JPS6315698A - ベクトル制御のインバータ装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、主にインダクションモータの駆動に使用さ
れるベクトル制御によるインバータの運転方法に関する
。

１従来の技術」 近年、インダクションモータを駆動するベクトル制御に
よる電圧形インバータが開発され、実用化されている。

このインバータを用いれば、インダクションモータを直
流モータとほぼ同様に駆動制御することができる。とこ
ろで、このインバータにおいては、減速時におけるイン
ダクションモータおよびその負荷の回転エネルギを吸収
するため、例えば第４図または第５図の構成が採られる
。

すなわち、第４図において、ＩＮは３相交流電源が印加
される受電端、ｌは３相交流電源を全波整流する６個の
ダイオードからなる３相ブリッジ整流回路、２は平滑用
のコンデンサ、３はトランジスタとダイオードを並列接
続してなる６個のトランジスタユニットをブリッジ接続
して構成された直流／交流変換回路であり、この直流／
交流変換回路３から出力される３相交流電圧によって、
３相インダクシヨンモータ４が駆動される。なお、トラ
ンジスタに並列接続されたダイオードは帰還用のダイオ
ードであ°る。以上がインバータ主回路であり、この主
回路に加えて、モータ４の回転エネルギを吸収するため
、抵抗５およびトランジスタ６をシリーズ接続してなる
ニネルギ吸収回路７が設けられている。この場合、トラ
ンジスタ６はコンデンサ２の両端電圧が一定値（すなわ
ち、通常時におけるコンデンサ２の両端電圧より僅かに
高い電圧）を越えた場合にオンとなり、これニヨリ、モ
ータ４の減速時の回転エネルギが抵抗５によって消費さ
れる。

第５図は、上述したエネルギ吸収回路７に代えて、回生
回路９を設けた場合である。この回生回路９は、直流／
交流変換回路３と同一構成の回路であり、モータ４の減
速時に、その回転エネルギを３相交流電源に回生ずる。

「発明が解決しようとする問題点」 上述した従来のインバータは、連続的にエネルギ回生が
ある場合や、繰り返し急加減速を行う場合等においては
有効であるが、加減速時間が制限されない場合において
は、コストアップとなる問題がある。

また、上記のインバータは、停電時において次の問題が
ある。まず、第４図のインバータは、停電時においてモ
ータ４の回転エネルギを徐々に抵抗５によって電気エネ
ルギに変換し、消費させるが、この場合に、抵抗５によ
る放電回路の容量が小さいと（すなわち、抵抗５の値が
大きいと）、コンデンサ２の両端電圧が上昇し、通常、
過電圧保護回路が動作してしまう。そして、過電圧保護
回路が動作すると、直流／交流変換回路３の動作が停止
し、モータ４がフリーラン状態となってしまい、極めて
好ましくない。

また、第５図のインバータの場合は、停電になると、交
流電源がなくなることから、回生動作が不能となる。な
お、この種のインバータの制御回路の直流電源は、通常
、コンデンサ２の両端電圧を使用して作られ、したがっ
て、停電時においても急速に電源オフとなることはない
。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、モータの減速／停止動作を安全に、かつ、スム
ーズに行うことができるインバータの運転方法を掛供す
ることにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、直流電源電圧を交流電圧に変換するベクト
ル制御によるインバータにおいて、前記直流電源電圧が
一定電圧を越えた場合に、その過電圧量に対応してトル
ク指令値を減少させることを特徴としている。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の一実施例（ごついて説
明する。第１図は、この発明の一実施例によるインバー
タの構成を示すブロック図である。

この図において、符号１〜３は各々３相ブリッジ整流回
路、平滑用コンデンサ、直流／交流変換回路、また、４
は直流／交流変換回路３から出力される３相交流電圧に
よって駆動されるインダクションモータであり、これら
の構成は従来のものと同一である。符号１１は、モータ
４の回転軸に取り付けられた速度検出器であり、モータ
４の回転速度に比例する速度信号Ｓ（アナログ信号）を
出力する。

一方、符号１２は、モータ４の回転速度を設定するため
の可変抵抗器であり、その摺動子に得られる電圧が速度
指令信号Ｓｉとして比較増幅器１３およびアンプ制御回
路１４へ出力される。比較増幅器１３は、速度指令信号
Ｓｉから前記速度信号Ｓを減算し、この減算結果を反転
増幅してリミッタアンプ１５へ出力する。リミッタアン
プ１５は比較増幅器１３の出力を増幅するもので、その
増幅特性を第２図に示す。この第２図において、横軸は
入力電圧、縦軸は出力電圧である。この図に示すように
、リミッタアンプ１５は、出力電圧の制限付き増幅器で
あり、入力電圧が±ＶＬ（リミット電圧）以内の場合は
、同人力電圧を一定の増幅率で増幅し、入力端子が＋Ｖ
Ｌより大の場合あるいは−ＶＬより小の場合には出力電
圧が一定値±Ｖ１となる。また、このリミッタアンプ１
５の上述したリミット電圧ＶＬは、アンプ制御回路１４
の出力電圧Ｖｄに応じて変化するようになっている。す
なわち、上記電圧Ｖｄが０の時は、リミット電圧ＶＬが
第２図に示す電圧と１っており、電圧Ｖｄの値が正で大
きくなるにしたがって、リミット電圧＋ＶＬが電圧Ｖｄ
の値に対応して小さくなる（第２図の電圧Ｖ　Ｌ　、、
Ｖ　Ｌ　、参照）。また、電圧Ｖｄが負で大きくなるに
したがって、リミット電圧−ＶＬが電圧Ｖｄの絶対値に
対応して太きくなる（第２図の電圧Ｖ　Ｌ　３．　Ｖ　
Ｌ　４参照）。そして、このリミッタアンプ１５の出力
が、トルク指令値ＴＯＳとしてベクトル制御回路１７の
トルク指令入力端ＴＴへ印加される。

また、符号１６はコンデンサ２の過電圧を検出する過電
圧検出回路である。コンデンサ２の両端電圧は、受電端
！Ｎの電圧（３φＡＣ２００Ｖ工ｌθ％）の変動を考慮
すると、最大約３００ボルトである。そこで、過電圧検
出回路夏６は、コンデンサ２の両端電圧が３００ボルト
以下の時は「０」を、３００ボルト以上の時は、３００
ボルトを越える電圧量に対応する値の電圧を検出電圧Ｖ
ｋとしてアンプ制御回路１４へ出力する。アンプ制御回
路１４は、前述したリミッタアンプ１５を制御する電圧
Ｖｄを出力する回路であり、その詳細を第３図に示す。

この図において、１９は反転アンプであり、過電圧検出
回路１６から出力される検出電圧Ｖｋを反転した電圧−
Ｖｋを出力する。２０ａ、２０ｂは各々連動動作する接
点である。２０は接点２０ａ、２０ｂを駆動する接点駆
動回路であり、前述した速度指令信号Ｓｉが正の時（モ
ータ４の正転が指示されている時）は、接点２０ｂをオ
ン、２０ａをオフとし、また、速度指令信号Ｓｉが負の
時（モータ４の逆転が指示されている時）は、接点２０
ｂをオフ、２０ａをオンとする。しかして、上記のアン
プ制御回路１４は、信号Ｓｉが正の時は電圧−Ｖｋをリ
ミッタアンプ１５の制御電圧Ｖｄと−して出力し、また
、信号Ｓｉか負の時は電圧Ｖｋを制御電圧Ｖｄとして出
力する。

ベクトル制御回路１７は、トルク指令入力端ＴＴへ印加
されるトルク指令値ＴＯＳ、磁束検出端ＪＴへ印加され
る速度信号Ｓに基づいて、ベクトル演算により直流／交
流変換回路３の出力電流の大きさおよび位相を算出し、
この算出結果にしたがって直流／交流変換回路３の各ト
ランジスタを駆動する。この場合、回転速度検出端ＳＴ
へ印加される速度信号Ｓがフィードバック信号として使
用される。

以上の構成において、正常時には、コンデンサ２の両端
電圧が３００ボルトを越えることがなく、したがって、
過電圧検出回路１６から電圧Ｖｋとして０が出力され、
アンプ制御回路１４から電圧Ｖｄとして常時Ｏが出力さ
れる。これにより、リミッタアンプ１５におけるリミッ
ト電圧ＶＬが第２図に示すように比較的ハイレベルとな
り、比較増幅器Ｉ３の出力がリミッタアンプ１５？こよ
って一定の増幅率で増幅され、ベクトル制御回路１７へ
印加される。このように、正常時においては、リミッタ
アンプ１５が単なる増幅器として動作し、この結果、第
１図の実施例が従来のベクトル制御によるインバータと
同様に動作する。

一方、停電時においては、モータ４が慣性によって回転
を続けるため発電機として作用し、この発電電力によっ
てコンデンサ２が充電される。そして、コンデンサ２の
両端電圧が３００ボルトを越えると、越えた電圧量に対
応する値の電圧Ｖｋが過電圧検出回路１６から出力され
る。ここで、速度指令信号Ｓｉが負であるとすると、ア
ンプ制御回路１４から電圧Ｖｋか出力され、リミッタア
ンプ１５へ供給される。これにより、正側リミット電圧
＋ＶＬが、電圧Ｖｋに対応する量だけ小さくなり、した
がって、リミッタアンプ１５から出力されるトルク指令
値ＴＯＳが減少する。そして、トルク指令値ＴＯ３が減
少すると、ベクトル制御回路１７がモータ４の回転数を
減少させるように直流／交流変換回路３を制御する。

しかして、上記実施例においては、停電時において、モ
ータ４を、コンデンサ２の放電容量（コンデンサ２の電
荷を放電させる経路の容量）に対応する速度で逐次減速
させ、安定に停止させろことができる。

なお、停電時において、コンデンサ２の両端に放電抵抗
を接続するようにした場合は、該放電抵抗の放電容量に
合わせて急速に、かつ、安定にモータ４減速させること
ができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、直流電源電圧
が一定電圧を越えた場合に、その過電圧量に対応してト
ルク指令値を減少させるようにしたので、モータの減速
時に直流電圧が過電圧となることかなく、したがって安
定な減速運転が可能である。また、この発明によれば、
停電等の非常停止時において、直流電源の出力コンデン
サの放電容量に対応する速度でモータの回転を逐次安定
に減衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例におけるリミッタアンプ１５の増幅特
性を示す図、第３図は同実施例におけるアンプ制御回路
１４の構成を示す回路図、第４図、第５図は各々従来の
ベクトル制御インバータの構成例を示すブロック図であ
る。 ｌ・・・・・・整流回路、２・・・・・コンデンサ、３
・・・・・・直流／交流変換回路、１４・・・・・・ア
ンプ制御回路、１５・・・・・・リミッタアンプ、１６
・・・・・・過電圧検出回路、１７・・・・・・ベクト
ル制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源電圧を交流電圧に変換するベクトル制御による
   インバータにおいて、前記直流電源電圧が一定電圧を越
   えた場合に、その過電圧量に対応してトルク指令値を減
   少させることを特徴とするインバータの運転方法。