JPH11299290A

JPH11299290A - 交流電動機駆動システム

Info

Publication number: JPH11299290A
Application number: JP10107973A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Muto; 信義武藤; Sadao Hokari; 定夫保苅; Naoto Onuma; 大沼　　直人; Seiji Komatsu; 清次小松
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】コンバータ・インバータによる交流電動機可
変速駆動システムにおける、キーコンポーネントである
平滑コンデンサ、ＰＷＭインバータ、交流電動機の劣化
を抑制し、耐用年数の長いエレベータ等の駆動系のシス
テムの寿命を延ばし、信頼性を向上させる。電源異常、
コンバータ故障時でも回生エネルギーを、効率よく処理
できる信頼性のよいシステムを実現する。【解決手段】コンバータ・インバータ制御系に、コン
バータ、ＰＷＭインバータ、電動機の制御のため操作量
を格納するコンバータ・インバータ操作量格納手段３０
と、該格納手段３０の操作量に基づいて直流電圧指令を
生成する直流電圧指令演算手段４０と、電源異常判定手
段６０と、コンバータ入力電力の極少値を判定するコン
バータ入力電力極小値判定手段３０Ａと、平滑コンデン
サ５に並列に接続されるエネルギー蓄積手段７を付加す
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、コンバータ・ＰＷ
Ｍインバータにより交流電動機を可変速駆動するシステ
ムに係わり、特に交流電源、即ち商用電源を電力の供給
源として、上記交流電動機を加速・減速が繰り返される
エレベータ、電気鉄道、一般産業分野の可変速駆動系に
好適なコンバータ・ＰＷＭインバータシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンバータ制御では、特開平４ー
２８５４７２号公報のように、コンバータ部の出力電圧
を平滑するコンデンサ（以下平滑コンデンサ）の直流電
圧を所定の値に制御するために、所望の直流電圧指令を
与えて、該直流電圧指令に平滑コンデンサの直流電圧を
一致させるような電圧制御系を付加し、入力側の電源電
流と電源電圧の位相を一致させる力率１の制御を行って
いた。直流電圧指令は、インバータ側の状態如何に拘わ
らず、一定に保持されていた。

【０００３】また、インバータ側の情報を基にコンバー
タを制御する方法として、特開平１ー１３６５６８号公
報のように、インバータ入力電流を検出して、直流電圧
指令の直接制御は行わないで電源電流を補償する方法も
ある。更に、特開平３ー１２８６９１号公報記載のもの
では、インバータ側の瞬時電力を演算してコンバータ側
の電流制御系にフィードバックして平滑コンデンサの電
圧を過渡的にも一定に制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のコンバータ制御
では、定常的にも過渡的にも平滑コンデンサの直流電圧
を一定しようとする方法であった。コンバータ制御する
場合、平滑コンデンサの直流電圧指令は、ダイオードに
よる全波整流器の平均電圧よりも大きく、使用する平滑
コンデンサの耐圧及びインバータに使用するパワー素子
の耐圧によって制限を受ける。例えば、２００Ｖの３相
受電電源の場合、コンバータ制御の直流電圧指令は、２
８０Ｖから４００Ｖの間のできるだけ高い電圧に設定さ
れている。これは、回生できる制御範囲を広くするため
である。従って、従来のコンバータ制御では、上記の高
い直流電圧が常時平滑コンデンサに印加されている状態
となるため、コンデンサやインバータのパワー素子の寿
命は印加される電圧が高い程その劣化が加速し寿命が短
くなる。このため、製品寿命が１５〜２０年と長いエレ
ベータや交流架線の電気鉄道では、信頼性を確保するた
め保守・点検や交換する回数が増えるという問題があっ
た。

【０００５】また、電動機の速度に拘わらず、直流電圧
指令に対応した電圧の値を持つＰＷＭパルスがＰＷＭイ
ンバータから出力されることになる。このＰＷＭパルス
電圧は、大きさが大きいだけでなく、立ち上がり・立ち
下がりの急峻なＰＷＭパルスなため、波頭長の非常に短
いサージ電圧が発生する。このサージ電圧が配線ケーブ
ルを介して電動機に印加されると、電動機の端子での反
射現象によって電動機端子にはＰＷＭインバータの出力
電圧以上の過電圧が生じ、電動機の巻き線の絶縁破壊の
原因となる。従来のコンバータ制御では、前述のように
直流電圧指令が高い値に維持されたままであると、サー
ジ電圧による影響は余計に大きくなり、電動機の絶縁劣
化が早まることになる。

【０００６】更に、交流電動機を可変速駆動する場合、
低速域では電動機に印加される実効電圧値は小さいた
め、パワー素子のゲートに印加するＰＷＭ信号のパルス
幅は狭くなっている。インバータに使用するパワー素子
にスイッチングの遅れがあるため、インバータの上下ア
ームの短絡を防止するためデッドタイムを設けてパワー
素子のゲートに印加する必要があり、この影響で電動機
に流れる電流が歪み、電動機の駆動性能が悪くなる。こ
のデッドタイムの影響は、直流電圧指令が通常より高く
設定されているため、上記のＰＷＭ信号のパルス幅は更
に減少するのに対して、デッドタイムは変化しないた
め、ＰＷＭ信号の周期に対するデッドタイムの割合が増
え、益々電動機に流れる電流が歪むことになる。

【０００７】また、ＰＷＭインバータの各アームに印加
される電圧の波高値が増加するため、インバータのスイ
ッチング損失も増大することになる。更に、低速域での
軽負荷の状態では励磁電流が増え、電動機の力率が低下
して高効率な駆動ができなくる。

【０００８】上記従来のコンバータ制御には、平滑コン
デンサ及びインバータでのパワー素子の寿命、電動機の
絶縁劣化やコンバータ・インバータを含めた総合効率特
性を向上させ、低速域駆動性能を改善させながら、電源
力率制御をする点が配慮されておらず、本発明の目的は
かかる課題を解決できるコンバータ制御による交流電動
機駆動システムを提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、インバー
タに印加される直流電圧（平滑コンデンサの電圧）が、
インバータ側の運転状態に応じて最適になるようにする
ことによって達成される。このために、インバータの制
御情報も取り込んで、負荷側状態にあわせて上記インバ
ータに印加される直流電圧を制御できるように、以下の
制御手段を付加する。

【００１０】先ず、コンバータ・インバータ操作量格納
手段を具備し、ＰＷＭインバータの状態量としては、交
流電動機の速度指令、速度制御系の速度偏差（速度指令
と電動機の速度との偏差）、トルク指令、トルク制御系
の偏差（トルク指令と発生トルクとの偏差）、トルク指
令の操作量、トルク電流指令、ＰＷＭ制御系の変調波の
変調度、変調波を形成するための電圧指令、電圧指令の
内ｑ軸電圧成分等が格納される。これらの状態量に基づ
いて直流電圧指令を補正する。該直流電圧指令に対応す
る直流電圧が平滑コンデンサに直接印加され、コンバー
タ制御の力率制御を行う。

【００１１】このような制御を実現するために、上記の
コンバータ・インバータ操作量格納手段の情報をもとに
コンバータの直流指令を演算する直流電圧指令演算手
段、トルク指令又はトルク判定手段、ＰＷＭ制御系飽和
判定手段、コンバータ入力電力極小値判定手段をコンバ
ータ・インバータ制御系に付加することによって、以下
のように作動し上記の課題を解決できる。

【００１２】一般的に交流電動機の可変速駆動では定ト
ルク制御が行われている。この制御では、電動機に印加
する電圧と周波数は、電動機内部の磁気飽和を無くすた
めに該電動機の定格の電圧と定格の周波数との比を一定
になるようにＰＷＭインバータによって制御される。一
方、該ＰＷＭインバータの最大出力電圧は直流電圧の大
きさによって定められる。従って、電動機の速度が低い
領域では、電動機に印加する電圧は小さくてよい。この
ことは、上記のコンバータ・インバータ操作量格納手段
に格納されている情報の一つである電動機の速度指令に
対応させて直流電圧指令を求めればよいことを意味す
る。しかし、これだけでは不十分である。この演算過程
には、電動機に印加される負荷の状態が配慮されていな
いからである。低速域でも大きな負荷が加わる時があ
り、このような場合には負荷トルクと加速に必要なトル
クが十分発生できるだけの電圧が交流電動機に印加され
る必要がある。一般に電動機に印加される負荷トルク
は、電動機の速度と無関係に加わったり、変動したす
る。これに対応するためは、更に、速度制御系、トルク
制御系、ＰＷＭ制御系等の負荷トルク、加速トルク等変
動が実際に現れてくる各制御系の状態を配慮しながら直
流電圧指令を決定するようにすればよい。

【００１３】そこで、本発明では、直流電圧指令は、基
本的には速度指令に連動させるが、この連動させる操作
は、上記の各制御系の状態量の内少なくとも１つの情報
を配慮しながら負荷状態に対応できるトルクが常に発生
できるように直流電圧指令演算手段で演算される。

【００１４】これは、「速度指令に対応して直流電圧指
令を増減する通常の演算処理」に「通常の演算処理以外
にする補正処理」を加えて両者が併行して実行される。
例えば、前者の「通常処理」に、「速度制御系の速度偏
差信号の大きさ（或いは速度制御系の飽和）を監視しな
がら直流電圧指令を増減する補正処理」を実行する方法
があげられる。仮に、速度指令に応じて直流電圧指令を
増減する「通常処理」で得られた直流電圧指令では、速
度偏差が過大となる場合は、後者の「補正処理」が作動
する。この「補正処理」では、速度偏差の過大（或いは
速度制御系の飽和）が回避されるまで直流電圧指令を増
減させる。そして、速度制御系の飽和が回避されたら、
その時点の「補正処理」で得られらた直流電圧指令の補
正分を維持し、その後は、「通常処理」のみが実行され
る。この場合の直流電圧指令は、速度指令に対応した直
流電圧指令の「通常処理」に「補正処理」で得られた補
正分が重畳された値となり、この直流電圧指令に対応し
たインバータ入力電圧によってＰＷＭインバータは交流
電圧を発生し、この電圧によって電動機は駆動される。

【００１５】このような「補正処理」を行うことによっ
て、制御系が飽和することなく交流電動機が駆動される
ので、インバータに印加される直流電圧は最小限の値と
なり、上述の課題が達成される。

【００１６】以上の説明では、「補正処理」として、速
度制御系の飽和に着目したが、トルク制御系、ＰＷＭ制
御系等の制御系が飽和しないように、トルク指令、トル
ク偏差（トルク指令と発生トルクとの偏差）、ＰＷＭイ
ンバータ電圧指令（変調波）、ｑ軸電圧成分等の状態量
から、上記制御系の飽和を判定しながら、「補正処理」
を実行しても同様に前記の課題は達せられる。

【００１７】この他、「補正処理」として、コンバータ
の入力電力が最小になるように、直流電流指令を補正し
ても、同様な効果が得られる。即ち、該入力電力が最小
となる直流電圧指令は、前記インバータの上記制御系が
飽和せずに動作していることと等価になるからである。
制御系に飽和が発生していれば、適正な電圧、電流が電
動機に流れ得ないからである。

【００１８】

【発明の実施例の形態】図１に、本発明をエレベータの
可変速駆動系に適用した一実施例を示す。先ず、駆動系
のパワー・機械系から説明する。３相の商用電源１は、
電源電流を検出する電流センサ２、ＡＣリアクトル３を
介して、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ（順
変換器）４に接続される。コンバータ４は、ダイオード
による全波整流で得られる直流電圧の値以上の値に制御
できる出力電圧を可変にできる整流器で、該コンバータ
４から得られた直流電圧は平滑コンデンサ５によって平
滑される。したがって、コンバータによる方式では、平
滑コンデンサにはダイオードによる全波整流で得られる
電圧よりも高い電圧が常時印加されることになる。

【００１９】一方、一般に平滑コンデンサとして使用さ
れている電解コンデンサの劣化特性は、印加電圧の２乗
の関数になる。このため、コンバータ方式を採用した場
合、ダイオードによる全波整流方式よりも平滑コンデン
サをより劣化させることになる。これを回避する方法
が、後述する直流電圧指令処理である。

【００２０】平滑コンデンサ５と並列に、パワースイッ
チング素子６と大容量電力用コンデンサ７とを直列に接
続した電力蓄積手段が接続される。該大容量電力用コン
デンサ７は、平滑コンデンサ５のみでは蓄積できない、
後述するエレベータを減速する際に電動機が発生する回
生エネルギーを蓄積する役目を果たす。このほか、コン
バータ４が故障した場合や商用電源１が停電して電源に
余剰の回生エネルギーを回生処理できない場合にエネル
ギーを蓄積できる大容量のコンデンサが使用され、例え
ば、数十Ｆの容量をもつ、電気２重層コンデンサが利用
される。

【００２１】上記の非常時の電力蓄積手段を介してＰＷ
Ｍインバータ８が接続される。また、該非常時の電力蓄
積手段は、コントローラ・表示器等の補助電源１３０に
接続され、大容量電力用コンデンサ７に蓄積された電源
に回生できない余剰エネルギーは補助電源に利用され
る。ここでは、補助電源に利用する場合について示した
が、コンバータ、インバータ等を冷却するのに使用して
いるファンの駆動電源等の駆動系に使用されている各種
の用途の電源としても利用できる。

【００２２】ＰＷＭインバータ８は、電流センサ９を介
して交流電動機１０に接続され、電流センサ９は交流電
動機１０の１次巻き線に流れる電流を検出する。交流電
動機１０の回転軸の一端にはロータリーエンコーダ１１
Ａが装着され、交流電動機１０の回転速度が検出され
る。また、交流電動機１０の回転軸の他端には、ギヤ等
の駆動力伝達機構（図示せず）が結合され、この駆動力
伝達機構に駆動される網車１１を介してロープにより、
カウンタウエイト１２と乗りかご１３が吊られ、電動機
の回転力（トルク）を上下運動に変換して乗りかご１３
を上下動する。

【００２３】以下、上記のエレベータ駆動システムの制
御系の構成とその動作を説明する。

【００２４】エレベータ駆動システムの制御系は、商用
電源１からコンバータ４に導かれる電流の電圧を測定す
る電圧センサ２０、電圧センサ２０の出力を入力とする
電源異常判定手段６０及び電源位相検出手段７０、電源
異常判定手段６０の出力側に接続された直流電圧指令演
算手段４０、前記平滑コンデンサ５の端子電圧を検出す
る電圧センサ５Ａ、電圧センサ５Ａの出力Ｅdが入力さ
れる回生エネルギ処理制御起動判定手段１１０及びコン
バータ・インバータ操作量格納手段３０、電圧センサ５
Ａの出力Ｅdと直流電圧指令演算手段４０の出力Ｅd＊を
入力とする電圧制御手段５０、電圧制御手段５０の出力
と電源位相検出手段７０の出力を入力とする電源電流指
令発生手段８０、電源電流指令発生手段８０の出力と前
記電流センサ２の出力を入力とする電流制御手段９０、
電流制御手段９０の出力と前記電源異常判定手段６０の
出力を入力とし前記コンバータ４にＰＷＭ信号を出力す
るＰＷＭ信号発生手段１００、前記電圧制御手段５０の
出力ΔＥdと回生エネルギ処理制御起動判定手段１１０
の出力と前記大容量電力用コンデンサ７の端子電圧を入
力とし出力を前記パワースイッチング素子６に入力する
チョッパ通流率演算手段１２０、加速度指令演算手段１
４０、加速度指令演算手段１４０の出力α＊を入力とす
る速度指令演算手段１５０、速度指令演算手段１５０の
出力ω＊と前記ロータリーエンコーダ１１Ａの出力に基
づいて算出された回転角速度ωmを入力とする加減算器
１７０、加減算器１７０の出力Δωを入力とする速度制
御手段１６０、前記電流センサ９の出力を入力とするト
ルク・励磁電流検出手段１８０、トルク・励磁電流検出
手段１８０の出力Ｉmを入力とする２次磁束演算手段１
９０、２次磁束演算手段１９０の出力Φ₂とトルク・励
磁電流検出手段１８０の出力Ｉtを入力とするトルク演
算手段２００、トルク演算手段２００の出力τと前記速
度制御手段１６０の出力τＲを入力とする加減算器１７
１、加減算器１７１の出力を入力とするトルク制御手段
２１０、トルク制御手段２１０の出力τ＊と前記２次磁
束演算手段１９０の出力Φ₂と前記回転角速度ωmを入力
とするベクトル制御手段２２０、ベクトル制御手段２２
０の出力Ｉm＊とトルク・励磁電流検出手段１８０の出
力Ｉmを入力とする加減算器１７２、ベクトル制御手段
２２０の出力Ｉt＊とトルク・励磁電流検出手段１８０
の出力Ｉtを入力とする加減算器１７３、加減算器１７
２の出力ΔＩtと加減算器１７３の出力ΔＩmとベクトル
制御手段２２０の出力ωを入力とする電流制御手段２３
０、電流制御手段２３０の出力Ｖt＊，Ｖm＊を入力とし
出力をＰＷＭインバータ８に入力するＰＷＭ信号発生手
段２４０、を含んで構成される。

【００２５】前記コンバータ・インバータ操作量格納手
段３０には、前記加速度指令演算手段１４０の出力α
＊、速度指令演算手段１５０の出力ω＊、加減算器１７
０の出力Δω、電源異常判定手段６０の出力（電源異常
検出信号）が入力され、コンバータ・インバータ操作量
格納手段３０の出力側は、前記直流電圧指令演算手段４
０に接続されている。また、前記トルク・励磁電流検出
手段１８０の入力側にはベクトル制御手段２２０から出
力される１次角周波数ωが入力され、トルク・励磁電流
検出手段１８０が出力する瞬時位相θはＰＷＭ信号発生
手段２４０に入力される。電源異常判定手段６０の出力
（電源異常検出信号）はまた、前記回生エネルギ処理制
御起動判定手段１１０にも入力されるようになってい
る。

【００２６】先ず、コンバータの制御系の構成と動作原
理から説明する。コンバータの制御系（コンバータ制御
手段）は、上記構成のうち、電圧センサ５Ａ、直流電圧
指令演算手段４０、電圧制御手段５０、電源異常判定手
段６０、電源位相検出手段７０、電源電流指令発生手段
８０、電流制御手段（入力電流制御手段）９０、及びＰ
ＷＭ信号発生手段１００で構成される。

【００２７】コンバータ４の出力電圧は、直流電圧指令
演算手段４０によって発生された直流電圧指令Ｅｄ*に
基づいて制御される。直流電圧指令Ｅｄ*と、電圧セン
サ５Ａによって検出された平滑コンデンサ５の端子電圧
Ｅｄとが電圧制御手段５０に入力され、電圧制御手段５
０は直流電圧指令Ｅｄ*に、検出された平滑コンデンサ
５の端子電圧Ｅｄが一致するように動作し、電源電流の
振幅Ｉｓ*の値を決定して出力する。電源電流指令の位
相は、商用電源電圧を電圧センサ２０により検出し、こ
の検出信号をもとに、商用電源１の電圧位相θｓを電源
位相検出手段７０により求める。該電源位相検出手段７
０では、電圧センサ２０の検出信号からＵ相、Ｖ相、Ｗ
相の３相電源電圧のゼロ位相を求め、これを基準にして
カウンタを動作させ、３６０゜（１周期分）の位相を発
生させる。

【００２８】電源電流の振幅Ｉｓ*と商用電源１の電圧
位相θｓは電源電流指令発生手段８０に入力され、電源
電流指令発生手段８０は、電源電流指令ｉｓ*（交流
量）を３相分発生する。３相分の電源電流指令ｉｓ*
は、電流制御手段９０に入力され、電流制御手段９０
は、電流センサ２で検出された３相の電源電流との偏差
をとり、該偏差がゼロになるように電流制御手段９０は
動作し、その結果交流電圧指令Ｅｓ*を発生する。該交
流電圧指令Ｅｓ*（３相分、図には１相分のみ示す）
は、ＰＷＭ信号発生手段１００に、ＰＷＭ制御のための
変調波として入力される。該変調波（３相分）は、ＰＷ
Ｍ信号発生手段１００の搬送波（三角波）と比較され、
ＰＷＭ信号を生成し、コンバータ４を構成するパワース
イッチング素子のゲートに印加される。

【００２９】従って、コンバータ４は、電源電流を電源
電圧の位相に一致させながら、直流電圧指令に対応した
直流電圧を出力している。ＰＷＭインバータ８は、該直
流電圧に基づいて可変電圧・可変周波の交流電源を以下
述べる制御によって発生し、交流電動機１０を駆動して
いる。

【００３０】ＰＷＭインバータ制御系（ＰＷＭインバー
タ制御手段）は、ロータリーエンコーダ（速度検出手
段）１１Ａ、加速度指令演算手段１４０、速度指令演算
手段１５０、加減算器１７０、速度制御手段１６０、ト
ルク・励磁電流検出手段１８０、２次磁束演算手段１９
０、トルク演算手段２００、加減算器１７１、トルク制
御手段２１０、ベクトル制御手段２２０、加減算器１７
２、加減算器１７３、電流制御手段２３０、及びＰＷＭ
信号発生手段２４０を含んで構成される。ＰＷＭインバ
ータ制御系は、次のように動作する。

【００３１】加速度指令演算手段１４０によって、乗り
かご１３に搭乗している人の乗り心地を配慮した加速度
信号α*が発生され、速度指令演算手段１５０に入力さ
れる。速度指令演算手段１５０では、入力された加速度
信号α*を積分して速度指令ω*が求められ、これが速度
制御系の指令信号として作用する。速度指令ω*は、加
減算器１７０のプラス端子に、ロータリーエンコーダ
（速度センサ）１１Ａから得られた信号をもとに演算し
て得らた回転角速度ωｍ（速度演算器省略）がマイナス
端子に、それぞれ入力され、加減算器１７０は速度偏差
Δωを発生する。速度偏差Δωは、速度制御手段１６０
に入力され、速度制御手段１６０は速度偏差Δωがゼロ
になるようにトルク指令τＲを発生する。該トルク指令
τＲは加減算器１７１ののプラス端子に入力され、マイ
ナス端子にはトルク演算手段２００から得られた瞬時ト
ルクτが入力される。瞬時トルクτ（＝ｋ・Ｉｔ・
φ₂）は、トルク・励磁電流検出手段１８０、２次磁束
演算手段１９０によって得られた、トルク電流Ｉｔ、２
次磁束φ₂を入力として、トルク演算手段２００から出
力される。

【００３２】ここで、トルク・励磁電流検出手段１８０
は、電流センサ９によって検出した３相の１次電流（交
流電動機１０の１次巻き線に流れる電流）を、後述する
ベクトル制御手段２２０から得られた１次角周波数ω
（＝ωｍ＋ωｓ：すべり角周波数）を積分して得た瞬時
位相θ（＝∫ωｄｔ）を使って、３相の交流電流を２相
の直流電流に変換してトルク電流Ｉｔと励磁電流Ｉｍを
得る。２次磁束φ₂は、励磁電流Ｉｍと交流電動機１０
の２次時定数Ｔ₂とを使って、２次磁束演算手段１９０
において、演算；Ｍ・Ｉｍ/（１＋Ｔ₂・ｓ、ｓ：ラプラ
ス演算子、Ｍ：励磁インダクタンス）を実行することに
よって得る。

【００３３】加減算器１７１で上記のトルク指令τＲと
交流電動機１０から発生している瞬時トルクτとの偏差
Δτ（＝τＲーτ）が算出され、トルク制御手段２１０
に入力される。該トルク制御手段２１０は、該トルク偏
差Δτがなくなるようにトルク指令の操作量τ*を発生
する。該トルク指令の操作量τ*は、ベクトル制御手段
２２０に入力され、ベクトル制御手段２２０はトルク電
流指令Ｉｔ*と励磁電流指令Ｉｍ*を以下のように決定す
る。トルク電流指令Ｉｔ*は、現在電動機で発生してい
る２次磁束φ₂を基に演算；ｋｔ・τ*/φ₂（ｋｔ：モー
タに関係する定数）を実行して得る。

【００３４】一方、励磁電流指令Ｉｍ*は、駆動システ
ムの運転効率が最大になるように、制御量αに、例え
ば、特願平８ー４０９１６号に開示された方法を使って
求めた制御量αに、上記の演算で得たトルク電流指令Ｉ
ｔ*を乗じて求める。

【００３５】このようにして得た励磁電流指令Ｉｍ*と
トルク電流指令Ｉｔ*とはそれぞれ加減算器１７２、１
７３のプラス端子に入力され、トルク・励磁電流検出手
段１８０によって検出された励磁電流Ｉｍとトルク電流
Ｉｔはマイナス端子に入力される。加減算器１７２、１
７３はそれぞれ、トルク電流偏差ΔＩｔ、励磁電流偏差
ΔＩｍを出力し、このトルク電流偏差ΔＩｔ、励磁電流
偏差ΔＩｍが電流制御手段２３０に入力される。電流制
御手段２３０は、このトルク電流偏差ΔＩｔ、励磁電流
偏差ΔＩｍ及びベクトル制御手段２２０から入力される
１次角周波数ωに基づいて、電圧指令Ｖｔ*、Ｖｍ*を発
生し、ＰＷＭ信号発生手段２４０に出力する。

【００３６】電圧指令Ｖｔ*、Ｖｍ*はＰＷＭ信号発生手
段２４０によって、１次電圧指令の大きさＶ1*｛＝
（（Ｖｔ*）²＋（Ｖｍ*）²）の１／２乗｝、トルク・励
磁電流検出手段１８０から出力される瞬時位相θから交
流の１次電圧指令（３相分）ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを発生
し、三角波（搬送波）と比較し、ＰＷＭ信号を発生し
て、ＰＷＭインバータ８のパワースイッチング素子のゲ
ートに印加する。

【００３７】上述したコンバータ制御系とＰＷＭインバ
ータ制御系の状態量を格納するのが、コンバータ・イン
バータ操作量格納手段３０である。該コンバータ・イン
バータ操作量格納手段３０には、ＰＷＭインバータ制御
系から生成される、加速度指令、速度指令、速度偏差、
トルク指令τＲ、トルク偏差Δτ、トルク指令の操作量
τ*、トルク電流指令Ｉt*、トルク電流の偏差ΔＩt、ト
ルク分に寄与する電圧指令Ｖｔ*、１次電圧指令の大き
さＶ1*、変調度（＝１次電圧指令の大きさと搬送波の波
高値）等の状態量が格納される（図１では、図面の煩雑
化を避けるため接続線を一部省略してある）。

【００３８】一方、コンバータ制御系からは、電源側の
異常信号（電源異常検出信号）、例えば、停電、瞬時停
電、欠相を検出する信号や、図１には示してないが、交
流電圧指令の大きさ、変調度、コンバータの入力電圧の
大きさに影響を与える電圧成分の大きさ、電圧制御手段
の入力偏差、電圧制御手段５０から出力される電源電流
の振幅、ＰＷＭ信号発生手段１００からＰＷＭ信号の最
小パルス幅の時間等もコンバータ・インバータ操作量格
納手段３０に格納される対象となる状態量である。

【００３９】また、コンバータ、インバータの各電力変
換器の温度、又これら電力変換器の構成する個々のパワ
ースイッチング素子の温度もコンバータ・インバータ操
作量格納手段３０に格納される状態量である。これらの
状態量に基づいて、コンバータの直流電圧指令が決定さ
れる。

【００４０】図１は、速度指令ω＊と速度偏差Δωに基
づいて、直流電圧指令Ｅｄ＊を決定する場合の例であ
る。本構成の特徴は、平滑コンデンサ５の容量、数千μ
Ｆに対して、大容量コンデンサ７の容量として数Ｆ乃至
数十Ｆ以上のコンデンサを持つようにしたことにある。
従って、この大容量コンデンサ７には、回生時の余剰エ
ネルギーを以下の手段により余すことなく蓄積できるた
め、駆動系の運転状態に拘わらず、平滑コンデンサ電圧
を所定の範囲内にできる。また、蓄積されたエネルギー
は、制御電源等の補助用、停電時の非常用電源としても
活用できる。

【００４１】上記の制御は、平滑コンデンサ５が所定の
電圧に到達したら、回生エネルギー処理制御起動判定手
段１１０によって起動される。回生エネルギー処理制御
起動判定手段１１０は、平滑コンデンサ５が所定の電圧
に到達したら起動信号を発生し、チョッパ通流率演算手
段１２０に入力する。このチョッパ通流率演算手段１２
０には、前記起動信号、直流電圧指令Ｅｄ*と平滑コン
デンサの直流電圧Ｅｄとの偏差ΔＥｄ、及び前記大容量
コンデンサ７の端子電圧が入力され、偏差ΔＥｄの大き
さ（符号はマイナス）に応じたチョッパの通流率になる
ように制御され、平滑コンデンサ５の電圧が規定の電圧
範囲内（直流電圧指令Ｅｄ*で指定される範囲内）に入
るまで動作する。

【００４２】図２は、速度指令とそれに対応させた直流
電圧指令の状況を示したものである。速度指令は、エレ
ベータを例に採って説明したものであるが、加減速駆動
する用途では、同様な速度指令が与えられるので一般性
は失わない。エレベータに起動指令が与えられると、Ａ
まで快適な乗り心地を維持できる加速度指令α＊が与え
られ、エレベータは加速していく。この領域では、加速
トルクと負荷トルク（カウンタウエイトと乗りかごの積
載量との差（走行抵抗分含）の負荷を輸送するに必要な
駆動力）総和のトルクを電動機で発生しなけばならな
い。このようなトルクを発生するには、インバータ出力
電圧と周波数との比は、一定に制御すればよい。

【００４３】したがって、速度指令はインバータ周波数
に対応して変化するため、速度指令が小さい領域では、
インバータから出力される電圧（電動機駆動に必要なイ
ンバータ電圧）も小さくてよい。一方、インバータの出
力電圧は、インバータ入力電圧（直流電圧）に比例する
ため、速度指令が小さい場合はインバータ入力電圧は基
本的に小さくてよい。そこで、基本的には、コンバータ
制御系の直流電圧指令はインバータ制御系の速度指令の
増減に対応させて変動させる。但し、ΔＥｄは補正され
る量、Ｅｄ０*はダイオードの全波整流器の出力電圧
（平均電圧）で固定分である。

【００４４】Ｅｄ*＝Ｅｄ０* ＋ΔＥｄ（１） ΔＥd＝ｋ・ω* （Ｋ：定数）（２）しかし、上記のトルクの内、負荷トルク分は乗員の数に
よって変動するもので、速度指令との因果関係はない。
これに対応する方法として、２通りある。その一つは、
電動機の各速度で必要な最大のトルクを発生させるだけ
の電圧をインバータが発生できるようにΔＥdmax分、イ
ンバータの入力電圧をコンバータが発生できるように、
図２の（ｃ）のように予めバイアスΔＥdmaxをしておく
方法である。

【００４５】 ΔＥｄ*＝ｋ・ω*＋ΔＥdmax （３）この方法は、軽負荷域ではインバータ入力電圧が高くな
っている。このため、負荷状態に応じてより補正分を最
適化できるようにするのが第２の方法である。この補正
分は、速度制御系の速度偏差Δω、トルク指令τＲ、ト
ルク制御系のトルク偏差Δτ、トルク指令の操作量τ
*、トルク電流指令Ｉｔ*、トルク電流制御系の操作量Ｖ
ｔ*、ＰＷＭ制御系の変調波（１次電圧指令）の大きさ
Ｖ1*との、負荷の状態に応じて、変動する情報量に基づ
いて、上記補正分を決定する。

【００４６】なお、図２の（ｂ）に示すように、直流電
流指令は、コンバータ部をダイオードで構成される整流
器とした場合に得られる平滑コンデンサ電圧を下限値と
し、平滑コンデンサの許容電圧、ＰＷＭインバータの入
力直流電圧の許容値のいずれか小さい方の電圧を上限値
とし、この範囲内で前記速度指令の変化と同じになるよ
うに決定される。図２の（ｂ）に示す直流電圧の最大値
は、平滑コンデンサの許容電圧、ＰＷＭインバータの入
力直流電圧の許容値のいずれか小さい方の電圧である。

【００４７】図３は、速度制御系の速度偏差Δωに基づ
いて上記の補正分ΔＥdmaxを可変にする直流電流指令処
理を示したものである。電源異常判定手段６０によっ
て、３相電圧を検出し、該検出信号の大きさから異常か
否かを判定し、大きさが所定の値より減少した場合、電
源異常検出信号を発生する。この場合は、電源側に電動
機のエネルギーを回生できないので、コンバータ動作を
停止させ、以下の電源異常処理６００を実行する。即
ち、速度指令に対応して直流電圧指令を減少させ、最寄
りの階にエレベータを停止させる減速処理を実行する。
コンバータ動作の停止により平滑コンデンサ５の端子電
圧を所定の値になるまで減少させ、平滑コンデンサ５の
端子電圧が所定の値になったら、前記ＰＷＭインバータ
を介して交流電動機に直流電流を流して交流電動機の速
度を所定の速度まで減少させる。

【００４８】この場合、減速によって、回生エネルギー
が発生し、該エネルギーは、平滑コンデンサ５に蓄積さ
れていく。そこで、平滑コンデンサ５の電圧が規定の値
以上に達しているか否かの判定処理６０Ｃを実行する。
この値が、規定以下の場合は、エレベータを減速させな
がら、回生エネルギーを平滑コンデンサに蓄積してい
く。平滑コンデンサ５の電圧が規定値以上に到達した
ら、チョッパ素子（パワースイッチング素子）６を動作
させエレベータが停止するまで、回生エネルギーを大容
量コンデンサ７に蓄積させていく。ここで、該大容量コ
ンデンサ７に回生エネルギーが蓄積されて、所定の電圧
以上、例えば、５Ｖ以上の電圧に到達したら制御回路の
電源として供給する。なお、このエネルギーは、コンバ
ータ・インバータの冷却用ファン駆動電源のような他の
機器の非常用電源として使用してもよい。

【００４９】処理６０で、電源異常信号が発生しない場
合は、先ず、処理１０Ａで速度指令に対応させて直流電
圧指令の制御可能な補正分を（２）式に従って変化させ
る。

【００５０】次に、速度制御系の速度偏差Δωの値が加
速の時（α*≧０）では、最大値Δωｍａｘを越えてい
るているか、減速の時（α*≦０）は、最小値ーΔωｍ
ａｘ以下になっていないかどうかをチェックする。何れ
にも該当しない場合は、速度制御系は飽和せずに正常に
作動している。この場合は、トルクを発生するためのイ
ンバータ入力電圧は適切に与えられていると判断し、負
荷トルク対応する補正分ΔＥｄｍａｘは現時点の値の状
態にする処理１００Ｃを実行する。

【００５１】速度偏差ΔωがΔωｍａｘを越えている場
合は、電動機で発生すべきトルクが不足していると判定
して、補正分ΔＥｄｍａｘを所定の時定数で増加させる
処理１００Ｂを実行しする。この操作が繰り返される
と、最終的には、適正な入力電圧になり、処理１００Ｃ
が実行されるようになる。速度偏差ΔωがーΔωｍａｘ
以下の場合は、過速度になって制御系が飽和しているこ
とはなり、入力電圧は現状の値より減少する処理１００
Ｄを実行する。この操作が繰り返されると、同様に最終
的には、適正な入力電圧になり、処理１００Ｃが実行さ
れるようになる。このような操作によって、乗員の数の
変動等によって負荷が変わっても、速度制御系の飽和が
抑制されため、所望の速度になるようなトルクを電動機
で発生させることができる。

【００５２】なお、処理１００Ｄによって直流電圧指令
が減少するために電動機の回転エネルギーが回生され、
平滑コンデンサの電圧が上昇する可能性がある。そこ
で、先ず、平滑コンデンサ５の電圧が規定の範囲に入っ
ているか否かを判定し、規定の範囲ならば負荷トルク分
の補償をそのまま行っていく。しかし、処理１００Ｅ
で、平滑コンデンサ５の電圧が規定以上に到達したなら
ば、パワースイッチング素子６を動作させ、回生エネル
ギーを大容量コンデンサ７に蓄積させる処理１００Ｆを
実行する。蓄積された電力は、制御電源等の他の機器の
駆動電力として利用される。

【００５３】以上のように、速度制御系が飽和しないよ
うに直流電圧指令を制御して、平滑コンデンサ５にかか
る電圧を最適化する。

【００５４】図４，図５は、コンバータ入力の微分符号
を判定する入力電圧極小値判定手段３０Ａ、及びトルク
指令又はトルク判定手段３０Ｂを前記図１に示す構成に
付加して、直流電圧指令を最適化する他の方法を示した
ものである。他の構成は前記図１に示す構成と同じなの
で、図示と説明は省略する。図５に示すように、電源異
常判定手段６０から得られた電源異常検出信号の有無を
確認し、有りの場合は、図３で示した電源異常処理６０
０を実行する。電源異常検出信号が発生していない場合
は、前述した処理１０Ａを実行する。

【００５５】その後、トルク制御系が飽和しないように
下記の直流電圧指令の補正分の処理を実行する。ここで
は、トルク指令或いはトルクが規定の値を越えているか
否かを処理２００Ａでトルク指令又はトルク判定手段３
０Ｂにより判定する。この結果、これらの値が規定を越
えている場合は、直流電圧の値が不適正な値になってい
ると判定し、以下の処理２００Ｂを実行する。トルク指
令の極性が正の場合、トルクが不足していることになる
ため直流電圧指令を増加させる。トルク指令の極性が負
の場合は、ブレーキトルクが過大という状態であり、回
生エネルギーが多くなり平滑コンデンサ電圧が過大にな
る可能性がある。そこで、直流電圧指令を下げて、余剰
エネルギーを回生し易くする。この処理によって、直流
電圧指令が最大値に到達したら、回生処理が間に合わな
いと判定して前記図３に示した過電圧処理７００が実行
される。

【００５６】トルク指令或いはトルクが規定以内の場合
は、入力電圧極小値判定手段３０Ａにより、入力電力Ｐ
inが極小になるような直流電流指令を探索する処理２０
０Ｄ、２００Ｅを実行する。この処理は、規定の範囲内
で直流電圧指令を増加・減少させ、各増減操作に対応し
て検出された入力電圧と入力電流からコンバータ４に入
力される入力電力を逐次演算し、得られた入力電力のう
ち、小さい方の直流電圧指令の値を真の直流電圧指令と
して出力するものである。

【００５７】以上の処理によって、入力電力を最小にし
ながら、最適な直流電圧指令が得られる。これによっ
て、効率をよくするための最低限の電圧が印加されるこ
とになり、平滑コンデンサ５の劣化が抑制される。

【００５８】次に、他の実施例を図６、図７に示す。図
６に示す実施例は、トルク指令又はトルク判定手段３０
Ｂに代えてＰＷＭ制御系飽和判定手段３０Ｃを付加した
ことが、図４に示した構成と異なる点であり、他の構成
は前記図１に示す構成と同じであるので図示並びに説明
を省略する。ＰＷＭ制御系飽和判定手段３０Ｃは、ＰＷ
Ｍ信号発生手段２４０の出力（トルク分電圧指令Ｖｔ
*，１次電圧指令の大きさＶ１*）を入力として、それら
が規定の最大値を超えているかどうかを判定し、判定結
果をコンバータ・インバータ操作量格納手段３０に出力
する。

【００５９】本実施例では、図７に示すように、図３で
示した処理６０Ａ、１０Ａを実行後、ＰＷＭ制御系飽和
判定手段３０Ｃによりトルク分電圧指令Ｖｔ*或いは１
次電圧指令Ｖ１*が規定の最大値を越えているか否か判
定して、ＰＷＭ制御系が飽和していないかをチェックす
る。該値が最大値を越えた場合は所定の時定数で直流電
圧指令を増減する。即ち、トルク分電圧指令が最大値を
越えている場合は、直流電圧が不足しているため、所定
の時定数で直流電圧指令を増加させる。逆に、トルク分
電圧指令が最小値以下の場合は、平滑コンデンサの直流
電圧が回生されるエネルギーで過電圧になっているた
め、直流電圧指令を下げて、回生しやすくする。

【００６０】この処理によって、直流電圧指令が規定の
最大値に到達した場合は、前記図３に示す過電圧処理７
００が実行される。

【００６１】処理３００Ａで、トルク分電圧指令が最大
値、最小値以内の場合はコンバータ入力電力の極小値な
るように直流電圧指令を決定する処理３００Ｄを実行す
る。この処理によって、ＰＷＭ制御系が飽和せずに、効
率よく、平滑コンデンサの電圧を最適に制御でき、コン
デンサの劣化を抑制できる。

【００６２】なお、図１の実施例では、過電圧処理の方
法としてコンバータ制御の場合の大容量コンデンサを使
ったチョッパ回路による回生エネルギーを処理する方法
は、ダイオードによる全波整流器にも適用できる。

【００６３】以上、本発明によれば効率よく、平滑コン
デンサの劣化を抑制できる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、コンバータ制御をおこ
なっても、従来よりも平滑コンデンサに高圧の電圧が印
加される時間が短くなり、平滑コンデンサの劣化を抑制
でき、寿命を延ばすことができる。また、インバータに
印加される電圧の波高値も低く抑えられるため、スイッ
チング損失を低減できると同時にインバータに使用する
パワースイッチング素子に印加される電圧も抑えられる
ので、パワースイッチング素子の劣化も抑制される。

【００６５】ＰＷＭインバータから出力される電圧波形
の波高値は平滑コンデンサの直流電圧によって決定され
る。本発明によれば、該直流電圧の値を低く抑えられる
ため、電動機の巻き線間に印加されるＰＷＭインバータ
の出力電圧も低減され、急峻なＰＷＭ波形によって発生
する反射現象によるサージ電圧も従来より低くなり、電
動機の絶縁劣化も抑制できる。

【００６６】このように、駆動システムのキーコンポー
ネントである、平滑コンデンサ、インバータのパワース
イッチング素子、電動機の劣化を抑制でき、駆動システ
ムの耐用年数も増え、システムの信頼性も向上する。

【００６７】更に、平滑コンデンサの直流電圧はコンバ
ータの入力電力が最小になるように決定されるため、コ
ンバータ・インバータによる運転効率も向上できる。

【００６８】また、平滑コンデンサと並列に大容量のエ
ネルギー蓄積手段を設けたことにより、停電等の電源異
常やコンバータ故障等によって、回生エネルギーが回生
できなくなる事態が発生しても、平滑コンデンサの電圧
が異常に高くならないようにできる。更に、このエネル
ギー蓄積手段を設けたことにより、蓄積して得たエネル
ギーをコントローラ、表示器等の非常用電源用として利
用できる他の効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成を示す制御ブロッ
ク図である。

【図２】本発明の実施例における直流電圧指令と従来技
術の直流電圧を比較して示す説明図である。

【図３】本発明の直流電圧指令を可変する方法の例を示
す手順図である。

【図４】図１に示す実施例の一部を変更した例を示す制
御ブロック図である。

【図５】図４に示す実施例により直流電圧指令を可変す
る例を示す手順図である。

【図６】図１に示す実施例の一部を変更した他の例を示
す制御ブロック図である。

【図７】図６に示す実施例により直流電圧指令を可変す
る例を示す手順図である。

【符号の説明】

１商用電源２，９電流センサ３ＡＣリアクトル４コンバータ５平滑コンデンサ６パワースイッチング素子７大容量コンデンサ８ＰＷＭインバータ１０交流電動機１１網車１１Ａ速度センサ（ロータリーエンコーダ）１２カウンタウエイト１３乗りかご２０電源電圧センサ３０コンバータ・インバータ操作量格納手段３０Ａコンバータ入力電力極小値判定手段３０Ｂトルク指令又はトルク判定手段３０ＣＰＷＭ制御系飽和判定手段４０直流電圧指令演算手段５０電圧制御手段６０電源異常判定手段７０電源位相検出手段８０電源電流指令発生手段９０電流制御手段１００ＰＷＭ信号発生手段１１０回生エネルギー処理制御起動判定手段１２０チョッパ通流率演算手段１３０コントローラ・表示器等の補助電源１４０加速度指令演算手段１５０速度指令演算手段１６０速度制御手段１７０，１７１，１７２，１７３加減算器１８０トルク・励磁電流検出手段１９０２次磁束演算手段２００トルク演算手段２１０トルク制御手段２２０ベクトル制御手段２３０電流制御手段２４０ＰＷＭ信号発生手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小松清次茨城県ひたちなか市市毛1070番地株式会社日立製作所水戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源を直流電圧に変換するコンバー
タ、コンバータの出力電圧を平滑するコンデンサ、該平
滑コンデンサの直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流
電圧に変換するＰＷＭインバータ、該ＰＷＭインバータ
によって可変速駆動される交流電動機を含んでなる交流
電動機駆動システムにおいて、前記コンバータの制御手
段、前記交流電動機を制御するＰＷＭインバータ制御手
段及び双方の制御の過程で生成される操作量及び状態量
を格納する、コンバータ・インバータ操作量格納手段を
具備し、前記コンバータは前記コンバータ・インバータ
操作量格納手段に格納されたＰＷＭインバータ制御手段
の操作量をもって制御されるように構成された交流電動
機駆動システム。
【請求項２】請求項１のコンバータ制御手段には、平
滑コンデンサの直流電圧指令を発生する直流電圧指令演
算手段、平滑コンデンサの電圧を検出する直流電圧検出
手段、該直流電圧指令演算手段から得られた直流電圧指
令に、該直流電圧検出手段から検出される直流電圧を一
致させるように前記コンバータの入力電流を制御する入
力電流制御手段を含み、一方、前記請求項１のＰＷＭイ
ンバータ制御手段には、交流電動機の速度指令を発生さ
せる速度指令演算手段、前記交流電動機の速度を検出す
る速度検出手段、前記速度指令に検出された前記速度を
一致させるように前記交流電動機のトルク指令を発生す
る速度制御手段を含むようにコンバータ・ＰＷＭインバ
ータの制御系を構成し、前記コンバータ制御手段の直流
電圧指令演算手段は、直流電圧指令を前記ＰＷＭインバ
ータ制御手段の速度指令手段から得られた速度指令に関
連付けて決定することを特徴とする請求項１記載の交流
電動機駆動システム。
【請求項３】請求項１のコンバータ制御手段に、平滑
コンデンサの直流電圧指令を発生する直流電圧指令演算
手段、平滑コンデンサの電圧を検出する直流電圧検出手
段、該直流電圧指令演算手段から発せられる直流電圧指
令に、該直流電圧検出手段から検出される直流電圧を一
致させるように前記コンバータの入力電流を制御する入
力電流制御手段を含み、前記請求項１のＰＷＭインバー
タ制御手段には、交流電動機のの加速度指令を発生させ
る加速度指令演算手段手段、該加速度指令演算手段から
発生した加速度から交流電動機の速度指令を形成する速
度指令演算手段、前記交流電動機の速度を検出する速度
検出手段、前記速度指令に検出された前記速度を一致さ
せるように前記交流電動機のトルク指令を発生する速度
制御手段を含むようにコンバータ・ＰＷＭインバータ制
御系を構成し、前記コンバータ制御手段の直流電圧指令
演算手段は、直流電圧指令を、前記ＰＷＭインバータ制
御手段の加速度指令演算手段から発生する加速度指令に
対応して決定することを特徴とする請求項１記載の交流
電動機駆動システム。
【請求項４】請求項１のコンバータ制御手段に、平滑
コンデンサの直流電圧指令を発生する直流電圧指令演算
手段、平滑コンデンサの電圧を検出する直流電圧検出手
段、該直流電圧指令演算手段から発せられる直流電圧指
令に、該直流電圧検出手段から検出される直流電圧を一
致させるように前記コンバータの入力電流を制御する入
力電流制御手段を含み、前記請求項１のＰＷＭインバー
タ制御手段に、交流電動機の速度指令を発生させる速度
指令演算手段、前記交流電動機の速度を検出する速度検
出手段、前記速度指令に検出された速度を一致させるよ
うに前記交流電動機のトルク指令を発生する速度制御手
段を含むようにコンバータ・ＰＷＭインバータ制御系を
構成し、前記コンバータ制御手段の直流電圧指令演算手
段は、直流電圧指令を、前記速度制御手段から得られた
トルク指令に基づいて決定することを特徴とする請求項
１記載の交流電動機駆動システム。
【請求項５】請求項１のコンバータ制御手段の一部
に、平滑コンデンサの直流電圧指令を発生する直流電圧
指令演算手段、前記平滑コンデンサの電圧を検出する直
流電圧検出手段、前記直流電圧指令演算手段から発せら
れる直流電圧指令に、前記直流電圧検出手段で検出され
る直流電圧を一致させるように前記コンバータの入力電
流を制御する入力電流制御手段を含み、前記請求項１の
ＰＷＭインバータ制御手段の一部に、交流電動機の速度
指令を発生させる速度指令演算手段、前記交流電動機の
速度を検出する速度検出手段、前記速度指令に前記検出
された速度を一致させるように前記交流電動機のトルク
指令を発生する速度制御手段、該トルク指令に対応した
トルクが発生するように前記交流電動機に流れるトルク
電流と励磁電流を制御する電流制御手段を含むようにコ
ンバータ・ＰＷＭインバータ制御系を構成し、前記電流
制御手段から得られた前記ＰＷＭインバータの電圧指令
が所定の値を越えないように、前記平滑コンデンサの直
流電圧指令を決定するようにしたことを特徴とする請求
項１記載の交流電動機駆動システム。
【請求項６】請求項２記載の直流電圧指令演算手段
は、コンバータ部をダイオードで構成される整流器とし
た場合に得られる平滑コンデンサ電圧を下限値とし、平
滑コンデンサの許容電圧、ＰＷＭインバータに使用され
る許容値の何れか小さい方の電圧を上限値とし、この範
囲内で前記交流電動機の速度指令の変化と同一になるよ
うに直流電圧指令を可変させることを特徴とする請求項
２記載の交流電動機駆動システム。
【請求項７】直流電圧指令演算手段は、交流電動機の
速度制御系の速度偏差或いは速度制御系の出力信号であ
るトルク指令が規定の値に入るように直流電圧指令を増
減させることを特徴とする請求項２記載の交流電動機駆
動システム。
【請求項８】商用電源を直流電圧に変換するコンバー
タ、コンバータの出力電圧を平滑するコンデンサ、該平
滑コンデンサの直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流
電圧に変換するＰＷＭインバータ、該ＰＷＭインバータ
によって可変速駆動される交流電動機を含んでなる交流
電動機駆動システムにおいて、前記商用電源の電圧を検
出する電源電圧検出手段を具備し、該電源電圧検出手段
によって検出された電圧が所定の値以下に低下し停電と
判断したら、コンバータの動作を停止させ、平滑コンデ
ンサの電圧を所定の値になるまで減少させ、平滑コンデ
ンサの電圧が所定の値になったら、前記ＰＷＭインバー
タを介して交流電動機に直流電流を流して前記交流電動
機の速度を所定の速度まで減少させるように構成されて
いることを特徴とした交流電動機駆動システム。
【請求項９】商用電源を直流電圧に変換するコンバー
タ、コンバータの出力電圧を平滑するコンデンサ、該平
滑コンデンサの直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流
電圧に変換するＰＷＭインバータ、該ＰＷＭインバータ
によって可変速駆動される交流電動機からなる交流電動
機駆動システムにおいて、前記商用電源の電圧を検出す
る電源電圧検出手段、前記平滑コンデンサと並列に接続
された大容量電力コンデンサを具備し、前記電源電圧検
出手段によって停電であることが検出された場合、前記
電動機の速度を減少させて、減速時の回生エネルギーを
一旦前記平滑コンデンサに回収し、該平滑コンデンサの
端子電圧が規定の値を超えた場合は前記大容量コンデン
サに回生させることを特徴とする交流電動機駆動システ
ム。
【請求項１０】請求項９記載の交流電動機駆動システ
ムにおいて、大容量コンデンサの電圧を検出する大容量
コンデンサ電圧検出手段を有してなり、該大容量コンデ
ンサ電圧検出手段で検出される電圧が所定の値を超えた
ら、前記コンバータ・ＰＷＭインバータの制御電源乃至
電動機駆動システムの周辺機器の駆動用電源として供給
するように構成されていることを特徴とする交流電動機
駆動システム。
【請求項１１】コンバータ制御手段の一部に、コンバ
ータの入力電圧を検出する入力電圧検出手段、該コンバ
ータ入力電流を検出する手段、平滑コンデンサの電圧を
検出する直流電圧検出手段、平滑コンデンサ直流電圧指
令を発生する直流電圧指令演算手段、該直流電圧指令演
算手段から発せられる直流電圧指令に、前記直流電圧検
出手段で検出される直流電圧を一致させるように前記コ
ンバータの入力電流を制御する入力電流制御手段を具備
し、規定の範囲内で直流電圧指令を増加・減少させ、該
各増減操作に対応して、検出された入力電圧と入力電流
から該コンバータに入力される入力電力を逐次演算し、
得られた入力電力の内小さい方の直流電圧指令の値を真
の直流電圧指令として前記のコンバータの入力電流を制
御するよう構成されていることを特徴とする請求項１記
載の交流電動機駆動システム。