JPS63283495A

JPS63283495A - 電動機制御装置

Info

Publication number: JPS63283495A
Application number: JP62116145A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tanaka; 修田中; Tadao Mose; 茂瀬　忠男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1988-11-21
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2645012B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はインバータを介して交流電動機を可変速運転す
る電動機制御装置に関する。

（従来の技術）近年、交流電動機を可変速駆動するための制御装置とし
て、インバータ回路の出力側に転流用の容量性負荷を接
続したものが提案されてきている。

第４図はかかる従来の電動機制御装置の回路構成図を示
すものである。同図に示すように、電源入力端子２から
の交流入力電力は整流器３によって直流電力に変換され
、直流リアクトル４によって平滑され、インバータ５に
よって可変電圧・可変周波数の交流電力に再変換されて
交流電動機６に供給される。インバータ５の出力端子に
はコンデンサ等の容量性負荷７が接続されている。一方
、制御回路１０は速度基準設定器１１によって設定され
た速度基準に基づいて整流器３並びにインバータ５を制
御する。なお、インバータ５はゲート・ターン・オフ・
サイリスタ等の自己消弧形電力変換素子５Ａおよびこれ
に直列に接続されるサイリスタ５Ｂから構成されている
。

かかる構成において、電源入力端子２から入力された交
流電力は整流器３で直流電力に変換され、直流リアクト
ル４によって平滑化されたうえでインバータ５に入力さ
れ、ここで再び交流電力に変換され交流電動機６及び容
量性負荷７に供給される。

ここで、インバータ５は制御回路１０からの制御信号に
よって交流電動機６を可変速運転するが、この場合のイ
ンバータ５の出力電流Ｉ５と、交流電動機６の入力電流
（−次電流）Ｉ６と、容量性負荷７の入力電流（容量性
負荷電流）Ｉ７の関係は、第３図のベクトル図に示すよ
うになる。すなわち、交流電動機６の入力電流（−次電
流）工。

は、励磁電流成分■ｌｄとトルク電流成分１１．とのベ
クトル和で示され、インバータ５の出力電流Ｉ５は交流
電動機６の入力電流（−次電流）Ｉ６と容量性負荷７の
入力電流（容量性負荷電流）Ｉ７とのベクトル和となる
。なお図中、φは交流電動機６の力率を、βはインバー
タ５の出力端から見た力率（位相角）をそれぞれ示して
いる。

第３図において、インバータ５の出力周波数ｆ５と容量
性負荷７の入力電流すなわち容量性負荷電流工、との関
係は、インバータ５の出力周波数と出力電圧との比が一
定になるように制御するものとすれば、１７°ｃ　ｆ　ｓとなる。このため、インバータ５の出力周波数が低い運
転領域では、励磁電流成分工１ｄより容量性負荷電流エ
フが小さくなるため、インバータ５の出力電流Ｉ５が遅
れ位相となり、力率（位相角）βは負の値を示すことと
なる。このため、インバータ５を構成する自己消弧形電
力変換素子５Ａで強制転流が行なわれる。一方、インバ
ータ５の出力周波数ｆ５が高い運転領域では、励磁電流
成分■　より容量性負荷電流Ｉ７が大きくなり、インｄバタ５の出力電流Ｉ５は進み位相となり、力率（位相角
）βは正の値を示す。この場合、インバータ５を構成す
る自然転流形のサイリスタ５Ｂにより自然転流を行なう
こともできる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述したような電動機制御装置では交流
電動機６と容量性負荷７との間で無効電力の授受を行な
う、いわゆる自励現象が現れ、交流電動機６を安定に運
転することができなくなるという問題点があることは良
く知られている。

従って、本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消し
、交流電動機と容量性負荷の間で無効電力の授受を行な
う自励現象を抑制することのできる電動機制御装置を提
供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明の電動機制御装置は
、交流電力を直流電力に変換する整流器と、この整流器
からの直流電力を交流電力に再変換し、交流電動機およ
びこれに並置される容量性負荷からなる負荷に給電する
インバータと、交流電動機の遅れ無効電力成分を検出す
る第１の検出手段と、容量性負荷の進み無効電力成分を
検出する第２の検出手段と、交流電動機の速度に対応す
る電圧基準と端子電圧とから交流電動機の有効電力成分
基準を演算する第１の演算手段と、この第１の演算手段
によって算出された有効電力成分基準と第１の検出手段
によって検出された遅れ無効電力成分と第２の検出手段
によって検出された進み無効電力成分とのベクトル和を
得る第２の演算手段と、この第２の演算手段によって求
められたベクトル和に対応する電流ベクトルの絶対値を
電流基準として整流器の出力電流を制御する第１の電流
制御手段と、ベクトル和に対応する電流ベクトルを電流
基準ベクトルとしてインバータの出力電流を制御する第
２の電流制御手段と、電流基準ベクトルと有効電力成分
基準との間の位相角に従ってインバータの転流タイミン
グを制御する転流制御手段とを備えたことを特徴とする
。

（作　用）上記手段においては、整流器の出力電流を交流電動機の
有効電力成分に関連付けて制御するため、負荷に対する
出力電圧を整流器の出力電流で制御することが容易とな
り、交流電動機の遅れ無効電力と容量性負荷の進み無効
電力にベクトル的な関連性を持たせた制御を行なうこと
により交流電動機を安定に運転することができる。

（実施例）以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例による電動機制御装置を示す
ものである。同図に示すように、速度基準設定器１１に
よって設定された速度基準０本は電圧基準発生回路１２
と周波数基準発生回路１３に与えられる。その結果、電
圧基準発生回路１２からは電圧基準Ｖ＊が出力され、周
波数基準発生回路１３からは周波数基準ｆ＊が出力され
る。電圧基準発生回路１２から出力される電圧基準いは
、交流電動機６への入力電圧すなわちインバータ５の出
力電圧を検出する出力電圧検出器１４からの出力電圧検
出信号Ｖと比較され、その偏差が電圧制御回路５に与え
られる。電圧制御回路５は偏差入力に基づいて交流電動
機６の有効電力成分に相当するトルク電流成分基準１１
９を出力する。

また、電圧基準発生回路１２からの電圧基準いと、周波
数基準発生回路１３からの周波数基準ｆ＊とが入力され
る励磁電流成分演算回路１６により励磁電流成分１１ｄ
が交流電動機６の遅れ無効電力成分として求められる。

一方、電圧基準Ｖ１と周波数基準ｆ１とから容量性負荷
電流演算回路１７により容量性負荷電流Ｉ７が進み無効
電力成分として求められる。出力電流基準演算回路＊１８はトルク電流成分基準Ｉ　　１励磁電流酸分ｑ工　、および容量性負荷電流Ｉ７に基づいて、第ｄ３図に示したベクトル和の関係によってインバータ出力
電流基準工　＊を算出する。このインバーり出力電流基
準Ｉ　＊を電流検出器１９によって検出された出力電流
Ｉ５と比較してその偏差を電流制御回路２０に入力する
ことにより位相基準０本を得て、この位相基準０本を位
相制御回路２１に入力することにより整流器３に位相制
御信号αを与え、整流器３を位相制御することによりイ
ンバータ５の出力電流の大きさを制御する。

また、第３図に示したベクトル図の関係から、出力電流
基準演算回路１８で出力電流Ｉ５と出力電圧Ｖの位相角
β（−力率）を算出し、これを転流制御回路２２に入力
して、周波数基準ｆ１と力率（位相角）βとからインバ
ータ５の転流位相のタイミングを制御する。

かかる構成によれば、インバータ回路１６の出力電流１
１の大きさと力率（位相角）βを制御することになり、
交流電動機６の有効電力、遅れ無効電力及び容量性負荷
７の進み無効電力がそれぞれ関係付けられて制御される
。

このように、インバータ５の出力電流Ｉ５を交流電動機
６のトルク電流成分１１．に関連付けて制御することに
より、交流電動機６の遅れ無効電力と容量性負荷７の進
み無効電力による自励現象を制御することができるため
、交流電動機６の安定した運転を実現することができる
。

第２図は本発明の他の実施例に係る電動機制御装置を示
すものである。この実施例の、第１図の構成と異なる点
は、電圧制御回路１５から出力されるトルク電流成分基
重工　＊をすべり周波数補１ｑ供回路２３に入力することによってすべり周波数補償信
号ｆ　＊を求め、これを周波数基準発生日路１３の出力
である周波数基準ｆ＊に加算してすべり補償周波数信号
ｆ　＊とじて転流制御回路２２に入力していることであ
る。

かかる構成によれば、インバータ５の転流位相タイミン
グはすべり補償周波数信号ｆ　＊と力率（位相角）βに
よって制御されることになる。その結果、インバータ５
の出力電流Ｉ５の大きさと位相が制御されることになり
、交流電動機６の有効電力と遅れ無効電力並びに容量性
負荷７の進み無効電力が関係付けられて制御されるため
、一層安定した運転を行なうことができる。一方、すべ
り周波数補償を行なうことによりベクトルの関係がすべ
り周波数分だけ補償されるため、第３図に示した関係を
より精度よく保つことができ、従ってより安定した運転
を実施することができる。

なお、上記各実施例においては、交流電動機６ｆ＊等に
基いて演算して求める場合を例示したが、交流電動機６
の端子電圧、−次電流、−次局波数からベクトル的に演
算して求めてもよい。また、容量性負荷７の入力電流（
容量性負荷電流）１７本についても電圧基準Ｖ　と周波数基準ｆ零等に基いて求
める場合を例示したが、容量性負荷７に電流検出器を設
けて直接検出するようにしてもよい。

さらに、上記各実施例では、電流検出器１９を整流器３
の入力側（一定周波数）に設置することによってインバ
ータ５の出力電流Ｉ５を検出しているが、電流検出器は
整流器３の出力側に設けても同様効果を得ることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば交流電動機の有効電力と遅れ無効電力及
び容量性負荷の進み無効電力がベクトル的な関係を保っ
た状態でインバータの出力電流が決められるため、イン
バータの出力電流が正しいベクトル関係になるように制
御され、その結果、自励現象と呼ばれる交流電動機と容
量性負荷との間で行なわれる無効電力の授受が抑制され
るため、交流電動機を安定に運転することのできる電動
機制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電動機制御装置のブロ
ック図、第２図は本発明の他の実施例に係る電動機制御装置のブ
ロック図、第３図は電動機制御に係る各種パラメータの関係を説明
するためのベクトル図、第４図は従来の電動機制御装置のブロック図である。３・・・整流器、４・・・直流リアクトル、５・・・イ
ンバータ、６・・・交流電動機、７・・・容量性負荷、
１２・・・電圧基準発生回路１３・・・周波数基準発生
回路、１５・・・電圧制御回路、１６・・・励磁電流成
分演算回路、１７・・・容量性負荷電流演算回路、１８
・・・出力電流基準演算回路、２０・・・電流制御回路
、２１・・・位相制御回路、２２・・・転流制御回路、
２３・・・すべり周波数補償回路。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄器第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、交流電力を直流電力に変換する整流器と、この整流
器からの直流電力を交流電力に再変換し、交流電動機お
よびこれに並置される容量性負荷からなる負荷に給電す
るインバータと、前記交流電動機の遅れ無効電力成分を
検出する第１の検出手段と、前記容量性負荷の進み無効
電力成分を検出する第２の検出手段と、前記交流電動機
の速度に対応する電圧基準と端子電圧とから交流電動機
の有効電力成分基準を演算する第１の演算手段と、この
第１の演算手段によって算出された有効電力成分基準と
前記第１の検出手段によって検出された遅れ無効電力成
分と前記第２の検出手段によって検出された進み無効電
力成分とのベクトル和を得る第２の演算手段と、この第
２の演算手段によって求められたベクトル和に対応する
電流ベクトルの絶対値を電流基準として前記整流器の出
力電流を制御する第１の電流制御手段と、前記ベクトル
和に対応する電流ベクトルを電流基準ベクトルとして前
記インバータの出力電流を制御する第２の電流制御手段
と、前記電流基準ベクトルと有効電力成分基準との間の
位相角に従って前記インバータの転流タイミングを制御
する転流制御手段とを備えたことを特徴とする電動機制
御装置。２、転流制御手段は有効電力成分基準に基づいて演算さ
れたすべり周波数基準を周波数基準に加算する手段を備
えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の電動機制御装置。