JP2006050766A - Induction motor drive device and tuning method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ニ重巻線をもつ大容量誘導電動機を二組のインバータで制御する誘導電動機ドライブ装置とそのチューニング方法に関する。 The present invention relates to an induction motor drive device for controlling a large capacity induction motor having double windings by two sets of inverters and a tuning method thereof.
従来のドライブ装置のチューニング法には例えば特許文献1がある。従来技術を図を用いて説明する。
図5は従来技術の例である。図5において、101は3相電源、102はコンバータ、103は平滑コンデンサ、104はインバータ、105は誘導電動機、106は速度指令回路、107はベクトル制御演算回路、108はパルス幅変調(PWM)回路である。また、111は速度検出器、112は電流検出器、120は基本データ設定手段、121はオートチューニング手段である。
For example, Patent Literature 1 discloses a conventional tuning method for a drive device. The prior art will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is an example of the prior art. In FIG. 5, 101 is a three-phase power source, 102 is a converter, 103 is a smoothing capacitor, 104 is an inverter, 105 is an induction motor, 106 is a speed command circuit, 107 is a vector control arithmetic circuit, and 108 is a pulse width modulation (PWM) circuit. It is.
次に動作について説明する。基本データ設定手段120は、誘導電動機105の回路定数を測定するための基本データとして、定格周波数fB、定格回転速度SB、定格電流Im、極数Pmならびに基底電圧VBを設定する。また、オートチューニング手段121は、電流検出器112によって検出された定格回転時における無負荷電流I0 からモータ励磁電流Idsを求め、基本データ設定手段120によって設定される誘導電動機105の定格周波数fBと定格回転速度SBから定格すべり角周波数ωsrを求め、基本データ設定手段120によって設定される誘導電動機105の基底電圧VBと定格周波数fBと無負荷電流I0 より2次インダクタンスL2 を求め、基本データ設定手段120によって設定される誘導電動機5の定格電流Imとモータ励磁電流Idsから定格トルク電流Iqrを求め、定格すべり角周波数ωsrと2次インダクタンスL2とモータ励磁電流Idsと定格トルク電流Iqrより誘導電動機5の2次抵抗R2 を演算設定する。
Next, the operation will be described. The basic data setting means 120 sets the rated frequency fB, the rated rotation speed SB, the rated current Im, the number of poles Pm, and the base voltage VB as basic data for measuring the circuit constants of the
誘導電動機105の回路定数を測定するための基本データとして、定格周波数fB、定格回転速度SB、定格電流Im、極数Pm、基底電圧VBを基本データ設定手段120によってオートチューニング手段に対して設定する。基本データ設定手段120によって設定された誘導電動機105の基本データをオートチューニング手段121が受け、定格周波数fBと基底電圧VBで決まるV/Fパターンで、誘導電動機105を基底周波数fBまで加速する。このときに誘導電動機5に流れる無負荷電流をI0 すると、トルク分電流I1 qは零となるため、次式が成立する。
VB=2π・fB・L1 ・I0 ・・・(1)
(但し、L1 =l1 +M)
I0 =Ids/√3 ・・・(2)
ここで、無負荷電流I0 は電流検出器112によって検出される値であり、(2)式をモータ励磁電流Idsについて展開すると、次式(3)となる。
Ids=I0 ・√3 ・・・(3)
オートチューニング手段121は、電流検出器112より無負荷電流I0 を取り込み、(3)式によってモータ励磁電流Idsを求め、これをベクトル制御演算回路7に設定する。これにより、モータ励磁電流Idsが高精度に設定され、精度のよい磁束制御が行われるようになるというものである。
しかしながら、従来技術は誘導電動機の2重巻線に関するものではなく、このままでは2重巻線の誘導電動機には適用できない。
VB = 2π · fB · L1 · I0 (1)
(However, L1 = l1 + M)
I0 = Ids / √3 (2)
Here, the no-load current I0 is a value detected by the
Ids = I0 · √3 (3)
The auto-tuning means 121 takes in the no-load current I0 from the
However, the prior art is not related to the double winding of the induction motor, and cannot be applied to the double winding induction motor as it is.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、二重巻線の誘導電動機の定数を同定し、同定した定数を誘導電動機ドライブ装置に制御パラメータとして設定することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to identify a constant of a double-winding induction motor and set the identified constant as a control parameter in the induction motor drive device.
請求項1記載の本発明は、固定子に第1巻線と第2巻線の二重巻線をもつ誘導電動機を駆動するドライブ装置であり、第1巻線を駆動する第1インバータと前記第2巻線を駆動する第2インバータで構成されるドライブ装置のチューニング方法において、第2インバータをゲートブロックし、第1インバータで第1巻線を直流電圧励磁をして第1巻線の1次抵抗を同定するステップと、第1インバータをゲートブロックし、第2インバータで第2巻線を直流電圧励磁をして第2巻線の1次抵抗を同定するステップと、第1インバータと第2インバータを動作させて、所定の回転速度で無負荷運転をして、無負荷電流を測定し、第1巻線と第2巻線の1次漏洩インダクタンスと励磁インダクタンスを同定するステップと、誘導電動機をロックし第1インバータと第2インバータから所定の周波数の電圧を印加して電流を測定し、第1巻線と第2巻線の1次漏れインダクタンスと2次漏れインダクタンスを同定するステップと、第2インバータと第1インバータで所定の回転速度で無負荷運転をしている状態で電流指令をゼロにして、電圧指令の減衰量を測定し、第1巻線および第2巻線の2次時定数を求めるステップと、各ステップで求めた誘導電動機の定数をドライブ装置の制御パラメータとして設定するようにしたものである。 The present invention according to claim 1 is a drive device for driving an induction motor having a double winding of a first winding and a second winding on a stator, the first inverter driving a first winding, and the In a tuning method of a drive device constituted by a second inverter that drives a second winding, the second inverter is gate-blocked, and the first winding is DC voltage excited by the first inverter and 1 of the first winding. A step of identifying a secondary resistance, a step of gate-blocking the first inverter, a step of identifying a primary resistance of the second winding by performing DC voltage excitation on the second winding with the second inverter, (2) operating the inverter, performing no-load operation at a predetermined rotational speed, measuring the no-load current, and identifying the primary leakage inductance and the excitation inductance of the first winding and the second winding; Lock the motor Applying a voltage of a predetermined frequency from the first inverter and the second inverter, measuring a current, and identifying a primary leakage inductance and a secondary leakage inductance of the first winding and the second winding; The current command is set to zero in the state where the first inverter is operating at no load at a predetermined rotational speed, the attenuation amount of the voltage command is measured, and the secondary time constants of the first winding and the second winding are obtained. The step and the constant of the induction motor determined in each step are set as the control parameters of the drive device.
請求項2記載の本発明は、請求項1記載の誘導電動機ドライブ装置のチューニング方法において、第1インバータと第2インバータを動作させて誘導電動機を所定の周波数で励磁し、誘導電動機を無負荷回転させ、電圧振幅を可変にして電流を測定し、磁気飽和をもとめるステップを備えるようにしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the tuning method for an induction motor drive device according to the first aspect, the first and second inverters are operated to excite the induction motor at a predetermined frequency, and the induction motor is rotated without load. The voltage amplitude is made variable, the current is measured, and a step for obtaining magnetic saturation is provided.
請求項3記載の本発明は、固定子に第1巻線と第2巻線の二重巻線をもつ誘導電動機を駆動するドライブ装置であり、第1巻線を駆動する第1インバータと前記第2巻線を駆動する第2インバータで構成されるドライブ装置において、速度指令と誘導電動機の速度を入力して、誘導電動機のパラメータからd・q軸電流指令を演算するベクトル制御演算手段と、d・q軸電流指令と第1巻線のd・q軸電流を制御処理をして第1d・q軸電圧指令を生成する第1電流制御手段と、d・q軸電流指令と前記第2巻線のd・q軸電流を制御処理をして第2d・q軸電圧指令を生成する第2電流制御手段と、第1d・q軸電圧指令を第1U・V・W電圧指令に変換する第1座標変換手段と、第2d・q軸電圧指令を第2U・V・W電圧指令に変換する第2座標変換手段と、第1U・V・W電圧指令を第1PWM信号に変換する第1PWM発生手段と、第2U・V・W電圧指令を第2PWM信号に変換する第2PWM発生手段と、第1巻線から第1U・V・W相電流を検出する第1電流検出手段と、第2巻線から第2U・V・W相電流を検出する第2電流検出手段と、第1U・V・W相電流を第1d・q軸電流に変換する第3座標変換手段と、第2U・V・W相電流を第2d・q軸電流に変換する第4座標変換手段と、誘導電動機の同定する定数をチューニング手段に設定する基本データ設定手段とで構成され、チューニング手段は、第2インバータをゲートブロックし、第1インバータで前記第1巻線を直流電圧励磁をして第1巻線の1次抵抗を同定し、第1インバータをゲートブロックし、第2インバータで前記第2巻線を直流電圧励磁をして第2巻線の1次抵抗を同定し、第1インバータと前記第2インバータを動作させて、所定の回転速度で無負荷運転をして、無負荷電流を測定し、第1巻線と第2巻線の1次漏洩インダクタンスと励磁インダクタンスを同定し、誘導電動機をロックし第1インバータと第2インバータから所定の周波数の電圧を印加して電流を測定し、第1巻線と第2巻線の1次漏れインダクタンスと2次漏れインダクタンスを同定し、第2インバータと第1インバータで所定の回転速度で無負荷運転をしている状態で電流指令をゼロにして、電圧指令の減衰量を測定し、第1巻線と第2巻線の2次時定数を求め、求めた誘導電動機の定数をドライブ装置の制御パラメータとして設定するようにしたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a drive device for driving an induction motor having a double winding of a first winding and a second winding on a stator, the first inverter driving a first winding, and the In a drive device composed of a second inverter for driving the second winding, a vector control calculation means for inputting a speed command and the speed of the induction motor and calculating a d / q axis current command from parameters of the induction motor; a first current control means for generating a first d / q-axis voltage command by performing control processing on the d / q-axis current command and the d / q-axis current of the first winding; Second current control means for generating a second d / q-axis voltage command by performing control processing on the d / q-axis current of the winding, and converting the first d / q-axis voltage command into a first U / V / W voltage command The first coordinate conversion means and the second d / q axis voltage command are converted into a second U / V / W voltage command. Second coordinate conversion means; first PWM generation means for converting the first U / V / W voltage command into a first PWM signal; second PWM generation means for converting the second U / V / W voltage command into a second PWM signal; A first current detecting means for detecting a first U / V / W-phase current from one winding; a second current detecting means for detecting a second U / V / W-phase current from a second winding; Identification of third coordinate conversion means for converting W-phase current into first d · q-axis current, fourth coordinate conversion means for converting second U · V · W-phase current into second d · q-axis current, and induction motor identification And a basic data setting means for setting constants in the tuning means. The tuning means gate-blocks the second inverter, and the first inverter excites the first winding with a DC voltage to 1 of the first winding. The secondary resistance is identified and the first inverter is gate-blocked The second winding is DC voltage excited to identify the primary resistance of the second winding, the first inverter and the second inverter are operated, and no load operation is performed at a predetermined rotational speed. Then, the no-load current is measured, the primary leakage inductance and the excitation inductance of the first winding and the second winding are identified, the induction motor is locked, and the voltage of the predetermined frequency is obtained from the first inverter and the second inverter. Apply and measure the current, identify the primary leakage inductance and secondary leakage inductance of the first winding and the second winding, and perform no-load operation at a predetermined rotational speed with the second inverter and the first inverter. The current command is set to zero while the current command is zero, the attenuation of the voltage command is measured, the secondary time constant of the first winding and the second winding is obtained, and the obtained induction motor constant is set as the control parameter of the drive device With something to do That.
請求項4記載の本発明は、請求項3記載の誘導電動機ドライブ装置において、第1インバータと第2インバータを動作させて誘導電動機を所定の周波数で励磁し、誘導電動機を無負荷回転させ、電圧振幅を可変にして電流を測定し、磁気飽和をもとめるようにしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the induction motor drive device according to the third aspect, the first and second inverters are operated to excite the induction motor at a predetermined frequency, the induction motor is rotated without load, and the voltage is increased. The current is measured with variable amplitude, and magnetic saturation is obtained.
本発明によると、二重巻線の誘導電動機の定数を同定し、同定した定数を誘導電動機ドライブ装置に制御パラメータとして設定できる。 According to the present invention, it is possible to identify a constant of a double-winding induction motor and set the identified constant as a control parameter in the induction motor drive device.
本発明の具体的実施例について、図を用いて説明する。図1は、本発明の誘導電動機をチューニングする方法を実現するドライブ装置のブロック図である。図1において、1は3相電源装置、2は3相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ、3は直流電圧平滑電解コンデンサ、4および5はそれぞれ第1インバータ、第2インバータ、6は2重の3相巻線をもつ誘導電動機、7は誘導電動機の第1巻線、8は誘導電動機の第2巻線、9は位置検出手段、10、11はそれぞれ第1電流検出手段、第2電流検出手段である。12はベクトル制御演算手段、13、14はそれぞれ、第1電流制御手段、第2電流制御手段、15は第1座標変換手段、16は第2座標変換手段、17は位置三角関数変換手段、18は位置速度変換手段、19は第3座標変換手段、20は第4座標変換手段、21は第1PWM変換手段、22は第2PWM変換手段、23はオートチューニング手段、24は基本データ設定手段である。 Specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a drive device that realizes a method for tuning an induction motor according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a three-phase power supply device, 2 is a converter that converts a three-phase AC voltage into a DC voltage, 3 is a DC voltage smoothing electrolytic capacitor, 4 and 5 are a first inverter, a second inverter, and 6 are doubles, respectively. Induction motor having three-phase windings, 7 is a first winding of the induction motor, 8 is a second winding of the induction motor, 9 is position detection means, 10 and 11 are first current detection means and second current, respectively. It is a detection means. 12 is a vector control calculation means, 13 and 14 are first current control means and second current control means, 15 is first coordinate conversion means, 16 is second coordinate conversion means, 17 is position trigonometric function conversion means, 18 Is a position / speed conversion means, 19 is a third coordinate conversion means, 20 is a fourth coordinate conversion means, 21 is a first PWM conversion means, 22 is a second PWM conversion means, 23 is an auto-tuning means, and 24 is a basic data setting means. .
次に動作について説明する。ベクトル制御演算手段12は速度指令ω*と誘導電動機の速度ωから誘導電動機のパラメータである1次抵抗R1、2次抵抗R2、1次インダクタンスL1、2次インダクタンスL2、励磁電流Idsを使用して演算し、d軸電流指令Id*、q軸電流指令Iq*を生成する。第1電流制御手段13はd軸電流指令Id*、q軸電流指令Iq*と第1巻線の第1d軸電流Id1、第1q軸電流Iq1を制御演算処理をして、第1d軸電圧指令Vd1*、第1q軸電圧指令Vq1*を生成する。第2電流制御手段14はd軸電流指令Id*、q軸電流指令Iq*と第2巻線の第2d軸電流Id2、第2q軸電流Iq2を制御演算処理をして、第2d軸電圧指令Vd2*、第2q軸電圧指令Vq2*を生成する。第1PWM変換手段は、第1d・q軸電圧指令Vd1*、Vq1*を第1PWM信号PU1*、*PU1*、PV1*、*PV1*、PW1*、*PW1*に変換する。第1PWM信号PU1*、*PU1*、PV1*、*PV1*、PW1*、*PW1*は図示していない第1ゲートドライブ手段で絶縁増幅されて第1インバータ4のゲートをドライブする。第1インバータはゲートがドライブされると誘導電動機の第1巻線にPWMされた電圧を加え、第1巻線電流Iu1、Iv1、Iw1が流れる。第2PWM変換手段は、第2d・q軸電圧指令Vd2*、Vq2*を第1PWM信号PU2*、*PU2*、PV2*、*PV2*、PW2*、*PW2*に変換する。第2PWM信号PU2*、*PU2*、PV2*、*PV2*、PW2*、*PW2*は図示していない第2ゲートドライブ手段で絶縁増幅されて第2インバータ5のゲートをドライブする。第2インバータはゲートがドライブされると誘導電動機の第2巻線にPWMされた電圧を加え、第2巻線電流Iu2、Iv2、Iw2が流れる。第1巻線電流、第2巻線電流が流れると誘導電動機はトルクを発生し、慣性モーメントや負荷に応じて回転する。第1電流検出手段10は第1巻線電流を検出して第3座標変換手段にIu1、Iv1、Iw1を出力する。第3座標変換手段19はIu1、Iv1、Iw1を位置の三角関数で座標変換して第1d・q軸電流Id1、Iq1を生成し、第1電流制御手段とチューニング手段に出力する。第2電流検出手段11は第2巻線電流を検出して第4座標変換手段にIu2、Iv2、Iw2を出力する。第4座標変換手段20はIu1、Iv1、Iw1を位置の三角関数で座標変換してd・q軸電流Id2、Iq2を生成し、第2電流制御手段とオートチューニング手段に出力する。位置検出手段は誘導電動機の回転位置θを検出し、位置θを位置三角関数変換手段17と位置速度変換手段18に出力する。位置三角関数変換手段17は誘導電動機の位置θとd・q軸電流指令Id*、Iq*から誘導電動機の駆動電気角θeを演算して三角関数sin(θe)・cos(θe)を第1・第2・第3・第4・座標変換器に出力する。
Next, the operation will be described. The vector control calculation means 12 uses the primary resistance R1, the secondary resistance R2, the primary inductance L1, the secondary inductance L2, and the excitation current Ids that are parameters of the induction motor from the speed command ω * and the speed ω of the induction motor. The d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * are generated by calculation. The first current control means 13 performs control arithmetic processing on the d-axis current command Id *, the q-axis current command Iq *, the first d-axis current Id1 and the first q-axis current Iq1 of the first winding, and the first d-axis voltage command Vd1 * and a first q-axis voltage command Vq1 * are generated. The second current control means 14 performs control arithmetic processing on the d-axis current command Id *, the q-axis current command Iq *, the second d-axis current Id2 and the second q-axis current Iq2 of the second winding, and performs a second d-axis voltage command. Vd2 * and a second q-axis voltage command Vq2 * are generated. The first PWM conversion means converts the first d · q-axis voltage commands Vd1 *, Vq1 * into first PWM signals PU1 *, * PU1 *, PV1 *, * PV1 *, PW1 *, * PW1 *. The first PWM signals PU1 *, * PU1 *, PV1 *, * PV1 *, PW1 *, * PW1 * are insulated and amplified by a first gate drive means (not shown) to drive the gate of the first inverter 4. When the gate is driven, the first inverter applies a PWM voltage to the first winding of the induction motor, and first winding currents Iu1, Iv1, and Iw1 flow. The second PWM conversion means converts the second d · q-axis voltage commands Vd2 *, Vq2 * into first PWM signals PU2 *, * PU2 *, PV2 *, * PV2 *, PW2 *, * PW2 *. The second PWM signals PU2 *, * PU2 *, PV2 *, * PV2 *, PW2 *, * PW2 * are insulated and amplified by a second gate drive means (not shown) to drive the gate of the
誘導電動機の定数をチューニング手段について説明する。チューニング手段はチューニングのモードが設定されると、まず、基本データ設定手段24により、定格回転速度、極数などをチューニング手段に設定する。次に、チューニング手段は第2インバータゲートブロック信号を発生して第2インバータをゲートブロックし、第1インバータで第1巻線を直流電圧励磁をする。励磁電圧と流れた電流の関係から第1巻線の1次抵抗を同定する。次に、第2インバータゲートブロック信号を解除し、第1ゲートブロック信号を発生して第1インバータをゲートブロックし、第2インバータで第2巻線を直流電圧励磁をする。励磁電圧と流れた電流の関係から第2巻線の1次抵抗を同定する。
The constant of the induction motor will be described with respect to the tuning means. When the tuning mode is set, first, the basic
次に、第1インバータと第2インバータを同時に動作させて、所定の回転速度で無負荷運転をして、無負荷電流を測定する。測定した無負荷電流より誘導電動機の1次漏洩インダクタンスと励磁インダクタンスを同定する。次に誘導電動機をロックし第1インバータと第2インバータから所定の周波数の電圧を印加して電流を測定し、第1巻線と第2巻線の1次漏れインダクタンスと2次漏れインダクタンスを同定する。次に第2インバータと第1インバータで所定の回転速度で無負荷運転をしている状態で電流指令をゼロにして、電圧指令の減衰量を観測し、第1巻線と第2巻線の2次時定数を求める。さらに、同定された誘導電動機の定数を誘導電動機ドライブ装置の制御パラメータとして設定し、チューニングを完了する。
チューニングが完了するとチューニング完了の表示信号を発生してチューニングモードから抜ける準備をする。
Next, the first inverter and the second inverter are operated simultaneously to perform no-load operation at a predetermined rotational speed, and the no-load current is measured. The primary leakage inductance and excitation inductance of the induction motor are identified from the measured no-load current. Next, the induction motor is locked, the voltage of a predetermined frequency is applied from the first inverter and the second inverter, the current is measured, and the primary leakage inductance and the secondary leakage inductance of the first winding and the second winding are identified. To do. Next, with the second inverter and the first inverter operating at no load at a predetermined rotational speed, the current command is set to zero, the attenuation amount of the voltage command is observed, and the first and second windings are observed. Obtain the second-order time constant. Furthermore, the constant of the identified induction motor is set as a control parameter for the induction motor drive device, and the tuning is completed.
When tuning is complete, a tuning completion display signal is generated to prepare for exiting tuning mode.
図2は、本発明のチューニング方法を示すフローチャートである。
図2において、ステップST1からステップST3は誘導電動機の第1巻線の1次抵抗を同定するステップである。ステップST1で第2インバータのゲートをブロックし、ステップST2で第1インバータで第1巻線を直流励磁する。ステップST3で第1巻線の電圧と電流の関係から1次抵抗を同定する。
ステップST4からステップST6は誘導電動機の第2巻線の1次抵抗を同定するステップである。ステップST4で第1インバータのゲートをブロックし、ステップST5で第2インバータで第2巻線を直流励磁する。ステップST6で第2巻線の電圧と電流の関係から1次抵抗を同定する。
ステップST7からステップST9は第1巻線と第2巻線の1次漏れインダクタンスと励磁インダクタンスを同定するステップである。ステップST7で、第1インバータで第1巻線を第2インバータで第2巻線を所定の周波数で励磁し、無負荷運転をする。ステップST8で無負荷電流を測定する。ステップST9で第1巻線と第2巻線の1次漏れインダクタンスと励磁インダクタンスを同定する。
ステップST10からステップST12は第1巻線と第2巻線の1次漏れインダクタンスと2次漏れインダクタンスを同定するステップである。ステップST10で誘導電動機の回転子をロックする。ステップST11で第1インバータで第1巻線を、第2インバータで第2巻線を所定の周波数で励磁する。ステップST12で第1巻線と第2巻線の1次漏れインダクタンスと2次漏れインダクタンスを同定する。
ステップST13とステップST14は2次時定数を同定するステップである。ステップST13で所定の回転速度で無負荷運転をさせ、電流指令を零にする。ステップST14では電流指令を零にしてからの電圧指令を観測し、減衰量から第1巻線と第2巻線の2次時定数を同定する。
ステップ15は同定された誘導電動機の定数に基づいて誘導電動機制御装置の制御パラメータをチューニングする。
このようにして、第1巻線のR11、R12、L11、L12第2巻線のR21、R22を同定して誘導電動機制御装置の制御パラメータに設定する。
図3は、誘導電動機の磁気飽和特性を定数に加えた実施例で、ステップ16とステップ17を備えるようにしたものである。ステップ16で誘導電動機を無負荷運転をして励磁電圧を定格励磁電圧の50%から100%まで変化させる。ステップ17で励磁電圧と励磁電流の関係をみて磁気飽和を同定する。通常運転時は励磁電流指令を与えて2次磁束を発生させるので、磁気飽和を考慮しなければ正確な2次磁束の制御ができないからである。図4は励磁電流と2次磁束の関係を示したものである。励磁電圧と励磁電流の折れ線の座標を誘導電動機ドライブ装置に記憶させ、2次磁束の制御に使用する。
FIG. 2 is a flowchart showing the tuning method of the present invention.
In FIG. 2, steps ST1 to ST3 are steps for identifying the primary resistance of the first winding of the induction motor. In step ST1, the gate of the second inverter is blocked, and in step ST2, the first winding is DC-excited by the first inverter. In step ST3, the primary resistance is identified from the relationship between the voltage and current of the first winding.
Steps ST4 to ST6 are steps for identifying the primary resistance of the second winding of the induction motor. In step ST4, the gate of the first inverter is blocked, and in step ST5, the second inverter is DC-excited by the second inverter. In step ST6, the primary resistance is identified from the relationship between the voltage and current of the second winding.
Steps ST7 to ST9 are steps for identifying the primary leakage inductance and the excitation inductance of the first winding and the second winding. In step ST7, the first inverter is excited with the first inverter, the second inverter is excited with the second winding at a predetermined frequency, and no-load operation is performed. In step ST8, the no-load current is measured. In step ST9, the primary leakage inductance and the excitation inductance of the first winding and the second winding are identified.
Steps ST10 to ST12 are steps for identifying the primary leakage inductance and the secondary leakage inductance of the first winding and the second winding. In step ST10, the rotor of the induction motor is locked. In step ST11, the first inverter excites the first winding and the second inverter excites the second winding at a predetermined frequency. In step ST12, the primary leakage inductance and the secondary leakage inductance of the first winding and the second winding are identified.
Steps ST13 and ST14 are steps for identifying a secondary time constant. In step ST13, no-load operation is performed at a predetermined rotational speed, and the current command is set to zero. In step ST14, the voltage command after the current command is set to zero is observed, and the secondary time constants of the first winding and the second winding are identified from the attenuation.
In this way, R11, R12, L11, L12 of the first winding, R21, R22 of the second winding are identified and set as control parameters of the induction motor control device.
FIG. 3 shows an embodiment in which the magnetic saturation characteristic of the induction motor is added to a constant, and includes
経済的な汎用の半導体スイッチング素子の容量をはるかに超えた容量の誘導電動機を駆動するには多重巻線電動機と複数のインバータの組み合わせが不可欠である。特に電動射出成形機や電動プレス機械の大形化には適用が期待できる。 In order to drive an induction motor having a capacity far exceeding the capacity of an economical general-purpose semiconductor switching element, a combination of a multi-winding motor and a plurality of inverters is indispensable. In particular, application can be expected to increase the size of electric injection molding machines and electric press machines.
1 3相電源装置
2 コンバータ
3 電解コンデンサ
4 第1インバータ
5 第2インバータ
6 2重巻線誘導電動機
7 第1巻線
8 第2巻線
9 位置検出手段
10 第1電流検出手段
11 第2電流検出手段
12 ベクトル制御演算手段
13 第1電流制御手段
14 第2電流制御手段
15 第1座標変換手段
16 第2座標変換手段
17 位置三角関数変換手段
18 位置速度変換手段
19 第3座標変換手段
20 第4座標変換手段
21 第1PWM変換手段
22 第2PWM変換手段
23 チューニング手段
24 基本データ設定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3 phase power supply device 2 Converter 3 Electrolytic capacitor 4
Claims (4)
前記第2インバータをゲートブロックし、前記第1インバータで前記第1巻線を直流電圧励磁をして前記第1巻線の1次抵抗を同定するステップと、
前記第1インバータをゲートブロックし、前記第2インバータで前記第2巻線を直流電圧励磁をして前記第2巻線の1次抵抗を同定するステップと、
前記第1インバータと前記第2インバータを動作させて、所定の回転速度で無負荷運転をして、無負荷電流を測定し、前記第1巻線と前記第2巻線の1次漏洩インダクタンスと励磁インダクタンスを同定するステップと、
前記誘導電動機をロックし前記第1インバータと前記第2インバータから所定の周波数の電圧を印加して電流を測定し、前記第1巻線と前記第2巻線の1次漏れインダクタンスと2次漏れインダクタンスを同定するステップと、
前記第2インバータと前記第1インバータで所定の回転速度で無負荷運転をしている状態で電流指令をゼロにして、電圧指令の減衰量を測定し、前記第1巻線および第2巻線の2次時定数を求めるステップと、
各ステップで求めた誘導電動機の定数をドライブ装置の制御パラメータとして設定することを特徴とする誘導電動機ドライブ装置のチューニング方法。 A drive device for driving an induction motor having a double winding of a first winding and a second winding on a stator, wherein a first inverter that drives the first winding and a second drive that drives the second winding In a tuning method of a drive device composed of two inverters,
Gate-blocking the second inverter and direct voltage excitation of the first winding with the first inverter to identify a primary resistance of the first winding;
Identifying the primary resistance of the second winding by gate-blocking the first inverter and exciting the second winding with a DC voltage with the second inverter;
The first inverter and the second inverter are operated, the no-load operation is performed at a predetermined rotational speed, the no-load current is measured, the primary leakage inductance of the first winding and the second winding, Identifying the excitation inductance;
The induction motor is locked, a voltage of a predetermined frequency is applied from the first inverter and the second inverter, current is measured, and primary leakage inductance and secondary leakage of the first winding and the second winding are measured. Identifying the inductance; and
The current command is set to zero in a state in which no load operation is performed at a predetermined rotational speed by the second inverter and the first inverter, the attenuation amount of the voltage command is measured, and the first winding and the second winding are measured. Obtaining a second order time constant of
A method of tuning an induction motor drive device, wherein the constant of the induction motor obtained in each step is set as a control parameter of the drive device.
速度指令と前記誘導電動機の速度を入力して、前記誘導電動機のパラメータからd・q軸電流指令を演算するベクトル制御演算手段と、
前記d・q軸電流指令と前記第1巻線のd・q軸電流を制御処理をして第1d・q軸電圧指令を生成する第1電流制御手段と、
前記d・q軸電流指令と前記第2巻線のd・q軸電流を制御処理をして第2d・q軸電圧指令を生成する第2電流制御手段と、
前記第1d・q軸電圧指令を第1U・V・W電圧指令に変換する第1座標変換手段と、
前記第2d・q軸電圧指令を第2U・V・W電圧指令に変換する第2座標変換手段と、
前記第1U・V・W電圧指令を第1PWM信号に変換する第1PWM発生手段と、
前記第2U・V・W電圧指令を第2PWM信号に変換する第2PWM発生手段と、
前記第1巻線から第1U・V・W相電流を検出する第1電流検出手段と、
前記第2巻線から第2U・V・W相電流を検出する第2電流検出手段と、
前記第1U・V・W相電流を第1d・q軸電流に変換する第3座標変換手段と、
前記第2U・V・W相電流を第2d・q軸電流に変換する第4座標変換手段と、
前記誘導電動機の同定する定数をチューニング手段に設定する基本データ設定手段とで構成され、
前記チューニング手段は、
前記第2インバータをゲートブロックし、前記第1インバータで前記第1巻線を直流電圧励磁をして前記第1巻線の1次抵抗を同定し、
前記第1インバータをゲートブロックし、前記第2インバータで前記第2巻線を直流電圧励磁をして前記第2巻線の1次抵抗を同定し、
前記第1インバータと前記第2インバータを動作させて、所定の回転速度で無負荷運転をして、無負荷電流を測定し、前記第1巻線と前記第2巻線の1次漏洩インダクタンスと励磁インダクタンスを同定し、
前記誘導電動機をロックし前記第1インバータと前記第2インバータから所定の周波数の電圧を印加して電流を測定し、前記第1巻線と前記第2巻線の1次漏れインダクタンスと2次漏れインダクタンスを同定し、
前記第2インバータと前記第1インバータで所定の回転速度で無負荷運転をしている状態で電流指令をゼロにして、電圧指令の減衰量を測定し、前記第1巻線と前記第2巻線の2次時定数を求め、
求めた誘導電動機の定数をドライブ装置の制御パラメータとして設定することを特徴とする誘導電動機ドライブ装置。 A drive device for driving an induction motor having a double winding of a first winding and a second winding on a stator, wherein a first inverter that drives the first winding and a second drive that drives the second winding In a drive device composed of two inverters,
A vector control calculation means for inputting a speed command and the speed of the induction motor and calculating a d / q-axis current command from the parameters of the induction motor;
A first current control means for generating a first d / q-axis voltage command by performing a control process on the d / q-axis current command and the d / q-axis current of the first winding;
A second current control means for generating a second d / q-axis voltage command by performing a control process on the d / q-axis current command and the d / q-axis current of the second winding;
First coordinate conversion means for converting the first d / q-axis voltage command into a first U / V / W voltage command;
Second coordinate conversion means for converting the second d / q-axis voltage command into a second U / V / W voltage command;
First PWM generating means for converting the first U / V / W voltage command into a first PWM signal;
Second PWM generating means for converting the second U, V, W voltage command into a second PWM signal;
First current detection means for detecting a first U / V / W phase current from the first winding;
Second current detection means for detecting a second U / V / W phase current from the second winding;
Third coordinate conversion means for converting the first U / V / W-phase current into first d / q-axis current;
A fourth coordinate conversion means for converting the second U / V / W phase current into a second d / q axis current;
A basic data setting means for setting a constant for identifying the induction motor in the tuning means,
The tuning means includes
The second inverter is gate-blocked, the first inverter is DC voltage excited with the first inverter to identify the primary resistance of the first winding,
The first inverter is gate-blocked, and the second inverter is DC voltage excited with the second inverter to identify the primary resistance of the second winding,
The first inverter and the second inverter are operated, the no-load operation is performed at a predetermined rotational speed, the no-load current is measured, the primary leakage inductance of the first winding and the second winding, Identify the excitation inductance,
The induction motor is locked, a voltage of a predetermined frequency is applied from the first inverter and the second inverter, current is measured, and primary leakage inductance and secondary leakage of the first winding and the second winding are measured. Identify the inductance,
The current command is set to zero in a state in which no load operation is performed at a predetermined rotational speed by the second inverter and the first inverter, the attenuation amount of the voltage command is measured, and the first winding and the second winding are measured. Find the second-order time constant of the line
An induction motor drive device, wherein the obtained constant of the induction motor is set as a control parameter of the drive device.
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---|---|---|---|
JP2004227784A JP2006050766A (en) | 2004-08-04 | 2004-08-04 | Induction motor drive device and tuning method therefor |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007267510A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Inverter driver and driving method |
JP2009213331A (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Controller for induction motor |
JP2013143888A (en) * | 2012-01-12 | 2013-07-22 | Hitachi Ltd | Power conversion section controller, motor characteristic measurement method and program |
-
2004
- 2004-08-04 JP JP2004227784A patent/JP2006050766A/en active Pending
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