JP2675451B2 - Current limiting method in vector control of magnetic flux direct control of induction motor. - Google Patents

Current limiting method in vector control of magnetic flux direct control of induction motor.

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機のベクトル
制御における電流制限に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to current limiting in vector control of an induction motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3に本発明に関連する従来技術のベク
トル制御のブロック線図を示し、これによりベクトル制
御を説明する。詳細な理論展開は昭和63年度電気学会産
業応用部門全国大会講演論文集P361〜364 の「誘導電動
機の二次磁束制御に基づくトルク制御法とその特性」に
よるとして、ここでは概要のみにとどめることとする。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a block diagram of prior art vector control relating to the present invention, by which vector control will be described. The detailed theoretical development is based on "Torque control method based on secondary magnetic flux control of induction motor and its characteristics" in Proc. To do.

【0003】三相誘導電動機(以下IMと略称する)3
は、交流入力電圧Vinをダイオードで構成される整流器
1及び平滑コンデンサCO で整流された直流電圧と、6
個のトランジスタから構成されたインバータ部2で接続
され、IMに流れる電流は電流検出器5により電動機電流
mとして検出されてIMが運転されている。
Three-phase induction motor (hereinafter abbreviated as IM) 3
Is a DC voltage obtained by rectifying an AC input voltage V in with a rectifier 1 composed of a diode and a smoothing capacitor C O , and 6
The currents flowing through IM are connected by the inverter unit 2 composed of individual transistors and detected by the current detector 5 as the motor current I m to operate the IM.

【0004】今、この状態でのIM内部で発生している磁
束は、演算器6により、電動機電流Im と、電動機定数
記憶器7から与えられる電動機定数とから、電動機内部
磁束Φとして演算(演算式は省略する)し、またIM内部
で発生すべき磁束指令値Φ* は演算器8により、外部か
ら設定されるトルク指令値τ* と、電動機定数及びIMの
回転数から演算(演算式は省略する)される。なお、IM
の回転数はIMと直結されたパルスジェネレータ(以下PG
と略称する)4の出力パルスを、カウンタ10により一定
時間毎のパルス数としてカウントすることによりωm
して検出されている。
Now, the magnetic flux generated inside the IM in this state is calculated as the electric motor internal magnetic flux Φ by the arithmetic unit 6 from the electric motor current I m and the electric motor constant given from the electric motor constant memory 7. The calculation formula is omitted), and the magnetic flux command value Φ * to be generated inside IM is calculated from the torque command value τ * set externally by the calculator 8 and the motor constant and the rotation speed of IM (calculation formula). Will be omitted). IM
The rotation speed of the pulse generator (hereinafter PG
The output pulse of 4) is detected by the counter 10 as ω m by counting it as the number of pulses for each fixed time.

【0005】この磁束指令値Φ* と電動機内部磁束Φと
の差、及び電動機電流Im と電動機定数とにより、IMに
与えるべき磁束ベクトルΔλ* を演算器9により演算
し、磁束ベクトルΔλ*を発生するためのインバータ部
2の各トランジスタのスイッチングを決定してスイッチ
ングさせ、IM内部に発生する電動機内部磁束Φを磁束指
令値Φ* と一致させることにより、IMのベクトル制御を
行っている。ここに、制御としてはIM内部の磁束を直接
制御することから、磁束直接制御形ベクトル制御と言わ
れる理由がある。
[0005] The difference between the flux command value [Phi * and the motor magnetic flux inside [Phi, and by a motor current I m and the motor constants, calculated by the magnetic flux vector [Delta] [lambda] * the calculator 9 to be provided to the IM, a magnetic flux vector [Delta] [lambda] * Vector control of IM is performed by deciding and switching the switching of each transistor of the inverter unit 2 to generate, and matching the electric motor internal magnetic flux Φ generated inside IM with the magnetic flux command value Φ * . Here, as the control, the magnetic flux inside the IM is directly controlled, and there is a reason why it is called the magnetic flux direct control type vector control.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、磁束直接
制御形ベクトル制御では磁束を直接制御しており、他の
ベクトル制御に見られるような電動機電流Im の制御は
行っていないため、電動機電流Im の値に制限値をつけ
ることができないと言う欠点を有していた。
As described above, in the magnetic flux direct control type vector control, the magnetic flux is directly controlled, and the electric motor current I m , which is seen in other vector control, is not controlled. Therefore, the electric motor is controlled. It has a drawback that the limit value cannot be set for the value of the current I m .

【0007】一般に他のベクトル制御に見られるよう
に、電流制御ループを有するものは、電流指令値に電動
機電流が一致するように制御ループを組んでいるため、
電流指令値自体に制限値を設けることにより電流制限を
つけることができるが、本方式のように磁束直接制御形
ではこのようなことができなかった。本発明は、かかる
欠点を解決するためのものである。
Generally, as seen in other vector control, the one having a current control loop has a control loop so that the motor current matches the current command value.
Although it is possible to limit the current by setting a limit value on the current command value itself, this was not possible with the magnetic flux direct control type as in this method. The present invention is intended to solve such a drawback.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による誘導電動機
の磁束直接制御形ベクトル制御における電流制限方法
は、前記磁束指令値演算に使用するトルク指令値として KG ×(外部より設定されるトルク指令値) により得られるものを使用し、このKG を決定するに際
し、あらかじめ設定された電動機の制限電流値と、実際
に流れている電動機電流とを常に比較し、 (制限電流値IL )≦(電動機電流Im ) の時には0を最少値としてKG を徐々に小さくし、 (制限電流値IL )>(電動機電流Im ) の時には1.0 を最大としてKG を徐々に大きくすること
により、電動機に流れる電流に制限をかけることを可能
とすることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a current limiting method in the magnetic flux direct control type vector control of an induction motor, wherein a torque command value used for the magnetic flux command value calculation is K G × (a torque command set from outside). Value is used to determine this K G , the preset limiting current value of the electric motor is constantly compared with the actual flowing electric motor current, and the limiting current value I L ≦ When (motor current I m ) is set to 0 as a minimum value, K G is gradually decreased, and when (limit current value I L )> (motor current I m ) is set to 1.0 as maximum and K G is gradually increased. It is possible to limit the current flowing through the electric motor.

【0009】すなわち、前述の磁束指令値Φ* を演算す
るために用いる外部から設定されるトルク指令値τ
* に、KG なる係数を掛け合わせた値τ**を演算トルク
指令値として用いる。その関係式は下記の(1)式とな
る。 τ**=KG ×τ* (0≦KG ≦1.0 ) ……(1) ここで、KG は電動機電流Im と制限をかけたい制限電
流値IL とで決定されるもので、前記KG 決定のアルゴ
リズムをフローチャト化すると図2となる。このような
手段を用いることにより、磁束直接制御形ベクトル制御
において電流制限をかけることが可能となる。
That is, the torque command value τ set from the outside used for calculating the above-mentioned magnetic flux command value Φ *
* To use a ** value obtained by multiplying the K G consisting coefficient τ as an operational torque command value. The relational expression is the following expression (1). τ ** = K G × τ * (0 ≦ K G ≦ 1.0) (1) Here, K G is determined by the motor current I m and the limiting current value I L to be limited, FIG. 2 is a flow chart of the K G determination algorithm. By using such means, it becomes possible to limit the current in the magnetic flux direct control type vector control.

【0010】[0010]

【作用】図2に示したように、電動機電流Im と制限電
流値ILとを比較し、 IL ≦Im の時にはにはKG を徐々に小さくしてい
き、その最少値を0とする 又、IL >Im の時にはにはKG を徐々に大きくして
いき、その最大値を1.0とする ようにしてKG を決定し、演算トルク指令値τ**を用い
て磁束指令値Φ* を演算すれば、IMに流れる電流Im
制限電流値IL 以下に制御することができる。
As shown in FIG. 2, the motor current I m is compared with the limiting current value I L, and when I L ≤I m , K G is gradually decreased, and the minimum value is set to 0. When I L > I m , K G is gradually increased, and K G is determined so that the maximum value is 1.0, and the magnetic flux is calculated using the calculated torque command value τ **. By calculating the command value Φ * , the current I m flowing through IM can be controlled to be equal to or less than the limiting current value I L.

【0011】その理由を以下に説明する。電動機電流I
m は勵磁電流(無負荷電流)IO とトルク電流IT とに
より次の(2)式のように表せる。 Im =√{IO 2 +IT 2 } ……(2) ここで、通常のベクトル制御では磁束を一定に保つよう
に制御されているために、トルク電流IT はトルク指令
値τ* に比例している。従って、トルク指令値τ* を調
節することにより電動機電流Im を調節できることにな
り、電動機電流Im を制限することが可能となる。
The reason will be described below. Motor current I
m can be expressed by the following equation (2) by using the reluctance current (no-load current) I O and the torque current I T. I m = √ {I O 2 + I T 2} ...... (2) where, for a normal vector control, which is controlled to keep the magnetic flux constant, the torque current I T is the torque command value tau * It is proportional. Accordingly, will be able to adjust the motor current I m by adjusting the torque command value tau *, it is possible to limit the motor current I m.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の一実施例を示す図1のブロック線図
を用いて本発明を説明する。図1の符号のうち既に説明
した従来方式の図3と同一の符号は同一の構成要素であ
って、全体の動作は基本的には同じであるためそれらの
説明は省略し、ここでは唯一の異なる部分であるKG
算器11のみについて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. 1 showing an embodiment of the present invention. Of the reference numerals in FIG. 1, the same reference numerals as those of the conventional method shown in FIG. 3 are the same constituent elements, and the overall operation is basically the same, so the description thereof will be omitted. Only the K G calculator 11 which is a different part will be described.

【0013】KG 演算器11の入力はトルク指令値τ*
び制限電流値IL と電動機電流Im であり、その出力で
ある演算トルク指令値τ**は前述の図2によるアルゴリ
ズムで係数KG を決定して(1)式により演算される。
G 演算器11の出力τ**を用いて演算器8により磁束指
令値Φ* を演算決定する。その結果、(2)式に見られ
るようにトルク電流IT の大きさが制御され、電動機電
流Im の値を制限電流値IL 以下に制御することができ
る。
The input of the K G calculator 11 is the torque command value τ *, the limiting current value I L and the motor current I m , and the calculated torque command value τ ** which is the output of the K G calculator 11 is a coefficient in the algorithm shown in FIG. to determine the K G are calculated by the equation (1).
Using the output τ ** of the K G calculator 11, the calculator 8 calculates and determines the magnetic flux command value Φ * . As a result, the magnitude of the torque current I T is controlled as shown in the equation (2), and the value of the motor current I m can be controlled to be equal to or less than the limiting current value I L.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば従来の磁
束直接制御形ベクトル制御では実現できなかった電流制
限を実現することができる。しかも、一般的にはベクト
ル制御は中央演算処理装置等によりコントロールされて
いることから、本発明の電流制限方法もソフトウエアの
追加のみでハードウエアの改造等は一切不要であり、制
御装置のコストアップ、信頼性の低下などは生じない。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize the current limitation which cannot be realized by the conventional magnetic flux direct control type vector control. Moreover, since the vector control is generally controlled by the central processing unit or the like, the current limiting method of the present invention requires only software addition and no hardware modification is required. There is no increase in reliability or decrease in reliability.

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

【図1】図1は本発明による電流制限をした磁束直接制
御形ベクトル制御のブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram of current limiting magnetic flux direct control type vector control according to the present invention.

【図2】図2は本発明による電流制限を行うための係数
演算器のアルゴリズムを示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flow chart showing an algorithm of a coefficient calculator for performing current limitation according to the present invention.

【図3】図3は従来の電流制限をしていない磁束直接制
御形ベクトル制御のブロック線図である。
FIG. 3 is a block diagram of conventional magnetic flux direct control type vector control without current limitation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 整流器 2 インバータ部 3 三相誘導電動機 4 パルスジェネレータ 5 電流検出器 6,8,9 演算器 7 電動機定数記憶器 10 カウンタ 11 KG 演算器1 rectifier 2 inverter unit 3 a three-phase induction motor 4 pulse generator 5 a current detector 6, 8, 9 computing unit 7 motor constant storage unit 10 counter 11 K G calculator

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 6個のトランジスタより構成される電圧
形インバータ装置により駆動される誘導電動機のベクト
ル制御で、電動機定数と電動機電流より電動機内部に発
生している磁束を演算し、更に電動機定数と外部より設
定されるトルク指令値及び電動機回転数より電動機内部
で発生すべき磁束指令値を演算し、該磁束指令値と前記
発生磁束及び電動機定数と電動機電流より、前記トラン
ジスタのスイッチングを直接決定し、スイッチングさせ
る方式の磁束直接制御形ベクトル制御において、前記磁
束指令値演算に使用するトルク指令値として KG ×(外部より設定されるトルク指令値) により得られるものを使用し、このKG を決定するに際
し、あらかじめ設定された電動機の制限電流値と、実際
に流れている電動機電流とを常に比較し、 (制限電流)≦(電動機電流) の時には0を最少値としてKG を徐々に小さくし、 (制限電流)>(電動機電流) の時には1.0 を最大としてKG を徐々に大きくすること
により、電動機に流れる電流に制限をかけることを可能
とすることを特徴とする誘導電動機の磁束直接制御形ベ
クトル制御における電流制限方法。
1. A vector control of an induction motor driven by a voltage-type inverter device composed of six transistors, wherein a magnetic flux generated inside the motor is calculated from a motor constant and a motor current, and further the motor constant is calculated. The magnetic flux command value to be generated inside the motor is calculated from the torque command value and the motor rotation speed set from the outside, and the switching of the transistor is directly determined from the magnetic flux command value, the generated magnetic flux, the motor constant and the motor current. In the magnetic flux direct control type vector control of the switching method, the torque command value used for the magnetic flux command value calculation is obtained by K G × (the torque command value set from the outside), and this K G is used. When deciding, always compare the preset current limit value of the motor and the current of the motor that is actually flowing, When (limit current) ≤ (motor current), 0 is set to the minimum value and K G is gradually decreased, and when (limit current)> (motor current), 1.0 is maximized and K G is gradually increased to increase the motor. A method for limiting current in magnetic flux direct control type vector control of an induction motor, which is capable of limiting the current flowing in the coil.
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