JPS63287385A

JPS63287385A - 誘導機の制御装置

Info

Publication number: JPS63287385A
Application number: JP62121277A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Sasamoto; 笹本　久弥; Toshiaki Okuyama; 俊昭奥山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1988-11-24
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JP2569047B2

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〕本発明は、二次励磁制御可能な誘導機の制御装置に係り
、特にポンプやファンなどの可変速制御に好適な制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特公昭５６−２５８７９号に記載のよう
に５巻線形誘導機の二次側にダイオード順変換器を接続
し、該順変換器に誘導機の二次電流調節用のチョッパを
接続し、該チョッパと並列にダイオードとコンデンサの
直列回路を接続し、該ダイオードを介してコンデンサに
送られる誘導機の二次電力を該コンデンサに並列に接続
した回生用インバータを用いて交流電源に回生する方式
が述べられている。しかし、このものでは、チョッパの
スイッチング損失の低減法に関しては何ら配慮されてい
なかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

チョッパのスイッチング周波数に比例して誘導機の二次
電流（順変換器の出力電流）の脈動が減少するが、反面
、周波数に比例してスイッチング損失が増加する。その
ため両者の兼ね合いから。

スイッチング周波数が決定される。ところで前記電流の
脈動率は、前記周波数を一定に保った場合、電動機の回
転速度が同期速度の約１／２の時最大となり、回転停止
（すべりｓ岬１）及び同期速度近傍（ｓｈｏ）において
最小となる。したがって、周波数をある程度下げても電
流脈動量をｓ＝１／２における値以下に保つことが可能
である。

ところが従来はこのことを考慮せず、チョッピング周波
数を制御していたため、両者の関係を最適に制御できず
、特に定格速度（同期速度付近）においてチョッパのス
イッチング損失が大となる不具合があった。

本発明の目的は、このスイッチング損失を低減すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、二次励磁可能な誘導機と、該誘導機の二次
電圧を直流に変換する順変換器、該順変換器に二次電流
調節用の二次チョッパを接続し、該二次チョッパと並列
にコンデンサとダイオードの直列回路を接続し、かつ前
記コンデンサの電圧を調節する回生チョッパを接続し、
その出力を交流に変換し前記コンデンサからの電力を交
流電源に回生ずる逆変換器を接続して成る装置において
、前記二次チョッパのチョッピング周波数を電動機の回
転速塵に応じて変化させることにより達成される。

〔作用〕

速度調節器からの電流指令信号と電流検出信号との偏差
値ｖｄｚ傘は、三角波発生器よりの出力信号■＾と比較
されて、二次チョッパのオン、オフ制御信号を出す、こ
の時１周波数指令回路の設定により、三角波発生器の出
力周波数は、電動機のすべりがｓ　＝０．５　より、Ｓ
＝Ｏに近づくに従って減少するように変化させる。

これにより定格速度（ｓ’＝ｏ）においてはチョッパの
スイッチング周波数が減少し、そのとき、スイッチング
損失を低減することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図において、１は巻線形誘導電動機（以下ＩＭと称す）
、２はＩＭＩの二次電圧を直流に変換する順変換器（ダ
イオード整流器）、３はそのオン、オフ動作によりＩＭ
Ｉの二次電流を制御する二次チョッパ、４は逆流阻止用
ダイオード。

５は二次チョッパがオフ時において流入する電流を蓄え
、その直流電圧を平滑にするコンデンサ、６はコンデン
サの電圧が所定の値を維持するように回生用逆変換器の
電流を制御する回生チョッパである。３及び６は自己消
弧型素子であり、トランジスタあるいはＧＴＯが使われ
る。７は環流ダイオード、８はＩＭＩの二次電力を交流
電源に回生ずるためのサイリスタ逆変換器（回生インバ
ータ）、９は変圧器である。

続いて制御回路部について説明する。１０はＩＭＩに直
結された速度発電機、１１は速度指令回路、１２は速度
検出器１０の出力信号と、速度指令信号の偏差を増幅し
て、順変換器２の出力電流の指令信号ｉ１を出力する速
度調節器である。

１３は順変換器２の出力電流ｉｄｌを検出するための電
流検出器、１４は速度調節器１２からの電流指令信号ｉ
＊と前記電流検出信号を比較し、偏差信号νｄ４１ｋを
出力する増幅器、１５は前記増幅器１４からの偏差信号
νｄ２＊と、三角波発生器１６の出力信号νＡを比較し
て、二次チョッパ３のオン、オフ制御信号を出力する比
較器であり、その動作を第２図に示す。１７は前記三角
波発生器１６の出力信号周波数を制御する周波数指令回
路であり、速度指令又は電動機のすベリに対応して出力
信号を出すように構成されている。１８は二次チョッパ
３にオン、オフ制御信号を供給するための増幅器である
。１９〜２４はコンデンサ５の電圧を一定に制御するだ
の制御回路であり、前述の１１〜１８と同様の構成とな
っている。すなわち、１９は電圧指令回路、２０は電圧
検出器。

２１は電圧検出器２０の信号と、その指令信号との偏差
を増幅して、逆変換器８の入力電流を指令信号を出力す
る電圧調節器、２２は逆変換器８の電流検出器、２３は
電流検出器２２より検出信号と、電圧調節器２１よりの
指令信号を比較して偏差を出力する増幅器である。２４
は前記増幅器２３の偏差信号と、三角波発生器２５の出
力信号を比較して、回生チョッパ６のオン、オフ制御信
号を出力する比較器、２６は前記三角波発生器２５の出
力信号周波数を制御する周波数指令回路であり、速度指
令又は電動機のすべりに対応して出力信号を比すように
構成されている。２７は前記比較器２４よりの信号に従
い回生チョッパを駆動するためのベースアンプである。

２８は逆変換器８を一定点弧位相にて点弧制御する回路
である。

この実施例の基本動作は以下の通りである。速度調節器
１２の出力信号ｉ傘と電流検出信号ｉｄｌの偏差ν（１
４６と三角波発生器１６の出力信号ｙＡとの比較結果に
応じて、二次チョッパ３をオン、オフ動作させ、順変換
器２の出力電流１２、更にはこれと比例関係にあるトル
クを制御して、速度制御を行う、ところで二次チョッパ
がオフ期間中、直流電流はダイオード４を介してコンデ
ンサ５に充電される。このとき、ＩＭＩの二次電力は直
流電力に変換されコンデンサ５に蓄えられる。

次にコンデンサ５の電圧が一定となるように回生チョッ
パ６をオン、オフ動作させる。回生チョッパ６がオンす
るとコンデンサから逆変換器８に電流が流れるため、コ
ンデンサの充放電電流は平衡し、電圧が一定となる。回
生チョッパ６の出力電流は逆変換器８により交流に変換
される。このようにしてＩＭＩの二次電力は交流電源に
回生される。ここで、ＩＭＩの速度は、速度指令回路１
１の指令値により、またコンデンサ５の電圧は、電圧指
令回路１９の電圧指令値により任意に制御できるが、本
発明においては、さらに二次チョッパ３及び回生チョッ
パ６の動作周波数を周波数指令回路１７．２６からの信
号に比例して三角波発生器１６の出力信号周波数を変え
ることにより、速度に応じて変えるている。すなわち、
電動機のすべりがｓ＝０．５　　よりＳ＝Ｏに近づくに
従って二次チョッパのスイッチング周波数を減少させる
構成としている。

ところで、チョッパのスイッチング周波数は次の観点か
ら決定される。

（１）電動機−次組流の高調波（２）チョッパのスイッチング損失（３）コンデンサの電流リプル量（コンデンサ容量。

寿命）今、チョッパの動作周波数を下げると、電動機二次電流
のりプル量は増加するが、チョッパ周波数が一定の場合
、同電流リプルはｓ−０，５の場合に最大（二次電流の
大きさがすべりによらず一定の場合、すなわち定トルク
負荷の場合）となり。

それよりＳ＝Ｏあるいはｓ＝１に近づくと電流リプリは
減少する。第３図はこれを図示したものである。したが
って例えばｓ　＝Ｏ近くにおいては、チョッパ周波数を
３００＆迄下げても、電流リプルはチョッパ周波数１ｋ
Ｈｚ、ｓ＝０．５　　における電流リプリ量ａを超えな
い、一方、第４図に示すようにチョッパ周波数を下げれ
ばスイッチング損失が減少するため、電流リプルがｓ　
＝　０　、５　における値より増加しない範囲で周波数
を下げることが得策である。

なお、本発明のさらに別の実施例としては、チョッパ周
波数を回転速度路じて変えるだけでなく。

ＩＭの二次周波数に応じ□て変えても良い、なぜなら、
ＩＭの二次周波数（すべり周波数）ｆａは。

ｆｚ＝　ｆ　ｓ　−ｆ　ｒ　　　　　　　　　　　　−
（１）ここで、ｆｌ　ニー次周波数（一定）ｆｒ：回転周波数であり９回転速度の関数であるからである。ここでＩＭ
の二次周波数は二次電流の周波数を検出することにより
検出可能である。例えば二次電流をフィルタを通し正弦
波信号に変換して後、比較器によりパルス信号に変換し
、その数７秒をカウンタにより数えるか、逆にパルス信
号の周期を計る（クロックの信号をパルス周期毎にカウ
ントする）ことにより可能となる。本実施例によれば速
度検出器を不要にできる効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によればコンデンサの電流リプル
を増大することなく、チョッパのスイツング損失を低減
することができる。又、電動機の一次高調波電流（二次
電流の脈動成分は一次電流との起磁カバランスに従い一
次電流の高調波成分−を生じさせる）を基準値以下に抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による誘導機の制御装置の一実施例回路
図、第２図はチョッパの動作説明図、第３図はすべりと
電流リプル量の関係図、第４図はチョッパ周波数とスイ
ッチング損失の関係を示した図である。１・・・誘導機、２・・・順変換器、３・・・二次チョ
ッパ、４・・・ダイオード、５・・・コンデンサ、６・
・・回生チョッパ、８・・・逆変換器、９・・・変圧器
、１０・・・速度発電機、１１・・・速度指令回路、１
２・・・速度調節器、１３・・・電流検出器、１４・・
・比較器、１５・・・比較器、１６・・・三角波発生器
、１７・・・周波数指令回路。１８・・・増幅器、１９・・・電圧指令回路、２０・・
・電圧系５Ｉ！１１”ｌ　　　　　／１１３＝（ｙ、５；　　　　　＝＝
　Ｑ″ｔｔペリヅ１べ′周３皮４（→　高

Claims

【特許請求の範囲】

１、二次励磁可能な誘導機と、該誘導機の二次電圧を直
流に変換する順変換器、該順変換器の出力を、オン動作
時において直接あるいは直流リアクトルを介して短絡す
る二次チョッパを接続し、該二次チョッパは並列にダイ
オードとコンデンサの直列回路を接続し、該コンデンサ
に伝えられた前記誘導機の二次電力を交流電源に回生す
るための逆変換器を備えた制御装置において、前記コン
デンサと前記逆変換器の間に直列に回生チョッパを介在
させ、前記二次チョッパのオン、オフ動作周波数を電動
機の回転速度に応じて変化させることを特徴とする誘導
機の制御装置。