JPH0767311B2 - 交流電動機駆動用インバ−タ装置の電流及びトルク制限回路 - Google Patents

交流電動機駆動用インバ−タ装置の電流及びトルク制限回路

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JPH0767311B2
JPH0767311B2 JP62177580A JP17758087A JPH0767311B2 JP H0767311 B2 JPH0767311 B2 JP H0767311B2 JP 62177580 A JP62177580 A JP 62177580A JP 17758087 A JP17758087 A JP 17758087A JP H0767311 B2 JPH0767311 B2 JP H0767311B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータ装置の出力周波数及び出力電圧を
制御して該インバータ装置の出力電流及び負荷の交流電
動機発生トルクをそれぞれ一定値以内に抑制する電流及
びトルク制限回路に関する。
〔従来の技術〕
従来のこの種インバータ装置による交流電動機の速度調
整回路としては第5図のブロック図に例示するものが知
られている。第5図において、1はインバータ装置であ
り交流入力電圧を直流電圧に順変換する整流回路と該整
流回路の直流出力電圧を交流に逆変換するインバータ回
路と該両変換回路に対する制御回路とから成り、2は前
記インバータ装置により駆動される誘導電動機である。
第6図は前記電動機2の入力電流Imと出力トルクTmと負
荷トルクTLとの速度特性曲線である。なお第6図におい
て、前記負荷トルクTLは低減トルク特性の例示であり、
横軸のfは前記電動機2の回転数に対応する周波数であ
り該電動機の極数により換算される値である。またfrは
インバータ装置1の出力周波数であり、前記電動機2の
電源周波数となる。第6図に示す如く負荷トルクTLがT
L1からTL2へ増大した時、前記電動機2のトルクTmと電
流Imの前記周波数fに関する動作点は何れも電源周波数
をfrとする特性曲線上を移動し、それぞれ点P1(f1,T
m1)及び点Q1(f1,Im1)から点P2(f2,Tm2)及び点Q
2(f2,Im2)へと移動し、前記電動機2はその対応周波
数においてf1からf2に減速し、その出力トルクはTm1
らTm2に増大し、その入力電流従って前記インバータ装
置1の出力電流はIm1からIm2に増大する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら前記従来方式においては、負荷トルク増大
時、交流電動機の入力電流と出力トルクとに関する動作
点は前記負荷トルク増大発生前のインバータ出力周波数
に対応する入力電流及び出力トルクの速度特性曲線上を
移動し、前記電動機を減速しながらその入力電流と出力
トルクとを共に増大させた新たな動作点に至って安定す
る。前記交流電動機入力電流は同時にインバータ装置の
出力電流であり、前記の如き負荷トルク変動に伴ないそ
の値を増大させた場合、例えば第6図にて電流値Imuで
示すインバータ装置としての許容電流を超過すれば該イ
ンバータ装置による前記交流電動機の運転は続行不能と
なる。これに鑑み本発明は負荷トルク変動時にインバー
タ出力周波数と、必要に応じインバータ出力電圧をも含
む補正動作を併用し交流電動機の入力電流と出力トルク
とを抑制し、インバータ運転の継続を可能とする前記電
流及びトルクの制限回路の提供を目的とするものであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
交流電動機入力電流すなわちインバータ装置出力電流と
その許容電流との差電流値を零となすようにインバータ
装置出力周波数の低減補正を行なうと共に、更に該低減
補正のみで不足の場合にはインバータ装置出力電圧の許
容値以内での昇圧補正を併用して前記インバータ装置出
力電流の抑制を計る補正手段を設けるものである。すな
わち、出力電圧と出力周波数との比を一定とする交流電
動機駆動用インバータ装置において、該インバータ装置
の出力電流検出用の電流検出回路と、該電流検出回路の
検出値と前記インバータ装置の許容出力電流の設定値と
の電流差を演算すると共に、前記出力電流の検出値がそ
の設定許容値よりも大となった場合に、前記電流差を入
力とする比例・積分演算を行ないその結果を前記インバ
ータ装置の周波数演算回路に対する周波数低減補正信号
として出力する電流演算回路と、前記低減補正信号が継
続する場合には出力電圧対出力周波数比を所定値だけ増
大させる増巾演算を行ないその結果を前記インバータ装
置の出力電圧対周波数比演算回路に対する電圧増大補正
信号として出力し前記交流電動機に対する許容範囲内で
の過励磁を指令する電圧演算回路とから成ることを特徴
とするものである。
〔作用〕
以下交流電動機として誘導電動機を例として説明する。
一般にインバータにより駆動される誘導電動機の安定動
作点における回転数またはその対応周波数と前記電動機
の出力トルクとは該出力トルクTmと負荷トルクTLの両速
度特性曲線上の交点における値として指定され、また前
記電動機の入力電流Imすなわち前記インバータの出力電
流は該電流Imの速度特性曲線上の前記交点での周波数に
対応する値として指定され、また前記トルクTm及び前記
電流Imそれぞれの速度特性曲線の横軸上の起点は前記電
動機の同期速度に対応する前記インバータの出力周波数
frとなり該インバータの制御状態に従って移行する。ま
た前記インバータの出力電圧すなわち前記電動機の1次
入力電圧Vmと前記周波数frとの比Vm/frの一定制御を基
本とし、前記周波数frの低周波域において前記電圧Vmを
適度に増大させる電圧補正制御を行なう場合には、前記
電動機の2次誘起電圧Eに対しE/fr比の略一定制御が可
能となり、前記トルクTmの最大値は前記frの種々の値に
対し略一定となり、また該Tmと前記電動機の2次電流と
は比例関係となり従ってその1次電流である前記Imとも
また略比例状態となる。また前記Vm/fr比の規定値に従
うVm値よりも大きな電圧Vmを与える電圧昇圧補正を行っ
て前記電動機の許容範囲内での過励磁を行なう場合には
前記トルクTmと電流Imとは前記昇圧補正を行なはぬ場合
に比して増大する。
従って、もし前記負荷トルクTLが対速度低減トルク特性
を有し、該TLの増大に伴って前記Imが増大しその特定の
上限電流値Imuを超過した場合、該超過分ΔI=Im−Imu
を零となすように前記インバータ出力周波数frの低減制
御を行なえば前記ImはImuに制限されると共に該Imuに対
応して前記Tmもまた制限され、前記電動機を停止させる
ことなくその回転数を低下させてその入力電流と出力ト
ルクとの制限値以内での運転継続が可能となる。またも
し前記負荷トルクTLが対速度定トルク特性を有する場合
には、前記低減トルク特性時の如く前記周波数frの低減
制御のみでは前記電流ImのImuへの制限は困難である
が、前記fr低減制御に対し適当な時間経過後から前記電
圧Vmに対する昇圧補正制御を併用し、前記周波数frに対
する電動機滑り壊周波数を低減させることにより前記電
流Imのその許容値Imuへの抑制が可能となる。本発明は
負荷トルクTLの変動により前記電動機入力電流がその上
限設定電流を超過した場合、該電流超過分を入力とする
比例・積分演算結果によるインバータ出力周波数frの低
減補正を電流演算回路により行なうと共に、前記周波数
補正制御に対し適当な時間遅れを有するインバータ出力
電圧に対する昇圧補正制御を電圧演算回路により行なは
すことにより負荷トルク変動時のインバータによる電動
機運転の安定性の向上を計るものである。
〔実施例〕
以下この発明の実施例を図面により説明する。第1図は
この発明の実施例を示すブロック図、第2図は対速度低
減トルク特性負荷変動時の電流制限動作説明図、第3図
は同様に定トルク特性負荷変動時の電流制限動作説明
図、第4図は第2図に対応する電流制限動作の時間変動
図である。第1図においては第5図に示す従来技術の実
施例の場合と同一機能の構成要素に対しては同一の表示
符号を附している。第1図は第5図に示す従来技術によ
る回路例において電流・トルク制限回路7を設けたもの
である。該制限回路7は、インバータ装置1の出力電流
すなわち誘導電動機2の入力電流Im検出用の電流変成器
CTと、該変成器の出力信号を受け適当な値の検出信号を
出力する電流検出器3と、前記インバータ装置1の出力
電圧すなわち前記電動機2の入力電圧Vm検出用の電圧変
成器PTと、該変成器の出力信号を受け適当な値の検出信
号を出力する電圧検出器4と、電圧演算回路5と、電流
演算回路6とから成る。該電流演算回路は前記電流検出
器3の出力信号と前記電流Imの許容電流Imuの設定値信
号との信号差を演算すると共に前記電流Imがその許容電
流Imuよりも大となった場合に、前記電流信号差を入力
とする比例・積分演算を行ないその結果を前記インバー
タ装置における周波数演算回路に対する周波数低減補正
信号として出力するものである。また前記電圧演算回路
5は、前記周波数低減補正信号が消滅することなく継続
する場合にその一定時間経過後の値に対し、前記インバ
ータ装置1の定常運転時における出力電圧対出力周波数
比以上の適当値での増巾演算を行ないその結果を前記イ
ンバータ装置1の出力電圧対出力周波数比演算回路に対
する電圧増大補正信号ΔVとして前記電圧検出器4の出
力信号に重畳の上出力し前記誘導電動機2に対する許容
範囲内での過励磁を指令するものである。次に第2図
(イ)は前記電動機入力電流Imの速度特性曲線であり、
前記インバータ装置出力周波数frをfr1とfr2とにそれぞ
れ変更した場合の特性曲線Im1とIm2とを示す。図(ロ)
は前記電動機2の出力トルクTmの速度特性曲線上に低減
トルク特性をもつ負荷トルクTL1とTL2とを併記したもの
である。なおトルク特性曲線Tm1とTm2とはそれぞれ前記
インバータ出力周波数frのfr1とfr2とに対応する。図示
の如く、前記電動機2が出力トルク特性Tm1負荷トルク
特性TL1、入力電流特性Im1にて運転中その安定動作点は
点P11(f1,Tm11)と点Q11(f1,Im11)とになり、この時
前記周波数fr1を不変として負荷トルク特性をTL1からT
L2へ増大すれば、前記動作点は点P12(f2,Tm12)と点Q
12(f2,Im12)へと移動し、前記電動機入力電流すなわ
ち前記インバータ装置の出力電流はIm11からIm12へと増
大しその許容値Imuを超過し、その結果インバータ運転
の安定な継続は不能となる。しかし前記入力電流Imがそ
の許容値Imuを超過すると共に超過値に応じて例えば比
例・積分制御の如き適当な時限特性制御により前記イン
バータ出力周波数frの低減補正を行ない、該周波数がfr
1より最終的にfr2に至ったとすれば、前記トルク特性は
Tm1からTm2にまた電流特性はIm1からIm2にそれぞれ移行
し、従って前記安定動作点は点P12と点Q12とからそれぞ
れ点P22(f4,Tm22)と点Q22(f4,Im22)とに移行する。
該動作点Q22における入力電流Im22は前記電流超過値を
零となすように行った前記出力周波数低減補正の結果得
られたものであり従ってその値は前記許容電流Imuと等
しくなる。次に第3図は第2図における低減トルク特性
負荷を定トルク特性負荷に置換した場合の前記電動機2
の動作点移動模様を示すものであり、第3図の(イ)と
(ロ)とはそれぞれ第2図(イ)と(ロ)に対応する電
流及びトルク特性図である。今前記インバータ出力周波
数がfr1、その出力トルク特性がTm1、その入力電流特性
がIm1、負荷トルク特性がTL1であれば電動機安定動作点
は点P11(f1,TL1)と点Q11(f1,Im11)であり、負荷ト
ルク特性のTL2への増大に伴い前記両動作点はそれぞれ
点P12(f2,TL2)と点Q12(f2,Im12)とに移動する。該
動作点Q12における入力電流Im12が図(イ)に示す如く
その許容値Imuを超過する場合には前記電流演算回路6
による前記出力周波数fr1の低減補正制御が行なはれる
が前記電流Im12とImuとの電流差は減少せずに継続し、
一定時間経過後から前記電圧演算回路5による前記イン
バータ出力電圧Vmに対する昇圧補正制御が併せ開始され
る。該昇圧補正制御により前記電動機出力トルクTmと入
力電流Imとはそれぞれ図(ロ)の特性Tm21からTm22への
移行及び図(イ)の特性Im21からIm22への移行の如く増
大変化し、その結果前記電動機の回転数は上昇しその同
期値からの滑りは減少し、前記動作点は点P23(f3,
TL2)と点Q22(f3,Im23)に至って安定する。該動作点Q
23における電流Im23は前記昇圧補正の結果得られたもの
であり前記許容値Imuに等しくなる。なお前記昇圧補正
開始用の前記一定時間経過前に前記周波数補正のみで前
記電流差が零となれば前記昇圧補正は行なはれない。第
4図は低減トルク特性負荷の増大及び復元変動時の前記
周波数fr補正による前記電動機の出力トルクTm及び入力
電流Imの時間変動図であり、図(イ)は前記Imに関し、
図(ロ)は前記トルクTmに関し、図(ハ)は前記周波数
frに関し示すものである。なお前記ImとTmとfrとに関し
時刻t2とt3間の変動模様はインバータ装置1と電流演算
回路6との制御系総合の制御特性により決まり、時刻t4
以降に関しては前記インバータ装置1のみ制御特性によ
り決定される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、インバータ装置により駆動される交流
電動機の負荷トルク特性が定トルク特性か低減トルク特
性かを問はず、該負荷トルク変動に際しインバータ出力
周波数補正と同じく出力電圧補正とを併用することによ
りインバータ出力電流すなわち前記電動機入力電流と該
電動機出力トルクとのそれぞれの許容値以内への抑制を
可能とし、インバータによる交流電動機運転の安定性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、第2図と
第3図とはそれぞれ低減トルク特性負荷と定トルク特性
負荷との負荷変動時の電流制限動作説明図、第4図は第
2図に対応する電流制限動作の時間変動図、第5図は従
来技術実施例のブロック図、第6図は誘導電動機の入力
電流及び出力トルクと負荷トルクとの速度トルク曲線で
ある。 1……インバータ装置、2……誘導電動機、3……電流
検出器、4……電圧検出器、5……電圧演算回路、6…
…電流演算回路、7……電流・トルク制御回路、CT……
電流変成器、PT……電圧変成器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力電圧と出力周波数との比を一定とする
    交流電動機駆動用インバータ装置において、該インバー
    タ装置の出力電流検出用の電流検出回路と、該電流検出
    回路の検出値と前記インバータ装置の許容出力電流の設
    定値との電流差を演算すると共に、前記出力電流の検出
    値がその設定許容値よりも大となった場合に、前記電流
    差を入力とする比例・積分演算を行ないその結果を前記
    インバータ装置の周波数演算回路に対する周波数低減補
    正信号として出力する電流演算回路と、前記低減補正信
    号が継続する場合には出力電圧対出力周波数比を所定値
    だけ増大させる増巾演算を行ないその結果を前記インバ
    ータ装置の出力電圧対周波数比演算回路に対する電圧増
    大補正信号として出力し前記交流電動機に対する許容範
    囲内での過励磁を指令する電圧演算回路とから成ること
    を特徴とする交流電動機駆動用インバータ装置の電流及
    びトルク制限回路。
JP62177580A 1987-07-16 1987-07-16 交流電動機駆動用インバ−タ装置の電流及びトルク制限回路 Expired - Lifetime JPH0767311B2 (ja)

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