JPS6031196B2 - 誘導電動機の可変速運転装置 - Google Patents
誘導電動機の可変速運転装置Info
- Publication number
- JPS6031196B2 JPS6031196B2 JP54160500A JP16050079A JPS6031196B2 JP S6031196 B2 JPS6031196 B2 JP S6031196B2 JP 54160500 A JP54160500 A JP 54160500A JP 16050079 A JP16050079 A JP 16050079A JP S6031196 B2 JPS6031196 B2 JP S6031196B2
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- JP
- Japan
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- output
- circuit
- phase
- induction motor
- signal
- Prior art date
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- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、譲導電動機の可変遠運転装置に関し、特に軽
負荷時の騒音を軽減させることができる誘導電動機の可
変遠運転装置に関する。
負荷時の騒音を軽減させることができる誘導電動機の可
変遠運転装置に関する。
直流をィンバータ回路で交流に変換し、この電源で誘導
電動機を駆動する誘導電動機の駆動制御方式が知られて
いる。
電動機を駆動する誘導電動機の駆動制御方式が知られて
いる。
この方式は、ィンバータ回路の出力周波数を変化させる
ことにより誘導電動機の可変遠運転が可能である。又、
このような可変遠運転方式において、周波数の変化に比
例して印加電圧をも加減する可変電圧可変周波数制御も
合せて行なっている。上述の如き従釆の制御方式は、誘
導電動機に印加する電圧・電流を振幅・周波数の概念で
しかとらえない平均値的な制御方式であるため、即応性
のある木目の細かい制御が不可能である。
ことにより誘導電動機の可変遠運転が可能である。又、
このような可変遠運転方式において、周波数の変化に比
例して印加電圧をも加減する可変電圧可変周波数制御も
合せて行なっている。上述の如き従釆の制御方式は、誘
導電動機に印加する電圧・電流を振幅・周波数の概念で
しかとらえない平均値的な制御方式であるため、即応性
のある木目の細かい制御が不可能である。
このような欠点を改善するため、最近パルス幅制御方式
を用い、誘導電動機の固定子電流の瞬時値制御によって
分巻直流機と真に等価なトルク発生を行なうことができ
るようないわゆる“ベクトル制御御方式”が開発され、
実用に供されるようになった。しかしながらこの方式に
おいても従釆のすべり制御方式と同様パルス幅制御方式
を用いているため、議導電動機の運転中にかなりのチョ
ッパを発生する。誘導電動機に重い負荷がかかっている
ときは、たとえば工作機械の切削音などのため、誘導電
動機から発生する騒音は切削音などにかき消されてさほ
ど気にならないが、アィドリング運転など軽負荷のとき
には誘導電動機から発生する騒音が目立ち、周囲の操作
者に不快感を与えていた。本発明は上述の如き従来の欠
点を改善する新規な発明であり、その目的はパルス制御
方式のィンバータを用いたベクトル制御方式により運転
する誘導電動機の速度制御方式において、誘導電動機の
軽負荷状態にて可及的に騒音を少なくすることができる
ような誘導電動機の可変遠運転装置を提供することにあ
る。
を用い、誘導電動機の固定子電流の瞬時値制御によって
分巻直流機と真に等価なトルク発生を行なうことができ
るようないわゆる“ベクトル制御御方式”が開発され、
実用に供されるようになった。しかしながらこの方式に
おいても従釆のすべり制御方式と同様パルス幅制御方式
を用いているため、議導電動機の運転中にかなりのチョ
ッパを発生する。誘導電動機に重い負荷がかかっている
ときは、たとえば工作機械の切削音などのため、誘導電
動機から発生する騒音は切削音などにかき消されてさほ
ど気にならないが、アィドリング運転など軽負荷のとき
には誘導電動機から発生する騒音が目立ち、周囲の操作
者に不快感を与えていた。本発明は上述の如き従来の欠
点を改善する新規な発明であり、その目的はパルス制御
方式のィンバータを用いたベクトル制御方式により運転
する誘導電動機の速度制御方式において、誘導電動機の
軽負荷状態にて可及的に騒音を少なくすることができる
ような誘導電動機の可変遠運転装置を提供することにあ
る。
次に、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
パルス幅制御方式のィンバータを用いて譲導電動機を運
転した場合、該誘導電動機から発生する騒音のレベルは
、誘導電動機の１次励磁電流に比例する。
転した場合、該誘導電動機から発生する騒音のレベルは
、誘導電動機の１次励磁電流に比例する。
そこで、本発明においては、誘導電動機をベクトル制御
方式にて運転するとき、誘導電動機の１次励磁電流を、
負荷が軽いときは小にし、負荷が重くなるにしたがって
大になるようにする。第１図は本発明の一実施例を示す
ブロック図であり、図中、１は誤差アンプ、２は誤差ア
ンプ１の出力を絶対値化する絶対値回路、３は方向判別
回路、４は可変周波発振器で、絶対値回路２から出力さ
れるアナログ信号のレベルに比例した周波数信号（スベ
リ周波数の４倍の周波数）を出力する。
方式にて運転するとき、誘導電動機の１次励磁電流を、
負荷が軽いときは小にし、負荷が重くなるにしたがって
大になるようにする。第１図は本発明の一実施例を示す
ブロック図であり、図中、１は誤差アンプ、２は誤差ア
ンプ１の出力を絶対値化する絶対値回路、３は方向判別
回路、４は可変周波発振器で、絶対値回路２から出力さ
れるアナログ信号のレベルに比例した周波数信号（スベ
リ周波数の４倍の周波数）を出力する。
５は加算回路で、前記可変周波発振器４の出力周波数と
後述する速度計発電機から発生する誘導電動機の回転数
に比例する周波数を加算する。
後述する速度計発電機から発生する誘導電動機の回転数
に比例する周波数を加算する。
６はカゥンタで、出力端ｃとｄからは同期周波数とすべ
り周波形の加算された周波数まで分周されたサイン波形
とコサィン波形の重みをもつコードが出力される。
り周波形の加算された周波数まで分周されたサイン波形
とコサィン波形の重みをもつコードが出力される。
７および８はカウンタ６から出力されるコードをサイン
波形電圧とコサィン波形電圧に変換するＤＡコンバータ
である。
波形電圧とコサィン波形電圧に変換するＤＡコンバータ
である。
９及び１０は入力されるサイン波形の振幅を変更する掛
算器である。
算器である。
そして、絶対値回路２から掛算器１０までの回路をもっ
て二相サイン波発生回路１１を構成する。１２は電圧一
周波数コンバータ（以下Ｆ−Ｖコンバータと略記する）
、１３は４倍回路で、誘導電動機１４の回転軸に直結さ
れたパルスジェネレータ１５からの９００の位相差をも
つＡ相，Ｂ相の回転信号周波数を４倍の周波数にてし、
倍し方向判別信号を送出する。１６は反転回路、１７及
び１８は掛算回路、１９は２相信号を３相に変換する変
換回路で、第２図に示すような回路構成である。
て二相サイン波発生回路１１を構成する。１２は電圧一
周波数コンバータ（以下Ｆ−Ｖコンバータと略記する）
、１３は４倍回路で、誘導電動機１４の回転軸に直結さ
れたパルスジェネレータ１５からの９００の位相差をも
つＡ相，Ｂ相の回転信号周波数を４倍の周波数にてし、
倍し方向判別信号を送出する。１６は反転回路、１７及
び１８は掛算回路、１９は２相信号を３相に変換する変
換回路で、第２図に示すような回路構成である。
２１〜２３は増幅回路、２４はパルス幅制御型ィンバー
タで、３相交流電源２５から印加される３相交流をコン
バータ２６で整流して得た直流を各増幅器２１〜２３か
ら加えられる制御信号で制御されるサィリスタ群により
チョツプしてパルス化するとともに、そのパルス幅を変
えて実効電圧を任意に変える。
タで、３相交流電源２５から印加される３相交流をコン
バータ２６で整流して得た直流を各増幅器２１〜２３か
ら加えられる制御信号で制御されるサィリスタ群により
チョツプしてパルス化するとともに、そのパルス幅を変
えて実効電圧を任意に変える。
そして、パルス幅制御型インバータから出力される３相
交流は譲導電動機に印加される。なお、２７〜３２は加
算点である。次に上記実施例の動作について説明する。
交流は譲導電動機に印加される。なお、２７〜３２は加
算点である。次に上記実施例の動作について説明する。
電動機を所望の回転速度で回転せしめるべく、加算点２
７の入力端に所定のアナログ値を有する速度指令信号Ｖ
ｃＭｏが与えられる。
７の入力端に所定のアナログ値を有する速度指令信号Ｖ
ｃＭｏが与えられる。
又、誘導電動機１４は所定の負荷で指令速度よりすべり
Ｓだけ低い回転速度で回転しているとする。誘導電動機
１４の回転速度は速度検出器として作用するパルスジェ
ネレータ１５により検出され、それから出力される信号
は４てし、倍された後、Ｆ−Ｖコンバータ１２によりア
ナログ化され、その速度信号Ｖａは加算点２７に加えら
れる。そしてこれらの差電圧は誤差アンプ１を通して絶
対値回路２と方向判別回路３に加えられる。絶対値回路
２では誤差アンプ１の出力を絶対値化し、方向判別回路
３では、誤差ァンプーから出力される電圧の正負を判別
し、正であれば“１”、負であれば“０”を出力する。
絶対値回路２から出力される信号は謎導電動機１４にか
かる負荷の状態を示し、負荷が増大すれば信号電圧は大
きくなり、逆に負荷が減少すれば信号電圧は小さくなる
。可変周波発振器４は絶対値回路２から出力された電圧
に比例した周波数のパルスを出力する。加算回路５では
、可変周波発振器４と４倍回路１３からの周波数を加算
して出力する。
Ｓだけ低い回転速度で回転しているとする。誘導電動機
１４の回転速度は速度検出器として作用するパルスジェ
ネレータ１５により検出され、それから出力される信号
は４てし、倍された後、Ｆ−Ｖコンバータ１２によりア
ナログ化され、その速度信号Ｖａは加算点２７に加えら
れる。そしてこれらの差電圧は誤差アンプ１を通して絶
対値回路２と方向判別回路３に加えられる。絶対値回路
２では誤差アンプ１の出力を絶対値化し、方向判別回路
３では、誤差ァンプーから出力される電圧の正負を判別
し、正であれば“１”、負であれば“０”を出力する。
絶対値回路２から出力される信号は謎導電動機１４にか
かる負荷の状態を示し、負荷が増大すれば信号電圧は大
きくなり、逆に負荷が減少すれば信号電圧は小さくなる
。可変周波発振器４は絶対値回路２から出力された電圧
に比例した周波数のパルスを出力する。加算回路５では
、可変周波発振器４と４倍回路１３からの周波数を加算
して出力する。
・カウンタ６は加算回路の出力パルスを分周し同期周波
数とすべり周波数を加算した周波数をもち９０ｏの位相
差をもつサイン波形およびコサィン波形を作成するに必
要なデジタルコードを出力する。カウン夕６の出力はＤ
Ａコンバータ７，８によりアナログ電圧のサイン波形お
よびコサィン波形を出力する。
数とすべり周波数を加算した周波数をもち９０ｏの位相
差をもつサイン波形およびコサィン波形を作成するに必
要なデジタルコードを出力する。カウン夕６の出力はＤ
Ａコンバータ７，８によりアナログ電圧のサイン波形お
よびコサィン波形を出力する。
又この出力は波高値は一定で周波数のみ可変するもので
ある。誘導電動機において、１次励磁電流９を基準にと
ると、２次電流１２はこれより９００位相が遅れている
。
ある。誘導電動機において、１次励磁電流９を基準にと
ると、２次電流１２はこれより９００位相が遅れている
。
ベクトル制御方式においては、関数発生器７及び８から
出力されるサイン波形とコサィン波を使って誘導電動機
１４の１次励磁電流らと２次電流１２とを作り出し、２
次電流１２を譲導電動機１４に掛かる負荷の度合に応じ
て増減させた後、１次励磁電流Ｌと２次電流１２とを合
成して１次電流を作り出して誘導電動機１４に加えるよ
うな制御を行なうが、このような制御方式であると、２
次電流のみが負荷の増減につれて増減するだけである。
このため、本発明においては、鶏算器９及び１０‘こお
いてＤＡコンバータ７及び８から出力される波形と、絶
対値回路から出力されるｌｍ（誘導電動機にかかる負荷
の増減にともなって増減する）とを掛け合せ、掛算器９
及び１０から出力されるサイン波信号ｌｍｓｉｎの及び
コサィン波信号ｌｍｃｏｓのの波高値を負荷の増減にと
もなって変化させる。なお、のは同期速度ブラスすべり
周波数である。そして、掛算器９及び１０から出力され
たサイン波信号ｌｍｓｉｎの及びコサィン波信号ｌｍｃ
ｏｓのを用いこれら２つの信号をもとにして掛算器１７
及び１８においてこれら２つの信号と誤差アンプ１の出
力を掛け合せて２次電流指令回路３３において負荷の変
化に応じて波高値が変化する２相分の２次電流成分（一
らｌｍｓｉｎの）と（１２１ｍｃｏｓの）とを作り出す
。そして、加算点２８及び２９からなる二相加算回路３
４においてこれら２相分の２次電流成分にそれぞれ励磁
電流成分（ｌｍｃｏｓの）と（ｌｍｓｉｎの）とを加算
し、第１相の固定子爵流１，Ｑ＝ｌｍｃｏｓの−ｌｍ・
１２ｓｉｎのと、これより位相が９００遅れた第２相の
固定子電流１，８＝ｌｍｓｉｎの十ｌｍ・１２ｃｏｓの
とを作り出す。その後、これら２相分の固定子電流１，
Ｑと１，８とを使って２相−３相変換回路１９において
３相交流信号を作り出し、この３相交流信号を用いてパ
ルス制御型ィンバータ２１を制御し、譲導電動機１４を
駆動する。なお、第１図に示す実施例は、誘導電動機１
４に流れる相電流を検出器３５〜３７で検出し、その電
流値を加算点に負帰還させる電流マィナループを持って
いる。以上詳細に説明したように、本発明は、誘導電動
機の運転状態を負荷の変化に対して即応させることがで
きるようなベクトル制御方式において、誘導電動機の負
荷が減少するにしたがって、誘導電動機の励磁電流ｌｍ
と２次電流１２の比率が一定になるように固定子爵流を
変化させることができる。
出力されるサイン波形とコサィン波を使って誘導電動機
１４の１次励磁電流らと２次電流１２とを作り出し、２
次電流１２を譲導電動機１４に掛かる負荷の度合に応じ
て増減させた後、１次励磁電流Ｌと２次電流１２とを合
成して１次電流を作り出して誘導電動機１４に加えるよ
うな制御を行なうが、このような制御方式であると、２
次電流のみが負荷の増減につれて増減するだけである。
このため、本発明においては、鶏算器９及び１０‘こお
いてＤＡコンバータ７及び８から出力される波形と、絶
対値回路から出力されるｌｍ（誘導電動機にかかる負荷
の増減にともなって増減する）とを掛け合せ、掛算器９
及び１０から出力されるサイン波信号ｌｍｓｉｎの及び
コサィン波信号ｌｍｃｏｓのの波高値を負荷の増減にと
もなって変化させる。なお、のは同期速度ブラスすべり
周波数である。そして、掛算器９及び１０から出力され
たサイン波信号ｌｍｓｉｎの及びコサィン波信号ｌｍｃ
ｏｓのを用いこれら２つの信号をもとにして掛算器１７
及び１８においてこれら２つの信号と誤差アンプ１の出
力を掛け合せて２次電流指令回路３３において負荷の変
化に応じて波高値が変化する２相分の２次電流成分（一
らｌｍｓｉｎの）と（１２１ｍｃｏｓの）とを作り出す
。そして、加算点２８及び２９からなる二相加算回路３
４においてこれら２相分の２次電流成分にそれぞれ励磁
電流成分（ｌｍｃｏｓの）と（ｌｍｓｉｎの）とを加算
し、第１相の固定子爵流１，Ｑ＝ｌｍｃｏｓの−ｌｍ・
１２ｓｉｎのと、これより位相が９００遅れた第２相の
固定子電流１，８＝ｌｍｓｉｎの十ｌｍ・１２ｃｏｓの
とを作り出す。その後、これら２相分の固定子電流１，
Ｑと１，８とを使って２相−３相変換回路１９において
３相交流信号を作り出し、この３相交流信号を用いてパ
ルス制御型ィンバータ２１を制御し、譲導電動機１４を
駆動する。なお、第１図に示す実施例は、誘導電動機１
４に流れる相電流を検出器３５〜３７で検出し、その電
流値を加算点に負帰還させる電流マィナループを持って
いる。以上詳細に説明したように、本発明は、誘導電動
機の運転状態を負荷の変化に対して即応させることがで
きるようなベクトル制御方式において、誘導電動機の負
荷が減少するにしたがって、誘導電動機の励磁電流ｌｍ
と２次電流１２の比率が一定になるように固定子爵流を
変化させることができる。
即ち、励磁電流ｌｍと二次電流１２とを調和させながら
円滑に制御できるので、誘導電動機を軽負荷で運転して
も、誘導電動機が従来のベクトル制御方式で運転した場
合のようなチョッパ動作による騒音を発生するようなこ
ともなく、きわめて静かに誘導電動機を運転することが
できる。
円滑に制御できるので、誘導電動機を軽負荷で運転して
も、誘導電動機が従来のベクトル制御方式で運転した場
合のようなチョッパ動作による騒音を発生するようなこ
ともなく、きわめて静かに誘導電動機を運転することが
できる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
２相−３相変換器のブロック図である。 図中、１は誤差アンプ、２は絶対値回路、３は方向判別
回路、４は可変周波発振器、５は加算回路、６はカウン
タ、７及び８はＤＡコンバータ、９及び１０は鶏算器、
１１は２相サイン波発生器、１２はＦ−Ｖコンバータ、
１３は４倍回路、１４は誘導電動機、１５はパルスジェ
ネレータ、１６は反転回路、１７及び１８は損算器、１
９は２相−３相変換器、２４はパルス幅制御型ィンバー
タ、２５は３相交流電源、２６はコンバータ、３３は２
次電流指令回路、３４は２相加算回路である。図 ト、 ミ船 第２図
２相−３相変換器のブロック図である。 図中、１は誤差アンプ、２は絶対値回路、３は方向判別
回路、４は可変周波発振器、５は加算回路、６はカウン
タ、７及び８はＤＡコンバータ、９及び１０は鶏算器、
１１は２相サイン波発生器、１２はＦ−Ｖコンバータ、
１３は４倍回路、１４は誘導電動機、１５はパルスジェ
ネレータ、１６は反転回路、１７及び１８は損算器、１
９は２相−３相変換器、２４はパルス幅制御型ィンバー
タ、２５は３相交流電源、２６はコンバータ、３３は２
次電流指令回路、３４は２相加算回路である。図 ト、 ミ船 第２図
Claims (1)
- １ 誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と、速
度検出器出力と指令速度との差を増幅する誤差アンプと
、該誤差アンプ出力を絶対値化する絶対値回路と、該絶
対値回路からの出力を出力信号を与えられ該出力信号の
レベルに比例した周波数信号を出力する可変周波発振器
と、前記誤差アンプ出力の方向に判別する方向判別回路
と、前記方向判別回路からの信号を与えられると共に該
可変周波発振器の出力周波数と誘導電動機の実回転数と
を加算する加算回路と、加算回路の出力パルスを分周し
同期周波数とすべり周波数を加算した周波数をもち９０
°の位相差をもつサイン波形およびコサイン波形を作成
するに必要なデジタルコードを出力するカウンタと、該
カウンタの出力が与えられアナログ電圧のサイン波形お
よびコサイン波形を出力するデジタル−アナログ変換器
と、該デジタル−アナログ変換器からの出力される波形
と前記絶対値回路からの出力信号とを掛け合せ、出力さ
れるサイン波信号及びコサイン波信号の波高値を負荷の
増減にともなつて変化させる掛算器とからなる２相サイ
ン波発生回路と、一方は、該２相サイン波発生回路から
の出力信号を反転回路１６を介して、他方は、該２相サ
イン波発生回路からの出力信号をそのままそれぞれ前記
誤差アンプ出力と掛合せる乗算回路からなり、２次電流
を演算する２次電流指令回路と、２次電流指令回路出力
と２相サイン波発生回路出力を加算する２相加算回路と
、２相加算回路の２相出力を３相に変換する２相−３相
変換回路と、該２相−３相変換回路の出力により誘導電
動機の３相電流を制御するパルス幅制御型インバータと
を有し、２相サイン波発生回路の出力の振幅を誤差アン
プの出力の増減に従つて増減せしめることを特徴とする
誘導電動機の可変速運転装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54160500A JPS6031196B2 (ja) | 1979-12-11 | 1979-12-11 | 誘導電動機の可変速運転装置 |
| US06/211,846 US4361794A (en) | 1979-12-11 | 1980-12-01 | Induction motor drive apparatus |
| EP80304396A EP0030462B1 (en) | 1979-12-11 | 1980-12-05 | Induction motor drive apparatus |
| DE8080304396T DE3070294D1 (en) | 1979-12-11 | 1980-12-05 | Induction motor drive apparatus |
| SU803215304A SU1114358A3 (ru) | 1979-12-11 | 1980-12-10 | Электропривод переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54160500A JPS6031196B2 (ja) | 1979-12-11 | 1979-12-11 | 誘導電動機の可変速運転装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5683284A JPS5683284A (en) | 1981-07-07 |
| JPS6031196B2 true JPS6031196B2 (ja) | 1985-07-20 |
Family
ID=15716272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54160500A Expired JPS6031196B2 (ja) | 1979-12-11 | 1979-12-11 | 誘導電動機の可変速運転装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4361794A (ja) |
| EP (1) | EP0030462B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6031196B2 (ja) |
| DE (1) | DE3070294D1 (ja) |
| SU (1) | SU1114358A3 (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4467262A (en) * | 1980-03-24 | 1984-08-21 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Polyphase motor drive system with balanced modulation |
| JPS6038954B2 (ja) * | 1980-12-30 | 1985-09-03 | ファナック株式会社 | 誘導電動機駆動方式 |
| JPS58130792A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-04 | Fanuc Ltd | 同期電動機の駆動装置 |
| JPS58157384A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-19 | Fanuc Ltd | 交流モ−タの駆動方式 |
| US4558269A (en) * | 1982-04-22 | 1985-12-10 | Fanuc Ltd | Induction motor drive apparatus |
| JPS5944975A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-13 | Hitachi Ltd | Ｐｗｍインバ−タの制御方法および装置 |
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