JPS6122792A - 交流電動機の制御回路 - 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】 ［技術分野］ 本発明は三相誘導電動機のような交流電動機の回転速度
および回転トルクを交流電動機に加わる駆動周波数およ
び駆動電圧を可変とすることにより制御するようにした
交流電動機の制御回路に関するものである。

［背景技術］ 従来、三相誘導電動機のような交流電動機を速度制御す
るために、三相交流電源線から取った交流電圧を整流平
滑して一旦直流電圧に変換し、この直流電圧をチョッパ
回路によって適宜電圧値の直流電圧に変換した後、この
直流電圧をインバータ回路により所望の周波数の交流電
圧に変換して交流電動機を所望の回転速度にて回転駆動
するようにした交流電動機の制御回路が提案されている
。

かかる制御回路にあっては、電動機の駆動周波数が低下
すると電動機の励磁が過大になるのを防止するために、
チョッパ回路の出力電圧を低下せしめて、第６図に示す
ように電動機の駆動電圧を自動的に低下せしめるように
なっている。しかじな、がら、電動機の過励磁を防止す
る必要があるのは無負荷時ないし軽負荷時の場合のみで
あり、負荷時、特に重負荷時においてはこのように低周
波駆動時に駆動電圧が低下することにより、駆動トルり
が不足しがちとなり、特に誘導電動機においては所望の
トルクを得るためのすべりが大きくなり過ぎてすベリー
トルク特性が悪くなるという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上述のような、αに鑑みて為されたものであり
、低周波駆動時の駆動電圧を無負荷時ないし軽負荷時に
おいては低くして電動機の過励磁が生しないようにする
ことができ、がっ、負荷が大浮くなった場合には、電動
機の駆動電圧を大きくして低周波駆動時においても十分
な出力トルクを得ることができるようにした交流電動機
の制御回路を提供することを目的とするものである。

［発明の開示］ 以下、本発明の構成を図示実施例について説明すると、
第１図に示すように、直流電圧を適宜周波数の交流電圧
に変換して三相誘導電動機４を駆動するインバータ回路
３と、インバータ回路３の発振周波数を制御する周波数
制御回路２５と、インバータ回路３に入力される直、流
電圧の大きさをインバータ回路３の発振周波数が低下す
るにつれて低下せしめるように制御するチョッパコント
ロール回路１２とを有して成る交流電動機の制御回路に
おいて、インバータ回路３を介して電動機４に流れる電
流を検出するバス電流検出器３０と、バス電流検出器３
０の出力を積分する積分回路３１とを設けて、前記チョ
ッパコントロール回路１２は、前記積分回路３１の出力
が上昇するにつれて駆動電圧を上昇せしめるようになっ
ているものであり、このように構成することにより、低
周波駆動時においても負荷が増大したときには電動機４
の駆動電圧を上昇せしめることができ、十分な　・駆動
トルクを得ることができるものである。

第１図は本発明の一実施例に係る三相誘導電動機の速度
トルク制御回路を示す回路図である。同図の回路は、主
として三相交流電源ｉＲ，Ｓ、Ｔ上の三相交流電源電圧
を直流電圧に変換する電源回路１と、電源回路１から出
力される直流電圧の電圧値を制御するチョッパ回路２と
、チヨ・７ノく２カ・ら出力される直流電圧を再び三相
交流電圧に逆変換して三相誘導電動機４を駆動するイン
バータ回路３とから構成されている。まず、電源回路１
は三相交流電源＃Ｒ，Ｓ、Ｔ上の交流電圧を整流して直
流電圧を出力する整流回路５と、整流回路５の出力電圧
を充電する平滑用のコンデンサ６とから構成されている
。チョッパ回路２はスイッチング用のトランジスタ７と
、インダクタンス素子８、コンデンサ９、およびフライ
ホイール用のグイオード１０とから構成されており、ス
イッチング用のトランジスタ７のオン期間とオフ期間と
の比率と負荷とによりて定まる所定の出力電圧がコンデ
ンサ７に生じるようになっている。このコンテ゛ンサ７
の充電電圧は、インバータ回路３に入力されて三相交流
電圧に逆変換されたのち、三相誘導電動機４に印加され
るものである。チョッパ回路３におけるスイッチング用
のトランジスタ４はチョッパ駆動回路１１から出力され
るベース駆動電流によってオンオフ駆動されるものであ
り、このチョッパ駆動回路１１はチョッパコントロール
回路１２の出力によって制御されるようになってし・る
。１３はチョッパ出力電圧検出回路であり、チョッパ回
路２の出力側に接続されたコンデンサ９の充電電圧を検
出してチョッパ回路２の出力電圧を検出するものである
。また１４はチョッパ電流検出回路であり、電源回路１
の出力電流を検出することによりチョッパ回路２に流れ
る電流を検出するものである。これらのチョッパ出力電
圧検出回路１３およびチョッパ電流検出回路１４の検出
出力はチョッパコントロール回路１２に入力されてスイ
ッチング用のトランジスタ７の制御情報として使用　・
されるものである。２０は周波数設定部であり、インバ
ータ回路３における発振周波数をその出力電圧に応じて
設定できるようにしているものである。周波数設定部２
０の出力には加減速制限回路２１が接続されている。こ
の加減速制限回路２」は、入力電圧が急激に変化した場
合においても出力電圧は緩慢にしか変化しないようにな
っている。

したがって周波数設定部２０の出力電圧が急激に変化し
た場合においても加減速制限回路２１が存在することに
よってインバータ回路３の発振周波数は急激には変化し
ないようになっている。加減速制限回路２１の出力電圧
はＶ／Ｆ変換回路２２に入力されて、入力側の電圧変化
が出力側の周波数変化に変換されるものである。Ｖ／Ｆ
変換回路２２から出力される周波数信号は分配器２３に
よって、まず６分の１の周波数信号に分周され、１２０
°ずっ位相のずれた３通りのインバータ制御信号を出力
するものである。このインバータ制御信号はインバータ
駆動回路２４に入力されてインバータ回路３を駆動する
駆動信号となるものである。

このように本速度制御回路においては、周波数設定部２
０の出力電圧に応じてインバータ回路３の発振周波数を
制御できるようになっているので、三相誘導電動機４の
回転速度を周波数設定部２゜によって自由に制御するこ
とが可能となるものである。加減速制御回路２１の出力
はチョッパコントロール回路１２にも入力されており、
駆動周波数が低くなるにつれてチョッパ回路２の出方を
低下せしめるようになっている。

しかして本発明はインバータ回路３を通過するバス電流
を検出するためのバス電流検出器３０を設けて、このバ
ス電流検出器３０の出力を積分回路３１およびフィルタ
回路３２を介してチョッパコントロール回路１２に入力
するようにした点に特徴を有するものであり、このよう
に構成することにより、特に３０Ｈｚ以下の低周波駆動
領域でのトルク−すべり特性の悪化を防止できるように
して低周波駆動時においても高トルクを出せるようにも
のである。すなわち、本発明の回路ではバス電流検出器
３０、積分回路３１、およびフィルタ回路３２よりなる
オートトルクブースト回路３４を有しているので、負荷
が増大した時にこれをバス電流の増大で検出し、この負
荷増大量に応じてチョッパ回路２の出力が増大するよう
にコントロールして負荷増大時には高トルクを得ること
がで外るようにしたものである。つまり、負荷が増大し
た時にはチョッパ回路２におけるトランジスタ７のオン
期間を長くしてチョッパ回路２の出力電圧を高くするこ
とにより高トルクが得られるようになっており、反対に
負荷が低くなるとチョッパ回路２におけるトランジスタ
７のオン期間を短くしてチョッパ回路２の出力電圧を低
くして誘導電動機４に必要以上の電流を流さず、誘導電
動機４に加わるストレスを少なくすることができるもの
である。

第２図は上記実施例の要部回路図であり、積分回路３１
およびフィルタ回路３２の具体的な構成を示す回路図で
ある。同図に示すように、積分回路３１はいわゆるミラ
ー積分回路よりなり、オペアンプ３３とＣＲ素子とから
構成されている。この積分回路３１のロールオフ周波数
はインバータ回路３の最低発振周波数（通常６　Ｈｚ）
の６倍以下に設定することが望ましい。フィルタ回路３
２は抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、コンデンサｃｌ、ダイオ
ードＤ１、およびツェナダイオードＺＤとがら構成され
ており、その入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの関
係は第３図に示すようになる。入力電圧Ｖｉｎが電圧＼
ｉ、よりも低いときにはダイオードＤＩがあるだめに出
力電圧Ｖｏｕｔは上昇しない。次に入力電圧Ｖｉｎが電
圧■１よりも高くなったときには、入力電圧Ｖｉｎを抵
抗Ｒ１，Ｒ２１Ｒ３にて分圧した電圧が出力電圧Ｖｏｕ
ｔとして生じるようになっている。さらに入力電圧Ｖｉ
ｎが電圧Ｖ２よりも高くなったときにはツェナダイオー
ドＺＤにツェナ電流が流れて出力電圧Ｖｏｕｔは一定の
電圧Ｖ、に固定される。なお抵抗Ｒ１の値は抵抗Ｒ９の
値よりも小さな値として、入力電圧Ｖｉｎの上昇に際し
ては出力電圧Ｖｏｕｔが直ちに上昇し、入力電圧Ｖｉｎ
の下降に際しては出力電圧Ｖ　ｏｕｔが遅れて下降する
ようにしているものである。積分回路３１の入力側に接
続されるバス電流検出器３０は、ＣＴ（電流トランス）
よりなり、インバータ回路３の負荷電流がそのまま検出
されている。したがって、本実施例にあってはインバー
タ回路３を介して電動機４に流れる励磁電流および回生
電流ともに積分しており、励磁電流が増大した時にのみ
チョッパ回路２の出力が増大するようになっていて、制
動時等のように励磁電流および回生電流ともに増大した
ような場合にはチョッパ回路２の出力は増大させないよ
うになっている。この点を第４図の動作波形會・ 図を用いて説明する。第４図において、ａはバス電流検
出器３０の出力電圧であり、ｂは積分回路３１の出力電
圧であり、Ｃはフィルタ回路３２の出力電圧であり、ｄ
はチョッパ回路２の出方電圧である。まず電動機４が無
負荷のときには、第４図（ａ）の時刻ｔ、までのように
バス電流は略鋸歯状に流れる。ここでマイナス方向に電
流が流れるのは電動機４が発電機となって、コンデンサ
９への充電を行なうためである。これを検出したのが第
４図（ａ）であり、積分回路３１に入力される。積分回
路３１においてはプラス方向の電流からマイナス方向の
電流を差し引いたものを積分値として出力するからマイ
ナス方向の電流がある開は積分回路３」の出力電圧はあ
まり上昇しない。次に、負荷が増大して第４図（ａ）の
時刻ｔ１以降のようにマイナス方向の電流が少なくなる
と、積分回路３１の出力電圧は第４図（ｂ）に示すよう
に上昇する。

しかして積分回路３１の出力電圧が電圧ｖ１を越えると
フィルタ回路３２の出力電圧は第４図（ｃ）に示すよう
に上昇する。」貴公回路３１の出力電圧が電圧■２を越
えるようになると、フィルタ回路３２の出力電圧は電圧
Ｖ、に固定されるようになっている。フィルタ回路３２
の出力電圧が上昇すると、それにつれてチ５ツバ回路２
の出力電圧も上昇するようになっている。したがって本
発明にあっては、第５図の特性図に示すように、電動ｆ
ｉ４の負荷が増大すると自動的に、電動機４の出方電圧
が上昇するようになっており、特に駆動周波数が低下し
た場合において、電動８！４の駆動電圧が低下し過ぎる
ということがないものである。これをオー［トルクブー
スト回路３４を設けない従来の電動機速度制御回路の特
性図と比較すると、第６図に示すように負荷が増大して
も電動機４の駆動電圧は上昇しないばかりが、むしろ低
下する傾向にあり、したがって特に駆動周波数が低下し
た場合には、駆動電圧が不足しがちとなり、低速度駆動
時のトルクが不足するという問題がある。本発明はこの
ような問題を解決しており、オートトルクブースト回路
３４を設けることにより負荷が増大すれば駆動電圧を上
昇せしめることにより、低速度駆動時におけるトルク不
足を解消したものである。尚、駆動電圧が上昇し過ぎる
と、電動８！４が過励磁となり、うなり、焼損などの原
因となるので、本実施例にあってはフィルタ回路３２を
設けることにより、駆動電圧の上昇限度を規制している
ものである。

［発明の効果１ 本発明は叙上のように構成されており、直流電圧を適宜
周波数の交流電圧に変換して交流電動機を駆動する直流
交流変換手段と、直流交流変換手段の発振周波数を制御
する周波数制御手段と、直流交流変換手段に入力される
直流電圧の大きさを直流交流変換手段の発振”周波数が
低下するにつれて低下せしめるように制御する駆動電圧
制御手段とを有して成る交流電動機の制御回路において
、直流交流変換手段を介して交流電動機に流れる電流を
検出する電流検出手段と、電流検出手段の出力を積分す
る積分Ｓ段）−カ訃ｌ＋グ　前記駆動電圧制御手段は、
前記積分手段の出力が上昇するにつれて駆動電圧を上昇
せしめるようにしたものであるから、負荷が大きくなっ
たときには積分回路の出力電圧が大きくなり、電動機の
駆動電圧が上昇するために電動機を十分なトルクで駆動
することができ、特に低周波駆動時においてトルクが不
足しがちになることがないという利点があり、また無負
荷時や軽負荷時には従来どおり駆動周波数が低下するに
つれて電動機の駆動電圧が低下するから、低周波駆動時
において電動機が過励磁になることは防止できるという
利、αがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る交流電動機の制御回路
の回路図、第２図は同上の要部回路図、第３図は同上に
おいて用いるフィルタ回路の入力電圧と出力電圧との関
係を示す回路図、第４図は本実施例の動作波形図、第５
図は本実施例の駆動周波数と駆動電圧との関係を示す特
性図、第６図は従来の交流電動機の制御回路における駆
動周波数と駆動電圧との関係を示す特性図である。 ３はインバータ回路、４は三相誘導電動機、１２はチョ
ッパコントロール回路、２５は周波数制御回路、３０は
バス電流検出器、３１は積分回路である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 １１１Ｉ図 第２図 ス１ 第３図 無負蔀σに’−＊負荷頓爪 第４図 第５図 ｒＨｌ〕 第６図 （１−！ｘ］ 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 交流電動機の制御回路 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　称（
５８３）松下電工株式会社 代表者　小　　林　　　郁 ４、代理人 郵便番号　５３０ ５、補正命令の日付 昭和５９年１０月９日 ６、補正の対象

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧を適宜周波数の交流電圧に変換して交流
   電動機を駆動する直流交流変換手段と、直流交流変換手
   段の発振周波数を制御する周波数制御手段と、直流交流
   変換手段に入力される直流電圧の大きさを直流交流変換
   手段の発振周波数が低下するにつれて低下せしめるよう
   に制御する駆動電圧制御手段とを有して成る交流電動機
   の制御回路において、直流交流変換手段を介して交流電
   動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出
   手段の出力を積分する積分手段とを設けて、前記駆動電
   圧制御手段は、前記積分手段の出力が上昇するにつれて
   駆動電圧を上昇せしめるようにして成ることを特徴とす
   る交流電動機の制御回路。