DE102018200961A1

DE102018200961A1 - Steuerungsvorrichtung eines induktionsmotors

Info

Publication number: DE102018200961A1
Application number: DE102018200961.9A
Authority: DE
Inventors: Yuuki Morita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2018-07-26
Also published as: US20180212543A1; CN108347208A; JP2018121437A; CN108347208B; US10224852B2; JP6334017B1

Abstract

Eine Aufgabe ist es, die Steuerungsvorrichtung eines Induktionsmotors bereitzustellen, die eine Zeit reduzieren kann, die notwendig ist, um den Induktionsmotor zu beschleunigen/verzögern. Die Steuerungsvorrichtung 1 eines Induktionsmotors weist ein Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 auf, das einen maximalen Erregerstromsollwert Idmax, der einen Erregerstromsollwert Idcmd begrenzt, und einen maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax einstellt, der einen Drehmomentstromsollwert Iqcmd begrenzt. Das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 ändert, wenn der Induktionsmotor beschleunigt/verzögert wird, den maximalen Erregerstromsollwert Idmax auf der Basis davon, welcher eines ersten maximalen Erregerstromsollwerts und eines zweiten maximalen Erregerstromsollwerts niedriger ist, und ändert den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax auf der Basis des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax und eines zulässigen maximalen Stromwerts Imax1 eines Antriebsteils. Der erste maximale Erregerstromsollwert basiert auf dem zulässigen maximalen Stromwert Imax1, wobei der zweite maximale Erregerstromsollwert auf einer Stromversorgungsspannung V des Antriebsteils, einer Stromfrequenz f des Antriebsstroms und einer Erregerinduktivität L des Induktionsmotors basiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung, die eine Vektorsteuerung an einem Induktionsmotor durchführt.
Als die Steuerungsvorrichtung eines Induktionsmotors, die in einem Maschinenwerkzeug oder dergleichen verwendet wird, ist eine Steuerungsvorrichtung bekannt, die eine Vektorsteuerung durchführt. Die oben beschriebene Steuerungsvorrichtung unterteilt einen Primärstrom, der dem Induktionsmotor geliefert wird, in einen Erregerstrom zur Erzeugung eines Magnetflusses und einen Sekundärstrom, das heißt einen Drehmomentstrom, um so die Steuerung durchzuführen. Die Patentdokumente 1 und 2 offenbaren Technologien, in denen in der oben beschriebenen Steuerungsvorrichtung ein Erregerstromsollwert zur Erzeugung des Erregerstroms und/oder ein Drehmomentstromsollwert zur Erzeugung des Drehmoments geändert werden.
Patentdokument 1 offenbart ein Problem, in dem, wenn die Ausgangsspannung eines Wandlers aufgrund eines Spannungsabfalls in einer Wechselstromversorgung oder dergleichen gesenkt wird, verhindert wird, dass der Erregerstrom entsprechend dem Erregerstromsollwert durch den Motor geführt wird. Um mit diesem Problem umzugehen, offenbart Patentdokument 1 eine Technologie, in der der Drehmomentstromsollwert entsprechend der Spannung der Wechselstromversorgung oder der Eingangsspannung eines Wechselrichters begrenzt wird. Auf diese Weise ist, selbst wenn die dem Wechselrichter gelieferte Spannung gesenkt wird, das im Motor erzeugte Drehmoment begrenzt, wobei aber der Erregerstrom des Motors dessen Sollwert folgen kann.
Patentdokument 2 offenbart eine Technologie, in der der Ausgangsgrenzwert einer Drehmomentstrom-Anpassungseinrichtung entsprechend dem Gleichstrom-Zwischenspannungswert des Wechselrichters geändert wird. Wenn speziell der Gleichstrom-Zwischenspannungswert niedriger ist als ein vorgegebener Wert, wird der Ausgangsgrenzwert eines Stromsteuerungssystems gesenkt, wogegen, wenn der Gleichstrom-Zwischenspannungswert gleich oder niedriger ist als der vorgegebene Wert, der Ausgangsgrenzwert des Stromsteuerungssystems erhöht wird.

Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer S60-200 791,
Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H02-111 282.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn im Übrigen zum Beispiel ein Induktionsmotor von einem nicht erregten Zustand aus beschleunigt wird, steigt ein Magnetfluss bei einer Zeitkonstante an, die durch die Schaltungskonstante des Motors bestimmt wird. Daher ist der Anstieg des Magnetflusses, bis der Magnetfluss einen gewünschten Magnetfluss nach dem Beginn des Fließens eines Erregerstroms erreicht, langsam.
Darüber hinaus werden in einer Steuerungsvorrichtung, die eine Vektorsteuerung durchführt, obere Grenzen (Maximalwerte) für einen Erregerstromsollwert und einen Drehmomentstromsollwert eingestellt, wobei zum Beispiel, wenn ein Induktionsmotor von einem nicht erregten Zustand aus beschleunigt wird, der Erregerstromsollwert auf den eingestellten Maximalwert begrenzt ist. Daher wird der Anstieg eines Magnetflusses weiter verzögert. Folglich ist die Zeit, die notwendig ist, um den Induktionsmotor zu beschleunigen, lang.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuerungsvorrichtung eines Induktionsmotors bereitzustellen, die eine Zeit reduzieren kann, die notwendig ist, um den Induktionsmotor zu beschleunigen/verzögern.

(A) Eine Steuerungsvorrichtung eines Induktionsmotors (zum Beispiel eine Steuerungsvorrichtung 1, die später beschrieben wird) entsprechend der vorliegenden Erfindung, die eine Vektorsteuerung an dem Induktionsmotor durchführt (zum Beispiel einem Motor 2, der später beschrieben wird) weist auf: ein Erregerstromsoll-Erzeugungsteil (zum Beispiel ein Erregerstromsoll-Erzeugungsteil 212, das später beschrieben wird), das einen Erregerstromsollwert auf der Basis eines Magnetflusssollwerts erzeugt und das den Erregerstromsollwert auf der Basis eines maximalen Erregerstromsollwerts begrenzt; ein Drehmomentstromsoll-Erzeugungsteil (zum Beispiel ein Drehmomentstromsoll-Erzeugungsteil 213, das später beschrieben wird), das einen Drehmomentstromsollwert auf der Basis eines Drehmomentsollwerts erzeugt und das den Drehmomentstromsollwert auf der Basis eines maximalen Drehmomentstromsollwerts begrenzt; ein Antriebsteil (zum Beispiel ein Antriebsteil 300, das später beschrieben wird), das einen Antriebsstrom an den Induktionsmotor auf der Basis des Erregerstromsollwerts und des Drehmomentstromsollwerts liefert; und ein Strommaximalsollwert-Einstellungsteil (zum Beispiel ein Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218, das später beschrieben wird), das den maximalen Erregerstromsollwert und den maximalen Drehmomentstromsollwert einstellt, in dem das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil, wenn der Induktionsmotor beschleunigt/verzögert wird, den maximalen Erregerstromsollwert auf der Basis darauf ändert, welcher eines ersten maximalen Erregerstromsollwerts und eines zweiten maximalen Erregerstromsollwerts niedriger ist, und den maximalen Drehmomentstromsollwert auf der Basis des maximalen Erregerstromsollwerts und eines zulässigen maximalen Stromwertes des Induktionsmotors oder des Antriebsteils ändert, wobei der erste maximale Erregerstromsollwert auf dem zulässigen maximalen Stromwert basiert und der zweite maximale Erregerstromsollwert auf einer Stromversorgungsspannung des Antriebsteils, einer Stromfrequenz des Antriebsstroms und einer Erregerinduktivität des Induktionsmotors basiert.
(B) Die Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors gemäß (A) kann des Weiteren aufweisen: ein Bestimmungsteil (zum Beispiel ein Bestimmungsteil 217, das später beschrieben wird), das bestimmt, ob sich der Induktionsmotor in einem beschleunigten/verzögerten Zustand befindet oder nicht.
(C) Die Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors gemäß (B) kann des Weiteren aufweisen: ein Magnetfluss-Schätzungsteil (zum Beispiel ein Magnetfluss-Schätzungsteil 216, das später beschrieben wird), das eine Größe des Magnetflusses des Induktionsmotors anhand des Erregerstromsollwerts, einer Gegeninduktivität des Induktionsmotors, einer Zeitkonstante des Induktionsmotors und einer Zeit schätzt, die abläuft, nachdem das Bestimmungsteil bestimmt, dass sich der Induktionsmotor in dem beschleunigten/verzögerten Zustand befindet, wobei das Bestimmungsteil bestimmen kann, ob die durch das Magnetfluss-Schätzungsteil geschätzte Größe des Magnetflusses niedriger ist als der Magnetflusssollwert oder nicht, und wenn sich der Induktionsmotor in dem beschleunigten/verzögerten Zustand befindet und die durch das Magnetfluss-Schätzungsteil geschätzte Größe des Magnetflusses niedriger ist als der Magnetflusssollwert, das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil den maximalen Erregerstromsollwert und den maximalen Drehmomentstromsollwert ändern kann.
(D) Die Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors gemäß (A) kann des Weiteren aufweisen: ein Stromfrequenz-Berechnungsteil (zum Beispiel ein Stromfrequenz-Berechnungsteil 215, das später beschrieben wird), das die Stromfrequenz des Antriebsstroms anhand eines tatsächlichen Drehzahlwerts des Induktionsmotors, einer Anzahl von Polpaaren oder einer Anzahl von Polen des Induktionsmotors und einer Schlupffrequenz des Induktionsmotors berechnet.
(E) Die Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors gemäß (A) kann des Weiteren aufweisen: ein Spannungsdetektionsteil (zum Beispiel einen Spannungsdetektor 302, der später beschrieben wird), der die Stromversorgungsspannung des Antriebsteils erfasst.
(F) Die Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors gemäß (A) kann des Weiteren aufweisen: ein Speicherteil, das den zulässigen maximalen Stromwert des Induktionsmotors oder des Antriebsteils und die Erregerinduktivität des Induktionsmotors speichert.
(G) In der Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors gemäß (A) kann das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 durch nachfolgende Formel (1) auf der Basis des zulässigen maximalen Stromwerts Imax1 und einer Konstante K bezogen auf die Vektorsteuerung bestimmen, $Idmax1=Imax1 \times K$
kann den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 durch nachfolgende Formel (2) auf der Basis der Stromversorgungsspannung V, der Stromfrequenz f und der Erregerinduktivität L bestimmen, $Idmax2=V/ (2 π f \times L)$
kann als den maximalen Erregerstromsollwert Idmax bestimmen, welcher des ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 und des zweiten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax2 niedriger ist, und kann den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax durch nachfolgende Formel (3) auf der Basis des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax, der bestimmt wurde, und des zulässigen maximalen Stromwerts Imax1 bestimmen, $Idmax = \sqrt (Idmax 1^{2} - {Idmax}^{2})$
(H) In der Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors gemäß (A) kann die Konstante K bezogen auf die Vektorsteuerung √(2) sein.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Steuerungsvorrichtung eines Induktionsmotors bereitzustellen, die eine Zeit reduzieren kann, die notwendig ist, um den Induktionsmotor zu beschleunigen/verzögern.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration der Steuerungsvorrichtung eines Induktionsmotors entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration eines Stromsoll-Erzeugungsteils in einem Stromsteuerungsteil der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwerts und eines vorgegebenen maximalen Drehmomentstromsollwerts für einen stabilen Zustand zeigt, in dem die Drehzahl des Induktionsmotors konstant ist;
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 und eines ersten maximalen Drehmomentstromsollwerts Iqmax1 (Idmax1 ≤ Iqmax2) und eines zweiten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax2 und eines zweiten Drehmomentstromsollwerts Iqmax2 (Idmax1 > Iqmax2) für einen beschleunigten/verzögerten Zustand des Induktionsmotors zeigt;
5 ist eine Darstellung, die eine zeitliche Änderung im Magnetfluss zeigt, wenn der Motor aus einem nicht erregten Zustand aus beschleunigt wird; und
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang zum Ändern des maximalen Erregerstromsollwerts und des maximalen Drehmomentstromsollwerts durch die Steuerungsvorrichtung des Induktionsmotors entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet.
1 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration der Steuerungsvorrichtung eines Induktionsmotors entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Steuerungsvorrichtung 1 gemäß 1 ist eine Vorrichtung zum Antreiben des Induktionsmotors (nachfolgend als „Motor“ bezeichnet) 2, der die Spindel eines Maschinenwerkzeugs wie eine Spindelmaschine antreibt und dreht. Die Steuerungsvorrichtung 1 führt eine Vektorsteuerung durch, in der der Primärstrom des Motors 2, das heißt ein Antriebsstrom, in einen Erregerstrom (d Phase) zur Erzeugung eines Magnetflusses und einen Sekundärstrom, das heißt einen Drehmomentstrom (q Phase) unterteilt ist und gesteuert wird. Die Steuerungsvorrichtung 1 weist ein Drehzahlsteuerungsteil 100, ein Stromsteuerungsteil 200 und ein Antriebsteil 300 auf.
Das Drehzahlsteuerungsteil 100 und das Stromsteuerungsteil 200 sind so genannte numerische Steuerungsvorrichtungen, die zum Beispiel mit einem Rechenprozessor wie einem DSP (digitaler Signal Prozessor) oder einer FPGA (Field-Programmable Gate Array - Feldprogrammierbare Gatteranordnung) ausgebildet ist. Die Funktionen des Drehzahlsteuerungsteils 100 und des Stromsteuerungsteils 200 werden durch Durchführen einer vorgegebenen Software (Programme) realisiert, die in einem Speicherteil (zum Beispiel einem Speicherteil 214, das später beschrieben wird) gespeichert ist. Die Funktionen des Drehzahlsteuerungsteils 100 und des Stromsteuerungsteils 200 können durch Zusammenwirken von Hardware und Software realisiert werden oder können nur durch Hardware (elektronische Schaltung) realisiert werden.
Das Drehzahlsteuerungsteil 100 liest einen Drehzahlsollwert vcmd aus einem Bearbeitungsprogramm aus, das in einem Speicherteil (zum Beispiel das Speicherteil 214, das später beschrieben wird) gespeichert ist, und gibt den tatsächlichen Drehzahlwert va des Motors 2 ein, der durch einen Drehzahldetektor 3 erfasst wird, der in dem Motor 2 bereitgestellt wird. Das Drehzahlsteuerungsteil 100 erzeugt einen Drehmomentsollwert Tcmd auf der Basis einer Differenz zwischen dem Drehzahlsollwert vcmd und dem tatsächlichen Drehzahlwert va.
Das Stromsteuerungsteil 200 gibt den Drehmomentsollwert Tcmd, den tatsächlichen Drehzahlwert va des Motors 2, die Ausgangsströme des Antriebsteils 300, die durch einen in dem Antriebsteil 300 bereitgestellten Stromdetektor 301 erfasst werden, das heißt, tatsächliche Stromwerte (Antriebsströme) Iu, Iv und Iw zum Antreiben des Motors 2 und die Stromversorgungsspannung V des Antriebsteils 300 ein, die durch einen in dem Antriebsteil 300 bereitgestellten Spannungsdetektor 302 erfasst wird. Das Stromsteuerungsteil 200 erzeugt auf der Basis des Drehmomentsollwerts Tcmd, des tatsächlichen Drehzahlwerts va, der tatsächlichen Stromwerte Iu, Iv und Iw und der Stromversorgungsspannung V Spannungssollwerte Vu, Vv und Vw zum Antreiben des Antriebsteils 300. Das Stromsteuerungsteil 200 weist ein Stromsoll-Erzeugungsteil 210, ein Erregerstrom-Steuerungsteil 221, ein Drehmomentstrom-Steuerungsteil 322, ein dq-uvw Umwandlungsteil 323 und ein dq-uvw Umwandlungsteil 224 auf.
Das Stromsoll-Erzeugungsteil 210 erzeugt einen Erregerstromsollwert Idcmd und einen Drehmomentstromsollwert Iqcmd hauptsächlich auf der Basis des Drehmomentsteuerungswerts Tcmd. Die Einzelheiten des Stromsoll-Erzeugungsteils 210 werden später beschrieben.
Das Erregerstrom-Steuerungsteil 221 erzeugt einen d Phasenspannungssollwert Vdcmd auf der Basis einer Differenz zwischen dem Erregerstromsollwert Idcmd und einem tatsächlichen d Phasenstromwert Ida, der durch Umwandeln der tatsächlichen Stromwerte Iu, Iv und Iw mit dem dq-uvw Umwandlungsteil 224 bezogen wurde.
Das Drehmomentstrom-Steuerungsteil 222 erzeugt einen q Phasenspannungssollwert Vdcmd auf der Basis einer Differenz zwischen dem Drehmomentstromsollwert Iqcmd und einem tatsächlichen q Phasenstromwert Iqa, der durch Umwandeln der tatsächlichen Stromwerte Iu, Iv und Iw mit dem dq-uvw Umwandlungsteil 224 bezogen wurde.
Das dq-uvw Umwandlungsteil 223 wandelt den d Phasenspannungssollwert Vdcmd und den q Phasenspannungssollwert Vqcmd in die Spannungssollwerte Vu, Vv und Vw der u, v und w Phasen um. Das dq-uvw Umwandlungsteil 224 wandelt die tatsächlichen Stromwerte Iu, Iv und Iw der u, v und w Phasen in die tatsächlichen d Phasenstromwerte Ida und die tatsächlichen q Phasenstromwerte Iqa um.
Das Antriebsteil 300 erzeugt die tatsächlichen Stromwerte (Antriebsströme) lu, Iv und Iw zum Antreiben des Motors 2 auf der Basis der Spannungssollwerte Vu, Vv und Vw. Zum Beispiel ist das Antriebsteil 300 mit einem Wandler, der die kommerzielle dreiphasige Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt, und einem Wechselrichter ausgebildet, der die Gleichstromenergie von dem Wandler in die dreiphasige Wechselstromenergie umwandelt. In diesem Fall werden die Spannungssollwerte Vu, Vv und Vw als Steuerspannungen für den Wechselrichter verwendet. In diesem Fall kann der zuvor beschriebene Spannungsdetektor 302 als die Stromversorgungsspannung V zum Beispiel eine Gleichstromspannung in einer Gleichstromverbindung zwischen dem Wandler und dem Wechselrichter erfassen.
Das Stromsoll-Erzeugungsteil 210 in dem Stromsteuerungsteil 300 wird dann ausführlich beschrieben. 2 ist eine Darstellung, die die Schaltungskonfiguration des Stromsoll-Erzeugungsteils 210 zeigt. Das Stromsoll-Erzeugungsteil 210 gemäß 2 weist ein Magnetflusssoll-Berechnungsteil 211, ein Erregerstromsoll-Erzeugungsteil 212 ein Drehmomentstromsoll-Erzeugungsteil 213, das Speicherteil 214, ein Stromfrequenz-Berechnungsteil 215, ein Magnetfluss-Schätzungsteil 216, ein Bestimmungsteil 217 und ein Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 auf.
Das Magnetflusssoll-Berechnungsteil 211 erzeugt einen Magnetflusssollwert Φcmd zur Erzeugung eines Magnetflusses des Motors 2 auf der Basis des Drehmomentsollwerts Tcmd und des tatsächlichen Drehzahlwerts va des Motors 2.
Das Erregerstromsoll-Erzeugungsteil 212 erzeugt den Erregerstromsollwert Idcmd auf der Basis des Magnetflusssollwerts Φcmd. Wenn der erzeugte Erregerstromsollwert Idcmd höher ist als ein maximaler Erregerstromsollwert Idmax, der durch das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 eingestellt wurde, begrenzt das Erregerstromsoll-Erzeugungsteil 212 den Erregerstromsollwert Idcmd auf den maximalen Erregerstromsollwert Idmax.
Das Drehmomentsoll-Erzeugungsteil 213 erzeugt den Drehmomentsollwert Iqcmd auf der Basis des Drehmomentsollwerts Tcmd. Wenn der erzeugte Drehmomentstromsollwert Iqcmd höher ist als ein maximaler Drehmomentsollwert Iqmax, der durch das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 erzeugt wurde, begrenzt das Drehmomentstrom-Sollerzeugungsteil 213 den Drehmomentstromsollwert Iqcmd auf den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax.
Das Speicherteil 214 speichert einen vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwert Idmax0 für einen stabilen Zustand, in dem die Drehzahl des Motors 2 konstant ist, und einen vorgegebenen maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax0. Das Speicherteil 214 speichert außerdem verschiedene Arten von Parametern wie einen zulässigen maximalen Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300, eine Erregerinduktivität L des Motors 2, eine Gegeninduktivität M der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Motors 2, eine Schlupfkonstante (Schlupfkoeffizient) Ks des Motors 2, die Anzahl P von Polpaaren des Motors 2, eine Zeitkonstante τ, die durch die Schaltungskonstante des Motors 2 bestimmt wird, und die Konstante K bezogen auf die Vektorsteuerung. Das Speicherteil 214 kann die vorgegebene Software (Programme) zum Realisieren der verschiedenen Arten von Funktionen des Drehzahlsteuerungsteils 100 und des Stromsteuerungsteils 200 speichern oder kann das Bearbeitungsprogramm speichern, das den Drehzahlsollwert vcmd aufweist. Das Speicherteil 214 ist ein wiederbeschreibbarer Speicher wie ein EEPROM.
Das Stromfrequenz-Berechnungsteil 215 bestimmt eine Schlupffrequenz fs (Hz) durch nachfolgende Formel (4) auf der Basis des Erregerstromsollwerts Idcmd, des Drehmomentstromsollwerts Iqcmd und der Schlupfkonstante (Schlupfkoeffizient) Ks des Motors 2, die in dem Speicherteil 214 gespeichert sind. $fs = Iqcmd/Icmd \times Ks$
Das Stromfrequenz-Berechnungsteil 215 bestimmt eine Stromfrequenz f (Hz) des Antriebsstroms des Motors 2 durch nachfolgende Formel (5) auf der Basis der Schlupffrequenz fs, des tatsächlichen Drehzahlwerts Va [U/min] des Motors 2 und der Anzahl P von Polpaaren des Motors 2, die in dem Speicherteil 214 gespeichert sind $f = va/ 60 \times P + fs$
Das Magnetfluss-Schätzungsteil 216 schätzt die aktuelle Größe Φ des Magnetflusses durch nachfolgende Formel (6) auf der Basis des Erregerstromsollwerts Idcmd, der Gegeninduktivität M des Motors 2, die in dem Speicherteil 214 gespeichert sind, der Zeitkonstante τ, die durch die Zeitkonstante des Motors 2 bestimmt wird, und einer abgelaufenen Zeit t, nachdem das Bestimmungsteil 217 bestimmt hat, dass sich der Motor 2 in einem beschleunigten Zustand befindet.
[Math. 1] $Φ = M \times Idcmd (1 - e^{- t / τ})$
Das Bestimmungsteil 217 bestimmt auf der Basis einer Änderung des Drehzahlsollwerts Vcmd in dem im Speicherteil 214 gespeicherten Bearbeitungsprogramm, ob sich der Motor 2 in einem beschleunigten/verzögerten Zustand oder im stabilen Zustand befindet, in dem die Drehzahl konstant ist. Das Bestimmungsteil 217 bestimmt, ob die aktuelle Größe Φ des Magnetflusses, die durch das Magnetfluss-Schätzungsteil 216 geschätzt wurde, den Magnetflusssollwert Φcmd erreicht oder nicht.
Wenn sich der Motor 2 im stabilen Zustand befindet, in dem die Drehzahl konstant ist, oder wenn sich der Motor 2 im beschleunigten/verzögerten Zustand befindet, aber die aktuelle Größe Φ des Magnetflusses den Magnetflusssollwert Φcmd erreicht, stellt das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung durch das Bestimmungsteil 217 den vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwert Idmax0 und den vorgegebenen maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax0, die in dem Speicherteil 214 gespeichert sind, auf den maximalen Erregerstromsollwert Idmax bzw. den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax ein.
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel des vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwerts Idmax0 und des vorgegebenen maximalen Drehmomentstromsollwerts Iqmax0 für den stabilen Zustand zeigt, in dem die Drehzahl des Motors 2 konstant ist. Gemäß 3 werden der vorgegebene maximale Erregerstromsollwert Idmax0 und der vorgegebene maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax0 so eingestellt, dass der Antriebsstromwert Imax0 des Motors 2 niedriger ist als der zulässige maximale Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300. Der vorgegebene maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax0 wird zum Beispiel auf etwa das doppelte bis dreifache des vorgegebenen maximalen Drehmomentstromsollwerts Idmax0 eingestellt.
Wenn sich der Motor 2 im beschleunigten/verzögerten Zustand befindet und die aktuelle Größe Φ des Magnetflusses niedriger ist als der Magnetflusssollwert Φcmd, ändert das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung durch das Bestimmungsteil 217 anstelle des vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwerts Idmax0 den maximalen Erregerstromsollwert Idmax auf einen ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 oder einen zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2, die später beschrieben werden.
Speziell bestimmt das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 durch nachfolgende Formel (1) auf der Basis des zulässigen Maximalstromwerts Imax1 des Antriebsteils 300 und der Konstante K bezogen auf die im Speicherteil 214 gespeicherte Vektorsteuerung $Idmax 1 = Imax 1 /K$
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Konstante K bezogen auf die Vektorsteuerung auf √(2) eingestellt, so dass das Drehmoment des Motors 2 maximiert ist. Die Konstante K ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt und kann ein beliebiger Wert sein.
Das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 bestimmt einen zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 durch nachfolgende Formel (2) auf der Basis der Stromfrequenz f, die durch das Stromfrequenz-Berechnungsteil 215 berechnet wurde, der Stromversorgungsspannung V, die durch den Spannungsdetektor 302 erfasst wurde, und der Erregerinduktivität L des Motors 2, die in dem Speicherteil 214 gespeichert ist $Idmax 2 = V/ (2 π f \times L)$
Der zweite maximale Erregerstromsollwert Idmax2 ist eine obere Grenze zum Verhindern einer Spannungssättigung, bei der die Stromversorgungsspannung V des Antriebsteils 300 unzureichend ist, wenn die Stromfrequenz f des Antriebsstroms des Motors 2 hoch ist, das heißt, wenn der Motor 2 mit hoher Drehzahl betrieben wird.
Das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 bestimmt als den maximalen Erregerstromsollwert Idmax, welcher des ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 und des zweiten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax2 niedriger ist.
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel des ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 und eines ersten maximalen Drehmomentstromsollwerts Iqmax1 (wenn Idmax1 ≤ Iqmax2) und des zweiten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax2 und eines zweiten maximalen Drehmomentstromsollwerts Iqmax2 (wenn Idmax1 > Iqmax2) für den beschleunigten/verzögerten Zustand des Motors 2 zeigt. Gemäß 4 sind der erste maximale Erregerstromsollwert Idmax1 und der zweite maximale Erregerstromsollwert Idmax2 höher als der vorgegebene maximale Erregerstromsollwert Idmax0.
Das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 bestimmt den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax durch nachfolgende Formel (3) auf der Basis des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax und des zulässigen Maximalstromwerts Imax1, die bestimmt werden $Iqmax= \sqrt ({Imax1}^{2} - {Idmax}^{2})$
Wenn speziell gemäß 4 der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 eingestellt ist, wird der maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax auf den ersten maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax1 eingestellt, wogegen, wenn der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 eingestellt ist, der maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax auf den zweiten maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax2 eingestellt wird.
Hier in der Steuerungsvorrichtung, die die Vektorsteuerung durchführt, werden allgemein obere Grenzen (Maximalwerte) für den Erregerstromsollwert und den Drehmomentstromsollwert (zum Beispiel den oben beschriebenen vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwert Idmax0 und den vorgegebenen maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax0) eingestellt. Allgemein werden diese Maximalwerte (zum Beispiel Idmax0 und Iqmax0 in 3) so eingestellt, dass der Antriebsstrom des Motors (zum Beispiel Imax0 in 3) niedriger ist als der zulässige maximale Stromwert des Antriebsteils (zum Beispiel Imax1 in 3).
Hier ist 5 eine Darstellung, die eine zeitliche Änderung in der Größe Φ des Magnetflusses zeigt, wenn der Motor 2 von einem nicht erregten Zustand aus beschleunigt wird. Wenn zum Beispiel der Motor 2 von dem nicht erregten Zustand aus beschleunigt wird, steigt der Magnetfluss mit der Zeitkonstante τ, die durch die Schaltungskonstante des Motors 2 bestimmt wurde (siehe zuvor beschriebene Formel (6)). Daher ist der Anstieg des Magnetflusses, bis der Magnetfluss die gewünschte Größe Φcmd des Magnetflusses nach dem Beginn des Fließens des Erregerstroms erreicht, niedrig. Wenn darüber hinaus der Erregerstromsollwert Idcmd auf den vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwert Idmax0 gemäß der Kurve A von 5 begrenzt wird, ist der Anstieg des Magnetflusses langsamer. Daher ist eine Zeit, die zum Beschleunigen/Verzögern des Motors 2 notwendig ist, nachteilig lang.
Wenn sich daher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Motor 2 im beschleunigten/verzögerten Zustand befindet, wird der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 oder den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 geändert, der höher ist als der vorgegebene maximale Erregerstromsollwert Idmax0. Auf diese Weise kann gemäß der Kurve B von 5 der Anstieg des Magnetflusses beschleunigt werden, wobei es damit möglich ist, die Zeit zu reduzieren, die notwendig ist, um den Motor 2 zu beschleunigen/verzögern. Ein Vorgang zum Ändern des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax und des maximalen Drehmomentstromsollwerts Iqmax durch die Steuerungsvorrichtung 1 wird nachfolgend beschrieben.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang zum Ändern des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax und des maximalen Drehmomentstromsollwerts Iqmax durch die Steuerungsvorrichtung 1 zeigt.
Das Stromfrequenz-Berechnungsteil 215 berechnet zunächst die Stromfrequenz f des aktuellen Antriebsstroms des Motors 2 durch die zuvor beschriebenen Formeln (4) und (5) (S1). Der Spannungsdetektor 302 erfasst die aktuelle Stromversorgungsspannung V (S1). Das Magnetfluss-Schätzungsteil 216 schätzt die aktuelle Größe Φ des Magnetflusses durch die zuvor beschriebene Formel (6) (S1).
Dann bestimmt das Bestimmungsteil 217 auf der Basis einer Änderung des Drehzahlsollwerts vcmd, ob sich der Motor 2 im beschleunigten Zustand befindet oder nicht (S2). Wenn sich der Motor 2 im beschleunigten Zustand befindet (ja im Schritt S2), bestimmt das Bestimmungsteil 217, ob die aktuelle Größe Φ des Magnetflusses, die durch das Magnetfluss-Schätzungsteil 216 geschätzt wurde, niedriger ist als der Magnetflusssollwert Φcmd (S3).
Wenn sich der Motor 2 im stabilen Zustand befindet, in dem die Drehzahl konstant ist (nein im Schritt S2) oder wenn sich der Motor 2 im beschleunigten Zustand befindet, aber Φ Φcmd erreicht (ja im Schritt S2 und nein im Schritt S3), stellt das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 den vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwert Idmax0 und den vorgegebenen maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax0 auf den maximalen Erregerstromsollwert Idmax bzw. den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax ein (S4).
Wenn sich andererseits der Motor 2 im beschleunigten Zustand befindet (ja im Schritt S2) und Φ < Φcmd (ja im Schritt S3), ändert das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 anstelle des vorgegebenen maximalen Erregerstromsollwerts Idmax0 den maximalen Erregerstromsollwert Idmax auf den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 oder den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2.
Speziell bestimmt das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 auf der Basis des zulässigen Maximalstromwerts Imax1 des Antriebsteils 300 den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 durch die zuvor beschriebene Formel (1). Das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 bestimmt außerdem den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 durch die zuvor beschriebene Formel (2) auf der Basis der Stromfrequenz f des Antriebsstroms des Motors 2, der Stromversorgungsspannung V des Antriebsteils 300 und der Erregerinduktivität L des Motors 2. Das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 bestimmt als den maximalen Erregerstromsollwert Idmax, welcher des ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 und des zweiten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax2 niedriger ist (S5).
Hier bestimmt das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil 218 den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax durch die zuvor beschriebene Formel (3) auf der Basis des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax, der bestimmt wurde, und des zulässigen maximalen Stromwerts Imax1. Danach kehrt der Prozess zum Schritt S1 zurück.
Die Vorgänge der Schritte S1 bis S6 werden zum Beispiel in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt durchgeführt. Auf diese Weise werden der maximale Erregerstromsollwert Idmax und der maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax nacheinander eingestellt.
Hier wird der zweite maximale Erregerstromsollwert Idmax2 abhängig von (im umgekehrten Verhältnis zu) der Stromfrequenz f, das heißt, dem tatsächlichem Drehzahlwert va des Motors 2 variiert (siehe die zuvor beschriebenen Formen (2) und (5)), wobei damit, wenn die Drehzahl des Motors 2 niedrig ist, Idmax1 ≤ Idmax2, wogegen, wenn die Drehzahl des Motors 2 hoch ist, Idmax1 > Idmax2.
Auf diese Weise wird, wenn sich der Motor 2 im beschleunigten Zustand befindet, die Drehzahl des Motors 2 niedrig und Idmax1 ≤ Idmax2 ist, der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 eingestellt. Mit anderen Worten wird gemäß 4 der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 geändert, der höher ist als der vorgegebene maximale Erregerstromsollwert Idmax0. Auf diese Weise kann gemäß der Kurve B von 5 der Anstieg des Magnetflusses beschleunigt werden.
Hier wird gemäß 4 der maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax auf den ersten maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax1 geändert, der niedriger ist als der vorgegebene maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax0, so dass der zulässige maximale Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300 nicht überschritten wird.
Auf diese Weise kann der Anstieg des Magnetflusses beschleunigt werden, während verhindert wird, dass der zulässige maximale Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300 überschritten wird, wobei es damit möglich ist, die Zeit zu reduzieren, bis die gewünschte Größe Φcmd des Magnetflusses erzeugt wird.
Daraufhin wird, wenn sich der Motor 2 im beschleunigten Zustand befindet, die Drehzahl des Motors 2 erhöht, wobei damit Idmax1 > Idmax2 gilt, wobei der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 eingestellt wird. Der zweite maximale Erregerstromsollwert Idmax2 wird allmählich gesenkt, wenn die Drehzahl des Motors 2 wie zuvor beschrieben angehoben wird (eine Richtung D1, die durch einen Pfeil von 4 angezeigt wird), wobei damit der maximale Erregerstromsollwert Idmax allmählich niedriger eingestellt wird, wenn die Drehzahl des Motors 2 angehoben wird.
Wenn hier gemäß der Kurve B von 5 die Steuerung mittels des ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 weitergeführt wird, überschreitet die Größe Φ des Magnetflusses die gewünschte Größe Φcmd des Magnetflusses. Jedoch wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Beispiel zu einer Zeit t1, bevor die Größe Φ des Magnetflusses die gewünschte Größe Φcmd des Magnetflusses überschreitet, der maximale Erregerstromsollwert Idmax so auf den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax geändert, dass er allmählich gesenkt wird, mit dem Ergebnis, dass die Größe Φ des Magnetflusses so eingestellt werden kann, dass sie sich der gewünschten Größe Φcmd des Magnetflusses annähert (eine Richtung D2, die durch einen Pfeil von 5 angezeigt wird).
Hier wird gemäß dem zweiten maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax2 von 4 der maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax allmählich höher eingestellt, wenn die Drehzahl des Motors 2 angehoben wird, so dass der zulässige maximale Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300 nicht überschritten wird (die Richtung D1, die durch den Pfeil von 4 angezeigt wird).
Wenn wie oben beschrieben die Drehzahl des Motors 2 angehoben wird, wird der erhöhte maximale Erregerstromsollwert Idmax so erwidert, dass er allmählich gesenkt wird, der gesenkte maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax wird so erwidert, dass er allmählich erhöht wird, wobei es damit möglich ist, die Zeit zu reduzieren, bis das gewünschte Drehmoment erzeugt wird, während verhindert wird, dass der zulässige maximale Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300 überschritten wird, und eine Spannungssättigung verhindert wird, wenn der Motor 2 mit hoher Drehzahl betrieben wird.
Wie oben beschrieben wird die Verteilung des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax und des maximalen Drehmomentstromsollwerts Iqmax im beschleunigten Zustand des Motors 2 nacheinander auf deren Verteilung im stabilen Zustand geändert, in dem die Drehzahl konstant ist, wobei es damit möglich ist, die Zeit zu reduzieren, bis die gewünschte Größe Φcmd des Magnetflusses erzeugt wird, und die Zeit zu reduzieren, bis das gewünschte Drehmoment erzeugt wird. Folglich ist es möglich, die Zeit zu reduzieren, die notwendig ist, um den Motor 2 zu beschleunigen/verzögern.
Obwohl in den Schritten S2 und S3 und S5 und S6 von 6 der Vorgang veranschaulicht wird, wenn sich der Motor 2 im beschleunigten Zustand befindet, gilt das gleiche für einen Vorgang, wenn sich der Motor 2 im verzögerten Zustand befindet.
Wenn wie oben beschrieben in der Steuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Motor 2 beschleunigt/verzögert wird, wird der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 auf der Basis des zulässigen maximalen Stromwerts Imax1 des Antriebsteils 300 oder den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 auf der Basis der Stromversorgungsspannung V des Antriebsteils 300, der Stromfrequenz f des Antriebsstroms des Motors 2 und der Erregerinduktivität L des Motors 2 geändert, wobei es damit möglich ist, den maximalen Erregerstromsollwert Idmax im Vergleich mit dem stabilen Zustand zu erhöhen, in dem die Drehzahl konstant ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Anstieg des Magnetflusses zu beschleunigen und die Zeit zu reduzieren, die notwendig ist, um den Motor 2 zu beschleunigen/verzögern.
In der Steuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird der maximale Erregerstromsollwert Idmax auf den des ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 und des zweiten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax2 geändert, der niedriger ist. Der erste maximale Erregerstromsollwert Idmax1 basiert auf dem zulässigen maximalen Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300. Andererseits ist der zweite maximale Erregerstromsollwert Idmax2 die obere Grenze für die Spannungssättigung, wenn der Motor 2 mit hoher Drehzahl betrieben wird. Hier wird der maximale Drehmomentstromsollwert Iqmax auf den ersten maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax1 oder den zweiten maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax2 geändert, so dass der zulässige maximale Stromwert Imax1 des Antriebsteils 300 nicht überschritten wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Anstieg des Magnetflusses zu beschleunigen, während verhindert wird, dass der zulässige maximale Stromwert Imax1 überschritten wird, und eine Spannungssättigung verhindert wird, wenn der Motor 2 mit hoher Drehzahl betrieben wird.
Wenn im Übrigen die Last des Motors 2 leicht ist (das heißt, wenn der Motor 2 eine niedrige Drehzahl oder ein niedriges Drehmoment hat), um die Wärmeerzeugung des Motors zu reduzieren, kann eine geringe Magnetflusssteuerung zum Reduzieren des Magnetflusses durchgeführt werden. Die Steuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat die Wirkungen, selbst wenn der Motor von dem Zustand aus beschleunigt/verzögert wird, in dem der Magnetfluss wie oben beschrieben gering ist. Mit anderen Worten ist es in der Steuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich, sowohl die Reduzierung der Wärmeerzeugung des Motors 2 zur Zeit einer leichten Last als auch die Reduzierung der Zeit zu realisieren, die notwendig ist, um den Motor 2 zu beschleunigen/verzögern.
Obwohl das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Wirkungen sind einfach eine Liste der bevorzugtesten Wirkungen, die anhand der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, wobei die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht auf jene begrenzt sind, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
Obwohl zum Beispiel in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der erste maximale Erregerstromsollwert Idmax1 auf der Basis des zulässigen maximalen Stromwerts Imax1 des Antriebsteils 300 bestimmt wurde, kann der erste maximale Erregerstromsollwert Idmax1 auf der Basis davon bestimmt werden, welcher des zulässigen maximalen Stromwerts des Antriebsteils 300 und des zulässigen maximalen Stromwerts des Motors 2 niedriger ist. Der zulässige maximale Stromwert des Motors 2 kann durch einen Wärmeabgabemechanismus erhöht werden, wobei damit der zulässige maximale Stromwert des Antriebsteils 300 häufig niedriger ist als der zulässige maximale Stromwert des Motors 2.
Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Stromfrequenz f des Motors 2 auf der Basis der Anzahl P von Polpaaren des Motors 2 bestimmt wurde (zuvor beschriebene Formel (5)), kann anstelle der Anzahl P von Polpaaren der doppelte Wert der Anzahl von Polen des Motors 2 verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Steuerungsvorrichtung
2: Motor (Induktionsmotor)
3: Drehzahldetektor
100: Drehzahlsteuerungsteil
200: Stromsteuerungsteil
210: Stromsoll-Erzeugungsteil
211: Magnetflusssoll-Berechnungsteil
212: Erregerstromsoll-Erzeugungsteil
213: Drehmomentstromsoll-Erzeugungsteil
214: Speicherteil
215: Stromfrequenz-Berechnungsteil
216: Magnetfluss-Schätzungsteil
217: Bestimmungsteil
218: Strommaximalsollwert-Einstellungsteil
221: Erregerstrom-Steuerungsteil
222: Drehmomentstrom-Steuerungsteil
223: dq-uvw Umwandlungsteil
224: dq-uvw Umwandlungsteil
300: Antriebsteil
301: Stromdetektor
302: Spannungsdetektor

Claims

Steuerungsvorrichtung (1) eines Induktionsmotors, die eine Vektorsteuerung an dem Induktionsmotor (2) durchführt, wobei die Steuerungsvorrichtung (1) umfasst: ein Erregerstromsoll-Erzeugungsteil (212), das einen Erregerstromsollwert auf der Basis eines Magnetflusssollwerts erzeugt und das den Erregerstromsollwert auf der Basis eines maximalen Erregerstromsollwerts begrenzt; ein Drehmomentstromsoll-Erzeugungsteil (213), das einen Drehmomentstromsollwert auf der Basis eines Drehmomentsollwerts erzeugt und das den Drehmomentstromsollwert auf der Basis eines maximalen Drehmomentstromsollwerts begrenzt; ein Antriebsteil (300), das einen Antriebsstrom an den Induktionsmotor (2) auf der Basis des Erregerstromsollwerts und des Drehmomentstromsollwerts liefert; und ein Strommaximalsollwert-Einstellungsteil (218), das den maximalen Erregerstromsollwert und den maximalen Drehmomentstromsollwert einstellt, wobei das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil (218), wenn der Induktionsmotor (2) beschleunigt/verzögert wird, den maximalen Erregerstromsollwert auf der Basis davon ändert, welcher eines ersten maximalen Erregerstromsollwerts und eines zweiten maximalen Erregerstromsollwerts niedriger ist, und den maximalen Drehmomentstromsollwert auf der Basis des maximalen Erregerstromsollwerts und eines zulässigen maximalen Stromwerts des Induktionsmotors (2) oder des Antriebsteils (300) ändert; der erste maximale Erregerstromsollwert auf dem zulässigen maximalen Stromwert basiert und der zweite maximale Drehmomentstromsollwert auf einer Stromversorgungsspannung des Antriebsteils (300), einer Stromfrequenz des Antriebsstroms und einer Erregerinduktivität des Induktionsmotors (2) basiert.
Steuerungsvorrichtung (1) des Induktionsmotors nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: ein Bestimmungsteil (217), das bestimmt, ob sich der Induktionsmotor (2) in einem beschleunigten/verzögerten Zustand befindet oder nicht.
Steuerungsvorrichtung (1) des Induktionsmotors nach Anspruch 2, die des Weiteren umfasst: ein Magnetfluss-Schätzungsteil (216), das die Größe des Magnetflusses des Induktionsmotors (2) anhand des Erregerstromsollwerts, einer Gegeninduktivität des Induktionsmotors (2), einer Zeitkonstante des Induktionsmotors (2) und einer Zeit schätzt, die abläuft, nachdem das Bestimmungsteil (217) bestimmt, dass sich der Induktionsmotor (2) im beschleunigten/verzögerten Zustand befindet, wobei das Bestimmungsteil (217) bestimmt, ob die durch das Magnetfluss-Schätzungsteil (216) geschätzte Größe des Magnetflusses niedriger ist als der Magnetflusssollwert oder nicht, und wenn sich der Induktionsmotor (2) im beschleunigten/verzögerten Zustand befindet und die durch das Magnetfluss-Schätzungsteil (216) geschätzte Größe des Magnetflusses niedriger ist als der Magnetflusssollwert, das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil (218) den maximalen Erregerstromsollwert und den maximalen Drehmomentstromsollwert ändert.
Steuerungsvorrichtung (1) des Induktionsmotors nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: ein Stromfrequenz-Berechnungsteil (215), das die Stromfrequenz des Antriebsstroms anhand des tatsächlichen Drehzahlwerts des Induktionsmotors (2), einer Anzahl von Polpaaren oder einer Anzahl von Polen des Induktionsmotors (2) und einer Schlupffrequenz des Induktionsmotors (2) berechnet.
Steuerungsvorrichtung (1) des Induktionsmotors nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: ein Spannungsdetektionsteil (302), das die Stromversorgungsspannung des Antriebsteils (300) erfasst.
Steuerungsvorrichtung (1) des Induktionsmotors nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: ein Speicherteil (214), das den zulässigen maximalen Stromwert des Induktionsmotors (2) oder des Antriebsteils (300) und die Erregerinduktivität des Induktionsmotors (2) speichert.
Steuerungsvorrichtung (1) des Induktionsmotors nach Anspruch 1, wobei das Strommaximalsollwert-Einstellungsteil (218) den ersten maximalen Erregerstromsollwert Idmax1 durch nachfolgende Formel (1) auf der Basis des zulässigen maximalen Stromwerts Imax1 und einer Konstanten K bezogen auf die Vektorsteuerung bestimmt, $Idmax 1 = Imax1 \times K$
den zweiten maximalen Erregerstromsollwert Idmax2 durch nachfolgende Formel (2) auf der Basis der Stromversorgungsspannung V, der Stromfrequenz f und der Erregerinduktivität L bestimmt, $Idmax 2 = V/ (2 π f \times L)$
als den maximalen Erregerstromsollwert Idmax den des ersten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax1 und des zweiten maximalen Erregerstromsollwerts Idmax2 bestimmt, welcher niedriger ist, und den maximalen Drehmomentstromsollwert Iqmax durch nachfolgende Formel (3) auf der Basis des maximalen Erregerstromsollwerts Idmax, der bestimmt wurde, und des zulässigen Stromwerts Imax1 bestimmt $Iqmax= \sqrt ({Imax1}^{2} - {Idmax}^{2})$
Steuerungsvorrichtung (1) des Induktionsmotors nach Anspruch 7, wobei die Konstante K bezogen auf die Vektorsteuerung √(2) ist.