KR930007714B1 - Speed control apparatus for isduction motor - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 본 발명에 관한 유도전동기의 속도제어장치의 구성도.1 is a configuration diagram of a speed control apparatus for an induction motor according to the present invention.
제2도는 종래의 가변구동장치의 회로도.2 is a circuit diagram of a conventional variable drive device.
제3도는 이 발명의 한 실시예에 의한 가변속구동장치를 표시하는 회로도.3 is a circuit diagram showing a variable speed drive device according to an embodiment of the present invention.
제4도는 종래의 것을 표시하는 회로도.4 is a circuit diagram showing a conventional one.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 직류전원 2 : 전원개폐기1: DC power supply 2: power switch
4,5 : 필터콘덴서 6,7 : 3상 인버터4,5: Filter capacitor 6,7: 3 phase inverter
8A,8B : 3상 유도전동기 11, 12 : 전압센서8A, 8B: 3-phase induction motor 11, 12: Voltage sensor
19 : 차전압검출회로 20 : 절대치 연산회로19: differential voltage detection circuit 20: absolute value calculation circuit
22,23 : 감산기 24 : 토크페턴설정기22,23: Subtractor 24: Torque pattern setter
25 : 토크슬립주파수설 정기 PGI, PG2 : 펄스제네레이터25: Torque slip frequency setting device PGI, PG2: Pulse generator
1' : 직류전원으로서의 가선(架線) 5a,5b : 필터콘덴서1 ': Wire as DC power supply 5a, 5b: Filter capacitor
6a,6b : 3상 인버터 7a,7b : 3상 유도전동기6a, 6b: three-phase inverter 7a, 7b: three-phase induction motor
8a,8b : 전압센서 10' : 차전압검출회로8a, 8b: Voltage sensor 10 ': Differential voltage detection circuit
Ea,Eb : 인버터의 입력측전압 11' : 제어회로Ea, Eb: Inverter input side voltage 11 ': Control circuit
(도면중 동일부호는 동일 또는 상당부분을 표시)(The same reference numerals in the drawings indicate the same or equivalent parts)
본 발명은 유도전동기의 속도제어장치에 관한 것으로서, 다시금 상술하면, 단일의 직류전원에 직렬접속되어 있는 복수의 전력변환기에 의하여 유도전동기를 각각 별도로 구동하는 유도전동기의 속도제어장치를 제안하는것이다.The present invention relates to a speed control device for an induction motor, and, in detail, proposes a speed control device for an induction motor that separately drives an induction motor by a plurality of power converters connected in series to a single DC power source.
제2도는 예를들면 특개소63-23589호 공보에 표시되어 있는 가변속도구동장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a variable speed drive system shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-23589.
예를들면 750V의 전차선의 직류전원(1)의 양극단자는, 전원개폐기(2)와 필터리액터(3)와의 직력회로를 사이에 두고 제1의 3상 인버터(6)의 양극입력단자(+)와 접속되어 있고, 상기 직류전원(1)의 음극단자는 제2의 3상 인버터(7)의 음극입력단자(-)와 접속되어 있다. 3상 인버터(6,7)의 각각의 양,음입력단자(+),(-)간에는, 정전용량이 똑같은 필터콘덴서(4,5)가 각각 별도로 접속되어 있고, 그것들의 3상 인버터(6,7)와 직렬접속되어 있다. 3상 인버터(6)의 출력단자(U1,V1,W1)는 3상 유도전동기(8)의 제1의 1차권선(81)과, 3상 인버터(7)의 출력단자(U2,V2,W2)는 상기 3상 유도전동기(8)의 제2의 1차권선(82)과 접속되어 있다.For example, the positive terminal of the DC power supply 1 of the 750V electric cable line has the positive input terminal (+) of the first three-phase inverter 6 with a series circuit between the power switch 2 and the filter reactor 3 interposed therebetween. The negative terminal of the DC power supply 1 is connected to the negative input terminal (-) of the second three-phase inverter 7. Between the positive and negative input terminals (+) and (-) of the three-phase inverters 6 and 7, respectively, filter capacitors 4 and 5 having the same capacitance are connected separately, and their three-phase inverters 6 And 7) are connected in series. The output terminals U 1 , V 1 , W 1 of the three-phase inverter 6 are the first primary winding 81 of the three-phase induction motor 8 and the output terminals U of the three-phase inverter 7. 2 , V 2 , W 2 are connected to the second primary winding 82 of the three-phase induction motor 8.
이것들의 제1 ,제2의 1차권선(81,82)은 소정위상차의 회전계자를 발생하도록 구성되어 있다. 또한, 필터리액터(3)는, 필터콘덴서(4,5)에 의하여 역 L형의 평활용필터회로를 구성하고 있다 .These 1st and 2nd primary windings 81 and 82 are comprised so that the rotation field of a predetermined phase difference may be produced. In addition, the filter reactor 3 constitutes an inverted L-type smoothing filter circuit by the filter capacitors 4 and 5.
다음에 이 가변구동장치의 동작을 설명한다.Next, the operation of this variable driving apparatus will be described.
전원개폐기(2)가 투입되면, 필터콘덴서(4,5)는 직류전원(1)의 직류전압에 의하여 1 : 1의 분압비로 충전된다. 3상 인버터 (6,7)는, 분압된 직류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 3상 유도전동기(8)의 제1, 제2의 1차권선(81,82)에 공급한다.When the power switch 2 is input, the filter capacitors 4 and 5 are charged at a partial pressure ratio of 1: 1 by the DC voltage of the DC power source 1. The three-phase inverters 6 and 7 convert the divided DC voltage into three-phase AC voltages and supply them to the first and second primary windings 81 and 82 of the three-phase induction motor 8.
여기서, 필터리액터(3)를 흐르는 전류I, 필터콘덴서(4)의 단자전압을 EC1, 필터콘덴서(5)의 단자전압을 EC2,3상 인버터(6)에 유입하는 직류전류를 I1, 3상 인버터(7)에 유입하는 직류전류를 I2, 3상 인버터(6)의 출력을 P1, 3상 인버터 (7)의 출력을 P2라고 한다.Here, the current I flowing through the filter reactor 3, the terminal voltage of the filter capacitor 4 E C1 , the terminal voltage of the filter capacitor 5 the DC current flowing into the E C2 , three- phase inverter 6, I 1 , I 2 is the DC current flowing into the three-phase inverter 7, the output of the three-phase inverter 6 is P 1 , and the output of the three-phase inverter 7 is P 2 .
지금, 2개의 3상 인버터(6,7)의 특성, 또는 3상 유도전동기(8)의 제1 ,제2의 1차권선(81,82)의 임피던스가 불평형되어 있고, P1＞P2인 경우는 3상 인버터(6,7)의 내부손실을 무시하면, 초기상태에 있어서, 아래식이 성립된다.Now, when the characteristics of the two three-phase inverters 6 and 7 or the impedances of the first and second primary windings 81 and 82 of the three-phase induction motor 8 are unbalanced and P1> P2 Neglecting the internal losses of the three-phase inverters 6 and 7, in the initial state, the following equation is established.
P1=Ec1×I1＞P2=EC2×I2…………………………………………………(1)P 1 = Ec 1 × I 1 > P 2 = E C2 × I 2 . … … … … … … … … … … … … … … … … … … (One)
P1+P2=(EC1+EC2)×I ……………………………………………………(2)P 1 + P 2 = (E C1 + E C2 ) × I... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2)
또, 초기상태에 있어서,In the initial state,
EC1=EC2……………………………………………………………………(3)E C1 = E C2 ... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (3)
로하면 (1)식 및 (2)식에서In terms of (1) and (2)
I1＞I2…………………………………………………………………………(4) 로 된다.I 1 > I 2 . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … It becomes (4).
따라서, 필터콘덴서(4)의 단자전압(EC1)은 감소하고, 필터콘덴서(5)의 단자전압(EC2)는 증대한다.Therefore, the terminal voltage E C1 of the filter capacitor 4 decreases, and the terminal voltage E C2 of the filter capacitor 5 increases.
그러므로 I1=I2=I로 될때까지 단자전압(EC1)은 감소를 계속하고, 단자전압(EC2)는 증대를 계속하여,Therefore, the terminal voltage E C1 continues to decrease and the terminal voltage E C2 continues to increase until I 1 = I 2 = I.
P1=EC1×I＞EC2×I=P2…………………………………………………(5)P 1 = E C 1 × I> E C 2 × I = P 2 . … … … … … … … … … … … … … … … … … … (5)
로 되어 평형을 취하게 된다 .Will be balanced.
이와같은 현상에 의하여, 3상 인버터(6,7)의 입력전압인 직류전압에 불평형이 생겨서, 3상 인버터(6,7)의 출력은 불평형이 된다.As a result of this phenomenon, an unbalance occurs in the DC voltage which is the input voltage of the three-phase inverters 6 and 7, and the output of the three-phase inverters 6 and 7 becomes unbalanced.
제4도는, 예를들면 특공소61-33322호 공보에 개시된 이 종류의 종래의 가변속구동장치를 표시하는 회로도이다 도면에 있어서, (1')은 직류전원인가선, (2')는 팬터그래프(3')은 개폐기, (4')는 필터리액터, (5a,5b)는 필터콘덴서이고, 서로 직열로하여 필터리액터(4')와 접지와의 사이에 접속되어 있다. (6a)는 제어정류소자로 이루어지는 3상 인버터이고 그 입력측은 필터콘덴서(5a)에 접속되고, 출력측에는 3상 유도전동기(7a)가 접속되어 있다 (6b)는 3상 인버터이고, 그 입력측은 필터콘덴서(5b)에 접속되고, 출력측에는 3상 유도전동기(7b)가 접속되어 있다.4 is a circuit diagram showing a conventional variable speed drive device of this kind disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-33322. In the drawing, 1 'is a DC power supply line, and 2' is a pantograph ( 3 ') is a switch, 4' is a filter reactor, 5a and 5b are filter capacitors, and are connected in series with each other between the filter reactor 4 'and the ground. 6a is a three-phase inverter composed of a control rectifier element, the input side of which is connected to a filter capacitor 5a, and the output side of which is connected a three-phase induction motor 7a. 6b is a three-phase inverter, and the input side thereof is a filter. It is connected to the capacitor | condenser 5b, and the 3-phase induction motor 7b is connected to the output side.
이와같이, 개개의 3상 유도전동기(7a)등마다 3상 인버터(6a)등을 설치하고 있는 것은, 차륜경차(車輪經差)에 의한 3상 유도전동기(7a)등의 토크언배런스를 저감하기 위한 것이다.Thus, the three-phase inverter 6a or the like is provided for each of the three-phase induction motors 7a and the like to reduce the torque unbalance of the three-phase induction motors 7a and the like due to the wheel wheel. It is for.
다음에 동작에 관하여 설명한다.Next, the operation will be described.
개폐기(3')가 투입되면. 필터콘덴서 (5a,5b)는, 가선(1')으로부터의 직류전압을 1 : 1로 분압하여 충전한다.When the switchgear 3 'is input. The filter capacitors 5a and 5b divide and charge the DC voltage from the temporary wire 1 'by 1: 1.
3상 인버터(6a,6b)는, 각 분압된 직류전압을 각각 3상 교류전압으로 변환하여 3상 유도전동기(7a, 7b)를 구동한다.The three-phase inverters 6a and 6b respectively convert the divided DC voltages into three-phase AC voltages to drive the three-phase induction motors 7a and 7b.
여기서, 제4도에 표시하는 바와같이, 필터리액터(4')를 흐르는 전류를 I, 필터콘덴서(5a)의 단자간전압을 Ea, 필터콘덴서(5b)의 단자간전압을 Eb, 3상 인버터(6a)에 유입하는 전류 Ia, 3상 인버터(6b)에 유입하는 전류를 Ib, 3상 인버터(6a)의 출력파워를 Pa, 3상 인버터(6b)의 출력파워를 Pb로 하고, 지금 2대의 3상 인버터(6a,6b)의 특성의 불평형 또는 2대의 3상 유도전동기(7a,7b)의 특성의 불평행에 의하여, Pa＞Pb의 관계가 성립되는 경우를 가정한다.Here, as shown in FIG. 4, the current flowing through the filter reactor 4 'is I, the voltage between terminals of the filter capacitor 5a is Ea, the voltage between terminals of the filter capacitor 5b is Eb, and the three-phase inverter. The current Ia flowing in (6a) and the current flowing in the three-phase inverter 6b are Ib, the output power of the three-phase inverter 6a is Pa, and the output power of the three-phase inverter 6b is Pb, and now 2 It is assumed that a relationship of Pa> Pb is established by unbalance of the characteristics of the large three-phase inverters 6a and 6b or unbalance of the characteristics of the two three-phase induction motors 7a and 7b.
이 경우, 3상 인버터(6a,6b)의 내부손실을 무시하면, 초기 상태에 있어서는 위에서 언급된 식과 동일하게 성립되므로 그 설명은 생략한다.In this case, if the internal losses of the three-phase inverters 6a and 6b are ignored, the description is omitted since the initial state is established in the same manner as the above-mentioned formula.
종래의 가변속구동장치 에서는, 3상 유도전동기를 구동하는 2개의 3상 인버터의 각각의 제어정류소자등의 구성부품에 특성의 언배런스가 있을 경우, 또는 3상 유도전동기의 1차 권선의 임피던스에 불평형이 있을 경우에는, 2개의 3상 인버터의 입력전압에 불평형이 생겨서, 그 불평형에 의하여 생기는 과전압에 의하여 3상 인버터가 파손되는 우려가 있다는 문제가 있다.In the conventional variable speed drive system, when there is an unbalance of characteristics in components such as each control rectifier of two three-phase inverters driving a three-phase induction motor, or the impedance of the primary winding of the three-phase induction motor If there is an unbalance, an unbalance occurs in the input voltages of the two three-phase inverters, and there is a problem that the three-phase inverter may be damaged by the overvoltage generated by the unbalance.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여, 유도전동기에 각각 별도로 교류전력을 공급하는 복수의 전력변환기의 입력전압의 평형을 꾀하고, 입력전압의 불평형에 의한 과전압에 의한 전력변환기가 파손하는 일없는 유도전동기의 속도제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of such a problem, the present invention attempts to balance input voltages of a plurality of power converters that separately supply AC power to induction motors, and does not damage the power converter due to overvoltage due to unbalance of input voltages. An object of the present invention is to provide a speed control device.
또한. 각 인버터의 입력측전압을 검출하고, 이것들 각 인버터의 입력측전압이 서로 똑같게 되도록 각 유도전동기의 슬립주파수를 제어하도록 한 것이다.Also. The input voltage of each inverter is detected, and the slip frequency of each induction motor is controlled so that the input voltage of each inverter is the same.
본 발명에 관한 유도전동기의 속도제어장치는, 단일의 직류전원에 직열접속하여, 변환된 각각의 교류전력을 복수의 유도전동기에 각각 별도로 공급하는 복수의 전력변환기와, 각각의 전력변환기의 입력전압의 차를 검출하는 차전압검출회로와, 이 차전압검출회로가 검출한 차전압에 의거하여, 전력변환기의 교류전력의 주파수를 제어하는 주파수제어회로를 구비한다.A speed control apparatus for an induction motor according to the present invention includes a plurality of power converters which are directly connected to a single DC power supply and separately supply each converted AC power to a plurality of induction motors, and an input voltage of each power converter. And a differential voltage detection circuit for detecting a difference between the circuits and a frequency control circuit for controlling the frequency of the AC power of the power converter based on the differential voltage detected by the differential voltage detection circuit.
복수의 전력변환기는, 복수의 유도전동기에 각각 별도로 교류전력을 공급한다. 차전압검출회로는, 각각의 전력변환기의 입력전압의 차의 전압을 검출한다.The plurality of power converters separately supply AC power to the plurality of induction motors. The difference voltage detection circuit detects a voltage of a difference of an input voltage of each power converter.
주파수제어회로는, 차전압검출회로가 검출한 차전압에 관련하여 전력변환기의 교류전력의 주파수를 제어한다. 이것에 의하여, 각 전력변환기의 입력전압이 불평형이 되었을 경우, 전력변환기의 교류전력의 주파수가 변한다. 그리고 입력전압이 평형된다.The frequency control circuit controls the frequency of the AC power of the power converter in association with the difference voltage detected by the difference voltage detection circuit. As a result, when the input voltage of each power converter becomes unbalanced, the frequency of the AC power of the power converter changes. And the input voltage is balanced.
[실시예 I]Example I
아래 본 발명을 그 실시예를 표시하는 도면에 의하여 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments.
제1도는 본 발명에 관한 유도전동기의 속도제어장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a speed control device for an induction motor according to the present invention.
예를들면 전차선의 직류전원(1)의 양극단자는, 전원개폐기(2)와 필터(3)와의 직렬회로를 사이에 두고 제1의 3상 인버터(6)의 양극입력단자(+)와, 음극단자는 제2의 3상 인버터(7)의 음극입력단자(-)와 직접접속되어 있다For example, the positive terminal of the direct-current power supply 1 of the catenary wire has a positive input terminal (+) and a negative electrode of the first three-phase inverter 6 having a series circuit between the power switch 2 and the filter 3 interposed therebetween. The terminal is directly connected to the negative input terminal (-) of the second three-phase inverter 7.
3상 인버터(6)의 음극입력단자(-)와 3상 인버터(7)의 양극입력단자(+)와가 접속되어서, 전력변환기인 3상 인버터(6,7)와가 직열접속상태로 되어 있다.The negative input terminal (-) of the three-phase inverter 6 and the positive input terminal (+) of the three-phase inverter 7 are connected, and the three-phase inverters 6 and 7 which are power converters are in direct thermal connection.
3상 인버터(6,7 )의 양, 음극입력단자(+),(-)간에는, 저항(9,11)과 전압센서 (10,12)와의 직열회로 및 필터콘덴서(4,5)를 각각 접속하고 있고, 저항(13,15)과 초퍼(14,16)와의 직열회로를 접속하고 있고, 저항(13,15)에는 플라이휠다이모드(FD1,FD2)가 병렬접속되어 있다.Between the positive and negative input terminals (+) and (-) of the three-phase inverter (6,7), a series circuit and a filter capacitor (4,5) between the resistors (9, 11) and the voltage sensors (10, 12) are respectively The direct-current circuits of the resistors 13 and 15 and the choppers 14 and 16 are connected, and the flywheel die modes FD 1 and FD 2 are connected in parallel to the resistors 13 and 15.
3상 인버터(6,7)의 교류출력단자(U1,U2), (V1,V2), (W1,W2)는 제1, 제2의 3상 유도전동기(8A,8B)의 1차권선(8AW,8BW)과 접속되어 있다.AC output terminals (U 1 , U 2 ), (V 1 , V 2 ), (W 1 , W 2 ) of the three-phase inverter (6,7) are the first and second three-phase induction motors (8A, 8B) Is connected to the primary windings 8A W and 8B W ).
3상 유도전동기(8A,8B)의 회전수에 관련하는 주파수(fM1,fM2)의 펄스를 출력하는 펄스제네레이터(PG1,PG2)의 출력신호는 가산(17,18)에 입력된다.The output signals of the pulse generators PG 1 and PG 2 which output pulses of the frequencies f M1 and f M2 related to the rotation speed of the three-phase induction motors 8A and 8B are input to the additions 17 and 18. .
상기 전압센서(10,12)는 각각 3상 인버터(6,7)의 입력전압을 검출하도록 되어 있고, 전압센서(10,12)의 출력신호는 차전압검출회로(19)의 양극단자(+)(음극단자(-))에 입력된다.The voltage sensors 10 and 12 detect the input voltages of the three-phase inverters 6 and 7, respectively, and the output signals of the voltage sensors 10 and 12 are positive terminals (+) of the differential voltage detection circuit 19. (Cathode terminal (-)).
이 차전압검출회로(19)는 3상 인버터 (6,7)의 입력전압의 차를 검출하도록 되어 있다. 차전압검출회로(19)의 출력인 차전압(△E)은 절대치연산회로(20)에 입력된다. 차전압(△E)이 양일 경우에는 계수(K1)을 곱한 출력신호는 감산기(22)의 음극단자(-)에 입력된다.The difference voltage detection circuit 19 is configured to detect a difference between the input voltages of the three-phase inverters 6 and 7. The difference voltage DELTA E, which is the output of the difference voltage detection circuit 19, is input to the absolute value calculation circuit 20. If the difference voltage DELTA E is positive, the output signal multiplied by the coefficient K 1 is input to the negative terminal (-) of the subtractor 22.
한편, 차전압(△E)이 음일 경우에는 계수(-K1)을 곱한 출력신호가 감산기 ((23)의 음극단자(-)에 입력된다. 그리고 감산기(22,23)의 출력은 인버터주파수제어신호로서 상기 3상 인버터 (6,7)에 입력된다.On the other hand, when the difference voltage ΔE is negative, an output signal multiplied by the coefficient (-K 1 ) is input to the negative terminal (-) of the subtractor ((23). The output of the subtractors 22, 23 is an inverter frequency. It is input to the three-phase inverters 6 and 7 as a control signal.
이 절대치연산회로(20)와 감산기(22,23)에 의하여 주파수제어회로를 구성되어 있다.The absolute value calculating circuit 20 and the subtractors 22 and 23 constitute a frequency control circuit.
3상 유도전동기(8A,8B)의 토크의 절대량을 주는 토크패턴설정기(24)의 출력은, 토크슬립주파수설정기(25)에 입력되고, 토크-슬립주파수설정기(25)는 토크패턴에 응한 슬립-주파수(fS)를 결정한다. 그 슬립주파수(fS)에 관련하는 출력신호는 상기 가산기(17,18)에 주어진다.The output of the torque pattern setter 24, which gives the absolute amount of torque of the three-phase induction motors 8A and 8B, is input to the torque slip frequency setter 25, and the torque-slip frequency setter 25 is the torque pattern. Determine the slip-frequency in response to f S. The output signal associated with the slip frequency f S is given to the adders 17 and 18.
인버터주파수(fINV1,fINV2)로 되는 가산기(17,18)의 출력전압은 상기 감산기(22,23)의 각각의 양극단자(十)에 각각 별도로 입력된다.The output voltages of the adders 17 and 18, which are the inverter frequencies f INV1 and f INV2 , are separately input to the respective anode terminals 十 of the subtractors 22 and 23, respectively.
다음에 이와같이 구성한 유도전동기의 속도제어장치의 동작을 설명한다.Next, the operation of the speed control device of the induction motor configured as described above will be described.
전원개폐기(2)가 투입되면, 필터콘덴서(4,5)는 직류전원(1)의 직류전압에 의하여 1 : 1의 분압비로 충전된다. 충전된 필터콘덴서(4,5)의 직류전압이 3상 인버터 (6,7)에 각각 별도로 공급되고, 3상 인버터(6,7)는, 그 직류전압을 3상 교류전압으로 변환한다.When the power switch 2 is input, the filter capacitors 4 and 5 are charged at a partial pressure ratio of 1: 1 by the DC voltage of the DC power source 1. The DC voltages of the charged filter capacitors 4 and 5 are separately supplied to the three-phase inverters 6 and 7, respectively, and the three-phase inverters 6 and 7 convert the DC voltage into three-phase AC voltages.
그리고 각각의 3상 교류전압을 3상 유도전동기(8A,8B)의 1차권선(8AW,8BW)에 공급한다.Each three-phase AC voltage is supplied to the primary windings 8A W and 8B W of the three-phase induction motors 8A and 8B.
그리고 필터콘큰덴서(4,5)의 각각의 단자전압(EC1,EC2)을 검출한 전압센서 (10,12)의 출력전압이 차전압검출회로(19)에 입력되어, 단자전압(EC1,EC2)의 차전압(△E)을 검출하게 되지만, 3상 인버터(6,7) 및 3상 유도 전동기 (8A,8B)의 1차권선(8AW,8BW)의 임피던스가 평형되어 차전압(△E)을 검출하지 않을 경우는 절대치 연산회로(20)의 출력신호는 0으로 되고, 그것에 의하여 감산기(22,23)의 음극입력단자(-)의 입력은 0으로 된다.Then, the output voltages of the voltage sensors 10 and 12 which have detected the respective terminal voltages E C1 and E C2 of the filter capacitors 4 and 5 are input to the differential voltage detection circuit 19, and the terminal voltage E The difference voltage ΔE of C1 and E C2 is detected, but the impedances of the primary windings 8A W and 8B W of the three-phase inverters 6 and 7 and the three-phase induction motors 8A and 8B are balanced. When the difference voltage DELTA E is not detected, the output signal of the absolute value calculating circuit 20 becomes zero, whereby the input of the negative input terminal (-) of the subtractors 22 and 23 becomes zero.
한편, 토크패턴설정기(24)는, 그것에 미리 설정하고 있는 토크패턴에 응한 출력신호를 토크-슬립-주파수설정기(25)에 주고, 그 출력신호를 가산기(17,18)에 각각 입력한다. 그렇게 하면 가산기 (17,18)는 3상 유도전동기의 회전수(fM1,fM2)에 관련하는 출력신호에 슬립주파수(fS)에 관련하는 출력신호를 가산하여, 그 가산한 출력신호를 감산기(22,23)에 입력한다.On the other hand, the torque pattern setter 24 gives an output signal corresponding to the torque pattern set in advance to the torque-slip-frequency setter 25 and inputs the output signal to the adders 17 and 18, respectively. . Then, the adders 17 and 18 add the output signal relating to the slip frequency f S to the output signal relating to the rotation speeds f M1 and f M2 of the three-phase induction motor, and add the output signal added thereto. Input to subtractor 22,23.
감산기(22,23) 각각의 출력신호는 3상 인버터(6,7)의 인버터주파수를 제어하여여할 신호로서 3상 인버터(6,7)에 입력된다.The output signals of each of the subtractors 22 and 23 are input to the three-phase inverters 6 and 7 as signals for controlling the inverter frequencies of the three-phase inverters 6 and 7.
즉, 3상 유도전동기 (8A,8B)의 회전수보다 약간 빠른 회전계자가 주어져 3상 유도전동기(8A,8B)는 토크패턴설정기(24)에서 설정된 토크를 출력하게끔 회전한다.That is, a rotational meter slightly faster than the rotation speed of the three-phase induction motors 8A and 8B is given so that the three-phase induction motors 8A and 8B rotate to output the torque set by the torque pattern setter 24.
이와같이 하여 3상 인버터(6,7)의 특성 및 3상 유도전동기(8A,8B)의 1차권선(8AW,8BW)의 임피던스가 평형되어 있을 경우에는, 감산기(22,23)의 출력전압은 형되어 3상 인버터(6,7)의 인버터주파수가 똑같게 제어서, 3상 인버터 (6,7)의 입력전압은 평형된다.In this way, when the characteristics of the three-phase inverters 6 and 7 and the impedances of the primary windings 8A W and 8B W of the three-phase induction motors 8A and 8B are balanced, the outputs of the subtractors 22 and 23 are balanced. The voltage is shaped so that the inverter frequencies of the three-phase inverters 6 and 7 are equally controlled so that the input voltage of the three-phase inverters 6 and 7 is balanced.
그러면 예를들면 3상 유도전동기(8A,8B)의 1차권선(8AW,8BW,)의 임피던스가 불평형일 경우, 즉 3상 유도전동기 (8A,8B)의 일차권선(8AW,8BW)의 입력임피던스를 각각 Z1,Z2로 하고 Z1＞Z2의 관계가 있다고 가정한다 .Then, for example, if the impedance of the primary windings 8A W , 8B W , of the three-phase induction motors 8A, 8B is unbalanced, that is, the primary windings 8A W , 8B of the three-phase induction motors 8A, 8B. Assume that the input impedance of W ) is Z 1 and Z 2 , respectively, and that there is a relationship of Z 1 > Z 2 .
이때 3상 인버터(6,7)를 기동하면, 3상 인버터(6,7)의 입력 전류(I1,I2)는At this time, when the three-phase inverters 6 and 7 are started, the input currents I 1 and I 2 of the three-phase inverters 6 and 7
I1=K×EC1/Z1………………………………………………………………(6)I 1 = K × E C1 / Z 1 . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (6)
I2=K×EC2/Z2………………………………………………………………(7)I 2 = K × E C 2 / Z 2 . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (7)
로 된다. 단 K는 정수이다It becomes Where K is an integer
따라서, Z1＞Z2이l면, 초기 상태에 있어서, EC1=EC2라 하면, (6),(7)식에서Therefore, if Z 1 > Z 2 , in the initial state, if E C1 = E C2 , then (6), (7)
I1＜I2…………………………………………………………………………(8)I 1 <I 2 ... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (8)
로 되고, 필터콘덴서(4)의 단자전압(EC1)이 상승하고, 필터콘덴서(5)의 단자전압(EC2)이 저하하여 EC1＞EC2로 된다.The terminal voltage E C1 of the filter capacitor 4 increases, and the terminal voltage E C2 of the filter capacitor 5 decreases to E C1 > E C2 .
이것들의 단자전압(EC1,EC2)을 검출한 전압센서(10,12)의 출력이 차전압검출회로(19)에 입력되어서, 차전압검출회로(19)는 양단자전압(EC1,EC2)의 차전압(+△E)을 출력한다.The outputs of the voltage sensors 10 and 12 that have detected these terminal voltages E C1 and E C2 are input to the differential voltage detection circuit 19, so that the differential voltage detection circuit 19 is provided with both terminal voltages E C1,. The difference voltage (+ ΔE) of E C2 is output.
이 차전압(△E)은 차전압에 관련하는 주파수신호로 변환하기 위해 절대치연산회로(20)에서 계수(K1)배되어 감산기(22)에 입력된다.The difference voltage DELTA E is multiplied by the coefficient K 1 in the absolute value calculating circuit 20 and input to the subtractor 22 to convert the difference voltage DELTA E into a frequency signal related to the difference voltage.
그것에 의하여 감산기(22)는 인버터주파수(fINV1)에 관련하는 출력신호으로부터 차전압을 보정하는 주파수에 관련한 출력신호(K1△E)을 감산한다.As a result, the subtractor 22 subtracts the output signal K 1 ΔE related to the frequency for correcting the difference voltage from the output signal related to the inverter frequency f INV1 .
즉 감산기(22)에는 슬립주파수(fS)에 관련하는 출력신호와 펄스제네레이터(PG1)가 검출한 회전수(fM1)에 관련되는 출력신호과를 가한 fS+fM1으로 이루어지는 인버터주파수(fINV1)에 관련하는 출력신호가 입력되어 있기 때문에, 감산기 (22)의 출력신호는 fINV1-K1△E로 되고, 인버터주파수(fINV1)보다 주파수가 낮은 주파수에 관련하는 낮은 출력전압이 3상 인버터(7)에 입력되어 그 인버터주파수를 △E에 응하여 높이게 된다. 그것에 의하여 필터콘덴서(5)의 단자전압(EC2)이 상승하여 단자전압(EC1)에 접근하야 평형된다.In other words, the subtractor 22 has an inverter frequency composed of f S + f M1 to which an output signal related to the slip frequency f S and an output signal related to the rotation speed f M1 detected by the pulse generator PG 1 are applied. Since the output signal associated with f INV1 is inputted, the output signal of the subtractor 22 becomes f INV1 -K 1 ΔE, and a low output voltage associated with a frequency lower than the inverter frequency f INV1 is applied. It is input to the three-phase inverter 7 to raise the inverter frequency in response to ΔE. As a result, the terminal voltage E C2 of the filter capacitor 5 rises and approaches the terminal voltage E C1 to be balanced.
한편, 반대로 필터콘덴서(5)의 단자전압(EC2)이 상승하고, 필터콘덴서(4)의 단자전압(EC1)이 저하아여 EC1＜EC2로 되면, 차전압검출회로(19)가 출력되는 차전압은 -△E로 된다.On the other hand, when the terminal voltage E C2 of the filter capacitor 5 rises and the terminal voltage E C1 of the filter capacitor 4 decreases to E C1 < E C2 , the differential voltage detection circuit 19 The output difference voltage is-DELTA E.
이 차전압(-△E)은 차전압에 관련하는 주파수신호로 변경하기 위해 절대치검출회로(20)에서 -K1배되어 감산기(23)에 입력된다. 그것에 의하여 상술한 감산기 (22)와 마찬가지의 동작에 의하여 감산기(23)의 출력신호는 fINV2-K1△E로 되고, 인버터주파수(fINV2)보다 주파수가 낮은 주파수에 관련하는 낮은 출력전압이 3상 인버터(6)에 입력되어, 그 인버터주파수를 △E에 응하여 높이게 된다.This difference voltage (-DELTA E) is inputted to the subtractor 23 by -K 1 times in the absolute value detection circuit 20 to change into a frequency signal related to the difference voltage. Thereby, by the same operation as the subtractor 22 described above, the output signal of the subtractor 23 becomes f INV2 -K 1 ΔE, and a low output voltage associated with a frequency lower than the inverter frequency f INV2 is obtained. It is input to the three-phase inverter 6, and the inverter frequency is increased in response to ΔE.
그것에 의하여 필터콘덴서(4)의 단자전압(Ec1)이 상승하여 단자전압(Ec2)에 가까이 하여 평형된다.Thereby, the terminal voltage Ec1 of the filter capacitor 4 rises and equilibrates near the terminal voltage Ec2.
이와같이 하여 3상 인버터 (6,7)의 입력전압은 항상 평형되도록 제어된다.In this way, the input voltage of the three-phase inverters 6, 7 is controlled to be balanced at all times.
따라서, 3상 인버터 (6,7)의 특성 또는 3상 유도전동기(8A,8B)의 1차권선(8AW,8BW)의 임피던스의 특성이 틀어졌어도, 3상 인버터(6,7)의 입력전압이 불평형하여 과전압이 생기는 일없이, 그 과전압에 의한 3상 인버터(6,7)의 손상을 미연에 방지하게 된다.Therefore, even if the characteristics of the three-phase inverters 6 and 7 or the impedance of the primary windings 8A W and 8B W of the three-phase induction motors 8A and 8B are different, the three-phase inverters 6 and 7 The input voltage is unbalanced and no overvoltage is generated, thereby preventing damage to the three-phase inverters 6 and 7 due to the overvoltage.
[실시예 II]Example II
제3도는 이 발명의 한 실시예에 의한 가변속구동장치를 표시하는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a variable speed drive device according to an embodiment of the present invention.
도면에 있어서, (1')~(7b)는 종래와 동일한 것이다. 8a 및 8b는 각각 저항(9a) 및 저항(9b)을 사이에 두고 필터콘덴서(5a,5b)의 양단자간에 접속된 전압센서(10')은 양전압센서(8a,8b)로부터의 전압차를 검출하는 차전압검출회로(11')은 차전압검출회로(10')의 출력에 의거하여, 3상 인버터(6a,6b)의 출력주파수를 제어하는 제어회로이다.In the drawings, (1 ') to (7b) are the same as in the prior art. The voltage sensors 10 'connected between both terminals of the filter capacitors 5a and 5b with 8a and 8b sandwiched between the resistors 9a and 9b are respectively the voltage difference from the positive voltage sensors 8a and 8b. Is a control circuit that controls the output frequencies of the three-phase inverters 6a and 6b based on the output of the difference voltage detection circuit 10 '.
다음에 동작에 관하여 설명한다.Next, the operation will be described.
가변속구동장치에서의 기본적동작은 종래와 마찬가지이지만, 여기서는, 2대의 3상 유도전동기(7a,7b)에 임피던스의 불평형이 있는 경우에 관하여 설명한다.The basic operation of the variable speed drive system is similar to the conventional one, but here, the case where the two three-phase induction motors 7a and 7b have an unbalance of impedance will be described.
지금, 3상 유도전동기 (7a,7b)의 입력임피던스를 각각 Za 및 Zb라 하고, Za＞Zb의 관계에 있다고 가정한다.Now, it is assumed that the input impedances of the three-phase induction motors 7a and 7b are Za and Zb, respectively, and are in a relationship of Za> Zb.
여기서, 3상 인버터(6a,6b)가 기동되면, 3상 인버터(6a,6b)에 유입하는 전류 la및 Ib는Here, when the three-phase inverters 6a and 6b are activated, the currents la and Ib flowing into the three-phase inverters 6a and 6b are
Ia=K1×Ea/Za ……………………………………………………………(9)Ia = K 1 × Ea / Za... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (9)
Ib=K1×Eb/Zb ……………………………………………………………(10)Ib = K 1 × Eb / Zb... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 10
로 된다. 단, K1은 정수이다.It becomes Provided that K 1 is an integer.
Za＞Zb이므로, 초기상태에 있어서, Ea=Eb로 하면, (9) 및 (10)식에서Since Za> Zb, in the initial state, when Ea = Eb, the equations (9) and (10)
Ia＜I ＜ IbIa <I <Ib
로 되고, 그후 Ia=I=Ib로 될때까지 필터콘덴서(5a)의 단자간전압(Ea)은 중대하고, 필터콘덴서(5b)의 단자간전압은 감소하여 Ea＞Eb로 된다.After that, the inter-terminal voltage Ea of the filter capacitor 5a is significant until Ia = I = Ib, and the inter-terminal voltage of the filter capacitor 5b decreases to Ea> Eb.
차전압검출회로(10')는 이것을 검출하여 차전압 △E=Ea-Eb를 출력한다.The difference voltage detection circuit 10 'detects this and outputs the difference voltage (DELTA) E = Ea-Eb.
제어회로(11')는 차전압(△E)의 출력을 받으면, 아래의 연산식에서, 각 3상 유도전동기(7a,7b)의 슬립주파수를 변화시키도록 각 3상 인버터(6a,6b)의 출력주파수를 제어한다.When the control circuit 11 'receives the output of the differential voltage DELTA E, the control circuit 11' of each of the three phase inverters 6a and 6b changes the slip frequency of each of the three phase induction motors 7a and 7b in the following equation. Control the output frequency.
△FSa=K2×│△E│……………………………………………………(11)ΔFSa = K 2 × D E … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (11)
△FSb=K2×│△E│……………………………………………………(12)ΔFSb = K 2 × │E … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (12)
단, K2는 정수이고, △E＞0일때는 △FSb=0, 또는 △E＜0일때는 △FSa=0으로 한다.However, K 2 is an integer, △ E> 0 when the △ FSb = 0, or △ E <0 when is a △ FSa = 0.
다시금, 다음 연산을 행한다.Again, the next operation is performed.
FSa*=FSa-△FSb ……………………………………………………(13)FSa * = FSa-ΔFSb... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (13)
FSb*=FSb-△FSa ……………………………………………………(14)FSb * = FSb-ΔFSa... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (14)
단, FSa*, FSb*는 변화후의 각 슬립주파수, FSa,FSb는 변화전의 각 슬립주파수이다.However, FSa * and FSb * are each slip frequency after a change, and FSa and FSb are each slip frequency before a change.
상기한 설정조건에서는 △E=Ea-Eb＞0이므로,Under the above setting conditions, ΔE = Ea-Eb> 0,
△FSa=K2×△EΔFSa = K 2 × ΔE
△FSb=0△ FSb = 0
으로 되고,Becomes
FSa*= FSaFSa * = FSa
FSb*=FSb-K2×△EFSb * = FSb-K 2 × △ E
로 된다.It becomes
일반적으로, 유도전동기의 입력전류는, 여자분을 무시하면 다음식으로 표시된다.In general, the input current of an induction motor is expressed by the following equation ignoring excitation.
Im=K3×(Em/F)×FSIm = K 3 × (Em / F) × FS
단, Im : 입력전류, K3: 정수, Em : 입력전압, F : 입력주파수, FS : 슬립주파수,Im: input current, K 3 : integer, Em: input voltage, F: input frequency, FS: sleep frequency,
따라서, 슬립주파수(FS)를 변화시키는 것에 의하여 전동기 입력전류(Im)을 제어할 수가 있다.Therefore, the motor input current Im can be controlled by changing the slip frequency FS.
제어회로(11')의 동작에 의하여, 3상 유도전동기(7a)의 입력전류(Ima)는 변화하지 않으나. 3상 유도전동기(7b)의 입력전류(Imb)는 아래와 같이 변화한다.By the operation of the control circuit 11 ', the input current Ima of the three-phase induction motor 7a does not change. The input current Imb of the three-phase induction motor 7b changes as follows.
동작전 : Imb=K3×(Em/F)×FSbBefore operation: Imb = K 3 × (Em / F) × FSb
동작후 : Imb=K3×(Em/F)×(FSb-K2△E)After operation: Imb = K 3 × (Em / F) × (FSb-K 2 △ E)
따라서, (동작전의 Imb)＞(동작후의 Imb)의 관계로 되고, 입력전력에 대해서도 마찬가지로, (동작전의 Pmb)＞(동작후의 Pmb)의 관계가 성립된다.Therefore, the relationship is (Imb before the operation)> (Imb after the operation), and the relationship of (Pmb before the operation)> (Pmb after the operation) is similarly established for the input power.
따라서, 3상 인버터(6b)에서의 손실을 무시하면, 3상 인버터(6b)에의 입력전력도 감소하고, 그 입력전류(Ib)가 감소하고, 필터콘덴서(5b)의 단자간전압(Eb)이 상승한다.Therefore, ignoring the loss in the three-phase inverter 6b, the input power to the three-phase inverter 6b also decreases, the input current Ib decreases, and the voltage between terminals of the filter capacitor 5b Eb. This rises.
상술한 일련의 동작은, 차전압검출회로(10')가 차전압(△E)을 검출하고 있는 한 계속하므로,Since the above-described series of operations continue as long as the difference voltage detection circuit 10 'detects the difference voltage DELTA E,
Ea=EbEa = Eb
로 되어 평형이 된다.Is in equilibrium.
즉, 3상 인버터 (6a,6b)는, 그 입력전압, 출력이 평형되고, 과전압에 의한 파괴를 확실하게 방지할 수 있고, 안정된 제어특성이 얻어진다.That is, the three-phase inverters 6a and 6b have their input voltages and outputs balanced, and can be reliably prevented from being destroyed by overvoltage, and stable control characteristics can be obtained.
또한, 상기 실시예에서는 3상 인버터를 2대 직열로 접속한 경우에 관하여 설명하였으나, 이 상수나 대수는 이것들의 값에 제한될 이유는 없다.In the above embodiment, the case where the three-phase inverters are connected in series with two units is explained, but this constant and the number are not limited to these values.
또, 1대의 인버터에 접속되는 유도전동기의 대수도, 1대의 한하지 않고 2대 이상으로 하여도 마찬가지의 효과를 준다.In addition, the number of induction motors connected to one inverter also has the same effect even if the number of induction motors is not limited to one but two or more.
이상과 같이, 이 발명에서는, 각 인버터의 입력측전압을 검출하고, 이것들 각 인버터의 입력측전압이 서로 똑같게 되도록 각 유도전동기의 슬립주파수를 제어하도록 한 것이므로, 각 인버터의 입력측전압, 출력이 평형되어, 과전압에 의한 인버터의 파손을 확실하게 방지할 수가 있다.As described above, in the present invention, the input side voltage of each inverter is detected, and the slip frequency of each induction motor is controlled so that the input side voltage of each inverter is equal to each other, so that the input side voltage and output of each inverter are balanced, It is possible to reliably prevent damage to the inverter due to overvoltage.
또한, 본 실시예에서는 전기차의 주전동기인 3상 유도전동기의 속도제어장치에 관하여 설명하였으나, 단일의 직류전원에 직열접속한 복수의 3상 인버터를 접속하고, 각각의 3상 인버터로 3상 유도전동기를 각각 별도로 구성이면, 전기차에 한하지 않고 마찬가지의 효과가 얻어진다.In addition, in the present embodiment, a speed control device for a three-phase induction motor, which is a main motor of an electric vehicle, has been described. If the electric motors are configured separately, the same effects are obtained without being limited to electric vehicles.
또 본 실시예에서는 3상 유도전동기를 속도제어하였으나. 3상 유도전동기에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, the three-phase induction motor speed control. It is not limited to three-phase induction motors.
이상 상술한 바와같이 본 발명에 의하면, 단일의 직류전원에 접속되어 있으며, 직열접속하고 있는 복수의 3상 인버터를 사용하여, 각각에 대응시킨 3상 유도전동기를 구동하였을 경우에, 각각의 3상 인버터의 입력전압을 항상 평형시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, when a three-phase induction motor corresponding to each of them is driven by using a plurality of three-phase inverters connected to a single DC power source and connected in series, the respective three-phase The input voltage of the inverter can always be balanced.
따라서, 그 입력전압은 불평형에 의한 과전압이 발생되지 않고, 과전압에 의한 3상 인버터의 손상을 미연에 방지할 수 있는 3상 유도전동기의 속도제어장치를 제공할 수 있다.Accordingly, the input voltage can provide a speed control device for a three-phase induction motor that can prevent an unbalanced overvoltage from occurring and prevent damage of the three-phase inverter due to the overvoltage.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019900020448A KR930007714B1 (en) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Speed control apparatus for isduction motor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019900020448A KR930007714B1 (en) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Speed control apparatus for isduction motor |
Publications (2)
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| KR910005550A KR910005550A (en) | 1991-03-30 |
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Family
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Family Applications (1)
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |