JP2625969B2 - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、誘導電動機のベクトル制御装置に関する。
B.発明の概要 本発明は、すべり周波数制御方式のベクトル制御装置
において、 鉄損分によるトルク軸電流及び磁束軸電流への影響を
取り除いた演算を行って電動機一次電流又は電圧を制御
することにより、 鉄損による補償をしたベクトル制御にしながら制御を
簡単化できるようにしたものである。
において、 鉄損分によるトルク軸電流及び磁束軸電流への影響を
取り除いた演算を行って電動機一次電流又は電圧を制御
することにより、 鉄損による補償をしたベクトル制御にしながら制御を
簡単化できるようにしたものである。
C.従来の技術 すべり周波数制御方式のベクトル制御において、その
基礎となる電圧方程式は、誘導電動機を電気角速度ωで
回転するｄ−ｑ二軸で表すと次の（１）式になり、トル
クＴは（２）式になる。
基礎となる電圧方程式は、誘導電動機を電気角速度ωで
回転するｄ−ｑ二軸で表すと次の（１）式になり、トル
クＴは（２）式になる。
Ｔ＝Ｋ（I2d・I1q−I2q・I1d） …（２） 但し、 V1d,V1q:d軸とｑ軸の一次電圧 I1d,I1q:d軸とｑ軸の一次電流 I2d,V2q:d軸とｑ軸の二次電流 R1,R2:一次，二次抵抗 L1,L2:一次，二次インダクタンス M:一次と二次の相互インダクタンス P:d/dt ω：電源角周波数 ωs:すべり周波数 K:定数 上述の方程式において、ベクトル制御にはｑ軸を二次
電流,d軸を磁束軸となるようにしている。
電流,d軸を磁束軸となるようにしている。
このようなベクトル制御においては、誘導電動機を固
定子に存在するうず電流で発生する鉄損が考慮されてお
らず、鉄損によってトルク変動等を起こす問題がある。
定子に存在するうず電流で発生する鉄損が考慮されてお
らず、鉄損によってトルク変動等を起こす問題がある。
上述の鉄損を二軸法に導入することにより、磁束とト
ルク電流の間の相互干渉を無くし、また駆動領域と回生
領域でのトルク指令と実トルクとの誤差を無くし、さら
に周波数による実トルクの変化を無くした制御方式が提
案されている（例えば、電気学会、産業電力電気応用研
究会、インバータで駆動される誘導機の定数、1987年10
月）。
ルク電流の間の相互干渉を無くし、また駆動領域と回生
領域でのトルク指令と実トルクとの誤差を無くし、さら
に周波数による実トルクの変化を無くした制御方式が提
案されている（例えば、電気学会、産業電力電気応用研
究会、インバータで駆動される誘導機の定数、1987年10
月）。
D.発明が解決しようとする課題 前述の鉄損を考慮した制御方式は、 I1q＝Io（励磁電流一定） I1d＝−（IT＋Io′） 但し、IT:トルク分電流 Io′：鉄損分電流 Rm:鉄損抵抗 ω：電源角周波数 となるよう制御する。
しかし、この制御方式では二次磁束λ2q及びトルクＴ
は、 となる。即ち、二次磁束λ2qは負荷の大きさによって変
動し、すべり周波数ωＳ及びトルクＴはトルク電流指令
1Tに比例しないためその補正制御が複雑になる問題があ
った。
は、 となる。即ち、二次磁束λ2qは負荷の大きさによって変
動し、すべり周波数ωＳ及びトルクＴはトルク電流指令
1Tに比例しないためその補正制御が複雑になる問題があ
った。
本発明の目的は、鉄損補償をしたベクトル制御にしな
がら制御を簡単化できるようにしたベクトル制御装置を
提供するにある。
がら制御を簡単化できるようにしたベクトル制御装置を
提供するにある。
E.課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、誘導電動機の磁束
軸一次電流I1qとこれに直交するトルク軸一次電流I1d及
びすべり周波数ωｓをトルク電流指令IT ＊と励磁電流I0
＊から次式 但し、Rm:鉄損抵抗 M:相互インダクタンス L2:二次インダクタンス R2:二次抵抗 ω：電源角周波数 によって求め、これら電流I1d,I1q及びすべり周波数ω
ｓになるよう誘導電動機の一次電流制御又は電圧制御を
行う構成にしたものである。
軸一次電流I1qとこれに直交するトルク軸一次電流I1d及
びすべり周波数ωｓをトルク電流指令IT ＊と励磁電流I0
＊から次式 但し、Rm:鉄損抵抗 M:相互インダクタンス L2:二次インダクタンス R2:二次抵抗 ω：電源角周波数 によって求め、これら電流I1d,I1q及びすべり周波数ω
ｓになるよう誘導電動機の一次電流制御又は電圧制御を
行う構成にしたものである。
また、一次電流I1d,I1qを によって求める構成、さらにI1qを I1q＝I0 ＊ によって求める構成にしたものである。
F.作用 鉄損を考慮した定常状態での電圧方程式は次式とな
る。但し、ｓはすべり。
る。但し、ｓはすべり。
また、二次磁束λ2d,λ2q及びトルクＴは となり、鉄損抵抗Rmの存在により、ｄ軸磁束λ2dがｑ軸
電流I1q,I2qの影響を受け、逆にｑ軸磁束λ2qがｄ軸電
流I1d,I2dの影響を受ける。また、トルクＴは鉄損抵抗R
mを介して発生するトルク成分が存在する。
電流I1q,I2qの影響を受け、逆にｑ軸磁束λ2qがｄ軸電
流I1d,I2dの影響を受ける。また、トルクＴは鉄損抵抗R
mを介して発生するトルク成分が存在する。
ここで、λ2qが負荷による影響を無くすためにはλ2q
＝一定となるよう（８）式から 但し、Io:無負荷時励磁電流（一定） の電流を流すことが条件になる。また、トルクをトルク
電流ITに比例させるには、I2q＝0,λ2d＝１になるよう
（７）式から の電流を流すことが条件となる。
＝一定となるよう（８）式から 但し、Io:無負荷時励磁電流（一定） の電流を流すことが条件になる。また、トルクをトルク
電流ITに比例させるには、I2q＝0,λ2d＝１になるよう
（７）式から の電流を流すことが条件となる。
従って（10）、（11）式から電流I1dは となるし、電流I1qは（12）式と（11）式から となる。これら電流I1q,I1dを励磁電流IoとI2d（トルク
電流IT）との関係から求めて電動機に与えることによ
り、前述の条件 となり、λ2qが一定となるし、トルクＴは負荷及び周波
数に関係なくトルク電流指令ITに比例する。また、この
ときのすべり周波数ωｓは（６）式の３行目から によって制御すれば良い。
電流IT）との関係から求めて電動機に与えることによ
り、前述の条件 となり、λ2qが一定となるし、トルクＴは負荷及び周波
数に関係なくトルク電流指令ITに比例する。また、この
ときのすべり周波数ωｓは（６）式の３行目から によって制御すれば良い。
以上までのことにより、鉄損を含めた制御にも磁束電
流I1qを（13）式により制御し、トルク電流IT（I1d）を
（12）式により制御し、すべり周波数ωｓを（15）式に
より制御する。
流I1qを（13）式により制御し、トルク電流IT（I1d）を
（12）式により制御し、すべり周波数ωｓを（15）式に
より制御する。
なお、電流I1q、I1dにはRm,ωが係数として含まれる
が、これらは一次周波数の関係であり、一次周波数から
Rm,ωを求めておくことができる。
が、これらは一次周波数の関係であり、一次周波数から
Rm,ωを求めておくことができる。
また、上述の（12）式及び（13）式の各項を具体的に
計算すると第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）に示す周波数
特性になる。
計算すると第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）に示す周波数
特性になる。
但し、 定格出力:0.75KW−4P 定格電圧:200V−50Hz L2＝0.16H,M＝0.153H R2＝1.85Ω,Rm＝6.15Ω の電動機において、第４図（Ａ）には一次電流I1dの第
１項の絶対値特性|I1d1|と第２項の特性|I1d2|とを示
し、第４図（Ｂ）には一次電流I1qの第１項の特性|I1q1
|と第２項の特性|I1q2|を示す。
１項の絶対値特性|I1d1|と第２項の特性|I1d2|とを示
し、第４図（Ｂ）には一次電流I1qの第１項の特性|I1q1
|と第２項の特性|I1q2|を示す。
これら特性から、一次電流I1dの第１項は運転周波数
ωに拘わらずほぼ一定であり、鉄損の影響を受けにくい
ものである。また、一次電流I1qの第２項はほとんど無
視できる。また、一次電流I1dの第２項と一次電流I1qの
第１項とでは前者の方が鉄損の影響が大きい。
ωに拘わらずほぼ一定であり、鉄損の影響を受けにくい
ものである。また、一次電流I1qの第２項はほとんど無
視できる。また、一次電流I1dの第２項と一次電流I1qの
第１項とでは前者の方が鉄損の影響が大きい。
これらの事実から、一次電流I1d及びI1qとしてI1dの
第１項の鉄損抵抗及びI1qの第２項を無視した下記式、 さらにはI1qのRmを無視した I1q＝I0 ＊ …（13″） の簡略化を施すことができる。この簡略化は制御装置の
演算処理を簡単化して演算時間を短縮し、特に周波数ω
の変化に対する演算ステップ数の低減で運転周波数の変
化に対する応答性を高め又は演算速度の低いもので済む
ことになる。
第１項の鉄損抵抗及びI1qの第２項を無視した下記式、 さらにはI1qのRmを無視した I1q＝I0 ＊ …（13″） の簡略化を施すことができる。この簡略化は制御装置の
演算処理を簡単化して演算時間を短縮し、特に周波数ω
の変化に対する演算ステップ数の低減で運転周波数の変
化に対する応答性を高め又は演算速度の低いもので済む
ことになる。
G.実施例 第１図は本発明の一実施例を示す装置構成図であり、
電動機の一次電流制御による場合である。インバータ１
は電流制御部２によって相電流ia ＊、ib ＊、ic ＊に出力
電流制御されて誘導電動機３を駆動し、電動機３の回転
子角速度ωｍが速度検出器４で検出され、この角速度ω
ｍは速度指令Ｎ＊と比較されてPI演算の速度制御増幅器
５にトルク電流指令IT ＊として取り出される。すべり周
波数演算部６は励磁電流指令Io ＊とトルク電流指令IT ＊
とが取り込まれ、前述の（15）式に従ったすべり周波数
ωｓを求める。
電動機の一次電流制御による場合である。インバータ１
は電流制御部２によって相電流ia ＊、ib ＊、ic ＊に出力
電流制御されて誘導電動機３を駆動し、電動機３の回転
子角速度ωｍが速度検出器４で検出され、この角速度ω
ｍは速度指令Ｎ＊と比較されてPI演算の速度制御増幅器
５にトルク電流指令IT ＊として取り出される。すべり周
波数演算部６は励磁電流指令Io ＊とトルク電流指令IT ＊
とが取り込まれ、前述の（15）式に従ったすべり周波数
ωｓを求める。
演算部７及び８は、トルク電流指令IT ＊及び励磁電流
指令Io ＊から前述の（12）式に従った演算を行い、両演
算結果は加算器９による加算によってｄ軸一次電流値I
1dが求められる。同様に、演算部10及び11は、前述の
（13）式に従った演算を行い、両演算結果は加算器12に
よる加算によってｑ軸一次電流値I1qが求められる。
指令Io ＊から前述の（12）式に従った演算を行い、両演
算結果は加算器９による加算によってｄ軸一次電流値I
1dが求められる。同様に、演算部10及び11は、前述の
（13）式に従った演算を行い、両演算結果は加算器12に
よる加算によってｑ軸一次電流値I1qが求められる。
電流指令値演算部13は、電流I1dとI1qから振幅|I1|及
び位相角φ φ＝tan-1（I1d/I1q） …（17） を求め、すべり周波数ωｓと角速度ωｍから一次角周波
数ωｏ ωｏ＝ωｓ＋ωｍ …（18） を求め、各相一次電流指令ia ＊、ib ＊、ic ＊を下記式か
ら求める。
び位相角φ φ＝tan-1（I1d/I1q） …（17） を求め、すべり周波数ωｓと角速度ωｍから一次角周波
数ωｏ ωｏ＝ωｓ＋ωｍ …（18） を求め、各相一次電流指令ia ＊、ib ＊、ic ＊を下記式か
ら求める。
これら電流指令ia ＊、ib ＊、ic ＊は電流制御部２の指
令にされる。
令にされる。
次に、第２図は本発明の他の実施例を示し、前述の
（12′），（13′）式に基づいて構成される場合であ
る。同図が第１図と異なる部分は、演算部７の演算を係
数L2/Mのみを電流IT ＊に乗算し、演算部10と加算器12に
よる演算を省略した点にある。
（12′），（13′）式に基づいて構成される場合であ
る。同図が第１図と異なる部分は、演算部７の演算を係
数L2/Mのみを電流IT ＊に乗算し、演算部10と加算器12に
よる演算を省略した点にある。
この構成により、演算処理数を低減しながら鉄損によ
る誤差を第１図のものと同程度に少なくする。
る誤差を第１図のものと同程度に少なくする。
第３図は本発明の他の実施例を示し、前述の（12′）
と（13″）式に基づいて構成され、第２図において演算
部11を省略し、I0 ＊＝I1qとして演算する。
と（13″）式に基づいて構成され、第２図において演算
部11を省略し、I0 ＊＝I1qとして演算する。
本実施例においては第２図のものよりも演算処理を一
層簡単化しながら鉄損による誤差を少なくする。
層簡単化しながら鉄損による誤差を少なくする。
なお、上述までの実施例では電流基準|I1|,φによる
ベクトル演算を行う場合を示すが、本発明はこれに限定
されることなく、電圧V1d,V1qによるベクトル演算を行
うことで同等の作用効果を得ることができる。
ベクトル演算を行う場合を示すが、本発明はこれに限定
されることなく、電圧V1d,V1qによるベクトル演算を行
うことで同等の作用効果を得ることができる。
H.発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、電動機の鉄損を考慮
したベクトル制御において、鉄損抵抗によるｄ軸とｑ軸
電流との間の干渉分を取り除いて一次電流又は電圧制御
を行うようにしたため、トルク電流指令に比例したトル
ク及びすべり周波数を得て従来の補正制御を不要にする
効果がある。また一次電流I1d,I1qの演算の簡略化を可
能とし、これにより演算速度の向上による応答性の一層
の向上又は制御装置の簡単化を図ることもできる。
したベクトル制御において、鉄損抵抗によるｄ軸とｑ軸
電流との間の干渉分を取り除いて一次電流又は電圧制御
を行うようにしたため、トルク電流指令に比例したトル
ク及びすべり周波数を得て従来の補正制御を不要にする
効果がある。また一次電流I1d,I1qの演算の簡略化を可
能とし、これにより演算速度の向上による応答性の一層
の向上又は制御装置の簡単化を図ることもできる。
第１図は本発明の一実施例を示す装置構成図、第２図及
び第３図は本発明の他の実施例を示す装置構成図、第４
図（Ａ）及び第４図（Ｂ）は本発明に係る一次電流式の
各項特性図である。 １……インバータ、３……誘導電動機、６……すべり周
波数演算部、7,8,10,11……演算部、13……電流指令値
演算部。
び第３図は本発明の他の実施例を示す装置構成図、第４
図（Ａ）及び第４図（Ｂ）は本発明に係る一次電流式の
各項特性図である。 １……インバータ、３……誘導電動機、６……すべり周
波数演算部、7,8,10,11……演算部、13……電流指令値
演算部。
Claims (3)
- 【請求項１】誘導電動機の磁束軸一次電流I1qとこれに
直交するトルク軸一次電流I1d及びすべり周波数ωｓを
トルク電流指令IT ＊と励磁電流指令Io ＊から次式 但し、Rm:鉄損抵抗 M:相互インダクタンス L2:二次インダクタンス R2:二次抵抗 ω：電源角周波数 によって求め、これら電流I1d,I1q及びすべり周波数ω
ｓになるよう誘導電動機の一次電流制御又は電圧制御を
行う構成にしたことを特徴とする誘導電動機のベクトル
制御装置。 - 【請求項２】誘導電動機の磁束軸一次電流I1qとこれに
直交するトルク軸一次電流I1d及びすべり周波数ωｓを
トルク電流指令IT ＊と励磁電流指令Io ＊から次式 但し、Rm:鉄損抵抗 M:相互インダクタンス L2:二次インダクタンス R2:二次抵抗 ω：電源角周波数 によって求め、これら電流I1d,I1q及びすべり周波数ω
ｓになるよう誘導電動機の一次電流制御又は電圧制御を
行う構成にしたことを特徴とする誘導電動機のベクトル
制御装置。 - 【請求項３】誘導電動機の磁束軸一次電流I1qとこれに
直交するトルク軸一次電流I1d及びすべり周波数ωｓを
トルク電流指令IT ＊と励磁電流指令Io ＊から次式 I1q＝Io ＊ 但し、Rm:鉄損抵抗 M:相互インダクタンス L2:二次インダクタンス R2:二次抵抗 ω：電源角周波数 によって求め、これら電流I1d,I1q及びすべり周波数ω
ｓになるよう誘導電動機の一次電流制御又は電圧制御を
行う構成にしたことを特徴とする誘導電動機のベクトル
制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250509A JP2625969B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-10-04 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
| KR89002954A KR960001576B1 (en) | 1988-03-11 | 1989-03-10 | Control system for controlling revolution speed of electric |
| EP89104256A EP0333054B1 (en) | 1988-03-11 | 1989-03-10 | Control system for controlling revolution speed of electric motor |
| US07/322,250 US5155797A (en) | 1987-09-08 | 1989-03-10 | Control system for controlling revolution speed of electric motor |
| DE68915589T DE68915589T2 (de) | 1988-03-11 | 1989-03-10 | Regelsystem zur Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit eines elektrischen Motors. |
| ES89104256T ES2056984T3 (es) | 1988-03-11 | 1989-03-10 | Sistema de control para controlar la velocidad de rotacion de un motor electrico. |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5800088 | 1988-03-11 | ||
| JP63-58000 | 1988-03-11 | ||
| JP63250509A JP2625969B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-10-04 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01311884A JPH01311884A (ja) | 1989-12-15 |
| JP2625969B2 true JP2625969B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=26399089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63250509A Expired - Fee Related JP2625969B2 (ja) | 1987-09-08 | 1988-10-04 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0333054B1 (ja) |
| JP (1) | JP2625969B2 (ja) |
| KR (1) | KR960001576B1 (ja) |
| DE (1) | DE68915589T2 (ja) |
| ES (1) | ES2056984T3 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW221535B (ja) * | 1991-05-20 | 1994-03-01 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | |
| JPH05292753A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-05 | Meidensha Corp | Ｐｗｍインバータの電流検出方法 |
| DE69317642T2 (de) * | 1993-01-11 | 1998-07-09 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Vektorkontrollsystem für Induktionsmotor |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0121792B1 (en) * | 1983-03-10 | 1990-01-03 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Vector control method and system for an induction motor |
| DE3584603D1 (de) * | 1984-08-21 | 1991-12-12 | Hitachi Ltd | Verfahren zur regelung eines durch einen wechselrichter angesteuerten induktionsmotors. |
| JPS61196787A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-08-30 | Fanuc Ltd | 誘導電動機のトルク制御方式 |
| EP0526915B1 (en) * | 1987-09-08 | 1996-06-26 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Control system for controlling revolution speed of electric motor |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63250509A patent/JP2625969B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-03-10 KR KR89002954A patent/KR960001576B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-03-10 DE DE68915589T patent/DE68915589T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-10 ES ES89104256T patent/ES2056984T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-10 EP EP89104256A patent/EP0333054B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0333054A1 (en) | 1989-09-20 |
| ES2056984T3 (es) | 1994-10-16 |
| DE68915589D1 (de) | 1994-07-07 |
| KR890015494A (ko) | 1989-10-30 |
| EP0333054B1 (en) | 1994-06-01 |
| JPH01311884A (ja) | 1989-12-15 |
| DE68915589T2 (de) | 1994-09-15 |
| KR960001576B1 (en) | 1996-02-02 |
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