JP2645012B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はインバータを介して交流電動機を可変速運転
する電動機制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a motor control device for operating an AC motor at a variable speed via an inverter.
（従来の技術） 近年、交流電動機を可変速駆動するための制御装置と
して、インバータ回路の出力側に転流用の容量性負荷を
接続したものが提案されてきている。(Related Art) In recent years, as a control device for driving an AC motor at a variable speed, a device in which a capacitive load for commutation is connected to the output side of an inverter circuit has been proposed.
第４図はかかる従来の電動機制御装置の回路構成図を
示すものである。同図に示すように、電源入力端子２か
らの定電圧・定周波数の交流入力電力は整流器３によっ
て直流電力に変換され、直流リアクトル４によって平滑
され、電流形インバータ５によって可変電圧・可変周波
数の交流電力に再変換されて交流電動機６に供給され
る。インバータ５の出力端子にはコンデンサ等の容量性
負荷７が接続されている。一方、制御回路10は速度基準
設定器11によって設定された速度基準に基づいて整流器
３並びにインバータ５を制御する。なお、インバータ５
はゲート・ターン・オフ・サイリスタ等の自己消弧形電
力変換素子5Aおよびこれに直列に接続されるサイリスタ
5Bから構成されている。FIG. 4 shows a circuit configuration diagram of such a conventional motor control device. As shown in the figure, the constant-voltage / constant-frequency AC input power from the power input terminal 2 is converted into DC power by the rectifier 3, smoothed by the DC reactor 4, and variable-voltage / variable-frequency by the current source inverter 5. It is reconverted to AC power and supplied to AC motor 6. The output terminal of the inverter 5 is connected to a capacitive load 7 such as a capacitor. On the other hand, the control circuit 10 controls the rectifier 3 and the inverter 5 based on the speed reference set by the speed reference setting device 11. Note that the inverter 5
Is a self-turn-off power conversion element 5A such as a gate turn-off thyristor and a thyristor connected in series
5B.
かかる構成において、電源入力端子２から入力された
定電圧・定周波数の交流電力は整流器３で直流電力に変
換され、直流リアクトル４によって平滑化されたうえで
インバータ５に入力され、ここで再び可変電圧・可変周
波数の第２の交流電力に変換され交流電動機６及び容量
性負荷７に供給される。In this configuration, the constant-voltage / constant-frequency AC power input from the power input terminal 2 is converted into DC power by the rectifier 3, smoothed by the DC reactor 4, input to the inverter 5, and changed again there. The power is converted into a second AC power having a voltage and a variable frequency, and is supplied to the AC motor 6 and the capacitive load 7.
ここで、インバータ５は制御回路10からの制御信号に
よって交流電動機６を可変速運転するが、この場合のイ
ンバータ５の出力電流I5と、交流電動機６の入力電流
（一次電流）I6と、容量性負荷７の入力電流（容量性負
荷電流）I7の関係は、第３図のベクトル図に示すように
なる。すなわち、交流電動機６の入力電流（一次電流）
I6は、励磁電流成分I1dとトルク電流成分I1gとのベクト
ル和で示され、インバータ５の出力電流I5は交流電動機
６の入力電流（一次電流）I6と容量性負荷７の入力電流
（容量性負荷電流）I7とのベクトル和となる。なお図
中、αは交流電動機６の力率を、βはインバータ５の出
力端から見た力率（位相角）をそれぞれ示している。Here, the inverter 5 is operated at variable speed AC motor 6 by the control signal from the control circuit 10, and the output current I 5 of inverter 5 in this case, the input current (primary current) I 6 of the AC motor 6, The relationship of the input current (capacitive load current) I7 of the capacitive load 7 is as shown in the vector diagram of FIG. That is, the input current (primary current) of the AC motor 6
I 6 is represented by the vector sum of the exciting current component I 1d and the torque current component I 1g, and the output current I 5 of the inverter 5 is the input current (primary current) I 6 of the AC motor 6 and the input of the capacitive load 7. the vector sum of the current (capacitive load current) I 7. In the drawing, α indicates the power factor of the AC motor 6, and β indicates the power factor (phase angle) viewed from the output end of the inverter 5.
第３図において、インバータ５の出力周波数f5と容量
性負荷７の入力電流すなわち容量性負荷電流I7との関係
は、インバータ５の出力周波数と出力電圧との比が一定
になるように制御するものとすれば、 I7∝f5 2 となる。このため、インバータ５の出力周波数が低い運
転領域では、励磁電流成分I1dより容量性負荷電流I7が
小さくなるため、インバータ５の出力電流I5が遅れ位相
となり、力率（位相角）βは負の値を示すこととなる。
このため、インバータ５を構成する自己消弧形電力変換
素子5Aで強制転流が行なわれる。一方、インバータ５の
出力周波数f5が高い運転領域では、励磁電流成分のI1d
より容量性負荷電流I7が大きくなり、インバタ５の出力
電流I5は進み位相となり、力率（位相角）βは正の値を
示す。この場合、インバータ５を構成する自然転流形の
サイリスタ5Bにより自然転流を行なうこともできる。In Figure 3, the relationship between the input current, that the capacitive load current I 7 of the output frequency f 5 and the capacitive load 7 of the inverter 5 is controlled such that the ratio between the output frequency and the output voltage of the inverter 5 becomes constant Assuming that, the I 7 αf 5 2. Therefore, the output frequency is low operating range of the inverter 5, the excitation for the current component I capacitive load current I 7 from 1d becomes small, the output current I 5 of inverter 5 becomes delay phase, the power factor (phase angle) beta Indicates a negative value.
For this reason, forced commutation is performed by the self-extinguishing type power conversion element 5A constituting the inverter 5. On the other hand, the output frequency f 5 is high operating range of the inverter 5, the exciting current component of the I 1d
More capacitive load current I 7 increases, as the output current I 5 advances the phase of Inbata 5, the power factor (phase angle) beta is a positive value. In this case, natural commutation can also be performed by the natural commutation type thyristor 5B constituting the inverter 5.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したような電動機制御装置では交
流電動機６と容量性負荷７との間で無効電力の授受を行
なう、いわゆる自励現象が現れ、交流電動機６を安定に
運転することができなくなるという問題点があることは
良く知られている。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described motor control device, a so-called self-exciting phenomenon in which reactive power is exchanged between the AC motor 6 and the capacitive load 7 appears, and the AC motor 6 It is well known that there is a problem that stable driving cannot be performed.
従って、本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消
し、交流電動機と容量性負荷の間で無効電力の授受を行
なう自励現象を抑制することのできる電動機制御装置を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a motor control device which solves the above-mentioned problems of the prior art and can suppress a self-excited phenomenon of transmitting and receiving reactive power between an AC motor and a capacitive load. .
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の電動機制御装置
は、定電圧・定周波数の交流電力を直流電力に変換する
整流器と、直流電力を平滑するリアクトルと、このリア
クトルによって平滑された直流電力を可変電圧・可変周
波数の第２の交流電力に変換し、容量性負荷が並列接続
された交流電動機に給電する電流形インバータと、交流
電動機に対する速度基準を設定する速度基準設定手段
と、速度基準に基づいて電圧基準と周波数基準を得る基
準信号発生手段と、電圧基準と交流電動機の電圧検出値
とからトルク電流基準を得る電圧制御手段と、電圧基準
と周波数基準あるいは交流電動機の電圧と電流から交流
電動機の励磁電流成分を得る励磁電流演算手段と、電圧
基準と周波数基準あるいは容量性負荷の電流検出値から
容量性負荷の進み電流成分を得る進み電流演算手段と、
トルク電流基準、励磁電流成分および進み電流成分のベ
クトル和を演算しインバータ出力電流基準を得て整流器
の出力電流を制御すると共に、インバータ出力電流基準
の位相から位相角信号を得る出力電流基準演算手段と、
周波数基準および位相角信号に基づいて電流形インバー
タの転流タイミングを制御し、第２の交流電力の周波数
を制御する転流制御手段とを備えたものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a motor control device of the present invention includes a rectifier that converts constant-voltage / constant-frequency AC power into DC power, and a reactor that smoothes DC power. The DC power smoothed by the reactor is converted into a second AC power having a variable voltage and a variable frequency, and a current source inverter for supplying an AC motor having a capacitive load connected in parallel, and a speed reference for the AC motor are set. Speed reference setting means, a reference signal generating means for obtaining a voltage reference and a frequency reference based on the speed reference, a voltage control means for obtaining a torque current reference from the voltage reference and a voltage detection value of the AC motor, a voltage reference and a frequency Excitation current calculating means for obtaining an excitation current component of the AC motor from a reference or AC motor voltage and current; a voltage reference and a frequency reference or a capacitive load current Leading current calculating means for obtaining a leading current component of the capacitive load from the detected value;
Output current reference calculation means for calculating the vector sum of the torque current reference, the excitation current component and the lead current component to obtain the inverter output current reference and control the output current of the rectifier, and to obtain the phase angle signal from the phase of the inverter output current reference When,
A commutation control means for controlling commutation timing of the current source inverter based on the frequency reference and the phase angle signal to control the frequency of the second AC power.
（作 用） 上記手段においては、整流器の出力電流を交流電動機
の有効電力成分に関連付けて制御するため、負荷に対す
る出力電圧を整流器の出力電流で制御することが容易と
なり、交流電動機の遅れ無効電力と容量性負荷の進み無
効電力にベクトル的な関連性を持たせた制御を行なうこ
とにより交流電動機を安定に運転することができる。(Operation) In the above means, since the output current of the rectifier is controlled in association with the active power component of the AC motor, the output voltage to the load can be easily controlled by the output current of the rectifier, and the delay reactive power of the AC motor is reduced. The AC motor can be operated stably by performing control in which the reactive power of the capacitive load and the reactive load have a vector-like relationship.
（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例による電動機制御装置を示
すものである。同図に示すように、速度基準設定器11に
よって設定された速度基準ω＊は電圧基準発生回路12と
周波数基準発生回路13に与えられる。その結果、電圧基
準発生回路12からは電圧基準Ｖ＊が出力され、周波数基
準発生回路13からは周波数基準ｆ＊が出力される。電圧
基準発生回路12から出力される電圧基準Ｖ＊は、交流電
動機６への入力電圧すなわちインバータ５の出力電圧を
検出する出力電圧検出器14から出力電圧検出信号Ｖと比
較され、その偏差が電圧制御回路15に与えられる。電圧
制御回路15は偏差入力に基づいて交流電動機６の有効電
力成分に相当するトルク電流成分基準I1gを出力する。
また、電圧基準発生回路12からの電圧基準Ｖ＊と、周波
数基準発生回路13からの周波数基準ｆ＊とが入力される
励磁電流成分演算回路16により励磁電流成分I1dが交流
電動機６の遅れ無効電力成分として求められる。一方、
電圧基準Ｖ基準ｆ＊周波数基準ｆ＊とから容量性負荷電
流演算回路17により容量性負荷電流I7が進み無効電力成
分として求められる。出力電流基準演算回路18はトルク
電流トルク成分基準I1g ＊、励磁電流成分I1d、および容
量性負荷電流I7に基づいて、第３図に示したベクトル和
の関係によってインバータ出力電流基準I5 ＊を算出す
る。このインバータ出力電流基準I5 ＊を電流検出器19に
よって検出された出力電流I5と比較してその偏差を電流
制御回路20に入力することにより位相基準α＊を得て、
この位相基準α＊を位相制御回路21に入力することによ
り整流器３に位相制御信号αを与え、整流器３を位相制
御することによりインバータ５の出力電流の大きさを制
御する。FIG. 1 shows a motor control device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the speed reference ω * set by the speed reference setting unit 11 is given to the voltage reference generation circuit 12 and the frequency reference generation circuit 13. As a result, the voltage reference generation circuit 12 outputs the voltage reference V * , and the frequency reference generation circuit 13 outputs the frequency reference f * . The voltage reference V * output from the voltage reference generation circuit 12 is compared with an input voltage to the AC motor 6, that is, an output voltage detection signal V from an output voltage detector 14 that detects an output voltage of the inverter 5, and a deviation thereof is determined by the voltage. It is provided to the control circuit 15. Voltage control circuit 15 outputs a torque current component reference I1g corresponding to the active power component of AC motor 6 based on the deviation input.
Also, the excitation current component I 1d is invalidated by the excitation current component calculation circuit 16 to which the voltage reference V * from the voltage reference generation circuit 12 and the frequency reference f * from the frequency reference generation circuit 13 are input. It is determined as a power component. on the other hand,
Capacitive load current I 7 obtained as reactive power components proceeds by the voltage reference V reference f * frequency reference f * and the capacitive load current computing circuit 17. Based on the torque current torque component reference I 1g * , the exciting current component I 1d , and the capacitive load current I 7 , the output current reference calculation circuit 18 calculates the inverter output current reference I 5 based on the relationship of the vector sum shown in FIG. * Is calculated. This inverter output current reference I 5 * is compared with the output current I 5 detected by the current detector 19 and the deviation is input to the current control circuit 20 to obtain the phase reference α * ,
By inputting this phase reference α * to the phase control circuit 21, a phase control signal α is given to the rectifier 3, and the magnitude of the output current of the inverter 5 is controlled by controlling the phase of the rectifier 3.
また、第３図に示したベクトル図の関係から、出力電
流基準演算回路18で出力電流I5と出力電圧Ｖの位相角β
（＝力率）を算出し、これを転流制御回路22に入力し
て、周波数基準ｆ＊と力率（位相角）βとからインバー
タ５の転流位相のタイミングを制御し、出力周波数を制
御する。Further, from the relationship of the vector diagram shown in FIG. 3, the output current reference arithmetic circuit 18 outputs the phase angle β between the output current I 5 and the output voltage V.
(= Power factor) is calculated and input to the commutation control circuit 22 to control the timing of the commutation phase of the inverter 5 based on the frequency reference f * and the power factor (phase angle) β, and to adjust the output frequency. Control.
かかる構成によれば、インバータ回路16の出力電流I1
の大きさと力率（位相角）βを制御することになり、交
流電動機６の有効電力、遅れ無効電力及び容量性負荷７
の進み無効電力がそれぞれ関係付けられて制御される。According to such a configuration, the output current I 1 of the inverter circuit 16
And the power factor (phase angle) β of the AC motor 6, the active power, the delayed reactive power and the capacitive load 7 of the AC motor 6 are controlled.
Are controlled in association with each other.
このように、インバータ５の出力電流I5を交流電動機
６のトルク電流成分I1qに関連付けて制御することによ
り、交流電動機６の遅れ無効電力と容量性負荷７の進み
無効電力による自励現象を制御することができるため、
交流電動機６の安定した運転を実現することができる。As described above, by controlling the output current I 5 of the inverter 5 in association with the torque current component I 1q of the AC motor 6, the self-excitation phenomenon due to the lag reactive power of the AC motor 6 and the advance reactive power of the capacitive load 7 is reduced. Can be controlled,
The stable operation of the AC motor 6 can be realized.
第２図は本発明の他の実施例に係る電動機制御装置を
示すものである。この実施例の、第１図の構成と異なる
点は、電圧制御回路15から出力されるトルク電流成分基
準I1q ＊をすべり周波数補償回路23に入力することによ
ってすべり周波数補償信号fs ＊を求め、これを周波数基
準発生回路13の出力である周波数基準ｆ＊に加算してす
べり補償周波数信号fc ＊として転流制御回路22に入力し
ていることである。FIG. 2 shows a motor control device according to another embodiment of the present invention. The difference of this embodiment from the configuration of FIG. 1 is that the slip frequency compensation signal f s * is obtained by inputting the torque current component reference I 1q * output from the voltage control circuit 15 to the slip frequency compensation circuit 23. , which is that they are input to the commutation control circuit 22 as a frequency reference f * by adding the slip compensation frequency signal f c * which is the output of the frequency reference generating circuit 13.
かかる構成によれば、インバータ５の転流位相タイミ
ングはすべり補償周波数信号fc ＊と力率（位相角）βに
よって制御されることになる。その結果、インバータ５
の出力電流I5の大きさと位相が制御されることになり、
交流電動機６の有効電力と遅れ無効電力並びに容量性負
荷７の進み無効電力が関係付けられて制御されるため、
一層安定した運転を行なうことができる。一方、すべり
周波数補償を行なうことによりベクトルの関係がすべり
周波数だけ補償されるため、第３図に示した関係をより
精度よく保つことができ、従ってより安定した運転を実
施することができる。According to such a configuration, the commutation phase timing of the inverter 5, is controlled by the slip compensation frequency signal f c * and power factor (phase angle) beta. As a result, the inverter 5
The magnitude and phase of the output current I 5 of
Since the active power and the delayed reactive power of the AC motor 6 and the advanced reactive power of the capacitive load 7 are controlled in association with each other,
A more stable operation can be performed. On the other hand, by performing the slip frequency compensation, the relationship between the vectors is compensated for only the slip frequency, so that the relationship shown in FIG. 3 can be maintained more accurately, and therefore, a more stable operation can be performed.
なお、上記各実施例においては、交流電動機６の励磁
電流成分I1dを電圧基準Ｖ＊と周波数基準ｆ＊等に基い
て演算して求める場合を例示したが、交流電動機６の端
子電圧、一次電流、一次周波数からベクトル的に演算し
て求めてもよい。また、容量性負荷７の入力電流（容量
性負荷電流）I7についても電圧基準Ｖ＊と周波数基準ｆ
＊等に基いて求める場合を例示したが、容量性負荷７に
電流検出器を設けて直接検出するようにしてもよい。さ
らに、上記各実施例では、電流検出器19を整流器３の入
力側（一定周波数）に設置することによってインバータ
５の出力電流I5を検出しているが、電流検出器は整流器
３の出力側に設けても同様効果を得ることができる。In each of the above-described embodiments, the case where the exciting current component I 1d of the AC motor 6 is calculated and calculated based on the voltage reference V * and the frequency reference f * is exemplified. It may be obtained by vector-wise calculation from the current and the primary frequency. Further, regarding the input current (capacitive load current) I7 of the capacitive load 7 , the voltage reference V * and the frequency reference f
Although the case where it is determined based on * or the like is exemplified, a current detector may be provided in the capacitive load 7 to directly detect the current. Further, in each of the above embodiments, the output current I5 of the inverter 5 is detected by installing the current detector 19 on the input side (constant frequency) of the rectifier 3, but the current detector is connected to the output side of the rectifier 3. The same effect can be obtained by providing the same.
本発明によれば交流電動機の有効電力と遅れ無効電力
及び容量性負荷の進み無効電力がベクトル的な関係を保
った状態でインバータの出力電流が決められるため、イ
ンバータの出力電流が正しいベクトル関係になるように
制御され、その結果、自励現象と呼ばれる交流電動機と
容量性負荷との間で行なわれる無効電力の授受が抑制さ
れるため、交流電動機を安定に運転することのできる電
動機制御装置を得ることができる。According to the present invention, the output current of the inverter is determined in a state where the active power of the AC motor, the delayed reactive power, and the advanced reactive power of the capacitive load maintain a vector-like relationship. As a result, the exchange of reactive power between the AC motor and the capacitive load, which is called self-excited phenomenon, is suppressed, so that a motor control device capable of stably operating the AC motor is provided. Obtainable.
第１図は本発明の一実施例に係る電動機制御装置のブロ
ック図、 第２図は本発明の他の実施例に係る電動機制御装置のブ
ロック図、 第３図は電動機制御に係る各種パラメータの関係を説明
するためのベクトル図、 第４図は従来の電動機制御装置のブロック図である。 ３……整流器、４……直流リアクトル、５……インバー
タ、６……交流電動機、７……容量性負荷、12……電圧
基準発生回路、13……周波数基準発生回路、15……電圧
制御回路、16……励磁電流成分演算回路、17……容量性
負荷電流演算回路、18……出力電流基準演算回路、20…
…電流制御回路、21……位相制御回路、22……転流制御
回路、23……すべり周波数補償回路。FIG. 1 is a block diagram of a motor control device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a motor control device according to another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram of a conventional motor control device for explaining the relationship. 3 ... Rectifier, 4 ... DC reactor, 5 ... Inverter, 6 ... AC motor, 7 ... Capacitive load, 12 ... Voltage reference generation circuit, 13 ... Frequency reference generation circuit, 15 ... Voltage control Circuit 16 Excitation current component calculation circuit 17 Capacitive load current calculation circuit 18 Output current reference calculation circuit 20
... Current control circuit, 21 ... Phase control circuit, 22 ... Commutation control circuit, 23 ... Slip frequency compensation circuit.
Claims (1)
交換する整流器と、前記と直流電力を平滑するリアクト
ルと、このリアクトルによって平滑された直流電力を可
変電圧・可変周波数の第２の交流電力に変換し、容量性
負荷が並列接続された交流電動機に給電する電流形イン
バータと、前記交流電動機に対する速度基準を設定する
速度基準設定手段と、前記速度基準に基づいて電圧基準
と周波数基準を得る基準信号発生手段と、前記電圧基準
と前記交流電動機の電圧検出値とからトルク電流基準を
得る電圧制御手段と、前記電圧基準と周波数基準あるい
は前記交流電動機の電圧と電流から前記交流電動機の励
磁電流成分を得る励磁電流演算手段と、前記電圧基準と
周波数基準あるいは前記容量性負荷の電流検出値から前
記容量性負荷の進み電流成分を得る進み電流演算手段
と、前記トルク電流基準、前記励磁電流成分および前記
進み電流成分のベクトル和を演算しインバータ出力電流
基準を得て前記整流器の出力電流を制御すると共に、前
記インバータ出力電流基準の位相から位相角信号を得る
出力電流基準演算手段と、前記周波数基準および前記位
相角信号に基づいて前記電流形インバータの転流タイミ
ングを制御し、前記第２の交流電力の周波数を制御する
転流制御手段とを備えた電動機制御装置。A rectifier for converting AC power of a constant voltage and a constant frequency into DC power, a reactor for smoothing the DC power, and a DC voltage smoothed by the reactor for converting the DC power to a second variable voltage / variable frequency. A current-source inverter that converts AC power and feeds an AC motor with a capacitive load connected in parallel, speed reference setting means for setting a speed reference for the AC motor, and a voltage reference and a frequency reference based on the speed reference. A reference signal generating means for obtaining the reference voltage, a voltage control means for obtaining a torque current reference from the voltage reference and the voltage detection value of the AC motor, and a voltage control means for obtaining the torque reference from the voltage reference and the frequency reference or the voltage and current of the AC motor. An exciting current calculating means for obtaining an exciting current component; and a stepping-up of the capacitive load based on the voltage reference and the frequency reference or a current detection value of the capacitive load. A lead current calculating means for obtaining a current component; a vector sum of the torque current reference, the exciting current component and the lead current component being calculated to obtain an inverter output current reference to control the output current of the rectifier; Output current reference calculating means for obtaining a phase angle signal from a current reference phase; controlling the commutation timing of the current source inverter based on the frequency reference and the phase angle signal; and controlling the frequency of the second AC power Motor control device comprising:
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| JP62116145A JP2645012B2 (en) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | Motor control device |
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1987
- 1987-05-13 JP JP62116145A patent/JP2645012B2/en not_active Expired - Fee Related
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