JP2007267468A - インバータの制御方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単相の交流電圧を発振する発振器を設け、空転中の誘導電動機に単相交流電圧の周波数をスイープしながら印加する。この印加時の誘導電動機の一次電流を検出して固定座標軸上の直交した2軸成分に変換し、2軸上での電流リサージュの波形の描く楕円の短軸/長軸の比率と電流リサージュの回転方向で空転中の誘導電動機の回転速度・回転方向を推定することで、特殊な検出器等を付加することなく可能とした。
【選択図】 図1
Description
空転中の誘導電動機に単相交流電圧の周波数をスイープしながら印加し、この単相交流電圧印加時の誘導電動機の一次電流を検出して固定座標軸上の直交した2軸成分に変換し、2軸上での電流リサージュの波形の描く楕円の短軸/長軸の比率と電流リサージュの回転方向で空転中の誘導電動機の回転速度・回転方向を推定することを特徴としたものである。
単相の交流電圧発振器を設け、前記誘導電動機の空転中に、この交流電圧発振器からの単相交流を誘導電動機の最高周波数付近からゼロ方向へスイープさせながら前記2相/3相変換器の入力側2軸成分の何れか一方側に印加すると共に、誘導電動機の一次電流を検出して固定座標軸上の直交した2軸成分に変換する3相/2相変換器を設け、且つ2軸上での電流リサージュ波形の描く楕円の短軸/長軸の比率と電流リサージュの回転方向で空転中の誘導電動機の回転速度・回転方向を推定する手段を設けたことを特徴としたものである。
(ア)、単相交流電圧の周波数が誘導電動機の回転速度よりも十分に大きい場合で、電流リサージュは細い楕円を描き、且つ誘導電動機が正転時にリサージュは右回転となる。
(イ)、単相交流電圧の周波数が誘導電動機の回転速度に近づくと、電流リサージュは右回転しながら徐々に太い楕円となる。
(ウ)、単相交流電圧の周波数と誘導電動機の回転速度が一致した場合で、この場合、電流リサージュは右回転しながら最も太い楕円となる。
(エ)、単相交流電圧の周波数が誘導電動機の回転速度以下となった場合で、電流リサージュは直線状になる。
(オ)、単相交流電圧の周波数がさらに誘導電動機の回転速度以下となった場合で、電流リサージュは再び細い楕円を描き、回転方向はこれまでとは逆転して左回転となる。
図1で示す第1の実施例で、交流電圧発振器6から2相/3相変換手段5側に注入する単相交流電圧の振幅を周波数に関係なく一定値にすると、周波数が低くなった場合に誘導電動機のインピーダンスが下がって過電圧になる虞れがある。そのため、この実施例では、単相交流電圧の周波数を最高周波数からゼロ方向へスイープする際に、図4で示すように単相交流の周波数に比例して電圧振幅を下げる(V/F一定)ようにしたものである。
また、周波数を一定率で下げて行くと、周波数が低い領域では単相交流1周期分注入できなくなるため、計測精度が低下する。
図8で示す第5の実施例では、更に空転中の誘導電動機の回転方向も精度よく推定できるようにしたものである。
位相成分が正 ⇒ リサージュ左回転 ⇒ 誘導電動機は逆回転
位相成分が負 ⇒ リサージュ右回転 ⇒ 誘導電動機は正回転
上記の方法では、単相交流の周波数が誘導電動機の回転速度と一致したとき1回限りの位相差分により、誘導電動機の回転方向を判別するため、電流検出誤差やノイズにより誤検出する可能性が生じる。これを防止するためには、単相交流の周波数が誘導電動機の回転速度と一致するまで上記の判定を行い、判定結果を蓄積する。但し、図3で示したように、単相交流が誘導電動機の同期速度から離れている場合、電流リサージュが描く楕円は細くなるため、正確な電流リサージュの回転方向、すなわち、誘導電動機の回転方向の判別はできない。逆に、単相交流が誘導電動機の同期速度付近の場合、電流リサージュが描く楕円は太くなるので正確な判別が可能となる。
位相差分が正 ⇒ 判定結果積算値Xn=Xn-1+Kn
位相差分が負 ⇒ 判定結果積算値Xn=Xn-1−Kn
この判定結果積算を継続し、単相交流の周波数が誘導電動機の回転速度と一致したとの判定結果積算値Xnの極性により回転方向を判別する。
2… インバータ
3… 変流器
4… 3相/2相変換器
5… 2相/3相変換器
6… 交流電圧発振器
7… 周波数/電圧制御器
8… 位相変換器
Claims (7)
- 2相/3相変換器によって変換された電圧指令に基づき、インバータを介して誘導電動機を制御し、この誘導電動機の空転中の回転速度、回転方向を推定するものにおいて
空転中の誘導電動機に単相交流電圧の周波数をスイープしながら印加し、この単相交流電圧印加時の誘導電動機の一次電流を検出して固定座標軸上の直交した2軸成分に変換し、2軸上での電流リサージュの波形の描く楕円の短軸/長軸の比率と電流リサージュの回転方向で空転中の誘導電動機の回転速度・回転方向を推定することを特徴とした誘導電動機の制御方法。 - 前記単相交流電圧は2相/3相変換器の入力側2軸成分の何れか一方に印加し、単相交流電圧の周波数スイープは、誘導電動機の最高周波数付近からゼロ方向であることを特徴とした請求項1記載の誘導電動機の制御方法。
- 前記単相交流電圧の周波数スイープは、単相交流電圧の周波数に比例して電圧振幅を下げることを特徴とした請求項2記載の誘導電動機の制御方法。
- 前記単相交流電圧の周波数スイープは、単相交流電圧の周波数ゼロ近辺の電圧をブーストするか、若しくは周波数スイープを2乗低減カーブで減衰することを特徴とした請求項2記載の誘導電動機の制御方法。
- 前記電流リサージュの波形の描く楕円の短軸/長軸の比率演算は、検出された誘導電動機の一次電流を任意間隔で任意数サンプリングし、前回のサンプリング値と今回のサンプリング値との電流差分値を単相交流電圧1周期分求めて2次成分振幅値I2ndを算出すると共に、電流差分値の移動平均値IMAを求め、求められた2次成分振幅値I2ndと移動平均値IMAから短軸/長軸比率K=IMA−I2nd/IMA+I2ndで求めることを特徴とした請求項1乃至4記載の誘導電動機の制御方法。
- 誘導電動機の回転方向判別時に、求められた楕円の短軸/長軸の比率により重み付けをした位相差分による判定結果積算値で判別することを特徴とした請求項1乃至5記載の誘導電動機の制御方法。
- 2相/3相変換器によって変換された電圧指令に基づき、インバータを介して誘導電動機を制御し、この誘導電動機の空転中の回転速度、回転方向を推定するものにおいて
単相の交流電圧発振器を設け、前記誘導電動機の空転中に、この交流電圧発振器からの単相交流を誘導電動機の最高周波数付近からゼロ方向へスイープさせながら前記2相/3相変換器の入力側2軸成分の何れか一方側に印加すると共に、誘導電動機の一次電流を検出して固定座標軸上の直交した2軸成分に変換する3相/2相変換器を設け、且つ2軸上での電流リサージュ波形の描く楕円の短軸/長軸の比率と電流リサージュの回転方向で空転中の誘導電動機の回転速度・回転方向を推定する手段を設けたことを特徴とした誘導電動機の制御装置。
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