JP2001157479A - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents
誘導電動機の制御装置Info
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Abstract
の制御装置において、巻上機の利用効率を改善でき、使
い勝手の良いシステムとしての誘導電動機の制御装置を
提供する。 【解決手段】誘導電動機の制御装置の加速トルク演算回
路30,トルク演算回路31,速度演算回路32によ
り、軽荷重時には誘導電動機9の運転可能な最大速度指
令値で運転しつつ、定格荷重時には誘導電動機9を定格
速度で運転させ、さらに、巻上機の上昇時と下降時の速
度を同じにする。
Description
としての誘導電動機をベクトル制御により可変速制御す
る誘導電動機の制御装置に関する。
制御により可変速制御する誘導電動機の制御装置の従来
例を示すブロック図である。
積分器、3は速度調節器、4は磁束指令値演算器、5は
ベクトル演算器、6は速度検出器、7は交流電源、8は
インバータ、9は誘導電動機、10は負荷、21は加速
度演算器、22は加速トルク演算回路、 23はトルク設
定回路、24は荷重推定回路、 25はトルク演算回路、
26は速度演算回路、27は速度指令値変換回路を示
す。
指令器1は誘導電動機9が運転するべき回転速度の速度
指令値(N# )を指令する。単一積分器2は予め定めた
加速勾配(増加値/単位時間)または減速勾配(減少値
/単位時間)で前記速度指令値(N# )に達する(N*
=N# )まで増加または減少させる速度設定値(N*)
を出力する。速度調節器3は前記速度設定値(N* )と
速度検出器6の検出値(n)との偏差を調節演算して、
該偏差を零にするトルク指令値(τ* )を出力する。磁
束指令値演算器4は前記検出値(n)から磁束指令値
(φ* )を演算して出力する。
令値(τ* )と磁束指令値(φ* )とからインバータ8
をベクトル制御する制御信号を出力し、その結果、交流
電源7の電力がインバータ8により所望の電圧と周波数
の交流電力に変換され、このインバータ8が出力する交
流電力が給電される誘導電動機9は、ベクトル制御によ
り可変速制御することができる。
定値(N* )との関係を示すタイムチャートである。
指令値(N# )が発せられると、時刻T0 から時刻T1
までの期間は、単一積分器2に設定された加速勾配(増
加値/単位時間)に基づいて速度設定値(N* )を正転
方向に増加させ、時刻T1 でN* =N# となり、時刻T
1 から速度指令値(N# )が零にされる時刻T2 までの
期間は、単一積分器2がN* (=N# )を出力し、時刻
T2 から時刻T3 までの期間は、単一積分器2に設定さ
れた減速勾配(減少値/単位時間)に基づいて速度設定
値(N* )の正転方向の値を減少させ、時刻T3 でN*
=0となり、時刻T3 から速度指令値(N# )が逆転方
向の速度指令値(N# )が発せられる時刻T4 までの期
間は、単一積分器2がN* (=0)を出力し、時刻T4
から時刻T5 までの期間は、該減速勾配に基づいて速度
設定値(N* )の逆転方向の値を増加させ、時刻T5 で
N* =N# となり、時刻T5 から速度指令値(N# )が
零にされる時刻T6 までの期間は、単一積分器2がN*
(=N# )を出力し、時刻T6 から時刻T7 までの期間
は、該加速勾配に基づいて速度設定値(N* )の逆転方
向の値を減少させ、時刻T7 でN* =0となる。
の制御装置により、誘導電動機9の負荷10として、減
速機を介して巻上機を駆動するシステムの動作説明図で
あり、図10(イ)は巻上機の状態を示し、図10
(ロ)は巻上機を昇降させる誘導電動機9の速度を示
し、図10(ハ)は巻上機の昇降に伴う誘導電動機9の
出力トルクを示している。
示のm)は地上にあり、このときには誘導電動機9は停
止しており(速度=0)、且つ図示しないブレーキによ
り制動が掛けられている。
始するが、図10(イ)の紙面左端図は時刻t0 の巻上
機の状態を示し、前記ブレーキは時刻t0 の時点で開放
され、時刻t0 より時刻t1 までは前記単一積分器2に
設定された加速勾配で巻上機の巻き上げ速度(v)を増
加させている期間を示している。時刻t1 において、前
記速度指令値(N# )と速度設定値(N* )とが一致
し、時刻t1 より時刻t2 までは巻上機の巻き上げ速度
(v)が一定の期間を示している。時刻t2 より時刻t
3 までは前記単一積分器2に設定された減速勾配で巻上
機の巻き上げ速度(v)を減少させている期間を示して
いる。時刻t3 より時刻t4 までは誘導電動機9は停止
しており(速度=0)、且つ前記ブレーキにより制動が
掛けられ、この期間では、図10(イ)の紙面中央図の
如く、荷重(図示のm)は空中に停止している。
一積分器2に設定された減速勾配で巻上機の巻き下げ速
度(v)を増加させている期間を示している。時刻t5
において、前記速度指令値(N# )と速度設定値
(N* )とが一致し、時刻t5 より時刻t6 までは巻上
機の巻き下げ速度(v)が一定の期間を示している。時
刻t 6 より時刻t7 までは前記単一積分器2に設定され
た加速勾配で巻上機の巻き下げ速度(v)を減少させて
いる期間を示している。時刻t7 以降の期間では荷重
(図示のm)は地上にあり、このときには誘導電動機9
は停止しており(速度=0)、且つ前記ブレーキにより
制動が掛けられている。図10(イ)の紙面右端図は時
刻t7 の巻上機の状態を示している。
電動機9の出力トルク(図示のτ0)と、巻上機の加速
または減速に必要な誘導電動機9の出力トルク(図示の
τ0±τ1 )とは図10(ハ)に示す関係にある。
演算回路22と、トルク設定回路23と、荷重推定回路
24と、トルク演算回路25と、速度演算回路26と、
速度指令値変換回路27とにより、 前記システムの運転
効率を改善すべく、巻上機の荷重に対して運転可能な最
大回転速度の演算について説明する。
ての減速機10aを介した巻上機10bと、巻上機10
bの荷重(図示のm)とからなるシステムを示す構成図
である。
n〔r/min〕で回転することで、減速機10aを介
して巻上機10bが回転し、荷重mは速度v〔m/mi
n〕で上昇,下降する。前記速度設定値(N* )が増加
または減少している期間、すなわち加減速時における速
度調節器3の出力であるトルク指令値(τ* )と走行ト
ルク(τ0 )と加減速必要トルク(τ1 )とには式
(1)の関係がある。
の成分に分解される。
示す2つの成分に分解される。
様から式(4)〜式(6)で表すことができる。
10aの効率に基づくものが大勢を占めるので、下記式
(7)で得られる値をトルク設定回路23に予めプリセ
ットする。
によりその極性が異なるので、トルク設定回路23には
速度検出器6の検出値(n)を取り込み、極性を持った
機械損補償トルクτ02を出力するようにしている(図1
4参照)。
減速必要トルクτ12は、予め設定できる電動機軸換算全
はずみ車効果(GD2 )と、後述の加速度演算回路21
で得られる加速度(Δn)とに基づく乗算演算を加速ト
ルク演算回路22で行う。
を行っている。
n〕 n(k-1) :前回の電動機速度検出値〔r/min〕 TS :検出周期〔s〕 なお、速度調節器3により速度設定値(N* )と速度検
出値(n)との偏差が常に零になるように制御されてい
るので、加速度(Δn)として単一積分器2に設定され
ている値を用いて行うこともできる。
ルクτ02と加速トルク演算回路22の出力の加減速必要
トルクτ12とを、前記式(1)〜式(3)に代入するこ
とにより、式(9)が得られる。
式(4)+式(5)=式(9)の関係があるので、この
関係式に基づいて荷重推定回路24では荷重mを求める
演算を行っている。
定回路24で得られた荷重mの推定値と前記式(4)と
から荷重mに対する走行トルクτ01が求まり、同様に前
記式(5)とから荷重mに対する加減速必要トルクτ11
が求まる。
の運転可能最大速度指令値(N0 #)を求める演算につ
いて説明をする。
(τ12)とトルク設定回路23の設定値(τ02)とトル
ク演算回路25の演算値(τ01,τ11)と、巻上機10
bを加減速に必要な誘導電動機9の出力トルクの最大値
(τM1)とには式(10)の関係がある(図10参
照)。
ク−回転速度特性図(第1象限のみを図示)における前
記τM1に対応する誘導電動機9の速度値(N01 # )を求
める。
の関係にある。
速で昇降させる時間も長くなることから巻上機10bを
定速運転に必要な誘導電動機9の出力トルクの最大値
(τM2)は、式(12)の関係にある(図10参照)。
容トルク−回転速度特性図(第1象限のみを図示)にお
ける前記τM2に対応する誘導電動機9の速度値
(N02 # )を求める。
の関係にある。
# のいずれか小さい方の値を誘導電動機9の運転可能最
大速度指令値(N0 # )として出力する。または、この
システムの動作モードに合わせて、当該する前記N01 #
またはN02 # のいずれか一方の値を選択して、誘導電動
機9の運転可能最大速度指令値(N0 #)として出力す
る。
指令器1の指令値(N# )または速度演算回路26の演
算値(N0 # )のいずれか大きい方の値を新たな速度指
令値(N# )として、単一積分器2に出力する。
誘導電動機9の短時間及び連続の許容トルクー速度特性
などから誘導電動機9の運転可能最大速度を算定し、こ
の速度で運転することにより、 例えば、クレーンに備え
る巻上機を駆動するシステムなどにこの誘導電動機の制
御装置を適用すると、 該巻上機を軽荷重で昇降させる際
にはより高速で昇降させるなど、運転効率の改善がなさ
れる。
上機を駆動する誘導電動機の制御装置によると、下記
〜項に記載するような問題点があった。 .誘導電動機の加速動作中に、 加減速必要トルクを演
算するようにしているが単一積分器に設定された前記加
速勾配よりも減速勾配が大きい設定条件の場合では、 適
正な加減速必要トルクを演算できない。 .巻上機により荷重を上昇させる場合と下降させる場
合とでは、走行トルクと機械損補償トルクの極性の関係
が違うため、それぞれ異なった値の運転可能最大速度を
演算していた。すなわち、 下降させる場合の運転可能最
大速度が上昇させる場合の値より大きくなり、 例えばク
レーンに備える巻上機において、 このクレーンの操作員
に違和感を与える場合があった。 .例えばクレーンに備える巻上機などでは、定格荷重
時の定格速度が安全上の仕様として定められているた
め、演算された運転可能最大速度で上昇させると前記仕
様を逸脱する場合があった。 .運転可能最大速度指令値の演算は加速動作中に行う
ようにしているため、 例えば負荷外乱(強風などによる
負荷の揺動,ロープのたるみなど)で演算値にバラツキ
が生ずる場合があった。
記システムの使い勝手を良くできる誘導電動機の制御装
置を提供することにある。
バータで給電される誘導電動機が減速機を介して巻上機
を駆動するシステムであって、前記誘導電動機に指令さ
れる速度指令値(N#)に基づき、現在の速度設定値
(N* )を所定の加速勾配(増加値/単位時間)または
所定の減速勾配(減少値/単位時間)で該速度指令値
(N# )に達する(N* =N# )まで増加または減少さ
せる速度設定値(N* )と、該誘導電動機の速度検出値
(n)との偏差を調節演算して得られるトルク指令値
(τ* )と、該速度検出値(n)から演算して得られる
磁束指令値(φ* )とによるベクトル演算をし、このベ
クトル演算値に基づき前記インバータを介して該誘導電
動機を可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記速度検出値(n)から前記誘導電動機の加速度(Δ
n)を演算する加速度演算回路と、加速度演算回路の演
算値(Δn)と、前記誘導電動機の軸換算の全はずみ車
効果(GD2 )として予め設定される値と、前記加速勾
配と減速勾配の関係とに基づいて、該誘導電動機と巻上
機に対する加減速必要トルク(τ12)を演算する加速ト
ルク演算回路と、前記システムの機械損最大値に対応す
る機械損補償トルク(τ02)を予め設定するトルク設定
回路と、前記トルク指令値(τ*)と、加速度演算回路
の演算値(Δn)と、加速トルク演算回路の演算値(τ
12)と、トルク設定回路の設定値(τ02)と、誘導電動
機の回転速度(n)と、該回転速度(n)時の巻上機の
昇降速度(v)とに基づいて、該巻上機が昇降させてい
る荷重(m)を推定する荷重推定回路と、荷重推定回路
の推定値(m)と、前記回転速度(n)と、前記昇降速
度(v)と、加速度演算回路の演算値(Δn)と、前記
加速勾配と減速勾配の関係とに基づいて、前記荷重
(m)に対する走行トルク(τ01)と加減速必要トルク
(τ11)とを演算するトルク演算回路と、加速トルク演
算回路の演算値(τ12)と、トルク設定回路の設定値
(τ02)とトルク演算回路の演算値(τ01,τ11)と、
前記誘導電動機の短時間及び連続の許容トルク−速度特
性と、前記荷重に対する走行トルク−速度特性とから該
誘導電動機の運転可能最大速度指令値(N0 # )を求め
る速度演算回路と、前記運転可能最大速度指令値(N0
# )を新たな速度指令値(N# )とする速度指令値変換
回路とを備えたことを特徴とする。
置において、前記速度検出値(n)から前記誘導電動機
の加速度(Δn)を演算する加速度演算回路と、加速度
演算回路の演算値(Δn)と、前記誘導電動機の軸換算
の全はずみ車効果(GD2 )として予め設定される値と
に基づいて、該誘導電動機と巻上機に対する加減速必要
トルク(τ12)を演算する加速トルク演算回路と、前記
システムの機械損最大値に対応する機械損補償トルク
(τ02)を予め設定するトルク設定回路と、前記トルク
指令値(τ* )と、加速度演算回路の演算値(Δn)
と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、トルク設
定回路の設定値(τ 02)と、誘導電動機の回転速度
(n)と、該回転速度(n)時の巻上機の昇降速度
(v)とに基づいて、該巻上機が昇降させている荷重
(m)を推定する荷重推定回路と、荷重推定回路の推定
値(m)と、前記回転速度(n)と、前記昇降速度
(v)と、加速度演算回路の演算値(Δn)とに基づい
て、前記荷重(m)に対する走行トルク(τ01)と加減
速必要トルク(τ11)とを演算するトルク演算回路と、
加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、トルク設定回
路の設定値(τ 02)とトルク演算回路の演算値(τ01,
τ11)と、前記誘導電動機の短時間及び連続の許容トル
ク−速度特性と、前記荷重に対する走行トルク−速度特
性とから該誘導電動機の運転可能最大速度指令値(N0
# )を求める速度演算回路と、前記運転可能最大速度指
令値(N0 # )を新たな速度指令値(N# )とする速度
指令値変換回路とを備えたことを特徴とする。
置において、前記速度検出値(n)から前記誘導電動機
の加速度(Δn)を演算する加速度演算回路と、加速度
演算回路の演算値(Δn)と、前記誘導電動機の軸換算
の全はずみ車効果(GD2 )として予め設定される値と
に基づいて、該誘導電動機と巻上機に対する加減速必要
トルク(τ12)を演算する加速トルク演算回路と、前記
トルク指令値(τ* )と、加速度演算回路の演算値(Δ
n)と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、誘導
電動機の回転速度(n)と、該回転速度(n)時の巻上
機の昇降速度(v)と、予め設定される前記システムの
機械効率(η)とに基づいて該誘導電動機が出力するト
ルクが駆動トルクか制動トルクかを判別し、この判別結
果を伝達係数(κ)として出力する伝達係数演算回路
と、前記トルク指令値(τ* )と、加速度演算回路の演
算値(Δn)と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)
と、伝達係数演算回路の演算値(κ)と、前記回転速度
(n)と、前記昇降速度(v)とに基づいて、該巻上機
が昇降させている荷重(m)を推定する荷重推定回路
と、荷重推定回路の推定値(m)と、前記回転速度
(n)と、前記昇降速度(v)と、加速度演算回路の演
算値(Δn)とに基づいて、前記荷重(m)に対する走
行トルク(τ01)と加減速必要トルク(τ11)とを演算
するトルク演算回路と、前記巻上機の定格昇降速度
(V)と、定格荷重(M)と、前記機械効率(η)と、
前記誘導電動機の定格出力(P)とから該巻上機の機械
仕様に基づく走行トルク−速度特性を演算するトルク−
速度パターン演算回路と、加速トルク演算回路の演算値
(τ12)と、トルク演算回路の演算値(τ01,τ11)
と、前記誘導電動機の短時間及び連続の許容トルク−速
度特性と、前記走行トルク−速度パターンの演算値とか
ら該誘導電動機の運転可能最大速度指令値(N0 # )を
求める速度演算回路と、前記運転可能最大速度指令値
(N 0 # )を新たな速度指令値(N# )とする速度指令
値変換回路とを備えたことを特徴とする。
ずれかの発明において、前記速度演算回路から速度指令
値変換回路への経路に、予め設定した前記誘導電動機の
速度範囲における前記運転可能最大速度指令値
(N0 # )の平均値を演算し、この平均値を新たな運転
可能最大速度指令値(N0 # )とする平均値演算回路を
挿設したことを特徴とする。
テムの使い勝手を良くすることができる。
を示す誘導電動機の制御装置のブロック図であり、図8
に示した従来例ブロック図と同一機能を有するものには
同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
速トルク演算回路22とトルク演算回路25と速度演算
回路26とに代えて、加速トルク演算回路30とトルク
演算回路31と速度演算回路32とを備えている。
分器2から前記加速勾配と減速勾配とを読み取り、加速
勾配≧減速勾配に設定されているときには前述の式
(6)による演算値τ12を出力し、加速勾配<減速勾配
に設定されているときには下記式(14)による演算値
τ12を出力する。
速勾配と減速勾配とを読み取り、加速勾配≧減速勾配に
設定されているときには前述の式(5)による演算値τ
11を出力し、加速勾配<減速勾配に設定されているとき
には下記式(15)による演算値τ11を出力する。
回路31とにより、加減速必要トルクτ1 (=τ11+τ
12)をより適正な値にすることができる。
昇動作時と下降動作時の速度を一致させるためと、荷重
が定格値付近では必ず定格速度で運転するために、前述
の式(11)による速度値N01 # と式(13)による速
度値N02 # の導出に加えて、後述の速度値N03 # を導出
し、これらN01 # ,N02 # ,N03 # の内いずれか最小値
を運転可能最大速度指令値N0 # として出力している。
# の導出について、図2,図3に示す特性図を参照しつ
つ、以下に説明する。
運転するための誘導電動機9の許容トルク(τC )−回
転速度の特性図(第1象限のみ図示)であり、この許容
トルクτC は下記式(16)で表される。
容トルク K1 :定格荷重時の走行トルクの電動機定格トルクに対
する比率 図2に示したτK2は、定格荷重付近では必ず定格速度が
速度値として導出されるための値であり、予め設定した
比率K2 を用いた式(17)で表される。
おけるトルクで式(18)で表される。
(NMAX )までの間における許容トルクは、下記式(1
9)で表される。
(τ01)に対応する誘導電動機9の速度値(N03 # )を
求めれば、巻上機の上昇動作時と下降動作時の速度値を
一致させることができる。
K2のときにはN03 # =NB となり、τ01<τK2のときに
は、式(20)で示すN03 # となる。
ドに合わせて、当該する前記N01 # またはN02 # または
N03 # のいずれか一つの値を選択して、誘導電動機9の
運転可能最大速度指令値(N0 # )として出力すること
もできる。
導電動機の制御装置のブロック図であり、図1に示した
実施例ブロック図と同一機能を有するものには同一符号
を付して、ここではその説明を省略する。
図1に示した速度演算回路32から速度指令値変換回路
27への経路に、平均値演算回路33を挿設している。
から出力される速度指令値(N* )に対し、予め設定し
た演算開始速度から電動機の定格速度(NB )に到達す
るまでの間、速度演算回路32が出力する運転可能最大
速度指令値(N0 # )の平均値を演算し、この平均値を
新たな運転可能最大速度指令値(N0 # )として出力す
ることで、強風などによる荷重の揺動,ロープのたるみ
などに起因した演算値のバラツキを抑制している。
導電動機の制御装置のブロック図であり、図1,図4,
図8に示したブロック図と同一機能を有するものには同
一符号を付している。
図8に示した速度演算回路26に代えて上述の速度演算
回路32を備え、さらに速度演算回路32から速度指令
値変換回路27への経路に、上述の平均値演算回路33
を挿設している。
るシステムなどに図5に示した誘導電動機の制御装置を
適用すると、 該巻上機を軽荷重で昇降させる際にはより
高速で昇降させるなどの運転効率の改善がなされ、ま
た、該巻上機の上昇動作時と下降動作時の速度値を一致
させることができ、さらに、強風などによる荷重の揺
動,ロープのたるみなどに起因した演算値のバラツキを
抑制している。
導電動機の制御装置のブロック図であり、図8に示した
従来例ブロック図と同一機能を有するものには同一符号
を付して、ここではその説明を省略する。
図8に示したトルク設定回路23と荷重推定回路24と
速度演算回路26とに代えて、伝達係数演算回路41と
荷重推定回路42とトルク−速度パターン演算回路43
と速度演算回路44とを備えている。
器3からのトルク指令値(τ* )と加速トルク演算回路
22からの演算値(τ12)との減算演算(τ*−τ12)
を行ない、この演算値の極性と速度検出器6の検出値
(n)の極性との関係及びこのシステムの機械効率
(η)から、誘導電動機9が駆動中であれば伝達係数
(κ)として「1/η」を出力し、また、誘導電動機9
が制動中であれば伝達係数(κ)として「η」を出力す
る。
力であるトルク指令値(τ* )と走行トルク(τ0)と
加減速必要トルク(τ1)との間には先述の式(1)の
関係があり、さらに前記伝達係数(κ)との関係は下記
式(21),(22)で表される。
(23)の関係が導出される。
(κ)を乗じた値が上記式(23)の関係にあることか
ら、荷重推定回路42では、これらの関係式に基づい
て、荷重mを求める演算を行っている。
速度演算回路44の動作について説明する。
格荷重では必ず定格速度が運転可能最大速度として演算
できるように、先述の図2に示した許容トルク−回転速
度の特性図を設けている。
ある。
(24)から導出されるτK2により図2に示す如き走行
トルク−速度パターンを演算して出力し、速度演算回路
44では先述の式(11)による速度値N01 #と式(1
3)による速度値N02 #の導出に加えて、トルク−速度
パターン演算器43の演算パターンに基づいて、前記荷
重mに対する走行トルク(τ01)に対応する誘導電動機
9の速度値(N03 # )を求め、これらN01 # ,N02 # ,
N03 # の内いずれか最小値を運転可能最大速度指令値N
0 # として出力することにより、巻上機の上昇動作時と
下降動作時の速度値を一致させることができる。
K2のときにはN03 # =NB となり、τ01<τK2のときに
は、先述の式(20)で示すN03 # となる。
ムの動作モードに合わせて、当該する前記N01 # または
N02 # またはN03 # のいずれか一つの値を選択して、誘
導電動機9の運転可能最大速度指令値(N0 # )として
出力することもできる。
は、巻上機の機械仕様を取り込むことで内部演算精度が
改善され、荷重に応じた最適な速度パターンが得られ
る。
導電動機の制御装置のブロック図であり、図6に示した
実施例ブロック図と同一機能を有するものには同一符号
を付して、ここではその説明を省略する。
図6に示した速度演算回路44から速度指令値変換回路
27への経路に、平均値演算回路45を挿設している。
から出力される速度指令値(N* )に対し、予め設定し
た演算開始速度から電動機の定格速度(NB )に到達す
るまでの間、速度演算回路44が出力する運転可能最大
速度指令値(N0 # )の平均値を演算し、この平均値を
新たな運転可能最大速度指令値(N0 # )として出力す
ることで、強風などによる荷重の揺動,ロープのたるみ
などに起因した演算値のバラツキを抑制している。
説明では、カウンタウェイト無しで誘導電動機9に速度
検出器6を備えたシステムの例について述べたが、この
発明はカウンタウェイトを備えるシステムにも適用可能
であり、また、この発明は速度検出器6を省略した、い
わゆる、速度センサレスベクトル制御を行う誘導電動機
の制御装置にも適用可能であり、さらに、この発明は電
動機として同期電動機または直流電動機の制御装置にも
適用可能である。
で推定した荷重,誘導電動機の短時間及び連続の許容ト
ルクー速度特性などから該誘導電動機の運転可能最大速
度を導出し、この速度で運転しつつ、且つ、定格荷重の
ときには定格速度以内で運転できることから、例えばク
レーンに備える巻上機などにこの誘導電動機の制御装置
を適用したときに、使い勝手の良いシステムとすること
ができる。
御装置のブロック図
御装置のブロック図
御装置のブロック図
御装置のブロック図
御装置のブロック図
図
…磁束指令値演算器、5…ベクトル演算器、6…速度検
出器、7…交流電源、8…インバータ、9…誘導電動
機、10…負荷、21…加速度演算回路、22,30…
加速トルク演算回路、23…トルク設定回路、24,4
2…荷重推定回路、25,31…トルク演算回路、2
6,32,44…速度演算回路、27…速度指令値変換
回路、33,45…平均値演算回路、41…伝達係数演
算回路、43…トルク−速度パターン演算回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 インバータで給電される誘導電動機が減
速機を介して巻上機を駆動するシステムであって、 前記誘導電動機に指令される速度指令値(N# )に基づ
き、現在の速度設定値(N* )を所定の加速勾配(増加
値/単位時間)または所定の減速勾配(減少値/単位時
間)で該速度指令値(N# )に達する(N* =N# )ま
で増加または減少させる速度設定値(N* )と、該誘導
電動機の速度検出値(n)との偏差を調節演算して得ら
れるトルク指令値(τ* )と、該速度検出値(n)から
演算して得られる磁束指令値(φ* )とによるベクトル
演算をし、このベクトル演算値に基づき前記インバータ
を介して該誘導電動機を可変速制御する誘導電動機の制
御装置において、 前記速度検出値(n)から前記誘導電動機の加速度(Δ
n)を演算する加速度演算回路と、 加速度演算回路の演算値(Δn)と、前記誘導電動機の
軸換算の全はずみ車効果(GD2 )として予め設定され
る値と、前記加速勾配と減速勾配の関係とに基づいて、
該誘導電動機と巻上機に対する加減速必要トルク
(τ12)を演算する加速トルク演算回路と、 前記システムの機械損最大値に対応する機械損補償トル
ク(τ02)を予め設定するトルク設定回路と、 前記トルク指令値(τ* )と、加速度演算回路の演算値
(Δn)と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、
トルク設定回路の設定値(τ02)と、誘導電動機の回転
速度(n)と、該回転速度(n)時の巻上機の昇降速度
(v)とに基づいて、該巻上機が昇降させている荷重
(m)を推定する荷重推定回路と、 荷重推定回路の推定値(m)と、前記回転速度(n)
と、前記昇降速度(v)と、加速度演算回路の演算値
(Δn)と、前記加速勾配と減速勾配の関係とに基づい
て、前記荷重(m)に対する走行トルク(τ01)と加減
速必要トルク(τ11)とを演算するトルク演算回路と、 加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、トルク設定回
路の設定値(τ02)とトルク演算回路の演算値(τ01,
τ11)と、前記誘導電動機の短時間及び連続の許容トル
ク−速度特性と、前記荷重に対する走行トルク−速度特
性とから該誘導電動機の運転可能最大速度指令値(N0
# )を求める速度演算回路と、 前記運転可能最大速度指令値(N0 # )を新たな速度指
令値(N# )とする速度指令値変換回路とを備えたこと
を特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項2】 インバータで給電される誘導電動機が減
速機を介して巻上機を駆動するシステムであって、 前記誘導電動機に指令される速度指令値(N# )に基づ
き、現在の速度設定値(N* )を所定の加速勾配(増加
値/単位時間)または所定の減速勾配(減少値/単位時
間)で該速度指令値(N# )に達する(N* =N# )ま
で増加または減少させる速度設定値(N* )と、該誘導
電動機の速度検出値(n)との偏差を調節演算して得ら
れるトルク指令値(τ* )と、該速度検出値(n)から
演算して得られる磁束指令値(φ* )とによるベクトル
演算をし、このベクトル演算値に基づき前記インバータ
を介して該誘導電動機を可変速制御する誘導電動機の制
御装置において、 前記速度検出値(n)から前記誘導電動機の加速度(Δ
n)を演算する加速度演算回路と、 加速度演算回路の演算値(Δn)と、前記誘導電動機の
軸換算の全はずみ車効果(GD2 )として予め設定され
る値とに基づいて、該誘導電動機と巻上機に対する加減
速必要トルク(τ12)を演算する加速トルク演算回路
と、 前記システムの機械損最大値に対応する機械損補償トル
ク(τ02)を予め設定するトルク設定回路と、 前記トルク指令値(τ* )と、加速度演算回路の演算値
(Δn)と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、
トルク設定回路の設定値(τ02)と、誘導電動機の回転
速度(n)と、該回転速度(n)時の巻上機の昇降速度
(v)とに基づいて、該巻上機が昇降させている荷重
(m)を推定する荷重推定回路と、 荷重推定回路の推定値(m)と、前記回転速度(n)
と、前記昇降速度(v)と、加速度演算回路の演算値
(Δn)とに基づいて、前記荷重(m)に対する走行ト
ルク(τ01)と加減速必要トルク(τ11)とを演算する
トルク演算回路と、 加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、トルク設定回
路の設定値(τ02)とトルク演算回路の演算値(τ01,
τ11)と、前記誘導電動機の短時間及び連続の許容トル
ク−速度特性と、前記荷重に対する走行トルク−速度特
性とから該誘導電動機の運転可能最大速度指令値(N0
# )を求める速度演算回路と、 前記運転可能最大速度指令値(N0 # )を新たな速度指
令値(N# )とする速度指令値変換回路とを備えたこと
を特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項3】 インバータで給電される誘導電動機が減
速機を介して巻上機を駆動するシステムであって、 前記誘導電動機に指令される速度指令値(N# )に基づ
き、現在の速度設定値(N* )を所定の加速勾配(増加
値/単位時間)または所定の減速勾配(減少値/単位時
間)で該速度指令値(N# )に達する(N* =N# )ま
で増加または減少させる速度設定値(N* )と、該誘導
電動機の速度検出値(n)との偏差を調節演算して得ら
れるトルク指令値(τ* )と、該速度検出値(n)から
演算して得られる磁束指令値(φ* )とによるベクトル
演算をし、このベクトル演算値に基づき前記インバータ
を介して該誘導電動機を可変速制御する誘導電動機の制
御装置において、 前記速度検出値(n)から前記誘導電動機の加速度(Δ
n)を演算する加速度演算回路と、 加速度演算回路の演算値(Δn)と、前記誘導電動機の
軸換算の全はずみ車効果(GD2 )として予め設定され
る値とに基づいて、該誘導電動機と巻上機に対する加減
速必要トルク(τ12)を演算する加速トルク演算回路
と、 前記トルク指令値(τ* )と、加速度演算回路の演算値
(Δn)と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、
誘導電動機の回転速度(n)と、該回転速度(n)時の
巻上機の昇降速度(v)と、予め設定される前記システ
ムの機械効率(η)とに基づいて該誘導電動機が出力す
るトルクが駆動トルクか制動トルクかを判別し、この判
別結果を伝達係数(κ)として出力する伝達係数演算回
路と、 前記トルク指令値(τ* )と、加速度演算回路の演算値
(Δn)と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、
伝達係数演算回路の演算値(κ)と、前記回転速度
(n)と、前記昇降速度(v)とに基づいて、該巻上機
が昇降させている荷重(m)を推定する荷重推定回路
と、 荷重推定回路の推定値(m)と、前記回転速度(n)
と、前記昇降速度(v)と、加速度演算回路の演算値
(Δn)とに基づいて、前記荷重(m)に対する走行ト
ルク(τ01)と加減速必要トルク(τ11)とを演算する
トルク演算回路と、 前記巻上機の定格昇降速度(V)と、定格荷重(M)
と、前記機械効率(η)と、前記誘導電動機の定格出力
(P)とから該巻上機の機械仕様に基づく走行トルク−
速度特性を演算するトルク−速度パターン演算回路と、 加速トルク演算回路の演算値(τ12)と、トルク演算回
路の演算値(τ01,τ 11)と、前記誘導電動機の短時間
及び連続の許容トルク−速度特性と、前記走行トルク−
速度パターンの演算値とから該誘導電動機の運転可能最
大速度指令値(N0 # )を求める速度演算回路と、 前記運転可能最大速度指令値(N0 # )を新たな速度指
令値(N# )とする速度指令値変換回路とを備えたこと
を特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の誘導電動機の制御装置において、 前記速度演算回路から速度指令値変換回路への経路に、
予め設定した前記誘導電動機の速度範囲における前記運
転可能最大速度指令値(N0 # )の平均値を演算し、こ
の平均値を新たな運転可能最大速度指令値(N0 # )と
する平均値演算回路を挿設したことを特徴とする誘導電
動機の制御装置。
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JP2015073385A (ja) * | 2013-10-03 | 2015-04-16 | 東芝シュネデール・インバータ株式会社 | インバータ装置 |
JP2017165539A (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 富士電機株式会社 | クレーンの制御装置 |
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2000
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