JPH0974785A - 誘導電動機の速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速度検出器を用いることなく（すなわち、回
転速度検出信号を用いることなく）インバータの出力周
波数を制御して、誘導電動機の負荷の如何に拘らず誘導
電動機の駆動速度が常に指令値になるように制御できる
ような安価で簡単な誘導電動機の速度制御方法を提供す
る。 【解決手段】可変周波数出力を供給するインバータ２を
用いて誘導電動機１を駆動する方式において、誘導電動
機１の駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉとの位相差を検出し、誘
導電動機１の負荷の変化に対する駆動周波数−駆動速度
特性を予め記憶させておいたマイクロプロセッサ５に位
相差の情報信号（例えば、位相差を時間に換算した値
ｔ）を入力し、これに基づいて、誘導電動機１の駆動速
度が指令値になるような駆動周波数をマイクロプロセッ
サ５で演算し、この演算で得られた駆動周波数ｆにて誘
導電動機１を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変周波数出力を
供給するインバータにて駆動される誘導電動機の速度制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インバータを使用して誘導電動機
の速度制御を行なう場合には、誘導電動機の回転速度を
検出する度検出器を用いるのが普通である。その理由
は、誘導電動機から得られる回転速度の検出信号と速度
指令回路からの指令信号とを加算した結果に基づいてイ
ンバータの出力周波数を制御することにより、誘導電動
機の速度制御を行うようにしているためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の速度制御方法にあっては、高価な速度検出器
を用いる必要がある上に、誘導電動機の回転部分に速度
検出器を取付ける手間を要するという問題点があるのが
実状である。

【０００４】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであて、その目的は、速度検出器を用
いることなく（すなわち、回転速度検出信号を用いるこ
となく）インバータの出力周波数を制御して、誘導電動
機の負荷の如何に拘らず誘導電動機の駆動速度が常に指
令値になるように制御できるような安価で簡単な誘導電
動機の速度制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、可変周波数出力を供給するインバー
タを用いて誘導電動機を駆動する方式において、（ａ）
前記誘導電動機の駆動電圧と駆動電流との位相差を検
出し、（ｂ） 前記誘導電動機の負荷の変化に対する駆
動周波数−駆動速度特性を予め記憶させておいたマイク
ロプロセッサに前記位相差の情報信号を入力し、（ｃ）
これに基づいて、前記誘導電動機の駆動速度が指令値
になるような駆動周波数を前記マイクロプロセッサで演
算し、（ｄ） この演算で得られた駆動周波数にて前記
誘導電動機を駆動するようにしている。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に係る誘導電動機の速度制
御方法は、次のような手段にて施行される。 （１） 誘導電動機の負荷に対する駆動周波数−駆動速
度特性（すべり特性）を予め測定しておき、これをマイ
クロプロセッサに記憶させておく。 （２） 誘導電動機の駆動電流と駆動電圧（励磁電圧）
を検出し、その位相差を検出する。 （３） 検出した位相差を上述のマイクロプロセッサに
入力し、位相差（時間）−出力周波数特性によりインバ
ータ出力周波数を決定（演算）する。 （４） このようにして決定されたインバータ出力周波
数を誘導電動機に供給することにより、誘導電動機の負
荷によるすべりの分に応じて上昇された周波数にて駆動
する。 このような構成を採用することにより、安価で簡単な速
度制御方法が提供される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１〜図５
を参照して説明する。

【０００８】図１は、本発明に係る誘導電動機の速度制
御方法のシステム構成を示すものであって、同図におい
て、１は誘導電動機、２はこの誘導電動機１に駆動電力
を供給するインバータ、３は誘導電動機１の速度制御を
行なう速度制御回路である。本実施例におけるインバー
タ２としてはＰＷＭ（パルス幅変調）方式のものが採用
されており、このインバータ２から可変周波数出力が誘
導電動機１に供給されて誘導電動機１が回転駆動される
ように構成されている。

【０００９】また、上述の速度制御回路３は、インバー
タ２から出力される駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉとの位相差
を検出してその位相差の時間ｔを出力する位相差検出部
４と、外部から与えられる電動機回転速度の指令値ω及
び前記位相差検出部４から出力される位相差の時間換算
値ｔに応じてインバータ入力用周波数ｆを出力するマイ
クロプロセッサ５とで構成されている。なお、図１及び
図３において、ＣＴは誘導電動機１の駆動電流Ｉを検出
するためのカレントトランスである。

【００１０】上述のマイクロプロセッサ５には、図２に
示すような、誘導電動機１の駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉの
位相差の時間換算値ｔに対するインバータ出力周波数の
特性（誘導電動機１にかかる負荷を変化させた時にこの
負荷の変化に拘らず誘導電動機１の回転速度を一定にさ
せた場合の位相差に対する駆動周波数の特性，すなわ
ち、負荷の変化に拘らず回転速度を一定にするための駆
動周波数特性）が特性テーブルとして予め記憶されてい
る。なお、この特性テーブルは、速度制御すべき誘導電
動機１について前もって実験にて求めれらたものであ
り、その実験データがマイクロプロセッサ５に入力され
て記憶されている。

【００１１】本実施例では、図２に示すように、誘導電
動機１の回転速度が、３００rpm ，６００rpm ，９００
rpm ，１２００rpm のときの位相差（時間）−駆動周波
数特性を測定した。測定に当たっては、負荷を任意に変
化させて行い、各回転速度ごとに数点測定した。そし
て、各測定点を線で結んで、特性曲線を得た。なお、本
実施例では、３００rpm 間隔で特性を測定したが、これ
に限らず、必要に応じてもっと小さな間隔で特性の測定
を行ってマイクロプロセッサ５に記憶させることは容易
に可能である。

【００１２】次に、本発明の速度制御方法を施行するに
際しての図１のシステムの動作を説明する。まず、誘導
電動機１の駆動電圧Ｖがインバータ２の内部（ＣＰＵ）
から検出されると共に、誘導電動機１の駆動電流Ｉがカ
レントトランスＣＴ（図１及び図３参照）から電圧値と
して検出される。そして、図３に示すように、駆動電流
ＩはカレントトランスＣＴによって電圧値として検出さ
れた後に、位相差検出部４内の比較器６に入力されて図
４に示す如きゼロクロス信号Ｐ（駆動電流Ｉがゼロクロ
スする時点に同期する矩形波信号）に変換され、このゼ
ロクロス信号Ｐが比較器６から駆動電流Ｉの情報信号と
して出力される。

【００１３】そして、上述の駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉと
の位相差の検出は、位相差検出部４内のタイマ７（図５
参照）にて行われる。すなわち、駆動電圧Ｖと駆動電流
Ｉの位相差の検出は、ソフトウェアにて構成されたタイ
マ７に、駆動電圧Ｖ及び駆動電流Ｉのゼロクロス信号を
順次入力して、その時間差をとることによって行われ
る。具体的には、図５に示すように、駆動電圧Ｖのゼロ
クロス信号（Ｖゼロクロス信号）に基づいてタイマ７が
起動し、かつ、駆動電流Ｉのゼロクロス信号Ｐ（Ｉゼロ
クロス信号）に基づいてタイマ７が停止するように設定
しておくことにより、駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉのゼロク
ロス点の時間差が検出される。従って、本実施例におい
ては、駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉの位相差は、実際にはゼ
ロクロス点の時間差として換算されて検出されることと
なる。

【００１４】このようにして検出された駆動電圧Ｖと駆
動電流Ｉの位相差（時間差）は、前記マイクロプロセッ
サ５にフィードバック信号として入力される。このマイ
クロプロセッサ５においては、上述の位相差と、予め記
憶されている位相差−駆動周波数特性とに基づいて、誘
導電動機１の回転速度が負荷の大きさの如何に拘らず常
に指令値ωとなるようなインバータ入力周波数ｆが演算
される。この演算により決定されたインバータ入力周波
数ｆは、周波数指令値としてマイクロプロセッサ５から
インバータ２に出力され、これに伴いＰＷＭ方式のイン
バータ２から誘導電動機１に当該周波数ｆに相当する周
波数の励磁電圧が供給されて回転駆動される。

【００１５】このような構成の速度制御方法によれば、
誘導電動機１に負荷が加わって負荷が大きくなった場合
には、回転数の低下を補うようにインバータ２の出力周
波数がブースト（上昇）せしめられることとなり、これ
により誘導電動機１は指令値ωにて指令された所定速度
になるよう定速制御することができる。なお、本実施例
のような制御を行わない場合には、誘導電動機１に負荷
が加わって負荷が大きくなるのに伴い、すべりが増えて
（位相差が大きくなって）回転速度が低下してしまうこ
ととなる。

【００１６】以上、本発明の一実施例につき述べたが、
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能であ
る。例えば、既述の実施例では、誘導電動機１の駆動電
圧Ｖをインバータ２の内部（ＣＰＵ）から検出するよう
にしたが、誘導電動機１の側から検出するようにしても
良い。また、既述の実施例では矩形波から成るゼロクロ
ス信号Ｐをタイマ７に入力するようにしたが、この矩形
波をトリガ信号に変換したものをゼロクロス信号として
タイマ７に入力するようにしても良い。また、速度制御
回路３は、インバータ２に取り込むことも可能である。
さらに、インバータ２はＰＷＭ方式に限るものではな
く、他の方式のものを用いても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上の如く、本発明は、可変周波数出力
を供給するインバータを用いて誘導電動機を駆動する方
式において、前記誘導電動機の駆動電圧と駆動電流との
位相差を検出し、前記誘導電動機の負荷の変化に対する
駆動周波数−駆動速度特性を予め記憶させておいたマイ
クロプロセッサに前記位相差の値を入力し、これに基づ
いて、前記誘導電動機の駆動速度が指令値になるような
駆動周波数を前記マイクロプロセッサで演算し、この演
算で得られた駆動周波数にて前記誘導電動機を駆動する
ようにしたものであるから、従来用いていたような速度
検出器を使用することなく簡単な手段にて、誘導電動機
を指令値の通りに一定速度で定速運転させることができ
る。すなわち、誘導電動機の負荷が変化した場合にも、
この負荷の大きさの如何に拘らず、所定の回転速度で回
転駆動させることができる。

【００１８】また、本発明によれば、上述のように高価
な速度検出器を用いる必要がないのでコストの低減を図
ることができると共に、速度検出器を誘導電動機の回転
部分に取付ける作業も不要となるので速度検出器を取付
ける手間を省くことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る誘導電動機の速度制御方法を施行
するシステムの構成を示す構成図である。

【図２】上述のシステムのマイクロプロセッサに予め記
憶される位相差−駆動周波数特性を示す特性図である。

【図３】上述のシステムにおいて誘導電動機の駆動電流
を検出する手段を示す回路図である。

【図４】駆動電流のゼロクロス信号を示す波形図であ
る。

【図５】上述のシステムにおいて誘導電動機の駆動電圧
と駆動電流の位相差を検出する手段を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ 誘導電動機 ２ インバータ ３ 速度制御回路 ４ 位相差検出部 ５ マイクロプロセッサ ６ 比較器 ７ タイマ Ｖ 駆動電圧 Ｉ 駆動電流 ＣＴ カレントトランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 淳一 東京都八王子市南大沢４−43−２ (72)発明者 清水 敏久 東京都多摩市関戸４丁目11番地の７ (72)発明者 木村 軍司 東京都多摩市鶴牧３丁目14番地３−２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変周波数出力を供給するインバータを
   用いて誘導電動機を駆動する方式において、 （ａ） 前記誘導電動機の駆動電圧と駆動電流との位相
   差を検出し、 （ｂ） 前記誘導電動機の負荷の変化に対する駆動周波
   数−駆動速度特性を予め記憶させておいたマイクロプロ
   セッサに前記位相差の情報信号を入力し、 （ｃ） これに基づいて、前記誘導電動機の駆動速度が
   指令値になるような駆動周波数を前記マイクロプロセッ
   サで演算し、 （ｄ） この演算で得られた駆動周波数にて前記誘導電
   動機を駆動するようにしたことを特徴とする誘導電動機
   の速度制御方法。