JP2638949B2 - Control method of induction machine - Google Patents

Control method of induction machine

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JP2638949B2
JP2638949B2 JP63168445A JP16844588A JP2638949B2 JP 2638949 B2 JP2638949 B2 JP 2638949B2 JP 63168445 A JP63168445 A JP 63168445A JP 16844588 A JP16844588 A JP 16844588A JP 2638949 B2 JP2638949 B2 JP 2638949B2
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徳和 遠藤
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、電気自動車などに用いる誘導電動機の制
御方法、特にそのエネルギー効率の改善に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for controlling an induction motor used in an electric vehicle or the like, and more particularly to an improvement in energy efficiency thereof.

[従来の技術] 従来から交流電動機のトルク制御として、1次電流を
励磁電流とトルク電流に分解して考えるベクトル制御が
広く行われている。そして、誘導電動機のベクトル制御
は通常励磁電流を一定値としておき、トルク電流を変更
して出力トルクを制御している。
[Prior Art] Conventionally, as torque control of an AC motor, vector control that considers a primary current to be decomposed into an excitation current and a torque current has been widely performed. In the vector control of the induction motor, the exciting current is usually set to a constant value, and the torque current is changed to control the output torque.

また、特公昭61−59071号公報には誘導電動機の回転
数が所定値まで増加した時には、励磁電流を減少させる
界磁弱め制御について示されている。
Japanese Patent Publication No. 61-59071 discloses field weakening control for reducing the exciting current when the rotation speed of the induction motor increases to a predetermined value.

さらに、特開昭58−49092号公報には、誘導電動機の
低負荷時において、励磁電流を予め定められた一定の比
率で減少し、界磁弱め制御を行うことが示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-49092 discloses that when the induction motor is under a low load, the exciting current is reduced at a predetermined constant ratio to perform field weakening control.

また、各出力トルク毎に最適な励磁電流値、トルク電
流値を実験により求めておき、この実験データに基づい
て、励磁電流値、トルク電流値を制御する方法も知られ
ている。
There is also known a method in which the optimum excitation current value and torque current value are determined for each output torque by an experiment, and the excitation current value and the torque current value are controlled based on the experimental data.

そして、前記励磁電流を変化させて誘導電動機を最大
効率で運転するための制御が電気学会回転機研究会資料
85−3に示されている。
The control for operating the induction motor at the maximum efficiency by changing the exciting current is performed by the IEEJ Rotary Machine Study Group.
85-3.

この従来における制御は銅損が最少となるようにすべ
り周波数を定め、この回転速度に依存することなく一定
に定められるすべり周波数に応じて励磁電流を変化させ
ることによって誘導電動機を高効率で運転制御するもの
である。
This conventional control determines the slip frequency so that copper loss is minimized, and controls the induction motor with high efficiency by changing the excitation current according to the slip frequency that is fixed without depending on the rotation speed. Is what you do.

[発明が解決しようとする課題] このような従来の誘導電動機の制御方法においては、
次のような課題があった。
[Problem to be Solved by the Invention] In such a conventional method of controlling an induction motor,
There were the following issues.

(A)励磁電流を一定とする場合は、低負荷時にエネル
ギーの損失が大きいという問題があった。
(A) When the exciting current is kept constant, there is a problem that a large amount of energy is lost when the load is low.

つまり、励磁電流を一定値とする場合は必要とされる
最大トルクに対応する値に励磁電流を固定する必要があ
る。このため、低負荷領域においては、励磁電流が必要
以上に大きくなり、エネルギー損失が大きくなるという
問題があった。そして、特に電気自動車の駆動源として
の誘導電動機のような場合、発進時、急加速時、登り坂
走行時など高負荷の場合が多くある。このため、このよ
うな高トルク時に合わせて励磁電流値を設定すると、低
トルク時のエネルギーロスが非常に大きくなる。
That is, when the excitation current is set to a constant value, it is necessary to fix the excitation current to a value corresponding to the required maximum torque. For this reason, in the low load region, there is a problem that the exciting current becomes unnecessarily large and energy loss increases. In particular, in the case of an induction motor as a drive source of an electric vehicle, there are many cases where the load is high, such as when starting, when rapidly accelerating, and when traveling uphill. Therefore, if the exciting current value is set in accordance with such a high torque, the energy loss at a low torque becomes extremely large.

(B)特公昭61−59071号公報記載のように高回転時に
界磁弱め制御を行っても、低負荷時のエネルギー損失を
減少することはできない。
(B) Even if the field weakening control is performed at a high rotation as described in JP-B-61-59071, the energy loss at a low load cannot be reduced.

(C)特開昭58−49092号公報記載のように、低負荷時
に界磁弱め制御を行えば、ある程度のエネルギーロスの
改善は図れる。しかし、励磁電流値を最適値にできる訳
ではなく、十分なエネルギー効率の改善は図れなかっ
た。また、トルク電流と励磁電流の配分を変更すると、
磁束が励磁電流に対して一次遅れになっていることに起
因して、過渡的にトルクはこれらの積に比例しなくなり
最適化制御と正確なトルク制御が行えなかった。
(C) As described in JP-A-58-49092, if the field weakening control is performed at a low load, the energy loss can be reduced to some extent. However, the excitation current value cannot be optimized, and sufficient energy efficiency cannot be improved. Also, if the distribution of torque current and excitation current is changed,
Due to the first order delay of the magnetic flux with respect to the exciting current, the torque transiently becomes in proportion to the product of these, and the optimization control and the accurate torque control cannot be performed.

(D)最適値を予め求めた実験データによって求める方
法によれば、かなりの場合に適当な励磁電流、トルク電
流の設定が行え、エネルギーロスを減少できる。しか
し、この方法で精度を上げるためには、実験量をそれだ
け多くしなければならず、また実験条件の設定上の都合
上すべての場合に十分な対応をすることは困難であっ
た。
(D) According to the method of obtaining the optimum value from experimental data obtained in advance, appropriate excitation current and torque current can be set in a considerable number of cases, and energy loss can be reduced. However, in order to increase the accuracy by this method, the amount of experiment must be increased accordingly, and it is difficult to sufficiently cope with all cases due to the setting of experimental conditions.

(E)すべり周波数を銅損最少となるように定め、これ
によって励磁電流を制御する場合、前記すべり周波数の
選択には鉄損成分が無視されており、このために、回転
数によらず、すべり周波数は一定値となっていた。しか
しながら、実際上鉄損成分が相当大きな損失を形成する
ので、この従来の方式では充分に予期した成果を上げる
ことができなかった。
(E) When the slip frequency is determined so as to minimize the copper loss, and thereby the exciting current is controlled, the iron loss component is ignored in the selection of the slip frequency, and therefore, regardless of the rotation speed, The slip frequency was constant. However, since the iron loss component actually forms a considerable loss, this conventional method has not been able to achieve the expected results sufficiently.

この発明は、このような課題を解決するためになされ
たものであって、すべり角周波数を誘導電動機の特性値
から演算算出した銅損及び鉄損を最小とする、回転数に
依存した最適すべり角周波数とした状態で、励磁電流、
トルク電流を変更して、出力トルクを制御することによ
って、常にエネルギー効率を最適に保つことができる誘
導電動機の制御方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and an optimal slip depending on a rotation speed, which minimizes a copper loss and an iron loss whose slip angular frequency is calculated from characteristic values of an induction motor. Excitation current,
It is an object of the present invention to provide a control method of an induction motor that can always keep energy efficiency optimal by changing a torque current and controlling an output torque.

[課題を解決するための手段] この発明の誘導電動機の制御方法は、トルク指令値に
基づいて誘導電動機への電力供給を制御する誘導電動機
の制御方法において、上記誘導電動機の1次側抵抗、2
次側抵抗、相互インダクタンス、2次側リアクタンス及
び鉄損抵抗の各特性値から誘導電動機における銅損及び
鉄損を最小とする最適すべり角周波数を次式によって演
算算出し、 ωsmin=[(R1+RM)R2 2/ {M2R2+R1(L2+l2}]0.5 (ここで、ωsminは最適すべり角周波数、R1は1次側抵
抗、R2は2次側抵抗、Mは1次側2次側の相互インダク
タンス、L2は2次側インダクタンス、l2は2次側漏れイ
ンダクタンス、RMは鉄損抵抗である) 所定のトルク変動領域内において、回転数に応じて鉄
損抵抗RMを変化させることにより、この最適すべり角周
波数ωsminを回転数に応じて変化させ、励磁電流及びト
ルク電流を求め、誘導電動機の出力トルクを上記トルク
指令値に応じたものとすることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The control method for an induction motor according to the present invention is a control method for an induction motor that controls power supply to the induction motor based on a torque command value. 2
From the characteristic values of the secondary side resistance, mutual inductance, secondary side reactance and iron loss resistance, the optimum slip angular frequency for minimizing copper loss and iron loss in the induction motor is calculated and calculated by the following equation, and ωsmin = [(R 1 + R M ) R 2 2 / {M 2 R 2 + R 1 (L 2 + l 2 ) 2 }] 0.5 (where ωsmin is the optimal slip angular frequency, R 1 is the primary resistance, and R 2 is the secondary resistance , M is the mutual inductance of the primary secondary, L 2 is the secondary inductance, l 2 is the secondary leakage inductance, R M is iron loss resistance) at a given torque fluctuation region, the rotational speed by changing the core-loss resistance R M according those, the optimum slip angular frequency ωsmin changed according to the rotational speed, obtains the excitation current and the torque current, the output torque of the induction motor according to the torque command value It is characterized by the following.

[作用] この発明によれば、最初に誘導電動機の1次側抵抗、
2次側抵抗、相互インダクタンス、2次側リアクタンス
及び鉄損抵抗の各特性値から該誘導電動機の銅損及び鉄
損を最小とする最適すべり角周波数を回転数に対応させ
て演算算出する。
[Operation] According to the present invention, first, the primary resistance of the induction motor,
From the respective characteristic values of the secondary resistance, the mutual inductance, the secondary reactance, and the iron loss resistance, an optimum slip angular frequency that minimizes the copper loss and the iron loss of the induction motor is calculated and calculated in accordance with the rotation speed.

そして、この最適すべり角周波数を用いて、励磁電流
及びトルク電流を変更し、出力トルクをトルク指令に対
応した所定値に制御する。
Then, using the optimum slip angle frequency, the exciting current and the torque current are changed, and the output torque is controlled to a predetermined value corresponding to the torque command.

このように、すべり角周波数を最適すべり角周波数に
保持した状態で、トルク指令値に応じて励磁電流及びト
ルク電流の両方を変更するので、全回転域において、エ
ネルギー効率の最適化制御が行え、高負荷及び低負荷領
域の両方においてエネルギー損失を最小限に抑えること
ができる。
As described above, in a state where the slip angle frequency is maintained at the optimum slip angle frequency, both the excitation current and the torque current are changed according to the torque command value, so that optimization control of energy efficiency can be performed in the entire rotation range, Energy loss can be minimized in both high and low load regions.

[実施例] この発明に係る誘導電動機の制御方法を適用した電気
自動車の一実施例について図面に基づいて説明する。
Embodiment An embodiment of an electric vehicle to which an induction motor control method according to the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

バッテリ10からの直流電力は、インバータ主回路12の
スイッチングトランジスタ(図示せず)のスイッチング
制御によって、所定の交流電力に変換され、誘導電動機
14に供給される。そして、誘導電動機14が駆動制御され
ることによって、電気自動車が走行制御される。
DC power from the battery 10 is converted into predetermined AC power by switching control of a switching transistor (not shown) of the inverter main circuit 12, and the DC power is supplied to the induction motor.
Supplied to 14. Then, the drive of the induction motor 14 is controlled, so that the running of the electric vehicle is controlled.

この誘導電動機14の回転数ωrはタコジェネレータ16
によって検出される。そして、この回転数ωrは磁束Φ
2指令回路18に供給される。この磁束Φ2指令回路18に
供給される。この磁束Φ2指令回路18は、トルク指令値
Tqから求めた2次磁束Φをベクトル制御回路100に
供給するとともに、ωs指令回路20に供給する。
The rotational speed ωr of the induction motor 14 is
Is detected by And this rotation speed ωr is the magnetic flux Φ
It is supplied to the 2 command circuit 18. The magnetic flux Φ2 is supplied to the command circuit 18. The magnetic flux Φ2 command circuit 18 generates a torque command value
Secondary magnetic flux [Phi 2 obtained from tq * supplies to the vector control circuit 100, and supplies the .omega.s * command circuit 20.

ここで、この磁束Φ2指令回路18にはトルク指令値Tq
から計算によって求められた2次磁束Φが供給され
るが、この発明では2次磁束Φの算出に最適すべり角
周波数演算回路22によって得られた最適すべり角周波数
ωsminを利用する。そこで、この最適すべり角周波数ω
sminの算出について説明する。
Here, the torque command value Tq
* Secondary magnetic flux [Phi 2 obtained by the calculation is supplied from, but utilizes an optimal slip angular frequency ωsmin obtained by the optimum slip angular frequency calculation circuit 22 to calculate the secondary magnetic flux [Phi 2 in this invention. Therefore, this optimal slip angular frequency ω
The calculation of smin will be described.

この最適すべり角周波数のωsminの算出は、誘導電動
機14の銅損及び鉄損が最小となることを基本とする。そ
して、2次磁束が飽和しない範囲内では、すべり角周波
数ωsをこの演算によって得た回転数に応じて変化する
特定のすべり角周波数、つまり最適すべり角周波数ωsm
inに保持するのである また、トルク応答性をベクトル制御と同等とする為、
励磁電流I0を2次磁束Φを微分することによって求め
る。このようにすることによって、トルク指令Tqが変
化した場合にもトルク出力を正確に制御できるようにな
る。
The calculation of the optimum slip angular frequency ωsmin is based on the fact that the copper loss and the iron loss of the induction motor 14 are minimized. Then, within a range in which the secondary magnetic flux is not saturated, the slip angular frequency ωs changes according to the rotational speed obtained by this calculation, that is, a specific slip angular frequency ωsm.
In order to make torque response equivalent to vector control,
The excitation current I 0 obtained by differentiating the secondary magnetic flux [Phi 2. By doing so, the torque output can be accurately controlled even when the torque command Tq * changes.

そして、誘導電動機14を軸転換した場合の等価回路を
第2図に示す。これによれば、次のような関係が成立つ
ことが分る。
FIG. 2 shows an equivalent circuit when the axis of the induction motor 14 is changed. According to this, the following relationship is established.

i1d={Φ+K・d/dt(Φ)}/M i1q=K・ωs・Φ2/M i2d=−(1/R2)×d/dt(Φ) i2q=−ωs・Φ2/R2 ここで、i1dは1次側励磁電流でI0に対応するもので
あり、i1qは1次側トルク電流でItに対応するものであ
り、i2dは、i2qはそれぞれ2次側の励磁方向電流、トル
ク方向電流である。又、ωsはすべり角周波数、Kは2
次側インダクタンスL2と2次側漏れインダクタンスの和
を2次側抵抗R2で除算したもの(K=(L2+l2)/R2
Φは2次側磁束である。
i 1 d = {Φ 2 + K · d / dt (Φ 2 )} / M i 1 q = K · ωs · Φ 2 / M i 2 d = − (1 / R 2 ) × d / dt (Φ 2 ) i 2 q = −ωs · Φ 2 / R 2 where i 1 d is a primary-side exciting current corresponding to I 0 and i 1 q is a primary-side torque current corresponding to It. And i 2 d and i 2 q are the current in the excitation direction and the current in the torque direction on the secondary side, respectively. Ωs is the slip angular frequency, and K is 2
Divided by the following side inductance L 2 and the sum of the secondary-side leakage inductance the secondary resistance R 2 (K = (L 2 + l 2) / R 2,
Φ 2 is a secondary magnetic flux.

また、出力トルクTは、 T=Φ・i2q であり、これをすべる周波数ωsを使って表せば次のよ
うになる。
Further, the output torque T is T = Φ 2 · i 2 q, which can be expressed as follows using the slipping frequency ωs.

T=ωsΦ2 2・R2 ここで、誘電電動機14における抵抗への電流流通の際
の銅損及び鉄損を含んだエネルギー損失Lは、各成分の
電流の2乗に抵抗を乗算して得られる。そして、定常状
態ではdΦ/dtが0となるので損失Lは次式で表され
る。
T = ωsΦ 2 2 · R 2 Here, the energy loss L including copper loss and iron loss when current flows to the resistance in the induction motor 14 is obtained by multiplying the square of the current of each component by the resistance. Can be Then, in the steady state, dΦ / dt becomes 0, so the loss L is expressed by the following equation.

L=i1d2(R1+RM)+i1q2R1 +(i2d2+i2q2)R2 =T[{1+(L2+l22/M2 ×R1/R2}ωs+(R1+RM)R2 /M2 ×1/ωs] ここでRMは鉄損抵抗を示す。L = i 1 d 2 (R 1 + R M ) + i 1 q 2 R 1 + (i 2 d 2 + i 2 q 2 ) R 2 = T [{1+ (L 2 + l 2 ) 2 / M 2 × R 1 / R 2 } ωs + (R 1 + R M ) R 2 / M 2 × 1 / ωs] Here, R M indicates iron loss resistance.

この損失Lを最小にするωs、つまり最適すべり角周
波数ωsminを求める為には、この損失Lをωsで微分
し、これが0となるωsを求めればよい。このようにし
て、最適すべり角周波数ωsminが次式のように求められ
る。
In order to obtain ωs that minimizes the loss L, that is, the optimal slip angular frequency ωsmin, the loss L is differentiated by ωs, and ωs that becomes zero is obtained. In this way, the optimum slip angular frequency ωsmin is obtained as in the following equation.

ωsmin=[(R1+RM)R2 2/{M2 ・R2+R1(L2+l2}]0.5 このようにして求めた最適すべり角周波数ωsminは回
転ωrに対応して変化し、過渡期間を含めてすべり角周
波数ωsをこの最適すべり角周波数ωsminに保持すれ
ば、損失Lを最小限とした状態での制御が行えることに
なる。
ωsmin = [(R 1 + R M) R 2 2 / {M 2 · R 2 + R 1 (L 2 + l 2) 2}] 0.5 optimum slip angular frequency Omegasmin which thus determined is varied in response to the rotation ωr However, if the slip angular frequency ωs is kept at the optimum slip angular frequency ωsmin including the transition period, control can be performed with the loss L minimized.

そこで、最適すべり角周波数演算回路22は上述のよう
に誘導電動機14の特性値から最適すべり角周波数ωsmin
を演算算出している。
Therefore, the optimum slip angle frequency calculation circuit 22 calculates the optimum slip angle frequency ωsmin from the characteristic value of the induction motor 14 as described above.
Is calculated.

前記誘導電動機14の各特性定数は現実的にはモータ温
度あるいはモータ回転数によって変化し、例えば一次抵
抗R1,R2は温度上昇と共に増加し、また鉄損抵抗RMは回
転数の増加と共に増加する。従って、演算回路22はトル
ク指令値Tqに対してモータ温度及びモータ回転数から
前記各モータ特性定数を決定し、これに基づいて最適す
べり角周波数ωsminを演算する。
Wherein each characteristic constant of the induction motor 14 is in practice varies with the motor temperature or motor speed, for example, primary resistance R 1, R 2 increases with increasing temperature, and the iron loss resistance R M together with increase in the rotational speed To increase. Therefore, the arithmetic circuit 22 determines the motor characteristic constants from the motor temperature and the motor rotation speed for the torque command value Tq * , and calculates the optimum slip angular frequency ωsmin based on the constants.

前述したごとく、本発明において特徴的なことは、従
来モータ効率に対して無視されていた鉄損を考慮するた
めに鉄損抵抗RMを最適すべり角周波数ωsminを求めるた
めに演算項目として採用したことであり、第4図には無
負荷試験と拘束試験とにより実験的に求めた鉄損抵抗RM
の一例が示され、図示のごとく回転数の増加と共に鉄損
抵抗が増加していることが理解される。
As previously mentioned, the characteristic that in the present invention was employed to account for iron loss which has been ignored for conventional motor efficiency as Factor to determine the optimum slip angular frequency ωsmin iron loss resistance R M FIG. 4 shows the iron loss resistance R M experimentally obtained by the no-load test and the restraint test.
It is understood that the iron loss resistance increases as the rotation speed increases as shown in the figure.

前述したごとく本発明によれば、前記鉄損抵抗RMは第
2図から明らかなごとく、d軸一次側にのみ挿入され、
q軸一次側には鉄損成分を入れることなく、これによっ
て演算回路22の演算は極めて容易に行われる。
As described above, according to the present invention, the iron loss resistance RM is inserted only on the primary side of the d-axis, as is apparent from FIG.
With no iron loss component on the primary side of the q-axis, the arithmetic operation of the arithmetic circuit 22 can be performed very easily.

そして、この最適すべり角周波数ωsminは除算器24に
供給されるが、この除算器24には乗算器26で2次側抵抗
R2が乗算されたトルク指令値Tqが供給され、ここでこ
れらの割算が行なわれる。この演算結果はルート演算器
28にてさらに演算され2次磁束Φが算出され、これが
磁束Φ2指令回路18に供給される。
Then, the optimum slip angular frequency ωsmin is supplied to a divider 24.
R 2 is supplied with a torque command value Tq * multiplied, where these division is performed. This operation result is the root operator
The secondary magnetic flux Φ 2 is further calculated at 28, and this is supplied to the magnetic flux Φ 2 command circuit 18.

つまり、2次磁束Φは次式によって演算算出され
る。
That is, the secondary flux [Phi 2 is calculated calculated by the following equation.

Φ={Tq・R2/ωsmin}0.5 また、磁束Φ2指令回路18及びωs指令回路20にお
いては、このように得られた2次磁束Φを予め求めら
れている最大磁束Φmaxと比較する。これは、出力電圧
には上限があり、また磁束密度が飽和に達するとそれ以
上2次磁束Φを大きくできないため、これらを考慮し
た限界値Φmaxを予め記憶しておき、これと計算によっ
て求められた2次磁束Φを比較し出力する2次磁束指
令値Φ が最大磁束Φmaxを越えないようにするため
である。
The Φ 2 = {Tq * · R 2 / ωsmin} 0.5, in the magnetic flux Φ2 command circuit 18 and .omega.s * command circuit 20, the maximum magnetic flux Φmax sought thus resulting secondary magnetic flux [Phi 2 in advance Compare. This is the output voltage has an upper limit, and because the magnetic flux density can not be increased any more secondary magnetic flux [Phi 2 to reach saturation, stores the limit value Φmax in consideration of these previously, which the determined by calculation This is to prevent the secondary magnetic flux command value Φ 2 * to be compared and output from the secondary magnetic flux Φ 2 from exceeding the maximum magnetic flux Φ max.

つまり、磁束Φ2指令回路18は2次磁束Φが最大磁
束Φmaxより大きい場合は、2次磁束指令値Φ とし
て2次磁束Φに代えて最大磁束Φmaxを出力する。
In other words, the magnetic flux Φ2 command circuit 18 when the secondary magnetic flux [Phi 2 is greater than the maximum flux Φmax outputs the maximum flux Φmax place as a secondary magnetic flux command value [Phi 2 * in the secondary flux [Phi 2.

Φ =Φmax また、ωs指令回路20は2次磁束Φが最大磁束Φ
maxより大きい場合は、すべり角周波数指令値ωs
して最適すべり角周波数ωsminに代えて次の値を出力す
る。
[Phi 2 * = [phi] max also, .omega.s * command circuit 20 is a secondary magnetic flux [Phi 2 is the maximum magnetic flux [Phi
If it is larger than max, the following value is output as the slip angle frequency command value ωs * instead of the optimum slip angle frequency ωsmin.

ωs=R2・Tq/Φmax2 このように、2次磁束が最大値になった時はこれを一
定としたまますべり角周波数指令値ωsを変更するこ
とによって、従来技術と同様の出力トルクへの追従が自
動的に行える。
ωs * = R 2 · Tq * / Φmax 2 As described above, when the secondary magnetic flux reaches the maximum value, by changing the slip angular frequency command value ωs *, which is kept constant, the same as the prior art can be obtained. The output torque can be followed automatically.

次に、ベクトル制御部100について説明する。このベ
クトル制御部100の構成は、従来から知られているもの
と同様であり、ここにはトルク指令値Tq、2次磁束指
令値Φ 及び回転数ωrにすべり角周波数指令値ωs
を加算器32で加算して得た電源角周波数ω が供給
される。そして、インバータ主回路12ヘインバータ制御
指令値iu、iv、iwを供給する。
Next, the vector control unit 100 will be described. The configuration of the vector controller 100 are the same as those known conventionally, where the torque command value Tq *, 2 primary magnetic flux command value [Phi 2 * and the rotational speed slip angular frequency command value .omega.r .omega.s
The power supply angular frequency ω 0 * obtained by adding * to the adder 32 is supplied. Then, an inverter control command value iu * , iv * , iw * is supplied to the inverter main circuit 12.

除算器42にはトルク指令値Tqと2次磁束指令値Φ
が供給され、ここでTq/Φ の除算が行われる。
そして、この演算結果は定数乗算器44に供給され、ここ
で定数が乗算され、トルク電流指令値Itが演算算出さ
れ、これが2/3相変換器46に供給される。これによっ
て、トルク電流指令は次式のようになる。
The divider 42 has a torque command value Tq * and a secondary magnetic flux command value Φ 2
* Is supplied, where the division of Tq * / Φ 2 * is performed.
The calculation result is supplied to a constant multiplier 44, where it is multiplied by a constant to calculate a torque current command value It * , which is supplied to a 2 / 3-phase converter 46. Thus, the torque current command is expressed by the following equation.

It=(Tq/Φ )×(L2+l2)/M ここで、L2は誘導電動機14の2次側インダクアンス、
l2は誘導電動機14の2次側漏れインダクタンス、Mは誘
導電動機14の1次側と2次側の相互インダクタンスであ
る。
It * = (Tq * / Φ 2 *) × (L 2 + l 2) / M where, L 2 is the secondary side Indakuansu of the induction motor 14,
l 2 is the secondary leakage inductance of the induction motor 14, M is the mutual inductance of the primary side and the secondary side of the induction motor 14.

また、定数乗算器48には、2次磁束指令値Φ が供
給され、ここで1/Mが乗算される。そして、この結果は
2次磁束指令値Φ が定数乗算器50、微分器52を経て
加算器54に供給される結果と加算され、励磁電流指令値
I0 が算出される。つまり、励磁電流指令は次のように
なる。
Further, the secondary magnetic flux command value Φ 2 * is supplied to the constant multiplier 48, where it is multiplied by 1 / M. Then, this result is added to the result that the secondary magnetic flux command value Φ 2 * is supplied to the adder 54 through the constant multiplier 50 and the differentiator 52, and the exciting current command value
I 0 * is calculated. That is, the exciting current command is as follows.

I0 =(Φ /M) +d/dt{(Φ /M) ×(L2+l2)/R2} さらに、除算器56には除算器42の演算結果及び磁束Φ
2指令回路18からの2次磁束指令値Φ が供給され、
ここでこれらの除算が行われる。そして、この除算器56
の演算結果は定数乗算器58で誘導電動機14の2次側抵抗
R2が乗算され、その結果算出されるすべり角周波数ωs
をωs指令回路20に供給する。ここで、このすべり角
周波数ωsは次のようになる。
I 0 * = (Φ 2 * / M) + d / dt {(Φ 2 * / M) × (L 2 + l 2 ) / R 2 } Further, the calculation result and the magnetic flux Φ of the divider 42 are added to the divider 56.
The secondary magnetic flux command value Φ 2 * from the second command circuit 18 is supplied,
Here, these divisions are performed. And this divider 56
Is calculated by the constant multiplier 58 in the secondary resistance of the induction motor 14.
Multiplied by R 2 and the resulting slip angular frequency ωs
And supplies to ωs * command circuit 20. Here, the slip angular frequency ωs is as follows.

ωs=Tq×R2 ωs指令回路20は2次磁束指令Φが最大磁束Φma
xより小さい場合は、最適すべり角周波数ωsminをすべ
り角周波数指令ωsとして出力し、2次磁束指令Φ
が最大磁束Φmaxより大きい場合は、上記演算結果のす
べり角周波数指令ωsをすべり角周波数指令ωsとし
て出力する。この出力値は、加算器32で回転数ωrが加
算され、電源周波数ω として2/3相変換器46に供給
される。
ωs = Tq * × R 2 / Φ 2 * 2 ωs * command circuit 20 is a secondary magnetic flux command [Phi 2 is the maximum magnetic flux Φma
If it is smaller than x, the optimum slip angular frequency ωsmin is output as the slip angular frequency command ωs * , and the secondary magnetic flux command Φ 2
Is larger than the maximum magnetic flux Φmax, the slip angular frequency command ωs resulting from the above calculation is output as the slip angular frequency command ωs * . This output value is added to the rotation speed ωr by the adder 32 and supplied to the 2/3 phase converter 46 as the power supply frequency ω 0 * .

2/3相変換器46は、入力されたトルク電流指令It
励磁電流指令I0 及び電源周波数ω よりインバータ
主回路におけるスイッチングを制御する3相電流指令値
iu、iv、iwを出力する。
The 2 / 3-phase converter 46 receives the input torque current command It * ,
A three-phase current command value that controls switching in the inverter main circuit from the excitation current command I 0 * and the power supply frequency ω 0 *.
Output iu * , iv * , iw * .

このような第1図に示す例の動作をまとめると、第3
図に示すフローチャート図のようになる。
The operation of the example shown in FIG.
It becomes like the flowchart shown in the figure.

このように、2次磁束Φが最大磁束Φmaxより小さ
い場合は銅損及び鉄損を最小とするように最適すべり角
周波数ωsminを回転数に応じて変化させた最適効率制御
が行われ、2次磁束が最大磁束Φmaxを越えた場合は2
次磁束指令値Φ を最大磁束Φmaxに固定した従来と
同様の処理が行われる。
Thus, the secondary flux [Phi 2 is when the maximum magnetic flux Φmax smaller performed optimum efficiency control is varied in accordance with the optimum slip angular frequency ωsmin the rotational speed so as to minimize the copper loss and iron loss, 2 2 when the secondary magnetic flux exceeds the maximum magnetic flux Φmax
The same processing as the related art in which the next magnetic flux command value Φ 2 * is fixed to the maximum magnetic flux Φmax is performed.

以上のように、本発明によれば、最適すべり角周波数
ωsminを銅損及び鉄損の両者を最小にするように決定す
るので、従来よりさらに高い効率を達成可能である。第
5図は本発明における最適すべり角周波数ωsminのモー
タ回転数に対する特性が示され、従来は最適すべり角周
波数を制御に用いた場合においても、この周波数が一定
値であったが、本発明によれば、前述したごとく鉄損抵
抗RMを考慮しているために、回転数の増加に従って最適
すべり角周波数ωsminも増加していることが理解され
る。
As described above, according to the present invention, since the optimum slip angular frequency ωsmin is determined so as to minimize both the copper loss and the iron loss, it is possible to achieve higher efficiency than before. FIG. 5 shows the characteristics of the optimum slip angle frequency ωsmin with respect to the motor rotation speed in the present invention. In the past, when the optimum slip angle frequency was used for control, this frequency was a constant value. according, in order to have considering iron loss resistance R M as described above, the optimum slip angular frequency ωsmin with an increase in rotational speed is also understood to be increased.

[発明の効果] 以上のように、この発明に係る誘導電動機の制御方法
によれば、すべり角周波数を銅損及び鉄損を最小とでき
る最適すべり角周波数とすることによって、エネルギー
損失の少ない制御が達成される。
[Effects of the Invention] As described above, according to the control method of the induction motor according to the present invention, by controlling the slip angular frequency to be the optimum slip angular frequency capable of minimizing copper loss and iron loss, control with less energy loss is performed. Is achieved.

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

第1図はこの発明の一実施例に係る誘導電動機の制御方
法を適用したシステムのブロック図、 第2図は同実施例の誘導電動機14の等価回路図、 第3図は同実施例の動作を示すフローチャート図、 第4図は同実施例における鉄損抵抗と回転数との特性を
示す特性図、 第5図は同実施例における最適すべり角周波数と回転数
との特性を示す特性図である。 10……バッテリ 12……インバータ主回路 14……誘導電動機 16……タコジェネレータ 18……磁束Φ2指令回路 20……ωs指令回路 22……最小すべり角周波数演算回路 RM……鉄損抵抗
FIG. 1 is a block diagram of a system to which an induction motor control method according to one embodiment of the present invention is applied, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the induction motor 14 of the embodiment, and FIG. 3 is an operation of the embodiment. FIG. 4 is a characteristic diagram showing characteristics of iron loss resistance and rotation speed in the embodiment, and FIG. 5 is a characteristic diagram showing characteristics of optimal slip angle frequency and rotation speed in the embodiment. is there. 10… Battery 12 …… Inverter main circuit 14 …… Induction motor 16 …… Tacho generator 18 …… Flux Φ2 command circuit 20… ωs * Command circuit 22 …… Minimum slip angle frequency calculation circuit R M …… Iron loss resistance

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】トルク指令値に基づいて誘導電動機への電
力供給を制御する誘導電動機の制御方法において、 上記誘導電動機の1次側抵抗、2次側抵抗、相互インダ
クタンス、2次側リアクタンス及び鉄損抵抗の各特性値
から誘導電動機における銅損及び鉄損を最小とする最適
すべり角周波数を次式によって演算算出し、 ωsmin=[(R1+RM)R2 2/ {M2R2+R1(L2+l2}]0.5 (ここで、ωsminは最適すべり角周波数、R1は1次側抵
抗、R2は2次側抵抗、Mは1次側2次側の相互インダク
タンス、L2は2次側インダクタンス、l2は2次側漏れイ
ンダクタンス,RMは鉄損抵抗である) 所定のトルク変動領域内において、回転数に応じて鉄損
抵抗RMを変化させることにより、この最適すべり角周波
数ωsminを回転数に応じて変化させ、励磁電流及びトル
ク電流を求め、誘導電動機の出力トルクを上記トルク指
令値に応じたものとすることを特徴とする誘導電動機の
制御方法。
1. An induction motor control method for controlling power supply to an induction motor based on a torque command value, comprising: a primary resistance, a secondary resistance, a mutual inductance, a secondary reactance, and an iron the optimum slip angular frequency to minimize the copper loss and iron loss in the induction motor from the characteristic values of the loss resistance is calculated is calculated by the following equation, ωsmin = [(R 1 + R M) R 2 2 / {M 2 R 2 + R 1 (L 2 + l 2 ) 2 }] 0.5 (where ωsmin is the optimal slip angular frequency, R 1 is the primary resistance, R 2 is the secondary resistance, M is the mutual inductance of the primary and secondary sides, L 2 is the secondary inductance, l 2 is the secondary leakage inductance, R M is iron loss resistance) at a given torque fluctuation region, by changing the core-loss resistance R M in accordance with the rotational speed, This optimum slip angle frequency ωsmin is changed according to the rotational speed, And determine the torque current, a control method for an induction motor the output torque of the induction motor, characterized in that the one corresponding to the torque command value.
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