓ）の場合、誘導電動機１２に供給される電圧は
上昇する方向に変化し（測定力率値Ｐｆｍ＜最適運転力
率値Ｐｆｓ）の場合、誘導電動機１２に供給される電圧
は下降するように変化し（測定力率値Ｐｆｍ＝最適運転
力率値Ｐｆｓ）となるまで誘導電動機１２に供給される
電圧は変化し（測定力率値Ｐｆｍ＝最適運転力率値Ｐｆ
ｓ）となったとき誘導電動機１２に供給される電圧は安
定する。この動作は、「一般に誘導電動機はその負荷が
一定の場合、供給電圧が高くなるに従い運転力率は低下
し、供給電圧が低くなるに従い運転力率は上昇する」原
理によるものである。
【００１６】図５は本発明の望ましい第２実施例の誘導
電動機用省電力制御装置を示し、図６はコンピュータに
よる処理のフローチャートを示す。図５において、省電
力制御装置５８は三相交流電源６０と誘導電動機６２と
の間に接続されたインバータ装置を構成するコンバータ
６４、平滑コンデンサ６６およびスイッチング素子６８
をそなえ、電圧調整の主であるスイッチング素子６８は
ＰＷＭ制御により誘導電動機６２の巻線に供給される電
圧を後述の如く制御する役目をする。制御装置５８はス
イッチング素子６８を制御するための、マイクロコンピ
ュータと必要な周辺回路で組まれたマイクロコンピュー
タユニット７０と力率設定器７２とドライブ回路７４と
から構成される。マイクロコンピュータユニット７０は
電圧検出器７４と、力率検出処理器７６と、力率補償器
７８と、乗算器８０と、比較器８２と、出力信号発生器
８４とをそなえ、各々はマイクロコンピュータ内に処理
の手順を書き込んだ処理方法としてブロック化してい
る。力率検出処理器７６はＣＴ１、ＣＴ２より検出され
た誘導電動機６２の巻線に流れるＵ相電流Ｉｕ及びＷ相
電流Ｉｗの瞬時値ＩｕおよびＩｗと、誘導電動機６２の
Ｕ〜Ｖ間、Ｗ〜Ｖ間に接続された電圧検出器７４により
検出された誘導電動機６２のＵ〜Ｖ間、Ｗ〜Ｖ間の電圧
の瞬時値Ｖｕｖ、Ｖｗｖをそれぞれ乗算し有効電力の瞬
時値ｐ（ｐ＝Ｉｕ・Ｖｕｖ＋Ｉｗ・Ｖｗｖ）を算出し、
ｐを交流１サイクルの間積算する。これらは図６のステ
ップ１００〜１０４に示される。この値は後述する有効
電力を算出するために使用する。力率検出処理器７６は
図６のステップ１０６の如く、さらにＩｕ瞬時値とＶｕ
ｖの瞬時値の２乗を求め、それぞれの値を交流１サイク
ルの間積算する。この値は後述する皮相電力を算出する
ために使用する。力率検出処理器７６はステップ１０８
のように以上のサンプリング処理を交流１サイクルに対
して充分短い周期で繰り返し、交流１サイクルごとに以
下の処理を行う。ステップ１１０において、力率検出処
理器７６は前記有効電力の瞬時値ｐの積算値を１サイク
ルのサンプリング数より平均化して有効電力（Ｗ）を求
める。次に、ステップ１１２において、Ｉｕ瞬時値とＶ
ｕｖの瞬時値の２乗値の積算値より各々１サイクルのサ
ンプリング数より平均化し、さらにその平方根を求めＩ
ｕとＶｕｖの実効値Ｉｕ（ｒｍｓ）とＶｕｖ（ｒｍｓ）
を求める。実効値を求める手法は“実効値＝（２乗値の
積分の平均）の平方根”という原理に基づいている。ス
テップ１１４において、前記Ｉｕ（ｒｍｓ）とＶｕｖ
（ｒｍｓ）を乗算し、１サイクルの皮相電力（Ｐ）を求
める。ステップ１１６において、前記有効電力（Ｗ）と
皮相電力（Ｐ）により測定力率（Ｐｆｍ）を算出する
（Ｐｆｍ＝Ｗ／Ｐ）。ステップ１１８、１２０におい
て、力率検出処理器７６では自身で積算していた前記積
算値のすべてをクリアする。以上の処理の流れにより１
サイクルごとの誘導電動機６２の運転力率つまり測定力
率８６が算出できる。力率設定器７２はユーザーが任意
で設定できる誘導電動機の運転力率設定器であり、ステ
ップ１２２の如く、設定値に応じ任意設定力率値を発生
する。力率補償器７８は、力率検出器７６が測定力率８
６を求める過程で算出した電動機供給電圧の実効値Ｖｕ
ｖ（ｒｍｓ）に応答して、誘導電動機の運転にふさわし
い力率値になるように、力率補償器７８はステップ１２
４において任意設定力率値を補償するための力率補償値
８８を発生する。これはマイクロコンピュータ内のＲＯ
Ｍを利用した関数変換器であり、書き換えることが容易
にできるようなものである。ステップ１２６において、
任意設定力率値は乗算器８０により補償値８８と乗算さ
れ、最適運転力率設定値９２が算出される。力率検出処
理器７６で算出された測定力率８６と最適運転力率設定
値９２は演算比較器８２で比較され（ステップ１２
８）、比較値９４を発生する（ステップ１３０）。ステ
ップ１３２において、出力信号発生器８４はスイッチン
グ素子６８を駆動するための出力信号を生成しており、
比較値９４の信号を受けてスイッチング素子６８の動作
パルス幅（ＰＷＭ）を変化させる処理を含んだパルス波
形を発生する。前記測定力率８６と最適運転力率設定値
９２が一致していれば誘導電動機６２の運転力率は最良
なのでステップ１２９の如く、引き続き前サイクルと同
じ電圧で運転する。そうでない場合は力率比較値９４に
応じて出力電圧を調整するための新しいドライブ信号を
ドライブ回路７４へ供給する。スイッチング素子６８は
ドライブ回路７４の信号に応じて導通幅が変化し（ステ
ップ１３４）、出力電圧の変化をさせる。この出力は誘
導電動機６２の供給電圧であり、ステップ１３６におい
て、誘導電動機の供給電圧は測定力率８６と最適運転力
率設定値９２が一致するべく変化する。
【００１７】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明では、
交流誘導電動機がその供給電圧での理想的な運転力率が
有ることを認識し、電動機の電圧を常に観測しながら、
使用する側が設定した任意の設定力率を、電動機供給電
圧により即時補償し、電動機がいつでも最適な高効率運
転を行うようにした。さらに、図１のグラフに示す如
く、最適運転力率は誘導電動機の負荷状態に応じて自動
的に変化し、“誘導電動機の負荷状態に応じてその電動
機の運転力率が自動的に変化する動作をする”ことを試
作により確認し従来技術に無い特徴としている。力率補
償器はＲＯＭやＲＡＭを使用した方式とアナログ回路を
使用した公知の関数変換器のどちらを使用しても可能で
ある。電動機供給電圧の検出手段は、構成が簡単なスイ
ッチング素子用駆動信号とそれに供給される直流電圧に
より計算してもよい。電圧調整手段はＰＷＭ形インバー
タ装置を用いたものでの説明を行ったが、ＰＡＭ形イン
バータ装置やゲート制御整流素子や磁気制御形可変イン
ピーダンス制御装置を利用してもよい。また力率算出方
法に、有効電力と皮相電力から力率を求める方法を説明
したが、電流と電圧の位相差から力率を求める方法や、
順行電力と逆行電力とから力率の関数を得てもよい。使
用者が力率を設定する手段は使用者の手をわずらわさな
いよう予め定められた固定値でもよいし、またはメモリ
に記憶された設定値でもよい。前記いずれの方法でも、
誘導電動機への供給電圧によって自動的に設定値を補償
し誘導電動機の最適な省電力運転状態を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘導電動機用の最適運転力率カーブを示すグラ
フである。
【図２】誘導電動機の任意設定力率をその電動機の供給
電圧に応じ理想的な最適運転力率に補償するための補償
値を示すグラフである。
【図３】本発明の誘導電動機用省電力制御装置の望まし
い第１実施例を示すブロック図である。
【図４】図３の電圧調整手段であるスイッチング素子の
出力電圧波形図である。
【図５】本発明の誘導電動機用省電力制御装置の望まし
い第２実施例を示すブロック図である。
【図６】第２実施例で用いたマイクロコンピュータの省
電力動作のための処理の流れ図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１０ 交流電源 １２ 誘導電動機 １４ 省電力制御装置 １６ コンバータ １８ スイッチング素子 ２０ 主回路装置 ２２ 力率検出器 ２４ 電力演算器 ２６ 演算比較器 ４２ 最適運転力率発生器 ４９ 力率比較器 ５０ 出力信号発生器 ５８ 省電力制御装置 ６０ 交流電源 ６２ 誘導電動機 ６４ コンバータ ６８ スイッチング素子 ７０ マイクロコンピュータ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源から供給される交流電力を直流に変
    換するコンバータと、このコンバータからの直流電力を
    任意の周波数を有する交流電力に変換するスイッチング
    素子を有し、前記スイッチング素子からの交流電力によ
    り、誘導電動機を可変速制御するインバータ装置におい
    て、 （ａ）前記スイッチング素子の出力周波数を指令する周
    波数指令手段と、 （ｂ）前記周波数指令手段からの周波数指令信号に対応
    したＶ／Ｆ電圧信号を発生するＶ／Ｆ変換手段と、 （ｃ）前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答して前記スイッチング
    素子を駆動して前記電動機に供給電圧を与えるための出
    力信号を発生する出力信号発生手段とを備え、 （ｄ）前記出力信号発生手段が前記供給電圧に対応して
    予め定められた関数で下限値から上限値まで変化する最
    適運転力率で前記電動機を駆動する出力信号を発生する
    手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記出力信号発生手
    段が前記電動機を前記最適運転力率で運転させるための
    最適運転電圧発生手段を備えたことを特徴とするインバ
    ータ装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記供給電圧が前記
    Ｖ／Ｆ電圧信号に比例していることを特徴とするインバ
    ータ装置。
  4. 【請求項４】 請求項３において、前記関数が前記出力
    周波数毎に異なることを特徴とするインバータ装置。
  5. 【請求項５】 請求項４において、前記下限値がおよそ
    力率３２％に近く、前記上限値がおよそ力率８０％に近
    いことを特徴とするインバータ装置。
  6. 【請求項６】 電源から供給される交流電力を直流に変
    換するコンバータと、このコンバータからの直流電力を
    任意の周波数を有する交流電力に変換するスイッチング
    素子を有し、前記スイッチング素子からの交流電力によ
    り、誘導電動機を可変速制御するインバータ装置におい
    て、 （ａ）前記スイッチング素子の出力周波数を指令する周
    波数指令手段と、 （ｂ）前記周波数指令手段からの周波数指令信号に対応
    したＶ／Ｆ電圧信号を発生するＶ／Ｆ変換手段と、 （ｃ）前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答して前記スイッチング
    素子を駆動して前記電動機に供給電圧を与えるための出
    力信号を発生する出力信号発生手段とを備え、 （ｄ）前記出力信号発生手段が前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応
    答して下限値から上限値まで予め定められた関数で変化
    する最適運転力率で前記電動機を駆動するための最適運
    転電圧発生手段を備えたことを特徴とするインバータ装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記関数が前記出力
    周波数毎に異なっていることを特徴とするインバータ装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項７において、前記出力信号発生手
    段がマイクロコンピュータに内蔵されていることを特徴
    とするインバータ装置。
  9. 【請求項９】 交流電源に接続された誘導電動機を制御
    する省電力制御装置において、 （ａ）前記電動機の駆動時の力率を検出する力率検出手
    段と、 （ｂ）前記電動機の供給電圧に応じて、予め定められた
    関数で下限値から上限値まで変化する最適運転力率を発
    生する手段と、 （ｃ）前記力率検出手段により検出された力率値と前記
    最適運転力率発生手段により出力された力率値とを比較
    して得た力率比較信号に応じて前記省電力制御装置の出
    力電圧を制御する手段とを備えた省電力制御装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、前記最適運転力率
    発生手段が前記供給電圧に応答した力率値補償手段を有
    することを特徴とする省電力制御装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記最適運転力
    率発生手段が任意力率を設定するための力率設定器を備
    え、前記任意力率に対して前記力率補償手段によって前
    記供給電圧に応じて補償することにより前記最適運転力
    率を発生させることを特徴とする省電力制御装置。
  12. 【請求項１２】 交流電源を直流電源に変換し、その直
    流を再び交流に変換して誘導電動機を可変速制御するイ
    ンバータ装置において、 （ａ）前記インバータ装置の出力周波数を指令する周波
    数指令器と、 （ｂ）前記周波数指令器からの周波数指令信号に対応し
    たＶ／Ｆ電圧信号を発生するＶ／Ｆ変換器と、 （ｃ）前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答してＰＷＭ信号を発生
    するＰＷＭ制御回路と、 （ｄ）前記ＰＷＭ信号に応答して前記電動機を駆動する
    ためのスイッチング素子と、 （ｅ）前記Ｖ／Ｆ電圧信号に応答して最適運転電圧指令
    信号を前記ＰＷＭ制御回路に出力する最適運転電圧発生
    手段とを備え、 （ｆ）前記最適運転電圧発生手段が前記Ｖ／Ｆ電圧信号
    に応じた補償カーブで最適運転力率を発生させることを
    特徴とするインバータ装置。
  13. 【請求項１３】 交流電源に接続された誘導電動機を制
    御する省電力制御装置において、 （ａ）前記電動機の基本的な運転力率を設定する任意力
    率設定手段と、 （ｂ）前記電動機の供給電圧から前記任意力率設定値を
    補償し前記電動機の最適運転力率を発生する最適運転力
    率発生手段と、 （ｃ）前記電動機の運転時の力率を検出する力率検出手
    段と、 （ｄ）前記運転時の力率と前記最適運転力率とを比較し
    て力率比較信号を発生する演算比較手段と、 （ｅ）前記力率比較信号に応答して前記供給電圧を調整
    する電圧調整手段とを備え、 （ｆ）前記電圧調整手段が前記運転時の力率を前記最適
    運転力率に近づけるように前記供給電圧を調整すること
    を特徴とする省電力制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記最適運転力率発生手段と前記演算
    比較手段とがマイクロコンピュータに内蔵されているこ
    とを特徴とする請求項１３に記載の省電力制御装置。
  15. 【請求項１５】 交流電源に接続された電動機の制御方
    法において、 （ａ）前記電動機の運転時の測定力率を演算するステッ
    プと、 （ｂ）任意力率設定手段からの任意力率設定値を検出す
    るステップと、 （ｃ）前記任意力率設定値を前記電動機の供給電圧によ
    り、前記電動機運転に最適な最適運転力率値に補償する
    ためのステップと、 （ｄ）前記測定力率と前記最適運転力率とを比較して力
    率比較信号を発生させるステップと、 （ｅ）前記力率比較信号に応答して前記最適運転力率に
    前記測定力率が近づくように前記電動機の巻線に供給さ
    れる電圧を調整するステップと、 からなることを特徴とする電動機の制御方法。
  16. 【請求項１６】 前記ステップ（ａ）〜（ｅ）がマイク
    ロコンピュータにより行われることを特徴とする請求項
    １５に記載の電動機の制御方法。
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