JPS6289493A - Ac motor controller - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To accurately control the efficiency inexpensively by detecting a current while varying the voltage of a motor and controlling the voltage so that the value of the current becomes the minimum value for the variation in the voltage. CONSTITUTION:An inverter 4 has a capacitor and a PWM controller 1, and supplies 3-phase variable voltage/variable frequency power to an induction motor 5. A controller 10 inputs the mean current value of the motor 5 through a current detector 6, a rectifier 7, a low pass filter 8, an A/D converter 9 as digital data, applies a voltage command to a PWM controller 11 so that the current of the motor 5 converges to the minimum value, thereby controlling the output voltage of an inverter 1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、誘導電動機などの交流電動機の制御装置に係
り、特に、電動機の高効率運転に好適な制御装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a control device for an AC motor such as an induction motor, and particularly to a control device suitable for highly efficient operation of the motor.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

誘導電動機などの交流電動機の効率は、その負荷の状態
に応じて変化し、従って電源電圧や周波数が固定されて
いる状態では常に最高効率で運転するのは困難である。The efficiency of an AC motor such as an induction motor changes depending on the state of its load, and therefore it is difficult to always operate at maximum efficiency when the power supply voltage and frequency are fixed.

しかして、近年、インバータ装置の進歩に伴い、可変電
圧、可変周波数のもとて誘導電動機を駆動することがで
きるようになり、この結果、負荷状態が変化し２ても、
そのときの負荷状態のもとで常に最高の効率のものでの
運転が可能にな怜、その例は、例えば特公昭５９−９３
６７号公報にみることができる。However, in recent years, with the advancement of inverter devices, it has become possible to drive induction motors with variable voltage and variable frequency.
It is possible to always operate at the highest efficiency under the load conditions at that time.
This can be seen in Publication No. 67.

しかしながら、この公報に開示されている従来の高効率
制御では、そのために誘導電動機の電流・と力率を検出
する必要があり、従って、構成が複雑になり、なおかつ
、この力率については、その検出を精度よく行うのが困
難であるという問題点があり、この結果、−ヒ記した従
来例ではコストアップが著しく、しかも充分な高効率制
御を得るのが困難であるという欠点がもった。However, in the conventional high-efficiency control disclosed in this publication, it is necessary to detect the current and power factor of the induction motor, which results in a complicated configuration. There is a problem in that it is difficult to perform detection with high accuracy, and as a result, the conventional example described in (b) has the disadvantage that the cost increases significantly and it is difficult to obtain sufficiently high efficiency control.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、Ｌ記した従来技術の欠点を除へ、ロー
コストで、しかも充分な精度のもとての高効率制御が容
易に得られるようにした交流電動機制御装置を提供する
にある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an AC motor control device that eliminates the drawbacks of the prior art described in L and allows high efficiency control to be easily obtained at low cost and with sufficient accuracy.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この目的を達成するため、本発明は、電動機の電圧を変
化さ（ｔらがら１ｄ流を検出し、このときの電圧の変化
に対して電流の値が最小（Ｉｔを示すように′１〆圧を
制御してゆくようにした点を特徴とする。In order to achieve this object, the present invention detects a 1d current while changing the voltage of the motor (t), and the current value is the minimum ('1〆 as shown by It) with respect to the voltage change at this time. The feature is that the pressure is controlled.

ここで、本発明の原理について説明すると、例えば誘導
電動機の入力端子と入力電圧の関係は負荷トルクが定常
的に一定だと考えると、第２図に示すような特性Ａを描
く。つまり、必要以−Ｆに入力電圧を高くすると、励磁
電流が増え一次銅損。Here, to explain the principle of the present invention, for example, assuming that the relationship between the input terminal of the induction motor and the input voltage is that the load torque is constantly constant, a characteristic A as shown in FIG. 2 is drawn. In other words, if the input voltage is increased more than necessary, the excitation current will increase and primary copper loss will occur.

鉄損を入きくし効率を低下させる。逆に必要以上に入力
′電圧を低くすると、すべりが大きくなって二次電流が
増し、−次銅損、二次銅損な大きくし効率を低下させる
。誘導電動機の入力′ｒ４ｉ流は励磁電流と二次電流と
のベクトル和で表わされるので、この入力電流が最小に
なるところで損失も最低になり、最も効率が高くなる。It reduces iron loss and reduces efficiency. On the other hand, if the input voltage is lowered more than necessary, the slip will increase, the secondary current will increase, the -order copper loss and the secondary copper loss will increase, and the efficiency will decrease. Since the input 'r4i current of the induction motor is represented by the vector sum of the excitation current and the secondary current, the loss also becomes the minimum where this input current becomes the minimum, and the efficiency becomes the highest.

そこで、この発明では、軍！１ｌＩＪ磯の電流が最小値
を示すように’Ｎｔ　）Ｅを制御することにより高効率
運転が得られるようにしたのである。So, with this invention, the military! By controlling 'Nt)E so that the current at 1lIJ is at its minimum value, high efficiency operation can be achieved.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明による交流ｍ動機制御装置について、図示
の実施例により詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The AC m-motor control device according to the present invention will be described in detail below with reference to illustrated embodiments.

第１図は本発明の一実施例で、図において、１はインバ
ータ、２は順変換部、３はコンデンサ、４は逆変換部、
５は酵導？ｄ動機、６は電流検出器、７は整流器、８は
ローパスフィルタ、９はアナログディジタル変換器（ｋ
／Ｄという）、ｌＯはマイクロコンピュータによる制御
回路、１１はＰＷＭ制御回路である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 1 is an inverter, 2 is a forward converter, 3 is a capacitor, 4 is an inverse converter,
5 is fermentation? d motor, 6 is a current detector, 7 is a rectifier, 8 is a low-pass filter, 9 is an analog-to-digital converter (k
/D), IO is a microcomputer control circuit, and 11 is a PWM control circuit.

インバータ１はコンデンサ３とＰＷＭ制御回路１１を備
えた周知の電圧型Ｐ　’Ｗ　Ｍ方式のインバータで、誘
導電動機（以下、ＩＭという）５に０Ｉ′変電圧、可変
周波数の３相電力を供給する働へなする。なお、このよ
うなインバータによる■Ｍ□′）駆動制御は周知なので
詳しいｉ５１明は省略する。The inverter 1 is a well-known voltage type P'W M type inverter equipped with a capacitor 3 and a PWM control circuit 11, and supplies three-phase power of 0I' variable voltage and variable frequency to an induction motor (hereinafter referred to as IM) 5. Do to work. Incidentally, since such drive control using an inverter is well known, detailed explanation of i51 will be omitted.

制御回路１０は、電流検出器６と整流器７、ローパスフ
ィルタ８、それにＡ／Ｄ９を介してＩＭ５の電流の平均
値をディジタルデータとして取り込み、このＩＭ５の電
流が最小値に収斂していくように、ＰＷＭ制御回路１１
に電圧指令を与え、これによりインバータ１の出力電圧
を制御してゆく働きをする。The control circuit 10 takes in the average value of the current of the IM5 as digital data through the current detector 6, the rectifier 7, the low-pass filter 8, and the A/D 9, and controls the current of the IM5 so that it converges to the minimum value. , PWM control circuit 11
The output voltage of the inverter 1 is controlled by giving a voltage command to the inverter 1.

次に、この実施例による制御回路１０の動作を第３図の
フローナヤートと第４図の特性図によって説明する。Next, the operation of the control circuit 10 according to this embodiment will be explained with reference to the flow chart shown in FIG. 3 and the characteristic diagram shown in FIG. 4.

一ヒ記したように、制御Ｎ路１０はマイクロコンピュー
タを含み、これにより第３図の処理を所定の一定の周期
、例えば１秒ごとに実行する。As mentioned above, the control N path 10 includes a microcomputer, which executes the process shown in FIG. 3 at a predetermined constant period, for example, every second.

制御Ｎ路１０がこの第３図の処理に入ると、ますＳ（ス
テップ）１の処理としてＡ／Ｄ９からＩＭ５の電流Ｉｎ
を取り込む。ここで電流Ｉｎの添字であるｎは、いま現
在、この処理に入ったときの電流であることを表わす。When the control N path 10 enters the process shown in FIG. 3, the current In from the A/D 9 to the IM5 is
Incorporate. Here, the subscript n of the current In represents the current when this process is started.

従って、前回の処理のときの′電流については、′敵流
りｎ−１となり、次回のものは電流■。＋１となる。な
お、これはインバータ１の出力電圧Ｖについても同じで
、現在の値をＶｎＩ回前の値はＶｎ−ｒ、１回後の値は
Ｖ１＋ｔでそれぞれ現わす。Therefore, the current 'at the time of the previous process is 'enemy flow n-1', and the current for the next process is '2'. It becomes +1. The same applies to the output voltage V of the inverter 1, and the current value VnI times before is expressed as Vn-r, and the value one time later is expressed as V1+t.

ＳｌのあとはＳ２の処理に進み、今回の電流値Ｉｎと前
回の電流値■。−１との差の絶対値を取り、それが所定
値８を超えているか否かを判断する。なお、この所定値
１としては、例えば１Ｍ５の定格電流の２〜／り係に定
めればよい。After Sl, the process proceeds to S2, where the current current value In and the previous current value ■ are calculated. The absolute value of the difference from -1 is taken, and it is determined whether or not it exceeds a predetermined value of 8. Note that this predetermined value 1 may be set to, for example, 2 to 1/2 of the rated current of 1M5.

Ｓ２での結果がＹＥＳのとへにはＳ３の処理に進み、こ
こで今回の電流値Ｔｎが前回値の値Ｉ。−１よりも大き
いか否かを判断する。If the result in S2 is YES, the process proceeds to S3, where the current current value Tn is the previous value I. Determine whether it is greater than -1.

この８３での結果がＹＥＳのとき、つまり今回は前回よ
りも電流が増加していたときにはＳ４に進み、結果がＮ
Ｏ，つまり′電流が減少していたときにはＳ５に進む。If the result in 83 is YES, that is, if the current has increased this time compared to the previous time, proceed to S4, and the result is N.
O, that is, when the current is decreasing, the process advances to S5.

これらＳ４と８５では、共に今回のインバータ１の電圧
Ｖｎが前回の電圧Ｖ　ｎ−＋よりも大へいか否かが調べ
られる。なお、このと＾のインバータ１の出力電圧Ｖは
制御回路１０からＰＷＭ制御回路１１に与えられた電圧
指令によって定まる本のであるから、制御回路１０は当
然、これらの電圧Ｖｎ。In both S4 and S85, it is checked whether the current voltage Vn of the inverter 1 is higher than the previous voltage Vn-+. Incidentally, since the output voltage V of the inverter 1 is determined by the voltage command given from the control circuit 10 to the PWM control circuit 11, the control circuit 10 naturally receives these voltages Vn.

Ｖ　ｎ−ｒを知っていることになる。This means that you know Vn-r.

まず、Ｓ４の処理に進んで、その結果がＮＯ１即ち、前
１ρ１よりも今回の電圧が減少していたときにはＳ６の
処理に進み、ここで現在の電圧Ｖｎに対して所定値の電
圧ΔＶを加電し、それを次回でのインバータ１の出力′
電圧Ｖ　ｎ＋　ｒとする。つまりＰＷＭ制御回路１１に
与えられている電圧指令を電圧ΔＶに対応した分だけ大
きく設定する。First, the process proceeds to S4, and if the result is NO1, that is, the current voltage is lower than the previous 1ρ1, the process proceeds to S6, where a predetermined value of voltage ΔV is added to the current voltage Vn. the output of inverter 1'
The voltage is set to V n+ r. That is, the voltage command given to the PWM control circuit 11 is set larger by an amount corresponding to the voltage ΔV.

一方、Ｓ４での結果がＹＥＳ、即ち、前回よりも今回の
電圧が増加していたときにはＳ７の処理を行ない、イン
バータ１の現在の出力電圧Ｖｎ　に対して所定値の電圧
ΔＶの減算を行ない、それを次回のインバータ１の出力
電圧Ｖ１１＋１とする。つまり、ＰＷＭ制御回路１１に
与えられている電圧指令を電圧ΔＶに和尚する分だけ小
さく設定する。なお、この所定値ΔＶとしては、例えば
１Ｍ５の定格電圧の０．５〜５０チの電圧としてやれば
よい。On the other hand, if the result in S4 is YES, that is, the current voltage has increased compared to the previous time, the process of S7 is performed, and a predetermined value of voltage ΔV is subtracted from the current output voltage Vn of the inverter 1. This is set as the next output voltage V11+1 of the inverter 1. In other words, the voltage command given to the PWM control circuit 11 is set to a value smaller than the voltage ΔV. Note that this predetermined value ΔV may be set to a voltage of 0.5 to 50 inches of the rated voltage of 1M5, for example.

また、Ｓ５の処理に進んだときには、その結果に応じて
８８又はＳ９の処理が行なわれるが、Ｓ５はＳ４と同じ
であり、さらにＳ８はＳ６と、そしてＳ９はＳ７と同じ
処理であるから、説明は省略する。Also, when proceeding to the process of S5, the process of 88 or S9 is performed depending on the result, but since S5 is the same as S4, furthermore, S8 is the same process as S6, and S9 is the same process as S7, Explanation will be omitted.

次に、Ｓ２に戻り、このＳ２の処理での結果がＮＯｌつ
まり今回の電流Ｉｎと前回の電流■。−１との差の絶対
値が所定値ε以下になっていたときには、Ｓ３以降の処
理は全てスキップする。Next, the process returns to S2, and the results of the processing in S2 are NO1, that is, the current current In and the previous current ■. If the absolute value of the difference from -1 is less than or equal to the predetermined value ε, all processes after S3 are skipped.

この第３図の処理が実行されたことによる制御結果を第
４図で説明すると、今回の処理に入ったときの電流がＩ
ｎなので、このときにはＳ２での結果はＹＥＳとなる。To explain the control results obtained by executing the process shown in FIG. 3 using FIG. 4, the current when entering the current process is I
Since n, the result in S2 is YES in this case.

次に８３での結果はＮＯになる。そしてＳ５の結果はＹ
ＥＳとなるので、次回の電圧ｖｎ＋１としては、今回の
電圧ＶｎにΔＶが加算された４のとなる。The result at 83 then becomes NO. And the result of S5 is Y
ES, the next voltage vn+1 will be 4, which is the current voltage Vn plus ΔV.

この結果、電圧はＶｎから順次、ΔＶづつ増加してゆき
、これに応じて電流Ｉｎは特性Ａにしたがって減少して
ゆく、そして電圧がＶｎ＋ｓからＶ　ｎ＋　ａに移った
とき、ここで始めて今回の電流■。＋３と前回の電流工
。＋４との差の絶対値が所定値Ｃ以下となる。As a result, the voltage increases sequentially from Vn by ΔV, and accordingly, the current In decreases according to the characteristic A. Then, when the voltage moves from Vn+s to Vn+a, the current Current ■. +3 and the electrician from last time. The absolute value of the difference from +4 is less than or equal to the predetermined value C.

そこで、このとき以降はＳ２での結果がＮＯになるため
、電圧Ｖの変化は停止され、この電圧がＶｎ＋４のもと
て電流ＩＨ＋４により１Ｍ５（第１図）の運転が継続さ
れてゆくことになる。そして、この間もＳｌによる電流
Ｉｎの取り込みと、Ｓ２での判断処理は所定の周期で継
続されているため、何らかの原因、例えば１Ｍ５の負荷
トルクの変化などにより第４図における特性Ａが変り、
電流■が最低値から外れ、それが所定値ε以上になれば
、再びＳ２での結果はＹＥＳになり、Ｓ３以降の処理が
実行され、この結果、新な電流■の最小値に対する電圧
Ｖの制御による収斂制御が行なわれるため、安定して電
流最小値での運転が得られることになる。Therefore, from this point on, since the result in S2 becomes NO, the change in voltage V is stopped, and this voltage becomes Vn+4, and the operation of 1M5 (Fig. 1) continues with current IH+4. Become. During this time, the intake of the current In by Sl and the judgment process in S2 continue at a predetermined cycle, so the characteristic A in FIG. 4 may change due to some reason, such as a change in the load torque of 1M5.
If the current ■ deviates from the minimum value and becomes equal to or higher than the predetermined value ε, the result in S2 becomes YES again, and the processes from S3 onwards are executed, and as a result, the voltage V with respect to the new minimum value of the current ■ becomes YES. Since convergence control is performed, stable operation at the minimum current value can be obtained.

ところで、以上の実施例では、１Ｍ５の電圧を制御する
ために、インバータ１が適用きれている。By the way, in the above embodiment, the inverter 1 is fully applicable to control the voltage of 1M5.

そして、この結果、この実施例では、ＴＭ５の始動時や
負荷トルク変動時には、このインバータ１の出力周波数
が制御されることになる。As a result, in this embodiment, the output frequency of the inverter 1 is controlled when the TM5 is started or when the load torque fluctuates.

そこで、このようにインバータ１の出力周波数が変化し
ているときは、上記の第３図による処理が行なわれない
ように、これを抑制するための機能を制御回路１０に設
けるようにしてもよい。Therefore, when the output frequency of the inverter 1 is changing in this way, the control circuit 10 may be provided with a function to suppress this so that the process shown in FIG. 3 above is not performed. .

また、上記実施例では、１Ｍ５の電流■が最低値に収斂
制御されたあとも、第３図の８１と８２による処理はそ
のまま繰り返し実行されているが、この電流■の最低イ
［ＫはＩＭ５の負荷トルクが変化しない限りは、まず変
化しないと考えてよいから、ひとたび電流■の最低値に
対する収斂制御が終了して第３図の８２での結果がＮｏ
になったら、それ以後はこの第３図の処理は停止させ、
その後、インバータ１による出力周波数の変更制御が行
なわれて、そのあと周波数が一定値に落ち付いたとき、
第３図の処理を再開するようにしてもよい。Further, in the above embodiment, even after the current 1M5 is controlled to converge to the lowest value, the processes 81 and 82 in FIG. As long as the load torque does not change, it can be assumed that there is no change, so once the convergence control for the lowest value of current ■ is completed, the result at 82 in Fig. 3 is No.
When this happens, the process in Figure 3 will be stopped from then on.
After that, the output frequency is controlled to be changed by the inverter 1, and when the frequency has settled down to a constant value,
The process shown in FIG. 3 may be restarted.

なお、上記実施例では、インバータ１として、ＰＷＭ制
御方式のものとして説明したが、本発明はこれに限らず
、例えばＰＡＭ制御方式のインバータで構成してもよい
ことはいう゛までもない。In the above embodiment, the inverter 1 has been described as a PWM control type inverter, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the inverter 1 may be configured with a PAM control type inverter, for example.

また、上記実施例では、交流電動機としてＴＭを適用し
ているが、他の交流電動機、例えば同期電動機に適用し
てもよいことは明らかである。Further, in the above embodiment, a TM is applied as the AC motor, but it is clear that the invention may be applied to other AC motors, such as a synchronous motor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、電動機の電流が
常に自動的に最低値に収斂制御されるようにしたから、
電動機の力率を検出する必要がなくなり、従来技術の欠
点を除き、簡単な構成で高効率運転がば」能な交流’＋
Ｔｔ　’４ｔｈ機制呻装置＆をローコストで容易に提供
することができる。As explained above, according to the present invention, since the current of the motor is always automatically controlled to converge to the lowest value,
It is no longer necessary to detect the power factor of the electric motor, and the shortcomings of conventional technology are eliminated, allowing for high-efficiency operation with a simple configuration.
Tt '4th mechanical groaning device & can be easily provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
肪導電動機のＬ時性図、第３図は動作説明用のフローチ
ーヤード、第４図は同じく動作説明用の特注図である。 ｌ・・・・・・インバータ、２・・・・・・順変換部、
３・・・・・・コ／デ／ザ、４・・・・・・逆変換部、
５・・・・・・誘２４電動機（ＩＭ）、６・・・・・を
光検出器、７・・・・・・整流器、８・・・・・・ロー
パスフィルタ、９・・・・・アナログディジタル変換器
（Ａ／ｌ））、ｌＯ・・・・・・制御回路、１１・・・
・・・ＰＷＭｉｉＩＩＩＩｉ１１］回路。 第１図 第２図　　　　　　　　□ 、　　　　１ ム 入。 カー 電 入１ユ 第３図 ［Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an L time diagram of a fat conduction motor, Fig. 3 is a flowchart for explaining the operation, and Fig. 4 is a custom-made one for explaining the operation. It is a diagram. l...Inverter, 2...Forward conversion unit,
3...co/de/za, 4...inverse conversion section,
5... Induction motor (IM), 6... Photodetector, 7... Rectifier, 8... Low pass filter, 9... Analog-digital converter (A/l)), lO... control circuit, 11...
...PWMiiIIIi11] circuit. Figure 1 Figure 2 □ , 1 mu included. Car power supply 1 unit Figure 3 [

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、可変電圧交流電源で駆動される交流電動機の制御装
置において、上記可変電圧交流電源の出力電圧を所定値
だけ所定の周期ごとに変化させる電圧制御手段と、この
出力電圧の変化の前後での上記交流電動機の電流を比較
してそれらの変化分を検出する電流比較手段と、この変
化分が増加方向と減少方向のいずれとなつているかに応
じて上記可変電圧交流電源の出力電圧の変化を増加と減
少のいずれかに制御する電圧変化方向制御手段とを設け
、上記交流電動機の電流が最小値に収斂する方向での上
記可変電圧交流電源の出力電圧制御が得られるように構
成したことを特徴とする交流電動機制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記可変電圧交流
電源がインバータ装置であり、少くともこのインバータ
装置の出力周波数が変化している間は上記電圧制御手段
の動作を抑制するように構成したことを特徴とする交流
電動機制御装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記電圧変化方向
制御手段が上記変化分の絶対値を検出する手段を含み、
この絶対値が所定値以下になつたときから、上記インバ
ータ装置の出力周波数が変化されるまでの期間、上記電
圧制御手段の動作を停止させるように構成したことを特
徴とする交流電動機制御装置。[Claims] 1. A control device for an AC motor driven by a variable voltage AC power source, comprising: voltage control means for changing the output voltage of the variable voltage AC power source by a predetermined value at predetermined intervals; current comparison means for comparing the current of the AC motor before and after a change in the voltage and detecting the change thereof; and the variable voltage AC power supply according to whether the change is in an increasing direction or a decreasing direction. voltage change direction control means for controlling the change in the output voltage of the variable voltage AC power supply to either increase or decrease, and control of the output voltage of the variable voltage AC power supply in a direction in which the current of the AC motor converges to a minimum value is obtained. An AC motor control device characterized in that it is configured as follows. 2. In claim 1, the variable voltage AC power source is an inverter device, and is configured to suppress the operation of the voltage control means at least while the output frequency of the inverter device is changing. An AC motor control device characterized by: 3. In claim 2, the voltage change direction control means includes means for detecting the absolute value of the change,
An AC motor control device characterized in that the operation of the voltage control means is stopped for a period from when the absolute value becomes equal to or less than a predetermined value until the output frequency of the inverter device is changed.