JPH03155387A - 誘導電動機の制御装置 - 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制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、誘導電動機の制御装置としてトルク指令値と回転
フィードバック信号に基づいて誘導電動機の発生トルク
を制御するものが提案されている。

即ち、第６図に示すようにマイクロコンピュータ−はト
ルク設定器２からのトルク指令信号と誘導電動機（以下
、電動機という）３の回転数を検出する回転センサ４か
らの回転フィードバック信号を入力し、トルク指令信号
に基づいて設定器２が要求している電動機３の発生トル
ク値を演算するとともに、回転フィードバック信号に基
づいてその時の電動機３の回転速度を演算する。続いて
、マイクロコンピュータｌはこの演算した両値に基づい
てすべり周波数を求め、その求めたすべり周波数から電
動機３の入力電流（−次電流）の指令電流を演算して次
段の減算器６に出力する。

減算器６は電動機３の一次電流を検出する電流検出セン
サ７からの電流フィードバック信号を入力してその時の
実際の電動機３の電流値を演算して、前記指令電流値と
この電流値との偏差を求めＰＩ制御回路８に出力する。

ＰＩ制御回路８はこの偏差を比例積分してその値を次段
のＰＷＭ回路９に出力する。ＰＷＭ回路９は各相の偏差
をパルス幅変調し、その各相のパルス列信号（ＰＷＭ信
号）をドライブ回路ｌＯに出力する。そして、ドライブ
回路１０はこのＰＷＭ信号に基づいてインバータ回路１
１を駆動させ、バッテリ電源１２の直流電圧を逆変換し
電動機３に一次電流を流して、電動機３の発生トルクを
トルク設定器２からのトルク指令信号に従ったトルクと
なるように制御していた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上記制御装置においてはバッテリ電源１２の電
圧が降下すると、その電圧降下に伴い前記ＰＷＭ信号の
デユーティ比が大きくなる。その結果、モータ電圧（−
吹型圧）が飽和（モータ電圧がバッテリから供給できる
上限の値になっていいることを飽和とよぶ）を起こし、
−次電流の電流波形が正弦波にならず歪むことから電力
損失が増大することになる。特に、この装置を高速走行
するために高速回転させたり、補機を駆動させたりして
バッテリ電源の消費が大きなフォークリフト等の産業車
両に搭載した走行用の誘導電動機に具体化した場合には
、その電圧降下に基づいてモータ効率が低下し電力損失
が増大して稼動時間が短くなるといった問題があった。

この発明は上記問題点を解消するためになされたもので
あって、その目的はバッテリ電源の電圧降下に伴うモー
タ効率の低下及び消費電力の増大を抑えて産業車両等の
ように一回の充電によるその稼動時間を延ばすことがで
きる誘導電動機の制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成すべく、直流電源と、直流電源
を入力し交流電源に変換するインバータ回路と、インバ
ータ回路からの交流電源にて駆動される誘導電動機と、
インバータ回路を駆動させるインバータ駆動手段と、誘
導電動機に対して所望の発生トルクを指令するトルク設
定手段と、トルク設定手段からの指令信号を入力し前記
インバータ駆動手段を介して誘導電動機を指令信号に基
づく発生トルクとなるように誘導電動機を制御する制御
手段とからなる誘導電動機の制御装置において、誘導電
動機のモータ電圧が飽和状態かどうかを判断する判断手
段と、判断手段がモータ電圧が飽和状態と判断したとき
、その時の指令信号に基づく発生トルクより小さな発生
トルクを誘導電動機に発生させるように制御手段の制御
信号を補正する補正手段とを設けた誘導電動機の制御装
置をその要旨とするものである。

［作用］ 判断手段がモータ電圧が飽和状態と判断したとき、補正
手段はその時の指令信号に基づく発生トルクより小さな
発生トルクを誘導電動機に発生させるように制御手段の
制御信号を補正する。その結果、トルク設定手段が要求
する発生トルクを得ることができず抑えられる。その抑
えられることによりモータ電圧の飽和状態が解消され誘
導電動機の効率は改善される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。尚、本実施例おいて前記第６図に示す従来と同
じ構成のものは符号を同じにしてその詳細な説明は省略
する。

第１図において平均値検出回路２１はＰＷＭ回路９が入
力する前記ＰＩ制御回路８が出力する前記指令電流値と
その時の実際の電動機３の電流値との偏差を比例積分し
た各相の値を入力するようになっていて、その値の平均
値を求める。

即ち、前記誘導電動機３に所定の発生トルクを得るため
に入力したい指令電流値と、実際にその時に入力されて
いる電流値との偏差はトルク設定器２からのトルク指令
信号の大きな変化がない定常状態の場合にはモータ電圧
が飽和して、例えばバッテリ電源１２の電圧が降下して
充分バッテリ電圧が供給されていない、即ちその時のバ
ッテリ電圧に基づいて実際の入力電流が充分に供給され
ていないことを示す度合とみることができる。従って、
この平均値はそのバッテリ電圧の電圧降下の度合を時間
的に平均化したものといえる。

飽和検出回路２２は前記平均値検出回路２１からの平均
値と予め設定したデータに基づいてバッテリ電源１２の
電圧が低くて、モータ電圧が飽和しているか否かを判断
し、その判断結果をマイクロコンピュータｌに出力する
ようになっている。

マイクロコンピュータ１はこの判断結果に基づいてモー
タ電圧が飽和していないときには通常の制御を行い、反
対に飽和しているときにはモータ効率が悪く、消費電力
が増大するとして発生トルクを下げる制御を行うように
なっている。

次に、前記マイクロコンピュータｌの動作を第２図に示
すフローチャートに従って説明する。

ステップ１においてマイクロコンピュータ１はトルク設
定器２からのトルク指令信号に基づいて設定器２が要求
している電動機３の発生トルク値を演算する。続いて、
ステップ２にて回転センサ４からの回転フィードバック
信号に基づいてその時の電動機３の実際の回転速度を演
算する。

次に、ステップ３にてマイクロコンピュータｌは設定器
２が要求している電動機３の発生トルク値を得るための
すべり周波数を演算する。

すべり周波数の演算は前記発生トルク値と実際の回転速
度との差（偏差）を求め、予めマイクロコンピュータ１
内の記憶装置に用意された第３図に示すような偏差に対
するすべり周波数のデータに基づいて求められるように
なっている。

すべり周波数が求まると、ステップ４にて飽和検出回路
２２からの検出信号に基づいてモータ電圧が飽和してい
るか否かを判断する。そして、飽和していないと判断し
たときには、ステップ５及び６にてその求めたすべり周
波数から電動機３の入力電流（−次電流）の振幅値及び
瞬時値電流（指令電流）を予め用意したデータに基づい
て演算して次段の減算器６に出力する。

反対に、ステップ４においてモータ電圧が飽和している
と判断したときには、ステップ７においてマイクロコン
ピュータｌはステップ３で求めたすべり周波数に補正係
数をかけてすべり周波数を小さくする。即ち、この場合
、マイクロコンピュータ１はステップ３で求めた設定器
２が要求している電動機３の発生トルク値を得るための
すべり周波数で一次電流を決定してもモータ電圧が飽和
状態にあるので目的の発生トルクを得ることは難しく又
得られても非常に効率が悪く消費電力を増大することか
ら稼働時間を延ばすためには不利と判断する。そして、
稼動時間を優先すべくすべり周波数を小さくする。尚、
小さく補正するための補正係数は予め試験又は理論的に
求めた値であって本実施例ではマイクロコンピュータ１
に内蔵したメモリに記憶させている。

すべり周波数が補正されると、ステップ５及び６にてそ
の補正されて小さくなったすべり周波数に基づいて電動
機３の入力電流（−次電流）の振幅値及び瞬時値電流（
指令電流）を前記と同様に演算して次段の減算器６に出
力する。

従って、この場合には指令電流は設定器２が要求してい
る電動機３の発生トルク値より小さなトルクであってモ
ータ電圧が飽和して入力電流が歪まない指令電流に設定
されることになる。

このように本実施例においてはトルク設定器２に基づく
指令電流に対してモータ電圧が飽和状態となって一次電
流の波形が歪む場合に、発生トルクを下げその分すべり
周波数（指令電流）を小さくして一次電流が歪まないよ
うにしたので、電動機３を効率良（駆動させることがで
き、バッテリ電源１２に対する電動機３の稼動時間を延
ばすことができる。

従って、高速回転させたり、補機を駆動させたりしてバ
ッテリ電源の消費が大きいフォークリフトに搭載した走
行用の誘導電動機の場合には、稼励時間が長くなること
から充電回数が減少して作業能率が向上する。

「第二実施例コ 次に、本発明の第二の実施例を第４図に従って説明する
。尚、前記実施例と同一のものは符号を同じにして詳細
な説明は省略する。

バッテリ電圧検出器２３はバッテリ電源１２に対して並
列に接続され、バッテリ電源１２のバッテリ電圧ＶＢを
検出し、その検出値をマイクロコンピュータｌに出力す
る。モータ電圧検出器２４は電動機３の２相線間に接続
され、モータ電圧ＶＭを検出し、その検出値をマイクロ
コンピュータｌに出力する。

マイクロコンピュータＩはバッテリ電圧ＶＢをモータ電
圧と比較できる値に変換した値ＶＢＮを求めるとともに
、その求めた値ＶＢＮとモータ電圧ＶＭとを比較する。

そして、ＶＢＮ≦ＶＭのとき、モータ電圧が飽和状態に
あると判断する。即ち、ＶＭがＶＢＮと等しいかそれ以
上のときはバッテリ電圧ＶＢを能力以上に使用している
ことを意味し、その時のモータ電圧ＶＭはそれ以上望め
なく飽和状態となる。従って、マイクロコンピュータｌ
は実効値ＶＢＮとモータ電圧ＶＭとを比較してＶＢＮ≦
ＶＭのとき、モータ電圧が飽和状態にあると判断する。

反対に、ＶＢＮ＞ＶＭのとき、バッテリ電圧ＶＢはモー
タ電圧ＶＭを上げる能力に余力があり飽和状態にないこ
とになる。従って、マイクロコンピュータｌはＶＢＮ＞
ＶＭのとき、モータ電圧か飽和状態にないと判断する。

このように判断された結果に基づいてマイクロコンピュ
ータ１は前記第２図に示すフロ−チャートに従って前記
と同様に誘導電動機３のトルク制御を行う。

このように、本実施例においても前記実施例と同様に電
動機３を効率良く稼動させることができ、バッテリ電源
１２に対する電動機３の稼動時間を延ばすことができる
。

尚、本実施例の場合、モータ電圧が飽和状態にあるか否
かの判断をバッテリ電圧ＶＢ　　（変換した値Ｖ　ＢＮ
）とモータ電圧ＶＭとを比較することによって判断した
が、これをバッテリ電圧ＶＢだけで判断するようにして
もよい。

この場合、バッテリ電圧ＶＢが予め定めた基準電圧まで
下がったらモータ電圧は飽和状態になるものとして判断
するものであって、その基準電圧は種々の試験を行って
決定することによって前記実施例と同様な精度の高い制
御ができる。

［第三実施例］ 次に、本発明の第三の実施例を説明する。尚、本実施例
は第６図に示す従来技術において電動機３の一次電流を
検出する電流検出センサ７からの電流フィードバック信
号を破線で示すようにマイクロコンピュータｌにも入力
してその一次電流に基づいてモータ電圧の飽和状態の有
無をマイクロコンピュータＩが判断するので、その従来
と異なるマイクロコンピュータ１の判断を示す第５図の
フローチャートに従って説明する。

ステップ１１において、マイクロコンピュータ１は電流
指令値を求める。電流指令値の算出方法はまずマイクロ
コンピュータ１が設定器２が要求している電動機３の発
生トルク値と実際の回転速度との差（偏差）を求め、そ
の偏差からすべり周波数を求める。そして、その求めた
すべり周波数から電動機３の入力電流（−吹型流）の瞬
時値電流（指令電流値）を予め用意したデータに基づい
て演算する。

次に、ステップ１２．１３にて電流検出センサ７からの
電流フィードバック信号に基づいてその時々のモータ電
流値を例えば１０回読み込む。そして、ステップ１４に
て読み込んだその時々のモータ電流値の平均値を求め、
ステップ１５にてこの平均値と指令電流値とを比較する
。

そして、指令電流値より平均値が小さい場合にはモータ
電圧が飽和状態にあると判断する。

即ち、前記誘導電動機３に所定の発生トルクを得るため
に入力したい指令電流値より実際にその時に入力されて
いる電流値が小さいということは、トルク設定器２から
のトルク指令信号の大きな変化がない定常状態の場合に
はモータ電圧が飽和して、例えばバッテリ電源１２の電
圧が降下して充分バッテリ電圧が供給されず実際の入力
電流の波形が歪んでしまって小さ（なることを意味して
いる。よって、マイクロコンピュータ■は指令電流値よ
り平均値が小さい場合にはモータ電圧が飽和状態にある
と判断し、すべり周波数を前記実施例のように補正し新
た指令電流値を求め減算器６に出力する。

反対に、マイクロコンピュータ１は指令電流値より平均
値が等しい場合にはモータ電圧が飽和状態にないと判断
し、先の指令電流値を減算器６に出力する。

このように、本実施例においても前記実施例と同様に電
動機３を効率良く駆動させることができ、バッテリ電源
１２に対する電動機３の稼動時間を延ばすことができる
。

尚、本実施例の場合、モータ電流の平均値を求めその平
均値に基づいて判断したが、実効値又は波高値を求めて
その実効値又は波高値に基づいて判断するようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によればバッテリ電源の電
圧降下に伴うモーフ効率の低下及び消費電力の増大を抑
えて産業車両等のように一回の充電によるその稼働時間
を延ばすことができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した誘導電動機の制御装置の電
気ブロック回路図、第２図は同じくマイクロコンピュー
タの動作を示すフローチャート図、第３図は偏差に対す
るすべり周波数の関係を示す図、第４図は第二実施例を
説明するための誘導電動機の制御装置の電気ブロック回
路図、第５図は第三実施例を説明するためのマイクロコ
ンピュータの動作を示すフローチャート図、第６図は従
来の誘導電動機の制御装置の電気ブロック回路図である
。 図中、１はマイクロコンピュータ、２はトルク設定器、
３は誘導電動機、８はＰＩ制御回路、９はＰＷＭ回路、
１０はドライブ回路、１１はインバータ回路、１２はバ
ッテリ電源、２１は平均値検出回路、２２は飽和検出回
路、２３はバッテリ電圧検出器、２４はモータ電圧検出
器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電源と、 前記直流電源を入力し交流電源に変換するインバータ回
   路と、 前記インバータ回路からの交流電源にて駆動される誘導
   電動機と、 前記インバータ回路を駆動させるインバータ駆動手段と
   、 前記誘導電動機に対して所望の発生トルクを指令するト
   ルク設定手段と、 前記トルク設定手段からの指令信号を入力し前記インバ
   ータ駆動手段を介して誘導電動機を指令信号に基づく発
   生トルクとなるように誘導電動機を制御する制御手段と からなる誘導電動機の制御装置において、 誘導電動機のモータ電圧が飽和状態かどうかを判断する
   判断手段と 前記判断手段がモータ電圧が飽和状態と判断したとき、
   その時の指令信号に基づく発生トルクより小さな発生ト
   ルクを誘導電動機に発生させるように前記制御手段の制
   御信号を補正する補正手段と を設けた誘導電動機の制御装置。