JP2001054299A - 交流電動機の並列運転制御装置 - Google Patents
交流電動機の並列運転制御装置Info
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- JP2001054299A JP2001054299A JP11223698A JP22369899A JP2001054299A JP 2001054299 A JP2001054299 A JP 2001054299A JP 11223698 A JP11223698 A JP 11223698A JP 22369899 A JP22369899 A JP 22369899A JP 2001054299 A JP2001054299 A JP 2001054299A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数台の交流電動機をインバータ1台で一括
して駆動する場合、負荷アンバランスによって特定の電
動機に負荷が集中しても、過熱遮断することなく、電流
を抑制しながら、継続して運転することにある。 【解決手段】 回転指令に基づいて複数台の交流電動機
71〜7nを一括して駆動するインバータ装置6と、前記
インバータ装置の出力を前記電動機それぞれに分配する
交流電動機の並列運転制御装置において、個々の電動機
電流の2相分を検出する電流検出器81〜8nと、ベクト
ル分解することにより、個々の電動機の負荷電流実効値
および合成電流との位相差を求める座標変換器10と、
個々の電動機の前記負荷電流の中で合成電流に対して位
相が進み、かつ、前記負荷電流の最大値を抽出する最大
電流制御器11を設け、負荷が集中している電動機を特
定し、前記インバータ装置の前記指令を補正する。
して駆動する場合、負荷アンバランスによって特定の電
動機に負荷が集中しても、過熱遮断することなく、電流
を抑制しながら、継続して運転することにある。 【解決手段】 回転指令に基づいて複数台の交流電動機
71〜7nを一括して駆動するインバータ装置6と、前記
インバータ装置の出力を前記電動機それぞれに分配する
交流電動機の並列運転制御装置において、個々の電動機
電流の2相分を検出する電流検出器81〜8nと、ベクト
ル分解することにより、個々の電動機の負荷電流実効値
および合成電流との位相差を求める座標変換器10と、
個々の電動機の前記負荷電流の中で合成電流に対して位
相が進み、かつ、前記負荷電流の最大値を抽出する最大
電流制御器11を設け、負荷が集中している電動機を特
定し、前記インバータ装置の前記指令を補正する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延設備等の搬送
テーブル用電動機群の制御装置に係り、特に、電動機の
負荷アンバランスに対する交流電動機の並列運転制御装
置に関する。
テーブル用電動機群の制御装置に係り、特に、電動機の
負荷アンバランスに対する交流電動機の並列運転制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複数台の電動機をインバータ1台
で運転する場合、インバータ側の制御は、電圧/周波数
比一定のいわゆるVVVF制御とし、個別の電動機保護
については、過負荷遮断機能付きの電磁接触器を使用す
るのみとしていた。
で運転する場合、インバータ側の制御は、電圧/周波数
比一定のいわゆるVVVF制御とし、個別の電動機保護
については、過負荷遮断機能付きの電磁接触器を使用す
るのみとしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、電動
機の負荷アンバランスに対して制御できない問題があっ
た。例えば、圧延設備の搬送テーブルに適用した場合、
搬送材のたわみにより、テーブルローラーと材料が接触
しない部分と材料を支える部分とが存在することになる
ため、両者の負荷に差が生じる。一方、インバータ側が
検出する電流は電動機トータルの値であるため、特定の
電動機に負荷が集中しても、これを検出し、抑制するこ
とができない。また、負荷が集中している電動機を過熱
から保護するため、遮断すると、当該電動機が搬送材の
支点となっている場合に搬送能力を失ってしまう恐れが
ある。
機の負荷アンバランスに対して制御できない問題があっ
た。例えば、圧延設備の搬送テーブルに適用した場合、
搬送材のたわみにより、テーブルローラーと材料が接触
しない部分と材料を支える部分とが存在することになる
ため、両者の負荷に差が生じる。一方、インバータ側が
検出する電流は電動機トータルの値であるため、特定の
電動機に負荷が集中しても、これを検出し、抑制するこ
とができない。また、負荷が集中している電動機を過熱
から保護するため、遮断すると、当該電動機が搬送材の
支点となっている場合に搬送能力を失ってしまう恐れが
ある。
【0004】本発明の課題は、複数台の交流電動機をイ
ンバータ1台で一括して駆動する場合、負荷アンバラン
スによって特定の電動機に負荷が集中しても、過熱遮断
することなく、電流を抑制しながら、継続して運転する
交流電動機の並列運転制御装置を提供することにある。
ンバータ1台で一括して駆動する場合、負荷アンバラン
スによって特定の電動機に負荷が集中しても、過熱遮断
することなく、電流を抑制しながら、継続して運転する
交流電動機の並列運転制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は、個々の電動
機電流の2相分を検出し、ベクトル分解することによ
り、個々の電動機の負荷電流実効値および合成電流との
位相差を求め、負荷が集中している電動機を特定し、イ
ンバータ装置の指令を補正することによって、解決され
る。
機電流の2相分を検出し、ベクトル分解することによ
り、個々の電動機の負荷電流実効値および合成電流との
位相差を求め、負荷が集中している電動機を特定し、イ
ンバータ装置の指令を補正することによって、解決され
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図3は、本発明が適用される熱間圧延
設備であり、説明を簡単にするため、圧延機1および前
後のテーブルローラー3,4以外を省略している。熱間
圧延設備は、鋼板の製造工程において加熱された材料2
を圧延機1によってつぶしながら薄く延ばす設備であ
る。圧延機1の全段及び後段には材料を搬送するための
デーブルローラー群3,4が配置され、各ローラーを個
別に電動機で駆動している。この熱間圧延設備では、材
料2の前進、後退を数回繰り返し、圧延機1で複数回つ
ぶしている。
用いて説明する。図3は、本発明が適用される熱間圧延
設備であり、説明を簡単にするため、圧延機1および前
後のテーブルローラー3,4以外を省略している。熱間
圧延設備は、鋼板の製造工程において加熱された材料2
を圧延機1によってつぶしながら薄く延ばす設備であ
る。圧延機1の全段及び後段には材料を搬送するための
デーブルローラー群3,4が配置され、各ローラーを個
別に電動機で駆動している。この熱間圧延設備では、材
料2の前進、後退を数回繰り返し、圧延機1で複数回つ
ぶしている。
【0007】図4は、図3の熱間圧延設備において、電
動機の負荷がアンバランスになった状態を示す。圧延工
程途上で圧延機1の上下ロールの速度差や材料2の上下
温度差などにより、材料2に図示のような反りが発生し
た場合、材料2を支持するテーブルローラーは先後端の
数本のみになる場合があるため、電動機の負荷は材料の
両端と中央部で異なる。更に、テーブルローラーと材料
2の接触位置の関係によって、一方のテーブルローラー
は力行運転、もう一方は回生運転になる場合もある。テ
ーブルローラー群3,4が材料2を安定に搬送するため
には、上記のように特定の電動機に負荷が集中しても、
過熱しないように運転パターンを補正することが課題と
なる。
動機の負荷がアンバランスになった状態を示す。圧延工
程途上で圧延機1の上下ロールの速度差や材料2の上下
温度差などにより、材料2に図示のような反りが発生し
た場合、材料2を支持するテーブルローラーは先後端の
数本のみになる場合があるため、電動機の負荷は材料の
両端と中央部で異なる。更に、テーブルローラーと材料
2の接触位置の関係によって、一方のテーブルローラー
は力行運転、もう一方は回生運転になる場合もある。テ
ーブルローラー群3,4が材料2を安定に搬送するため
には、上記のように特定の電動機に負荷が集中しても、
過熱しないように運転パターンを補正することが課題と
なる。
【0008】図1は、本発明の一実施形態であり、並列
運転制御装置5の構成と電動機群全体を駆動するインバ
ータ装置6との関係を示す。電流検出器81〜8nは、個
々の電動機71〜7nのU相電流(Iu1〜Iun)及びW
相電流(Iw1〜Iwn)を検出し、これらの電流を座標
変換器10に入力する。座標変換器10は、ベクトル演
算により交流電流の実効値(I11〜I1n)に変換し、
更に合成電流との位相差(Iq1〜Iqn)についても演
算を行う。ここで、交流電動機は与えられた電圧位相に
対して、力行負荷の場合には位相差が小さくなり、逆に
回生負荷では位相差が開く特性がある。従って同一電源
に並列接続された電動機の中で、他よりも力行負荷が大
きいものは、合成電流に対して進み位相の電流が流れ
る。テーブルローラー3,4が材料を搬送するのに必要
となる動力は、常に力行負荷であるため、最大電流制御
器11は、電動機個々の電流の中で合成電流に対して位
相が進んでいるもののみを比較し、最大値を抽出する。
そして、最大電流制御器11は、抽出した最大値に対
し、適当なゲインを通した後に、インバータ装置6に回
転指令の補正信号として出力する。インバータ装置6
は、最大電流制御器11からの回転指令補正信号を元の
回転指令から減算することにより、電動機の回転数が低
下するように運転する。テーブルローラーの電動機は、
回転数が下がることにより、材料との速度差が減少し、
負荷が軽減される。電動機の負荷と材料の速度の関係
は、図5に示すように、電動機回転数が負荷によって低
下する特性12と電動機の負荷が材料との速度差によっ
て変化する特性13との交点で安定する。
運転制御装置5の構成と電動機群全体を駆動するインバ
ータ装置6との関係を示す。電流検出器81〜8nは、個
々の電動機71〜7nのU相電流(Iu1〜Iun)及びW
相電流(Iw1〜Iwn)を検出し、これらの電流を座標
変換器10に入力する。座標変換器10は、ベクトル演
算により交流電流の実効値(I11〜I1n)に変換し、
更に合成電流との位相差(Iq1〜Iqn)についても演
算を行う。ここで、交流電動機は与えられた電圧位相に
対して、力行負荷の場合には位相差が小さくなり、逆に
回生負荷では位相差が開く特性がある。従って同一電源
に並列接続された電動機の中で、他よりも力行負荷が大
きいものは、合成電流に対して進み位相の電流が流れ
る。テーブルローラー3,4が材料を搬送するのに必要
となる動力は、常に力行負荷であるため、最大電流制御
器11は、電動機個々の電流の中で合成電流に対して位
相が進んでいるもののみを比較し、最大値を抽出する。
そして、最大電流制御器11は、抽出した最大値に対
し、適当なゲインを通した後に、インバータ装置6に回
転指令の補正信号として出力する。インバータ装置6
は、最大電流制御器11からの回転指令補正信号を元の
回転指令から減算することにより、電動機の回転数が低
下するように運転する。テーブルローラーの電動機は、
回転数が下がることにより、材料との速度差が減少し、
負荷が軽減される。電動機の負荷と材料の速度の関係
は、図5に示すように、電動機回転数が負荷によって低
下する特性12と電動機の負荷が材料との速度差によっ
て変化する特性13との交点で安定する。
【0009】図2は、座標変換器10の構成を示す。座
標変換器10は、個々の電動機電流の座標変換および実
効値を算出する個別座標変換器101〜10nと合成電流
の座標を変換する合成座標変換器10Σ、および、合成
電流と個別電流の位相を判別する位相判別器151〜1
5nにより構成する。個別変換器101〜10n及び合成
変換器10Σは、図6に示すように、120゜位相差の
U相電流(Iu)、W相電流(Iw)から90゜位相差
電流(Iα,Iβ)に変換するために三角関数を用い
る。90゜位相差の電流は、二乗和の平方根により実効
値(I1)に換算できるので、各電流の関係は、
標変換器10は、個々の電動機電流の座標変換および実
効値を算出する個別座標変換器101〜10nと合成電流
の座標を変換する合成座標変換器10Σ、および、合成
電流と個別電流の位相を判別する位相判別器151〜1
5nにより構成する。個別変換器101〜10n及び合成
変換器10Σは、図6に示すように、120゜位相差の
U相電流(Iu)、W相電流(Iw)から90゜位相差
電流(Iα,Iβ)に変換するために三角関数を用い
る。90゜位相差の電流は、二乗和の平方根により実効
値(I1)に換算できるので、各電流の関係は、
【数1】 によって表すことができる。
【0010】図7に、位相判別器151〜15nの判別方
法を示す。図中の記号でΣが付いているものは電動機群
全体の電流を表す。電源周波数相当の角速度をωとし、
時間t=0においてΣIαが最大となるように座標を決
定する。説明のため、この座標をd軸,q軸とする。d
軸上に現れる値が交流電流の観測値であるとすると、Σ
IαとΣIβは、最大値がΣI1の正弦波なので、
法を示す。図中の記号でΣが付いているものは電動機群
全体の電流を表す。電源周波数相当の角速度をωとし、
時間t=0においてΣIαが最大となるように座標を決
定する。説明のため、この座標をd軸,q軸とする。d
軸上に現れる値が交流電流の観測値であるとすると、Σ
IαとΣIβは、最大値がΣI1の正弦波なので、
【数2】 と表すことができる。次に、図8を用いて、ΣIα,ΣI
βのベクトルをd軸,q軸に変換する方法を説明する。
ΣIα,ΣIβとd軸,q軸はそれぞれ直交する座標なの
で、
βのベクトルをd軸,q軸に変換する方法を説明する。
ΣIα,ΣIβとd軸,q軸はそれぞれ直交する座標なの
で、
【数3】 と表すことができる。(3)式を個別の電流Iα,Iβに
適用すると、
適用すると、
【数4】 となる。(4)式中のnはn番目の電動機を表す。実際
にn番目の電動機に流れている電流の観測値を(2)式
と同様に表現すると、
にn番目の電動機に流れている電流の観測値を(2)式
と同様に表現すると、
【数5】 となる。(5)式中のθはΣI1とI1nの位相差を表
す。(4)式のIqnの項を(5)式により展開する
と、
す。(4)式のIqnの項を(5)式により展開する
と、
【数6】 となるので、I1nを位相θで分解した値が得られる。
これは、図9に示すように、d軸をΣI1のベクトルと
してI1nを分解していることになる。(4)式におけ
るSINωt,COSωtは(2)式を変形して、
これは、図9に示すように、d軸をΣI1のベクトルと
してI1nを分解していることになる。(4)式におけ
るSINωt,COSωtは(2)式を変形して、
【数7】 とすればよいので、Iqnは交流電流の観測値から容易
に求めることができる。(6)式が示すとおり、個別の電
流が合成電流に対して進み位相の場合、Iqnは正極性
の値として得られるため、それぞれの電動機電流につい
てIqを求め、その中から交流電流の実効値の最大値を
抽出することにより、テーブルローラー群の中で最も負
荷の高い電動機を見つけることが可能となる。
に求めることができる。(6)式が示すとおり、個別の電
流が合成電流に対して進み位相の場合、Iqnは正極性
の値として得られるため、それぞれの電動機電流につい
てIqを求め、その中から交流電流の実効値の最大値を
抽出することにより、テーブルローラー群の中で最も負
荷の高い電動機を見つけることが可能となる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1台のインバータによって駆動される複数台の交流電動
機の中から、負荷が集中している電動機を抽出すること
ができるので、当該電動機が過熱または過電流によって
損傷しないように、また、過熱保護動作をさせずに、複
数台の交流電動機を安定に継続して運転することができ
る。また、個々の交流電動機電流の2相分を検出し、ベ
クトル制御の理論を応用してインバータ装置の制御系を
構成したので、その回路構成を大幅に変更することな
く、負荷アンバランス時の重負荷の交流電動機を抽出
し、当該電動機の負荷を抑制することができる。
1台のインバータによって駆動される複数台の交流電動
機の中から、負荷が集中している電動機を抽出すること
ができるので、当該電動機が過熱または過電流によって
損傷しないように、また、過熱保護動作をさせずに、複
数台の交流電動機を安定に継続して運転することができ
る。また、個々の交流電動機電流の2相分を検出し、ベ
クトル制御の理論を応用してインバータ装置の制御系を
構成したので、その回路構成を大幅に変更することな
く、負荷アンバランス時の重負荷の交流電動機を抽出
し、当該電動機の負荷を抑制することができる。
【図1】本発明の一実施形態による交流電動機の並列運
転制御装置
転制御装置
【図2】本発明の座標変換器の構成図
【図3】本発明が適用される熱間圧延設備
【図4】電動機の負荷がアンバランスになった状態を示
す図
す図
【図5】電動機の負荷と速度の関係を示す図
【図6】本発明で引用した式の根拠を示す電流のベクト
ル図
ル図
【図7】本発明で引用した式の根拠となる電流のベクト
ル図
ル図
【図8】本発明で引用した式の根拠となる電流のベクト
ル図
ル図
【図9】本発明で引用した式の根拠となる電流のベクト
ル図
ル図
1…圧延機、2…材料、3,4…テーブルローラー、5
…並列運転制御装置、6…インバータ装置、71〜7n…
個々の電動機、81〜8n…電流検出器、10…座標変換
器、101〜10n…個別座標変換器、10Σ…合成座標
変換器、11…最大電流制御器、151〜15n…位相判
別器
…並列運転制御装置、6…インバータ装置、71〜7n…
個々の電動機、81〜8n…電流検出器、10…座標変換
器、101〜10n…個別座標変換器、10Σ…合成座標
変換器、11…最大電流制御器、151〜15n…位相判
別器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 敏男 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 Fターム(参考) 5H572 AA05 BB10 DD02 EE06 EE09 FF05 FF08 FF09 GG02 GG04 HB08 HC01 HC08 LL22 LL30 MM02 MM06
Claims (2)
- 【請求項1】 回転指令に基づいて複数台の交流電動機
を一括して駆動するインバータ装置と、前記インバータ
装置の出力を前記電動機それぞれに分配する交流電動機
の並列運転制御装置において、個々の電動機電流の2相
分を検出し、ベクトル分解することにより、個々の電動
機の負荷電流実効値および合成電流との位相差を求める
座標変換手段と、個々の電動機の前記負荷電流の中で合
成電流に対して位相が進み、かつ、前記負荷電流の最大
値を抽出する最大電流制御手段を設け、負荷が集中して
いる電動機を特定し、前記インバータ装置の前記指令を
補正することを特徴とする交流電動機の並列運転制御装
置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記座標変換手段
は、個々の電動機電流の座標変換および負荷電流実効値
を算出する個別座標変換器と合成電流の座標を変換する
合成座標変換器、および合成電流と個々の電動機電流の
位相を判別する位相判別器からなることを特徴とする交
流電動機の並列運転制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11223698A JP2001054299A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 交流電動機の並列運転制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11223698A JP2001054299A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 交流電動機の並列運転制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001054299A true JP2001054299A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16802263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11223698A Pending JP2001054299A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 交流電動機の並列運転制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001054299A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7180259B2 (en) | 2004-07-06 | 2007-02-20 | Fuji Electric Systems Co., Ltd. | Driving apparatus for driving multiple induction motors |
JP2009296806A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 交流電動機の監視装置 |
JP2011147317A (ja) * | 2010-01-18 | 2011-07-28 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 交流電動機の監視装置 |
WO2019003368A1 (ja) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | 株式会社日立製作所 | 回転機の診断装置、診断方法および回転機システム |
WO2020090115A1 (ja) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 三菱電機株式会社 | 電動機制御装置 |
JPWO2019229914A1 (ja) * | 2018-05-31 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | 室外機及び冷凍サイクル装置 |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP11223698A patent/JP2001054299A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7180259B2 (en) | 2004-07-06 | 2007-02-20 | Fuji Electric Systems Co., Ltd. | Driving apparatus for driving multiple induction motors |
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JPWO2019229914A1 (ja) * | 2018-05-31 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | 室外機及び冷凍サイクル装置 |
US11473789B2 (en) | 2018-05-31 | 2022-10-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Outdoor unit for a refrigeration cycle apparatus and refrigerating cycle device |
WO2020090115A1 (ja) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 三菱電機株式会社 | 電動機制御装置 |
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