JP2002199798A - Measuring method for motor constant of induction motor - Google Patents

Measuring method for motor constant of induction motor

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JP2002199798A
JP2002199798A JP2000390770A JP2000390770A JP2002199798A JP 2002199798 A JP2002199798 A JP 2002199798A JP 2000390770 A JP2000390770 A JP 2000390770A JP 2000390770 A JP2000390770 A JP 2000390770A JP 2002199798 A JP2002199798 A JP 2002199798A
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induction motor
constant
motor
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JP2000390770A
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Inventor
Shuichi Fujii
秋一 藤井
Yoshiaki Yukihira
義昭 行平
Mitsujiro Sawamura
光次郎 沢村
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To identify the constants of an induction motor with accuracy, without having the induction motor run. SOLUTION: Time constant is determined from the rising waveform of an estimated excitation current value by two different methods, and measurement is repeatedly carried out, with the value of a secondary resistor R2 varied. The value of the secondary resistor R2, obtained when the two time constants match with each other, is used as the result of identification of the secondary resistor R2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機の電動
機定数を測定する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a motor constant of an induction motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術として、JEC−37に示され
るような巻線抵抗測定、拘束試験、無負荷試験を行って
電動機定数を求める方法をインバータの制御ソフトウェ
アに組み込んだものがある(従来例1)。また、誘導電
動機を停止したままの状態で、誘導電動機の定数を同定
する方法として、特開平7−55899がある(従来例
2)。この方法では、単相交流を誘導電動機に供給し、
d軸電流検出値あるいはq軸電流検出値をフーリエ級数
展開し、誘導電動機の定数を求めていた。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, a method of obtaining a motor constant by performing a winding resistance measurement, a constraint test, and a no-load test as shown in JEC-37 is incorporated in inverter control software (conventional example). 1). As a method for identifying the constant of the induction motor while the induction motor is stopped, there is JP-A-7-55899 (conventional example 2). In this method, a single-phase alternating current is supplied to an induction motor,
The detected value of the d-axis current or the detected value of the q-axis current is subjected to Fourier series expansion to determine the constant of the induction motor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来例1に示す方法で
は、拘束試験と無負荷電流試験の間に誘導電動機の回転
子の固定および固定の解除といった作業が必要であり、
インバータ駆動による自動計測には向いていない面があ
る。また、無負荷電流試験では、誘導電動機単体で運転
する必要があり、負荷が既に結合されている場合には、
負荷を一旦切り離し電動機単体にして回転させるという
作業が必要となり効率が悪いという問題があった。従来
例2では、単相交流を印加し、フーリエ級数展開を利用
して求めているのでソフトウェアが複雑になり、ソフト
ウェアの処理時間が長くなり、ソフトウェアに大きな記
憶容量を要するといった問題があった。また、いずれの
方法も測定に際して電圧検出値あるいは電圧指令値を使
用するため、駆動装置の電圧精度の影響により、測定精
度が良くならないといった問題があった。
In the method shown in the conventional example 1, work such as fixing and releasing the rotor of the induction motor is required between the constraint test and the no-load current test.
Some aspects are not suitable for automatic measurement by inverter drive. Also, in the no-load current test, it is necessary to operate the induction motor alone, and if the load is already connected,
There is a problem that it is necessary to perform an operation of once disconnecting the load and rotating the electric motor alone, resulting in poor efficiency. In Conventional Example 2, since a single-phase alternating current is applied and the Fourier series expansion is used for the calculation, the software is complicated, the processing time of the software is lengthened, and the software requires a large storage capacity. In addition, in any of the methods, a voltage detection value or a voltage command value is used at the time of measurement, so that there is a problem that the measurement accuracy is not improved due to the influence of the voltage accuracy of the driving device.

【0004】本発明の目的は、誘導電動機を回転させる
ことなく停止させた状態で誘導電動機の定数を高精度に
同定でき、かつ、測定演算が簡単な、誘導電動機の電動
機定数測定方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for measuring the constant of an induction motor, in which the constant of the induction motor can be identified with high accuracy while the induction motor is stopped without rotating, and the measurement calculation is simple. It is in.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、可変周波数、可変電圧を誘導電動機に供
給し、該誘導電動機の可変速運転を行う誘導電動機駆動
装置であって、出力電圧指令値v_refと電圧出力位
相θvを基に三相交流を出力する電力変換器と、該誘導
電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、該電流検
出器により検出された電流値から一次電流を演算する一
次電流演算器と、前記一次電流を入力し、前記出力電圧
指令値と電圧出力位相を出力する電動機定数演算器を有
し、電圧位相θvを予め設定された任意の固定値とし、
電圧指令v_refとして所定の一定値を与え、この際
に誘導電動機に流れる一次電流検出値i1を読み取り、
一次電流値i1が一定値に収束したときの値を
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides an induction motor driving device for supplying a variable frequency and a variable voltage to an induction motor and performing a variable speed operation of the induction motor. A power converter that outputs a three-phase alternating current based on the output voltage command value v_ref and the voltage output phase θv, a current detector that detects a current flowing through the induction motor, and a primary current based on the current value detected by the current detector. A primary current calculator for calculating the current, and a motor constant calculator for inputting the primary current and outputting the output voltage command value and the voltage output phase, wherein the voltage phase θv is an arbitrary fixed value set in advance. ,
A predetermined constant value is given as the voltage command v_ref, and at this time, a primary current detection value i1 flowing through the induction motor is read,
The value when the primary current value i1 converges to a constant value is

【0006】[0006]

【外19】 とした場合に、一次電流値i1および別の手段により与
えられた一次抵抗値R1、二次抵抗値R2を用いて、相
互インダクタンスMに流れる電流imを
[Outside 19] Then, the current im flowing through the mutual inductance M is calculated using the primary current value i1 and the primary resistance value R1 and the secondary resistance value R2 given by another means.

【0007】[0007]

【数6】 により推定し、この電流推定値(Equation 6) And this current estimate

【0008】[0008]

【外20】 の立ち上がり波形から二通りの方法で時定数[Outside 20] Time constant in two ways from the rising waveform of

【0009】[0009]

【外21】 を求め、この時の時定数[Outside 21] And the time constant at this time

【0010】[0010]

【外22】 をそれぞれ[Outside 22] Each

【0011】[0011]

【外23】 とし、R2の値を変えてくり返し測定を行い、[Outside 23] And repeated measurement is performed while changing the value of R2.

【0012】[0012]

【外24】 となるときの二次抵抗値R2の値をR2の同定結果とし
て用いているものである。
[Outside 24] In this case, the value of the secondary resistance R2 at the time of is used as the identification result of R2.

【0013】また、相互インダクタンスMをFurther, the mutual inductance M is

【0014】[0014]

【数7】 により求めるものである。この相互インダクタンスMあ
るいは時定数
(Equation 7) Is determined by: This mutual inductance M or time constant

【0015】[0015]

【外25】 および別の手段に与えられた一次抵抗値R1、漏れイン
ダクタンスL、二次抵抗値R2ならびに電動機の定格と
して与えられる定格電圧Vrate、定格周波数fra
teと相互インダクタンスを用いて無負荷電流I0を求
めるものである。
[Outside 25] And a primary resistance value R1, a leakage inductance L, a secondary resistance value R2, a rated voltage Vrate given as a rating of the motor, and a rated frequency fra given to another means.
The no-load current I0 is obtained using te and the mutual inductance.

【0016】また、一次電流値i1が一定値に収束した
ときの値を
The value when the primary current value i1 converges to a constant value is

【0017】[0017]

【外26】 とした場合に、一次電流値i1および別の手段により与
えられた一次抵抗値R1、二次抵抗値R2を用いて相互
インダクタンスMに流れる電流imを
[Outside 26] In this case, the current im flowing through the mutual inductance M is determined using the primary current value i1 and the primary resistance value R1 and the secondary resistance value R2 given by another means.

【0018】[0018]

【数8】 により推定する構成において、この電流推定値(Equation 8) In this configuration, the current estimation value

【0019】[0019]

【外27】 のときのi1をi1xとして用い[Outside 27] Is used as i1x

【0020】[0020]

【数9】 より二次抵抗値R2を求める。(Equation 9) Then, the secondary resistance value R2 is obtained.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の、請求項1、2記載の、誘
導電動機の電動機定数測定方法を実施する誘電動駆動装
置のブロック図である。誘導電動機駆動時、電力変換器
2は可変周波数、可変電圧を誘導電動機2へ供給するも
のである。電力変換器2は電動機定数演算器1から与え
られる電圧指令v_refと電圧位相θvを用いて3相
交流電力U,V,Wへ変換し、誘導電動機3へ供給す
る。一次電流演算器6はU相に設けられた電流検出器4
で検出された電流iuとV相に設けられた電流検出器5
で検出された電流ivをデータとして取込み、一次電流
を演算する。一次電流演算器6はまず、電流iuと電流
ivを用いて、式(1)、式(2)の演算を行い二相交
流電流iα、iβに変換する。
FIG. 1 is a block diagram of an induction driving apparatus for implementing a method for measuring a motor constant of an induction motor according to the first and second aspects of the present invention. When the induction motor is driven, the power converter 2 supplies a variable frequency and a variable voltage to the induction motor 2. The power converter 2 uses the voltage command v_ref and the voltage phase θv given from the motor constant calculator 1 to convert the power into three-phase AC power U, V, W, and supplies the three-phase AC power to the induction motor 3. The primary current calculator 6 is a current detector 4 provided for the U phase.
Current iu detected in step 5 and current detector 5 provided in the V phase
The primary current is calculated by taking in the current iv detected in (1) as data. First, the primary current calculator 6 calculates the equations (1) and (2) using the current iu and the current iv, and converts them into two-phase alternating currents iα and iβ.

【0023】[0023]

【数10】 (2)式において(2/3)を乗じているのは、変換前
と変換後で振幅の大きさを等しくするためである。電流
を検出する相はU相とV相の組み合わせに限らず任意の
二相あるいは三相すべてを検出してもよい。次に、一次
電流演算器6は、一次電流検出値i1をiα、iβの二
乗の和の平方根として計算する。また、本発明の方法で
は、出力位相があらかじめ決まっているので任意の一相
の電流値から求めるなど他の演算方法でも一次電流を演
算することが可能である。一次電流値i1は電動機定数
演算器1に入力される。
(Equation 10) The reason why (2/3) is multiplied in the expression (2) is to make the amplitudes equal before and after the conversion. The phase for detecting the current is not limited to the combination of the U phase and the V phase, and any two or all three phases may be detected. Next, the primary current calculator 6 calculates the primary current detection value i1 as the square root of the sum of the squares of iα and iβ. Further, in the method of the present invention, since the output phase is determined in advance, the primary current can be calculated by another calculation method such as obtaining from an arbitrary one-phase current value. The primary current value i1 is input to the motor constant calculator 1.

【0024】まず、請求項1の原理について説明する。
図2に誘導電動機の停止状態(すべりs=1)における
一相当たりのT−1型等価回路を示す。R1は一次抵
抗、Lは漏れインダクタンス、R2は二次抵抗、Mは相
互インダクタンスであり、vは印加される電圧、i1は
電動機の一次電流、i2は電動機の二次電流、imは相
互インダクタンスMに流れる電流(励磁電流)である。
相互インダクタンスMに流れる電流の変化により生じる
起電力をemとして、図2の等価回路においてキルヒホ
ッフの法則に基づいて方程式をたてると
First, the principle of claim 1 will be described.
FIG. 2 shows a T-1 type equivalent circuit per phase when the induction motor is stopped (slip s = 1). R1 is the primary resistance, L is the leakage inductance, R2 is the secondary resistance, M is the mutual inductance, v is the applied voltage, i1 is the primary current of the motor, i2 is the secondary current of the motor, im is the mutual inductance M (Excitation current) flowing through the motor.
The electromotive force generated by a change in the current flowing through the mutual inductance M as e m, the formulate an equation based on the Kirchhoff's law in the equivalent circuit of FIG. 2

【0025】[0025]

【数11】 となる。(Equation 11) It becomes.

【0026】漏れインダクタンスLは相互インダクタン
スMに比べ小さいので、簡単のため漏れインダクタンス
Lを無視すると、(3)式は、
Since the leakage inductance L is smaller than the mutual inductance M, ignoring the leakage inductance L for simplicity, the equation (3) becomes

【0027】[0027]

【数12】 となる。また、(4)と(5)式より(Equation 12) It becomes. From equations (4) and (5),

【0028】[0028]

【数13】 (4)式と(7)式を(6)式に代入してまとめると、(Equation 13) Substituting equations (4) and (7) into equation (6),

【0029】[0029]

【数14】 初期条件を 時刻t=0において、im0=0 (9) として、imについて解くと、[Equation 14] At time t = 0, im0 = 0 (9) and solving for im,

【0030】[0030]

【数15】 となる。ここで、τは時定数である。よって(Equation 15) It becomes. Here, τ is a time constant. Therefore

【0031】[0031]

【数16】 となり、相互インダクタンスMに流れる電流imから時
定数τを求め、(12)式に代入すると相互インダクタ
ンスMを求めることができる。
(Equation 16) The time constant τ is obtained from the current im flowing through the mutual inductance M, and the mutual constant M can be obtained by substituting the time constant τ into the equation (12).

【0032】請求項2記載の原理について説明する。相
互インダクタンスに流れる電流imは、誘導電動機内部
において流れる電流であり、誘導電動機入力端子側から
は直接測定することはできない。そこで、相互インダク
タンスMに流れる電流imを推定する方法について説明
する。(4)式と(6)式から
The principle according to claim 2 will be described. The current im flowing through the mutual inductance is a current flowing inside the induction motor, and cannot be directly measured from the induction motor input terminal side. Therefore, a method for estimating the current im flowing through the mutual inductance M will be described. From equations (4) and (6)

【0033】[0033]

【数17】 (13)式を(5)式に代入して、[Equation 17] Substituting equation (13) into equation (5),

【0034】[0034]

【数18】 (14)式を整理して(Equation 18) (14) Rearrange the equation

【0035】[0035]

【数19】 となる。したがって、電動機に印加する電圧vおよび電
動機に流れる一次電流i1を用いて(15)式により電
流imを求めることができ、この電流imの変化から時
定数τを求め(12)式に代入することで相互インダク
タンスMを求めることができる。また、直流を流した状
態では誘導電動機の等価回路は一次抵抗だけとみなすこ
とができる。したがって、直流電圧を印加した直後は過
渡的に二次抵抗にも電流が流れるが、十分時間が経過し
たときには、一次抵抗だけとなるため、一次電流値i1
が収束した場合の電流値を
[Equation 19] It becomes. Therefore, the current im can be obtained by the equation (15) using the voltage v applied to the motor and the primary current i1 flowing through the motor, and the time constant τ is obtained from the change in the current im and substituted into the equation (12). To obtain the mutual inductance M. In a state where a direct current flows, the equivalent circuit of the induction motor can be regarded as only a primary resistance. Therefore, immediately after the application of the DC voltage, current also transiently flows through the secondary resistance, but when a sufficient time has elapsed, only the primary resistance is present.
Current value when

【0036】[0036]

【外28】 とすれば電圧[Outside 28] Voltage

【0037】[0037]

【外29】 となり、(15)式は、[Outside 29] And equation (15) is

【0038】[0038]

【数20】 と書き直すことができる。(Equation 20) Can be rewritten.

【0039】無負荷電流I0は、定格電圧、定格周波数
の電源を誘導機に与え無負荷で回転させた場合に流れる
電流であり、この時の等価回路は、図2のT−1型等価
回路でR1、L、Mの直列回路として表される。したが
って、このときの電圧vと電流i1の関係は、
The no-load current I0 is a current that flows when a power source having a rated voltage and a rated frequency is supplied to the induction machine and rotated without load, and the equivalent circuit at this time is a T-1 type equivalent circuit in FIG. Is represented as a series circuit of R1, L, and M. Therefore, the relationship between the voltage v and the current i1 at this time is as follows.

【0040】[0040]

【数21】 となり、定格電圧をVとして、電圧、電流の大きさだけ
に注目して(16)式を書き直すと、
(Equation 21) When the rated voltage is V and the equation (16) is rewritten by focusing only on the magnitudes of the voltage and the current,

【0041】[0041]

【数22】 V、Iはそれぞれ電圧と電流の大きさを表す数値で、実
効値あるいは最大値もしくは平均値のいずれかで、電圧
と電流で同じものであればよい。(18)式をI0につ
いて解くと、
(Equation 22) V and I are numerical values representing the magnitudes of the voltage and the current, respectively, and may be either the effective value, the maximum value, or the average value, as long as the voltage and the current are the same. Solving equation (18) for I0 gives:

【0042】[0042]

【数23】 となり、無負荷電流I0が求まる。(16)、(1
8)、(19)式ではR1およびLを考慮しているが、
簡単のためR1およびLを無視することも考えられる。
(Equation 23) And the no-load current I0 is obtained. (16), (1
8) and (19) consider R1 and L,
R1 and L may be ignored for simplicity.

【0043】図3に、直流電圧vを与えたときの電流値
の波形を示す。
FIG. 3 shows a waveform of a current value when a DC voltage v is applied.

【0044】[0044]

【外30】 の値が0のところでは[Outside 30] Where the value of is 0

【0045】[0045]

【外31】 はimにほぼ一致しており、[Outside 31] Is almost identical to im,

【0046】[0046]

【外32】 が0から[Outside 32] Is from 0

【0047】[0047]

【外33】 まで立ち上がるときの時定数をもって、imの立上りの
時定数として扱える。
[Outside 33] The time constant at the time of rising can be treated as the time constant of the rising of im.

【0048】以上から、無負荷電流は、直流電圧を印加
し、一次電流値から(15)式により
From the above, the no-load current is obtained by applying a DC voltage and calculating the primary current value according to equation (15).

【0049】[0049]

【外34】 を演算し、その立ち上がり時定数を求め、(19)式を
用いて求めることができる。(15)式において
[Outside 34] Is calculated, the rising time constant is obtained, and the time constant can be obtained by using the equation (19). In equation (15)

【0050】[0050]

【外35】 のときを考える。[Outside 35] Think of when.

【0051】[0051]

【数24】 とおくと(15)’は(Equation 24) (15) 'is

【0052】[0052]

【数25】 これをkについて解くと、(Equation 25) Solving this for k gives

【0053】[0053]

【数26】 (22)式を(20)式に代入すると(Equation 26) Substituting equation (22) into equation (20)

【0054】[0054]

【数27】 となる。[Equation 27] It becomes.

【0055】電圧v=V1をステップで与えた場合の一
次電流i1、相互インダクタンスに流れる電流imおよ
び一次電流i1と抵抗値R1、R2を用いて(15)式
により求めたimの推定値
When the voltage v = V1 is given in steps, the primary current i1, the current im flowing through the mutual inductance, and the estimated value of im obtained by equation (15) using the primary current i1 and the resistance values R1 and R2.

【0056】[0056]

【外36】 の時間変化の波形を図3に示す。i1,im,[Outside 36] FIG. 3 shows the waveform of the time change of the above. i1, im,

【0057】[0057]

【外37】 の収束する値[Outside 37] Converge value of

【0058】[0058]

【外38】 は(V1/R1)であり、[Outside 38] Is (V1 / R1),

【0059】[0059]

【外39】 が0から[Outside 39] Is from 0

【0060】[0060]

【外40】 まで変化するときの波形は、imの波形にほぼ一致して
いることが確認できる。したがって、このときの
[Outside 40] It can be confirmed that the waveform when changing to approximately coincides with the waveform of im. Therefore, at this time

【0061】[0061]

【外41】 の変化から時定数[Outside 41] Change from time constant

【0062】[0062]

【外42】 を求めればよい。[Outside 42] Should be obtained.

【0063】ここから、上記原理に基づく方法を200
V、2.2kWの誘導電動機に対して実現した具体例に
ついて図1および図4、図5に基づいて説明する。ここ
で用いた誘導電動機のモータ定数は、R1=0.86
Ω、R2=0.65Ω、L=6.2mH、M=95.0
mHである。無負荷試験により求めた無負荷電流は3.
0Aである。以下では、U相がピークとなるときの位相
を0°として説明する。本実施例では、電圧位相θvの
位相を0°として実施した。
From here, a method based on the above principle is described in 200
A specific example realized for an induction motor of 2.2 V and 2.2 kW will be described with reference to FIGS. 1, 4 and 5. The motor constant of the induction motor used here is R1 = 0.86
Ω, R2 = 0.65Ω, L = 6.2 mH, M = 95.0
mH. The no-load current obtained by the no-load test is 3.
0A. In the following, a description will be given assuming that the phase when the U phase reaches a peak is 0 °. In this embodiment, the phase of the voltage phase θv is set to 0 °.

【0064】まず、電動機に与える所定の電圧V1の大
きさの決定方法について説明する。電動機に印加する電
圧V1は任意の値でよいが、実際には電流による発熱に
より誘導電動機を焼損しない範囲とする必要がある。し
たがって、ここでは電動機定格電流の50%の電流値と
なるようにV1を与える場合についてV1の決定方法を
例を挙げて説明する。まず、電圧指令v_refを零と
して与え、電流検出値i1を測定しながら、v_ref
を誘導電動機の定格電圧の1000分の1刻みずつ加算
して大きくしていく。そして、電流検出値i1が誘導電
動機定格電流の50%に達したところで、その時のv_
refの値をV1として記憶し、電動機への電力の供給
を遮断する。電圧指令の増加量は、急激に電流が変化し
ない程度の大きさで任意に設定すればよい。また、電流
制御器が備わっている場合には、電流指令として定格電
流の50%の値を与え、検出電流値が電流指令値に一致
した段階で、その時の電圧指令値をV1とすればよい
し、本発明で述べている相互インダクタンスあるいは無
負荷電流の同定の前に、直流電流を流して一次抵抗を測
定している場合には、その時の電流値および電圧指令値
を用いてもよい。もちろん、電流値は定格電流の50%
以外の値としてもよい。R1、R2、Lは、本処理の開
始前に従来の測定方法で測定が完了する等の別の手段で
既知となっているものとして説明する。
First, a method of determining the magnitude of the predetermined voltage V1 applied to the motor will be described. The voltage V1 applied to the motor may be an arbitrary value, but it is necessary that the voltage V1 be in a range that does not actually burn the induction motor due to heat generated by the current. Therefore, here, a case where V1 is given so that the current value becomes 50% of the rated motor current will be described with reference to an example of a method of determining V1. First, the voltage command v_ref is given as zero, and while measuring the current detection value i1, v_ref
Is added in increments of one thousandth of the rated voltage of the induction motor to increase the value. Then, when the current detection value i1 reaches 50% of the rated current of the induction motor, v_
The value of ref is stored as V1, and the supply of power to the motor is cut off. The amount of increase in the voltage command may be arbitrarily set to such a value that the current does not change abruptly. When a current controller is provided, a value of 50% of the rated current is given as a current command, and when the detected current value matches the current command value, the voltage command value at that time may be set to V1. However, when the primary resistance is measured by passing a direct current before the identification of the mutual inductance or the no-load current described in the present invention, the current value and the voltage command value at that time may be used. Of course, the current value is 50% of the rated current
It may be a value other than. R1, R2, and L will be described as being known by another means such as completion of measurement by a conventional measurement method before the start of this processing.

【0065】請求項1の具体例について説明する。電圧
指令v_refとしてV1を与え、誘導電動機に電圧を
ステップで印加する。ここでは説明上V1=1(V)と
しているが実際には測定に適当な値となるような電圧値
に設定する。適当な電流値とは電動機の定格に対して極
端に大きすぎたり小さすぎたりしないような範囲の値で
ある。この時の一次電流値i1を測定し、上記(1
5’)式により、
A specific example of claim 1 will be described. V1 is given as a voltage command v_ref, and a voltage is applied to the induction motor in steps. Here, for the sake of explanation, V1 = 1 (V), but in practice the voltage value is set to a value appropriate for measurement. An appropriate current value is a value within a range that is not excessively large or small with respect to the rating of the motor. At this time, the primary current value i1 is measured, and
According to the expression 5 ′),

【0066】[0066]

【外43】 を求める。[Outside 43] Ask for.

【0067】[0067]

【外44】 の立ち上がり波形から時定数τを求める。ここでは時定
[Outside 44] Τ is determined from the rising waveform of. Here is the time constant

【0068】[0068]

【外45】 [Outside 45] Is

【0069】[0069]

【外46】 が0から最終(収束)値の{1−(1/e)}≒0.6
32倍に達するまでの時間を計測して求めている。ま
た、時定数
[Outside 46] Is from 0 to the final (convergence) value {1- (1 / e)} 0.6
The time required to reach 32 times is measured and obtained. Also, the time constant

【0070】[0070]

【外47】 [Outside 47] Is

【0071】[0071]

【外48】 が0から最終(収束)値の20.0%を越えてから7
0.6%に達するまでの時間を計測し、これを
[Outside 48] Is greater than 0 to 20.0% of the final (convergent) value.
Measure the time to reach 0.6% and calculate this

【0072】[0072]

【外49】 としている。ここで、20.0%〜70.6%に変化す
る時間が時定数に一致することを利用したものである。
時定数に相当する変化幅は計算によって簡単に求まり、
ほかにも30.0%〜74.2%、40.0%〜77.
9%の間に要する時間も時定数に相当する。したがっ
て、これらの条件でも測定して平均値をとってもよい。
図4に前記電動機定数を用いて測定した結果を示す。
[Outside 49] And Here, the fact that the time for changing from 20.0% to 70.6% matches the time constant is used.
The change width corresponding to the time constant is easily obtained by calculation,
In addition, 30.0% to 74.2%, 40.0% to 77.
The time required between 9% also corresponds to a time constant. Therefore, measurement may be performed under these conditions and an average value may be obtained.
FIG. 4 shows the results of measurement using the motor constants.

【0073】[0073]

【数28】 であり、ほぼ一致しているのでこのときのR2をそのま
ま同定結果として採用する。図5は、(15’)式に用
いるR2の値が正しい値の2分の1にした場合である。
[Equation 28] R2 at this time is adopted as it is as the identification result. FIG. 5 shows a case where the value of R2 used in the expression (15 ′) is set to a half of a correct value.

【0074】[0074]

【数29】 となり、両者の差が大きい。この場合は、R2の値を変
えて再度同様に直流電圧をステップで印加して
(Equation 29) And the difference between the two is large. In this case, change the value of R2 and apply the DC voltage again in the same manner in steps.

【0075】[0075]

【外50】 の測定を行う。このとき新しく用いるR2の値は、前回
のR2の値の所定の比率を加算、あるいは減算すればよ
く、その結果として、さらに差が大きくなった場合には
加算した場合は逆に減算するというように次の段階で逆
の処理を施す。また、
[Outside 50] Measurement. At this time, the value of R2 to be newly used may be obtained by adding or subtracting a predetermined ratio of the value of R2 from the previous time. As a result, when the difference is further increased, the value is added and subtracted. In the next step, the reverse process is performed. Also,

【0076】[0076]

【外51】 の大小関係が変わったら、R2に加減算する値の幅を小
さくしていき、これを繰り返して
[Outside 51] When the magnitude relationship changes, the width of the value to be added to or subtracted from R2 is reduced, and this is repeated.

【0077】[0077]

【外52】 の値がほぼ等しくなったときのR2の値をR2の同定結
果として採用する。この方法は一般的な考え方である
が、ここでは
[Outside 52] The value of R2 when the values of are substantially equal is adopted as the identification result of R2. This is a general idea, but here

【0078】[0078]

【外53】 とすることで、R2に近づく関係が見られたので、この
式で次に用いるR2の値を決定した。図5の値を用いる
とR2の次の値としては、例えばこの時のR2(正しい
値の2分の1:0.325Ω)の20%を加算して0.
39Ωを次回の値として用いる。これを繰り返すもので
ある。あるいは、(0.384/0.261)・0.3
25=0.478Ωを用いて再度行い、同様に時定数の
差が小さくなるまで繰り返すものである。このような方
法では繰り返すほど誤差が小さくなることは明らかなの
で、くり返し回数を決める方法でもよい。
[Outside 53] As a result, a relationship approaching R2 was found, so the value of R2 to be used next in this equation was determined. Using the value of FIG. 5, as the next value of R2, for example, 20% of R2 (1/2/3 of the correct value: 0.325Ω) at this time is added to be 0.
39Ω is used as the next value. This is repeated. Or (0.384 / 0.261) .0.3
The process is performed again using 25 = 0.478Ω, and similarly repeated until the difference in the time constants becomes small. In such a method, it is clear that the error decreases as the number of repetitions increases, so a method of determining the number of repetitions may be used.

【0079】請求項2の具体例について説明する。請求
項1の具体例で求めた結果を用いて、相互インダクタン
スMを前記(12)式により求めるものである。R1、
R2を既知の値、本方法で求めた時定数τとして図4に
示す値(2つの平均)を用いて(12)に代入すると
A specific example of claim 2 will be described. The mutual inductance M is obtained by the above equation (12) using the result obtained in the specific example of the first aspect. R1,
Substituting R2 into a known value, (12) using the value (average of two) shown in FIG.

【0080】[0080]

【数30】 となる。[Equation 30] It becomes.

【0081】請求項3の具体例について説明する。誘導
電動機の定格電圧Vrateおよび定格周波数frat
eは、誘導電動機の仕様として与えられるものであるの
で、これを、誘導電動機の試験成績表あるいは既存の別
の同定手段により与えられたR1、Lおよび前述の方法
により同定したR2、Mを用いて、(19)式に当ては
めると、
A specific example of claim 3 will be described. Rated voltage Vrate and rated frequency frat of induction motor
Since e is given as the specification of the induction motor, it is determined by using R1 and L given by the test result table of the induction motor or another existing identification means and R2 and M identified by the above-described method. Then, when applied to equation (19),

【0082】[0082]

【数31】 となり、無負荷電流I0が求まる。ある程度の誤差が許
容できる場合には、簡単のため、R1およびLを省略し
て計算してもよい。同様に測定結果を当てはめてみる
と、
[Equation 31] And the no-load current I0 is obtained. When a certain error can be tolerated, for simplicity, the calculation may be performed with R1 and L omitted. Similarly, when applying the measurement results,

【0083】[0083]

【数32】 となる。ここで、(Equation 32) It becomes. here,

【0084】[0084]

【外54】 は一相当たりに換算するためである。[Outside 54] Is for conversion per phase.

【0085】請求項4の具体例について説明する。請求
項1の具体例において、
A specific example of claim 4 will be described. In the specific example of claim 1,

【0086】[0086]

【外55】 となったときのi1の値をi1xとして記録する。電流
値i1の最終値を
[Outside 55] Is recorded as i1x. The final value of the current value i1 is

【0087】[0087]

【外56】 とした場合に[Outside 56] And if

【0088】[0088]

【数33】 により二次抵抗R2を求める。現実的には[Equation 33] To determine the secondary resistance R2. Realistically

【0089】[0089]

【外57】 となる瞬間を検出することは困難なので、[Outside 57] It is difficult to detect the moment

【0090】[0090]

【外58】 が負から正に変わったときi1xを記録する。あるい
は、負から正に変わったときに直前の負の値と直後の正
の値の平均値をi1xとして用いる。図4に示すように
このとき、i1x=0.665,
[Outside 58] When i changes from negative to positive, i1x is recorded. Alternatively, when the value changes from negative to positive, the average value of the immediately preceding negative value and the immediately following positive value is used as i1x. At this time, as shown in FIG. 4, i1x = 0.665,

【0091】[0091]

【外59】 であるので、[Outside 59] So

【0092】[0092]

【数34】 読み取り誤差等の影響があるため、全く同じ値にはなら
ない。また、測定値にはばらつき等もあるため、ここで
再計算したR2と
(Equation 34) Due to the influence of reading errors and the like, the values are not exactly the same. In addition, since there are variations in the measured values, R2 recalculated here is

【0093】[0093]

【外60】 計算時に用いたR2の平均値をR2の同定結果として用
いる方法も効果的である。
[Outside 60] A method of using the average value of R2 used in the calculation as the result of identifying R2 is also effective.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、誘
導電動機へ固定した出力位相の電圧をステップで印加
し、その時の電流値の時間変化から電動機定数の測定を
行っている。即ち直流電流を流すだけであり、誘導電動
機に回転磁界を与えていないので、誘導電動機を回すこ
となく、停止させた状態でかつ電動機駆動装置の電圧精
度に関係なく、該誘導電動機の相互インダクタンスMあ
るいは無負荷電流I0を高精度に同定することができ、
また、従来技術に基づいて測定した二次抵抗R2の同定
結果の精度を上げることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the voltage of the fixed output phase is applied to the induction motor in steps, and the motor constant is measured from the time change of the current value at that time. That is, since only a DC current is applied and no rotating magnetic field is applied to the induction motor, the mutual inductance M of the induction motor is not increased without rotating the induction motor and regardless of the voltage accuracy of the motor driving device. Alternatively, the no-load current I0 can be identified with high accuracy,
Further, there is an effect that the accuracy of the identification result of the secondary resistor R2 measured based on the conventional technique can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の誘導電動機の電動機定数測定方法が適
用される誘導電動機駆動装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an induction motor driving device to which a method for measuring a motor constant of an induction motor according to the present invention is applied.

【図2】誘導電動機のT−1型等価回路の回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of a T-1 type equivalent circuit of the induction motor.

【図3】誘導電動機に直流電圧を印加した場合の電流の
時間変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a time change of a current when a DC voltage is applied to an induction motor.

【図4】200V、2.2kWの誘導電動機に適用した
結果の電流波形(演算に用いる既知の定数が正しい場
合)を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a current waveform (when a known constant used for calculation is correct) applied to an induction motor of 200 V and 2.2 kW.

【図5】200V、2.2kWの誘導電動機に適用した
結果の電流波形(二次抵抗として正しい値の2分の1が
与えられていた場合)を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a current waveform (when a half of a correct value is given as a secondary resistance) as a result of application to a 200 V, 2.2 kW induction motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電動機定数演算器 2 電力変換器 3 誘導電動機 4,5 電流検出器 6 一次電流演算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor constant calculator 2 Power converter 3 Induction motor 4,5 Current detector 6 Primary current calculator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢村 光次郎 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 Fターム(参考) 2G016 BA03 BB01 BB02 BB10 BC05 BD06 5H576 BB06 DD02 DD04 EE01 GG04 HB01 LL22 LL29 LL40  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koujiro Sawamura 2-1 Kurosaki Castle Stone, Yawatanishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka F-term (reference) 2G016 BA03 BB01 BB02 BB10 BC05 BD06 5H576 BB06 DD02 DD04 EE01 GG04 HB01 LL22 LL29 LL40

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可変周波数、可変電圧を誘導電動機に供
給し、該誘導電動機の可変速運転を行う誘導電動機駆動
装置であって、出力電圧指令値v_refと電圧出力位
相θvを基に三相交流を出力する電力変換器と、該誘導
電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、該電流検
出器により検出された電流値から一次電流を演算する一
次電流演算器と、前記一次電流を入力し、前記出力電圧
指令値と電圧出力位相を出力する電動機定数演算器を有
し、電圧出力位相θvを予め設定された任意の固定値と
し、電圧指令v_refとして所定の一定値を与え、こ
の際に誘導電動機に流れる一次電流検出値i1を読み取
り、かつ、電圧指令v_refを与えた場合に、一次電
流値i1が一定値に収束したときの値を 【外1】 とした場合に、前記一次電流値i1および既知の一次抵
抗値R1、二次抵抗値R2を用いて、相互インダクタン
スMに流れる励磁電流imの推定値 【外2】 を 【数1】 により推定する、誘導電動機の電動機定数測定方法にお
いて、前記励磁電流推定値 【外3】 の立ち上がり波形から二通りの方法で時定数 【外4】 を求め、このときの時定数 【外5】 をそれぞれ 【外6】 とし、R2の値を変えてくり返し測定を行い、 【外7】 となるときのR2の値を元のR2に代えてR2の同定結
果として用いることを特徴とする、誘導電動機の電動機
定数測定方法。
1. An induction motor driving device for supplying a variable frequency and a variable voltage to an induction motor and performing a variable speed operation of the induction motor, comprising a three-phase AC based on an output voltage command value v_ref and a voltage output phase θv. A power converter that outputs a current, a current detector that detects a current flowing through the induction motor, a primary current calculator that calculates a primary current from a current value detected by the current detector, and inputting the primary current. A motor constant calculator that outputs the output voltage command value and the voltage output phase, sets the voltage output phase θv to an arbitrary fixed value set in advance, and gives a predetermined constant value as the voltage command v_ref. When the primary current detection value i1 flowing through the induction motor is read and the voltage command v_ref is given, the value when the primary current value i1 converges to a constant value is expressed as follows. When the primary current value i1 and the known primary resistance value R1 and secondary resistance value R2 are used, an estimated value of the exciting current im flowing through the mutual inductance M is given by To In the method for measuring the motor constant of an induction motor, the excitation current estimated value Time constants from the rising waveforms in two ways. , And the time constant at this time Each [outside 6] Repeated measurement is performed by changing the value of R2. A method for measuring a motor constant of an induction motor, characterized in that the value of R2 at the time of is used as an identification result of R2 instead of the original R2.
【請求項2】 可変周波数、可変電圧を誘導電動機に供
給し、該誘導電動機の可変速運転を行う誘導電動機駆動
装置であって、出力電圧指令値v_refと電圧出力位
相θvを基に三相交流を出力する電力変換器と、該誘導
電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、該電流検
出器により検出された電流値から一次電流を演算する一
次電流演算器と、前記一次電流を入力し、前記出力電圧
指令値と電圧出力位相を出力する電動機定数演算器を有
し、電圧出力位相θvを予め設定された任意の固定値と
し、電圧指令v_refとして所定の一定値を与え、こ
の際に誘導電動機に流れる一次電流検出値i1を読み取
り、かつ、電圧指令v_refを与えた場合に、一次電
流値i1が一定値に収束したときの値を 【外8】 とした場合に、前記一次電流値i1および既知の一次抵
抗値R1、二次抵抗値R2を用いて、相互インダクタン
スMに流れる励磁電流imの推定値 【外9】 を 【数2】 により推定する、誘導電動機の電動機定数測定方法にお
いて、前記励磁電流推定値 【外10】 の立ち上がり波形から二通りの方法で時定数 【外11】 を求め、このときの 【外12】 をそれぞれ 【外13】 とし、R2の値を変えてくり返し測定を行い、 【外14】 となるときの時定数を 【外15】 とし、相互インダクタンスMを 【数3】 により求めることを特徴とする、誘導電動機の電動機定
数測定方法。
2. An induction motor driving device for supplying a variable frequency and a variable voltage to an induction motor and performing a variable speed operation of the induction motor, the three-phase AC being based on an output voltage command value v_ref and a voltage output phase θv. A power converter that outputs a current, a current detector that detects a current flowing through the induction motor, a primary current calculator that calculates a primary current from a current value detected by the current detector, and inputting the primary current. A motor constant calculator that outputs the output voltage command value and the voltage output phase, sets the voltage output phase θv to an arbitrary fixed value set in advance, and gives a predetermined constant value as the voltage command v_ref. When the primary current detection value i1 flowing through the induction motor is read and the voltage command v_ref is given, the value when the primary current value i1 converges to a constant value is expressed as follows. In this case, using the primary current value i1, the known primary resistance value R1, and the secondary resistance value R2, an estimated value of the exciting current im flowing through the mutual inductance M. To In the method for measuring the motor constant of an induction motor, the excitation current estimated value Time constant from two rising waveforms And at this time, Each [outside 13] , And repeat measurement is performed by changing the value of R2. The time constant when And the mutual inductance M is A method for measuring a motor constant of an induction motor, characterized in that the method is obtained by:
【請求項3】 前記相互インダクタンスMあるいは時定
数 【外16】 および別の手段により与えられた一次抵抗値R1、漏れ
インダクタンスL、二次抵抗値R2ならびに電動機の定
格として与えられる定格電圧Vrate、定格周波数f
rateと前記相互インダクタンスを用いて無負荷電流
I0を求める、請求項2記載の、誘導電動機の電動機定
数測定方法。
3. The mutual inductance M or time constant. And a primary resistance value R1, a leakage inductance L, a secondary resistance value R2, a rated voltage Vrate given as a rating of the motor, and a rated frequency f given by another means.
The method for measuring a motor constant of an induction motor according to claim 2, wherein a no-load current I0 is obtained using the rate and the mutual inductance.
【請求項4】 可変周波数、可変電圧を誘導電動機に供
給し、該誘導電動機の可変速運転を行う誘導電動機駆動
装置であって、出力電圧指令値v_refと電圧出力位
相θvを基に三相交流を出力する電力変換器と、該誘導
電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、該電流検
出器により検出された電流値から一次電流を演算する一
次電流演算器と、前記一次電流を入力し、前記出力電圧
指令値と電圧出力位相を出力する電動機定数演算器を有
し、電圧出力位相θvを予め設定された任意の固定値と
し、電圧指令v_refとして所定の一定値を与え、こ
の際に誘導電動機に流れる一次電流検出値i1を読み取
り、かつ、電圧指令v_refを与えた場合に、一次電
流値i1が一定値に収束したときの値を 【外17】 とした場合に、前記一次電流値i1および別の既知の一
次抵抗値R1、二次抵抗値R2を用いて、相互インダク
タンスMに流れる励磁電流imの推定値を 【数4】 により推定する、誘導電動機の電動機定数測定方法にお
いて、前記電流推定値 【外18】 のときの一次電流値i1をi1xを用い、 【数5】 により二次抵抗R2を求めることを特徴とする、誘導電
動機の電動機定数測定方法。
4. An induction motor driving device that supplies a variable frequency and a variable voltage to an induction motor and performs a variable speed operation of the induction motor, the three-phase AC being based on an output voltage command value v_ref and a voltage output phase θv. A power converter that outputs a current, a current detector that detects a current flowing through the induction motor, a primary current calculator that calculates a primary current from a current value detected by the current detector, and inputting the primary current. A motor constant calculator that outputs the output voltage command value and the voltage output phase, sets the voltage output phase θv to an arbitrary fixed value set in advance, and gives a predetermined constant value as the voltage command v_ref. When the primary current detection value i1 flowing in the induction motor is read and the voltage command v_ref is given, the value when the primary current value i1 converges to a constant value is expressed as Then, using the primary current value i1 and another known primary resistance value R1 and secondary resistance value R2, an estimated value of the exciting current im flowing through the mutual inductance M is expressed as follows. In the method for measuring the motor constant of an induction motor, the current estimation value Using the primary current value i1 at the time of i1x, A method for measuring a motor constant of an induction motor, wherein the secondary resistance R2 is obtained by:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006158178A (en) * 2004-11-04 2006-06-15 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd Control method of induction motor
JP2010068627A (en) * 2008-09-10 2010-03-25 Toshiba Corp Induction motor drive system
CN104459536A (en) * 2013-09-20 2015-03-25 三垦电气株式会社 Constant measuring device of induction motor and constant measuring method

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