JPS63268499A - 誘導電動機の速度制御装置 - 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、誘導電動機の速度制御装置、詳しくは回生
運転時においてもカ行時と同等のモータ特性を有し、特
に磁気音の発生を抑えるようにした誘導電動機の速度制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来誘導電動機（以下、１Ｍと記す）は小型。

堅牢、安価な定速モータとして一般家庭の電気掃除機等
から工場の各種機械等の用途に用いられてきた。

ここで、上記ＩＭの回転数ＮはＩＭの一次側に加えられ
る電源周波数ｆに応じて変化し、このＮと「との間には
次式の関係がある。

ｒ　：電源周波数 ω、：ＩＭの実行角速度 ω、：ＩＭの辷り角速度 Ｎ　：回転数 Ｐ　：極致 一方、最近の半導体技術やソフトウェア技術の向上によ
り可変周波数電源が実用化され、上記周波数ｆを変化さ
せることによりＩＭの回転数Ｎを制御することが可能な
インバータ制御が用いられるようになってきた。

更に、最近では単なるインバータ制御′に留まらず、Ｉ
Ｍの一次側に印加される電流のトルク電流成分と励磁電
流成分とを別々に制御するベクトル制御理論によりＩＭ
を急激な加減速にも耐えうるようにしたベクトル制御装
置も登場してきている。

ここで、従来のインバータを用いたＩＭの速度制御装置
の一例を第４図によって説明する。

図示のようにＩＭの速度制御装置１００は整流器１０３
．インバータ１０４．駆動回路１０９等により構成され
ている。

即ち、三相の商用型１ｔｏｔがヒユーズ１０２ａ、１０
２ｂ、１０２ｃを夫々介して整流器１０３に印加されて
いて、この整流器１０３により整流された直流電圧がイ
ンバータ１０４の入力側に加えられる。

そして、このインバータ１０４において適宜の周波数変
換が行なわれ、ＩＭＩ　Ｏ５に対し各種の周波数で一次
電流が印加され、その結果ＩＭＩＯ５はインバータ１０
４から出力される周波数に応じてその回転速度が制御さ
れる。

この第４図に示した回路構成により１Ｍ１０５に対して
は外部から加速指令、定速指令等がなされ、更には減速
指令が加えられることがあり、これらの各指令に応じて
１Ｍ１０５は様々な制御がなされる。

この減速指令が加えられた場合には電気的ブレーキをか
ける必要があるために１Ｍ１０５の一次周波数を下げる
と、この１Ｍ１０５は発電機として動作し周知の回生運
転となる。

すると、１Ｍ１０５から回生された電力はインバータ１
０４を介して整流器１０３の出力側に印加されることと
なり、インバータ１０４の直流入力回路の直流電圧がア
ップしてしまう。

このようにインバータ１０４の入力直流電圧がアップし
てしまうと１Ｍ１０５の端子電圧がアップしてしまい、
その結果ＩＭ１０５のモータ特性を悪化させ、特に磁気
音がアップしてしまうことになる。

このような磁気音アップは、工場のように周囲が騒がし
いところではそれ程大きな問題とはならないが、例えば
ＩＭを静粛なオフィスに用いられることがある空調機に
用いた場合には少しでもこの磁気音を下げることが望ま
れる。

そのための手段として従来は前記第４図に示すように、
整流器１０３の出力側（即ち、インバータ１０４の入力
側）にダミー抵抗１０６とトランジスタ１０７とからな
る直列回路を設けておき、この整流器１０３の出力電圧
が所定の電圧を超えたなら定電圧ダイオード１０８によ
りこれを検知し、上記トランジスタ１０７をオンにする
ことにより分流回路を構成して入力電圧を下げると共に
、駆動回路１０９から所定の制御信号をインバータ１０
４に加え、整流器１０３の出力電圧の上昇を防いでいた
。

〔解決しようとする問題点〕

ところで、上述の磁気音発生までのステップを図示する
と第５図に示すようになる。

即ち、加速又は定速運転をしている最中に減速指令が発
せられるとＩＭの辷りがマイナスとなり、その結果ＩＭ
が発電機として作用し回生運転に入る。

すると、インバータを介して直流が回生されるのでイン
バータ入力直流電圧がアップし、このアップした直流電
圧によりモータの磁気音が大きくなっていた。

そして、この直流電圧のアップを定電圧ダイオードで検
知し、この検知した結果に基づいてダミー抵抗をオンに
することで直流電圧のアップを防ぐようにしていた。

しかし、このようにインバータの直流入力電圧がアップ
してからそれを検知したのでは、モータ特性が悪化し、
特に磁気音が大きくなってしまいあまり好ましいもので
はなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、インバータを用
いて一次電流の周波数を変化させて回転数を制御するよ
うにした誘導電動機の速度制御装置において、運転時に
辷り速度がマイナスになったならこれを検出し、回生運
転に切替えインバータ直流入力回路の直流電圧が上昇し
ないようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、ＩＭに対し減速指令が加えられたなら
辷りがマイナスとなるが、このマイナスとなったことを
直ちに検知し即座にダミー抵抗をオンにするようにして
いる（第２図参照）。

従って回生運転によりモータが発電機となったとしても
、この発電機から回生される電圧は上述のようにしてオ
ンになったダミー抵抗により消費されるので、インバー
タの直流電圧がアップしない。よって、ＩＭは回生時に
おいてもカ行時と同様のモータ特性を維持することがで
き、特に磁気音のアップを防ぐことが可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の誘導電動機の速度制御装置を図示の実
施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の誘導電動機の速度制御装置をベクトル
制御理論により制御される装置に用いた場合の電気回路
図である。

図示のように整流器１には三相の商用電源１０１がヒユ
ーズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを夫々介して入力す
るように接続されている。

上記整流器１の内部にはサイリスタ１ａが含まれて構成
されていて、後に述べるようにこのサイリスタ１ａの点
弧角を制御することにより直流出力電圧が制御される。

上記整流器１の出力端はインバータ１０４の入力側に接
続されていて、並列にダミー抵抗２とＮＰＮ型のトラン
ジスタ３との直列回路が接続されている。

上記インバータ１０４の出力側には１Ｍ１０５が接続さ
れ、この１Ｍ１０５の実際の回転数が速度検知器１９に
より検知され、実行速度ω、として加算器２２と２３と
に印加される。

一方、外部から二次磁束指令Φ２がトルク電流成分と励
磁電流成分とを合成するベクトルアナライザー１１と割
算器１２．１６とに印加される。

更に、外部から速度指令ω、が上記加算器２２に印加さ
れ、この加算器２２で加算された前記実行速度ω、と速
度指令ω、とが割算器１２に印加され、この割算器１２
から上記ベクトルアナライザー１１と定数設定器１５と
に印加される。

そして、この定数設定器１５の出力が上記割算器１６に
印加され、その結果が辷り周波数指令ω１として前記加
算器２３に加えられる。

この辷り周波数指令ω、はインバータバッファ２１を介
して前記トランジスタ３のベースとバッファ９の入力端
に印加される。

そして、上記辷り周波数指令ω、はバッファ９から整流
器１を構成するサイリスタ１ａのゲートに印加され、こ
のサイリスタ１ａの点弧角を制御し直流出力電圧を制御
する。

上記辷り周波数指令ω３がマイナスのときはインバータ
バッファ２１で反転されてトランジスタ３をオンにさせ
るので、整流器１の出力側に生じていた電圧がダミー抵
抗２とトランジスタ３とを介して消費される。

また、前記加算器２３の出力端は、ＩＭに与える回転磁
界の速度を決定するベクトル発振器１４に接続されると
共に、前記ベクトルアナライザー１１に接続されている
。

そして、ベクトル発振器１４の出力とベクトルアナライ
ザー１１の出力とが掛算器１３に入力しここでベクトル
合成され、更にこの掛算器１３の出力は三相の電流の信
号に変換する変換器１７を介して電流制御増幅器１８に
加えられ、この電流制御増幅器１８の出力がインバータ
１０４に印加されベクトル制御を行う。

次に、以上のように構成されているＩＭの速度制御装置
の動作を第２図に示すフローチャートに基づいて説明す
る。

商用型５ｔｏｔは整流器１により整流されて所定の直流
電圧がインバータ１０４に供給されている。

そして、１Ｍ１０５がベクトル制御理論により指令Φ２
及び速度指令ω、はいずれもプラスとなっているので、
辷り周波数指令ω、はプラスの信号となっている。

この場合にはインバータバッファ２１にはプラスの信号
が加えられているのでその出力はマイナスとなり、トラ
ンジスタ３はオンとならず、そのためダミー抵抗２には
電流は流れない。

割算器１６に加えられるので、この割算器１６の出力で
ある辷り周波数指令ω、はマイナスとなる。

このマイナスの電圧はインバータバッファ２１を介して
トランジスタ３をオンにするので、このトランジスタ３
とダミー抵抗２を介して電流の消費が行われる。

この状態において１Ｍ１０５が回生運転をすると１Ｍ１
０５が発電機となるが、このようにして上昇した電圧は
上記ダミー抵抗２とトランジスタ３とを介して消費され
るので整流器１の出力側の電圧（即ち、インバータ１０
４の入力電圧）が上昇してしまうことがない。

したがって、インバータの直流電圧がアップしないので
、磁気音を発生することがなく、かつ回生運転時におい
てもモータ特性はカ行時と同様に良好な特性を維持する
ことが可能となる。

次に、上記実施例の変形例を第３図によって説明する。

なお、前記第１図において既に説明済みの部材には単に
符号を付すに留め、重ねて説明することを避ける。

前記第１図に示した実施例においては、辷り周波数指令
ω、がマイナスになると直ちにこれを検知し、ダミー抵
抗２とトランジスタ３とからなるバイパス回路によりイ
ンバータ１０４の直流入力電圧が上昇しないように抑え
ている。

しかし、このようにするとインバータ１０４の直流入力
電圧を極端に下げてしまい、その結果インバータ１０４
が正常に動作しない虞れがある。

このような場合には第３図に示した変形例を適用すれば
よい。

第３図に示したＩＭの速度制御装置は前記第１図に示す
速度制御装置に一点鎖線で囲んで示した電圧制限回路１
０を追加したものである。

即チ、インバータ１０４の入力側に対して並列に、分割
抵抗４ａと４ｂとからなる直列回路カ接続きれている。

この分割抵抗４ａと４ｂとの接続点はコンパレータ６の
プラス端子に接続され、マイナス端子は基準電圧を発生
する電池７のプラス側端子に接続され、この電池７のマ
イナス側端子は接地されている。

上記コンパレータ６の出力端はアンドゲート８の一方の
入力端に接続され、このアンドゲート８の出力端はトラ
ンジスタ３のベースに接続されている。そして、上記ア
ンドゲート８の他方の入力端はインバータバッファ２１
の出力端とバッファ９の入力端との接続点に接続されて
いる。

このように構成すると、辷り周波数指令ω１がマイナス
になったら直ちにダミー抵抗２に電流が流されることが
なく、インバータ１０４の入力端の直流電圧が所定の値
（分割抵抗４ａ、４ｂによって決定される）になったな
ら初めてコンパレータ６の出力端からプラス電圧が発生
する。そして、このコンパレータ６の出力がプラスにな
ったことと、辷り周波数指令ω１がマイナスになったこ
と・との両方の条件が整って初めてダミー抵抗２等に電
流を流し、インバータ１０４の入力電圧の上昇を防ぐよ
うにしている。このようにしても、磁気音の発生を防げ
ると同時に、インバータ１０４の入力電圧が極端に下が
ってしまうのを防ぐことが可能となる。

なお、本実施例においてはベクトル制御理論により回転
制御されるＩＭの場合について述べたが、通常のインバ
ータにより回転制御される場合に適用できるのは勿論で
ある。

〔効果〕

本発明によればＩＭに対し減速指令が発せられ辷りがマ
イナスになったなら、直ちにこれを検知しダミー抵抗を
オンさせることによりインバータの入力電圧の上昇を防
止している。

従って、ＩＭはカ行時と同様のモータ特性となり、特に
磁気音の発生を防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す誘導電動機の速度制御装
置の電気回路図、第２図は本発明の誘導電動機の速度制
御装置の動作を示すフローチャート、第３図は本発明の
誘導電動機の速度制御装置の変形例を示す電気回路図、
第４図は従来の誘導電動機の速度制御装置の一例を示す
電気回路図、第５図は従来の誘導電動機の速度制御装置
の動作を示すフローチャートである。 １・・・整流器、 １ａ・・・サイリスタ、 ２・・・ダミー抵抗、 ３・・・トランジスタ、 ４ａ、４ｂ・・・分割抵抗、 ６・・・コンパレータ、 ７・・・基準電源、 １０１・・・三相の商用電源、 １０５・・・誘導電動機（ＩＭ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータを用いて一次電流の周波数を変化させて
   回転数を制御するようにした誘導電動機の速度制御装置
   において、 運転時に辷り速度がマイナスになったならこれを検出し
   、回生運転に切替えインバータ直流入力回路の直流電圧
   が上昇しないようにしたことを特徴とする誘導電動機の
   速度制御装置。 ２、運転時に辷り速度がマイナスになったならこれを検
   出し、回生運転に切替えインバータ直流入力回路に並列
   に挿入したダミー抵抗をオンさせるようにしたことを特
   徴する特許請求の範囲第１項記載の誘導電動機の速度制
   御装置。