JPS63268498A - 電動機駆動用インバ−タの加減速切換え回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、交流電動機の電圧と周波数との比率を最適
な状態で加減速運転させることができる電動機駆動用イ
ンバータの加減速切換え回路に関する。

〔従来の技術〕

第３図は電動機駆動用インバータの従来例を示す制御ブ
ロック図である。この第３図において、交流電源２から
の交流電力は電源側変換器３により直流に変換され、平
滑コンデンサ４を介してトランジスタインバータ５に入
力されるのであるが、このトランジスタインバータ５は
その入力直流を所望の電圧と周波数の交流電力に変換す
るので、誘導電動機６を可変速運転させることができる
。

トランジスタインバータ５が出力する交流の電圧と周波
数は次のようにして決定される。すなわち誘導電動機６
の速度を速度設定器１１で設定すると、加減速度演算回
路１２は入力された速度設定信号を所定の時間変化率で
変化する速度指令信号に変換して出力する。電圧・周波
数変換回路（以下ではＶ／Ｆ変換回路と略記する）１３
はこの速度指令信号にもとづいて、トランジスタインバ
ータ５が出力するべき周波数信号を出力する。一方電圧
・周波数パターン発生回路（以下ではＶ／Ｆパターン発
生回路と略記する）１４は、上述の周波数信号とは所定
の相関関係にある電圧信号を出力するので、パルス幅変
調回路１５はＶ／Ｆ変換回路１３から出力される周波数
信号と、Ｖ／Ｆパターン発生回路１４から出力される電
圧信号、ならびに図示されていない搬送波発生回路から
の搬送波を入力し、パルス幅変調制御により得られるパ
ルス列信号を出力し、このパルス列信号がベース駆動回
路１６を介してトランジスタインバータ５へ入力される
ので、このトランジスタインバータ５を構成している各
トランジスタが順次オン・オフ動作して、速度設定器１
１で設定した速度信号に対応する電圧と周波数の交流電
力を出力する。

速度設定器１１の速度設定信号を低下あるいは零にする
と、これに対応してトランジスタインバータ５が出力す
る交流の電圧と周波数も低下するので、高速回転してい
た誘導電動機６の運動エネルギーは電気エネルギーに変
換され、このエネルギーはトランジスタインバータ５と
電源側変換器３とを介して交流電源２へ返還される。す
なわち誘導電動機６は、減速時には回生制動が作用する
ことになり、急速にその速度を減少させることができる
。

第４図は第３図の従来例回路に使用しているＶ７Ｆパタ
ーン発生回路の特性をあられしたグラフであって、第４
図（イ）は電圧と周波数とが直線的な関係にある場合を
、第４図（ロ）は低速度領域で強め励磁を行う場合をそ
れぞれがあられしており、いずれも横軸は周波数を、縦
軸は電圧をあられしている。

誘導電動機で代表される交流電動機を可変速運転させる
場合には、第４図（イ）に示すように電圧と周波数とは
直線的な関係、すなわち電圧と周波数との比を一定にす
るのが最適であることは良く知られている。しかしなが
ら低速領域では内部電圧降下を無視できなくなることか
ら、これを補償するために、低速領域では強め励磁を行
い、中速・高速領域では電圧と周波数との比を一定にす
るようなＶ／Ｆパターン（第４図（ロ）参照）が使用さ
れるようになった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図（ロ）に図示のように、低速領域では強め励磁と
なるＶ／Ｆパターンは、誘導電動機６を加速、すなわち
停止状態から立上げる場合には好適であって、円滑にそ
の速度を上昇させることができる。

しかしながら減速させる場合にも、低速領域に入ると、
そのときの周波数にくらべて電圧が高くなることから過
励磁となり、この過励磁に起因して過大な電流が流れる
不都合を生じるので、やむを得ず加速特性を犠牲にして
第４図（イ）の特性のもの採用する場合もあった。

そこでこの発明の目的は、可変速運転をする交流電動機
が加速運転するさいにも、減速運転するさいにもつねに
最適のＶ／Ｆパターンで運転できるようにすることにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の加減速切換え回
路は、インバータが出力する交流の電圧と周波数とを所
定の比率にして変化させることにより、交流電動機を可
変速運転させる電動機駆動用インバータにおいて、前記
交流電動機が加速中か減速中かを判別する加減速判別手
段と、この交流電動機に印加する電圧と周波数との比率
が加速運転に最適なパターンを発生する加速Ｖ／Ｆパタ
ーン発生手段と、同該交流電動機に印加する電圧と周波
数との比率が減速運転に最適なパターンを発生する減速
Ｖ／Ｆパターン発生手段と、前記加減速判別手段の判別
信号に従って前記加速Ｖ／Ｆパターン発生手段あるいは
減速Ｖ／Ｆパターン発生手段のいずれかを切換えて選択
する切換え手段と、この切換え手段動作時に信号が急変
するのを防止する信号急変抑制手段とを備えるものとす
る。

〔作用〕

この発明によれば、交流電動機を加速するのに最適な、
たとえば低速度領域で強め励磁がなされるようになって
いるν／Ｆパターンを出力する加速Ｖ／Ｆパターン発生
回路と、減速するのに最適な、たとえば全速度領域でＶ
／Ｆの値が一定であるようなＶ／Ｆパターンを出力する
減速Ｖ／Ｆパターン発生回路とを備え、交流電動機の運
転モードが加速か減速かを判別すると、これに対応して
、上記の両Ｖ／Ｆパターン発生回路のうちいずれか一方
を選択できるように回路を構成する。さらに、加速と減
速とが交互に急激に繰返されるのに従ってＶ／Ｆ信号も
急、変することは不都合であることから、この信号急、
変を抑制する回路を付加することで、常に最適なＶ／Ｆ
の値で加速あるいは減速を行えるようにするものである
。

〔実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す制御ブロック図である。

この第１図において、交流電源２には電源側変換器３を
接続して、この電源側変換器３の直流出力を平滑コンデ
ンサ４を介してトランジスタインバータ５へ与え、当該
トランジスタインバータ５が変換出力する可変電圧・可
変周波数の交流電力を誘導電動機６へ供給することによ
り、この誘導電動機６を所望速度で駆動するのであるが
、減速時にはこの誘導電動機６の運動エネルギーを交流
電源２へ返還する回生制動により、その速度を素早く低
下できることは、第３図に示す従来例回路の場合と同じ
である。

また、誘導電動機６を所望速度で運転させるために、そ
の速度を設定する速度設定器１１、速度設定信号を所定
の時間変化率で変化する速度指令信号に変換する加減速
度演算回路１２、速度指令信号を周波数信号に変換する
Ｖ／Ｆ変換回路１３、周波数信号と電圧信号、および図
示を省略している搬送波発生回路からの搬送波を入力し
て、パルス幅変調されたパルス列信号を出力するパルス
幅変調回路１５、このパルス列信号からトランジスタイ
ンバータ５をオン・オフ制御する信号を出力するベース
駆動回路１６を備えて、トランジスタインバータ５から
所望の電圧と周波数の交流電力を出力させるようにして
いるのも、第３図に示す従来例回路の場合と同じである
。

本発明においては、加減速度演算回路１２八人力する速
度設定信号と、これから出力する速度指令信号とから、
誘導電動機６を加速しているのか、それとも減速してい
るのかを判別する加減速判別回路２１　と、この加減速
判別回路２１の判別信号に従って切換え動作を行う２＆
１１の切換えスイッチ２２Ａ、２２Ｂと、電動ｉ！ａ６
の加速ニ最適なり／Ｆハターンを出力する加速Ｖ／Ｆパ
ターン発生回路２３　と、この電動機６の減速に最適な
Ｖ／Ｆパターンを出力する減速Ｖ／Ｆパターン発生回路
２４　と、加速または減速のＶ／Ｆパターンに切換えた
ときに生じる信号の２、変を緩和子るための信号急変抑
制回路２５とが備えられている。

第２図は交流電動機の加速と減速に最適なＶ／Ｆパター
ンの１例を示したグラフであって、横軸は周波数を縦軸
は電圧をあられしている。

この第２図における破線は電動機の加速に適合したＶ／
Ｆパターンであって、低速度領域では強め励磁がなされ
るようになっている。また第２図における１点鎖線は電
動機の減速に適合したＶ／Ｆパターンであって、全速度
領域において、電圧と周　。

波数との比率は一定している。

そこで第１図に示す加速Ｖ／Ｆパターン発生回路２３は
第２図に示す破線の特性を発生し、第１図の減速Ｖ／Ｆ
パターン発生回路２４　は第２図における１点鎖線の特
性を発生するようにしておき、誘導電動機６の運転モー
ドが加速であるか減速であるかを加減速判別回路２１で
判別すれば、この判別信号に従って切換えスイッチ２２
Ａと２２Ｂとを切換えるので、トランジスタインバータ
５からは、当該誘導電動機６にとって最適な電圧と周波
数の交流が出力されることになる。

なお低速度の領域で、運転モードが加速から減速へ、あ
るいはその逆に減速から加速へ急激に切換わるとき、パ
ルス幅変調回路１５へ入力される電圧信号が急激に変化
することになって不都合である。そこで本発明において
は、たとえば積分回路で構成されている信号急変抑制回
路２５を切換えスイッチ２２Ｂの後段に設置することに
より、信号の変化を緩和させている。

第１図に示す実施例回路では通常のインバータの場合を
図示しているが、磁束制御形インバータの場合には、Ｖ
／Ｆパターン発生回路２３　と２４　とをそれぞれ加速
と減速に最適な磁束量演算回路に置換し、信号急変抑制
回路２５を磁束急変抑制回路に置換するならば、誘導電
動機６の運転モードに適した磁束を出力することになる
のであって、第１図に示す実施例回路とその趣旨は同じ
であるから、磁束制御形インバータの図示は省略する。

〔発明の効果］ この発明によれば、可変速運転を行う交流電動機の加速
に最適なＶ／Ｆパターンを発生する加速Ｖ／Ｆパターン
発生手段と、減速に最適なＶ／Ｆパターンを出力する減
速Ｖ／Ｆパターン発生手段とを備え、電動機の運転モー
ドに従って両Ｖ／Ｆパターン発生手段のうちのいずれか
一方を選択することにより、加速時に低速度領域におけ
る励磁不足や、減速時に低速度領域において過電流状態
になる不都合を回避でき、円滑に加減速運転を行うこと
ができる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す制御ブロック図であり、
第２図は交流電動機の加速と減速に最適なＶ／Ｆパター
ンの１例を示したグラフである。第３図は電動機駆動用
インバータの従来例を示す制御ブロック図、第４図は第
３図の従来例回路に使用しているＶ／Ｆパターン発生回
路の特性をあられしたグラフである。 ２・・・交流電源、３・・・電源側変換器、４・・・平
滑コンデンサ、５・・・トランジスタインバータ、６・
・・誘導電動機、１１・・・速度設定器、１２・・・加
減速度演算回路、１３・・・Ｖ／Ｆ変換回路、１４・・
・Ｖ／Ｆパターン発生回路、１５・・・パルス幅変調回
路、１６・・・ベース駆動回路、２１・・・加減速判別
回路、２２Ａ。 ２２Ｂ・・・切換えスイッチ、２３・・・加速Ｖ／Ｆパ
ターン発生回路、２４・・・減速Ｖ／Ｆパターン発生回
路、第１記 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）インバータが出力する交流の電圧と周波数とを所定
   の比率にして変化させることにより、交流電動機を可変
   速運転させる電動機駆動用インバータにおいて、前記交
   流電動機が加速中か減速中かを判別する加減速判別手段
   と、この交流電動機に印加する電圧と周波数との比率が
   加速運転に最適なパターンを発生する加速Ｖ／Ｆパター
   ン発生手段と、同該交流電動機に印加する電圧と周波数
   との比率が減速運転に最適なパターンを発生する減速Ｖ
   ／Ｆパターン発生手段と、前記加減速判別手段の判別信
   号に従って前記加速Ｖ／Ｆパターン発生手段あるいは減
   速Ｖ／Ｆパターン発生手段のいずれかを切換えて選択す
   る切換え手段と、この切換え手段動作時に信号が急変す
   るのを防止する信号急変抑制手段とを備えていることを
   特徴とする電動機駆動用インバータの加減速切換え回路
   。