JP2017147793A - Control device for ac motor and control method for ac motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法に関し、特に、トルクブースト電圧値を設定するトルクブースト電圧値設定部を備える交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法に関する。 The present invention relates to an AC motor control device and an AC motor control method, and more particularly, to an AC motor control device including a torque boost voltage value setting unit for setting a torque boost voltage value and an AC motor control method.
従来、トルクブースト電圧値を設定するトルクブースト電圧値設定部を備える交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an AC motor control device and an AC motor control method including a torque boost voltage value setting unit that sets a torque boost voltage value are known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、トルクブースト電圧を設定する中央処理装置を備える誘導電動機のトルクブースト制御装置が開示されている。このトルクブースト制御装置では、中央処理装置は、誘導電動機に交流電流を供給しながら、トルクブースト電圧を段階的に増大させて、出力電流を検出し、検出された出力電流が、所定の励磁電流設計値以上となった時点のトルクブースト電圧を、出力周波数が0(0Hz)におけるトルクブースト電圧として自動設定するように構成されている。 Patent Document 1 discloses a torque boost control device for an induction motor including a central processing unit that sets a torque boost voltage. In this torque boost control device, the central processing unit increases the torque boost voltage stepwise while supplying an alternating current to the induction motor, detects the output current, and the detected output current is a predetermined excitation current. The torque boost voltage at the time when the value exceeds the design value is automatically set as the torque boost voltage when the output frequency is 0 (0 Hz).
しかしながら、上記特許文献1に記載された誘導電動機のトルクブースト制御装置は、誘導電動機に交流電流を供給しながら、出力周波数が0におけるトルクブースト電圧の設定を行うように構成されている。このため、制御対象となる誘導電動機は、交流電流が供給されている状態であっても、出力周波数が0におけるトルクブースト電圧を設定するために誘導電動機が静止状態(出力周波数が0の状態)であるか、または、出力電流と所定の励磁電流設計値とを比較するために誘導電動機が無負荷状態である必要がある。この場合、制御対象となる誘導電動機として、ファンやポンプ等のように運転開始の時点から(出力周波数が0の状態で)負荷が生じる誘導電動機(交流電動機)を用いることができないという不都合がある。すなわち、上記特許文献1のトルクブースト制御装置では、制御対象となる交流電動機の種類(用途)が限定されるという問題点がある。 However, the torque boost control device for an induction motor described in Patent Document 1 is configured to set a torque boost voltage at an output frequency of 0 while supplying an alternating current to the induction motor. For this reason, even if the induction motor to be controlled is in a state where an alternating current is supplied, the induction motor is in a stationary state (a state where the output frequency is 0) in order to set a torque boost voltage at an output frequency of 0. Or the induction motor needs to be in an unloaded state in order to compare the output current with a predetermined excitation current design value. In this case, there is an inconvenience that an induction motor (AC motor) that generates a load from the start of operation (with an output frequency of 0) such as a fan or a pump cannot be used as an induction motor to be controlled. . That is, the torque boost control device of Patent Document 1 has a problem that the type (application) of the AC motor to be controlled is limited.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、制御対象となる交流電動機の種類が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を自動設定することが可能な交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to prevent a torque boost voltage value while preventing the types of AC motors to be controlled from being limited. It is providing the control apparatus and control method of an AC motor which can set automatically.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による交流電動機の制御装置は、電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値を設定するトルクブースト電圧値設定部を備え、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機を運転させる前に、交流電動機の1次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値を、トルクブースト電圧値として設定するように構成されている。なお、本願明細書では、「交流電動機を運転させる」とは、交流電動機に交流電流を供給して、交流電動機を駆動させることを意味するものとして記載している。また、本願明細書では、「1次抵抗値」とは、交流電動機の1次巻線の抵抗値、電力変換部から交流電動機までの配線抵抗値、および、電力変換部の抵抗成分のうちの少なくとも交流電動機の1次巻線の抵抗値を含む概念として記載している。 In order to achieve the above object, a control device for an AC motor according to a first aspect of the present invention increases a voltage value of an AC voltage applied to an AC motor from a variable voltage and variable frequency power converter. A torque boost voltage value setting unit that sets a torque boost voltage value that is a value, and the torque boost voltage value setting unit sets a primary resistance value of the AC motor and a preset set current value before operating the AC motor. Is set as a torque boost voltage value. In the specification of the present application, “operating an AC motor” is described as meaning that an AC current is supplied to the AC motor to drive the AC motor. In the present specification, the “primary resistance value” means the resistance value of the primary winding of the AC motor, the wiring resistance value from the power conversion unit to the AC motor, and the resistance component of the power conversion unit. It is described as a concept including at least the resistance value of the primary winding of the AC motor.
この発明の第1の局面による交流電動機の制御装置では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部を、交流電動機を運転させる前に、予め演算または記憶された交流電動機の1次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値をトルクブースト電圧値として設定するように構成する。これにより、交流電動機の1次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値に基づいて、トルクブースト電圧値が設定されるので、交流電動機に交流電流を供給して交流電動機を駆動させることなく、トルクブースト電圧値を設定することができる。その結果、運転開始の時点から(周波数が0の状態で)負荷が生じる交流電動機を用いる場合でも、交流電動機を駆動させることなく、周波数が0におけるトルクブースト電圧値を設定することができるので、制御対象となる交流電動機の種類(用途)が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を設定(自動設定)することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect of the present invention, as described above, the torque boost voltage value setting unit calculates the primary resistance value of the AC motor calculated or stored in advance before the AC motor is operated. A multiplication value with a preset current value is set as a torque boost voltage value. Thereby, since the torque boost voltage value is set based on the multiplication value of the primary resistance value of the AC motor and a preset current value, the AC motor is driven by supplying the AC current to the AC motor. Without setting the torque boost voltage value. As a result, even when using an AC motor that generates a load from the start of operation (with a frequency of 0), the torque boost voltage value at a frequency of 0 can be set without driving the AC motor. The torque boost voltage value can be set (automatically set) while preventing the type (application) of the AC motor to be controlled from being limited.
上記第1の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、設定電流値が記憶されている記憶部をさらに備え、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機を運転させる前に、予め交流電動機の1次抵抗値を演算して、記憶部に交流電動機の1次抵抗値を記憶させるように構成されている。このように構成すれば、予め記憶部に記憶された1次抵抗値および設定電流値に基づいて、トルクブースト電圧値を設定することができるので、交流電動機を運転させることなく、トルクブースト電圧値を設定することができる。 The control apparatus for an AC motor according to the first aspect preferably further includes a storage unit in which a set current value is stored, and the torque boost voltage value setting unit is configured in advance of the AC motor before operating the AC motor. The primary resistance value is calculated, and the storage unit is configured to store the primary resistance value of the AC motor. If comprised in this way, since a torque boost voltage value can be set based on the primary resistance value and setting current value which were previously memorize | stored in the memory | storage part, a torque boost voltage value can be set, without driving | operating an AC motor. Can be set.
上記第1の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機の無負荷電流値を設定電流値として設定する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、設定されたトルクブースト電圧値により交流電動機を駆動させた場合、無負荷電流値は比較的小さい(たとえば、定格電流値に比べて小さい)ので、交流電動機の負荷が比較的小さい場合でも、交流電動機に過大な電流が流れるのを抑制することができる。すなわち、比較的負荷が小さい交流電動機を用いる場合に、適切に交流電動機を制御することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect, preferably, the torque boost voltage value setting unit is configured to perform control to set a no-load current value of the AC motor as a set current value. With this configuration, when the AC motor is driven with the set torque boost voltage value, the no-load current value is relatively small (for example, smaller than the rated current value), so the load of the AC motor is compared. Even when the target is small, it is possible to suppress an excessive current from flowing through the AC motor. That is, when an AC motor having a relatively small load is used, the AC motor can be appropriately controlled.
上記第1の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機の定格電流値を設定電流値として設定する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、設定されたトルクブースト電圧値により交流電動機を駆動させた場合、交流電動機の周波数(回転周波数)が比較的小さい時点でも、定格のトルクに近い大きさのトルクを生じさせることができる。その結果、交流電動機の周波数が比較的小さい時点に定格のトルクが必要な負荷を有する交流電動機を制御する場合に、生じるトルクが不足するのを抑制することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect, preferably, the torque boost voltage value setting unit is configured to perform control to set a rated current value of the AC motor as a set current value. If comprised in this way, when an alternating current motor is driven with the set torque boost voltage value, even when the frequency (rotational frequency) of the alternating current motor is relatively small, a torque having a magnitude close to the rated torque is generated. be able to. As a result, when an AC motor having a load that requires a rated torque at the time when the frequency of the AC motor is relatively small is controlled, it is possible to suppress a shortage of the generated torque.
上記第1の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、トルクブースト電圧値設定部は、電力変換部から交流電動機に所定の直流電流を供給して交流電動機に流れる電流値と所定の直流電流の指令電流値との偏差、または、電力変換部から交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる交流電動機の誘起電圧値の演算値、のいずれかの積分演算値を、1次抵抗値として予め演算するように構成されている。このように構成すれば、トルクブースト電圧値を設定する前に、容易に1次抵抗値を演算(測定)することができる。また、交流電動機に所定の直流電流を供給した場合には、交流電動機は駆動しないので、容易に、交流電動機を駆動させずに(周波数が0の状態で)、1次抵抗値を予め演算することができる。 In the control apparatus for an AC motor according to the first aspect, preferably, the torque boost voltage value setting unit supplies a predetermined DC current from the power conversion unit to the AC motor and a current value flowing through the AC motor and a predetermined DC current. The primary resistance value is either the deviation from the command current value or the calculated value of the induced voltage value of the AC motor generated by applying a predetermined voltage from the power converter to the AC motor. It is configured to calculate in advance. With this configuration, it is possible to easily calculate (measure) the primary resistance value before setting the torque boost voltage value. In addition, when a predetermined direct current is supplied to the AC motor, the AC motor is not driven. Therefore, the primary resistance value is easily calculated in advance without driving the AC motor (with the frequency being 0). be able to.
この発明の第2の局面による交流電動機の制御方法では、交流電動機を運転させる前に、交流電動機の1次抵抗値と、予め設定された設定電流値との乗算値を、電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値として設定する。 In the control method for an AC motor according to the second aspect of the present invention, before the AC motor is operated, a multiplication value of the primary resistance value of the AC motor and a preset set current value is set to a variable voltage and a frequency. The torque boost voltage value, which is a voltage value that raises the voltage value of the AC voltage applied to the AC motor from the variable power conversion unit, is set.
この発明の第2の局面による交流電動機の制御方法では、上記のように、予め演算または記憶された交流電動機の1次抵抗値と、予め設定された設定電流値との乗算値を、電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値として設定する。これにより、交流電動機として、運転開始の時点から(周波数が0の状態で)負荷が生じる交流電動機を用いる場合でも、周波数が0におけるトルクブースト電圧値を設定することができるので、制御対象となる交流電動機の種類が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を設定することが可能な交流電動機の制御方法を提供することができる。 In the control method for an AC motor according to the second aspect of the present invention, as described above, the product of the primary resistance value of the AC motor calculated or stored in advance and the preset set current value is set to a variable voltage. In addition, the voltage value of the AC voltage applied to the AC motor from the frequency variable power converter is set as a torque boost voltage value that is a voltage value for raising the voltage value. Thus, even when an AC motor that generates a load from the start of operation (in a state where the frequency is 0) is used as the AC motor, the torque boost voltage value at the frequency of 0 can be set, and thus the control target. An AC motor control method capable of setting a torque boost voltage value while preventing the types of AC motors from being limited can be provided.
本発明によれば、上記のように、制御対象となる交流電動機の種類が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を設定することができる。 According to the present invention, as described above, the torque boost voltage value can be set while preventing the type of the AC motor to be controlled from being limited.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1〜図3を参照して、第1実施形態による交流電動機の制御装置100(以下、「制御装置100」)の構成について説明する。
[First Embodiment]
With reference to FIGS. 1-3, the structure of the control apparatus 100 (henceforth "
(第1実施形態の全体の構成)
図1に示すように、制御装置100は、電力変換部101を介して、交流電動機102の駆動を制御するように構成されている。すなわち、制御装置100と、電力変換部101と、交流電動機102とは、交流電動機102の駆動システムとして構成されている。
(Overall configuration of the first embodiment)
As shown in FIG. 1, the
電力変換部101は、複数のスイッチング素子を含み、制御装置100からの指令(指令電圧V1 *など)に基づいて、複数のスイッチング素子を駆動させて、交流電動機102に電力(交流電流または直流電流)を供給するように構成されている。
The
具体的には、電力変換部101は、電圧値を変更可能(電圧可変)で、かつ、出力周波数を変更可能(周波数可変)に、電力を出力するように構成されている。そして、電力変換部101は、制御装置100から指令電圧V1 *(指令電圧値V*および指令周波数ω*)が伝達されることにより、指令電圧値V*および指令周波数ω*(V(電圧値)/f(周波数)パターン(図2参照))に基づいた交流の電力を、交流電動機102に供給するように構成されている。すなわち、制御装置100は、V/f制御(いわゆる、単純V/f制御)により交流電動機102の制御を行うように構成されている。
Specifically, the
交流電動機102は、3相交流の誘導電動機として構成されており、電力変換部101から供給される交流の電力により、回転駆動するように構成されている。交流電動機102は、たとえば、ファンまたはポンプ等の負荷を駆動するよう構成されている。
The
ここで、第1実施形態では、制御装置100は、交流電動機102を運転させる前に、指令周波数ω*が0における指令電圧値V*のかさ上げ量であるトルクブースト電圧値Vb(図2参照)を設定するように構成されている。なお、本願明細書では、「交流電動機102を運転させる」とは、交流電動機102に交流電圧(交流電流)を印加して、交流電動機102を回転駆動させることを意味し、交流電動機102を駆動させない電流(たとえば、後述する所定の直流電流I1や、無負荷電流I0)を供給する場合を含まない概念として記載している。
Here, in the first embodiment, before operating the
詳細には、第1実施形態では、制御装置100は、予め演算された交流電動機102の1次抵抗演算値R1 ♯(以下、「演算値R1 ♯」)と、予め設定された設定電流値Isとの乗算値を、トルクブースト電圧値Vbとして設定するように構成されている。そして、制御装置100は、設定したトルクブースト電圧値Vbが考慮されたV/fパターン(図2参照)に基づいて、交流電動機102の駆動の制御を行う(運転を開始する)ように構成されている。
Specifically, in the first embodiment,
(制御装置の各部の構成)
図1に示すように、制御装置100は、指令値発生部1と、指令電圧値演算部2と、積分器3と、座標変換器4と、1次抵抗値演算部5と、トルクブースト値設定部6と、電流ベクトル回転器7と、電流検出器8と、操作部9とを備える。なお、指令値発生部1、1次抵抗値演算部5、および、トルクブースト値設定部6は、特許請求の範囲の「トルクブースト電圧値設定部」の一例である。また、図1では、制御装置100の各部を、機能ブロックとして図示しているが、それぞれ別々のハードウェア(たとえば、CPU(Central Processing Unit))として構成されていてもよいし、複数の機能ブロックを含むハードウェアとして構成されていてもよい。
(Configuration of each part of the control device)
As shown in FIG. 1, the
指令値発生部1は、交流電動機102を制御するための指令信号を発生(生成)するように構成されている。また、指令値発生部1は、指令電圧値演算部2と、積分器3と、1次抵抗値演算部5とに接続されている。そして、指令値発生部1は、指令周波数ω*を、指令電圧値演算部2および積分器3に伝達するように構成されている。また、指令値発生部1は、演算値R1 ♯を演算する際には、1次抵抗値演算部5に、指令電流値i1d *を伝達するように構成されている。
The command value generator 1 is configured to generate (generate) a command signal for controlling the
指令電圧値演算部2は、図2に示すように、指令値発生部1から取得した指令周波数ω*と、トルクブースト値設定部6から取得したトルクブースト電圧値Vbとに基づいて、指令電圧値V*を設定するように構成されている。そして、指令電圧値演算部2は、座標変換器4に接続されており、設定した指令電圧値V*を、座標変換器4に伝達するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the command voltage value calculation unit 2 generates a command based on the command frequency ω * acquired from the command value generation unit 1 and the torque boost voltage value V b acquired from the torque boost
図2では、横軸を指令周波数ω*とし、縦軸を指令電圧値V*として、指令周波数ω*に対応する指令電圧値V*を示すグラフ(V/fパターン)の一例を表している。そして、指令電圧値演算部2は、上記のV/fパターンに基づいて、指令周波数ω*の入力に対して、指令電圧値V*を出力するように構成されている。 FIG. 2 shows an example of a graph (V / f pattern) indicating the command voltage value V * corresponding to the command frequency ω * , where the horizontal axis is the command frequency ω * and the vertical axis is the command voltage value V * . . And the command voltage value calculating part 2 is comprised so that command voltage value V * may be output with respect to the input of command frequency ω * based on said V / f pattern.
ここで、図2中の点線は、基本的なV/fパターン(トルクブースト電圧値Vbを0とする場合)を示している。基本的なV/fパターンでは、指令周波数ω*が交流電動機102の基底周波数ωb *未満では、指令電圧値V*が指令周波数ω*に比例するように制御(演算)が行われる。言い換えると、指令電圧値演算部2は、V/fの値が一定(たとえば、定格電圧値Vrate/基底周波数ωb *)になるように制御を行う。そして、指令電圧値演算部2は、指令周波数ω*が、基底周波数ωb *以上では、定格電圧値Vrateを指令電圧値V*として設定するように構成されている。
Here, the dotted line in FIG. 2 shows a basic V / f pattern (when the torque boost voltage value Vb is 0). In the basic V / f pattern, when the command frequency ω * is less than the base frequency ω b * of the
ここで、交流電動機102は、誘導電動機として構成されているため、固定子巻線の抵抗等(1次抵抗)および漏れインダクタンスによる電圧降下が生じる。このため、基本的なV/fパターンに基づいて制御が行われた場合には、この電圧降下に起因して、発生するトルクが不足する場合がある。特に、交流電動機102が駆動する周波数(指令周波数ω*)が低い程、1次抵抗と漏れインダクタンスによる電圧降下の影響が大きくなり、必要とされるトルクを発生させることが困難になる。
Here, since
そこで、図2中の実線に示すように、指令電圧値演算部2は、トルクブースト電圧値Vbにより指令電圧値V*をかさ上げする演算を(制御を)行うように構成されている。具体的には、指令電圧値演算部2は、指令周波数ω*が0の場合に、トルクブースト電圧値Vbを指令電圧値V*として設定するように構成されている。 Therefore, as shown by the solid line in FIG. 2, the command voltage value calculation unit 2 is configured to perform (control) a calculation to raise the command voltage value V * by the torque boost voltage value Vb . Specifically, the command voltage value calculation unit 2 is configured to set the torque boost voltage value Vb as the command voltage value V * when the command frequency ω * is zero.
詳細には、指令電圧値演算部2は、指令周波数ω*が0のときに、指令電圧値V*をトルクブースト電圧値Vbとし、指令周波数ω*が基底周波数ωb *のときに、指令電圧値V*を定格電圧値Vrateとするような1次関数の関係を有するように制御を行う。 Specifically, the command voltage value calculating unit 2, when the command frequency omega * is 0, the command voltage value V * as the torque boost voltage V b, when command frequency omega * is the base frequency omega b * of Control is performed so as to have a linear function relationship in which the command voltage value V * is set to the rated voltage value Vrate .
積分器3は、指令値発生部1から指令周波数ω*を取得して、指令周波数ω*に基づいて、指令位相値θ*を演算するように構成されている。そして、積分器3は、座標変換器4に接続されており、演算した指令位相値θ*を伝達するように構成されている。
The
座標変換器4は、指令電圧値演算部2から指令電圧値V*を、積分器3から指令位相値θ*を、それぞれ取得して、指令電圧値V*と指令位相値θ*とに基づいて、指令電圧V1 *(Vu *、Vv *、Vw *)を演算するように構成されている。そして、座標変換器4は、指令電圧V1 *を電力変換部101に伝達するように構成されている。また、座標変換器4は、1次抵抗値演算部5からの指令電圧値V1d *に基づいて、1次抵抗値演算用の指令電圧V1 **を生成し、電力変換装置101に伝達するように構成されている。
The coordinate converter 4 acquires the command voltage value V * from the command voltage value calculation unit 2 and the command phase value θ * from the
電流ベクトル回転器7は、電流検出器8(図1参照)により検出された3相の検出電流値i♯(交流電動機102の1次電流値)および1次抵抗値演算用の検出電流値i1 ♯を、d−q変換するように構成されている。すなわち、電流ベクトル回転器7は、検出電流値i♯(i1 ♯)を、d軸(磁化)検出電流値id ♯の成分(i1d ♯の成分)と、q軸(トルク)検出電流値iq ♯(i1d ♯の成分)とに分解するように構成されている。 The current vector rotator 7 detects the three-phase detected current value i # (primary current value of the AC motor 102) detected by the current detector 8 (see FIG. 1) and the detected current value i for calculating the primary resistance value. 1 # is configured to be dq converted. That is, the current vector rotator 7 converts the detected current value i # (i 1 # ) into a d-axis (magnetization) detected current value i d # component (i 1d # component) and a q-axis (torque) detected current. It is configured to be decomposed into values i q # (components of i 1d # ).
電流検出器8は、電力変換部101と交流電動機102とを接続する配線の近傍に配置されており、電力変換部101から交流電動機102に供給される電流の電流値(1次電流値)を検出する(検出電流値i♯を取得する)ように構成されている。そして、電流検出器8は、検出電流値i♯を電流ベクトル回転器7に伝達するように構成されている。
The current detector 8 is disposed in the vicinity of the wiring connecting the
操作部9は、操作者からの設定操作を受け付け可能に構成されており、たとえば、キーボード等により構成されている。そして、操作部9は、制御装置100の各部と接続されており、操作者からの設定操作を各部に伝達するように構成されている。たとえば、操作部9は、操作者から、トルクブースト電圧値Vbを設定するモードを実行させる操作、演算値R1 ♯を演算するモードを実行させる操作、および、設定電流値Isを設定するモードを実行させる操作などを受け付けるように構成されている。
The operation unit 9 is configured to accept a setting operation from an operator, and is configured by, for example, a keyboard. And the operation part 9 is connected with each part of the
〈1次抵抗値の演算に関する構成〉
ここで、第1実施形態では、1次抵抗値演算部5は、たとえば、操作部9からの演算値R1 ♯を演算するモードを実行させる操作に基づいて、演算値R1 ♯を予め(トルクブースト電圧値Vbを設定する前に)演算するように構成されている。たとえば、制御装置100は、制御装置100が配備(導入)される際に、このモードが実行されて、演算値R1 ♯を演算し、トルクブースト値設定部6の記憶部61(図3参照)に1次抵抗収束値R1 ♯(0)として記憶するように構成されている。
<Configuration for primary resistance calculation>
Here, in the first embodiment, the primary resistance value calculation unit 5 sets the calculation value R 1 # in advance (for example, based on an operation for executing a mode for calculating the calculation value R 1 # from the operation unit 9 ( It is configured to calculate (before setting the torque boost voltage value Vb ). For example, when the
具体的には、たとえば、1次抵抗値演算部5は、電力変換部101から交流電動機102に所定の直流電流I1(図1参照)を供給して交流電動機102に流れる電流値i1d ♯と所定の直流電流の指令電流値i1d *との偏差(i1d ♯−i1d *)の積分演算値を、演算値R1 ♯(1次抵抗収束値R1 ♯(0))として予め演算するように構成されている。
Specifically, for example, the primary resistance value calculation unit 5 supplies a predetermined DC current I 1 (see FIG. 1) from the
すなわち、1次抵抗値演算部5は、所定の直流電流I1を供給して交流電動機102に流れる電流値i1d ♯に基づいて、演算値R1 ♯を演算することにより、交流電動機102を静止させた状態で、演算値R1 ♯を演算するように構成されている。
That is, the primary resistance value calculation unit 5 supplies the predetermined DC current I 1 and calculates the calculation value R 1 # based on the current value i 1d # flowing in the
詳細には、指令値発生部1は、指令電流値i1d *を生成するとともに、生成した指令電流値i1d *を1次抵抗値演算部5に伝達するように構成されている。 Specifically, the command value generating unit 1, and generates a command current value i 1d *, is configured to transmit the generated command current value i 1d * to the primary resistance value calculation unit 5.
そして、1次抵抗値演算部5は、指令電流値i1d *と、電流ベクトル回転器7からのd軸検出電流値i1d ♯(負の値)とを加算して偏差を算出するように構成されている。そして、1次抵抗値演算部5は、積分演算回路または比例積分演算回路を含み、上記の偏差(i1d *−i1d ♯)に基づいて、演算値R1 ♯を演算(算出)するように構成されている。具体的には、比例積分演算回路の比例ゲインKp、および、積分演算回路(比例積分演算回路)の積分ゲインKiを用いて、たとえば、以下の式(1)または(2)に示す演算値R1 ♯を演算するように構成されている。なお、1次抵抗値演算部5に、積分演算回路が設けられている場合には、式(1)により演算値R1 ♯が演算され、1次抵抗値演算部5に、比例積分演算回路が設けられている場合には、式(2)により演算値R1 ♯が演算される。
そして、1次抵抗値演算部5は、直流電流の電流指令値i1d *と、電流ベクトル回転器7からのd軸検出電流値i1d ♯との偏差が0(略0)となる状態(定常状態)で、1次抵抗収束値R1 ♯(0)(以下、収束値R1 ♯(0))をトルクブースト値設定部6(の記憶部61)に伝達するように構成されている。 Then, the primary resistance value calculation unit 5 is in a state where the deviation between the DC current command value i 1d * and the d-axis detected current value i 1d # from the current vector rotator 7 is 0 (substantially 0). In a steady state), the primary resistance convergence value R 1 # (0) (hereinafter, convergence value R 1 # (0)) is transmitted to the torque boost value setting unit 6 (the storage unit 61). .
〈トルクブースト電圧値の設定に関する構成〉
図3を参照して、トルクブースト電圧値Vbの設定に関する構成(トルクブースト値設定部6)の構成(トルクブースト電圧値Vbを設定するモード)について説明する。
<Configuration for torque boost voltage setting>
With reference to FIG. 3, a configuration (torque boost voltage value Vb setting mode) of a configuration related to setting of torque boost voltage value Vb (torque boost value setting unit 6) will be described.
第1実施形態では、トルクブースト電圧値設定部6は、交流電動機102を運転(通常運転)させる(V/f制御を行う)前に、予め演算された交流電動機102の演算値R1 ♯と予め設定された設定電流値Isとの乗算値を、トルクブースト電圧値Vbとして設定(自動設定)するように構成されている。また、トルクブースト電圧値設定部6は、交流電動機102を静止させた状態で、トルクブースト電圧値Vbとして設定するように構成されている。たとえば、トルクブースト電圧値設定部6は、操作部9からのトルクブースト電圧値Vbを設定するモードを実行させる操作に応じて、トルクブースト電圧値Vbを設定するように構成されている。
In the first embodiment, the torque boost voltage
ここで、交流電動機102の電圧方程式は、V1を1次電圧値、i1を1次電流値、φ2を2次磁束、R1を1次抵抗値、Lσを漏れインダクタンス、ω1を1次周波数、pを微分演算子、dおよびqを回転座標のd軸およびq軸として、以下の式(3)および(4)として表すことが可能である。
ここで、1次周波数ω1が0の場合、上記式(3)および(4)に示す電圧値は、以下の式(5)および(6)に示すようになる。
上記式(5)および(6)から、以下の式(7)が成り立つ。
すなわち、式(7)に示すV1の大きさは、1次周波数ω1が0の場合の1次抵抗値および漏れインダクタンスが考慮された電圧値であるので、このV1の大きさをトルクブースト電圧値Vbとして設定することにより、交流電動機102にとって適切なトルクブースト電圧値Vbとなる。具体的には、1次抵抗値R1の演算値である演算値R1 ♯と、流すべき電流値(式(7)の電流値成分(i1dおよびi1q)に対応する設定電流値Is)との乗算値を、トルクブースト電圧値Vbとして設定することにより、適切なトルクブースト電圧値Vbを設定することが可能である。
That is, since the magnitude of V 1 shown in the equation (7) is a voltage value in consideration of the primary resistance value and the leakage inductance when the primary frequency ω 1 is 0, the magnitude of V 1 is the torque. by setting the boost voltage value V b, the appropriate torque boost voltage value V b for the
ここで、第1実施形態では、トルクブースト電圧値設定部6は、交流電動機102の無負荷電流値I0 ♯を設定電流値Isとして設定する制御(設定電流値Isを設定するモード)を行うように構成されている。
In the first embodiment, (a mode to set the set current value I s) torque boost
具体的には、図3に示すように、トルクブースト値設定部6には、記憶部61が設けられている。記憶部61は、たとえば、不揮発性メモリからなり、記憶部61には、演算値R1 ♯(収束値R1 ♯(0))の情報および設定電流値Isの情報が記憶されている。なお、記憶部61は、特許請求の範囲の「記憶部」の一例である。
Specifically, as shown in FIG. 3, the torque boost
ここで、予め(トルクブースト値設定部6によるトルクブースト電圧値Vbが設定される前であり、たとえば、制御装置100の製造時に設計データの値として)、制御装置100は、交流電動機102の無負荷電流値I0 ♯を取得して、無負荷電流値I0 ♯を設定電流値Isとして記憶部61に記憶するように構成されている。なお、製造時に限らず、制御装置100を、操作部9からの設定電流値Isを設定するモードを実行する操作に応じて、の無負荷電流値I0 ♯を取得するように構成してもよいし、演算値R1 ♯を演算するモードを実行させる操作に応じて、無負荷電流値I0 ♯の測定と演算値R1 ♯の演算とを順次実行するように構成してもよい。
Here, in advance (before the torque boost voltage value V b is set by the torque boost
具体的には、制御装置100は、図1に示すように、電力変換装置101から無負荷状態(負荷(図示せず)に接続されていない状態)の交流電動機102に、所定の1次周波数ω**および所定の1次電圧V**を有する電力(無負荷電流I0)を供給する制御を行うように構成されている。そして、制御装置100は、電流検出器8からの検出電流値i♯を取得して、この時の検出電流値i♯を無負荷電流値I0 ♯として、記憶部61に記憶するように構成されている。なお、無負荷電流値I0 ♯は、交流電動機102の定格電流値Irateよりも小さい。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
そして、図3に示すように、トルクブースト値設定部6には、演算部62が設けられており、演算部62は、記憶部61に記憶された演算値R1 ♯(収束値R1 ♯(0))および設定電流値Is(無負荷電流値I0 ♯)に基づいて、トルクブースト電圧値Vbを演算するように構成されている。すなわち、演算部62は、以下の式(8)を用いて、トルクブースト電圧値Vbを設定するように構成されている。
そして、図2の実線部分に示すように、制御装置100は、設定されたトルクブースト電圧値Vbに基づいて、電力変換部101を介して、交流電動機102の駆動を制御するように構成されている。
2, the
(交流電動機の制御方法)
〈トルクブースト電圧値Vbを設定するための動作〉
図3を参照して、第1実施形態における制御装置100のトルクブースト電圧値Vbを設定するための動作(モード)について説明する。なお、トルクブースト電圧値Vbを設定するための動作は、交流電動機102を運転させる(V/f制御を行う)前に行われる。この例では、トルクブースト値設定部6の記憶部61には、無負荷電流値I0 ♯が予め設定電流値Isとして記憶されている。
(Control method of AC motor)
<Operation for setting torque boost voltage value Vb >
With reference to FIG. 3, an operation (mode) for setting the torque boost voltage value V b of the
まず、第1実施形態では、トルクブースト電圧値Vbを設定する前に(予め)、1次抵抗値演算部5により、演算値R1 ♯(収束値R1 ♯(0))の演算が行われる。具体的には、操作部9からの演算値R1 ♯を演算するモードを実行させる操作に応じて、1次抵抗値演算部5により、電力変換部101から交流電動機102に所定の直流電流I1を供給して交流電動機102に流れる検出電流値i1 ♯のd軸検出電流値i1d ♯と、所定の直流電流の指令電流値i1 *との偏差(i1 *−i1d ♯)の積分演算値を、演算値R1 ♯とする演算(上記式(1)または(2)参照)が行われる。そして、演算値R1 ♯の収束値である収束値R1 ♯(0)が記憶部61に記憶される。
First, in the first embodiment, before the torque boost voltage value V b is set (in advance), the primary resistance value calculation unit 5 calculates the calculated value R 1 # (convergence value R 1 # (0)). Done. Specifically, in accordance with an operation for executing a mode for calculating the calculated value R 1 # from the operation unit 9, the primary resistance value calculation unit 5 causes the
そして、トルクブースト値設定部6は、操作部9からのトルクブースト電圧値Vbを設定するモードを実行させる操作に応じて、演算部62により、記憶部61から演算値R1 ♯と設定電流値Isとが読み出されるとともに、演算値R1 ♯と設定電流値Is(無負荷電流値I0 ♯)との乗算値が、トルクブースト電圧値Vbとして設定される。そして、トルクブースト電圧値Vbを設定するための動作が終了される。
Then, the torque boost
[第1実施形態の効果]
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of the first embodiment]
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態では、上記のように、トルクブースト値設定部6を、交流電動機102を運転させる前に、予め演算された交流電動機102の収束値R1 ♯(0)と予め設定された設定電流値Isとの乗算値を、トルクブースト電圧値Vbとして設定するように構成する。これにより、予め演算された交流電動機102の収束値R1 ♯(0)と予め設定された設定電流値Isとの乗算値に基づいて、トルクブースト電圧値Vbが設定されるので、交流電動機102に交流電流を供給して交流電動機102を駆動させることなく、トルクブースト電圧値Vbを設定することができる。また、演算値R1 ♯は、所定の直流電流I1を交流電動機102に供給することにより、予め演算されるので、演算値R1 ♯は、交流電動機102が駆動されることなく、予め演算される。この結果、運転開始の時点から(指令周波数ω*が0の状態で)負荷が生じる交流電動機102を用いる場合でも、交流電動機102を駆動させることなく、演算値R1 ♯の演算を行い、指令周波数ω*が0におけるトルクブースト電圧値Vbを設定することができる。その結果、制御対象となる交流電動機102の種類(用途)が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値Vbを設定することができる。
In the first embodiment, as described above, the torque boost
また、第1実施形態では、上記のように、トルクブースト値設定部6を、交流電動機102を運転させる前に、予め交流電動機102の演算値R1 ♯を演算して、記憶部61に交流電動機102の演算値R1 ♯を記憶させるように構成する。これにより、予め記憶部61に記憶された演算値R1 ♯および設定電流値Isに基づいて、トルクブースト電圧値Vbを設定することができるので、交流電動機102を運転させることなく、トルクブースト電圧値Vbを設定することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the torque boost
また、第1実施形態では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部6を、交流電動機102の無負荷電流値I0 ♯を設定電流値Isとして設定する制御を行うように構成する。これにより、設定されたトルクブースト電圧値Vbにより交流電動機102を駆動させた場合、無負荷電流値I0 ♯は比較的小さい(たとえば、定格電流値Irate(第2実施形態参照)に比べて小さい)ので、交流電動機102の負荷が比較的小さい場合でも、交流電動機102に過大な電流が流れるのを抑制することができる。すなわち、交流電動機102として比較的負荷が小さい交流電動機102を用いる場合に、適切に交流電動機102を制御することができる。
In the first embodiment, as described above, the torque boost
また、第1実施形態では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部6を、電力変換部101から交流電動機102に所定の直流電流I1を供給して交流電動機102に流れる検出電流値i1d ♯と所定の直流電流I1の指令電流値i1d *との偏差の積分演算値を、演算値R1 ♯(上記式(1)または(2)参照)として予め演算するように構成する。これにより、交流電動機102に所定の直流電流I1を供給した場合に、交流電動機102は駆動しないので、容易に、交流電動機102を駆動させずに(指令周波数ω*が0の状態で)、1次抵抗値(演算値R1 ♯)を予め演算することができる。
In the first embodiment, as described above, the torque boost voltage
[第2実施形態]
次に、図1を参照して、第2実施形態による交流電動機102の制御装置200の構成について説明する。第2実施形態では、設定電流値Isとして無負荷電流値I0 ♯を設定するように構成されていた第1実施形態による制御装置100と異なり、設定電流値Isとして交流電動機102の定格電流値Irateを設定するように構成されている。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the
(第2実施形態による制御装置の構成)
図1に示すように、第2実施形態による制御装置200には、トルクブースト値設定部206が設けられている。そして、図3に示すように、トルクブースト値設定部206の記憶部261には、予め(たとえば、制御装置200の製造時点から)、交流電動機102の定格電流値Irateが記憶されている。なお、定格電流値Irateは、無負荷電流値I0 ♯よりも大きい値である。また、記憶部261には、予め演算された交流電動機102の演算値R1 ♯(収束値R1 ♯(0))が記憶されている。
(Configuration of Control Device according to Second Embodiment)
As shown in FIG. 1, a torque boost
ここで、第2実施形態では、トルクブースト値設定部206は、記憶部261に記憶された定格電流値Irateを設定電流値Isとして設定するとともに、演算値R1 ♯(収束値R1 ♯(0))と設定電流値Is(定格電流値Irate)との乗算値をトルクブースト電圧値Vbとして設定するように構成されている。すなわち、トルクブースト値設定部206は、トルクブースト電圧値Vbを以下の式(9)を用いて演算するように構成されている。
また、第2実施形態による制御装置200のその他の構成は、第1実施形態における制御装置100と同様である。
Moreover, the other structure of the
[第2実施形態の効果]
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effects of Second Embodiment]
In the second embodiment, the following effects can be obtained.
第2実施形態では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部206を、交流電動機102の定格電流値Irateを設定電流値Isとして設定する制御を行うように構成する。これにより、設定されたトルクブースト電圧値Vbにより交流電動機102を駆動させた場合、交流電動機102の周波数(回転周波数)が比較的小さい時点(指令周波数ω*が基底周波数ωb *よりも小さい時点)でも、定格のトルクに近い大きさのトルクを生じさせることができる。その結果、交流電動機102の周波数(指令周波数ω*)が比較的小さい時点に定格のトルクが必要な負荷を有する交流電動機102を制御する場合に、生じるトルクが不足するのを抑制することができる。
In the second embodiment, as hereinabove described, the torque boost voltage
また、第2実施形態による制御装置200のその他の効果は、第1実施形態における制御装置100と同様である。
The other effects of the
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1実施形態および第2実施形態では、トルクブースト電圧値Vbを演算するための1次抵抗値として、演算値R1 ♯の収束値R1 ♯(0)を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、1次抵抗値は、1次抵抗値として推定される値として、収束する前の演算値R1 ♯を、トルクブースト電圧値Vbを演算するための1次抵抗値として用いてもよいし、交流電動機102の1次抵抗値が既知の場合には、この1次抵抗値を予め記憶部61に記憶しておいて、改めて1次抵抗値を演算することなく用いてもよい。
For example, the first embodiment and the second embodiment show an example in which the convergence value R 1 # (0) of the calculated value R 1 # is used as the primary resistance value for calculating the torque boost voltage value V b. However, the present invention is not limited to this. For example, the primary resistance value may be used as a primary resistance value for calculating the torque boost voltage value V b as a value estimated as the primary resistance value, and the calculated value R 1 # before convergence. However, when the primary resistance value of the
また、上記第1実施形態および第2実施形態では、無負荷電流値I0 ♯または定格電流値Irateを設定電流値Isとする例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、設定電流値Isは、交流電動機102の負荷の大きさに応じて、適切な電流値であればよく、たとえば、無負荷電流値I0 ♯と定格電流値Irateとの中間値を設定電流値Isとしてもよいし、トルクブースト値設定部6または206を、操作部9からの設定操作に応じて、無負荷電流値I0 ♯と定格電流値Irateとを切り替え設定可能に構成してもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the no-load current value I 0 ♯ or rated current I rate shows an example in which the set current value I s, the present invention is not limited thereto. That is, the set current value I s may be an appropriate current value according to the magnitude of the load of the
また、上記第1実施形態および第2実施形態では、制御装置100を、電力変換部101から交流電動機102に所定の直流電流I1を供給して交流電動機102に流れる検出電流値i1d ♯と所定の直流電流I1の指令電流値i1d *との偏差の積分演算値を、演算値R1 ♯として予め演算するように構成するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、図4に示す第1実施形態および第2実施形態の変形例による制御装置300のように、電力変換部101から交流電動機102に所定の電圧V10を印加することにより生じる交流電動機102の誘起電圧値Eの演算値である磁束軸電圧値EMの積分演算値を、演算値R1 ♯として予め演算するように構成してもよい。
Further, in the first embodiment and the second embodiment, the
ここで、図4に示すように、変形例による制御装置300は、1次抵抗値演算部305と、電圧ベクトル回転器307と、電圧検出器310とを含む。制御装置300は、トルクブースト電圧値Vbを設定する前に、予め(たとえば、操作部9からの演算値R1 ♯を演算するモードを実行させる操作に基づいて)、演算値R1 ♯を演算するように構成されている。具体的には、制御装置300は、電力変換部101から交流電動機102に所定の電圧V10を印加させる制御を行うように構成されている。そして、電圧検出器310は、交流電動機102に所定の電圧V10を印加することにより生じる交流電動機102の誘起電圧値Eを取得するように構成されている。また、電圧検出器310は、電圧ベクトル回転器307に誘起電圧値Eを伝達し、電圧ベクトル回転器307は、誘起電圧値EのM軸成分(磁束軸に平行な成分)の演算値である磁束軸電圧値EMを1次抵抗値演算部305に伝達するように構成されている。
Here, as shown in FIG. 4, the
そして、1次抵抗値演算部305は、所定の電圧V10が印加されることにより生じる交流電動機102の磁束軸電圧値EMの積分演算値を、演算値R1 ♯として予め演算するように構成されている。詳細には、1次抵抗値演算部305は、磁束軸電圧値EMを積分するか(以下式(10))EMを比例積分する(以下式(11))ことにより、抵抗値R1 ♯を演算するように構成されている。
1 指令値発生部(トルクブースト電圧値設定部)
5、305 1次抵抗値演算部(トルクブースト電圧値設定部)
61、261 記憶部
6、206 トルクブースト値設定部(トルクブースト電圧値設定部)
100、200、300 制御装置(交流電動機の制御装置)
101 電力変換部
102 交流電動機
1 Command value generator (torque boost voltage value setting unit)
5,305 Primary resistance value calculation unit (torque boost voltage value setting unit)
61, 261
100, 200, 300 Control device (AC motor control device)
101
Claims (6)
前記トルクブースト電圧値設定部は、前記交流電動機を運転させる前に、前記交流電動機の1次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値を、前記トルクブースト電圧値として設定するように構成されている、交流電動機の制御装置。 A torque boost voltage value setting unit that sets a torque boost voltage value that is a voltage value that raises the voltage value of the AC voltage applied to the AC motor from the voltage variable and frequency variable power conversion unit,
The torque boost voltage value setting unit sets a multiplication value of a primary resistance value of the AC motor and a preset set current value as the torque boost voltage value before operating the AC motor. The control apparatus of the alternating current motor comprised.
前記トルクブースト電圧値設定部は、前記交流電動機を運転させる前に、予め前記交流電動機の1次抵抗値を演算して、前記記憶部に前記交流電動機の1次抵抗値を記憶させるように構成されている、請求項1に記載の交流電動機の制御装置。 A storage unit storing the set current value;
The torque boost voltage value setting unit is configured to calculate a primary resistance value of the AC motor in advance before operating the AC motor and store the primary resistance value of the AC motor in the storage unit. The control apparatus for an AC motor according to claim 1, wherein
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