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公開番号2025091659
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207044
出願日2023-12-07
発明の名称誘導電動機制御装置および誘導電動機システム
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人
主分類H02P 25/26 20060101AFI20250612BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は、制御信号に基づき誘導電動機の2次抵抗値を制御して前記誘導電動機を自動制御できる誘導電動機制御装置およびこれを備える誘導電動機システムを提供する。
【解決手段】本発明の誘導電動機システム1000aは、1次巻線と2次巻線とを備える誘導電動機IMを制御する装置であって、前記2次巻線に相ごとに接続され、直列に接続される複数の抵抗素子を備える2次抵抗部RNと、前記複数の抵抗素子のうち、2次抵抗部RNの抵抗素子として有効か否かを切り換えるための第1電子式スイッチ素子を備えるスイッチ部SWと、所定の制御指令に基づいて前記第1電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって2次抵抗部RNの抵抗値を制御する2次抵抗制御部の一例である丸め処理部RPとを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１次巻線と２次巻線とを備える誘導電動機を制御する誘導電動機制御装置であって、
前記２次巻線に相ごとに接続され、直列に接続される複数の抵抗素子を備える２次抵抗部と、
前記複数の抵抗素子のうち、前記２次抵抗部の抵抗素子として有効か否かを切り換えるための第１電子式スイッチ素子を備えるスイッチ部と、
所定の制御指令に基づいて前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する２次抵抗制御部とを備える、
誘導電動機制御装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記制御指令は、前記複数の抵抗素子のうち、前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とされる抵抗素子を示すノッチ数を表すノッチ指令であり、
前記２次抵抗制御部は、前記ノッチ指令の指令値を四捨五入することによって整数化し、前記整数化した指令値に基づいて前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項３】
前記制御指令は、前記複数の抵抗素子のうち、前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とされる抵抗素子を示すノッチ数を表すノッチ指令であり、
前記２次抵抗制御部は、前記ノッチ指令の指令値を挟むように第１Ａおよび第１Ｂ整数を求め、第１Ａ係数を前記第１Ａ整数に乗算した第１Ａ乗算結果と第１Ｂ係数を前記第１Ｂ整数に乗算した第１Ｂ乗算結果との和が前記ノッチ指令の指令値となるように前記第１Ａおよび第１Ｂ係数を求め、前記複数の抵抗素子のうち、前記第１Ａ整数に対応する第１Ａ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第１Ａオン時間と、前記複数の抵抗素子のうち、前記第１Ｂ整数に対応する第１Ｂ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第１Ｂオン時間とが、前記求めた第１Ａ係数と第１Ｂ係数との比である第１デューティ比となるように、前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項４】
前記制御指令は、トルク指令であり、
前記２次抵抗制御部は、前記有効か否かを切り換える切換え時間が前記誘導電動機の固有値実部の最大値より小さい場合、前記複数の抵抗素子から、前記トルク指令の指令値に対応する抵抗値を挟むように第２Ａおよび第２Ｂ抵抗素子として選択し、第２Ａ係数を前記第２Ａ抵抗素子の第２Ａ抵抗値に乗算した第２Ａ乗算結果と第２Ｂ係数を前記第２Ｂ抵抗素子の第２Ｂ抵抗値に乗算した第２Ｂ乗算結果との和が前記トルク指令の指令値に対応する抵抗値となるように前記第２Ａおよび第２Ｂ係数を求め、前記複数の抵抗素子のうち、前記第２Ａ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第２Ａオン時間と、前記複数の抵抗素子のうち、前記第２Ｂ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第２Ｂオン時間とが、前記求めた第２Ａ係数と第２Ｂ係数との比である第２デューティ比となるように、前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項５】
前記制御指令は、トルク指令であり、
前記２次抵抗制御部は、前記有効か否かを切り換える切換え時間が前記誘導電動機の固有値実部の最大値以上である場合、前記複数の抵抗素子から、第３Ａ抵抗素子での第３Ａ出力トルクと第３Ｂ抵抗素子での第３Ｂ出力トルクとの間に前記トルク指令の指令値を挟むように前記第３Ａおよび第３Ｂ抵抗素子を選択し、第３Ａ係数を前記第３Ａ出力トルクに乗算した第３Ａ乗算結果と第３Ｂ係数を前記第３Ｂ出力トルクに乗算した第３Ｂ乗算結果との和が前記トルク指令の指令値となるように前記第３Ａおよび第３Ｂ係数を求め、前記複数の抵抗素子のうち、前記第３Ａ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第３Ａオン時間と、前記複数の抵抗素子のうち、前記第３Ｂ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第３Ｂオン時間とが、前記求めた第３Ａ係数と第３Ｂ係数との比である第３デューティ比となるように、前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項６】
前記２次巻線の相間を開放または短絡するための第２電子式スイッチ素子を備え、前記第２電子式スイッチ素子をオフすることによって前記２次巻線の相間を開放して前記２次巻線の相間を絶縁状態にする絶縁状態形成部をさらに備える、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項７】
前記第２電子式スイッチ素子は、サイリスタである、
請求項６に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項８】
前記第１電子式スイッチ素子は、サイリスタである、
請求項７に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項９】
前記誘導電動機は、３相誘導電動機であり、
前記２次抵抗制御部は、前記第１および第２電子式スイッチ素子の各サイリスタにおけるオンオフの周期を周波数で３［Ｈｚ］以上１０［Ｈｚ］以下の範囲のうちのいずれかの値にする、または、前記第１および第２電子式スイッチ素子の各サイリスタにおけるオンオフの周期を前記１次巻線に給電する１次側電源周波数の半周期の奇数倍の値にする、
請求項８に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項１０】
前記誘導電動機は、３相誘導電動機であり、
前記２次抵抗制御部は、前記第１および第２電子式スイッチ素子の各サイリスタにおけるオン時間を目標オン時間より短くする、
請求項８に記載の誘導電動機制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次巻線における２次抵抗部の抵抗値を制御することによって誘導電動機を制御する誘導電動機制御装置およびこれを備えた誘導電動機システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
誘導電動機は、例えば、天井走行クレーンやポンプ等の様々な機器の動力源として利用されている。この誘導電動機では、一般に、誘導電動機のトルクが１次電圧の２乗に比例することから、誘導電動機の１次側にインバータを設け、制御信号に基づきインバータの電圧を制御することで、誘導電動機が自動制御されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭６１－９０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、誘導電動機のトルクは、２次側の抵抗値を大きくするほど小さくなることから、誘導電動機の２次側に複数段で直列に複数の抵抗素子を接続し、有接点リレー（メカニカルリレー）によって前記複数段の抵抗素子のうち、前記誘導電動機の２次側に接続される段の抵抗素子を切り換えることで誘導電動機を制御できるが、低速領域でのトルク変動が大きく、前記有接点リレーを手動で操作するため、制御性が悪くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、制御信号に基づき誘導電動機の２次抵抗値を制御することによって前記誘導電動機を自動制御できる誘導電動機制御装置およびこれを備えた誘導電動機システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる誘導電動機制御装置は、１次巻線と２次巻線とを備える誘導電動機を制御する装置であって、前記２次巻線に相ごとに接続され、直列に接続される複数の抵抗素子を備える２次抵抗部と、前記複数の抵抗素子のうち、前記２次抵抗部の抵抗素子として有効か否かを切り換えるための第１電子式スイッチ素子を備えるスイッチ部と、所定の制御指令に基づいて前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する２次抵抗制御部とを備える。好ましくは、上述の誘導電動機制御装置において、前記誘導電動機は、３相誘導電動機であり、前記スイッチ部の第１電子式スイッチ素子は、前記複数の抵抗素子それぞれに対応して当該抵抗素子の２次巻線側に相間を開放または短絡するように設けられ、前記相間を開放または短絡することで前記２次抵抗部の抵抗素子として有効か否かを切り換える。
【０００７】
このような誘導電動機制御装置は、複数の抵抗素子のうち、２次抵抗部の抵抗素子として有効か否かを切り換えるための第１電子式スイッチ素子を備えるので、所定の制御指令に基づいて前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御でき、したがって、誘導電動機を自動制御できる。
【０００８】
他の一態様では、上述の誘導電動機自動制御装置において、前記制御指令は、前記複数の抵抗素子のうち、前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とされる抵抗素子を示すノッチ数を表すノッチ指令であり、前記２次抵抗制御部は、前記ノッチ指令の指令値を四捨五入することによって整数化し、前記整数化した指令値に基づいて前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する。
【０００９】
このような誘導電動機制御装置は、ノッチ指令の指令値が小数点以下の数値を持つ場合でも、整数化するので、２次抵抗部の抵抗値を制御でき、したがって、誘導電動機を自動制御できる。
【００１０】
他の一態様では、上述の誘導電動機自動制御装置において、前記制御指令は、前記複数の抵抗素子のうち、前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とされる抵抗素子を示すノッチ数を表すノッチ指令であり、前記２次抵抗制御部は、前記ノッチ指令の指令値を挟むように第１Ａおよび第１Ｂ整数を求め、第１Ａ係数を前記第１Ａ整数に乗算した第１Ａ乗算結果と第１Ｂ係数を前記第１Ｂ整数に乗算した第１Ｂ乗算結果との和が前記ノッチ指令の指令値となるように前記第１Ａおよび第１Ｂ係数を求め、前記複数の抵抗素子のうち、前記第１Ａ整数に対応する第１Ａ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第１Ａオン時間と、前記複数の抵抗素子のうち、前記第１Ｂ整数に対応する第１Ｂ抵抗素子を前記２次抵抗部の抵抗素子として有効とするように前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによる第１Ｂオン時間とが、前記求めた第１Ａ係数と第１Ｂ係数との比である第１デューティ比となるように、前記第１電子式スイッチ素子のオンオフを制御することによって前記２次抵抗部の抵抗値を制御する。
（【００１１】以降は省略されています）

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