JPS6035918B2 - 交流電動機の制御装置 - Google Patents

交流電動機の制御装置

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JPS6035918B2
JPS6035918B2 JP55049808A JP4980880A JPS6035918B2 JP S6035918 B2 JPS6035918 B2 JP S6035918B2 JP 55049808 A JP55049808 A JP 55049808A JP 4980880 A JP4980880 A JP 4980880A JP S6035918 B2 JPS6035918 B2 JP S6035918B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可変電圧可変周波数の交流電圧を出力する電
力変換装置を介して給電される交流電動機を可変速運転
するための制御装置に関し、その目的とするところは乱
調防止にある。
同期電動機や誘導電動機の可変速運転のために使用され
る電力変換装置としては間接式周波数変換の電流形ィン
バータや直接式周波数変換のサィクロコンバータが知ら
れている。
第1図は、誘導電動機を電流形ィンバータで可変速運転
する場合を代表して取り挙げて、その制御系の従来の構
成例をブロック図で示したものである。
1は商用三相交流電源、2は制御整流器で構成されたコ
ンバータ、3は制御整流器で構成されたィンバータ、4
はィンバータ3の負荷である誘導電動機、5は電流平滑
用リアクトル、6はコンバータ3の出力電圧を制御する
コンバータ用移相器、7は変流器および整流器により構
成される電流検出器、8および9はコンバータ用移相器
を制御する電流制御用演算器と電圧制御用演算器、1川
ま変成器および整流器により構成される電圧検出器、1
1はインバータ3のサィリスタを制御するための論理回
路と増中回路とからなるィンバータ制御回路、12は電
圧/周波数変換器、13は負荷電圧及びィンバータ出力
周波数を任意に設定することができる速度設定器である
誘導電動機4の発生トルクはィンバータ3の出力電圧V
ac、電流はlacもしくはldc、出力周波数および
すべり周波数などの関数として与えられる。
第1図に示した制御系ではィンバータ3の周波数に関し
て速度設定値e,による開ループ制御が、そして負荷電
圧に関しては出力電圧の検出値と電圧基準値(速度設定
値e,)との比較による閉ループ制御が行なわれており
、負荷力率(磁束発生するための磁化電流とトルク発生
に寄与する2次電流の比)が制御されていないため、特
定の負荷条件においては誘導電動機の発生トルクやィン
バー夕の出力電圧電流が低周波で振動するという不安定
現象、所謂“乱調”が生じることが知られている。この
ような乱調を防止する目的でィンバータにダミー負荷と
してのりアクトルを接続することが知られている。
これは、電流形ィンバータの出力インピーダンスを等価
的に引下げることにより、電動機負荷の変動等の制御系
の外乱が発生したときにこの外乱に対する電動機1次電
流の追従性を良くして不安定現象の抑制をはかったもの
である。しかしながら、か)る従来の解決手段は主回路
に追加構成要素を必要とし、ダミー負荷分だけ電力変換
装置容量の増加を招くなどの欠点を有する。
本発明の目的は、主回路構成要素の追加要素ないこ不安
定現象の原点に立ち返り、制御的にか)る不安定現象を
防止することにある。
本発明は電動機の内部磁束の変化により乱調の徴候を検
出し、その内部磁束の変化率に応じて電力変換装置の出
力周波数を変化させることにより内部磁束の変化にダン
ピングをかけることにより上記目的を達成したものであ
る。
第2図は誘導機の1相分の等価回路であり、R,は1次
抵抗、1,は1次漏れィンダクタンスである。
R2は2次抵抗であり、すべりをSとした場合にその一
次側換算値はR2/Sとなる。12′は1次側換算の2
次漏れィンダクタンス、M′は1次側換算相互ィンダク
タンスである。
磁束を発生させる磁化電流iMとトルク発生に寄与する
2次電流i2とが重畳されて1次電流i,として流れる
。本発明は、電動機の発生トルク、電流形ィンバータの
出力電圧、出力電流の低周波振動となって現われる不安
定現象の主たる原因は、例えば電動機にか)る負荷トル
クが変動したときにその外乱に対応した応答が電流形ィ
ンバータの高い出力インピーダンスとその出力電流(1
次電流)周波数の固定性とによってはばまれてしまうこ
とにある。すなわち、負荷トルク変動にともなって2次
電流が変化したときにその変化に1次電流がすぐには追
従できないため、その分だけ磁化電流が変化してしまい
、内部磁束あるいは内部誘起電圧の変化となり、2次電
流と磁化電流との間の相互干渉がさらには内部誘起電圧
とィンバー夕出力電流との相互干渉に発展し、これが先
に述べた如き不安定現象となって現われるものと考える
ことができるのである。ここに、本発明は、2次電流と
磁化電流との間の相互干渉によって生じる内部磁束の大
きさi中!の変化をとらえ、これに応じて内部磁束の変
化を抑制する方向に1次電流の周波数を変化させるよう
にしたものである。
例えば磁束の増大方向の変化に対しては、電動機が電動
機運転モードにあるときは、すなわちすべりSが正のと
きには、磁束微分値d!?l/atがィンバー夕出力周
波数を増加させる極性で周波数指令値に重畳される。電
動機の回転速度は慣性のためにその変化が遅れるのでィ
ンバータ周波数の増加はすべりSの増加となり、さらに
は2次抵抗R2/Sの減少となる。2次抵抗R2/Sの
減少により2次電流が増加し、この結果磁化電流が減少
して磁束が減少する。
逆に磁束が減少しようとするとィンバータ周波数の減少
により磁束を減少を抑制する作用が生じる。これに対し
て電動機が発電機運転モードもこあるときは磁束の大き
さの増減とそれを抑制するためのィンバータ周波数の増
減との対応関係は上述とは逆になる。
これは発電機モードの場合にはすべりSは負極性であり
、すべりSの大きさを増すためにはィンバー夕周波数を
小さくする必要があるからである(すべりSが正のとき
はすべりの大きさを増すには既述のとおりィンバータ周
波数を大きくすればよい。)。したがって周波数指令値
に磁束微分値dlめl/dtを重畳する際の極性は電動
機運転モードと発電機運転モードとで切換える必要があ
る。第3図は磁束少を電動機端子電圧の積分により求め
、両運転モードの判別を電源側変換器の点弧角制御信号
のレベルにより行なう場合の本発明実施例を示す。
第3図において第1図におけると同一の構成要素には同
一参照番号を付して、これらについての説明は省略する
。この実施例によれば、変成器14を介して絶縁検出さ
れた電動機端子電圧VR,Vs,VTが磁束検出器20
1こ導かれここで磁束の大きさi0lが演算される。す
なわち、3相電圧VR,Vs,VTがまず公知の3相/
2相変換器15によって2相電圧VQ,V8に変換され
る。そして各出力電圧VQ,V8はそれぞれ積分器16
によって積分されることによって2相の磁束?Q,OB
に相当する信号に変換され、振幅演算器17に導かれ、
l0l=ノJ2 Q+?2 3なる関係式にしたがって
磁束lめlに相当する信号となり、これを微分回路18
により微分し「 その微分信号dl◇l/dtが極性切
換器22によりその都度運転モードに合わせた極性で電
圧/周波数変換器12の入力部の加算器19に導かれて
本来の周波数指令値である速度設定信号e,に重畳され
る。運転モードの判別はコンバータ2の出力電圧を定め
る点弧角の指令信号である電流制御演算器8の出力電圧
EQのレベルを比較器21において基準レベルと比較す
ることによって行なわれる。一般に点弧角制御信号EQ
はその値が零しベルにあるときコンバータ2の点弧角は
900となりコンバータ直流出力電圧は零となり、これ
がコンバータ2の順変換動作と逆変換動作との境界とな
っており、電動機運転モードのときはコンバータ2は順
変換動作をし、発電機運転モードのときはコンバータ2
は逆変換動作をすることから、この場合には比較器21
は点弧角制御信号の極性により運転モードを判別するこ
とになる。これにより、電動機の回転速度あるいはコン
バータ2の出力電圧もしくはコンバータ2の入力電圧を
検出することないこ電動機の運転モードの判別が可能と
なる。各モード‘こ対する極性関係を既に述べたとおり
に選ぶことによって、内部磁束の変化にダンピング効果
を与えることができるので、2次電流と磁化電流との相
互干渉にダンピング効果が生じ広い速度制御範囲にわた
って不安定現象が防止できる。磁束?もしくはl■lの
検出回路はその他の種々の公知のものに置き換え得る例
えばホール素子により磁束◇の直接検出を行なってもよ
いし、あるいは電動機端子電圧検出値をィンバー夕出力
周波数相当値で割算して磁束l?l相当を求めることも
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は交流電動機の制御装置の公知の構成例を示すブ
ロック図、第2図は誘導電動機の等価回路図、第3図は
本発明装置の実施例を示すブロック図である。 1・・・・・・交流電源、2・・・・・・コンバータ、
3..・..・ィンバータ、4・・・・・・誘導電動機
、5・…・・電流平滑用リアクトル、6・・・・・・コ
ンバータ用移相器、7・・・・・・電流検出器、8…・
・・電流制御用演算器、9・・・・・・電圧制御用演算
器、10・・・・・・電圧検出器、11……ィンバータ
制御回路、12・・・・・・電圧/周波数変換器、13
…・・・速度設定器、14・・・・・・電動機端子電圧
検出器、15・・・・・・2相/3相変換器、16・・
・・・・積分器、17・・・・・・演算器、18・・・
・・・微分回路、19…・・・加算器、20・・・・・
・磁束検出器、21・・・・・・比較器、22・・・・
・・極性切換器。 矛1図 矛Z図 次3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 可変電圧可変周波数の交流電圧を出力する電力変換
    装置を介して給電される交流電動機を可変速運転するた
    めの制御装置において、交流電動機の内部磁束を演算す
    る回路により求めた内部磁束の大きさを微分して第1の
    信号を導き出し、交流電動機が電動機運転モードにある
    か発電機運転モードにあるかに応じて次のような極性に
    て第1の信号を、電力変換装置出力周波数を指令する第
    2の信号に重畳すること、すなわち電動機運転モードに
    あるときは内部磁束の大きさの増方向の変化にともなつ
    て出力周波数が増加させられるような極性にて、発電機
    運転モードあるときは内部磁束の大きさの増方向の変化
    にともなつて出力周波数が減少させられるような極性に
    て第1の信号を第2の信号に重畳することを特徴とする
    交流電動機の制御装置。 2 電力変換装置は電源側変換器と電動機側変換と両変
    換器間に介在する直流中間回路とからなる間接形周波数
    変換装置であり、交流電動機の運転モード判別のために
    電源側変換器の制御角を指令する信号が使用されること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の交流電動機の
    制御装置。
JP55049808A 1980-04-16 1980-04-16 交流電動機の制御装置 Expired JPS6035918B2 (ja)

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DE19813115538 DE3115538A1 (de) 1980-04-16 1981-04-16 Einrichtung zum regeln einer induktionsmaschine

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JPS56148195A JPS56148195A (en) 1981-11-17
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DE19533570C2 (de) * 1995-09-11 1999-01-21 Abb Daimler Benz Transp Verfahren zur Regelung einer Drehfeldmaschine

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JPS56148195A (en) 1981-11-17

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