JP2003339199A - Speed sensorless vector control inverter - Google Patents

Speed sensorless vector control inverter

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JP2003339199A
JP2003339199A JP2002145615A JP2002145615A JP2003339199A JP 2003339199 A JP2003339199 A JP 2003339199A JP 2002145615 A JP2002145615 A JP 2002145615A JP 2002145615 A JP2002145615 A JP 2002145615A JP 2003339199 A JP2003339199 A JP 2003339199A
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JP
Japan
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speed
induction motor
frequency
output frequency
axis
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Application number
JP2002145615A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruyoshi Shimizu
照喜 清水
Sei Miyazaki
聖 宮崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speed sensor less vector control inverter having control characteristics improved such that stall does not occur even if the load torque increases during low speed operation due to the polarity in the regenerating direction. <P>SOLUTION: A speed reference is increased by adding a low speed reference correction signal fc at the time of regeneration load torque proportional to the amount of regeneration load torque to the speed reference fr according to a speed function. Since the output frequency reference for does not reach a lower limit even if the regeneration load torque increases when an induction motor 5 is operating at a low speed, mismatch between a speed fm estimated from a corrected output frequency reference fo and a slip frequency fs and the actual speed of the induction motor is eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、速度センサレスベ
クトル制御インバータ装置、特に、誘導電動機の低速領
域における回生負荷時の制御特性を改善した速度センサ
レスベクトル制御インバータ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed sensorless vector control inverter device, and more particularly to a speed sensorless vector control inverter device having improved control characteristics during regenerative load of an induction motor in a low speed region.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、速度センサを用いずに誘導電動機
をベクトル制御する技術が実用化されてきている。例え
ば、特開平11−69896号公報には、従来のいわゆ
る速度センサレスベクトル制御インバータ装置が示され
ており、その構成及び動作は以下の通りである。
2. Description of the Related Art Recently, a technique of vector-controlling an induction motor without using a speed sensor has been put into practical use. For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-69896 discloses a conventional so-called speed sensorless vector control inverter device, and its configuration and operation are as follows.

【0003】直流電源をインバータ装置で任意の周波
数、電圧の交流出力に変換し、誘導電動機を可変速駆動
する。インバータ装置の制御は、以下の様に速度センサ
を使用しないベクトル制御が採用されている。
An inverter device converts a direct current power supply into an alternating current output having an arbitrary frequency and voltage to drive an induction motor at a variable speed. For the control of the inverter device, vector control without using a speed sensor is adopted as follows.

【0004】すなわち、誘導電動機に流れる二つの相電
流を検出し、これをD、Q軸に変換し、D軸電流及びQ
軸電流を得る。一方、速度制御回路は、速度基準と推定
速度を比較し、その差が零になるように制御してトルク
基準を得る。このトルク基準と、誘導電動機の磁束量か
らD、Q軸の電流基準を得る。この電流基準と上述の
D、Q軸の各電流を比較し、D、Q各軸の電圧基準を
得、さらに、これを座標変換して3相の電圧基準に戻
し、これをPWM変調してインバータ装置のゲートパル
スを得ている。また、Q軸電圧基準から誘導電動機に印
加される出力周波数基準を求め、その値から、トルク基
準と誘導電動機の磁束量から演算されるすべり周波数を
減算して上記推定速度を求めている。
That is, the two phase currents flowing in the induction motor are detected and converted into D and Q axes, and the D axis current and Q axis are detected.
Get the axis current. On the other hand, the speed control circuit compares the speed reference with the estimated speed and controls so that the difference becomes zero to obtain the torque reference. From this torque reference and the amount of magnetic flux of the induction motor, the current reference for the D and Q axes is obtained. This current reference is compared with each of the currents of the D and Q axes to obtain the voltage reference of each of the D and Q axes, and the coordinates of the voltage reference are converted back to the three-phase voltage reference, which is PWM-modulated. Obtaining the gate pulse of the inverter device. Further, the output frequency reference applied to the induction motor is obtained from the Q axis voltage reference, and the slip frequency calculated from the torque reference and the magnetic flux amount of the induction motor is subtracted from the value to obtain the estimated speed.

【0005】以上の構成によるセンサレスベクトル制御
インバータ装置は、制御をD軸とQ軸すなわち、励磁軸
とトルク軸に分離してかつこれらを独立に制御すること
ができるため、直流電動機と同等の制御特性が得られる
ことが知られている。
In the sensorless vector control inverter device having the above-described structure, the control can be separated into the D axis and the Q axis, that is, the exciting axis and the torque axis, and these can be controlled independently, and therefore, the control equivalent to that of the DC motor is possible. It is known that the characteristics can be obtained.

【0006】しかしながら、低速時については、必ずし
も満足な特性は得られていない。これは、演算によって
推定している誘導電動機の速度が、低速になればなるほ
ど、実速度との誤差が大きくなるためである。誤差の要
因は、誘導電動機の定数誤差、その周波数特性、あるい
は出力電圧指令と実際の出力電圧の差などである。
However, satisfactory characteristics have not always been obtained at low speeds. This is because the lower the speed of the induction motor estimated by the calculation is, the larger the error from the actual speed becomes. The cause of the error is the constant error of the induction motor, its frequency characteristic, or the difference between the output voltage command and the actual output voltage.

【0007】この問題を解決するため、低速域において
は、上述の出力周波数基準が、所定値以下にならない様
にリミットを設け、これにより、多少の演算誤差があっ
ても誘導電動機の起動トルクが得られるように改善する
ことが考えられる。
In order to solve this problem, in the low speed range, a limit is set so that the above-mentioned output frequency reference does not fall below a predetermined value, so that the starting torque of the induction motor can be maintained even if there is some calculation error. It is possible to improve so that it can be obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、起動特
性が改善された速度センサレスベクトル制御インバータ
装置を、例えば、コンテナクレーンの走行用誘導電動機
制御に適用した場合を考える。コンテナクレーンが低速
運転時に追い風を受け、負荷トルクが回生方向の極性で
大きくなった時、出力周波数基準が下限リミッタにてリ
ミットされる為、補正出力周波数基準とすべり周波数で
求められる推定速度が実際の速度に合わなくなり、従っ
て誘導電動機の電圧位相とインバータの出力電圧の位相
が合わなくなり、トルクを充分に発生出来ず、失速する
という問題が生じる。
As described above, consider a case where the speed sensorless vector control inverter device having improved starting characteristics is applied to, for example, control of a traveling induction motor of a container crane. When the container crane receives a tailwind during low-speed operation and the load torque increases in polarity in the regenerative direction, the output frequency reference is limited by the lower limiter, so the estimated speed determined by the corrected output frequency reference and slip frequency is actually Therefore, the voltage phase of the induction motor and the phase of the output voltage of the inverter do not match, resulting in a problem that torque cannot be sufficiently generated and the motor stalls.

【0009】これは、回生運転時の誘導電動機の推定速
度が、下限リミッタにかかった状態の補正出力周波数基
準に、回生トルク大のため増加したすべり周波数が加え
られて求められるため、実際の誘導電動機速度よりかな
り大きく推定されてしまうという事から生じている。そ
して、失速した場合には、誘導電動機が回生負荷トルク
によって増速し、暴走に至る恐れもある。
This is because the estimated speed of the induction motor during the regenerative operation is obtained by adding the slip frequency increased due to the large regenerative torque to the reference of the corrected output frequency when the lower limiter is applied, so that the actual induction This is because it is estimated to be considerably higher than the motor speed. When the engine stalls, the induction motor may be accelerated by the regenerative load torque, which may lead to runaway.

【0010】本発明は、低速運転時に負荷トルクが回生
方向の極性で大きくなる場合でも、推定速度を実際の誘
導電動機の速度に合わせるようにして、失速しないよう
に制御特性を改善した速度センサレスベクトル制御イン
バータ装置を提供することを目的とする。
According to the present invention, even when the load torque increases in the regenerative direction during low-speed operation, the estimated speed is adjusted to the actual speed of the induction motor to improve the control characteristics so as not to stall. An object is to provide a control inverter device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の速度センサレスベクトル制御インバータ装
置は、商用電源を直流に変換するコンバータと、この出
力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換するインバー
タと、演算で求めた誘導電動機の推定速度と速度基準を
比較し、トルク基準を得るようにした速度制御部と、前
記トルク基準と誘導電動機の磁束量からD、Q軸電流基
準を演算し、このD、Q軸電流基準と、D、Q座標変換
された前記インバータの出力電流とを夫々比較して、
D、Q軸電圧基準を得、このD、Q軸電圧基準と前記イ
ンバータの出力周波数基準とを基に3相電圧基準を得る
ようにし、この出力により前記インバータをPWM制御
するようにした電流制御部と、前記Q軸電圧基準と誘導
電動機のインピーダンスから前記出力周波数基準を演算
するようにした周波数演算部とから成り、前記周波数演
算部には、前記出力周波数基準に下限リミットを付け、
補正出力周波数基準を得る手段を設け、前記速度制御部
には、前記Q軸電流基準と前記誘導電動機の磁束量から
すべり周波数を演算し、このすべり周波数と前記補正出
力周波数基準とから誘導電動機の推定速度を求める手段
と、低速運転で且つ回生負荷トルクが所定の値以上の
時、速度の関数でトルク基準に比例した速度基準補正信
号を前記速度基準に加算する手段とを設けたことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, a speed sensorless vector control inverter device of the present invention comprises a converter for converting a commercial power source into a direct current, and an output of this converter into an alternating current power having an arbitrary frequency and voltage. An inverter for conversion is compared with an estimated speed of the induction motor obtained by calculation and a speed reference to obtain a torque reference, and a D and Q axis current reference based on the torque reference and the magnetic flux amount of the induction motor. Compute and compare the D and Q axis current references with the output currents of the inverters that have undergone D and Q coordinate conversion,
A D- and Q-axis voltage reference is obtained, and a three-phase voltage reference is obtained based on the D- and Q-axis voltage reference and the output frequency reference of the inverter, and the output is used for PWM control of the inverter. And a frequency calculation unit configured to calculate the output frequency reference from the Q-axis voltage reference and the impedance of the induction motor. The frequency calculation unit has a lower limit to the output frequency reference,
A means for obtaining a corrected output frequency reference is provided, and the speed controller calculates a slip frequency from the Q-axis current reference and the magnetic flux amount of the induction motor, and the induction motor is calculated from the slip frequency and the corrected output frequency reference. Means for obtaining an estimated speed and means for adding a speed reference correction signal proportional to the torque reference with a function of speed to the speed reference when the vehicle is operating at low speed and the regenerative load torque is equal to or greater than a predetermined value And

【0012】上記目的を達成するために、本発明の速度
センサレスベクトル制御インバータ装置は、商用電源を
直流に変換するコンバータと、この出力を任意の周波
数、電圧の交流電力に変換するインバータと、演算で求
めた誘導電動機の推定速度と速度基準を比較し、トルク
基準を得るようにした速度制御部と、前記トルク基準と
誘導電動機の磁束量からD、Q軸電流基準を演算し、こ
のD、Q軸電流基準と、D、Q座標変換された前記イン
バータの出力電流とを夫々比較して、D、Q軸電圧基準
を得、このD、Q軸電圧基準と前記インバータの出力周
波数基準とを基に3相電圧基準を得るようにし、この出
力により前記インバータをPWM制御するようにした電
流制御部と、前記Q軸電圧基準と誘導電動機のインピー
ダンスから前記出力周波数基準を演算するようにした周
波数演算部とから成り、前記周波数演算部には、前記出
力周波数基準に下限リミットを付け、補正出力周波数基
準を得る手段を設け、前記速度制御部には、前記Q軸電
流基準と前記誘導電動機の磁束量からすべり周波数を演
算し、このすべり周波数と前記補正出力周波数基準とか
ら誘導電動機の推定速度を求める手段と、低速運転で且
つ回生負荷トルクが所定の値以上の時、前記補正出力周
波数基準を得る手段をバイパスする手段を設けたことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, a speed sensorless vector control inverter device of the present invention comprises a converter for converting a commercial power supply into direct current, an inverter for converting this output into alternating current power of an arbitrary frequency and voltage, and an arithmetic operation. The estimated speed of the induction motor and the speed reference obtained in step 1 are compared to obtain a torque reference, and the D and Q axis current references are calculated from the torque reference and the magnetic flux amount of the induction motor. The Q-axis current reference and the D- and Q-coordinate-converted output currents of the inverters are respectively compared to obtain a D- and Q-axis voltage reference, and the D- and Q-axis voltage reference and the output frequency reference of the inverter are compared. A three-phase voltage reference is obtained on the basis of the output, and the output is obtained from the current control section that PWM-controls the inverter by this output, the Q-axis voltage reference, and the impedance of the induction motor. A frequency calculation unit adapted to calculate a wave number reference, wherein the frequency calculation unit is provided with a means for obtaining a corrected output frequency reference by attaching a lower limit to the output frequency reference, and the speed control unit is provided with: A means for calculating a slip frequency from the Q-axis current reference and the magnetic flux amount of the induction motor, and obtaining an estimated speed of the induction motor from the slip frequency and the corrected output frequency reference, and a low speed operation and a regenerative load torque having a predetermined value. In the above case, means for bypassing the means for obtaining the corrected output frequency reference is provided.

【0013】本発明によれば、周波数基準に下限リミッ
トがかかった低速運転時であっても、誘導電動機の回生
トルクが大きい場合には、この周波数基準を補正した
り、また、前記下限リミッタのバイパス操作を行うの
で、推定速度が実際の誘導電動機の速度に合わなくなる
ことが無いようにし、失速することが無いように制御特
性を改善した速度センサレスベクトル制御インバータ装
置を提供することができる。
According to the present invention, even when the induction motor has a large regenerative torque even during low speed operation in which the lower limit of the frequency reference is applied, the frequency reference is corrected or the lower limit of the lower limiter is set. Since the bypass operation is performed, it is possible to provide the speed sensorless vector control inverter device in which the estimated speed does not become inconsistent with the actual speed of the induction motor and the control characteristic is improved so as not to stall.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】<第1の実施の形態>以下に、本
発明による速度センサレスベクトル制御インバータ装置
の第1の実施の形態を図1及び図2を参照して説明す
る。図1は本発明の速度センサレスベクトル制御インバ
ータ装置のブロック構成図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <First Embodiment> A first embodiment of a speed sensorless vector control inverter device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram of a speed sensorless vector control inverter device of the present invention.

【0015】商用電源の交流電圧を、コンバータ1によ
って直流電圧に変換する。その直流電圧を受けインバー
タ2はこれを任意の周波数、電圧の交流電圧に変換し、
誘導電動機3を可変速駆動する。以上が本発明に係わる
速度センサレスベクトル制御装置の主回路構成である。
The AC voltage of the commercial power supply is converted into a DC voltage by the converter 1. The inverter 2 receives the DC voltage and converts it into an AC voltage of arbitrary frequency and voltage,
The induction motor 3 is driven at a variable speed. The above is the main circuit configuration of the speed sensorless vector control device according to the present invention.

【0016】はじめに本発明の制御回路の概略構成につ
いて説明する。制御回路は、速度制御部4、電流制御部
5及び周波数演算部8から構成されている。速度制御部
4は、速度基準frと演算にて求めた誘導電動機3の推
定速度fmをもとに、D軸及びQ軸の電流基準Idr及
びIqrを生成する。
First, a schematic configuration of the control circuit of the present invention will be described. The control circuit includes a speed controller 4, a current controller 5, and a frequency calculator 8. The speed control unit 4 generates current references Idr and Iqr for the D-axis and the Q-axis based on the speed reference fr and the estimated speed fm of the induction motor 3 calculated.

【0017】電流制御部5はこれらの信号と電流検出器
6からD軸及びQ軸に変換されたD軸電流Id、Q軸電
流Iqとを夫々比較し、電圧基準Vrを出力する。PW
M変換器7はこの信号をPWM変調し、インバータ2の
ゲートパルスGpを出力しインバータ2を制御する。
The current controller 5 compares these signals with the D-axis current Id and the Q-axis current Iq converted from the current detector 6 into the D-axis and the Q-axis, respectively, and outputs the voltage reference Vr. PW
The M converter 7 PWM-modulates this signal and outputs the gate pulse Gp of the inverter 2 to control the inverter 2.

【0018】一方、周波数演算部8は、前記電流制御部
5で生成されたQ軸電圧基準Vqrからインバータ2の
出力周波数基準foを演算する。
On the other hand, the frequency calculator 8 calculates the output frequency reference fo of the inverter 2 from the Q-axis voltage reference Vqr generated by the current controller 5.

【0019】次に、前述した速度制御部4の詳細構成に
ついて説明する。
Next, the detailed structure of the speed controller 4 will be described.

【0020】速度基準frに速度基準補正信号fcを加
算器48で加算し、この結果得られる補正速度基準fc
rを推定速度演算器44の出力である推定速度fmと比
較する。この推定速度fmは、周波数演算部5から得ら
れる出力周波数基準foから、すべり周波数fsを減算
することにより求める。
The speed reference correction signal fc is added to the speed reference fr by the adder 48, and the resulting corrected speed reference fc is obtained.
The r is compared with the estimated speed fm which is the output of the estimated speed calculator 44. The estimated speed fm is obtained by subtracting the slip frequency fs from the output frequency reference fo obtained from the frequency calculator 5.

【0021】補正速度基準fcrと、推定速度fmの差
として得られる速度偏差をゼロとするように、速度制御
演算器41でトルクを演算し、トルク基準Trを得る。
このトルク基準Trを割り算器42Aを用いて誘導電動
機の磁束量43Aで割ることによりQ軸電流基準Iqr
を求める。又、誘導電動機の磁束量43Aを磁束飽和関
数43BによってD軸電流基準Idrに変換する。一
方、前記すべり周波数fsは前記Q軸電流基準Iqrを
割り算器42Bを用いて誘導電動機の磁束量43Aで割
ることにより求める。尚、前記速度基準補正信号fcは
次のようにして定める。
The speed control calculator 41 calculates the torque so that the speed deviation obtained as the difference between the corrected speed reference fcr and the estimated speed fm is zero, and the torque reference Tr is obtained.
This torque reference Tr is divided by the magnetic flux amount 43A of the induction motor using the divider 42A to obtain the Q-axis current reference Iqr.
Ask for. Further, the magnetic flux amount 43A of the induction motor is converted into the D-axis current reference Idr by the magnetic flux saturation function 43B. On the other hand, the slip frequency fs is obtained by dividing the Q-axis current reference Iqr by the magnetic flux amount 43A of the induction motor using the divider 42B. The speed reference correction signal fc is determined as follows.

【0022】まず、推定速度fmを絶対値変換器45で
絶対値に変換する。低速時関数発生器46は、この信号
を受け、速度の絶対値に応じた関数を出力する。図2は
この低速時関数発生器46の出力特性の一例を示したも
のである。この例では、低速時関数発生器46は1%か
ら15%の速度の間を凸状に出力するように設定されて
いる。
First, the estimated speed fm is converted into an absolute value by the absolute value converter 45. The low speed function generator 46 receives this signal and outputs a function according to the absolute value of the speed. FIG. 2 shows an example of output characteristics of the low-speed function generator 46. In this example, the low speed function generator 46 is set to output a convex shape between the speeds of 1% and 15%.

【0023】回生負荷トルク時トルク掛算器47は低速
時関数発生器46の出力とトルク基準Trを入力し、回
生負荷トルク時に低速時関数発生器46の出力にトルク
基準Trを掛け、低速且つ回生負荷トルク時に速度基準
補正信号fcを出力する。加算器48は速度基準frの
値とこの速度基準補正信号fcの値を加算し、この結果
得られる補正速度基準fcrを速度制御演算器41の入
力とする。
The torque multiplier 47 at the time of regenerative load torque inputs the output of the low-speed function generator 46 and the torque reference Tr, and multiplies the output of the low-speed function generator 46 at the time of the regenerative load torque by the torque reference Tr to regenerate at low speed. The speed reference correction signal fc is output when the load torque is applied. The adder 48 adds the value of the speed reference fr and the value of the speed reference correction signal fc, and the corrected speed reference fcr obtained as a result is input to the speed control calculator 41.

【0024】電流制御部5の詳細構成は以下の通りであ
る。
The detailed structure of the current controller 5 is as follows.

【0025】誘導電動機3の任意の2相、例えばU相電
流とW相電流を電流検出器6で検出し、これを電流座標
変換器51に入力する。電流座標変換器51は、出力周
波数基準foを積分器55で積分して得られる位相信号
φに基づいて、U相電流とW相電流をQ軸電流IqとD
軸電流Idに変換する。
An arbitrary two phases of the induction motor 3, for example, a U-phase current and a W-phase current are detected by the current detector 6 and input to the current coordinate converter 51. The current coordinate converter 51 converts the U-phase current and the W-phase current into the Q-axis currents Iq and D based on the phase signal φ obtained by integrating the output frequency reference fo with the integrator 55.
Convert to shaft current Id.

【0026】Q軸電流制御演算器52は、前述した速度
制御部4の出力であるQ軸電流基準Iqrと前記Q軸電
流Iqとを比較し、両者の差をゼロにするためのQ軸電
圧基準Vqrを生成する。又、D軸電流制御演算器53
は、速度制御部4の出力であるD軸電流基準Idrと前
記D軸電流Idとを比較し、両者の差をゼロにするため
のD軸電圧基準Vdrを生成する。
The Q-axis current control calculator 52 compares the Q-axis current reference Iqr which is the output of the speed control unit 4 with the Q-axis current Iq, and sets the Q-axis voltage for making the difference between them zero. Generate the reference Vqr. In addition, the D-axis current control calculator 53
Compares the D-axis current reference Idr, which is the output of the speed control unit 4, with the D-axis current Id, and generates the D-axis voltage reference Vdr for making the difference between the two zero.

【0027】電圧座標変換器54は、前記Q軸電圧基準
VqrとD軸電圧基準Vdrを、積分器55からの位相
信号φに基づいて3相電圧基準Vrに変換する。この3
相電圧基準VrはPWM制御器7に与えられ、ここでイ
ンバータ2の各アームのスイッチング素子に与えるゲー
トパルスGpが生成される。
The voltage coordinate converter 54 converts the Q-axis voltage reference Vqr and the D-axis voltage reference Vdr into a three-phase voltage reference Vr based on the phase signal φ from the integrator 55. This 3
The phase voltage reference Vr is given to the PWM controller 7, where the gate pulse Gp given to the switching element of each arm of the inverter 2 is generated.

【0028】また、周波数演算部8の詳細構成は以下の
通りである。
The detailed structure of the frequency calculator 8 is as follows.

【0029】Q軸誘起電圧演算器81は、前記電流制御
部5のQ軸電流制御演算器52で生成されたQ軸電圧基
準Vqrと誘導電動機のインピーダンス82よりQ軸誘
起電圧Eqを演算し、周波数換算器83に出力する。そ
して、このQ軸誘起電圧演算器81の出力であるQ軸誘
起電圧Eqは、周波数換算器83によって出力周波数基
準forに換算される。出力周波数基準forは、起動
時のトルク確保のため設けた周波数基準下限リミッタ8
4によって、出力周波数基準forに下限値を付けた補
正出力周波数基準foに変換され、前述した速度制御部
4における推定速度演算器44に入力される。
The Q-axis induced voltage calculator 81 calculates the Q-axis induced voltage Eq from the Q-axis voltage reference Vqr generated by the Q-axis current control calculator 52 of the current controller 5 and the impedance 82 of the induction motor, Output to the frequency converter 83. The Q-axis induced voltage Eq, which is the output of the Q-axis induced voltage calculator 81, is converted by the frequency converter 83 into the output frequency reference for. The output frequency reference for is the frequency reference lower limit limiter 8 provided to secure torque at startup.
4, the output frequency reference for is converted into a corrected output frequency reference fo having a lower limit value, and is input to the estimated speed calculator 44 in the speed control unit 4 described above.

【0030】前述の速度制御演算器41に入力される推
定速度演算器44からの推定速度fmは、推定速度演算
器44により、力行時は補正出力周波数基準foからす
べり周波数fsを減算し、回生時は補正出力周波数基準
foにすべり周波数fsを加算して求める。
The estimated speed fm from the estimated speed calculator 44 input to the speed control calculator 41 is regenerated by the estimated speed calculator 44 by subtracting the slip frequency fs from the corrected output frequency reference fo during power running. At this time, the slip frequency fs is added to the corrected output frequency reference fo.

【0031】上記のように構成された速度センサレスベ
クトル制御インバータ装置においては、誘導電動機3が
低速で運転されている時、回生負荷トルク量が増大する
と、絶対値変換器45、低速時関数発生器46、回生負
荷トルク時トルク掛算器47および加算器48を介し
て、速度による関数で、回生負荷トルク量に比例した低
速かつ回生負荷トルク時の速度基準補正信号fcを速度
基準frに加算し、速度基準を増加させる。
In the speed sensorless vector control inverter device configured as described above, when the induction motor 3 is operated at a low speed and the regenerative load torque amount increases, the absolute value converter 45 and the low speed function generator. 46, a speed reference correction signal fc at a low speed and at the time of regenerative load torque proportional to the regenerative load torque amount is added to the speed reference fr via a speed multiplier 46 and a torque multiplier 47 at the time of regenerative load torque, Increase speed reference.

【0032】このことにより、誘導電動機3を低速で運
転している時であって、回生負荷トルクが大きくなった
場合でも、出力周波数基準forが周波数基準下限リミ
ッタ84で設けている下限リミットに掛からなくなり、
補正出力周波数基準foとすべり周波数fsから推定速
度演算器44で求めている推定速度fmが実際の誘導電
動機3の速度に合わなくなることが無くなる。従って、
誘導電動機3の電圧位相とインバータ2の出力電圧の位
相ずれを防止でき、十分なトルクを発生できるので、失
速することが無い。
As a result, even when the induction motor 3 is operated at a low speed and the regenerative load torque becomes large, the output frequency reference for falls from the lower limit set by the frequency reference lower limiter 84. Disappeared
The estimated speed fm obtained by the estimated speed calculator 44 from the corrected output frequency reference fo and the slip frequency fs does not become inconsistent with the actual speed of the induction motor 3. Therefore,
Since the phase difference between the voltage phase of the induction motor 3 and the output voltage of the inverter 2 can be prevented and a sufficient torque can be generated, there is no stall.

【0033】尚、低速時、速度による関数で、回生負荷
トルク基準に比例した低速かつ回生負荷トルク時の速度
基準補正信号fcを速度基準frに加算し、速度基準を
増加させても、回生負荷トルク量が減った時点で、速度
基準frは所定の値に落ち着く為、速度基準frの増加
は一時的なものに留まり、問題とはならない。
In addition, at low speed, even if the speed reference is increased by adding the speed reference correction signal fc at a low speed and at the time of regenerative load torque proportional to the regenerative load torque reference to the speed reference fr and increasing the speed reference, Since the speed reference fr settles to a predetermined value when the torque amount decreases, the increase of the speed reference fr is only temporary and does not pose a problem.

【0034】<第2の実施の形態>図3は本発明の第2
の実施の形態に係わる速度センサレスベクトル制御イン
バータ装置の一例を示すブロック図である。この第2の
実施の形態の各部については、図1の第1の実施の形態
に係る速度センサレスベクトル制御インバータ装置の各
部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。
この第2の実施の形態が、第1の実施の形態と異なる点
は、図1の構成から、速度制御部4の低速時関数発生器
46、回生負荷トルク時トルク掛算器47および加算器
48に代えて、低速且つ回生負荷トルク検出器49を使
用した点である。
<Second Embodiment> FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a speed sensorless vector control inverter device according to the embodiment of FIG. With respect to each part of the second embodiment, the same parts as those of the speed sensorless vector control inverter device according to the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The second embodiment differs from the first embodiment in that the low-speed function generator 46, the regenerative load torque-time torque multiplier 47, and the adder 48 of the speed controller 4 are different from the configuration of FIG. Instead of this, a low speed and regenerative load torque detector 49 is used.

【0035】絶対値変換器45に推定速度fmを入力し
て推定速度の絶対値に変換する。低速且つ回生負荷トル
ク時検出器49は絶対値変換器45の出力である推定速
度の絶対値と速度制御演算器41からのトルク基準Tr
を入力し、低速かつ回生負荷トルク時信号Bpを出力す
る。
The estimated speed fm is input to the absolute value converter 45 and converted into an absolute value of the estimated speed. The low speed and regenerative load torque detector 49 detects the absolute value of the estimated speed output from the absolute value converter 45 and the torque reference Tr from the speed control calculator 41.
Is input, and the signal Bp for low speed and regenerative load torque is output.

【0036】この低速かつ回生負荷トルク時信号Bpに
より、周波数基準下限リミッタ84はバイパスされるよ
うに構成されている。
The frequency reference lower limit limiter 84 is configured to be bypassed by the low speed and regenerative load torque signal Bp.

【0037】上記のように構成された速度センサレスベ
クトル制御インバータ装置においては、誘導電動機3を
低速で運転している時、負荷トルクが回生方向で且つ所
定値を越えると、低速且つ回生負荷トルク時検出器49
から低速かつ回生負荷トルク時信号Bpが出力され、周
波数基準下限リミッタ84の入力と出力が短絡され、周
波数基準下限リミッタ84はバイパスされる。すなわ
ち、補正出力周波数基準foは出力周波数基準forそ
のものとなる。このことにより、誘導電動機3が低速で
運転されている時、負荷トルクが回生方向の極性で大き
くなった時も、出力周波数基準foが周波数基準下限リ
ミッタ84で設けている下限リミットに、掛からないよ
うにすることができ、出力周波数基準foとすべり周波
数fsから求めている推定速度fmが実際の誘導電動機
3の速度に合わなくなることが無くなる。従って、誘導
電動機3の電圧位相とインバータ2の出力電圧の位相ず
れを防止でき、十分なトルクを発生出来るので、失速す
ることは無い。
In the speed sensorless vector control inverter device constructed as described above, when the induction motor 3 is operated at a low speed, if the load torque is in the regenerative direction and exceeds a predetermined value, a low speed and regenerative load torque is generated. Detector 49
Outputs a low-speed and regenerative load torque signal Bp, shorts the input and output of the frequency reference lower limit limiter 84, and bypasses the frequency reference lower limit limiter 84. That is, the corrected output frequency reference fo becomes the output frequency reference for itself. As a result, when the induction motor 3 is operated at a low speed, the output frequency reference fo does not fall on the lower limit provided by the frequency reference lower limiter 84 even when the load torque increases with the polarity in the regenerative direction. Thus, the estimated speed fm obtained from the output frequency reference fo and the slip frequency fs does not become inconsistent with the actual speed of the induction motor 3. Therefore, a phase shift between the voltage phase of the induction motor 3 and the output voltage of the inverter 2 can be prevented, and sufficient torque can be generated, so that stall does not occur.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、誘導電動機を低速で運
転している時、負荷トルクが回生方向の極性で大きくな
った場合でも、誘導電動機が失速することの無いように
制御特性を改善した速度センサレスベクトル制御インバ
ータ装置を提供することができる。
According to the present invention, when the induction motor is operated at a low speed, the control characteristic is improved so that the induction motor does not stall even when the load torque becomes large due to the polarity in the regenerative direction. It is possible to provide the speed sensorless vector control inverter device.

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

【図1】 本発明による速度センサレスベクトル制御イ
ンバータ装置の第1の実施の形態を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a speed sensorless vector control inverter device according to the present invention.

【図2】 図1の速度センサレスベクトル制御インバー
タ装置内の低速時関数発生器の動作の一例を示す入出力
図。
2 is an input / output diagram showing an example of the operation of a low-speed function generator in the speed sensorless vector control inverter device of FIG.

【図3】 本発明による速度センサレスベクトル制御イ
ンバータ装置の第2の実施の形態を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of a speed sensorless vector control inverter device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンバータ 2 インバータ 3 誘導電動機 4 速度制御部 5 電流制御部 6 電流検出器 7 PWM制御器 8 周波数演算部 41 速度制御演算器 42A、42B 割り算器 43A 誘導電動機の磁束量 43B 磁束飽和関数 44 推定速度演算器 45 絶対値変換器 46 低速時関数発生器 47 回生負荷トルク時トルク掛算器 48 加算器 49 低速かつ回生負荷トルク時検出器 51 電流座標変換器 52 Q軸電流制御演算器 53 D軸電流制御演算器 54 電圧座標変換器 55 積分器 81 誘導電動機のインピーダンス 82 Q軸誘起電圧演算器 83 周波数換算器 84 周波数基準下限リミッタ 1 converter 2 inverter 3 induction motor 4 Speed control section 5 Current control section 6 Current detector 7 PWM controller 8 Frequency calculator 41 Speed control calculator 42A, 42B divider 43A Induction motor magnetic flux 43B Flux saturation function 44 Estimated speed calculator 45 Absolute value converter 46 Low-speed function generator Torque multiplier for 47 regenerative load torque 48 adder 49 Low speed and regenerative load torque detector 51 Current coordinate converter 52 Q-axis current control calculator 53 D-axis current control calculator 54 Voltage coordinate converter 55 integrator 81 Induction motor impedance 82 Q-axis induced voltage calculator 83 Frequency converter 84 Frequency reference lower limiter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H576 AA06 BB06 CC05 DD02 DD04 EE01 EE09 EE11 EE18 EE19 FF07 GG02 GG04 HA04 HB02 JJ04 LL14 LL22 MM05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5H576 AA06 BB06 CC05 DD02 DD04                       EE01 EE09 EE11 EE18 EE19                       FF07 GG02 GG04 HA04 HB02                       JJ04 LL14 LL22 MM05

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 商用電源を直流に変換するコンバータ
と、この出力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換す
るインバータと、演算で求めた誘導電動機の推定速度と
速度基準を比較し、トルク基準を得るようにした速度制
御部と、前記トルク基準と誘導電動機の磁束量からD、
Q軸電流基準を演算し、このD、Q軸電流基準と、D、
Q座標変換された前記インバータの出力電流とを夫々比
較して、D、Q軸電圧基準を得、このD、Q軸電圧基準
と前記インバータの出力周波数基準とを基に3相電圧基
準を得るようにし、この出力により前記インバータをP
WM制御するようにした電流制御部と、前記Q軸電圧基
準と誘導電動機のインピーダンスから前記出力周波数基
準を演算するようにした周波数演算部とから成り、前記
周波数演算部には、前記出力周波数基準に下限リミット
を付け、補正出力周波数基準を得る手段を設け、前記速
度制御部には、前記Q軸電流基準と前記誘導電動機の磁
束量からすべり周波数を演算し、このすべり周波数と前
記補正出力周波数基準とから誘導電動機の推定速度を求
める手段と、低速運転で且つ回生負荷トルクが所定の値
以上の時、速度の関数でトルク基準に比例した速度基準
補正信号を前記速度基準に加算する手段とを設けたこと
を特徴とする速度センサレスベクトル制御インバータ装
置。
1. A converter for converting a commercial power source into direct current, an inverter for converting this output into alternating current power of an arbitrary frequency and voltage, an estimated speed of an induction motor obtained by calculation and a speed reference, and a torque reference. From the speed control unit adapted to obtain D, from the torque reference and the magnetic flux amount of the induction motor,
The Q-axis current reference is calculated, and the D and Q-axis current references are calculated.
The output currents of the inverters that have undergone the Q coordinate conversion are respectively compared to obtain D and Q axis voltage references, and a three-phase voltage reference is obtained based on the D and Q axis voltage references and the inverter output frequency references. The inverter outputs P
The current control unit is configured to perform WM control, and the frequency calculation unit is configured to calculate the output frequency reference from the Q-axis voltage reference and the impedance of the induction motor. The frequency calculation unit includes the output frequency reference. Is provided with a lower limit to obtain a corrected output frequency reference, and the speed control unit calculates a slip frequency from the Q-axis current reference and the magnetic flux amount of the induction motor, and the slip frequency and the corrected output frequency. Means for obtaining an estimated speed of the induction motor from the reference, and means for adding a speed reference correction signal proportional to the torque reference as a function of the speed to the speed reference when the operation speed is low and the regenerative load torque is a predetermined value or more. A vector control inverter device without a speed sensor, characterized in that:
【請求項2】 商用電源を直流に変換するコンバータ
と、この出力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換す
るインバータと、演算で求めた誘導電動機の推定速度と
速度基準を比較し、トルク基準を得るようにした速度制
御部と、前記トルク基準と誘導電動機の磁束量からD、
Q軸電流基準を演算し、このD、Q軸電流基準と、D、
Q座標変換された前記インバータの出力電流とを夫々比
較して、D、Q軸電圧基準を得、このD、Q軸電圧基準
と前記インバータの出力周波数基準とを基に3相電圧基
準を得るようにし、この出力により前記インバータをP
WM制御するようにした電流制御部と、前記Q軸電圧基
準と誘導電動機のインピーダンスから前記出力周波数基
準を演算するようにした周波数演算部とから成り、前記
周波数演算部には、前記出力周波数基準に下限リミット
を付け、補正出力周波数基準を得る手段を設け、前記速
度制御部には、前記Q軸電流基準と前記誘導電動機の磁
束量からすべり周波数を演算し、このすべり周波数と前
記補正出力周波数基準とから誘導電動機の推定速度を求
める手段と、低速運転で且つ回生負荷トルクが所定の値
以上の時、前記補正出力周波数基準を得る手段をバイパ
スする手段を設けたことを特徴とする速度センサレスベ
クトル制御インバータ装置。
2. A converter for converting a commercial power source into direct current, an inverter for converting this output into alternating current power of an arbitrary frequency and voltage, an estimated speed of an induction motor obtained by calculation and a speed reference, and a torque reference. From the speed control unit adapted to obtain D, from the torque reference and the magnetic flux amount of the induction motor,
The Q-axis current reference is calculated, and the D and Q-axis current references are calculated.
The output currents of the inverters that have undergone the Q coordinate conversion are respectively compared to obtain D and Q axis voltage references, and a three-phase voltage reference is obtained based on the D and Q axis voltage references and the inverter output frequency references. The inverter outputs P
The current control unit is configured to perform WM control, and the frequency calculation unit is configured to calculate the output frequency reference from the Q-axis voltage reference and the impedance of the induction motor. The frequency calculation unit includes the output frequency reference. Is provided with a lower limit to obtain a corrected output frequency reference, and the speed control unit calculates a slip frequency from the Q-axis current reference and the magnetic flux amount of the induction motor, and the slip frequency and the corrected output frequency. A speed sensorless device is provided which includes means for obtaining an estimated speed of the induction motor from the reference and means for bypassing the means for obtaining the corrected output frequency reference when the regenerative load torque is a predetermined value or more at low speed operation. Vector control inverter device.
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