JP2001218500A - 誘導電動機の省エネルギー運転方法 - Google Patents

誘導電動機の省エネルギー運転方法

Info

Publication number
JP2001218500A
JP2001218500A JP2000021368A JP2000021368A JP2001218500A JP 2001218500 A JP2001218500 A JP 2001218500A JP 2000021368 A JP2000021368 A JP 2000021368A JP 2000021368 A JP2000021368 A JP 2000021368A JP 2001218500 A JP2001218500 A JP 2001218500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
induction motor
current
motor
exciting current
operating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000021368A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Chijiiwa
敏彦 千々岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000021368A priority Critical patent/JP2001218500A/ja
Publication of JP2001218500A publication Critical patent/JP2001218500A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導電動機の省エネルギーを実現できる運転
方法を提供すること。 【解決手段】 誘導電動機が停止状態にある時には、Ｉ
1d＝Ｉ1q（但し、Ｉ1dは一次側ｄ軸電流、Ｉ1qは一次側
ｑ軸電流）の関係となるように励磁電流を制御し、しか
も磁束の立ち上がりを考慮して前記励磁電流には最小リ
ミットを設定する。一方、誘導電動機が回転状態にある
時には、Ｉ1d＝Ｉ1qの関係であってしかも磁束の飽和を
考慮して励磁電流に最大リミットを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は誘導電動機の省エネ
ルギー運転方法に関し、特に電動射出成形機における誘
導電動機に適した省エネルギー運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動化機械の分野においては、コ
スト面・環境への配慮から省エネルギーのニーズが高ま
りつつある。射出成形機においても例外ではなく、従来
の油圧タイプの射出成形機から電動射出成形機への置き
換えが進んでいる。しかしながら、ユーザの射出成形機
に対する省エネルギーの要求は留まるところを知らず、
電動射出成形機においても更なる省エネルギー化が求め
られている。
【０００３】電動射出成形機においては、通常、射出、
計量、型締、エジェクタの４軸にそれぞれ誘導電動機に
よるサーボモータが用いられている。誘導電動機をサー
ボ制御するには、一般的にベクトル制御が用いられる。
【０００４】ここで、ベクトル制御に関する説明を行
う。まず、回転磁界と同期して回転するｄ−ｑ座標系に
おける誘導電動機の電圧方程式を以下に示す。
【０００５】 Ｖ1d＝（ｒ1 ＋Ｐσ・Ｌ1 ）・Ｉ1d −ω・σ・Ｌ1 ・Ｉ1q＋（ＰＭ／Ｌ2 ）・φ2d −ω・（Ｍ／Ｌ2 ）・φ2q （１） Ｖ1q＝（ｒ1 ＋Ｐσ・Ｌ1 ）・Ｉ1q ＋ω・σ・Ｌ1 ・Ｉ1q＋（ＰＭ／Ｌ2 ）・φ2q ＋ω・（Ｍ／Ｌ2 ）・φ2d （２） ０＝−（ｒ2 ／Ｌ2 ）・Ｍ・Ｉ1d＋｛（ｒ2 ／Ｌ2 ）＋Ｐ｝・φ2d −ωs ・φ2q （３） ０＝−（ｒ2 ／Ｌ2 ）・Ｍ・Ｉ1q＋｛（ｒ2 ／Ｌ2 ）＋Ｐ｝・φ2q ＋ωs ・φ2d （４） Ｔ＝−ｐ・（Ｍ／Ｌ2 ）・（Ｉ1d・φ2q−Ｉ1q・φ2d） （５） 但し、Ｖ1d、Ｉ1dはそれぞれ一次側ｄ軸電圧、ｄ軸電
流、Ｖ1q、Ｉ1qはそれぞれ一次側ｑ軸電圧、ｑ軸電流、
φ2d、φ2qはそれぞれ二次側ｄ軸磁束、ｑ軸磁束、ｒ1
は一次抵抗、ｒ2 は二次抵抗、Ｍは相互インダクタン
ス、Ｌ1 は一次インダクタンス、Ｌ2 は二次インダクタ
ンス、ωは磁束回転周波数、ωs はすべり周波数、Ｐは
微分演算子、ｐは極対数、Ｔはモータトルク、σは漏れ
係数（σ＝１−Ｍ2 ／Ｌ1 ／Ｌ2 ）を表す。
【０００６】ベクトル制御は、φ2q＝０、φ2d＝一定と
することにより、（５）式のトルク算出式を以下の、 Ｔ＝ｐ・（Ｍ／Ｌ2 ）・Ｉ1q・φ2d （６） と制御するものである。
【０００７】このような制御を行うことにより、線形に
トルク制御することが可能となる。ここで、上記条件を
満たすためには、（３）式にφ2q＝０を代入して、（ｒ
2 ／Ｌ2 ）・Ｍ・Ｉ1d＝｛（ｒ2 ／Ｌ2 ）＋Ｐ｝・φ2d
とし、φ2d＝｛（ｒ2 ／Ｌ2 ）・Ｍ・Ｉ1d｝／｛（ｒ2
／Ｌ2 ）＋Ｐ｝となる。この式は、一次側ｄ軸電流Ｉ1d
に時定数（ｒ2 ／Ｌ2 ）の一次フィルタを施したものが
二次側ｄ軸磁束を表すことを意味している。このため、
一次側ｄ軸電流Ｉ1dを一定に保てば、一定時間後には φ2d＝Ｍ・Ｉ1d （７） となる。
【０００８】次に、（４）式にφ2q＝０を代入して、 ωs ＝｛（ｒ2 ／Ｌ2 ）・Ｍ・Ｉ1q｝／φ2d とし、この式に（７）式を代入すると、以下の、 ωs ＝（ｒ2 ／Ｌ2 ）・（Ｉ1q／Ｉ1d） （８） となる。すなわち、励磁電流成分Ｉ1dを一定に制御し、
すべり周波数ωs を（８）式で与えることにより可能と
なる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ここで、損失について
考えてみる。誘導電動機の主な損失は銅損Ｅlossと考え
ることができ、以下の式で表される。
【００１０】 Ｅloss＝ｒ1 ・（Ｉ1d 2 ＋Ｉ1q 2 ） （９） 誘導電動機においては、電動機停止中もＩ1dを流さなけ
ればならず、そのために損失が発生する。また、励磁電
流Ｉ1d一定の制御を行っているため、モータ効率を最大
限に発揮する制御は行われていない。
【００１１】そこで、本発明の課題は、誘導電動機の省
エネルギーを実現できる運転方法を提供することにあ
る。
【００１２】本発明の他の課題は、誘導電動機を用いた
電動射出成形機において、従来機以上の省エネルギー効
果を得られるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導電動機の
運転方法において、誘導電動機が停止状態にある時に
は、Ｉ1d＝Ｉ1q（但し、Ｉ1dは一次側ｄ軸電流、Ｉ1qは
一次側ｑ軸電流）の関係となるように励磁電流を制御
し、しかも磁束の立ち上がりを考慮して前記励磁電流に
は最小リミットを設定し、誘導電動機が回転状態にある
時には、Ｉ1d＝Ｉ1qの関係であってしかも磁束の飽和を
考慮して励磁電流に最大リミットを設定することを特徴
とする。
【００１４】前記最小リミットは定格励磁電流の２０〜
３０％の値、前記最大リミットは定格励磁電流の１２０
〜１３０％の値がそれぞれ好ましい。
【００１５】前記誘導電動機は、電動射出成形機におけ
る射出、計量、型締、エジェクタの少なくとも１つの軸
において用いられるサーボモータである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。電動射出成形機について言えば、すべて
のモータが連続的に動作しているわけではない。このた
め、油圧式射出成形機と比較して大きな省エネルギー効
果を得ることができる。
【００１７】例えば、計量モータが回転して計量を行う
時、射出モータは、背圧制御と呼ばれる制御を行うため
に、スクリュに圧力を掛けている。しかし、型締モー
タ、エジェクタモータは停止している。なお、ここでの
停止というのは、電源オフによる停止を意味するもので
はない。
【００１８】計量完了後、型締モータが動作し型閉じ
後、型締が行われる。この時、他のモータは停止してい
る。
【００１９】型締完了後、射出モータが動作し、射出が
行われる。この時、他のモータは停止している。
【００２０】射出完了後、成形品が固まるのを待ち、型
開閉モータが動作し、型開きを行う。この時、他のモー
タは停止している。
【００２１】型開き完了後、エジェクタモータが動作
し、成形品の突き出しを行う。この時、他のモータは停
止している。
【００２２】上記のように、電動射出成形機の各モータ
は、ほとんどの場合停止している。モータが停止してお
り、トルクを出していない場合には、（７）式で計算さ
れる磁束を一定に保つ必要はない。
【００２３】このため、励磁電流を以下の式で制御する
こととする。
【００２４】 Ｉ1d＝Ｉ1q （１０） この制御により、（９）式の損失を最小限に抑えること
ができる。但し、磁束の立ち上がりを考慮し、最小リミ
ットの励磁電流は流すこととする。最小リミットは定格
励磁電流の２０〜３０％の値が好ましい。射出成形機は
自動化機械であり、モータの動作タイミングはあらかじ
め知ることができる。このため、（１０）式を実現する
ための制御は比較的容易に実現できる。
【００２５】次に、各モータが動作中の場合の省エネル
ギー運転方法について説明する。（６）式、（７）式を
用いて、モータトルクの発生式は Ｔ＝ｐ・（Ｍ2 ／Ｌ2 ）・Ｉ1d・Ｉ1q （１１） で与えられる。（９）式の損失を最小とするためには、
トルクの増減に伴い、励磁電流を調整すれば良いことが
わかる。即ち、決められた励磁電流で最大トルクを発生
するには、やはり（１０）式を満たせば良い。この時、
（９）式の損失を最小とすることができる。しかしなが
ら、励磁電流を増加して行くと、磁束の飽和の影響で
（７）式が成立しなくなる。このため、 Ｉ1dmax ＝Ｋ・Ｉ1dset （１２） で与えられる最大リミットを施す。ここで与えられるＫ
の値は、経験上１．２〜１．３である。また、磁束の立
ち上がりを考慮し、最小励磁電流は流すこととする。
（１０）式に基づいて励磁電流を制御する場合には、
（８）式で計算されるすべり周波数ωs を与えることと
する。
【００２６】以上をまとめると、（１０）式、（１２）
式で励磁電流成分を制御することにより、誘導電動機の
銅損を最小とすることができる。従って、本運転方法を
電動射出成形機のサーボモータに適用した場合にはその
効率を向上させることができる。
【００２７】なお、本発明は、電動射出成形機のサーボ
モータばかりでなく、誘導電動機を用いた自動化機械す
べてに適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、誘導電動機の省エネル
ギーを実現することができ、特に、電動射出成形機にお
ける誘導電動機に適用した場合には、従来機以上の省エ
ネルギー効果を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘導電動機の運転方法において、 誘導電動機が停止状態にある時には、Ｉ1d＝Ｉ1q（但
    し、Ｉ1dは一次側ｄ軸電流、Ｉ1qは一次側ｑ軸電流）の
    関係となるように励磁電流を制御し、しかも磁束の立ち
    上がりを考慮して前記励磁電流には最小リミットを設定
    し、 誘導電動機が回転状態にある時には、Ｉ1d＝Ｉ1qの関係
    であってしかも磁束の飽和を考慮して励磁電流に最大リ
    ミットを設定することを特徴とする誘導電動機の運転方
    法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の誘導電動機の運転方法に
    おいて、前記最小リミットは定格励磁電流の２０〜３０
    ％の値であり、前記最大リミットは定格励磁電流の１２
    ０〜１３０％の値であることを特徴とする誘導電動機の
    運転方法。
  3. 【請求項３】 請求項１あるいは２記載の誘導電動機の
    運転方法において、前記誘導電動機は、電動射出成形機
    における射出、計量、型締、エジェクタの少なくとも１
    つの軸において用いられるサーボモータであることを特
    徴とする誘導電動機の運転方法。
JP2000021368A 2000-01-31 2000-01-31 誘導電動機の省エネルギー運転方法 Pending JP2001218500A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000021368A JP2001218500A (ja) 2000-01-31 2000-01-31 誘導電動機の省エネルギー運転方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000021368A JP2001218500A (ja) 2000-01-31 2000-01-31 誘導電動機の省エネルギー運転方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001218500A true JP2001218500A (ja) 2001-08-10

Family

ID=18547785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000021368A Pending JP2001218500A (ja) 2000-01-31 2000-01-31 誘導電動機の省エネルギー運転方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001218500A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011147303A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Mitsubishi Electric Corp 回転機制御装置
WO2013015010A1 (ja) * 2011-07-22 2013-01-31 株式会社日立産機システム 電力変換装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011147303A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Mitsubishi Electric Corp 回転機制御装置
WO2013015010A1 (ja) * 2011-07-22 2013-01-31 株式会社日立産機システム 電力変換装置
JP2013027179A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 電力変換装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Suwankawin et al. Design strategy of an adaptive full-order observer for speed-sensorless induction-motor drives-tracking performance and stabilization
Wang et al. A new exponential reaching law of sliding mode control to improve performance of permanent magnet synchronous motor
Kim et al. Using on-line parameter estimation to improve efficiency of IPM machine drives
Hinkkanen et al. Parameter sensitivity of full-order flux observers for induction motors
CN107592047B (zh) 一种永磁同步电机自适应弱磁控制方法
Yamamoto et al. Universal sensorless vector control of induction and permanent-magnet synchronous motors considering equivalent iron loss resistance
Sun et al. Integration of FOC with DFVC for interior permanent magnet synchronous machine drives
CN111697899B (zh) 一种变磁通永磁电机充磁状态闭环控制方法和系统
Vaez-Zadeh Variable flux control of permanent magnet synchronous motor drives for constant torque operation
Mademlis et al. A high-performance vector controlled interior PM synchronous motor drive with extended speed range capability
Levi et al. Saturation compensation schemes for vector controlled induction motor drives
Rahman et al. Voltage switching tables for DTC controlled interior permanent magnet motor
Ilioudis et al. Flux weakening method for sensorless PMSM control using torque decoupling technique
JP2001218500A (ja) 誘導電動機の省エネルギー運転方法
Ojo et al. A control strategy for optimum efficiency operation of high performance interior permanent magnet motor drives
Huang et al. An approach to improve the torque performance of IPMSM by considering cross saturation applied for hybrid electric vehicle
Farasat et al. Efficiency-optimized hybrid field oriented and direct torque control of induction motor drive
Choi et al. Improved torque response by tuning of the magnetizing inductance under field weakening operation region [of induction motors]
Dolinar et al. Input–output linearising tracking control of an induction motor including magnetic saturation effects
Reed et al. A robust adaptive controller for surface-mount permanent magnet synchronous machines
Rahman et al. An investigation of direct and indirect torque controllers for PM synchronous motor drives
Yu et al. MTPA control strategy for Six-phase DC-biased hybrid excitation vernier reluctance machines
Regaya et al. Loss-minimizing with backstepping technique control for induction motors and on line adaptation of the stator and rotor resistance
Diab Novel robust simultaneous estimation of stator and rotor resistances and rotor speed to improve induction motor efficiency
Ghasemi et al. A very fast direct torque control for permanent magnet synchronous motors start up

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040407

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050105