JPH08263153A - 電動機装置 - Google Patents

電動機装置

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Publication number
JPH08263153A
JPH08263153A JP7064149A JP6414995A JPH08263153A JP H08263153 A JPH08263153 A JP H08263153A JP 7064149 A JP7064149 A JP 7064149A JP 6414995 A JP6414995 A JP 6414995A JP H08263153 A JPH08263153 A JP H08263153A
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JP
Japan
Prior art keywords
reactive power
motor
induction motor
power
filter function
Prior art date
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Pending
Application number
JP7064149A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Yoshida
利夫 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP7064149A priority Critical patent/JPH08263153A/ja
Publication of JPH08263153A publication Critical patent/JPH08263153A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧降下,力率悪化,高調波障害なく誘導電
動機を運転する。 【構成】 誘導電動機IMには系統Lから電力が供給さ
れる。アクティブフィルタ機能部10の無効電力検出部
11はモータ入力無効電力QM を検出する。自励インバ
ータ13でなる無効電力補償回路は、補償無効電力QC
系統L側送る。制御部12はインバータ13をPW
制御することにより、補償電力QC の大きさがモータ
入力無効電力QM と同じで進みとなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機とアクティ
ブフィルタ機能部とを組み合わせてなる電動機装置に関
し、始動時における電圧降下を防ぎ、始動時及び定常時
における力率悪化や高調波障害を防いで、効率の良い運
転ができ、電源品質を向上させることができるように工
夫したものである。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機(IM)ではモータ始動時に
おいて、モータ電流が大きく力率が悪い。つまり、IM
には固定子と回転子の間にギャップがあるため、特に始
動時における力率低下が顕著にあらわれる。図2はIM
におけるモータ電流I1 及び力率pfと時間tとの関係
を示し、図3はIMにおけるモータ電流I1 及び力率p
fとすべりSとの関係を示す。両図に示すように、始動
時において力率pfが大きく低下することがわかる。
【0003】IMによりポンプやコンベア等を駆動する
場合には、モータを高頻度で運転・停止するため、始動
に起因する力率低下が頻繁に発生する。力率が低下する
と無効電力が増え電圧が低下するため、頻繁に電圧が変
動する。かかる恒常的な電圧変動は、電源の品質向上に
とって大きな障害となっていた。
【0004】なお、電圧変動(降下)ΔVは次式(1)
により示される。 ΔV=p・r+q・x≒q・x(%) ……(1) 但し p:所定MVAに換算した有効電力(%) r:所定MVAに換算した抵抗分(%) q:所定MVAに換算した無効電力(%) x:所定MVAに換算したリアクタンス分(%)
【0005】従来においては、定常時の力率低下に対し
ては図4に示すような対策を施こしていた。即ち同図に
示すように、各誘導電動機IMには、変圧器T及び遮断
器CBを介して系統Lから交流電力が供給される。そし
て各誘導電動機IMにコンデンサCを並列に接続して定
常時の力率低下を防いできた。
【0006】定常時の力率低下に対しては図4に示す対
策を施こすことにより力率改善が可能であったが、始動
時では定常時の5〜6倍のモータ電流I1 が流れ力率p
fも0.2〜0.3程度まで大きく下がってしまう。こ
のように始動時には力率pfが大きく下がり、電源に対
して大きな障害ではあったが、始動時間はポンプでは5
〜10秒、ファンでは15〜40秒と短いため、従来で
は始動時の力率低下に対しては特別な工夫をしていなか
った。
【0007】なお始動時の電圧降下を補償しようとし
て、仮にコンデンサCの容量を大きくしておくと、定常
運転に入ったときに、無効電力は過補償となり進み無効
電力により過電圧となってしまう。したがって単にコン
デンサCの容量を大きくするわけにはいかない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで最近では、系
統Lに接続される負荷として、高調波を発生する負荷
(コンピュータ,OA機器,FA機器,インバータ等)
が多くなってきている。このような高調波発生負荷から
発生した高調波が、図4に示すモータ回路系統に侵入す
ると、誘導電動機IM等の回路内リアクタンス分と力率
改善用のコンデンサCとの共振周波数において、拡大共
振を起こすことがある。拡大共振が生じると、図4に示
すモータ回路系統で部分過電流に起因する部分的過熱が
生じ機器焼損が生じるおそれがある。また拡大共振した
高調波電流が系統に流入することにより、系統に接続さ
れているOA機器,FA機器,計測器等が正常に機能し
なくなる現象が生じるおそれもある。更にOA機器等の
外部機器に部分的過熱が生じるおそれもあった。
【0009】図5は、力率改善用のコンデンサCを並列
接続したときの低圧母線に流れる電流を示し、図6は、
力率改善用のコンデンサCを接続していないときに低圧
母線に流れる電流を示す。両図を比べると理解されるよ
うに、コンデンサCを接続すると拡大共振により電流が
激しく振動しているが、コンデンサCを接続していない
ときには電流はほとんど基本波成分のみとなっている。
【0010】更に従来では、始動時において電圧降下が
生じているにもかかわらず何の対策も施こされておら
ず、頻繁に運転・停止する誘導電動機があると、電圧変
動が恒常的に発生し、電源品質が悪化していた。
【0011】また始動時において系統の力率が悪くなり
電源の皮相電力が増える結果、運用効率が悪かった。
【0012】本発明は、上記従来技術に鑑み、誘導電動
機を始動させたときに電圧を降下させることなく、且
つ、始動時及び定常時において高調波障害を発生するこ
となく、高効率運転のできる電動機装置を提供すること
を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、系統から電力を受けて駆動する誘導電動機と、前
記系統に補償無効電力を供給する自励インバータでなる
無効電力補償回路と、前記誘導電動機に入力されるモー
タ入力無効電力を検出する無効電力検出部と、補償無効
電力の大きさが前記モータ入力無効電力の大きさと等し
く且つ補償無効電力の位相を進みとするように前記無効
電力補償回路のインバータを位相制御する位相制御部と
でなるアクティブフィルタ機能部と、により構成したこ
とを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明ではモータ入力無効電力と同じ大きさで
進みとなっている補償無効電力を速応型のアクティブフ
ィルタ機能部により供給することにより、総合した無効
電力を零にして電圧降下,力率悪化,高調波障害を防
ぐ。
【0015】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。
【0016】図1は本発明の実施例を示す。同図に示す
ように、複数の誘導電動機IMには、変圧器T及び遮断
器CBを介して系統Lから電力が供給される。これら誘
導電動機IMには、アクティブフィルタ機能部10が付
設されている。
【0017】このアクティブフィルタ機能部10は、無
効電力検出部11と位相制御部12と自励インバータ1
3とトランスT10とで構成されている。このうち自励イ
ンバータ13により無効電力補償回路が形成されてい
る。
【0018】アクティブフィルタ機能部10の無効電力
検出部11では、誘導電動機IMに入力される無効電力
M を1ms程度(半サイクルの1/10)の応答性で検
出する。自励インバータ13でなる無効電力補償回路
は、変圧器T10を介して補償無効電力QC を出力するこ
とができ、しかも自励インバータ13を位相制御(PW
M制御)して補償無効電力QC の大きさ及び進み・遅れ
を調整することができる。補償無効電力QC は誘導電動
機IMと系統Lを結ぶラインに供給される。位相制御部
12は、無効電力検出部11で検出したモータ入力無効
電力(遅れ無効電力)QM に対して、補償無効電力QC
が同じ大きさで進み無効電力となるように、自励インバ
ータ13の位相制御をする。
【0019】このようにアクティブフィルタ機能部10
が作動するため、電源側である系統Lでは、モータ入力
無効電力(遅れ)QM と補償無効電力(進み)QC とが
相殺され、無効電力はほぼ零となる。しかもアクティブ
フィルタ機能部10の応答がきわめて速いので、この状
態は始動時であっても定常時であっても保持される。
【0020】図1に示す実施例では無効電力q(=QC
−QM )がほぼ零であるため電圧変動ΔVは次式(2)
で示される。 ΔV=p・r+q・x≒p・r(%) ……(2) 有効電力Pは始動時であっても定常時であってもあまり
変わらず、抵抗分rはリアクタンス分xの5〜10%で
あるので、式(2)からもわかるように、本実施例の電
圧変動ΔVはきわめて小さい。かくて本実施例では定常
時は言うまでもなく始動時においても電圧降下が生じる
ことなく電源品質が向上する。
【0021】このように始動時においても電圧降下が生
じないので、運転・停止を頻繁に行う誘導電動機IMを
用いる場合であっても電源品質を良好に保つことができ
る。
【0022】また本実施例では無効電力がほぼ零となり
電源側から無効電力をとらないので、始動時及び定常時
において力率がほぼ1になり効率の良い運転状態を実現
できる。
【0023】更に電源側から高調波が入ってきても、モ
ータに並列のコンデンサがないため、拡大共振が生じる
ことはない。よって拡大共振に起因する回路共振や部分
過熱による機器焼損やOA機器等への高調波障害が生じ
ることはない。
【0024】なお図1に示す実施例では、複数台の誘導
電動機IMに1台のアクティブフィルタ機能部10を備
えたが、1台の誘導電動機に1台のアクティブフィルタ
機能部10を備えるようにしてもよい。
【0025】また誘導電動機IMにアクティブフィルタ
機能部10を一体的にマウントするようにしてもよい。
このように一体的にマウントしておけばこの配線は、I
M単体を配線するのと同じ工事だけで済む。
【0026】更に本発明は、誘導電動機が三相誘導電動
機であっても単相誘導電動機であっても適用することが
できる。
【0027】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、モータ無効電力を相殺する補償無効
電力を、インバータを用いたアクティブフィルタ機能部
により速応的に供給するようにした。このため定常時の
みならず始動時であっても無効電力をほぼ零とすること
ができる。したがって次のような効果が得られる。 始動時における電圧降下を防止でき、電源品質を良
好に保つことができる。 運転力率が始動時及び定常時において良好であり、
効率の良い運転ができる。 高調波障害を発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図。
【図2】モータ電流及び力率と時間との関係を示す特性
図。
【図3】モータ電流及び力率とすべりとの関係を示す特
性図。
【図4】従来技術を示す回路図。
【図5】高調波を含む電流を示す波形図。
【図6】高調波を含まない電流を示す波形図。
【符号の説明】
10 アクティブフィルタ機能部 11 無効電力検出部 12 位相制御部 13 自励インバータ T10 変圧器 IM 誘導電動機 QM モータ入力無効電力 QC 補償無効電力
【手続補正書】
【提出日】平成7年5月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】従来においては、定常時の力率低下に対し
ては図4に示すような対策を施こしていた。即ち同図に
示すように、各誘導電動機IMには、変圧器T及び遮断
器CB及び熱動継電器THRを介して系統Lから交流電
力が供給される。そして各誘導電動機IMにコンデンサ
Cを並列に接続して定常時の力率低下を防いできた。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで最近では、系
統Lに接続される負荷として、高調波を発生する負荷
(コンピュータ,OA機器,FA機器,インバータ等)
が多くなってきている。このような高調波発生負荷から
発生した高調波が、図4に示すモータ回路系統に侵入す
ると、系統や誘導電動機等のリアクタンス分と力率改善
用のコンデンサCのリアクタンス分との共振周波数にお
いて、拡大共振を起こすことがある。拡大共振が生じる
と、図4に示すモータ回路系統で部分過電流に起因する
部分的過熱が生じ機器焼損が生じるおそれがある。また
拡大共振した高調波電流が系統に流入することにより、
系統に接続されているOA機器,FA機器,計測器等が
正常に機能しなくなる現象が生じるおそれもある。更に
OA機器等の外部機器に部分的過熱が生じるおそれもあ
った。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、系統から電力を受けて駆動する誘導電動機と、前
記系統に補償無効電力を供給する自励インバータでなる
無効電力補償回路と、前記誘導電動機に入力されるモー
タ入力遅れ無効電力を検出する無効電力検出部と、補償
無効電力の大きさが前記モータ入力遅れ無効電力の大き
さと等しく且つ補償無効電力の位相を進みとするように
前記無効電力補償回路のインバータを制御する制御部
でなるアクティブフィルタ機能部と、により構成したこ
とを特徴とする。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【作用】本発明ではモータ入力無効電力と同じ大きさで
進みとなっている補償無効電力を速応型のアクティブフ
ィルタ機能部により供給することにより、総合した無効
電力を零にして電圧降下,力率悪化を防ぐとともに、
調波障害を防ぐ。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】このアクティブフィルタ機能部10は、無
効電力検出部11と制御部12と自励インバータ13と
トランスT10とで構成されている。このうち自励インバ
ータ13により無効電力補償回路が形成されている。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】アクティブフィルタ機能部10の無効電力
検出部11では、誘導電動機IMに入力される無効電力
M を1ms程度(半サイクルの1/10)の応答性で検
出する。自励インバータ13でなる無効電力補償回路
は、変圧器T10を介して補償無効電力QC を出力するこ
とができ、しかも自励インバータ13を制御(PWM制
御)して補償無効電力QC の大きさ及び進み・遅れを調
整することができる。補償無効電力QC は誘導電動機I
Mと系統Lを結ぶラインに供給される。制御部12は、
無効電力検出部11で検出したモータ入力無効電力(遅
れ無効電力)QM に対して、補償無効電力QC が同じ大
きさで進み無効電力となるように、自励インバータ13
を制御する。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 10 アクティブフィルタ機能部 11 無効電力検出部 12 制御部 13 自励インバータ T10 変圧器 IM 誘導電動機 QM モータ入力無効電力 QC 補償無効電力
【手続補正9】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正11】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統から電力を受けて駆動する誘導電動
    機と、 前記系統に補償無効電力を供給する自励インバータでな
    る無効電力補償回路と、前記誘導電動機に入力されるモ
    ータ入力無効電力を検出する無効電力検出部と、補償無
    効電力の大きさが前記モータ入力無効電力の大きさと等
    しく且つ補償無効電力の位相を進みとするように前記無
    効電力補償回路のインバータを位相制御する位相制御部
    とでなるアクティブフィルタ機能部と、 により構成したことを特徴とする電動機装置。
  2. 【請求項2】 前記誘導電動機は1台で前記アクティブ
    フィルタ機能部は1台であることを特徴とする請求項1
    の電動機装置。
  3. 【請求項3】 前記誘導電動機は複数台で前記アクティ
    ブフィルタ機能部は1台であることを特徴とする請求項
    1の電動機装置。
  4. 【請求項4】 前記アクティブフィルタ機能部は、前記
    誘導電動機に一体的にマウントされていることを特徴と
    する請求項1または請求項2の電動機装置。
  5. 【請求項5】 前記誘導電動機は三相誘導電動機である
    ことを特徴とする請求項1または請求項2または請求項
    3または請求項4の電動機装置。
  6. 【請求項6】 前記誘導電動機は単相誘導電動機である
    ことを特徴とする請求項1または請求項2または請求項
    3または請求項4の電動機装置。
JP7064149A 1995-03-23 1995-03-23 電動機装置 Pending JPH08263153A (ja)

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JP7064149A JPH08263153A (ja) 1995-03-23 1995-03-23 電動機装置

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JP7064149A JPH08263153A (ja) 1995-03-23 1995-03-23 電動機装置

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JP7064149A Pending JPH08263153A (ja) 1995-03-23 1995-03-23 電動機装置

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JP (1) JPH08263153A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT500258A1 (de) * 2002-07-31 2005-11-15 Va Tech Elin Ebg Elektronik Gm Verfahren und vorrichtung zum anfahren elektrischer maschinen
WO2020003619A1 (ja) * 2018-06-27 2020-01-02 株式会社日立製作所 電力変換システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT500258A1 (de) * 2002-07-31 2005-11-15 Va Tech Elin Ebg Elektronik Gm Verfahren und vorrichtung zum anfahren elektrischer maschinen
WO2020003619A1 (ja) * 2018-06-27 2020-01-02 株式会社日立製作所 電力変換システム
JP2020005395A (ja) * 2018-06-27 2020-01-09 株式会社日立製作所 電力変換システム

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030506