JP2004048840A - 電動機の制御装置 - Google Patents
電動機の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004048840A JP2004048840A JP2002199534A JP2002199534A JP2004048840A JP 2004048840 A JP2004048840 A JP 2004048840A JP 2002199534 A JP2002199534 A JP 2002199534A JP 2002199534 A JP2002199534 A JP 2002199534A JP 2004048840 A JP2004048840 A JP 2004048840A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inverter
- set value
- motor
- frequency
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Motor And Converter Starters (AREA)
Abstract
【解決手段】インバータ2の出力電圧と電動機3の誘導起電力の差が大きく、インバータ出力電流絶対値が設定値を超過したことをコンパレータ17で検出し、ゲートブロック回路16でインバータの全ゲートを一時的に遮断することで、インバータが過電流故障となる現象を抑制する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧形PWMインバータ装置で制動巻線付き永久磁石電動機を駆動する電動機の制御装置に係り、特に電動機の始動方式に関する。
【0002】
【従来の技術】
電圧形PWMインバータ装置(以下、PWMインバータと略記〉で、制動巻線付き永久磁石電動機(以下PMモータと略記)を駆動する場合のシステム構成を図7に示す。
【0003】
同図の主回路は、順変換回路(整流回路)1と逆変換回路(PWMインバータ)2で構成され、PWM波形の電流供給でPMモータ3を駆動する。制御装置は、マイクロコンピュータやロジックICを用いたディジタル回路でV/f一定制御方式の回路構成にされ、電圧と周波数のPWM制御には三角波と正弦波の比較方式としている。
【0004】
V/f設定部4は周波数信号に対する一定比率の電圧設定値を得、位相積分部5は周波数信号の積分で位相信号を得て位相設定値を得る。三相正弦波発生部6は、位相設定値に合致した位相の三相正弦波を発生し、乗算部7はこの三相正弦波を電圧設定値にしたがって振幅を調整した三相正弦波を得る。コンパレータ回路8は、乗算部7からの三相正弦波と、三角波(キャリア信号)発生回路9とのレベル比較によりPWM波形のゲート信号を発生する。デッドタイム作成回路10は、PWM波形のゲート信号からデッドタイムをもたせたPWMインバータの各アームのゲート信号Gu〜Gzを作成する。
【0005】
このようなV/f一定制御方式で単純に運転する場合、PWMインバータや電動機の過負荷保護の目的で出力電流を検出することが一般的であり、図示のように電流検出装置を設ける。
【0006】
この電流検出装置は、運転周波数範囲の広い電動機駆動用途のPWMインバータでは、直流電流の検出可能なホール素子を用いた電流検出器11u〜11wが使われ、出力電流の基本波成分を比較的低速なA/D変換器13で変換処理できるようにサンプルアンドホールド回路12u〜12wを用意し、三角波の頂点(山or谷)のタイミングで各相の出力電流をサンプリングし、次の頂点が来る前までにA/D変換を実行する。
【0007】
これは、Tu,Tv,Twの上側3素子が全ON状態か、Tx,Ty,Tzの下側3素子が全ON状態となる、出力電圧が零の状態の電流値を取り込もうとするもので、出力電流経路にインバータ直流電圧源が入らないため、スイッチングに伴う電流の脈動成分が小さく、基本波成分を良好に抽出することが可能である。また、出力周波数や電圧の演算処理も、同様のタイミングで割込みをかけて実行されることが一般的である。絶対値演算回路14は、電流検出データの絶対値Ioutを求める。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
PMモータの始動方法の一つに、下記に示す手順がある。この手順での電圧と周波数のシーケンスを図8に示す。
【0009】
1)出力周波数(Fset)を始動周波数(F0:3Hz程度)とし、スイッチ15を電圧設定側に切り替え、出力電圧(Vset)を0Vから設定値(V0)まで、T0の時間をかけて徐々に上昇させる。(モード0)
2)Vset=V0となる前にインバータ出力電流絶対値(Iout)が、設定値(Ilim)に到達した場合はその時点から、また、Iout<IlimのままT0が経過した場合はT0の時点から、Vsetを一定とし、Fsetを次の設定値(F1:5Hz程度)まで、T1の時間をかけて上昇させる。(このときIoutは減少する。(モード1)
3)Fset=F1となった時点から、Vsetを本来のV/f設定電圧(V1:Vbase/Fbase*F1)まで、T2の時間をかけて上昇させる。(モード2)
4)Vset=V1となった時点から、スイッチ15を戻し、通常のV/f設定で、本来の周波数設定まで加速する。(モード3)
しかし、上記の始動方式を、完全に停止していないモータの始動に適用すると、モータの誘導起電力をインバータで短絡することになるため、インバータが過電流故障となる場合がある。
【0010】
PMモータ駆動システムでフリーランしているPMモータを再始動させるには、PMモータの誘導起電力の周波数と振幅を計測した後、位相を合わせてインバータを動作させる方式が一般的である。しかし、低速運転時や長時間のフリーラン後の再始動においては、モータ回転数の低下と共に誘導起電力が減少することによって、一部のデータが計測不能となると、上記始動モードに切換えざるを得ないため、誘導起電力が0でない状態で始動することとなり、上記現象の発生が懸念される。
【0011】
本発明の目的は、上記の課題を解決した電動機の制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、低速運転時やフリーランしている電動機を再始動させる場合に、インバータ出力電圧と電動機の誘導起電力の差が大きく、インバータ出力電流絶対値が設定値を超過した場合に、インバータの全ゲートを一時的に遮断し、インバータが過電流故障となる現象を抑制するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【0013】
(1)V/f一定制御方式の電圧形PWMインバータで制動巻線付き永久磁石電動機を駆動する電動機の制御装置において、
インバータの出力周波数を始動周波数F0に設定し、インバータの出力電圧設定値Vsetを0から設定値V0まで徐々に上昇させるモード0と、
インバータの出力電圧が設定値V0になる前にインバータ出力電流の絶対値Ioutが、設定値Ilimに到達した場合はその時点から、また、Iout<Ilimのままの場合は設定値V0に達した時点から、電圧設定値Vsetを一定として周波数設定値F1まで上昇させるモード1と、
インバータの周波数が設定値F1となった時点から、電圧設定値VsetをV/f一定制御での設定電圧V1まで上昇させるモード2と、
電流設定値Vsetが設定電圧V1となった時点から、V/f一定制御で設定周波数まで加速するモード3とからなる始動制御手段を備え、
前記モード0〜2の期間または電動機の低速運転時において、インバータ出力電流の絶対値Ioutがインバータの過電流制限値Ilimを越えたときにインバータのゲートを一時的に遮断してインバータ出力電流を抑制する電流制限手段を備えたことを特徴とする。
【0014】
(2)前記電流制限手段は、前記モード0において、インバータ出力電流の絶対値Ioutが設定値Ilimを超過した時点で、フリーランしていた電動機の回転数を、インバータ出力周波数に相当する回転数にできるだけ近づけることを特徴とする。
【0015】
(3)インバータの出力電流に対して、インバータ出力周波数を基本周波数とするDFT演算を行ってn次高調波を演算し、この高調波の大きさを設定値と比較することによって、電動機のフリーラン状態を把握することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
本実施形態のシステム構成を図1に示す。同図が図7と異なる部分は、全ゲート信号Gu〜Gzをブロックできるゲートブロック回路16と、絶対値電流Ioutがリミッタ値Ilimを越えたときにゲートブロック信号を作成(発生)するヒステリシスコンパレータ17を設けた点にある。
【0017】
本実施形態では、モータの始動には、図8に示したのと同様のシーケンスで動作させるが、モード0〜2の期間のみ、下記動作を実行する。
【0018】
インバータ出力電流絶対値(Iout)と設定値(Ilim)をコンパレータ17で比較し、Iout>Ilimの場合は、デッドタイム作成回路10からのゲート指令を強制的にブロック(遮断)し、更なる電流の増加を抑制する。
【0019】
ゲートブロックの解除はIout≦Ilimの場合に行う、ヒステリシス方式を適用している。
【0020】
本実施形態によれば、低速運転時や長時間のフリーラン後の再始動においては、モータ回転数の低下と共に誘導起電力が減少することによって、始動モードに切換えたとき、誘導起電力が0でない状態で始動することでモータの誘導起電力をインバータで短絡し、インバータが過電流故障となるのを防止できる。
【0021】
図2は、本実施形態の変形例を示し、電流検出装置が電流検出器11u〜11wと全波整流回路14Aで構成する場合に適用したもので、全波整流回路14Aの出力電流Ioutをコンパレータ17の比較入力とする。
【0022】
なお、本実施形態による始動制御には、S/Wで実施しても、H/Wのヒステリシスコンパレータを設けて実施しても良い。
【0023】
(実施形態2)
本実施形態のシステム構成を図3に示す。本実施形態が実施形態1と異なる部分は、ヒステリシスコンパレータ17に代えて、ヒステリシス特性をもたないコンパレータ17Aとした点にある。ただし、本実施形態では、S/Wでのみ実施可能な方式であり、コンパレータ17AもS/W構成とする。
【0024】
図3において、ヒステリシス設定が不要となる理由は、実施形態1と同様に、三角波の頂点信号をトリガとして、電流検出値がサンプリングされているため、電流の比較動作はキャリア周期内で1回だけ実行されていることになり、ゲートブロック動作の最小動作周期が限定されるため、インバータ出力電流絶対値(Iout)と設定値(Ilim)を比較し、Iout>Ilimの場合は、前段からのゲート指令を強制的にブロックし、Iout≦Ilimの場合にはゲートブロック動作を無効にすることが可能である。
【0025】
(実施形態3)
実施形態1,2では、モード3に移行した段階で、ゲートブロック制御が無効となるため、負荷の慣性が大きく、モード2終了時点でフリーランしていたモータの回転数が、設定周波数F1に相当する回転数まで減速できなかった場合には、誘導起電力とインバータ出力電圧の差が犬きく、再びインバータが過電流故障となってしまうことが考えられる。
【0026】
そこで、本実施形態では、図4に始動シーケンスを示すように、基本シーケンスであるIout>Ilimでモード1に移行する動作をなくし、T0の時間をかけてVset=V0となるようにし、フリーランしているモータの回転数をインバータ出力周波数F0に相当する回転数まで、できるだけ近づける。
【0027】
なお、T0やV0の設定は、負荷の慣性や、通常のフリーラン再始動制御の実行可能周波数の下限に応じて、インバータが過電流故障とならない値を適宜設定する。
【0028】
(実施形態4)
実施形態3の制御方式における、モード0の期間のインバータ出力電流波形は図5に示すようなもので、その前半期間ではインバータ出力周波数の電流に、フリーランしているモータの回転数に相当する周波数の電流が重畳された波形となり、後半期間ではインバータ周波数とモード回転数が近づき、高調波成分が低減してきている。
【0029】
そこで、本実施形態では、インバータの出力電流に対して、インバータ出力周波数を基本周波数とするDFT演算を行ってn次高調波を演算し、この高調波の大きさを設定値と比較することによって、モータのフリーラン状態を把握するようにしたものである。
【0030】
基本的には実施形態3の動作としておき、図6に示すように、モード0の期間で電流検出データiu,iv,iwから回転座標変換部18によりインバータ出力電圧に同期した回転座標系での瞬時電流成分id,iqに変換し、ローパスフィルタ191、192により基本波成分(直流量となる)を除去した交流成分(高調波成分)を求め、この高調波成分の絶対値を絶対値演算回路201により得、この高調波に対応した直流分(Iout_harm)をローパスフィルタ211に得、これをコンパレータ22により高調波設定値(Iout_harm_lim)と比較し、設定値未満となった時点で、フリーランしているモータの回転数が速度な値まで低下したと判断し、モード1へ移行させる。
【0031】
絶対値演算回路202とローパスフィルタ212は、電流id,iqからインバータの絶対値電流Ioutを得る。
【0032】
なお、時間T0の設定は十分大きな値としておき、本実施形態での判定処理が正常に行われなかった場合のリミッタ的存在とする。
【0033】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、低速運転時やフリーランしている電動機を再始動させる場合に、インバータ出力電圧とモータの誘導起電力の差が大きく、インバータ出力電流絶対値が設定値を超過した場合に、インバータの全ゲートを一時的に遮断するようにしたため、インバータが過電流故障となるのを防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示すシステム構成図。
【図2】本発明の実施形態1の変形例を示すシステム構成図。
【図3】本発明の実施形態2を示すシステム構成図。
【図4】本発明の実施形態3のPMモータの始動シーケンス。
【図5】実施形態1〜3におけるモード0期間のインバータ出力電流波形の一例。
【図6】本発明の実施形態4を示すシステム構成図。
【図7】電圧形PWMインバータでPMモータをV/f一定制御方式で運転する場合のシーケンス構成図。
【図8】従来のPMモータの始動シーケンスの一例。
【符号の説明】
1…順変換回路
2…逆変換回路
3…PMモータ
14…絶対値演算回路
14A…全波整流回路
15…スイッチ
16…ゲートブロック回路
17…ヒステリシスコンパレータ
17A…コンパレータ
18…回転座標変換回路
191、192…ローパスフィルタ
201、202…絶対値演算回路
211、212…ローパスフィルタ
22…コンパレータ
Claims (3)
- V/f一定制御方式の電圧形PWMインバータで制動巻線付き永久磁石電動機を駆動する電動機の制御装置において、
インバータの出力周波数を始動周波数F0に設定し、インバータの出力電圧設定値Vsetを0から設定値V0まで徐々に上昇させるモード0と、
インバータの出力電圧が設定値V0になる前にインバータ出力電流の絶対値Ioutが、設定値Ilimに到達した場合はその時点から、また、Iout<Ilimのままの場合は設定値V0に達した時点から、電圧設定値Vsetを一定として周波数設定値F1まで上昇させるモード1と、
インバータの周波数が設定値F1となった時点から、電圧設定値VsetをV/f一定制御での設定電圧V1まで上昇させるモード2と、
電流設定値Vsetが設定電圧V1となった時点から、V/f一定制御で設定周波数まで加速するモード3とからなる始動制御手段を備え、
前記モード0〜2の期間または電動機の低速運転時において、インバータ出力電流の絶対値Ioutがインバータの過電流制限値Ilimを越えたときにインバータのゲートを一時的に遮断してインバータ出力電流を抑制する電流制限手段を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。 - 前記電流制限手段は、前記モード0において、インバータ出力電流の絶対値Ioutが設定値Ilimを超過した時点で、フリーランしていた電動機の回転数を、インバータ出力周波数に相当する回転数にできるだけ近づけることを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。
- インバータの出力電流に対して、インバータ出力周波数を基本周波数とするDFT演算を行ってn次高調波を演算し、この高調波の大きさを設定値と比較することによって、電動機のフリーラン状態を把握することを特徴とする請求項1または2に記載の電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002199534A JP2004048840A (ja) | 2002-07-09 | 2002-07-09 | 電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002199534A JP2004048840A (ja) | 2002-07-09 | 2002-07-09 | 電動機の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004048840A true JP2004048840A (ja) | 2004-02-12 |
Family
ID=31706646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002199534A Pending JP2004048840A (ja) | 2002-07-09 | 2002-07-09 | 電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004048840A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011040057A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 国立大学法人東京工業大学 | モータ始動方法 |
EP2380768A1 (en) * | 2010-04-26 | 2011-10-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Power supply source switching apparatus for hybrid engine generator |
JP2015080405A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | エルエス産電株式会社Lsis Co.,Ltd. | 高圧インバータ再起動装置 |
EP2869454A1 (en) | 2013-10-31 | 2015-05-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus and method for controlling motor |
EP2869455A1 (en) | 2013-10-31 | 2015-05-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus and method for controlling motor |
CN110915122A (zh) * | 2017-07-31 | 2020-03-24 | 三菱电机株式会社 | 电动机驱动装置及电动机起动方法 |
-
2002
- 2002-07-09 JP JP2002199534A patent/JP2004048840A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011040057A1 (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 国立大学法人東京工業大学 | モータ始動方法 |
JP2011078213A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Tokyo Institute Of Technology | モータ始動方法 |
EP2380768A1 (en) * | 2010-04-26 | 2011-10-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Power supply source switching apparatus for hybrid engine generator |
JP2015080405A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | エルエス産電株式会社Lsis Co.,Ltd. | 高圧インバータ再起動装置 |
EP2869454A1 (en) | 2013-10-31 | 2015-05-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus and method for controlling motor |
EP2869455A1 (en) | 2013-10-31 | 2015-05-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus and method for controlling motor |
JP2015089275A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
US9641120B2 (en) | 2013-10-31 | 2017-05-02 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus and method for controlling motor |
US9647597B2 (en) | 2013-10-31 | 2017-05-09 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor control apparatus and method for controlling motor |
CN110915122A (zh) * | 2017-07-31 | 2020-03-24 | 三菱电机株式会社 | 电动机驱动装置及电动机起动方法 |
CN110915122B (zh) * | 2017-07-31 | 2023-05-23 | 三菱电机株式会社 | 电动机驱动装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2835039B2 (ja) | エレベータの電流/電圧制御装置 | |
JP3483805B2 (ja) | センサレスブラシレスモータの脱調検出装置 | |
Jang et al. | Optimal commutation of a BLDC motor by utilizing the symmetric terminal voltage | |
JP6207953B2 (ja) | 電力変換装置及び電力変換方法 | |
JP3684793B2 (ja) | インバータ装置 | |
US20060061923A1 (en) | Power converter controlling apparatus and method applying a fault protection scheme in a motor drive system | |
JP2003135883A (ja) | 洗濯機のモータ駆動装置 | |
JP2004048840A (ja) | 電動機の制御装置 | |
GB2599669A (en) | A method of controlling a brushless permanent-magnet motor | |
JP3490600B2 (ja) | 電力変換装置のパルス幅変調方法 | |
JP4032229B2 (ja) | 交流電動機の制御方法および制御装置 | |
JP2006217754A (ja) | 同期機駆動制御装置 | |
JP5631200B2 (ja) | 同期電動機の制御装置、及び同期発電機の制御装置 | |
JP3590541B2 (ja) | 直流ブラシレスモータの駆動装置 | |
JP2009201284A (ja) | Pmモータの可変速駆動装置 | |
JP2003284381A (ja) | 誘導電動機の瞬停再起動方法及びインバータ制御装置 | |
JP3472662B2 (ja) | インバータ装置 | |
KR100976309B1 (ko) | 인버터의 제어장치 | |
JP4265395B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP2004153911A (ja) | 交流電動機のセンサレスベクトル制御方法及び制御装置 | |
JP2002272181A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2016202593A (ja) | 洗濯機のモータ制御装置 | |
WO2020174621A1 (ja) | モータ駆動装置及び空気調和機 | |
JP3767645B2 (ja) | 電動機制御装置 | |
JP2016202592A (ja) | モータ駆動装置およびこれを用いた洗濯機又は洗濯乾燥機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050520 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070814 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080228 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080513 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |