JP2002044975A - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents

誘導電動機の制御装置

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JP2002044975A
JP2002044975A JP2000225290A JP2000225290A JP2002044975A JP 2002044975 A JP2002044975 A JP 2002044975A JP 2000225290 A JP2000225290 A JP 2000225290A JP 2000225290 A JP2000225290 A JP 2000225290A JP 2002044975 A JP2002044975 A JP 2002044975A
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induction motor
control device
speed
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rotation speed
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Hiroyuki Yonezawa
裕之 米澤
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】PWMインバータで駆動される誘導電動機の回
転速度が零又は零近辺での応答速度をより速くできる誘
導電動機の制御装置を提供する。 【解決手段】パルスジェネレータ4と速度演算器5とで
得られる誘導電動機3の回転速度の検出値(n)に時定
数TF1の一次遅れ関数で形成される第1フィルタ21
と、前記検出値(n)に時定数TF2(TF2>TF1)の一
次遅れ関数で形成される第2フィルタ22とを接続、誘
導電動機3への回転速度指令値(n*)が零近辺のとき
には、第1フィルタ21を介した値(nF1)を回転速度
検出値とした速度制御を速度調節器11で行わせること
で、この誘導電動機3を昇降設備の動力源としたとき
に、誘導電動機3の好適な制御装置となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、PWMインバー
タで駆動される誘導電動機の制御装置に関わり、特に、
昇降設備の動力源に供される誘導電動機の制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図4は、この種の誘導電動機の制御装置
の従来例を示す回路構成図であり、1は商用電源などの
交流電源、2は交流電源1の電力を所望の周波数,電圧
の交流電力に変換するインバータ、3はインバータ2に
より駆動される誘導電動機、4は誘導電動機3の駆動軸
に連結されたパルスジェネレータ、5はパルスジェネレ
ータ4からの二相パルス列信号を誘導電動機3の回転速
度の検出値(n)に変換する速度演算器、6は前記検出
値(n)に含まれるノイズ成分を除去し、この除去した
値(nF0)を出力するフィルタを示す。
【0003】また、速度調節器11は指令される誘導電
動機3の回転速度指令値(n* )と該電動機の回転速度
検出値としての前記値(nF0)との偏差を零にする調節
演算を行い、その演算結果をトルク指令値(τ* )とし
て出力する。
【0004】さらに、ベクトル制御回路12は誘導電動
機3の前記トルク指令値(τ* ),該電動機の回転速度
検出値としての前記値(nF0),図示しない該電動機の
一次電流などを入力とし、例えば、誘導電動機3を該電
動機の励磁電流成分とトルク電流成分とに分解したベク
トル演算により、前記トルク指令値(τ* )に対応した
出力トルクを誘導電動機3が出力するための周波数,振
幅,位相の電圧指令値を演算し、また、PWM演算器1
3は前記電圧指令値とキャリア信号とに基づくパルス幅
変調(PWM)演算を行い、この演算結果によりインバ
ータ2を構成する半導体スイッチング素子をオン,オフ
させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の制御装置
による誘導電動機3を、例えば、昇降設備の動力源とし
た場合に、この昇降設備に備える機械式ブレーキを釈放
した直後に積載物を含むかご重量とカウンタウェイト重
力との差に基づく方向に前記かごが動く、いわゆる、ロ
ールバックが生ずる。
【0006】このロールバックの防止対策として、従来
は荷重検出器を設置して前記積載物の重量を検出し、こ
の検出値と、既知のかご本体及びカウンタウェイトの重
量とからロールバックを阻止するためのトルクを演算
し、前記ブレーキを釈放するのに先立って、このトルク
を誘導電動機3が発生するようにしていた。
【0007】または、前記ロールバック量を最小限にす
るために、速度調節器11の比例ゲインを可能な限り大
きくして、周知の如く、誘導電動機3の回転速度の制御
応答をより速くすることも行われていた。
【0008】しかしながら、前記荷重検出器は高価であ
り、また、フィルタ6の一次遅れ関数の時定数は、誘導
電動機3の回転速度の可変範囲の全域に渡って安定な速
度制御を行うべく設定され、従って、誘導電動機3の回
転速度の制御応答の高速化には限界があった。
【0009】この発明の目的は、上記問題点を解決する
誘導電動機の制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この第1の発明は、PW
Mインバータで駆動される誘導電動機の制御装置におい
て、前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段
と、前記速度検出手段で得られた検出値(n)に時定数
F1の一次遅れ関数を介した値(nF1)を出力する速度
検出用の第1フィルタと、前記検出値(n)に時定数T
F2(TF2>TF1)の一次遅れ関数を介した値(nF2)を
出力する速度検出用の第2フィルタと、前記nF1または
F2を選択し、この選択した値を前記誘導電動機の回転
速度の調節演算の際の該電動機の回転速度検出値として
出力する切替演算回路とを備えたことを特徴とする。
【0011】また第2の発明は前記第1の発明の誘導電
動機の制御装置において、前記切替演算回路では、前記
誘導電動機への回転速度指令値が所定の切替速度値以内
のときには、前記nF1を選択する切替演算を行うことを
特徴とする。
【0012】また第3の発明は前記第1の発明の誘導電
動機の制御装置において、前記切替演算回路では、前記
誘導電動機への回転速度指令値が零のときには、前記n
F1を選択する切替演算を行うことを特徴とする。
【0013】さらに第4の発明は前記第1〜第3の発明
の誘導電動機の制御装置において、前記切替演算回路の
切替演算結果に伴って、前記誘導電動機の回転速度の調
節演算における比例ゲインを変更することを特徴とす
る。
【0014】この発明は前記昇降設備に備える機械式ブ
レーキの釈放時には、該昇降設備の動力源としての前記
誘導電動機への回転速度指令値は零近辺又は零であるこ
とに着目してなされたものであり、前記速度検出手段で
得られた該電動機の回転速度の検出値(n)に含まれる
ノイズ成分を除去する一次遅れ関数の時定数を該回転速
度指令値が零近辺又は零のときと、それ以外の値のとき
とでは変えるようにして、該電動機の回転速度が零近辺
又は零のときの制御応答をより速くつつ、該回転速度が
零のときを含む全可変範囲に渡って安定な速度制御を実
現させている。
【0015】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施例を
示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図4に
示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号
を付して、ここでは重複する説明を省略する。
【0016】すなわち、図1に示した回路構成が図4に
示した回路構成と異なる点は、速度演算器5から速度調
節器11への経路のフィルタ6に代えて、時定数TF1
一次遅れ関数で形成される第1フィルタ21と、時定数
F2(TF2>TF1)の一次遅れ関数で形成される第2フ
ィルタ22と、比較器23a,切替スイッチ23bで形
成され切替演算回路23とを備えていることである。
【0017】この切替演算回路23は誘導電動機3への
回転速度指令値(n* )が零近辺のとき、すなわち、切
替速度値以内のときには比較器23aが切替スイッチ2
3bの接点を紙面上側に閉路させて、第1フィルタ21
の出力値(nF1)を誘導電動機3の回転速度検出値とし
て速度調節器11を動作させ、また、回転速度指令値
(n* )が零近辺でないとき、すなわち、前記切替速度
値を超えているときには比較器23aが切替スイッチ2
3bの接点を紙面下側に閉路させて、第2フィルタ22
の出力値(nF2)を誘導電動機3の回転速度検出値とし
て速度調節器11を動作させる。
【0018】すなわち図1に示した制御装置による誘導
電動機3を、例えば、昇降設備の動力源とした場合に、
この昇降設備に備える機械式ブレーキを釈放した直後に
は、誘導電動機3への回転速度指令値(n* )は零近辺
にあることから、速度検出手段としてのパルスジェネレ
ータ4と速度演算器5とで得られた誘導電動機3の回転
速度の検出値(n)に含まれるノイズ成分を除去する第
1フィルタ21の一次遅れ関数の時定数(TF1)を、回
転速度指令値(n* )が零近辺で誘導電動機3の安定な
速度制御が行えるように設定すればよく、従って、小さ
い値に設定可能となり、その結果、制御応答をより速く
でき、先述のロールバック量を抑制することができる。
なお、第2フィルタ22の一次遅れ関数の時定数
(TF2)は従来例回路におけるフィルタ6の時定数と同
じでもよい。
【0019】図2はこの発明の第2の実施例を示す誘導
電動機の制御装置の回路構成図であり、図1に示した第
1の実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を
付して、ここでは重複する説明を省略する。
【0020】すなわち、図2に示した回路構成が図1に
示した回路構成と異なる点は、切替演算回路23に代え
て、比較器31a,切替スイッチ31bで形成され切替
演算回路31を備えていることである。
【0021】この切替演算回路31は前記回転速度指令
値(n* )が零のときには比較器31aが切替スイッチ
31bの接点を紙面上側に閉路させて、第1フィルタ2
1の出力値(nF1)を誘導電動機3の回転速度検出値と
して速度調節器11を動作させ、また、回転速度指令値
(n* )が零でないときには比較器31aが切替スイッ
チ31bの接点を紙面下側に閉路させて、第2フィルタ
22の出力値(nF2)を誘導電動機3の回転速度検出値
として速度調節器11を動作させる。
【0022】すなわち図2に示した制御装置による誘導
電動機3を、例えば、昇降設備の動力源とした場合に、
この昇降設備に備える機械式ブレーキを釈放した直後に
は、一般に誘導電動機3への回転速度指令値(n* )は
零であることから、前記検出値(n)に含まれるノイズ
成分を除去する第1フィルタ21の一次遅れ関数の時定
数(TF1)を、回転速度指令値(n* )が零のときに誘
導電動機3の安定な速度制御が行えるように設定すれば
よく、従って、小さい値に設定可能となり、その結果、
制御応答をより速くでき、先述のロールバック量を抑制
することができる。なお、第2フィルタ22の一次遅れ
関数の時定数(TF2)は従来例回路におけるフィルタ6
の時定数と同じでもよい。
【0023】図3はこの発明の第3の実施例を示す誘導
電動機の制御装置の回路構成図であり、図1に示した第
1の実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を
付して、ここでは重複する説明を省略する。
【0024】すなわち、図3に示した回路構成が図1に
示した回路構成と異なる点は、速度調節器11に代え
て、速度調節器41を備えていることである。
【0025】この速度調節器41は誘導電動機3の前記
回転速度指令値と回転速度検出値との偏差を求める偏差
演算部41aと、例えば、入力の比例−積分演算を行う
速度調節部41bと、速度調節部41bの比例−積分演
算における比例ゲイン切替部41cとから形成されてい
る。
【0026】すなわち図3に示した制御装置による誘導
電動機3を、例えば、昇降設備の動力源とした場合に、
この昇降設備に備える機械式ブレーキを釈放した直後に
は、誘導電動機3への回転速度指令値(n* )は零近辺
にあることから、速度検出手段としてのパルスジェネレ
ータ4と速度演算器5とで得られた誘導電動機3の回転
速度の検出値(n)に含まれるノイズ成分を除去する第
1フィルタ21の一次遅れ関数の時定数(TF1)を、回
転速度指令値(n* )が零近辺で誘導電動機3の安定な
速度制御が行えるように設定すればよく、従って、小さ
い値に設定可能となり、さらに、このとき比例ゲイン切
替部41cは紙面上側の接点を閉路し、速度調節部41
bの比例ゲインをP1 とすることで、制御応答をより速
くでき、先述のロールバック量を抑制することができ
る。
【0027】また、回転速度指令値(n* )が零近辺で
ないときには、切替スイッチ41bの接点を紙面下側に
閉路し、速度調節部41bの比例ゲインをP2 (P1
2)とすることで、第2フィルタ22の出力値
(nF2)を誘導電動機3の回転速度検出値として速度調
節器41を安定に動作させることができる。
【0028】
【発明の効果】この発明によれば、誘導電動機を、例え
ば、昇降設備の動力源とした場合に、この昇降設備に備
える機械式ブレーキを釈放した直後には、高価な荷重検
出器を設置することなく、制御応答をより速くでき、先
述のロールバック量を従来の制御装置に比して小さな値
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す誘導電動機の制
御装置の回路構成図
【図2】この発明の第2の実施例を示す誘導電動機の制
御装置の回路構成図
【図3】この発明の第3の実施例を示す誘導電動機の制
御装置の回路構成図
【図4】従来例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成
【符号の説明】
1…交流電源、2…インバータ、3…誘導電動機、4…
パルスジェネレータ、5…速度演算器、6…フィルタ、
11…速度調節器、12…ベクトル制御回路、13…P
WM演算器、21…第1フィルタ、22…第2フィル
タ、23,31…切替演算回路、41…速度調節器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PWMインバータで駆動される誘導電動
    機の制御装置において、 前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記速度検出手段で得られた検出値(n)に時定数TF1
    の一次遅れ関数を介した値(nF1)を出力する速度検出
    用の第1フィルタと、 前記検出値(n)に時定数TF2(TF2>TF1)の一次遅
    れ関数を介した値(n F2)を出力する速度検出用の第2
    フィルタと、 前記nF1またはnF2を選択し、この選択した値を前記誘
    導電動機の回転速度の調節演算の際の該電動機の回転速
    度検出値として出力する切替演算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。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の誘導電動機の制御装置
    において、 前記切替演算回路では、 前記誘導電動機への回転速度指令値が所定の切替速度値
    以内のときには、前記nF1を選択する切替演算を行うこ
    とを特徴とする誘導電動機の制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の誘導電動機の制御装置
    において、 前記切替演算回路では、 前記誘導電動機への回転速度指令値が零のときには、前
    記nF1を選択する切替演算を行うことを特徴とする誘導
    電動機の制御装置。
  4. 【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、 前記切替演算回路の切替演算結果に伴って、前記誘導電
    動機の回転速度の調節演算における比例ゲインを変更す
    ることを特徴とする誘導電動機の制御装置。
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