JPH10215596A - 交流誘導電動機の効率を改善するための装置及びその方法 - Google Patents
交流誘導電動機の効率を改善するための装置及びその方法Info
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- JPH10215596A JPH10215596A JP9267671A JP26767197A JPH10215596A JP H10215596 A JPH10215596 A JP H10215596A JP 9267671 A JP9267671 A JP 9267671A JP 26767197 A JP26767197 A JP 26767197A JP H10215596 A JPH10215596 A JP H10215596A
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- G—PHYSICS
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
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- G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H02P23/26—Power factor control [PFC]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無駄な電力を使わないように電力を計測する
ことによって交流誘導電動機の効率を改善すること。 【解決手段】 単相そして復相の交流誘導電動機の効率
を改善するシステムは、サーボエラーを検出するＡ／Ｄ
コンバータで、検出されるディジタル測定値で、交流電
動機に供給される交流電圧が０ボルトになるときに、交
流電流が０アンペアになるように組み合わせるマイクロ
コントローラを有している。サーボエラーが、交流電動
機がより以上又は、より少ない電力を必要としているか
どうかを決定する。マイクロプロセッサーは、サーボエ
ラーに基づいて、必要とされる最小の電力を供給するた
めの切り替え手段に制御信号を生成する。
ことによって交流誘導電動機の効率を改善すること。 【解決手段】 単相そして復相の交流誘導電動機の効率
を改善するシステムは、サーボエラーを検出するＡ／Ｄ
コンバータで、検出されるディジタル測定値で、交流電
動機に供給される交流電圧が０ボルトになるときに、交
流電流が０アンペアになるように組み合わせるマイクロ
コントローラを有している。サーボエラーが、交流電動
機がより以上又は、より少ない電力を必要としているか
どうかを決定する。マイクロプロセッサーは、サーボエ
ラーに基づいて、必要とされる最小の電力を供給するた
めの切り替え手段に制御信号を生成する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に電動機の制
御に係わり、より詳しくは、無駄な電力を使わないよう
に電力を計測することによって交流誘導電動機の効率を
改善するための装置及びその方法に関する。
御に係わり、より詳しくは、無駄な電力を使わないよう
に電力を計測することによって交流誘導電動機の効率を
改善するための装置及びその方法に関する。
【従来の技術】最大負荷のかかった状態における交流誘
導電動機は、固有の効率的な動きがある。軽い負荷にお
いても、交流誘導電動機は、固有の非効率な動きがあ
る。すなわち、軽い負荷のときに、電動機に送られる電
力の潜在的に多くの部分が生産的に負荷を運用するため
に使われるのではなく、代わりに、副産物である熱や振
動として無駄とされている。交流誘導電動機に軽い負荷
がかかった状態における無駄な電力消費の問題を解決す
るように使用される装置の多くのものは、電力を理想の
値に調節あるいは最適化する機構の基に運用されてい
る。これらの機構の基本は、熱や振動によって、軽い負
荷のもとに浪費される電力量を少なくするような、理想
の値に電力を近づけるという根本の理念にある。通常こ
れらの装置は、電圧と電流の０の値を交差する電力の要
素を検出して計測する技術を用いている。これらの装置
の欠点は、最適の電力量が電動機の負荷によって変わっ
てしまうことにある。それゆえ、引用する電力に制御し
て、電動機にかかる負荷を無視しようとするこれらの装
置は、いくらかの電力量が妥協した引用する電力に従い
無駄にされている。また、もし引用した電力がもっと電
力を抑えるように設定されるならば、突然に負荷が増え
た場合に、制御するものが増えた負荷に対応する訂正が
できるまで、電動機の運用を待たせることになる。ま
た、最適の電力は、製造業者の組立や設計の違いで様々
な特定の電動機の製造の仕方に従って影響される。この
ことは、電力によって、ただ交流電動機の効率を制御す
る問題をさらに難しくさせる結果となる。もう一つの制
御方法としては、トライアックを制御する電圧を測定
し、トライアックにかかる電圧から電流を演算してい
る。これらの装置の問題は、誘導電動機の起動動作を制
御する起動動作時にのみ用いることができることであ
る。これらの装置は、電動機に軽い負荷がかかった状態
におけるエネルギー損失を報告または訂正するように設
計されていない。
導電動機は、固有の効率的な動きがある。軽い負荷にお
いても、交流誘導電動機は、固有の非効率な動きがあ
る。すなわち、軽い負荷のときに、電動機に送られる電
力の潜在的に多くの部分が生産的に負荷を運用するため
に使われるのではなく、代わりに、副産物である熱や振
動として無駄とされている。交流誘導電動機に軽い負荷
がかかった状態における無駄な電力消費の問題を解決す
るように使用される装置の多くのものは、電力を理想の
値に調節あるいは最適化する機構の基に運用されてい
る。これらの機構の基本は、熱や振動によって、軽い負
荷のもとに浪費される電力量を少なくするような、理想
の値に電力を近づけるという根本の理念にある。通常こ
れらの装置は、電圧と電流の０の値を交差する電力の要
素を検出して計測する技術を用いている。これらの装置
の欠点は、最適の電力量が電動機の負荷によって変わっ
てしまうことにある。それゆえ、引用する電力に制御し
て、電動機にかかる負荷を無視しようとするこれらの装
置は、いくらかの電力量が妥協した引用する電力に従い
無駄にされている。また、もし引用した電力がもっと電
力を抑えるように設定されるならば、突然に負荷が増え
た場合に、制御するものが増えた負荷に対応する訂正が
できるまで、電動機の運用を待たせることになる。ま
た、最適の電力は、製造業者の組立や設計の違いで様々
な特定の電動機の製造の仕方に従って影響される。この
ことは、電力によって、ただ交流電動機の効率を制御す
る問題をさらに難しくさせる結果となる。もう一つの制
御方法としては、トライアックを制御する電圧を測定
し、トライアックにかかる電圧から電流を演算してい
る。これらの装置の問題は、誘導電動機の起動動作を制
御する起動動作時にのみ用いることができることであ
る。これらの装置は、電動機に軽い負荷がかかった状態
におけるエネルギー損失を報告または訂正するように設
計されていない。
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、交流電動機
の効率を改善した装置を生み出す必要性がある。改善さ
れた装置は、安価なもので、軽い負荷に対しても電力を
抑えることができなければいけない。また、改善された
装置は、電力が無駄にならないように電動機に供給され
る電力を計ることができなければならない。さらに、改
善された装置は、交流電動機の異なる大きさや形式に対
して、効率を改善するためのプログラムにより対応でき
なければいけない。◆本発明の一つの具体例に従い、交
流電動機の効率改善方法を生み出すことが、本発明の目
的である。◆安価に、軽い負荷の動作時に、電力を抑え
ることができる交流電動機の効率改善方法を生み出すこ
とをも目的としている。◆無駄な電力を費やさないため
に電動機に供給される電力を計ることのできる交流電動
機の効率改善方法を生み出すことをも目的としている。
◆また、異なるサイズや型の電動機の効率を改善できる
交流電動機の効率改善方法を生み出すことをも目的とし
ている。
の効率を改善した装置を生み出す必要性がある。改善さ
れた装置は、安価なもので、軽い負荷に対しても電力を
抑えることができなければいけない。また、改善された
装置は、電力が無駄にならないように電動機に供給され
る電力を計ることができなければならない。さらに、改
善された装置は、交流電動機の異なる大きさや形式に対
して、効率を改善するためのプログラムにより対応でき
なければいけない。◆本発明の一つの具体例に従い、交
流電動機の効率改善方法を生み出すことが、本発明の目
的である。◆安価に、軽い負荷の動作時に、電力を抑え
ることができる交流電動機の効率改善方法を生み出すこ
とをも目的としている。◆無駄な電力を費やさないため
に電動機に供給される電力を計ることのできる交流電動
機の効率改善方法を生み出すことをも目的としている。
◆また、異なるサイズや型の電動機の効率を改善できる
交流電動機の効率改善方法を生み出すことをも目的とし
ている。
【課題を解決するための手段】交流電動機の効率改善の
ための方式である本発明の第一の実施例について記述す
る。その方式とは、交流電動機に供給される電力を制御
するために交流電動機に接続するスイッチを主要部とし
ている。タイマー検出手段が、交流電動機に供給される
電圧が０ボルトになった時を検出するために、交流電動
機に接続されている。アナログ・ディジタル変換器（Ａ
／Ｄ）が、交流電動機に供給される電流の値が０アンペ
アとなる時を検出するタイマー検出手段に結合される。
なお、Ａ／Ｄ変換器は、交流電動機によって実際に必要
となる電力をアナログ測定から、表示するディジタル値
であるところのディジタル測定に、交流電圧を変換する
ためにある。マイクロコントローラは、交流電動機が必
要としている電力がより以上か又はより少なくて良いか
を判断するために、タイマー検出手段、Ａ／Ｄ変換器、
そして、交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトと
なり、そして、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル測定さ
れる交流電流が０アンペアとなった時に結合する切り替
え手段に接続されていて、必要とされる最小限の電力を
供給するために切り替え手段に制御信号を供給してい
る。本発明の第２の具体例における交流電動機の効率改
善のための方式について記述する。その方法は次のよう
な段階を有している。交流電動機に供給される電力を制
御するために交流電動機に接続される切り替え手段を有
し、交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトになっ
た時を検出するために交流電動機に接続されるタイマー
検出手段を有し、交流電動機によって実際に必要となる
電力をアナログ測定から表示するディジタル量を計測す
るディジタル測定に切り替える交流回路の電圧の変換の
ため、そして、交流電動機に供給される交流電流が０ア
ンペアになった時を検出するため、タイマー検出手段に
接続されるＡ／Ｄ変換器を有し、交流電動機が必要とし
ている電力がより以上又はより少なくて良いかを判断す
るために、タイマー検出手段、Ａ／Ｄ変換器、そして、
交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトとなり、そ
して、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル測定される交流
電流が０アンペアとなったときに接続するための切り替
え手段に接続されていて、要求される最小限の電力を供
給するために切り替え手段に制御信号を供給しているマ
イクロコントローラを有している。◆以下に、本発明の
前述した事柄や他の事柄や特徴や優位性が、図面を添え
て描写され、本発明のよりいっそう詳細な、よりいっそ
うの具体例の記述から理解される。
ための方式である本発明の第一の実施例について記述す
る。その方式とは、交流電動機に供給される電力を制御
するために交流電動機に接続するスイッチを主要部とし
ている。タイマー検出手段が、交流電動機に供給される
電圧が０ボルトになった時を検出するために、交流電動
機に接続されている。アナログ・ディジタル変換器（Ａ
／Ｄ）が、交流電動機に供給される電流の値が０アンペ
アとなる時を検出するタイマー検出手段に結合される。
なお、Ａ／Ｄ変換器は、交流電動機によって実際に必要
となる電力をアナログ測定から、表示するディジタル値
であるところのディジタル測定に、交流電圧を変換する
ためにある。マイクロコントローラは、交流電動機が必
要としている電力がより以上か又はより少なくて良いか
を判断するために、タイマー検出手段、Ａ／Ｄ変換器、
そして、交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトと
なり、そして、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル測定さ
れる交流電流が０アンペアとなった時に結合する切り替
え手段に接続されていて、必要とされる最小限の電力を
供給するために切り替え手段に制御信号を供給してい
る。本発明の第２の具体例における交流電動機の効率改
善のための方式について記述する。その方法は次のよう
な段階を有している。交流電動機に供給される電力を制
御するために交流電動機に接続される切り替え手段を有
し、交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトになっ
た時を検出するために交流電動機に接続されるタイマー
検出手段を有し、交流電動機によって実際に必要となる
電力をアナログ測定から表示するディジタル量を計測す
るディジタル測定に切り替える交流回路の電圧の変換の
ため、そして、交流電動機に供給される交流電流が０ア
ンペアになった時を検出するため、タイマー検出手段に
接続されるＡ／Ｄ変換器を有し、交流電動機が必要とし
ている電力がより以上又はより少なくて良いかを判断す
るために、タイマー検出手段、Ａ／Ｄ変換器、そして、
交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトとなり、そ
して、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル測定される交流
電流が０アンペアとなったときに接続するための切り替
え手段に接続されていて、要求される最小限の電力を供
給するために切り替え手段に制御信号を供給しているマ
イクロコントローラを有している。◆以下に、本発明の
前述した事柄や他の事柄や特徴や優位性が、図面を添え
て描写され、本発明のよりいっそう詳細な、よりいっそ
うの具体例の記述から理解される。
【発明の実施の形態】図１を参照して、交流電動機の効
率改善システム１０（以下に記述される方法１０）が示
される。システム１０は、一般に、軽い負荷のときに電
動機を熱したり、振動させることに費やされる余分な電
力を減少させる。そのシステム１０は、次のような多く
の要素を含む；交流電動機１４、交流電源１８及びシス
テムプログラム１６に接続されるエネルギー抑制装置１
２である。エネルギー抑制装置１２は、交流電源１８か
ら交流電動機１４に供給される電力量を計る。システム
プログラム１６は、特定の交流電動機１４のために選択
される制御する定数をエネルギー抑制装置１２に設定す
る。エネルギー抑制装置１２は、スイッチ２０のデュー
ティサイクルを制御することにより交流電動機１４に供
給される電力を調節する。スイッチ２０は、交流電源１
８の電流供給側を交流電動機１４の電源側に接続する。
本発明の具体例としたスイッチ２０は、トライアックで
ある。しかしながら、他の素子が使用できることを記し
ておく。例えば、背中合わせにＳＣＲが利用できる。ス
イッチ２０は、マイクロコントローラ２２からの信号で
閉じられる。マイクロコントローラ２２からの閉じる信
号は、スイッチドライバ２４を介して供給される。スイ
ッチ２２は、交流電動機１４に供給される交流電流が極
性を反転するときに開く。スイッチドライバ２４はマイ
クロコントローラ２２からの制御信号を増幅し、光学的
にスイッチ２０からマイクロコントローラ２２を絶縁す
る。マイクロコントローラ２２は、シリアルＥＥＰＲＯ
Ｍメモリ２６、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２
８及び電圧０検出回路３０から供給される情報を基に、
閉じる信号のデューティーサイクルを制御する。シリア
ルＥＥＰＲＯＭメモリ２６には、システム１０が用いる
特定の交流電動機１４を制御する定数をもつプログラム
を有している。その制御する定数は、マイクロコントロ
ーラ２２のプログラムによって選ばれる。電圧０検出回
路３０は、交流電源１８が０を交差する時を検出するた
めにマイクロコントローラ２２によって用いられる。Ａ
／Ｄ変換器２８は、スイッチ２０が開かれた状態にある
とき、スイッチ２０にかかる電動機の電圧に応動する。
交流電動機１４によって起こされる電動機の電圧は、交
流電動機１４の摩擦によって起こる負荷を表している。
Ａ／Ｄ変換器２９は、電動機の電圧の値を入力とし、マ
イクロコントローラ２２での制御に用いられるように、
アナログ値からディジタル値へ変換する。また、Ａ／Ｄ
変換器２８は、スイッチ２０が開かれた時をマイクロコ
ントローラ２２に知らせる。この時は、スイッチ２０を
通る交流電流が極性を変えた時を示す。図２には、プロ
グラム１６が詳しく示されている。プログラム１６は、
シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６にある制御する定数を
プログラムする。制御する定数は、データ源３８から生
じている。プログラムを実行する回路３６は、制御する
定数のデータに基づいて切り替え可能な電流源３２の極
性を制御している。その電流は、切り替え可能な電流源
３２から供給される電流を積分した電圧信号を生じる積
分器３４の方向に流れる。積分器３４によって生じる電
圧信号が、エネルギー抑制装置１２に供給される。その
電圧信号をプログラム１６で解釈して、制御する定数の
データを読み込むマイクロコントローラ２２のあるエネ
ルギー抑制装置１２に、その電圧信号をディジタル形式
の制御する定数のデータとして伝える。図３には、マイ
クロコントローラ２２が実行する流れの簡単なブロック
図が示されている。電圧０検出回路３０（図１）は、電
圧が０の値を交差するときに、マイクロコントローラ２
２に信号を出力している。電圧０検出手段４０は、この
信号を受信して、スタート参照時間として記録する。ス
タート参照時間の情報は、電力検出回路４４に送られ
る。電力検出回路４４は、Ａ／Ｄ変換器２８（図１）か
らも信号を受け取る。Ａ／Ｄ変換器２８は、スイッチ２
０（図１）が開いたときに、電力検出回路４４に信号を
送る。電力検出回路４４は、この信号を受け取って、ス
トップ参照時間として記録する。電力検出回路４４は、
これらの二つの時間の差を取って、命令発生器４６に結
果を送信する。命令発生器４６は、効果的な電力量と異
なる結果の時間を受信し、プログラムの処理４２に従っ
て、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６に用意された対応
表を参照したデータを発生する。シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリ２６には、システム１０に用いられる交流電動機
の特定の型の特性に関連するデータを用意している。こ
れを参照した結果が、加算器５０に送信される命令信号
である。加算器５０は、Ａ／Ｄ変換器２８からの信号を
受ける第２の入力を有している。Ａ／Ｄ変換器２８は、
スイッチ２０が開いているときに、電動機１４で起こる
電圧を測定する。加算器５０は、これら二つの信号の差
を取り、進歩的利得増幅器５２にサーボエラー信号を送
る。進歩的利得増幅器５２は、プログラムの処理４２の
指示により、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６からの利
得を制御する定数を基に、サーボエラー信号を増幅す
る。それから、進歩的利得増幅器５２は、ソフトウェア
上の積分器５４に増幅したサーボエラー信号を出力す
る。ソフトウェア上の積分器５４は、増幅したサーボエ
ラー信号の積分を実行し、積分したサーボエラー信号を
デューティーサイクル変調器５６に出力する。デューテ
ィーサイクル変調器５６は、積分したサーボエラー信号
に基づいたスイッチ２０のための新しいデューティーサ
イクルを演算する。デューティーサイクル変調器５６
は、スイツチ２０を閉じるように指定した時間に、スイ
ッチドライバ２４にゲート信号を出力し、電動機１４に
電源を供給する。 動作◆ 図１〜３に、システム１０の動作が示してある。システ
ム１０は、電動機の熱や振動として無駄となる電力をな
くすために、交流電動機１４に供給される電力を測定す
ることにより、交流電動機１４に軽い負荷がかかった場
合の効率改善をするように設計されている。システム１
０は、与えられた負荷に対する適正な電力を供給するた
め、デューティーサイクルを変えることにより、交流電
動機の効率を改善している。エネルギー抑制装置１２
が、与えられた負荷に従って、電力量を決定している。
電力量は、次のような方法で計算されている。Ａ／Ｄ変
換器２８が、交流電動機に流れる電流が０を交差した時
を知らせる。電圧０検出回路３０と電圧０検出手段４０
とが、交流電力線の電圧が０ボルトを通ったときの時間
を知らせる。電圧と電流の０を通り過ぎる二つの時の組
み合わせが電力量の測定値である。マイクロコントロー
ラ２２は、電力検出回路４４で二つの時間差によって、
実際の動作している交流電動機１４の電力量を計算す
る。それから、その電力量が、シリアルＥＥＰＲＯＭメ
モリ２６にある表を参照して、命令発生器４６で用いら
れる。表を参照した結果は、命令信号と呼ばれる、命令
発生器４６による出力となる。電動機の信号（すなわ
ち、開かれたスイッチの間の電圧）と加算器５０による
出力である命令信号との差が、交流電動機１４がより多
く又はより少ない必要としている電力を示している。加
算器５０は、電力の差によってサーボエラー信号を生成
する。サーボエラー信号は、サーボエラー信号の大きさ
に従った増分の比率を増幅する、進歩的利得増幅器５２
によって、生成される。ソフトウェア上の積分器５４
は、引き続き、進歩的利得増幅器５２の出力を積分す
る。そのソフトウェア上の積分器５４からの出力は、デ
ューティーサイクル変調器５６によって受け取られる。
デューティーサイクル変調器５６は、スイッチ２０のデ
ューティーサイクルの閉じた状態又は開いた状態を制御
している。このことが、スイッチ２０を閉じて、交流電
動機１４に電力を導く、交流電圧波形を決定する。も
し、交流電動機１４が、より以上の電力を必要とするな
らば、デューティーサイクル変調器５６は、交流電動機
により以上の電力を供給するためにデューティーサイク
ル（オフ時間）を減少させる。最大負荷の状態で、デュ
ーティーサイクル変調器５６の出力は、デューティーサ
イクルはほとんど０（すなわち、ほとんどオフ時間な
し）で動かされる。システム１０は、交流電動機１４の
多様性に合わせて適正化され、設計される。シリアルＥ
ＥＰＲＯＭメモリ２６には、すなわち、命令定数とゲイ
ン定数（図３）のような適正化された制御する定数を提
供できる、プログラムが可能となって備わっている。こ
れらの制御する定数は、プログラムの処理４２によって
用いられる。制御する定数を変えることは、与えられた
交流電動機１４のためのシステム１０の実行に劇的な効
果を与えることができる。シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ
２６にプログラムするデータは、概念が以下に記述され
るエネルギー抑制装置１２のシリアルＥＥＰＲＯＭメモ
リ２６のなかのプログラム１６のデータ源３８から送ら
れる。プログラム１６は、積分器３４に送られる電流値
が正又は負である間、切り替え可能な電流源３２の大部
分を制御する。積分器３４の出力は、交流電源１８の正
常の電圧線が引かれるエネルギー抑制装置１２に送られ
る電圧信号（ＤＶＳ）である。プログラム１６とエネル
ギー抑制装置１２の両方が、交流電源線にもたらされる
ＤＶＳ信号を検出、”読み取り”できる。エネルギー抑
制装置１２は、Ａ／Ｄ変換器２８を介してＤＶＳ信号を
読み取る。エネルギー抑制装置１２からプログラム１６
へ送られたデータから、エネルギー抑制装置１２は、ス
イッチゲート信号を制御し、スイッチ２０を閉じること
を可能としている。スイッチ２０が閉じられると、プロ
グラム１６上の積分器３４は、働きを解かれる。こうし
て、エネルギー抑制装置１２からプログラム１６へのデ
ータの送信を許す。プログラム１６が、エネルギー抑制
装置１２へ２進法のデータを伝送する根本の方法は、ハ
イのデータとして、大きな正のＤＶＳ信号を完成させる
ために正の電流、又は、ローのデータとして、大きく負
のＤＶＳ信号を完成させるために負の電流のいずれか一
方へと、切り替え可能な電流源３２を簡単に切り替える
ものである。対照的に、エネルギー抑制装置１２は、ス
イッチ２０を閉じ、ローのデータであることを示すた
め、積分器３４からのＤＶＳ信号を接地し、あるいは、
ハイのデータであることを示すため、スイッチ２０を開
いておくことで、プログラム１６に２進法のデータを伝
送する。各々のデータビットサイクルに、二つのデータ
ビットがプログラム１６からエネルギー抑制装置１２へ
送信される。第一のビットは、シリアルＥＥＰＲＯＭメ
モリクロックラインがローになったときに、シリアルＥ
ＥＰＲＯＭメモリ２６へ送信される。第２のビットは、
シリアルＥＥＰＲＯＭメモリクロックラインがハイにな
ったときに、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６へ送信さ
れる。このように、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６で
必要とされるスタートストップの状態の信号とされてい
る。各々のそしていずれのビットサイクルにおいても、
プログラム１６は、エネルギー抑制装置１２がスイッチ
２０を閉じたときに、エネルギー抑制装置１２に再び同
期される。さらに、いずれのビットサイクルにおいて
も、エネルギー抑制装置１２は、ローのデータを示すた
めに、スイッチ２０を閉じるか、又は、ハイのデータを
意味する、スイッチ２０を開いておくかのどちらか一方
により、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリデータの状態を伝
送する。次に掲げたリストは、プログラムサイクルのプ
ログラム１６とエネルギー抑制装置１２との双方の作用
を詳細に説明している。◆ １． （ａ）エネルギー抑制装置１２は、ＤＶＳ信号を
見本とする。◆ ・もしＤＶＳ信号がハイならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリデータをハイにセットする。◆ ・もしＤＶＳ信号がローならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリデータをロウにセットする。◆ （ｂ）エネルギー抑制装置１２は、スイッチ２０を閉
じ、ＤＶＳ信号を接地とするスイッチゲート信号をパル
ス出力する。◆ （ｃ）プログラム１６は、ＤＶＳ信号が接地されたこと
を知り、その出来事を基準として再び同期する。◆ （ｄ）プログラム１６は、スイッチ２０を引き離すため
に、切り替え可能な電流源３２の極性を変える。◆ ２． （ａ）エネルギー抑制装置１２は、シリアルＥＥ
ＰＲＯＭメモリクロックをハイにする。◆ （ｂ）プログラム１６は、次のビットがハイかローかを
知るため、ビットの流れを観察する。◆ ・もしビットがハイならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を正とし、結果として、正のＤＶＳ信号とする。
◆ ・もしビットがローならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を負とし、結果として、負のＤＶＳ信号とする。
◆ ３． （ａ）エネルギー抑制方策は、ＤＶＳ信号を見本
とする。◆ ・もしＤＶＳ信号がハイならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリラインをハイインピーダンスロジックのハイにセ
ットする。◆ ・もしＤＶＳ信号がローならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリラインをハイインピーダンスロジックのロウにセ
ットする。◆ （ｂ）エネルギー抑制装置１２は、シリアルＥＥＰＲＯ
Ｍメモリデータラインを見本とする。◆ ・もしシリアルＥＥＰＲＯＭメモリデータがハイなら
ば、スイッチ２０を開いておく。◆ ・もしシリアルＥＥＰＲＯＭメモリデータがローなら
ば、スイッチ２０を閉じるゲート信号を送出する。◆ （ｃ）短時間遅らせて、プログラム１６は、ＤＶＳ信号
を見本とする。◆ ・もしＤＶＳ信号が接地レベルならば、次の入力ビット
をロウとする。◆ ・もしＤＶＳ信号が接地レベルでないならば、次の入力
ビットをハイとする。◆ （ｄ）それから、プログラム１６は、スイッチ２０を引
き離すために、切り替え可能な電流源の極性を変える。
（スイッチ２０は、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６の
データによって、閉じられていた。）◆ ４． （ａ）エネルギー抑制装置１２は、シリアルＥＥ
ＰＲＯＭメモリクロックをロウにする。◆ （ｂ）プログラム１６は、次のビットがハイかローかを
知るため、ビットの流れを観測する。◆ ・もしビットがハイならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を正とし、結果として、正のＤＶＳ信号とする。
◆ ・もしビットがローならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を負とし、結果として、負のＤＶＳ信号とする。 本発明は、前記した具体例を参照して描かれ、記述され
たように特殊の物であるが、種々な改変が、本発明の精
神や視野から離脱することなくなされえることが当業者
にとっては明白なことであることを理解するべきであ
る。
率改善システム１０（以下に記述される方法１０）が示
される。システム１０は、一般に、軽い負荷のときに電
動機を熱したり、振動させることに費やされる余分な電
力を減少させる。そのシステム１０は、次のような多く
の要素を含む；交流電動機１４、交流電源１８及びシス
テムプログラム１６に接続されるエネルギー抑制装置１
２である。エネルギー抑制装置１２は、交流電源１８か
ら交流電動機１４に供給される電力量を計る。システム
プログラム１６は、特定の交流電動機１４のために選択
される制御する定数をエネルギー抑制装置１２に設定す
る。エネルギー抑制装置１２は、スイッチ２０のデュー
ティサイクルを制御することにより交流電動機１４に供
給される電力を調節する。スイッチ２０は、交流電源１
８の電流供給側を交流電動機１４の電源側に接続する。
本発明の具体例としたスイッチ２０は、トライアックで
ある。しかしながら、他の素子が使用できることを記し
ておく。例えば、背中合わせにＳＣＲが利用できる。ス
イッチ２０は、マイクロコントローラ２２からの信号で
閉じられる。マイクロコントローラ２２からの閉じる信
号は、スイッチドライバ２４を介して供給される。スイ
ッチ２２は、交流電動機１４に供給される交流電流が極
性を反転するときに開く。スイッチドライバ２４はマイ
クロコントローラ２２からの制御信号を増幅し、光学的
にスイッチ２０からマイクロコントローラ２２を絶縁す
る。マイクロコントローラ２２は、シリアルＥＥＰＲＯ
Ｍメモリ２６、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２
８及び電圧０検出回路３０から供給される情報を基に、
閉じる信号のデューティーサイクルを制御する。シリア
ルＥＥＰＲＯＭメモリ２６には、システム１０が用いる
特定の交流電動機１４を制御する定数をもつプログラム
を有している。その制御する定数は、マイクロコントロ
ーラ２２のプログラムによって選ばれる。電圧０検出回
路３０は、交流電源１８が０を交差する時を検出するた
めにマイクロコントローラ２２によって用いられる。Ａ
／Ｄ変換器２８は、スイッチ２０が開かれた状態にある
とき、スイッチ２０にかかる電動機の電圧に応動する。
交流電動機１４によって起こされる電動機の電圧は、交
流電動機１４の摩擦によって起こる負荷を表している。
Ａ／Ｄ変換器２９は、電動機の電圧の値を入力とし、マ
イクロコントローラ２２での制御に用いられるように、
アナログ値からディジタル値へ変換する。また、Ａ／Ｄ
変換器２８は、スイッチ２０が開かれた時をマイクロコ
ントローラ２２に知らせる。この時は、スイッチ２０を
通る交流電流が極性を変えた時を示す。図２には、プロ
グラム１６が詳しく示されている。プログラム１６は、
シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６にある制御する定数を
プログラムする。制御する定数は、データ源３８から生
じている。プログラムを実行する回路３６は、制御する
定数のデータに基づいて切り替え可能な電流源３２の極
性を制御している。その電流は、切り替え可能な電流源
３２から供給される電流を積分した電圧信号を生じる積
分器３４の方向に流れる。積分器３４によって生じる電
圧信号が、エネルギー抑制装置１２に供給される。その
電圧信号をプログラム１６で解釈して、制御する定数の
データを読み込むマイクロコントローラ２２のあるエネ
ルギー抑制装置１２に、その電圧信号をディジタル形式
の制御する定数のデータとして伝える。図３には、マイ
クロコントローラ２２が実行する流れの簡単なブロック
図が示されている。電圧０検出回路３０（図１）は、電
圧が０の値を交差するときに、マイクロコントローラ２
２に信号を出力している。電圧０検出手段４０は、この
信号を受信して、スタート参照時間として記録する。ス
タート参照時間の情報は、電力検出回路４４に送られ
る。電力検出回路４４は、Ａ／Ｄ変換器２８（図１）か
らも信号を受け取る。Ａ／Ｄ変換器２８は、スイッチ２
０（図１）が開いたときに、電力検出回路４４に信号を
送る。電力検出回路４４は、この信号を受け取って、ス
トップ参照時間として記録する。電力検出回路４４は、
これらの二つの時間の差を取って、命令発生器４６に結
果を送信する。命令発生器４６は、効果的な電力量と異
なる結果の時間を受信し、プログラムの処理４２に従っ
て、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６に用意された対応
表を参照したデータを発生する。シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリ２６には、システム１０に用いられる交流電動機
の特定の型の特性に関連するデータを用意している。こ
れを参照した結果が、加算器５０に送信される命令信号
である。加算器５０は、Ａ／Ｄ変換器２８からの信号を
受ける第２の入力を有している。Ａ／Ｄ変換器２８は、
スイッチ２０が開いているときに、電動機１４で起こる
電圧を測定する。加算器５０は、これら二つの信号の差
を取り、進歩的利得増幅器５２にサーボエラー信号を送
る。進歩的利得増幅器５２は、プログラムの処理４２の
指示により、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６からの利
得を制御する定数を基に、サーボエラー信号を増幅す
る。それから、進歩的利得増幅器５２は、ソフトウェア
上の積分器５４に増幅したサーボエラー信号を出力す
る。ソフトウェア上の積分器５４は、増幅したサーボエ
ラー信号の積分を実行し、積分したサーボエラー信号を
デューティーサイクル変調器５６に出力する。デューテ
ィーサイクル変調器５６は、積分したサーボエラー信号
に基づいたスイッチ２０のための新しいデューティーサ
イクルを演算する。デューティーサイクル変調器５６
は、スイツチ２０を閉じるように指定した時間に、スイ
ッチドライバ２４にゲート信号を出力し、電動機１４に
電源を供給する。 動作◆ 図１〜３に、システム１０の動作が示してある。システ
ム１０は、電動機の熱や振動として無駄となる電力をな
くすために、交流電動機１４に供給される電力を測定す
ることにより、交流電動機１４に軽い負荷がかかった場
合の効率改善をするように設計されている。システム１
０は、与えられた負荷に対する適正な電力を供給するた
め、デューティーサイクルを変えることにより、交流電
動機の効率を改善している。エネルギー抑制装置１２
が、与えられた負荷に従って、電力量を決定している。
電力量は、次のような方法で計算されている。Ａ／Ｄ変
換器２８が、交流電動機に流れる電流が０を交差した時
を知らせる。電圧０検出回路３０と電圧０検出手段４０
とが、交流電力線の電圧が０ボルトを通ったときの時間
を知らせる。電圧と電流の０を通り過ぎる二つの時の組
み合わせが電力量の測定値である。マイクロコントロー
ラ２２は、電力検出回路４４で二つの時間差によって、
実際の動作している交流電動機１４の電力量を計算す
る。それから、その電力量が、シリアルＥＥＰＲＯＭメ
モリ２６にある表を参照して、命令発生器４６で用いら
れる。表を参照した結果は、命令信号と呼ばれる、命令
発生器４６による出力となる。電動機の信号（すなわ
ち、開かれたスイッチの間の電圧）と加算器５０による
出力である命令信号との差が、交流電動機１４がより多
く又はより少ない必要としている電力を示している。加
算器５０は、電力の差によってサーボエラー信号を生成
する。サーボエラー信号は、サーボエラー信号の大きさ
に従った増分の比率を増幅する、進歩的利得増幅器５２
によって、生成される。ソフトウェア上の積分器５４
は、引き続き、進歩的利得増幅器５２の出力を積分す
る。そのソフトウェア上の積分器５４からの出力は、デ
ューティーサイクル変調器５６によって受け取られる。
デューティーサイクル変調器５６は、スイッチ２０のデ
ューティーサイクルの閉じた状態又は開いた状態を制御
している。このことが、スイッチ２０を閉じて、交流電
動機１４に電力を導く、交流電圧波形を決定する。も
し、交流電動機１４が、より以上の電力を必要とするな
らば、デューティーサイクル変調器５６は、交流電動機
により以上の電力を供給するためにデューティーサイク
ル（オフ時間）を減少させる。最大負荷の状態で、デュ
ーティーサイクル変調器５６の出力は、デューティーサ
イクルはほとんど０（すなわち、ほとんどオフ時間な
し）で動かされる。システム１０は、交流電動機１４の
多様性に合わせて適正化され、設計される。シリアルＥ
ＥＰＲＯＭメモリ２６には、すなわち、命令定数とゲイ
ン定数（図３）のような適正化された制御する定数を提
供できる、プログラムが可能となって備わっている。こ
れらの制御する定数は、プログラムの処理４２によって
用いられる。制御する定数を変えることは、与えられた
交流電動機１４のためのシステム１０の実行に劇的な効
果を与えることができる。シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ
２６にプログラムするデータは、概念が以下に記述され
るエネルギー抑制装置１２のシリアルＥＥＰＲＯＭメモ
リ２６のなかのプログラム１６のデータ源３８から送ら
れる。プログラム１６は、積分器３４に送られる電流値
が正又は負である間、切り替え可能な電流源３２の大部
分を制御する。積分器３４の出力は、交流電源１８の正
常の電圧線が引かれるエネルギー抑制装置１２に送られ
る電圧信号（ＤＶＳ）である。プログラム１６とエネル
ギー抑制装置１２の両方が、交流電源線にもたらされる
ＤＶＳ信号を検出、”読み取り”できる。エネルギー抑
制装置１２は、Ａ／Ｄ変換器２８を介してＤＶＳ信号を
読み取る。エネルギー抑制装置１２からプログラム１６
へ送られたデータから、エネルギー抑制装置１２は、ス
イッチゲート信号を制御し、スイッチ２０を閉じること
を可能としている。スイッチ２０が閉じられると、プロ
グラム１６上の積分器３４は、働きを解かれる。こうし
て、エネルギー抑制装置１２からプログラム１６へのデ
ータの送信を許す。プログラム１６が、エネルギー抑制
装置１２へ２進法のデータを伝送する根本の方法は、ハ
イのデータとして、大きな正のＤＶＳ信号を完成させる
ために正の電流、又は、ローのデータとして、大きく負
のＤＶＳ信号を完成させるために負の電流のいずれか一
方へと、切り替え可能な電流源３２を簡単に切り替える
ものである。対照的に、エネルギー抑制装置１２は、ス
イッチ２０を閉じ、ローのデータであることを示すた
め、積分器３４からのＤＶＳ信号を接地し、あるいは、
ハイのデータであることを示すため、スイッチ２０を開
いておくことで、プログラム１６に２進法のデータを伝
送する。各々のデータビットサイクルに、二つのデータ
ビットがプログラム１６からエネルギー抑制装置１２へ
送信される。第一のビットは、シリアルＥＥＰＲＯＭメ
モリクロックラインがローになったときに、シリアルＥ
ＥＰＲＯＭメモリ２６へ送信される。第２のビットは、
シリアルＥＥＰＲＯＭメモリクロックラインがハイにな
ったときに、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６へ送信さ
れる。このように、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６で
必要とされるスタートストップの状態の信号とされてい
る。各々のそしていずれのビットサイクルにおいても、
プログラム１６は、エネルギー抑制装置１２がスイッチ
２０を閉じたときに、エネルギー抑制装置１２に再び同
期される。さらに、いずれのビットサイクルにおいて
も、エネルギー抑制装置１２は、ローのデータを示すた
めに、スイッチ２０を閉じるか、又は、ハイのデータを
意味する、スイッチ２０を開いておくかのどちらか一方
により、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリデータの状態を伝
送する。次に掲げたリストは、プログラムサイクルのプ
ログラム１６とエネルギー抑制装置１２との双方の作用
を詳細に説明している。◆ １． （ａ）エネルギー抑制装置１２は、ＤＶＳ信号を
見本とする。◆ ・もしＤＶＳ信号がハイならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリデータをハイにセットする。◆ ・もしＤＶＳ信号がローならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリデータをロウにセットする。◆ （ｂ）エネルギー抑制装置１２は、スイッチ２０を閉
じ、ＤＶＳ信号を接地とするスイッチゲート信号をパル
ス出力する。◆ （ｃ）プログラム１６は、ＤＶＳ信号が接地されたこと
を知り、その出来事を基準として再び同期する。◆ （ｄ）プログラム１６は、スイッチ２０を引き離すため
に、切り替え可能な電流源３２の極性を変える。◆ ２． （ａ）エネルギー抑制装置１２は、シリアルＥＥ
ＰＲＯＭメモリクロックをハイにする。◆ （ｂ）プログラム１６は、次のビットがハイかローかを
知るため、ビットの流れを観察する。◆ ・もしビットがハイならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を正とし、結果として、正のＤＶＳ信号とする。
◆ ・もしビットがローならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を負とし、結果として、負のＤＶＳ信号とする。
◆ ３． （ａ）エネルギー抑制方策は、ＤＶＳ信号を見本
とする。◆ ・もしＤＶＳ信号がハイならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリラインをハイインピーダンスロジックのハイにセ
ットする。◆ ・もしＤＶＳ信号がローならば、シリアルＥＥＰＲＯＭ
メモリラインをハイインピーダンスロジックのロウにセ
ットする。◆ （ｂ）エネルギー抑制装置１２は、シリアルＥＥＰＲＯ
Ｍメモリデータラインを見本とする。◆ ・もしシリアルＥＥＰＲＯＭメモリデータがハイなら
ば、スイッチ２０を開いておく。◆ ・もしシリアルＥＥＰＲＯＭメモリデータがローなら
ば、スイッチ２０を閉じるゲート信号を送出する。◆ （ｃ）短時間遅らせて、プログラム１６は、ＤＶＳ信号
を見本とする。◆ ・もしＤＶＳ信号が接地レベルならば、次の入力ビット
をロウとする。◆ ・もしＤＶＳ信号が接地レベルでないならば、次の入力
ビットをハイとする。◆ （ｄ）それから、プログラム１６は、スイッチ２０を引
き離すために、切り替え可能な電流源の極性を変える。
（スイッチ２０は、シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ２６の
データによって、閉じられていた。）◆ ４． （ａ）エネルギー抑制装置１２は、シリアルＥＥ
ＰＲＯＭメモリクロックをロウにする。◆ （ｂ）プログラム１６は、次のビットがハイかローかを
知るため、ビットの流れを観測する。◆ ・もしビットがハイならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を正とし、結果として、正のＤＶＳ信号とする。
◆ ・もしビットがローならば、切り替え可能な電流源３２
の極性を負とし、結果として、負のＤＶＳ信号とする。 本発明は、前記した具体例を参照して描かれ、記述され
たように特殊の物であるが、種々な改変が、本発明の精
神や視野から離脱することなくなされえることが当業者
にとっては明白なことであることを理解するべきであ
る。
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無駄な電力を使わないように電力を計測することによっ
て交流誘導電動機の効率を改善することができる。
無駄な電力を使わないように電力を計測することによっ
て交流誘導電動機の効率を改善することができる。
【図１】本発明に係る交流誘導電動機の効率を改善する
ために、プログラムにより変更を可能とするシステムの
簡単なファンクションブロックダイアグラムである。
ために、プログラムにより変更を可能とするシステムの
簡単なファンクションブロックダイアグラムである。
【図２】図１に描かれたシステムで使用されるプログラ
ムの簡単なファンクションブロックダイアグラムであ
る。
ムの簡単なファンクションブロックダイアグラムであ
る。
【図３】図１に描かれたシステムで使用されるマイクロ
コントローラの動作の簡単なブロックダイアグラムであ
る。
コントローラの動作の簡単なブロックダイアグラムであ
る。
１０ システム １２ エネルギー抑制装置 １４ 交流電動機 １６ プログラム １８ 交流電源 ２０ スイッチ ２２ マイクロコントローラ ２４ スイッチドライバ ２６ シリアルＥＥＰＲＯＭメモリ ２８ Ａ／Ｄ変換器 ３０ 電圧０検出回路 ３２ 切り替え可能な電流源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597138704 1334 Ｅａｓｔ Ｃｈａｎｄｌｅｒ Ｂｌ ｖｄ．， Ｂｏｘ ＃５−Ａ27， Ｐｈｏ ｅｎｉｘ， ＡＺ 85048， Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 リチャード スチーブン ストラーカ アメリカ合衆国，85048 アリゾナ州，フ ェニックス，サウス フォーティーンス ウェイ 14630 (72)発明者 デビッド マックスウェル クームス アメリカ合衆国，85048 アリゾナ州，フ ェニックス，イースト バーベナ ドライ ブ 908
Claims (17)
- 【請求項１】 交流電動機に供給される電力を制御する
ために、交流電動機に接続した切り替え手段と、 交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトになった時
を検出するために、交流電動機に接続したタイマー検出
手段と、 交流電動機に供給される交流電流が０アンペアになった
時間を検出することと、交流電動機に実際に必要となる
電力を表示するディジタル測定値に見合うディジタル測
定にアナログ測定から切り替える交流電圧を変換するた
めに、タイマー検出手段に接続したＡ／Ｄ変換器と、 交流電動機が必要としている電力がより以上か又はより
少なくて良いかを判断するために、タイマー検出手段、
Ａ／Ｄ変換器、そして、交流電動機に供給される交流電
圧が０ボルトとなり、そして、Ａ／Ｄ変換器によってデ
ィジタル測定される交流電流が０アンペアとなったとき
に結合する切り替え手段に接続されていて、必要とされ
る最小限の電力を供給するために切り替え手段に制御信
号を供給しているマイクロコントローラとを備えて、組
み合わせられる交流電動機の効率改善システム。 - 【請求項２】 請求項１において、マイクロコントロー
ラから切り替え手段に制御信号の最適化のため、交流電
動機の特定の型に対応する制御する定数を送るマイクロ
コントローラに接続された記憶手段を有することを特徴
とする交流電動機の効率改善システム。 - 【請求項３】 請求項１において、交流電流の正から制
御する信号を光学的に絶縁し、切り替え手段に制御信号
を増幅して送るために、切り替え手段に接続されたスイ
ッチドライバを有することを特徴とする交流電動機の効
率改善システム。 - 【請求項４】 請求項２において、制御する定数の異な
る値を各々の交流電動機に活用するため大多数の交流電
動機の制御する定数を記憶手段にプログラムするため
に、切り替え手段に接続したプログラム手段を有するこ
とを特徴とする交流電動機の効率改善システム。 - 【請求項５】 請求項２において、マイクロコントロー
ラは、 交流電動機の電力量を測定するために、Ａ／Ｄ変換器と
タイマー検出手段に接続した電力測定手段と、 交流電動機により実際に必要とされる電力を表示するデ
ィジタル値を基準としたモータ信号を生成するためにＡ
／Ｄ変換器に接続したモータ信号手段と、 命令信号を演算するために、記憶手段と電力測定手段と
に接続した命令信号生成手段と、 命令信号とモータ信号との差によって、サーボエラー信
号を生成するために、命令信号生成手段とモータ信号手
段とに接続した差検出手段と、 サーボエラー信号を進歩的に増幅するために、差検出手
段に接続した増幅手段と、 サーボエラー信号を進歩的に増幅して数学的な積分をす
るために、増幅手段に接続した積分手段と、そしてサー
ボエラー信号を進歩的に増幅して数学的な積分をした値
に従ってデューティーサイクルの値を設定し、デューテ
ィーサイクルの値に従って切り替え手段を動作させるた
めに、積分手段と切り替え手段とに接続したデューティ
ーサイクル手段とを有することを特徴とする交流電動機
の効率改善システム。 - 【請求項６】 請求項４において、プログラム手段と
は、 制御する定数を生成するデータ源と、 記憶手段とデータ源との間の双方向のデータの流れに移
して伝送するために、そして、切り替え手段の状態を検
出して解釈して、記憶手段からの出力データを読むため
に、データ源に接続したデータ伝送手段と、そして、 データ源に応答して切り替え可能な電流源を制御し、記
憶手段に入力データを書き込み、記憶手段への入力デー
タを読んで伝送するマイクロプロセッサーに従い開いた
状態に切り替え手段を変え、切り替え手段への電流方向
を生成するために、データ伝送手段と切り替え手段とに
接続した切り替え可能な電流源とを有することを特徴と
する交流電動機の効率改善システム。 - 【請求項７】 請求項６において、マイクロプロセッ
サ、記憶手段及びプログラム手段に同期させるクロック
の切り替え手段を活動的にするマイクロプロセッサを有
することを特徴とする交流電動機の効率改善システム。 - 【請求項８】 請求項４において、プログラムを走らせ
ることによりシステムを変えることができるように、プ
ログラム手段と切り替え手段との間に接続した選択手段
を有することを特徴とする交流電動機の効率改善システ
ム。 - 【請求項９】 交流電動機の効率改善のためのシステム
の構成要素、組み合わせは、 交流電動機に供給される電力を制御するために、交流電
動機に接続した切り替え手段と、 交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトになった時
を検出するために、交流電動機に接続したタイマー検出
手段と、 交流電動機に供給される交流電流が０アンペアになった
時間を検出することと、交流電動機に実際に必要となる
電力を表示するディジタル測定値に見合うディジタル測
定にアナログ測定から切り替える交流電圧を変換するた
めに、タイマー検出手段に接続したＡ／Ｄ変換器と、 サーボエラーを決定するＡ／Ｄ変換器で生成されるディ
ジタル測定値として交流電動機に供給される交流電圧が
０ボルトとなったときに交流電流が０アンペアとなる時
間を結合させるために、交流電動機がサーボエラーに基
づいて、より以上の電力を必要としていると決断するた
めに、交流電動機がサーボエラーに基づいて、より少な
い電力を必要としていると決断するために、そして、必
要とされる最小限の電力を供給するように切り替え手段
に制御信号を生成するために、タイマー検出手段とＡ／
Ｄ変換器及び切り替え手段とに接続したマイクロコント
ローラと、マイクロコントローラにおいて、 交流電動機の電力量を計るために、Ａ／Ｄ変換器とタイ
マー検出手段とに接続した電力測定手段と、 交流電動機で実際に必要となる電力の表示をするディジ
タル測定値に基づいてモータ信号を生成するために、Ａ
／Ｄ変換器に接続したモータ信号手段と、 命令信号を演算するために、電力測定手段に接続した命
令信号生成手段と、 モータ信号と命令信号との差
でサーボエラー信号を生成するために、命令信号生成手
段とモータ信号手段とに接続した差検出手段と、 サーボエラー信号を進歩的に増幅するために、差検出手
段に接続した増幅手段と、 サーボエラー信号を次第に増幅する数学的積分をするた
めに、増幅手段に接続した積分手段と、そして、 サーボエラー信号を進歩的に増幅した数学的積分に基づ
いて、デューティーサイクルの値を設定し、デューティ
ーサイクルの値に基づいて切り替え手段を活性化するた
めに、積分手段と切り替え手段とに接続したデューティ
ーサイクル手段と、 マイクロコントローラから切り替え手段への制御信号を
適正化する、交流電動機の型の仕様に対応する制御する
定数を蓄積するために、マイクロコントローラに接続し
た記憶手段と、 交流電流の制御信号を光学的に絶縁し、切り替え手段に
送る制御信号を増幅するために、切り替え手段に接続し
た切り替えドライブ手段と、 制御する定数の異なる値を各々の交流電動機に活用する
ため大多数の交流電動機の制御する定数を記憶手段にプ
ログラムするために、切り替え手段に接続したプログラ
ム手段と、プログラム手段に含まれ、 制御する定数を供給するデータ源と、 記憶手段とデータ源との間の双方向のデータの流れに移
して転送し、切り替え手段の状態を検出して判断するの
に、記憶手段からの出力データを読み、データ源に接続
したデータ転送手段と、そして、 データ源への応答として切り替え可能な電流源を制御し
て記憶手段に入力データを書き込み、記憶手段への入力
データを読んで転送するマイクロプロセッサに従い、開
いた状態に切り替え手段の状態を変えるように切り替え
手段で電流の方向を生成するようにするため、データ転
送手段と切り替え手段とに接続した切り替え可能な電流
源と、そして、 プログラムを走らせてシステムを変えるために、プログ
ラムと切り替え手段との間に接続した選択手段とを有す
ることを特徴とする交流電動機の効率改善システム。 - 【請求項１０】 請求項１において、交流電動機の効率
改善のためのシステムを提供する方法の構成要素と、そ
の段階は、 交流電動機に供給される電力を制御するために、交流電
動機に接続した切り替え手段を用意し、 交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトになった時
を検出するために、交流電動機に接続したタイマー検出
手段を用意し、 交流電動機に供給される交流電流が０アンペアになった
時を検出することと、交流電動機に実際に必要となる電
力を表示するディジタル測定値に見合うディジタル測定
にアナログ測定から切り替える交流電圧を変換するため
に、タイマー検出手段に接続したＡ／Ｄ変換器を用意
し、 タイマー検出手段とＡ／Ｄ変換器及びサーボエラーを決
定するＡ／Ｄ変換器で生成されるディジタル測定値とし
て交流電動機に供給される交流電圧が０ボルトとなった
ときに交流電流が０アンペアとなる時間を結合させるた
めに、交流電動機がサーボエラーに基づいて、より以上
の電力を必要としていると決断するために、又は、交流
電動機がサーボエラーに基づいて、より少ない電力を必
要としていると決断するために、そして、必要とされる
最小限の電力を供給するように切り替え手段に制御信号
を生成するために、切り替え手段に接続したマイクロコ
ントローラを用意する。 - 【請求項１１】 請求項１０において、マイクロコント
ローラから切り替え手段への制御信号を適正化する、交
流電動機の型の仕様に対応する制御する定数を蓄積する
ために、マイクロコントローラに接続した記憶手段を用
意したことを特徴とする交流電動機の効率改善のための
システムを提供する方法。 - 【請求項１２】 請求項１０において、交流電流の制御
信号を光学的に絶縁し、切り替え手段に送る制御信号を
増幅するために、切り替え手段に接続した切り替えドラ
イブ手段を用意したことを特徴とする交流電動機の効率
改善のためのシステムを提供する方法。 - 【請求項１３】 請求項１１において、制御する定数の
異なる値を活用する交流電動機の各々である大多数の交
流電動機の制御する定数を記憶手段にプログラムするた
めに、切り替え手段に接続したプログラム手段を用意し
たことを特徴とする交流電動機の効率改善のためのシス
テムを提供する方法。 - 【請求項１４】 請求項１１において、用意されたマイ
クロコントローラで、実行するステップは、次のように
なる。交流電動機の電力量を計るために、Ａ／Ｄ変換器
とタイマー検出手段とに接続した電力測定手段を用意
し、 交流電動機で実際に必要となる電力の表示をするディジ
タル測定値に基づいてモータ信号を生成するために、Ａ
／Ｄ変換器に接続したモータ信号手段を用意し、 命
令信号を演算するために、電力測定手段に接続した命令
信号生成手段を用意し、 モータ信号と命令信号との差でサーボエラー信号を生成
するために、命令信号生成手段とモータ信号手段とに接
続した差検出手段を用意し、 サーボエラー信号を進歩的に増幅するために、差検出手
段に接続した増幅手段を用意し、 サーボエラー信号を次第に増幅する数学的積分をするた
めに、差検出手段に接続した積分手段を用意し、そし
て、 サーボエラー信号を進歩的に増幅した数学的積分に基づ
いて、デューティーサイクルの値を設定し、デューティ
ーサイクルの値に基づいて切り替え手段を活性化するた
めに、積分手段と切り替え手段とに接続したデューティ
ーサイクル手段を用意することを特徴とする。 - 【請求項１５】 請求項１３において、用意されたマイ
クロコントローラで、実行するステップは、次のように
なる。制御する定数を供給するデータ源を用意し、 記憶手段とデータ源との間の双方向のデータの流れに移
して転送し、記憶手段からの出力データを読み、切り替
え手段の状態を検出して判断するために、データ源に接
続したデータ転送手段を用意し、そして、 データ源への応答として切り替え可能な電流源を制御し
て記憶手段に入力データを書き込み、記憶手段への入力
データを読んで転送するマイクロプロセッサに従い、開
いた状態に切り替え手段の状態を変えるように切り替え
手段で電流の方向を生成するため、データ転送手段と切
り替え手段とに接続した切り替え可能な電流源を用意す
ることを特徴とする。 - 【請求項１６】 請求項１５において、マイクロプロセ
ッサ、記憶手段及びプログラムに同期させるクロックの
切り替え手段を活動的にするマイクロプロセッサを用意
することを特徴とする。 - 【請求項１７】 請求項１３において、プログラムを走
らせることによりシステムを変えることができるよう
に、プログラム手段と切り替え手段との間に接続した選
択手段を用意することを特徴とする。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US08/702,267 US5723966A (en) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | System and method for increasing the efficiency of alternating current induction motors |
| US08/702,267 | 1996-08-23 |
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|---|---|
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