JP2001340000A - 誘導電動機の定電力運転制御方法 - Google Patents
誘導電動機の定電力運転制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低速領域ではＶ／Ｆ一定制御、高速速領にお
いては電圧一定制御を行うことによって高速領域の省電
力化を図り、装置の小形、軽量化を可能にすることにあ
る。 【解決手段】 誘導電動機５の速度制御に当って、角速
度演算部７は上位角速度指令１６に従って電動機の出力
角速度１８を決定する。定格電力指令部８は電動機の諸
元に従い定格電力点の定格角速度指令値１９と定格励磁
電流指令値２０を設定する。励磁電流指令部９は、出力
角速度が定格角速度指令値以下では一定の定格励磁電流
指令値を選択して励磁電流としてＶ／Ｆ制御を実現し、
出力角速度が定格角速度指令値以上では励磁電流Ｉｄｎ
は励磁電流と出力角速度の乗算値が定格励磁電流指令値
と定格角速度指令値の乗算値と等しくなる制御をするこ
とにより電圧一定制御を実現させる。励磁電流指令Ｉｄ
ｎとｑ軸フィードバック電流Ｉｑｆからｄ軸電圧Ｖｄと
ｑ軸電圧Ｖｑを得、ＰＷＭパルスを逆変換器４に与え
る。
いては電圧一定制御を行うことによって高速領域の省電
力化を図り、装置の小形、軽量化を可能にすることにあ
る。 【解決手段】 誘導電動機５の速度制御に当って、角速
度演算部７は上位角速度指令１６に従って電動機の出力
角速度１８を決定する。定格電力指令部８は電動機の諸
元に従い定格電力点の定格角速度指令値１９と定格励磁
電流指令値２０を設定する。励磁電流指令部９は、出力
角速度が定格角速度指令値以下では一定の定格励磁電流
指令値を選択して励磁電流としてＶ／Ｆ制御を実現し、
出力角速度が定格角速度指令値以上では励磁電流Ｉｄｎ
は励磁電流と出力角速度の乗算値が定格励磁電流指令値
と定格角速度指令値の乗算値と等しくなる制御をするこ
とにより電圧一定制御を実現させる。励磁電流指令Ｉｄ
ｎとｑ軸フィードバック電流Ｉｑｆからｄ軸電圧Ｖｄと
ｑ軸電圧Ｖｑを得、ＰＷＭパルスを逆変換器４に与え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変電圧、可変周
波数の交流電圧を出力して誘導電動機を可変駆動する誘
導電動機の定電力運転制御方法に関する。
波数の交流電圧を出力して誘導電動機を可変駆動する誘
導電動機の定電力運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インバータにより誘導電動機を駆動する
場合、電動機に印加する交流電圧の電圧と周波数の比
（Ｖ／Ｆ）を一定にして可変駆動するＶ／Ｆ一定制御方
法は、簡単な構成になるため、広く使用されている。例
えば、一例として特開平１０−２３７８０号公報には、
低速から高速まで無負荷時でも過励磁にならず、効率良
く電動機を運転する制御技術が記載されている。
場合、電動機に印加する交流電圧の電圧と周波数の比
（Ｖ／Ｆ）を一定にして可変駆動するＶ／Ｆ一定制御方
法は、簡単な構成になるため、広く使用されている。例
えば、一例として特開平１０−２３７８０号公報には、
低速から高速まで無負荷時でも過励磁にならず、効率良
く電動機を運転する制御技術が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ｄｑ軸上で主に誘導電動機の励磁電流指令
ｉｄと一次インダクタンスＬ１と角速度の乗算からｑ軸
電圧Ｖｑを与えてＶ／Ｆ一定制御を行う方法において、
負荷の種類に拘らず、低速領域では一定電力を出力する
ために周波数に比例させて電圧を調整するＶ／Ｆ制御を
行うが、高速領域では周波数に対して電圧を一定に制御
しないため、電力が上昇することになり、省電力化を図
り、装置を小形、軽量化することができなかった。
来技術では、ｄｑ軸上で主に誘導電動機の励磁電流指令
ｉｄと一次インダクタンスＬ１と角速度の乗算からｑ軸
電圧Ｖｑを与えてＶ／Ｆ一定制御を行う方法において、
負荷の種類に拘らず、低速領域では一定電力を出力する
ために周波数に比例させて電圧を調整するＶ／Ｆ制御を
行うが、高速領域では周波数に対して電圧を一定に制御
しないため、電力が上昇することになり、省電力化を図
り、装置を小形、軽量化することができなかった。
【０００４】本発明の課題は、上記従来技術の問題点に
鑑み、低速領域ではＶ／Ｆ一定制御、高速速領において
は電圧一定制御を行うことによって高速領域の省電力化
を図り、装置の小形、軽量化を可能にする導電動機の定
電力運転制御方法を提供することにある。
鑑み、低速領域ではＶ／Ｆ一定制御、高速速領において
は電圧一定制御を行うことによって高速領域の省電力化
を図り、装置の小形、軽量化を可能にする導電動機の定
電力運転制御方法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、定格角速度
指令と定格励磁電流指令を誘導電動機の諸元から設定
し、出力角速度を加速度に依存した上位速度指令に追従
させ、出力角速度が定格角速度指令値より小さいとき
に、励磁電流は定格励磁電流を選択し、出力角速度が定
格角速度指令値より大きいときに、励磁電流は励磁電流
と出力角速度の乗算値が定格励磁電流指令と定格角速度
指令の乗算値と等しくなる値を選択し、高速領域におい
て電動機電圧一定の速度制御を実行する。
指令と定格励磁電流指令を誘導電動機の諸元から設定
し、出力角速度を加速度に依存した上位速度指令に追従
させ、出力角速度が定格角速度指令値より小さいとき
に、励磁電流は定格励磁電流を選択し、出力角速度が定
格角速度指令値より大きいときに、励磁電流は励磁電流
と出力角速度の乗算値が定格励磁電流指令と定格角速度
指令の乗算値と等しくなる値を選択し、高速領域におい
て電動機電圧一定の速度制御を実行する。
【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１は、本発明の一実施形態による導
電動機の定電力運転制御方法を示す。図１において、交
流電源１に接続される順変換器２は交流電圧を直流電圧
に変換する。順変換器２の直流出力側には平滑コンデン
サ３が並列に接続される。逆変換器４は、平滑コンデン
サ３に接続され、直流電圧を可変電圧、可変周波数の３
相交流電圧に変換する。誘導電動機５は逆変換器４の出
力側に接続される。ここで、誘導電動機５の瞬時電流は
電流変流器６によって検出する。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による導
電動機の定電力運転制御方法を示す。図１において、交
流電源１に接続される順変換器２は交流電圧を直流電圧
に変換する。順変換器２の直流出力側には平滑コンデン
サ３が並列に接続される。逆変換器４は、平滑コンデン
サ３に接続され、直流電圧を可変電圧、可変周波数の３
相交流電圧に変換する。誘導電動機５は逆変換器４の出
力側に接続される。ここで、誘導電動機５の瞬時電流は
電流変流器６によって検出する。
【０００７】誘導電動機５の速度制御に当って、角速度
演算部７は上位角速度指令（ωｉｎｓｔ）１６に従って
電動機の出力角速度（ωｏｕｔ）１８を決定する。定格
電力指令部８は電動機の諸元に従い定格電力点の定格角
速度指令値（ωｒｅｆ）１９と定格励磁電流指令値（Ｉ
ｄｒｅｆ）２０を設定する。励磁電流指令部９は、出力
角速度ωｏｕｔが定格角速度指令値ωｒｅｆ以下では一
定の定格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆを選択して励磁電流
としてＶ／Ｆ制御を実現し、出力角速度ωｏｕｔが定格
角速度指令値ωｒｅｆ以上では励磁電流Ｉｄｎは励磁電
流Ｉｄｎと出力角速度ωｏｕｔの乗算値が定格励磁電流
指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの乗算値
と等しくなる制御をすることで電圧一定制御を実現させ
る。位相回路部１０は出力角速度ωｏｕｔを積算して位
相角θを出力する。電流３／２相変換部１１は、電動機
電流を電流変流器６で検出し、ｄｑ軸電流に変換する。
電圧演算部１２は励磁電流指令部９から出力された励磁
電流指令Ｉｄｎと電流３／２相変換部１１のｑ軸フィー
ドバック電流Ｉｑｆからｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑを
得る。電圧２/３相変換部１３はｄｑ軸の電圧ＶｄとＶ
ｑをＵＶＷの三相電圧に変換し、ＰＷＭ信号形成部１４
は三相信号をＰＷＭパルスに変換し、逆変換器４のゲー
ト信号として与え、誘導電動機５は速度制御される。
演算部７は上位角速度指令（ωｉｎｓｔ）１６に従って
電動機の出力角速度（ωｏｕｔ）１８を決定する。定格
電力指令部８は電動機の諸元に従い定格電力点の定格角
速度指令値（ωｒｅｆ）１９と定格励磁電流指令値（Ｉ
ｄｒｅｆ）２０を設定する。励磁電流指令部９は、出力
角速度ωｏｕｔが定格角速度指令値ωｒｅｆ以下では一
定の定格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆを選択して励磁電流
としてＶ／Ｆ制御を実現し、出力角速度ωｏｕｔが定格
角速度指令値ωｒｅｆ以上では励磁電流Ｉｄｎは励磁電
流Ｉｄｎと出力角速度ωｏｕｔの乗算値が定格励磁電流
指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの乗算値
と等しくなる制御をすることで電圧一定制御を実現させ
る。位相回路部１０は出力角速度ωｏｕｔを積算して位
相角θを出力する。電流３／２相変換部１１は、電動機
電流を電流変流器６で検出し、ｄｑ軸電流に変換する。
電圧演算部１２は励磁電流指令部９から出力された励磁
電流指令Ｉｄｎと電流３／２相変換部１１のｑ軸フィー
ドバック電流Ｉｑｆからｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑを
得る。電圧２/３相変換部１３はｄｑ軸の電圧ＶｄとＶ
ｑをＵＶＷの三相電圧に変換し、ＰＷＭ信号形成部１４
は三相信号をＰＷＭパルスに変換し、逆変換器４のゲー
ト信号として与え、誘導電動機５は速度制御される。
【０００８】次に、本実施形態を詳細に説明する。図１
の位相回路１０は、角速度演算部７の出力角速度ωｏｕ
ｔから図２に示す定格周波数Ｆｒｅｆと正弦波の発生原
理から位相θを求める。例えば、定格角速度ωｒｅｆで
運転しているとする。（ａ）はサンプリング時間Ｔｓ毎
に定格角速度ωｒｅｆを加算する状態、（ｂ）は正弦波
と余弦波を３６０度分格納する正弦波、余弦波テーブ
ル、（ｃ）は定格周波数Ｆｒｅｆの時の定格角速度ωｒ
ｅｆと位相θと正弦波、余弦波を示す。いま、正弦波と
余弦波がそれぞれＮｔｂ個のテーブル数が有るとする
と、電動機の定格周波数Ｆｒｅｆの１周期の時間幅Ｔｒ
ｅｆは１／Ｆｒｅｆで求まる。１周期のサンプル回数Ｎ
ｓｎｐは（数１）式により演算する。この時は正弦波を
発生させるための電気角３６０度を表現するテーブル数
Ｎｔｂとすると、定格角速度ωｒｅｆは（数２）式を用
いて演算する。
の位相回路１０は、角速度演算部７の出力角速度ωｏｕ
ｔから図２に示す定格周波数Ｆｒｅｆと正弦波の発生原
理から位相θを求める。例えば、定格角速度ωｒｅｆで
運転しているとする。（ａ）はサンプリング時間Ｔｓ毎
に定格角速度ωｒｅｆを加算する状態、（ｂ）は正弦波
と余弦波を３６０度分格納する正弦波、余弦波テーブ
ル、（ｃ）は定格周波数Ｆｒｅｆの時の定格角速度ωｒ
ｅｆと位相θと正弦波、余弦波を示す。いま、正弦波と
余弦波がそれぞれＮｔｂ個のテーブル数が有るとする
と、電動機の定格周波数Ｆｒｅｆの１周期の時間幅Ｔｒ
ｅｆは１／Ｆｒｅｆで求まる。１周期のサンプル回数Ｎ
ｓｎｐは（数１）式により演算する。この時は正弦波を
発生させるための電気角３６０度を表現するテーブル数
Ｎｔｂとすると、定格角速度ωｒｅｆは（数２）式を用
いて演算する。
【数１】
【数２】 ここで、サンプリング時間Ｔｓ毎にωｒｅｆを積算する
と、（数３）式から位相θが求まる。
と、（数３）式から位相θが求まる。
【数３】 （数２）、（数３）式の積算結果を図２の（ｂ）正弦
波、余弦波テーブルのアドレスとして引くと、ｓｉｎ
θ、ｃｏｓθが求り、θの積算結果がテーブル数Ｎｔｂ
より大きくなった時、θの値を零にして積算すれば、連
続的な正弦波と余弦波が得られる。ここで、正転指令の
ときは、ωｒｅｆを正の値として積算することでｓｉｎ
θ、ｃｏｓθは０から３６０度の方向に進行する。位相
回路１０は（数３）式の演算を（数４）式で行うことで
実施できる。
波、余弦波テーブルのアドレスとして引くと、ｓｉｎ
θ、ｃｏｓθが求り、θの積算結果がテーブル数Ｎｔｂ
より大きくなった時、θの値を零にして積算すれば、連
続的な正弦波と余弦波が得られる。ここで、正転指令の
ときは、ωｒｅｆを正の値として積算することでｓｉｎ
θ、ｃｏｓθは０から３６０度の方向に進行する。位相
回路１０は（数３）式の演算を（数４）式で行うことで
実施できる。
【数４】 ここで、ωｏｕｔ（ｎ）は現在の出力角速度ωｏｕｔの
積算値であり、ωｏｕｔ（ｎ−１）は前回の出力角速度
ωｏｕｔの積算値である。
積算値であり、ωｏｕｔ（ｎ−１）は前回の出力角速度
ωｏｕｔの積算値である。
【０００９】次に、電動機の加速時と減速時に関して説
明する。電動機が始動加速度から上位角速度指令ωｉｎ
ｓｔまで加速する。今、定格周波数Ｆｒｅｆまで加速す
る加速時間をＴａとする。制御部（図示せず）が演算す
るサンプル回数Ｎｓｎａは、サンプリング時間Ｔｓと加
速時間Ｔａから（数５）式を用いて求める。加速角速度
ωａは定格角速度ωｒｅｆとサンプル回数Ｎｓｎａから
（数６）式により求める。
明する。電動機が始動加速度から上位角速度指令ωｉｎ
ｓｔまで加速する。今、定格周波数Ｆｒｅｆまで加速す
る加速時間をＴａとする。制御部（図示せず）が演算す
るサンプル回数Ｎｓｎａは、サンプリング時間Ｔｓと加
速時間Ｔａから（数５）式を用いて求める。加速角速度
ωａは定格角速度ωｒｅｆとサンプル回数Ｎｓｎａから
（数６）式により求める。
【数５】
【数６】 図１の角速度演算部７の上位角速度指令１６からωｉｎ
ｓｔが与えられると、出力角速度１８のωｏｕｔが上位
角速度指令ωｉｎｓｔに到達しない時は、加速減速部１
７は出力角速度ωｏｕｔに（数６）式で得られた加速角
速度ωａを加算する。すなわち、（数７）式に従い加算
する。また、出力角速度ωｏｕｔが上位角速度指令ωｉ
ｎｓｔ以上になったときは、出力角速度ωｏｕｔに（数
６）式で得られた加速角速度ωａを減算する。すなわ
ち、（数８）式に従い減算する。
ｓｔが与えられると、出力角速度１８のωｏｕｔが上位
角速度指令ωｉｎｓｔに到達しない時は、加速減速部１
７は出力角速度ωｏｕｔに（数６）式で得られた加速角
速度ωａを加算する。すなわち、（数７）式に従い加算
する。また、出力角速度ωｏｕｔが上位角速度指令ωｉ
ｎｓｔ以上になったときは、出力角速度ωｏｕｔに（数
６）式で得られた加速角速度ωａを減算する。すなわ
ち、（数８）式に従い減算する。
【数７】
【数８】 また、加速減速部１７は、電動機が上位角速度指令値ω
ｉｎｓｔに到達したかの判定に、出力角速度ωｏｕｔが
上位角速度指令値ωｉｎｓｔの±到達基準角速度ωａｒ
ｖ内に入ったことで実施する。また、電動機の運転中
に、停止命令が発生されると、（数９）式に従い、減速
角速度ωｄを出力角速度ωｏｕｔから減算して、出力角
速度ωｏｕｔが停止角速度ωｓｔｏｐ以下に達すると、
電動機を停止する。
ｉｎｓｔに到達したかの判定に、出力角速度ωｏｕｔが
上位角速度指令値ωｉｎｓｔの±到達基準角速度ωａｒ
ｖ内に入ったことで実施する。また、電動機の運転中
に、停止命令が発生されると、（数９）式に従い、減速
角速度ωｄを出力角速度ωｏｕｔから減算して、出力角
速度ωｏｕｔが停止角速度ωｓｔｏｐ以下に達すると、
電動機を停止する。
【数９】
【００１０】図３は、電動機の電圧、励磁電流−周波数
特性を示す。電動機電圧は、定格周波数ＦｒｅｆまでＶ
／Ｆ一定制御を行い、定格周波数点Ｆｒｅｆから一定電
圧を保持するように制御する。なお、図３は、出力角速
度ωｏｕｔが定格角速度指令値ωｒｅｆ以下では（数１
０）、（数１４）、（数１５）式と（数１６）式を用い
て電動機の端子電圧Ｖｍを求めた特性であり、出力角速
度ωｏｕｔが定格角速度指令ωｒｅｆ値以上では（数１
１）、（数１４）、（数１５）式と（数１６）式を用い
て電動機の端子電圧Ｖｍを求めた特性である。無負荷で
は定格周波数点Ｆｒｅｆ以上では電動機の電圧は一定に
保たれている様子が判り、全負荷になったときは（数１
４）式の第２項と（数１５）式の第１項によるトルク電
流フィードバックＩｑｆの補償があり、定格周波数点Ｆ
ｒｅｆより大きいところで電圧を上げて（略一定）、負
荷補償している様子が判る。この特性において、励磁電
流Ｉｄｎは、定格周波数点以下の周波数では一定励磁電
流を出力し、定格周波数点Ｆｒｅｆ以上では励磁電流Ｉ
ｄｎと出力角速度ωｏｕｔの乗算値が定格励磁電流指令
値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの乗算値が等
しくなるような値を出力（双曲線特性）して電動機電圧
Ｖｑ，Ｖｄを演算する。
特性を示す。電動機電圧は、定格周波数ＦｒｅｆまでＶ
／Ｆ一定制御を行い、定格周波数点Ｆｒｅｆから一定電
圧を保持するように制御する。なお、図３は、出力角速
度ωｏｕｔが定格角速度指令値ωｒｅｆ以下では（数１
０）、（数１４）、（数１５）式と（数１６）式を用い
て電動機の端子電圧Ｖｍを求めた特性であり、出力角速
度ωｏｕｔが定格角速度指令ωｒｅｆ値以上では（数１
１）、（数１４）、（数１５）式と（数１６）式を用い
て電動機の端子電圧Ｖｍを求めた特性である。無負荷で
は定格周波数点Ｆｒｅｆ以上では電動機の電圧は一定に
保たれている様子が判り、全負荷になったときは（数１
４）式の第２項と（数１５）式の第１項によるトルク電
流フィードバックＩｑｆの補償があり、定格周波数点Ｆ
ｒｅｆより大きいところで電圧を上げて（略一定）、負
荷補償している様子が判る。この特性において、励磁電
流Ｉｄｎは、定格周波数点以下の周波数では一定励磁電
流を出力し、定格周波数点Ｆｒｅｆ以上では励磁電流Ｉ
ｄｎと出力角速度ωｏｕｔの乗算値が定格励磁電流指令
値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの乗算値が等
しくなるような値を出力（双曲線特性）して電動機電圧
Ｖｑ，Ｖｄを演算する。
【００１１】定格電力指令部８において、定格角速度指
令１９は定格周波数に相当する定格角速度指令値ωｒｅ
ｆを出力し、定格励磁電流指令２０は定格励磁電流指令
値Ｉｄｒｅｆを出力する。励磁電流指令部９は、定格電
力指令部８の定格角速度指令値ωｒｅｆと定格励磁電流
指令値Ｉｄｒｅｆを入力し、角速度演算部７の出力角速
度ωｏｕｔを入力する。比較器２１は、出力角速度ωｏ
ｕｔと定格角速度指令値ωｒｅｆを比較し、ωｏｕｔ＜
ωｒｅｆの範囲ではスイッチ２２の接点をｂ側に選択
し、励磁電流指令部９は（数１０）式に従った励磁電流
Ｉｄｎを出力する。
令１９は定格周波数に相当する定格角速度指令値ωｒｅ
ｆを出力し、定格励磁電流指令２０は定格励磁電流指令
値Ｉｄｒｅｆを出力する。励磁電流指令部９は、定格電
力指令部８の定格角速度指令値ωｒｅｆと定格励磁電流
指令値Ｉｄｒｅｆを入力し、角速度演算部７の出力角速
度ωｏｕｔを入力する。比較器２１は、出力角速度ωｏ
ｕｔと定格角速度指令値ωｒｅｆを比較し、ωｏｕｔ＜
ωｒｅｆの範囲ではスイッチ２２の接点をｂ側に選択
し、励磁電流指令部９は（数１０）式に従った励磁電流
Ｉｄｎを出力する。
【数１０】 また、比較器２１は、ωｏｕｔ＞ωｒｅｆの範囲ではス
イッチ２２の接点をａ側に選択し、励磁電流指令部９は
（数１１）式に従った励磁電流Ｉｄｎを出力する。
イッチ２２の接点をａ側に選択し、励磁電流指令部９は
（数１１）式に従った励磁電流Ｉｄｎを出力する。
【数１１】 （数１１）式は、励磁電流Ｉｄｎと出力角速度ωｏｕｔ
の乗算が定格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指
令値ωｒｅｆの乗算が等しいことを意味し、乗算器２３
は定格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ω
ｒｅｆを乗算する。励磁電流演算部２４は乗算結果を出
力角速度ωｏｕｔで除算することで実施され、出力Ｉｄ
ｐｒつまり励磁電流Ｉｄｎを出力する。ここで、定格励
磁電流指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの
乗算値は電動機の諸元により一定値となる。すなわち、
図３において、出力角速度ωｏｕｔが定格角速度指令値
ωｒｅｆつまり定格周波数点Ｆｒｅｆ以上では励磁電流
Ｉｄｎは漸減する双曲線特性を呈する。
の乗算が定格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指
令値ωｒｅｆの乗算が等しいことを意味し、乗算器２３
は定格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ω
ｒｅｆを乗算する。励磁電流演算部２４は乗算結果を出
力角速度ωｏｕｔで除算することで実施され、出力Ｉｄ
ｐｒつまり励磁電流Ｉｄｎを出力する。ここで、定格励
磁電流指令値Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの
乗算値は電動機の諸元により一定値となる。すなわち、
図３において、出力角速度ωｏｕｔが定格角速度指令値
ωｒｅｆつまり定格周波数点Ｆｒｅｆ以上では励磁電流
Ｉｄｎは漸減する双曲線特性を呈する。
【００１２】本実施形態では、励磁電流指令部８におい
て、角速度演算部７の出力角速度ωｏｕｔが定格角速度
指令値ωｒｅｆより小さいときは、励磁電流Ｉｄｎは定
格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆを選択して電圧演算部１２
に出力し、定格周波数ＦｒｅｆまでＶ／Ｆ一定制御を行
い、一方、出力角速度ωｏｕｔが定格角速度指令値ωｒ
ｅｆより大きいときは、励磁電流Ｉｄｎは励磁電流Ｉｄ
ｎと出力角速度ωｏｕｔの乗算値が定格励磁電流指令値
Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの乗算値と等し
くなるような値を電圧指令部１２に出力し、定格周波数
点Ｆｒｅｆから一定電圧制御を行うため、高速領域の省
電力化を図ることができ、装置の小形、軽量化を可能と
することができる。因みに、高速領域でＶ／Ｆ一定制御
を行うと、電圧が上昇するため、大きな電力が必要にな
り、装置の大形、重量化は避けられない。
て、角速度演算部７の出力角速度ωｏｕｔが定格角速度
指令値ωｒｅｆより小さいときは、励磁電流Ｉｄｎは定
格励磁電流指令値Ｉｄｒｅｆを選択して電圧演算部１２
に出力し、定格周波数ＦｒｅｆまでＶ／Ｆ一定制御を行
い、一方、出力角速度ωｏｕｔが定格角速度指令値ωｒ
ｅｆより大きいときは、励磁電流Ｉｄｎは励磁電流Ｉｄ
ｎと出力角速度ωｏｕｔの乗算値が定格励磁電流指令値
Ｉｄｒｅｆと定格角速度指令値ωｒｅｆの乗算値と等し
くなるような値を電圧指令部１２に出力し、定格周波数
点Ｆｒｅｆから一定電圧制御を行うため、高速領域の省
電力化を図ることができ、装置の小形、軽量化を可能と
することができる。因みに、高速領域でＶ／Ｆ一定制御
を行うと、電圧が上昇するため、大きな電力が必要にな
り、装置の大形、重量化は避けられない。
【００１３】図１において、電動機５の交流電流を電流
変流器６で検出し、アナログ値を瞬時電流値としてサン
プルホールドし、ディジタル値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをに変
換する。変換されたディジタル値の３相電流を電流３／
２相変換器１１において（数１２）式により２相のα−
β軸のＩα、Ｉβに変換し、（数１３）を用いて回転子
座標であるｄ−ｑ軸のＩｄｆ、Ｉｑｆに変換する。ここ
でＩｄｆは励磁電流のフィードバック値、Ｉｑｆはトル
ク電流のフィードバック値と一致する。
変流器６で検出し、アナログ値を瞬時電流値としてサン
プルホールドし、ディジタル値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをに変
換する。変換されたディジタル値の３相電流を電流３／
２相変換器１１において（数１２）式により２相のα−
β軸のＩα、Ｉβに変換し、（数１３）を用いて回転子
座標であるｄ−ｑ軸のＩｄｆ、Ｉｑｆに変換する。ここ
でＩｄｆは励磁電流のフィードバック値、Ｉｑｆはトル
ク電流のフィードバック値と一致する。
【数１２】
【数１３】
【００１４】ここで、電圧演算部１２を説明する。電動
機諸元による定数回路は、１次換算抵抗値ｒ１、１次漏
れインダクタンスＬσ、１次インダクタンスＬ１の電動
機定数と磁束電流指令部９の励磁電流Ｉｄｎ、角速度演
算部７の出力角速度ωｏｕｔ、電動機のトルク成分Ｉｑ
ｆより、（数１４）、（数１５）式を用いてｑ軸電圧ト
ルク成分Ｖｑとｄ軸電圧励磁成分Ｖｄを求める。また、
電動機端子電圧に相当する瞬時値Ｖｍは（数１６）式に
より求める。
機諸元による定数回路は、１次換算抵抗値ｒ１、１次漏
れインダクタンスＬσ、１次インダクタンスＬ１の電動
機定数と磁束電流指令部９の励磁電流Ｉｄｎ、角速度演
算部７の出力角速度ωｏｕｔ、電動機のトルク成分Ｉｑ
ｆより、（数１４）、（数１５）式を用いてｑ軸電圧ト
ルク成分Ｖｑとｄ軸電圧励磁成分Ｖｄを求める。また、
電動機端子電圧に相当する瞬時値Ｖｍは（数１６）式に
より求める。
【数１４】
【数１５】
【数１６】 すなわち、ｑ軸電圧トルク成分Ｖｑは、出力角速度ωｏ
ｕｔと電動機１次インダクタンスＬ１と励磁電流Ｉｄｎ
の乗算値に電動機１次抵抗ｒ１と電動機のトルク成分Ｉ
ｑｆであるトルク電流フィードバック値の乗算値を加算
した値とし、ｄ軸電圧励磁成分Ｖｄは、電動機１次抵抗
ｒ１と励磁電流Ｉｄｎの乗算値から出力角速度ωｏｕｔ
と漏れインダクタンスＬσと電動機のトルク成分Ｉｑｆ
であるトルク電流フィードバック値の乗算値を減算した
値とする電動機電圧を決定する。
ｕｔと電動機１次インダクタンスＬ１と励磁電流Ｉｄｎ
の乗算値に電動機１次抵抗ｒ１と電動機のトルク成分Ｉ
ｑｆであるトルク電流フィードバック値の乗算値を加算
した値とし、ｄ軸電圧励磁成分Ｖｄは、電動機１次抵抗
ｒ１と励磁電流Ｉｄｎの乗算値から出力角速度ωｏｕｔ
と漏れインダクタンスＬσと電動機のトルク成分Ｉｑｆ
であるトルク電流フィードバック値の乗算値を減算した
値とする電動機電圧を決定する。
【００１５】電圧２／３相変換部１３は、ＶｑとＶｄか
ら電動機交流電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを（数１７）、
（数１８）式により求める。
ら電動機交流電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを（数１７）、
（数１８）式により求める。
【数１７】
【数１８】 ここで、ｓｉｎθ、ｃｏｓθは図２（ｂ）のテーブルか
ら求めた正弦波値、余弦波値を使用する。ＰＷＭ信号形
成部１４は、電圧２／３相変換部１３で得た電動機交流
電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを３角波と比較してパルス幅
変調してインバータ４のゲートパルスを得る。
ら求めた正弦波値、余弦波値を使用する。ＰＷＭ信号形
成部１４は、電圧２／３相変換部１３で得た電動機交流
電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを３角波と比較してパルス幅
変調してインバータ４のゲートパルスを得る。
【００１６】図４は、本実施形態の動作を説明するＰＡ
Ｄ図である。１１０はサンプリング時間毎に演算タイミ
ングを決めるための計算開始フラグを待ち、計算開始命
令が発生すると、１２０で上位角速度指令ωｉｎｓｔを
取り込み、１３０で出力角速度ωｏｕｔ＞定格角速度指
令値ωｒｅｆの条件で１３１に分岐し、（数１１）式を
用いて励磁電流Ｉｄｎを決定する。また、１３０で出力
角速度ωｏｕｔ＜定格角速度指令値ωｒｅｆの条件で１
３２に分岐し、（数１０）式を用いて励磁電流Ｉｄｎを
決定する。１４０では加速と減速を上位指令から判断
し、加速のときは１４１に分岐し、上位角速度指令ωｉ
ｎｓｔ＞出力角速度ωｏｕｔの条件で１４２に分岐し、
（数７）式を実行し、上位角速度指令ωｉｎｓｔ＜出力
角速度ωｏｕｔの条件で１４３に分岐し、（数８）式を
実行する。また、１４０では減速のときは１４５に分岐
し、（数９）式を実行して減速し、１４６で停止角速度
ωｓｔｏｐ＞出力角速度ωｏｕｔの条件で１４７に分岐
して減速中として運転を続行する。１４６で停止角速度
ωｓｔｏｐ＜出力角速度ωｏｕｔの条件で１４８に分岐
してゲートサプレスして電動機の停止動作を実施する。
以上、判断分岐により角速度の決定、励磁電流の決定を
実施した後、１５０で位相の計算の実施、１６０で電流
３／２相変換の実施、１７０で電圧演算部の実施、１８
０で電圧２／３相変換の実施、１９０でＰＷＭ信号の形
成の実施を行い、最後に計算フラグをクリアして１１０
で計算フラグ待ちを行う。
Ｄ図である。１１０はサンプリング時間毎に演算タイミ
ングを決めるための計算開始フラグを待ち、計算開始命
令が発生すると、１２０で上位角速度指令ωｉｎｓｔを
取り込み、１３０で出力角速度ωｏｕｔ＞定格角速度指
令値ωｒｅｆの条件で１３１に分岐し、（数１１）式を
用いて励磁電流Ｉｄｎを決定する。また、１３０で出力
角速度ωｏｕｔ＜定格角速度指令値ωｒｅｆの条件で１
３２に分岐し、（数１０）式を用いて励磁電流Ｉｄｎを
決定する。１４０では加速と減速を上位指令から判断
し、加速のときは１４１に分岐し、上位角速度指令ωｉ
ｎｓｔ＞出力角速度ωｏｕｔの条件で１４２に分岐し、
（数７）式を実行し、上位角速度指令ωｉｎｓｔ＜出力
角速度ωｏｕｔの条件で１４３に分岐し、（数８）式を
実行する。また、１４０では減速のときは１４５に分岐
し、（数９）式を実行して減速し、１４６で停止角速度
ωｓｔｏｐ＞出力角速度ωｏｕｔの条件で１４７に分岐
して減速中として運転を続行する。１４６で停止角速度
ωｓｔｏｐ＜出力角速度ωｏｕｔの条件で１４８に分岐
してゲートサプレスして電動機の停止動作を実施する。
以上、判断分岐により角速度の決定、励磁電流の決定を
実施した後、１５０で位相の計算の実施、１６０で電流
３／２相変換の実施、１７０で電圧演算部の実施、１８
０で電圧２／３相変換の実施、１９０でＰＷＭ信号の形
成の実施を行い、最後に計算フラグをクリアして１１０
で計算フラグ待ちを行う。
【００１７】本発明の実施形態として、励磁電流指令部
８において角速度演算部７の出力角速度ωｏｕｔが定格
角速度指令値ωｒｅｆより小さいか大きいかにより、定
格周波数ＦｒｅｆまではＶ／Ｆ一定制御を行い、定格周
波数点Ｆｒｅｆから一定電圧制御を行うようにしたが、
この定格角速度指令値ωｒｅｆ（図３）を電動機の諸元
からより低い任意の定格周波数点（図３の定格周波数Ｆ
ｒｅｆ以下）に設定しても、本発明を適用できることは
云うまでもない。
８において角速度演算部７の出力角速度ωｏｕｔが定格
角速度指令値ωｒｅｆより小さいか大きいかにより、定
格周波数ＦｒｅｆまではＶ／Ｆ一定制御を行い、定格周
波数点Ｆｒｅｆから一定電圧制御を行うようにしたが、
この定格角速度指令値ωｒｅｆ（図３）を電動機の諸元
からより低い任意の定格周波数点（図３の定格周波数Ｆ
ｒｅｆ以下）に設定しても、本発明を適用できることは
云うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電動機の諸元に基づいて定格角速度指令値と定格電流指
令値を決定し、出力角速度が定格角速度指令値より小さ
いときは、励磁電流は定格励磁電流指令値を選択して定
格周波数までＶ／Ｆ一定制御を行い、一方、出力角速度
が定格角速度指令値より大きいときは、励磁電流は励磁
電流と出力角速度の乗算値が定格励磁電流指令値と定格
角速度指令値の乗算値と等しくなるような値を選択して
定格周波数点から一定電圧制御を行うため、高速領域に
おける電動機の省電力化を図ることができ、電動機およ
び制御器を含む装置の小形、軽量化を可能にすることが
できる。
電動機の諸元に基づいて定格角速度指令値と定格電流指
令値を決定し、出力角速度が定格角速度指令値より小さ
いときは、励磁電流は定格励磁電流指令値を選択して定
格周波数までＶ／Ｆ一定制御を行い、一方、出力角速度
が定格角速度指令値より大きいときは、励磁電流は励磁
電流と出力角速度の乗算値が定格励磁電流指令値と定格
角速度指令値の乗算値と等しくなるような値を選択して
定格周波数点から一定電圧制御を行うため、高速領域に
おける電動機の省電力化を図ることができ、電動機およ
び制御器を含む装置の小形、軽量化を可能にすることが
できる。
【図１】本発明の一実施形態による導電動機の定電力運
転制御方法を示す図
転制御方法を示す図
【図２】本発明の定格角速度と正弦波発生原理の説明図
【図３】本発明の電動機の電圧、励磁電流−周波数特性
図
図
【図４】本発明の動作を説明したＰＡＤ図
１…交流電源、２…順変換器、３…平滑コンデンサ、４
…逆変換器、５…誘導電動機、６…電流変流器、７…角
速度演算部、８…定格電力指令部、９…励磁電流指令
部、１０…位相回路部、１１…電流３／２相変換部、１
２…電圧演算部、１３…電圧２/３相変換部、１４…Ｐ
ＷＭ信号形成部、１５…到達基準角速度、１６…上位速
度指令、１７…加速減速部、１８…出力角速度、１９…
定格角速度指令、２０…定格励磁電流指令、２１…比較
器、２２…スイッチ、２３…乗算器、２４…励磁電流演
算部
…逆変換器、５…誘導電動機、６…電流変流器、７…角
速度演算部、８…定格電力指令部、９…励磁電流指令
部、１０…位相回路部、１１…電流３／２相変換部、１
２…電圧演算部、１３…電圧２/３相変換部、１４…Ｐ
ＷＭ信号形成部、１５…到達基準角速度、１６…上位速
度指令、１７…加速減速部、１８…出力角速度、１９…
定格角速度指令、２０…定格励磁電流指令、２１…比較
器、２２…スイッチ、２３…乗算器、２４…励磁電流演
算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋田 恵三 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所電機システム事業部内 Ｆターム(参考） 5H576 BB02 BB03 CC05 DD02 DD04 EE01 EE04 EE11 FF02 FF05 GG04 HB02 JJ03 KK06 LL01 LL22
Claims (2)
- 【請求項１】 交流電源を直流に変換して可変電圧、可
変周波数の交流電圧を出力し、誘導電動機を駆動する定
電力運転制御方法であって、定格角速度指令と定格励磁
電流指令を誘導電動機の諸元から設定し、出力角速度を
加速度に依存した上位速度指令に追従させ、前記出力角
速度が前記定格角速度指令値より小さいときに、励磁電
流は定格励磁電流を選択し、前記出力角速度が前記定格
角速度指令値より大きいときに、励磁電流は前記励磁電
流と前記出力角速度の乗算値が前記定格励磁電流指令と
前記定格角速度指令の乗算値と等しくなる値を選択する
ことを特徴とする誘導電動機の定電力運転制御方法。 - 【請求項２】 請求項１において、ｑ軸電圧は前記出力
角速度と電動機１次インダクタンスと前記励磁電流の乗
算値に電動機１次抵抗とトルク電流フィードバック値の
乗算値を加算した値とし、ｄ軸電圧は電動機１次抵抗と
前記励磁電流の乗算値から前記出力角速度と漏れインダ
クタンスとトルク電流フィードバック値の乗算値を減算
した値とする電動機の電圧を決定し、前記出力角速度と
前記定格角速度を比較し、前記出力角速度が前記定格角
速度指令値より小さいとき、前記定格励磁電流を基に前
記ｑ軸電圧と前記ｄ軸電圧を制御し、前記出力角速度が
前記定格角速度指令値より大きいとき、前記励磁電流は
前記励磁電流と前記出力角速度の乗算値が前記定格磁電
流指令と前記定格角速度指令の乗算値と等しくなる値を
基に前記ｑ軸電圧と前記ｄ軸電圧を制御する誘導電動機
の定電力運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000160501A JP3747742B2 (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 誘導電動機の定電力運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000160501A JP3747742B2 (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 誘導電動機の定電力運転制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001340000A true JP2001340000A (ja) | 2001-12-07 |
| JP3747742B2 JP3747742B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=18664686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000160501A Expired - Fee Related JP3747742B2 (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 誘導電動機の定電力運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3747742B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100369987B1 (ko) * | 2000-05-24 | 2003-01-29 | (주)파워링크 | 난수발생 전자키 |
| WO2004001950A1 (en) * | 2002-06-20 | 2003-12-31 | Comair Rotron, Inc. | Motor with dynamic current draw |
| US20120262101A1 (en) * | 2011-03-15 | 2012-10-18 | Johnson Controls Technology Company | Control systems and methods for electronically commutated motors |
| CN112470392A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种异步电机的自动负载补偿方法、装置、设备及介质 |
| KR20230149110A (ko) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | 단국대학교 산학협력단 | 하이브리드형 유도전동기 구동 제어 장치 |
-
2000
- 2000-05-30 JP JP2000160501A patent/JP3747742B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100369987B1 (ko) * | 2000-05-24 | 2003-01-29 | (주)파워링크 | 난수발생 전자키 |
| WO2004001950A1 (en) * | 2002-06-20 | 2003-12-31 | Comair Rotron, Inc. | Motor with dynamic current draw |
| US20120262101A1 (en) * | 2011-03-15 | 2012-10-18 | Johnson Controls Technology Company | Control systems and methods for electronically commutated motors |
| CN112470392A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种异步电机的自动负载补偿方法、装置、设备及介质 |
| KR20230149110A (ko) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | 단국대학교 산학협력단 | 하이브리드형 유도전동기 구동 제어 장치 |
| KR102643513B1 (ko) | 2022-04-19 | 2024-03-04 | 단국대학교 산학협력단 | 하이브리드형 유도전동기 구동 제어 장치 |
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|---|---|
| JP3747742B2 (ja) | 2006-02-22 |
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