JPS5822960B2 - 電動機駆動用インバ−タ制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、誘導電動機速度制御用のインバータ制御回
路に関するものである。

従来、インバータ特に電流形インバータを使用し、その
出力電圧Ｖと周波数Ｆとの比Ｖ／Ｆを一定値に維持して
磁束が一定となるよう誘導電動機の速度を制御する場合
において、屡々乱調現象を惹起することはよく知られて
いる。

この乱調現象を防止するため、（ａ）インバータの出力
側にダミーリアクトルを接続したり、（ｂ）励磁電流の
大きな電動機を使用したり、（ｃ）電動機の電圧と周波
数との比を太き目に選び過励磁の状態で使用したりする
等の対策が施されている。

しかしながら、これらの対策を講じた場合は、いずれも
インバータ出力の力率が低下するため、インバータの容
量が増大し設備費が嵩む難点があった。

そこで、発明者等は鋭意研究を重ねた結果、乱調現象は
インバータ出力の電圧と電流との位相差の変動に起因し
て惹起することに着目し、従来のように電動機主回路上
の補償対策によらず、インバータ制御回路に補償対策を
講じて位相差の変化を抑制することにより、乱調現象を
防止することができることを突き止めた。

すなわち、インバータ出力の電圧と電流との位相差を検
出して位相差の時間的変化量を見出し、この変化量に対
応してこの位相角の変化を打消すように、インバータの
ゲートに供給するパルス信号の位相を調整するようイン
バータ制御回路を構成することにより、インバータ出力
の電圧、電流位相角の変動が補償され、前述の難点が一
挙に解決されることを突き１」−１めた。

従って、本発明の目的は、簡単な構成で乱調現象の発生
を防止し、安定した運転を行うことができる電動機１駆
動用のインパーク制御回路を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明においては、電動機７
駆動用インパークの出力電圧および出力電流をそれぞれ
電圧波形パルス化回路および電流波形パルス化回路を介
してフリップフロップ回路により電圧と電流との位相差
を検出し、この位相差出力のパルス幅をこれに比例した
大きさのアナログ量に変換する位相差検出器を設け、こ
の位相差検出器の位相差出力の変化量又は変化速度に応
じた出力を生じる演算器を設け、さらにこの演算器の出
力に対応してインバータへのゲ′−トパルスの位相を調
整する位相調整手段を設けて、インバータ出力の電圧と
電流との位相差が変化した際その変化分を補償するよう
構成することを特徴とする。

また、アナログ変換器と前記演算器との間にゲイン補償
回路を設けることにより、負荷変動に対する位相補償を
行うことができる。

前記移相調整手段としてはインバータ内の個々の可制御
弁にパルス分配を行うリングカウンタの前段に挿入され
た位相角調整器であってよい。

この場合に、位相角調整器は入力パルスを前記演算器の
出力に応じて移相してリングカウンタに与える。

あるいは、リングカウンタの入力パルスを発生する電圧
周波数変換器を前記位相調整手段として利用することも
できる。

この場合には、電圧周波数変換器にはインバータ周波数
を指令する本来の入力に前記演算器からの補助入力が重
畳して与えられる。

次に、本発明に係るインバータ制御回路の実施例につき
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図において、参照符号１０は誘導電動機を示し、こ
の誘導電動機１０の電源側にはサイリスク整流器１２と
平滑リアクトル１４と３相ブリツジ接続のサイリスクイ
ンバータ１６とからなる周波数変換装置１８が接続され
ている。

周波数変換装置１８の出力端には計器用変圧器２０およ
び変流器２２の各１次端子と接続すると共に、計器用変
圧器２０および変流器２２の各２次端子を電圧波形パル
ス化回路２４と電流波形パルス化回路２６とフリップフ
ロップ２８とからなる位相差検出器３０の電圧入力端子
および電流入力端子に接続する。

位相差検出器３０の出力端子は積分回路３２とアナログ
量保持回路３４とからなるアナログ変換器３６の入力端
子に接続し、このアナログ変換器３６の出力端子を微分
演算器３８の入力端子に接続する。

さらに、微分演算器３８の出力端子を位相角調整器４０
の一方の入力端ａに接続すると共に、この位相角調整器
４０の他方の入力端すには、周波数指令端４２からの指
令信号により所望の周波数ｆ１の６倍の周波数６ｆｌを
もつパルス信号を発振する発振器４４の出力端子を接続
する。

このようにして、位相角調整器４０の出力端子をリング
カウンタ４６の入力端子に接続し、リングカウンタ４６
の出力端子をパルス増幅器４８を介してサイリスクイン
パーク１６のゲート端子に接続する。

次に、このように構成した本発明に係る回路の作用につ
いて説明する。

周波数変換装置１８に３相交流電圧が印加されるとサイ
リスク整流器１２により交流が直流に変換され、この直
流は平滑リアクトル１４により直流に含まれる脈動分が
除去され、サイリスクインパーク１６に供給されてサイ
リスクインバータ１６のゲート信号に対応する周波数を
もつ交流に再変換され、この結果、誘導電動機１０は所
望の速度で運転される。

この場合、周波数変換装置１８の出力電圧は計器用変圧
器２０を介して位相差検出器３０の電圧入力端子に供給
されると共に、周波数変換装置１８の出力電流は変流器
２２を介して位相差検出器３０の電流入力端子に供給さ
れる。

位相差検出器３０の電圧入力端子に供給された電圧入力
（第２図ａ）は、電圧波形パルス化回路２４により電圧
パルス（第２図ｂ）に変換されてフリップフロップ２８
のセット入力端に供給される。

また、位相差検出器３０の電流入力端子に供給された電
流入力（第２図Ｃ）は、電流波形パルス化回路２６によ
り電流パルス（第２図ｄ）に変換されて、フリップフロ
ップ２８のリセット入力端子に供給される。

さらにフリップフロップ２８のセット出力端子から位相
差検出器３０に供給された電圧と電流の位相差ψと等し
いパルス幅をもつパルス信号（第２図ｅ）が次段階のア
ナログ変換器３６の入力端に送出される。

このパルス信号（第３図ａ）は積分回路３２に供給され
てパルス幅ψが期間積分（第３図ｂ）され、さらにこの
積分出力はアナログ量保持回路３４に供給されて次のパ
ルスまでの期間パルス幅ψに比例したアナログ量ψ１
（第３図Ｃ）に保持され、各サイクル毎の位相差がアナ
ログ量として検出される。

なお、この場合、アナログ量保持回路３４の出力に基準
位相差ψ。

に相当するバイアス値を作用させることにより、第４図
に示すように、基準位相差ψ。

の場合のアナログ値を零としたアナログ量ψ１に変換さ
れる。

このアナログ量ψ１に変換された位相差は、微分演算器
３８に供給されて微分され、時間的の変化量ｄψ１／ｄ
ｔに変換されて位相角調整器４０の一方の入力端子ａに
供給される。

また、位相角調整器４０の他方の入力端子すには、所望
のインバータ出力周波数ｆ１の６倍の周波数６ｆｌをも
つパルス信号が供給される。

しかるに、位相角調整器４０において、入力端子ａに供
給された位相変化量ｄψ１／ａｔが正符号の場合、すな
わち位相差が増加する場合は、第５図に示すように位相
角調整器４０の出力を進ませ、またｄψ、／ｄｔが負符
号の場合、すなわち位相差が減少する場合は、第５図に
示すように位相角調整器４０の出力を遅らせることによ
り、位相差の変動を打消すように位相角調整器４０が作
動する。

このように、位相角の調整された周波数６ｆｌのパルス
信号が位相角調整器４０の出力端子からリングカウンタ
４６に供給され、その出力端子からインバータ出力周波
数ｆｌのパルス信号がパルス増幅器４８を介してサイリ
スクインバータ１６のゲートに供給される。

従って、インバータ出力の位相差の変動分は打消され誘
導電動機１０は安定した運転を行う。

上述の実施例においては、微分演算器３８の出力を位相
角調整器４０に供給したが、発振器４４の発振周波数が
指令にもとづいて自由に変化させ得る場合には、位相角
調整器４０を省略して微分演算器３８の出力を周波数指
令端４２に加算しても同様の効果を得ることができる。

この場合、位相角調整器４０の出力位相を進める場合に
は、発振器４４の出力周波数を増加するよう微分演算器
３８の出力を周波数指令端４２に加算し、また位相角調
整器４０の出力位相を遅らせる場合には、発振器４４の
出力周波数を減少させるように微分演算器３８の出力を
周波数指令端４２に加算するよう構成する。

また、誘導電動機１０の負荷が常に大きく変動する場合
においては、上述の実施例のアナログ変換器３６と微分
演算器３８吉の間にゲイン補償回路（図示せず）を設け
て最適な位相補償を行うことができる。

なお、上述の実施例は主として電流形インバータを対象
としたが、電圧形インバータの場合も同様に制御するこ
とができる。

ただし、電圧形インバータの場合、電圧位相を変化させ
て制御を行ない、位相差が増加する場合はゲートパルス
の位相を遅らせてインバータ出力電圧位相を遅らせ、位
相差が減少する場合はゲートパルスの位相を進ませてイ
ンパーク出力電圧位相を進ませるよう構成する。

本発明の回路によれば、簡単な構成で位相差の変動を抑
制することにより誘導電動機の乱調現象の発生を防止す
ることができ、性能の向上並びに製造コストの低減に資
する効果が極めて大きい。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種種の設計変更を
施すことができることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインバータ制御回路の一実施例を
示すブロック結線図、第２図は第１図に示す位相差検出
器の作用を示す波形図、第３図は第１図に示すアナログ
変換器の作用を示す波形図、第４図は第１図に示すアナ
ログ変換器に基準位相差に相当するバイアス値を作用さ
せた場合の入力パルス幅と変換されたアナログ値との関
係を示す特性曲線図、第５図は第１図に示す位相角調整
器の特性を示す曲線図である。 １０・・・誘導電動機、１２・・・サイリスク整流器、
１４・・・平滑リアクトル、１６・・・サイリスクイン
バータ、１８・・・周波数変換装置、２０・・・計器用
変圧器、２２・・・変流器、２４・・・電圧波形パルス
化回路、２６・・・電流波形パルス化回路、２８・・・
フリップフロップ、３０・・・位相差検出器、３２・・
・積分回路、３４・・・アナログ量保持回路、３６・・
・アナログ変換器、３８・・・微分演算器、４０・・・
位相角調整器、４２・・・周波数指令端、４４・・・発
振器、４６・・・リングカウンタ、４８・・・パルス増
幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動機駆動用インバータの出力電圧および出力電流
   をそれぞれ電圧波形パルス化回路および電流波形パルス
   化回路を介してフリップフロップ回路により電圧と電流
   との位相差を検出し、この位相差出力のパルス幅をこれ
   に比例した大きさのアナログ量に変換する位相差検出器
   を設け、この位相差検出器の位相差出力の変化量又は変
   化速度に応じた出力を生じる演算器を設け、さらにこの
   演算器の出力に対応してインパークへのゲートパルスの
   位相を調整する位相調整手段を設けて、インバータ出力
   の電圧と電流との位相差が変化した際その変化分を補償
   するよう構成することを特徴とする電動機駆動用インバ
   ータ制御回路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の電動機駆動用インバー
   タ制御回路において、アナログ変換器と演算器との間に
   ゲイン補償回路を設けてなる電動機１駆動用インバ一タ
   制御回路。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の電動機駆動用インパー
   ク制御回路において、前記位相調整手段は、インバータ
   内の個々の可制御弁にパルスを分配するリングカウンタ
   の入力側に挿入配置された位相角調整器であり、この位
   相角調整器によって入力パルスが前記演算器の出力に応
   じて移相されてリングカウンタ夕に与えられるようにし
   たことを特徴とする電動機駆動用インバータ制御回路。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の電動機駆動用インバー
   タ制御回路において、前記位相調整手段はインバータ内
   の個々の可制御弁にパルスを分配するリングカウンタに
   入力パルスを与える電圧周波数変換器であり、この電圧
   周波数変換器にはインバータの周波数を指令する本来の
   入力に前記演算器の出力を加算して与えるようにしたこ
   とを特徴とする電動機駆動用インパーク制御回路。