JPS602880B2 - 交流電動機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電動機の制御方法に関するものである。

交流電動機を電圧形ィンバータで可変遠運転を行なう場
合、一般的にＶ／Ｆ（インバータの出力電圧／周波数）
一定制御を行なう。

いま、電圧形ィンバータの交流入力電圧（受電電圧）降
下時でも安定したＶ／Ｆ−定制御を行なうことをマイク
ロコンピュータとアナログ回路（従来の自動電圧制御回
路）とを縄合せて行なう自動電圧制御回路が考えられる
。

自動電圧制御回路で問題となるのは、受電電圧降下時か
ら複竃時に電圧形ィンバータの出力電圧が過渡的にはね
上るという現象である。

受電電圧降下時には順変換器の出力電圧（直流電圧）も
降下するため、ィンバータ出力電圧一定制御を行なうた
めには、電圧設定値とィンバータ出力蟹圧の検出値との
偏差信号を増幅して、インバータ制御を行なうためのパ
ルス幅制御回路へ供Ｖ給する積分型電圧増幅器の出力が
増加してパルス幅制御回路の入力（電圧係数）が大きく
なる。この電圧増幅器の働きにより停電（受電電圧降下
）時の電圧一定制御が可能となる。しかし受電電圧が正
常な値に復電したときには電圧係数が正常値より大きく
なっているため出力電圧が過渡的にはね上がるという現
象が発生する。本発明はこのような問題を解決し、電圧
形ィンバータへの交流入力電圧降下時の交流電動機に対
する電圧一定制御とも復電時のィンバータ出力電圧が過
渡的に過電圧にはね上るのを防止するようにした交流電
動機の制御方法を提供しようとするもので「以下実施例
を用いて説明する。

第１図は本発明に係る交流電動機の制御方法の一実施例
を示し、同図において川ま３相交流入力を直流に変換し
て出力する丹頂変換器、２は頗変換器１の出力端間に並
列接続された電解コンデンサ、３は日頃変換器１の出力
が供給される逆変換器であって、ここでは逆変換器３の
スイッチング素子はトランジスタで構成されている。

また４は逆変換器３の出力が供給される交流電動機（同
期電動機又は誘導電動機）、５は逆変換器３の出力電圧
を検出するためのトランス、６はトランス５の出力を整
流して直流電圧Ｖｄａを取り出す整流器、７は順変換器
１の入力側の受電電圧（３相交流入力電圧）を検出する
トランスであって、トランス７の出力は整流器８で整流
されて入出力ボート（１′０ボートという）９に供給さ
れる。１０はマイクロコンピュータの中央処理装置（Ｃ
ＰＵと略称する）、１１はマイクロコンピュータ内蔵の
メモリ、１２はディジタルーアナログ変換器（Ｄ／Ａ変
換器という）、１３はＣＰＵＩＯの指令にもとづいて設
定された電圧を○／Ａ変換して得られる電圧設定値ＶＳ
とィンバ−夕出力電圧検出値Ｖｄｃｔとをつき合せて偏
差信号を取り出すつき合せ回路、１４は出力電圧抑制機
能（リミツタ機能）を備えた積分型電圧増幅器であって
、この蟹圧増幅器１４ａと、この電圧増幅器亀４ａの両
端間に並列接続された可変抵抗器１４ｂとコンデンサ１
４ｃの直列体と、この直列体と並列接続されたりし−接
点（ｂ接点）１４ｄとからなる。

１５はクッション設定電圧値＋Ｖｃとクッション回路１
６の出力のフィードバック値とのつき合せるつき合せ回
路であって、このつき合せ回路１５の出力はクッション
回路１６へ供給される。

このクッション回路ｉ６‘ま入力信号にもとづいてブロ
ック内図示の時間ｔ対電圧Ｖ特性を有する出力をリミッ
タ回路１７へ送出するものである。１８はクッション回
路１６の入出力端間に並列接続されたコンデンサ〜 １
ｇ‘まコンデンサー８と並列接続されたりし−接点（ｂ
接点）であって「リレー接点１奪ｄと１９‘ま同一リレ
ーのｂ接点である。

電圧増幅器１４ａの出力電圧抑制値はリミッタ回路１７
の出力にもとづいて決定される。２川ま積分型増幅器１
４の出力をアナログーディジタル変換するためのアナロ
グーディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器という）、２８は
ＣＰＵ官肌こよるソフト処理で切換えを行なう切榛回路
であって、この切換回路軍亀はＡノ口変換器２８の出力
（電圧係数）をマイクロコンピュータのＣＰＵＩＯの指
令にもとづいてコンピュータメモリａｌｌこ記憶したり
「 またマイクロコンピュータのＣＰＵＩＱの指令にも
とづいてメモリ１“と記憶しておいた電圧係数を取り出
してパルス幅制御回路２２に供給したり「 またＡノＤ
変換器２■の出力（電圧係数）をパルス幅制御回路２２
に供給したりすることができるようにＣＰＵ量Ｗくよる
ソフト処理で自由に切換えがなされる。

２２はパルス幅制御回路であってＬこのパルス幅制御回
路２２にはＲＯＭ（リードオンリメモリ）が内蔵されて
おりこのＲＯＭに三角波ト正弦波のデータが格納されて
いる。

このパルス幅制御回麓２２にはＣＰＵＩＯの指令にもと
づいて周波数設定信号が供Ｖ給されており「 この周波
数設定信号でもつてＲＯＭのアドレスのサンプリング時
間を変えることができ、また入力される鰭圧係数でもつ
て、三角波や正弦波の振幅を変えることができる。パル
ス幅制御回路２２では「三角波と正弦波の交点をコンパ
レータで比較し、正弦波が三角波より大きも、とき「ゲ
ートオン信号に相当する論理“１”を送出し、正弦波が
三角波より小さいとき「ゲートオフ信号に相当する論理
“０”を送出する。パルス幅制御回路２２から、これら
論理“１”又は‘‘０”の制御信号が逆変換器３のゲー
ト回路へ送出され、ゲート回路はこれら制御信号にもと
づいて逆変換器３をパルス幅制御する。２３，２４は配
線用しや断器である。

なお自動電圧制御装置ＡＶＲ（アナログ処理部分）はト
ランス５，７と整流器６，８とつき合せ回路１３，１５
と積分型電圧増幅器１４とクッション回路１６とりミツ
タ回路１７とコンデンサ１８とＩＪレー接点１９とＡ／
Ｄ変換器２０などからなる。このような構成の動作につ
いて第２図を用いて説明する。

いまィンバータ装置の運転指令が入ると、リレー接点１
４ｄ，１９がオフされる。

始動時にクッション設定信号がつき合せ回路１ ５に加
えられ、つき合せ回路１５の出力によりクッション回路
１６が動作し、クッション回路１６のブロック内図示の
出力がリミツタ回路１７に入力され、リミツタ回路１７
の出力にもとづいてリミッタ付蟹圧増幅器１４ａの出力
電圧抑制値を連続的に変えている。一方、逆変換器３の
出力電圧の検出値Ｖｄｄはつき合せ回路１３に供聯合さ
れ、又順変換器１への入力電圧（受電電圧）を整流器８
で整流して得られる検出電圧は１／０ポ−ト９に供甥貧
され、１ノ０ボート９から入力に対応した出力をＣＰＵ
ＩＯに送出し、停電、復電の判別データとして用いる。

ＣＰＵＩＯの指令にもとづいてＤ／Ａ変換器１２を介し
て供給される出力周波数に対応した電圧（Ｖ／Ｆ一定に
なるように）設定値Ｖｓはつき合せ回路１３へ供給され
る。このつき合せ回路１３で電圧設定値Ｖｓと電圧検出
値Ｖｄｅｔとの偏差信号を積分型電圧増幅器１４に供給
される。積分型電圧増幅器１４の出力は設定電圧ＶＳと
検出電圧Ｖｄｅｔとを一致させるような電圧係数であり
、これをＡ／Ｄ変換器２０で変換してパルス幅制御回路
２２に供給される。この場合積分型電圧増幅器１４の出
力は電圧増幅器１４ａの出力側の出力電圧抑制値にもと
づいて決定される。始動後一定時間後には電圧増幅器１
４ａの出力電圧抑制値は一定値に固定される。パルス幅
制御回路２２は入力される自動電圧制御装置ＡＶＲによ
る電圧係数とＣＰＵＩＯの指令にもとづいて供給される
周波数設定信号とを入力し、これにもとづいて逆変換器
３のゲート回路へパルス幅制御信号を送出し、このゲー
ト回路の出力にもとづき逆変換器３のゲート制御をする
ことになる。時刻ｔ，になると、第２図ａのように受電
々圧が降下し始める。

この場合受電々圧降下時には、電圧設定値Ｖｓは一定の
ため、従来は積分型電圧増幅器１４が自動的に逆変換器
３の出力電圧を電圧設定値Ｖｓと一致させるよう電圧係
数を上昇させるよう働く。よって、電圧係数は正常時の
値より大きな値となってしまい、このため復電時にその
電圧係数のままで、運転を行なうと出力過電圧現象が発
生する。そこで、本発明では、受電電圧降下時に、受電
電圧が正常時の９０％になったことをＣＰＵＩＯにて検
出し、そのときの時刻ｔ２の電圧係数、即ちＡ／Ｄ変換
器２０の出力をメモリ１１に記憶させる（第２図ｂ，ｃ
参照）。

このときの電圧係数値を電源正常時の電圧係数と考える
。そして第２図ａのように受電電圧が低下し、出力電圧
あるいは負荷電動機のトルクが確保出来るまでは積分型
電圧増幅器１４の出力をＡ／Ｄ変換器２０を介して得ら
れる出力により自動電圧制御を行ない、電圧係数を上昇
させることにより出力電圧一定（Ｖ／Ｆ一定）制御を実
行する（第２図ｂ，ｄ参照）。時刻ｔ３で第２図ａの如
く受電電圧が７０％に復電すると、これをＣＰＵＩＯに
より検出して積分型電圧増幅器１４を制御しや断し、即
ちリレー接点１４ｄ，１９をオンとし、電圧係数として
先に受電電圧９０％降下時にメモリ１１に記憶した値を
ＣＰＵＩＯからの指令で切換回路２１を介してパ‐ルス
幅制御回路２２に供Ｖ給される（第２図ｂ，ｃ参照）。
従って、時刻らからはパルス幅制御回路２２にはＡ／○
変換器２０の出力である電圧係数に代わって受電電圧９
０％降下時にメモリ１１に記憶しておいた電圧係数が供
ｖ給される（第２図ｂ参照）。パルス幅制御回路２２
はこれら電圧係数および周波数設定信号にもとづいて所
望のパルス幅制御信号を逆変換器３のゲート回路に供給
し、このゲート回路の出力により逆変換器３をゲート制
御する。このようにマイクロコンピュータのメモリ１１
に記憶しておいた電圧係数を用いることにより従来では
電圧係数がはね上ってしまうのを下げて電圧形ィンバー
タの出力過電圧を防止している。一方、時刻ｔ３でリレ
ー接点１４ｄ，１９のオンにより積分型電圧増幅器１４
およびクッション回路１６は放電により入出力端電圧は
零となる。やがて、時刻ｔ４で復電が確認されると、積
分型電圧増幅器富４およびクッション回路１６の各接点
１４ｄ，１９はオフする。従って接点１４ｄ，１９のオ
フにより積分型電圧増幅器官４およびクッション回路１
６の制御しや断が解除されると、クッション回路１６の
出力電圧は経時的に立上り「 この出力がリミッタ回路
１７に供給され、そのリミッタ回路１７の出力にもとづ
いて電圧増幅器１４ａのリミッ夕値を第２図ｂに示すィ
の点線のようにクッション回路１６の出力にもとづいて
０から徐々に立上げて行く。この積分型蟹圧増幅器蔓４
の出力がリミッタ値に対応して立上っていく。そしてこ
の電圧増幅器１４ａの出力にもとづく電圧係数が、復電
時ＣＰＵ１０からセットした電圧係数と一致した時刻ｔ
５で、ＣＰＵＩＱによるソフト処理で自動電圧制御装置
ＡＶＲ側に切換えて正常運転に復帰させる（第２図ｄ参
照）。

この場合、時刻ｔ５以後、積分型電圧増幅器１４の出力
電圧値は電圧設定Ｖｓと出力電圧ｙｄｅｔが一致するよ
うに動作する。そして、ほぼ停電発生前の電圧係数（積
分型電圧増幅器１４の出力電圧）と一致して、そして「
正常動作に復帰する（第２図ｂ参照〉。上述した本発明
を用いれば、次のような種々の効果を奏する。｛１｝
コンピュータ（マイクロコンピュータ）による制御とア
ナログ制御回路とを組み合せたことにより、従来のアナ
ログ回路（自動電圧制御回路）の利点を生かすことがで
きる。

（２１ 受電電圧降下時の出力電圧一定制御は積分型リ
ミッタ付電圧増幅器により通常の動作のままで円滑に行
なうことができる。

糊 コンピュータ（マイクロコンピュータ）を応窮した
ことにより、交流入力電圧が第１の所定鷲圧に下ったと
き、自動電圧制御装置の出力である電圧係数を前記コン
ピュータのメモリに記憶させておくことができ、前記交
流入力電圧が第３の所定電圧値まで復電すると、積分型
リミッ夕付電圧増幅器を制御しや断し、自動電圧制御装
置の出力である電圧係数に代えて前誌コンピュ−タメモ
リに記憶しておいた電圧係数を用いることにしたので、
復電時の過渡的な出力過電圧を押えることができる。

【４’自動電圧制御装置にクッション回路を付加し「
このクッション回路の出力にもとづいて積分型リミッタ
付蟹圧増幅器のりミッタ値を零から立上げて行くように
したので「復電後の自動電圧制御系への復帰が容易とな
り〜復電時のソフト処理が非常に簡単となる。

‘５１ ソフトとハードの組み合せにより停電（受電電
圧降下）→復電時の電圧一定制御が安定に〜かつ円滑に
実行され、復電時の過電圧も防止できることになる。

図面の簡単な譲頚 第１図は、本発明による交流電動機の制御方法の一実施
例を示す構成図、第２図ａ〜ｄは第ｉ図の動作説明図で
あって、図中亀は日頃変換器、２は電界コンデンサ、３
は逆変換器、６，８は整流器、９は１／０ボート、１０
はＣＰＵ、１１はメモリ「 １２は○ノＡ変換器、１３
，１５はつき合せ回路〜 ｉ４は積分型リミツタ付電圧
増幅器、軍４ｄ，１９はリレー接点、１６はクッション
回路、１１はリミッタ回路、２０はＡ／Ｄ変換器「２１
は切換回路、２２はパルス幅制御回路を示す。

第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電圧形インバータの出力周波数にもとづく、かつ電
   圧と周波数の比一定による電圧設定値と該インバータの
   出力電圧とをつき合せて得られる偏差信号を積分型リミ
   ツタ付電圧増幅器に供給し、この積分型リミツタ付電圧
   増幅器の出力をアナログ−デイジタル変換して得られる
   自動電圧制御装置の電圧係数をパルス幅制御回路に供給
   し、前記パルス幅制御回路にて入力される設定周波数と
   電圧係数とから前記インバータをパルス幅制御し、前記
   インバータ出力を交流電動機に供給して交流電動機を制
   御する交流電動機の制御方法において、前記交流入力電
   圧をコンピユータに取込むと共に前記パルス幅制御回路
   はメモリを内蔵しており、コンピユータからの周波数設
   定信号と電圧係数とを入力し、この内蔵されているメモ
   リに収納されたデータを用いてインバータのパルス幅制
   御信号を送出するようにし、前記交流入力電圧が第１の
   所定電圧に下ったときその時点における前記自動電圧制
   御装置の電圧係数をコンピユータのメモリに記憶させ、
   さらに前記交流入力電圧が第２の所定電圧に降下してか
   ら第３の所定電圧に復電するまで、前記自動電圧制御装
   置による制御を前記積分型リミツタ付電圧増幅器により
   行ない、前記交流入力電圧が第３の所定電圧値まで復電
   すると、前記積分型リミツタ付電圧増幅器を制御しや断
   し、前記自動電圧制御装置からの電圧係数に代えて前記
   コンピユータのメモリに記憶しておいた電圧係数を前記
   パルス幅制御回路に与え、復電を再確認後前記積分型リ
   ミツタ付電圧増幅器の制御しや断を解除し、前記積分型
   リミツタ付電圧増幅器のリミツタ値を零からクツシヨン
   回路の出力にもとづいて立上げて行き、前記積分型増幅
   器の出力が前記メモリに記憶しておいた電圧係数と一致
   した時点で前記自動電圧制御装置の出力を再び前記パル
   ス幅制御回路に供給して、インバータ正常運転に復帰さ
   せるようにしたことを特徴とする交流電動機の制御方法
   。