JP2005130601A

JP2005130601A - 誘導機制御装置

Info

Publication number: JP2005130601A
Application number: JP2003363209A
Authority: JP
Inventors: Masashi Takagi; 正志高木
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】誘導機周波数が０付近にある状態が継続することにより、誘導機トルクの制御が不能となる。例えば、電気車制御の場合、坂道での後退起動、停止までの電気ブレーキ運転実施時に、問題となる。
【解決手段】誘導機速度を出力する速度演算器を持ち、磁束指令とトルク指令を基に誘導機のトルクを制御する誘導機制御装置に、前記誘導機速度と前記磁束指令を入力し低速用磁束指令を出力する指令加工器を新たに設け、前記磁束指令の代わりに前記低速用磁束指令と前記トルク指令を基に誘導機のトルクを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導機のトルク制御に関するもので、特に、０周波数通過制御に関するものである。

図５は、一従来例を示すブロック図であり、１は指令発生器、２はトルク制御手段、３は電力変換器、４は電流検出器、５は電圧検出器、６は誘導機、７は速度演算器である。以下、図５に従い動作を説明する。

電圧検出器５は、誘導機６の電圧ベクトルｖを検出する。電流検出器４は、誘導機６の電流ベクトルｉを検出する。

速度演算器７は、式（１）〜（３）を基に誘導機速度ωｍを演算する。
ここで、φ２は二次磁束、Ｒ_１は一次抵抗、Ｒ_２は二次抵抗、Ｌ_１は一次インダクタンス、Ｌ_２
は二次インダクタンス、Ｍは相互インダクタンスである。
（１）式の二次磁束φ２の回転角周波数が誘導機周波数ωとなり、（２）式より誘導機すべりωｓが求められる。誘導機６の回転角周波数ωｍは式（３）により求める。

指令発生器１は、誘導機６に与えたい磁束指令φ＊、トルク指令τ＊を発生する。トルク制御手段２は、電流ベクトルｉと誘導機速度ωｍと磁束指令φ＊、トルク指令τ＊を入力し、誘導機速度ωｍで回転している誘導機６に、指令通りのトルクを与える電圧指令ｖ＊を出力する。
電力変換器３は、電圧指令ｖ＊を増幅し、誘導機６に電力を供給する。

以上の構成により、誘導機６は指令通りのトルクと磁束を与えられ、誘導機６のトルクを制御する。（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１６８２７４

従来技術においては、以下に示す問題点がある。
式（１）〜（３）により、誘導機６に供給される電圧と電流から誘導機６の誘導機速度ωｍを演算する場合、誘導機周波数ωが０付近での（１）式の第１項括弧内の演算精度が著しく悪化し、二次磁束φ２の演算精度が悪くなり、誘導機速度ωｍの演算誤差が大きくなる。この状態が継続することにより、実際の速度との誤差が増加して所望のトルクを出力できなくなる。

例えば、誘導機６が逆転している状態から正転へ向かう運転、逆に、誘導機６が正転している状態から逆転へ向かう運転の場合、あるいは、回生減速運転で誘導機６を停止させる運転の場合、図６に示すように、誘導機周波数ωは０を通過することとなり、トルク指令τ＊が低ければ、誘導機周波数ωの０状態が継続し、所望のトルクを出力できなくなる。
電気車制御の場合、坂道での後退起動、停止までの電気ブレーキ運転実施時に、問題となる。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。

前述の問題点を解決するために以下の手段を施す。
請求項１においては、磁束指令φ＊と誘導機速度ωｍを入力し、低速用磁束指令φ０＊を出力する指令加工器８を新たに設ける。
請求項２においては、指令加工器８を以下の構成とする。
１．誘導機速度ωｍと低周波数設定値ω０１と極低周波数設定値ω００を入力し、指令ゲインＧφを出力する磁束指令ゲイン演算器９。
２．指令ゲインＧφと磁束指令φ＊を掛け算して、低速用磁束指令φ０＊を出力する積算器10。
請求項３においては、磁束指令ゲイン演算器９の詳細を示す。すなわち、低周波数設定値ω０１と極低周波数設定値ω００に対して、
ω００＜ωｍ＜ω０１、あるいは、ω０１＜ωｍ＜ω００・・・（４）
という関係に誘導機速度ωｍがある場合、指令ゲインＧφを１より大きな値Ｇφ０とする。また、誘導機速度ωｍが（４）以外であれば、指令ゲインＧφを１とする。

以上の手段を施すことにより、以下の効果が現れる。
低速用磁束指令φ０＊を誘導機速度ωｍによって変化させることにより、誘導機６の磁束が誘導機速度ωｍによって変わり、誘導機すべりωｓが式（２）に則って変化し、誘導機周波数ωが変化する。すなわち、誘導機周波数ωを誘導機速度ωｍによって変化させることができる。

電気車における後退起動や電気ブレーキ運転において、誘導機速度ωｍが小さく誘導機周波数ωが０に近いときφ＊＜φ０＊とすれば式（２）により誘導機すべりωｓは従来に比べて小さくなり、誘導機周波数ωを０から離すことができる。
誘導機６が減速し、誘導機速度ωｍが充分に小さくなったとき、φ０＊＝φ＊とすることにより、誘導機すべりωｓは従来の大きさに戻り、誘導機周波数ωが速やかに０を通過する。

以上のように、誘導機速度ωｍにより誘導機６の磁束を操作することにより、誘導機周波数ωが０付近に滞在する期間を短くすることができ、誘導機周波数ωの０通過が可能となる。

本発明により、誘導機周波数の０通過を速やかに行うことができる。

誘導機６の磁束を誘導機速度ωｍにより操作することにより、誘導機周波数ωの速やかな０通過を実現する。

図１は、本発明の一実施例を示すブロック図であり、８は指令加工器である。以下、図１について図５と異なる点のみを説明する。
指令加工器８は、磁束指令φ＊と誘導機速度ωｍを入力し、低速用磁束指令φ０＊を出力する。トルク制御手段２は、指令発生器１から出力されていた磁束指令φ＊の代わりに、低速用磁束指令φ０＊を入力する。

以上の構成とすることにより、低速用磁束指令φ０＊を誘導機速度ωｍによって変化させることができる。誘導機６の磁束は誘導機速度ωｍによって変わり、誘導機すべりωｓが式（２）に則って変化し、誘導機周波数ωが変化する。すなわち、誘導機周波数ωを誘導機速度ωｍによって変化させることができる。

図２は、指令加工器８の一実施例を示すブロック図であり、９は磁束指令ゲイン演算器、10は積算器である。磁束指令ゲイン演算器９は、誘導機速度ωｍと低周波数設定値ω０１と極低周波数設定値ω００を入力し指令ゲインＧφを出力する。積算器10は、指令ゲインＧφと磁束指令φ＊を掛け算して、低速用磁束指令φ０＊を出力する。

図３は、磁束指令ゲイン演算器９の一演算例を示す図である。ここで、Ｇφ０＞１とする。図４は、図３の如く指令ゲインＧφを変化させたときの誘導機すべりωｓと誘導機周波数ωの変化の様子である。

誘導機６の速度が正値から０へ向かって減速し、誘導機速度ωｍがω００＜ωｍ＜ω０１区間のとき、Ｇφ０＞１とすることにより、誘導機すべりωｓが減少し、誘導機周波数ωが０から離れる。誘導機周波数ωが０から離れることにより、（１）式の第1項括弧内の演算精度悪化を防ぐことができ、二次磁束φ２の演算精度も改善し、誘導機速度ωｍの演算誤差も小さくなる。実際の速度との誤差が減少して所望のトルクを誘導機６に出力できるようになる。

さらに誘導機６が減速し、誘導機速度ωｍがωｍ＜ω００となったとき、Ｇφ０＝１とすることにより、誘導機すべりωｓは従来の大きさに戻り、誘導機周波数ωが速やかに０を通過する。これにより、誘導機周波数ωが０付近に滞在する期間を短くすることができ、誘導機周波数ω＝０状態の継続によるトルク制御性能の悪化を防ぐことができる。

誘導機６の速度が負値から０へ向かって減速する場合も、誘導機６の速度が正値から０へ向かって減速する場合と同様に考えることができる。

以上の構成とすることにより、誘導機周波数ωが０付近に滞在する期間を短くすることができ、誘導機周波数ωの０通過が可能となる。
例えば、誘導機６が逆転している状態から正転へ向かう運転、逆に、誘導機６が正転している状態から逆転へ向かう運転の場合、あるいは、回生減速運転で誘導機６を停止させる運転の場合、図４に示すように、誘導機周波数ωは０を回避することとなり、所望のトルクを出力できるようになる。

誘導機の低速ブレーキ運転時のトルク制御が可能となる。
例えば、電気車における後退起動運転、停止までの電気ブレーキ運転が可能となる。
例えば、クレーン車下降のような低速ブレーキ運転が可能となる。

図１は、本発明の一実施例を示すブロック図である。図２は、本発明の指令加工器の一構成例を示すブロック図である。図３は、本発明の磁束指令ゲイン演算器の一演算例を示す図である。図４は、本発明における誘導機すべり、誘導機周波数の動作概念図である。図５は、一従来例を示すブロック図である。図６は、従来における誘導機すべり、誘導機周波数の動作概念図である。

符号の説明

１指令発生器
２トルク制御手段
３電力変換器
４電流検出器
５電圧検出器
６誘導機
７速度演算器
８指令加工器
９磁束指令ゲイン演算器
10 積算器

τ＊・・・トルク指令
φ＊・・・磁束指令
φ０＊・・・低速用磁束指令
ｖ・・・電圧ベクトル
ｉ・・・電流ベクトル
ｖ＊・・・電圧指令
ωｍ・・・・誘導機速度
ω・・・誘導機周波数
ωｓ・・・誘導機すべり
ω０１・・・低周波数設定値
ω００・・・極低周波数設定値
Ｇφ・・・指令ゲイン

Claims

誘導機速度ωｍを出力する速度演算器を持ち、磁束指令φ＊とトルク指令τ＊を基に誘導機のトルクを制御する誘導機制御装置において、
前記誘導機速度ωｍと前記磁束指令φ＊を入力し低速用磁束指令φ０＊を出力する指令加工器を新たに設け、前記磁束指令φ＊の代わりに前記低速用磁束指令φ０＊と前記トルク指令τ＊を基に誘導機のトルクを制御することを特徴とする誘導機制御装置。
前記指令加工器を、
前記誘導機速度ωｍと低周波数設定値ω０１と極低周波設定値ω００を入力し指令ゲインＧφを出力する磁束指令ゲイン演算器と、前記磁束指令φ＊と前記指令ゲインＧφとを掛けて前記低速用磁束指令φ０＊を出力する積算器とから構成することを特徴とする請求項１記載の誘導機制御装置。
前記磁束指令ゲイン演算器において、
前記低周波設定値ω０１から前記極低周波設定値ω００の区間に前記誘導機速度ωｍがあるときは前記指令ゲインＧφを１より大きな値Ｇφ０とし、それ以外の区間では前記指令ゲインＧφを１とすることを特徴とする請求項２記載の誘導機制御装置。