JP2738721B2 - 誘導電動機の速度制御装置 - Google Patents
誘導電動機の速度制御装置Info
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- JP2738721B2 JP2738721B2 JP63290018A JP29001888A JP2738721B2 JP 2738721 B2 JP2738721 B2 JP 2738721B2 JP 63290018 A JP63290018 A JP 63290018A JP 29001888 A JP29001888 A JP 29001888A JP 2738721 B2 JP2738721 B2 JP 2738721B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明な誘導電動機の速度制御に係り、特に速度検出
器を用いずに高性能な速度制御を行うに好適な制御装置
に関する。
器を用いずに高性能な速度制御を行うに好適な制御装置
に関する。
従来、誘導電動機を高性能に速度制御する方式にベク
トル制御がある。これは電動機の１次電流を励磁電流と
２次電流に分けて制御し、２次磁束と２次電流の各ベク
トルを直交させることで、２次電流に応じてトルク及び
速度を制御するものである。この種の方式としては例え
ば特開昭60−165982号並び特開昭60−131086号が挙げら
れる。
トル制御がある。これは電動機の１次電流を励磁電流と
２次電流に分けて制御し、２次磁束と２次電流の各ベク
トルを直交させることで、２次電流に応じてトルク及び
速度を制御するものである。この種の方式としては例え
ば特開昭60−165982号並び特開昭60−131086号が挙げら
れる。
しかし、上記従来技術において特に後者に挙げた方式
で、速度検出器を用いず、１次電流の電流成分を検出し
２次電流に相当する成分I1qに基づいて電動機のすべり
を演算し、それにより速度を制御するものにおいては高
精度な速度制御が得られないという問題がある。それは
I1qの検出値にトルク電流成分の他に鉄損電流が含まれ
ることが原因することがわかつた。すなわち、鉄損電流
はトルク発生に寄与しないのにもかかわらず、これを含
むI1qの検出値でもつてすべりを演算しているために実
際値との間に誤差が生じ、速度制御精度が悪くなる。さ
らに鉄損電流は運転周波数に関係し、周波数が高くなる
程速度精度が悪くなるという問題がわかつた。
で、速度検出器を用いず、１次電流の電流成分を検出し
２次電流に相当する成分I1qに基づいて電動機のすべり
を演算し、それにより速度を制御するものにおいては高
精度な速度制御が得られないという問題がある。それは
I1qの検出値にトルク電流成分の他に鉄損電流が含まれ
ることが原因することがわかつた。すなわち、鉄損電流
はトルク発生に寄与しないのにもかかわらず、これを含
むI1qの検出値でもつてすべりを演算しているために実
際値との間に誤差が生じ、速度制御精度が悪くなる。さ
らに鉄損電流は運転周波数に関係し、周波数が高くなる
程速度精度が悪くなるという問題がわかつた。
また、軽負荷時においては、I1q検出値に占める鉄損
電流の割合が大きくなるため、速度精度が一層悪くなる
ことはもちろんであるが、I1qの検出値に基づくすべり
周波数の演算値が実際値よりも過大となるために、１次
周波数指令値が上昇し、過電圧が電動機に供給される過
大電流が流れるいつた問題があつた。
電流の割合が大きくなるため、速度精度が一層悪くなる
ことはもちろんであるが、I1qの検出値に基づくすべり
周波数の演算値が実際値よりも過大となるために、１次
周波数指令値が上昇し、過電圧が電動機に供給される過
大電流が流れるいつた問題があつた。
本発明の目的は、速度検出器を用いずに、１次電流の
検出値のみで、鉄損を補正して高精度に誘導電動機を速
度制御することにある。
検出値のみで、鉄損を補正して高精度に誘導電動機を速
度制御することにある。
上記目的は、インバータに接続される誘導電動機の鉄
損電流特性を１次周波数を変数とする関数で予め制御装
置内に設定しておき、運転周波数に応じた鉄損電流値を
電流成分検出値I1qから差し引くことで達成される。
損電流特性を１次周波数を変数とする関数で予め制御装
置内に設定しておき、運転周波数に応じた鉄損電流値を
電流成分検出値I1qから差し引くことで達成される。
したがつて、トルクに寄与する真の２次電流（トルク
電流）が１次電流より高精度に検出できるので、このト
ルク電流に基づいて演算されるすべり周波数に誤差が生
じないことから速度制御精度は向上する。
電流）が１次電流より高精度に検出できるので、このト
ルク電流に基づいて演算されるすべり周波数に誤差が生
じないことから速度制御精度は向上する。
以下、本発明による実施例を説明する。第１図は本発
明の一実施例の構成を示す誘導電動機制御装置のブロツ
ク図である。これは速度検出器を用いない電圧制御形ベ
クトル制御インバータ装置で１はパルス幅変調方式イン
バータ（PWMINV）であり、３相電圧指令演算器３からの
電圧指令信号v*u〜wに基づいて誘導電動機２に可変周波
の交流電圧を供給する。４は電動機電流検出器で積分器
５により１次角周波数指令ω１＊を積分して得られる電
圧位相信号θ＊を基準として電流検出値iu〜iwをｄ−ｑ
軸直交座標系に変換し、ｑ軸成分I1qを検出する。６は
すべり演算器で、ｑ軸成分の電流検出器I1qから鉄損電
流Irmを差し引いたトルク電流I2に係数ksを乗じてすべ
り角周波数 を演算し、 と速度指令ωｒ＊との加算値より１次角周波数指令ω１
＊演算する。７は電圧指令演算器で、誘導電動機の電動
機定数（１次抵抗r1、漏れインダクタンスL6、１次イン
ダクタンスL1）と励磁電流指令I1*d、とｑ軸成分電流検
出値I1q及び１次角周波数指令ω１＊より、直交座標系
におけるｄ−ｑ軸成分の電圧指令v1d＊，v1*qを演算す
る。８は関数器で１次角周波数指令ω１＊に応じて鉄損
電流Irmが出力され、該出力Irmを前述したｑ軸成分電流
系値I1qより減算する。
明の一実施例の構成を示す誘導電動機制御装置のブロツ
ク図である。これは速度検出器を用いない電圧制御形ベ
クトル制御インバータ装置で１はパルス幅変調方式イン
バータ（PWMINV）であり、３相電圧指令演算器３からの
電圧指令信号v*u〜wに基づいて誘導電動機２に可変周波
の交流電圧を供給する。４は電動機電流検出器で積分器
５により１次角周波数指令ω１＊を積分して得られる電
圧位相信号θ＊を基準として電流検出値iu〜iwをｄ−ｑ
軸直交座標系に変換し、ｑ軸成分I1qを検出する。６は
すべり演算器で、ｑ軸成分の電流検出器I1qから鉄損電
流Irmを差し引いたトルク電流I2に係数ksを乗じてすべ
り角周波数 を演算し、 と速度指令ωｒ＊との加算値より１次角周波数指令ω１
＊演算する。７は電圧指令演算器で、誘導電動機の電動
機定数（１次抵抗r1、漏れインダクタンスL6、１次イン
ダクタンスL1）と励磁電流指令I1*d、とｑ軸成分電流検
出値I1q及び１次角周波数指令ω１＊より、直交座標系
におけるｄ−ｑ軸成分の電圧指令v1d＊，v1*qを演算す
る。８は関数器で１次角周波数指令ω１＊に応じて鉄損
電流Irmが出力され、該出力Irmを前述したｑ軸成分電流
系値I1qより減算する。
次に制御の基本動作を第２図，第３図を加えて説明す
る。第２図は誘導電動機の等価回路を示しており、第３
図はこの等価回路に基づいて表わしたベクトル図で、第
３図におけるｄ−ｑ軸は同期速度ω１で回転する直交座
標で、ｄ軸を２次磁束φ2dの方向に定める。電圧ベクト
ルv1は誘導起電力E1′と電動機の内部インピーダンス降
下〔（r1＋ｊω１L6）I1〕の和で与えられる。電圧ベク
トルv1はd,q軸成分で表わすと次式となる。
る。第２図は誘導電動機の等価回路を示しており、第３
図はこの等価回路に基づいて表わしたベクトル図で、第
３図におけるｄ−ｑ軸は同期速度ω１で回転する直交座
標で、ｄ軸を２次磁束φ2dの方向に定める。電圧ベクト
ルv1は誘導起電力E1′と電動機の内部インピーダンス降
下〔（r1＋ｊω１L6）I1〕の和で与えられる。電圧ベク
トルv1はd,q軸成分で表わすと次式となる。
ここにE1′＝ω１Ｍ′I1d Ｍ′は等価相互インダクタンス（＝M2／L2） L1，L2は１次,2次インダクタンス Ｌσは等価漏れインダクタンス 第１図の電圧指令演算器７におけるvd，vqの指令値
（vd＊，vq＊）は（１）式の関係に従いE1′の指令値及
び内部インピーダンス降下の推定値に基づいて演算され
る。
（vd＊，vq＊）は（１）式の関係に従いE1′の指令値及
び内部インピーダンス降下の推定値に基づいて演算され
る。
電圧形PWMインバータ１において、図示していない
が、正弦波の電圧指令vu＊〜vw＊と搬送波信号を比較し
て得られるパルス幅変調信号に従い各相出力電圧が制御
される。その基本波成分瞬時値がそれら電圧指令に比例
して制御されるため、電圧ベクトルv1はvd＊，vq＊に応
じて制御される。もし推定された内部インピダンス降下
が実際値と一致していれば、起電力E1′の大きさはその
指令値に一致し、その向きはｑ軸と一致する。この条件
において積分器５からの電圧位相θ＊は磁束ベクトルθ
2d（E1′に直交）の固定子ｕ相軸からの回転角θを表わ
すものとなる。
が、正弦波の電圧指令vu＊〜vw＊と搬送波信号を比較し
て得られるパルス幅変調信号に従い各相出力電圧が制御
される。その基本波成分瞬時値がそれら電圧指令に比例
して制御されるため、電圧ベクトルv1はvd＊，vq＊に応
じて制御される。もし推定された内部インピダンス降下
が実際値と一致していれば、起電力E1′の大きさはその
指令値に一致し、その向きはｑ軸と一致する。この条件
において積分器５からの電圧位相θ＊は磁束ベクトルθ
2d（E1′に直交）の固定子ｕ相軸からの回転角θを表わ
すものとなる。
上述のように誘導起電力E1′の向きがｑ軸に一致する
条件において、電流検出器４において１次電流I1の各軸
成分I1d，I1qは次式より演算される。
条件において、電流検出器４において１次電流I1の各軸
成分I1d，I1qは次式より演算される。
iu〜iw：電動機１次電流 検出されたI1dは第２図の等価回路における２次磁束
φ2dに対応する励磁電流I0であり、I1qは２次電流I2′
と鉄損電流Irmの加算値に相当する。ここで、すべり周
波数ωｓは２次電流I2′に比例することから、上記I1q
の検出値から鉄損電流Irmを差し引いた値I2′よりωｓ
が推定でき、したがつて係数器６のすべり係数ksをI2′
に乗じてすべり周波数 を演算し、速度指令ωｒ＊との加算値より１次周波数ω
１＊を制御する。これにより実際の回転速度ωｒはその
指令値ωｒ＊に一致する。なお、鉄損電流IrmはI2′と
は異なりすべりに無関係で、１次周波数ω１に依存した
大きさをもつ、このため、関数器８には、適用する電動
機の鉄損電流特性がω１を変数とする関数として設定さ
れる。一般にIrmはω１の1.6〜２乗に比例することが知
られていることからIrmはkmω1 1.6〜2より演算でき、係
数kmの大きさを適用する電動機に応じて変更するだけで
よい。
φ2dに対応する励磁電流I0であり、I1qは２次電流I2′
と鉄損電流Irmの加算値に相当する。ここで、すべり周
波数ωｓは２次電流I2′に比例することから、上記I1q
の検出値から鉄損電流Irmを差し引いた値I2′よりωｓ
が推定でき、したがつて係数器６のすべり係数ksをI2′
に乗じてすべり周波数 を演算し、速度指令ωｒ＊との加算値より１次周波数ω
１＊を制御する。これにより実際の回転速度ωｒはその
指令値ωｒ＊に一致する。なお、鉄損電流IrmはI2′と
は異なりすべりに無関係で、１次周波数ω１に依存した
大きさをもつ、このため、関数器８には、適用する電動
機の鉄損電流特性がω１を変数とする関数として設定さ
れる。一般にIrmはω１の1.6〜２乗に比例することが知
られていることからIrmはkmω1 1.6〜2より演算でき、係
数kmの大きさを適用する電動機に応じて変更するだけで
よい。
なお第１図では関数器８の入力信号にω１＊を用いて
いるが、速度指令ωｒ＊を用いてもよく殆ど鉄損電流出
力に差は生じない。
いるが、速度指令ωｒ＊を用いてもよく殆ど鉄損電流出
力に差は生じない。
以上、本実施例によれば１次電流の検出値よりトルク
に寄与する２次電流を精度良く検出できることから、速
度制御の精度が向上する効果がある。なお従来は速度指
令ωｒ＊に対して実速度ωｒは鉄損電流相当分ωｍ（＝
ks・Irm）だけ大きくなる。しかし本実施例ではトルク
に寄与する２次電流I2に基づいてすべり周波数を演算す
るためすべりの推定精度は高くトルクの大きさにかかわ
らずω１を適正に制御できることから高精度に速度制御
が行えるという効果がある。
に寄与する２次電流を精度良く検出できることから、速
度制御の精度が向上する効果がある。なお従来は速度指
令ωｒ＊に対して実速度ωｒは鉄損電流相当分ωｍ（＝
ks・Irm）だけ大きくなる。しかし本実施例ではトルク
に寄与する２次電流I2に基づいてすべり周波数を演算す
るためすべりの推定精度は高くトルクの大きさにかかわ
らずω１を適正に制御できることから高精度に速度制御
が行えるという効果がある。
次に本発明の他の実施例を第４図より説明する。第１
図と異なるところは、すべれい演算器６と鉄損電流の関
数器８を結合して、すべり係数を速度指令によつて可変
する係数器９としｑ軸電流成分検出値I1q及び速度指令
ωｒ＊より１次周波数ω１＊を演算している。その係数
器９の可変係数はks（１−km′ω１＊1.6）であり、速
度が大きくなるに従い係数値は減少するようになつてい
る。
図と異なるところは、すべれい演算器６と鉄損電流の関
数器８を結合して、すべり係数を速度指令によつて可変
する係数器９としｑ軸電流成分検出値I1q及び速度指令
ωｒ＊より１次周波数ω１＊を演算している。その係数
器９の可変係数はks（１−km′ω１＊1.6）であり、速
度が大きくなるに従い係数値は減少するようになつてい
る。
本実施例によれば前記第１図の実施例と同様な効果が
得られる他に、制御構成が簡単になるという効果があ
る。
得られる他に、制御構成が簡単になるという効果があ
る。
本発明によれば、電動機１次電流に含まれるトルクに
寄与する電流成分を高精度に検出できるので、速度検出
器を用いなくても高精度な速度制御が得られるという効
果がある。
寄与する電流成分を高精度に検出できるので、速度検出
器を用いなくても高精度な速度制御が得られるという効
果がある。
第１図は本発明の一実施例の制御構成ブロック図、第２
図，第３図は本発明の動作説明図、第４図は本発明の他
の実施例を示した図である。 １…PWMインバータ、２…誘導電動機、４…電流検出
器、５…積分器、６…すべり演算器、８…関数器。
図，第３図は本発明の動作説明図、第４図は本発明の他
の実施例を示した図である。 １…PWMインバータ、２…誘導電動機、４…電流検出
器、５…積分器、６…すべり演算器、８…関数器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本部 光幸 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 平１−227681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−144795（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】誘導電動機に可変周波の交流電圧を供給す
るインバータ装置において、 前記誘導電動機の１次電流を検出し、該検出値を前記誘
導電動機の同期角周波数で回転する回転磁界の直交座標
系の成分に変換する手段と、 前記電流成分の２次電流相当値から前記誘導電動機の鉄
損電流を減算する手段と、 前記減算結果の電流値を用いて前記誘導電動機のすべり
周波数を演算し、該演算値に応じて前記インバータの出
力周波数を制御する手段とを設けたことを特徴とする誘
導電動機の速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63290018A JP2738721B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 誘導電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63290018A JP2738721B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 誘導電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02142379A JPH02142379A (ja) | 1990-05-31 |
| JP2738721B2 true JP2738721B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=17750724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63290018A Expired - Lifetime JP2738721B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 誘導電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2738721B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02219489A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-09-03 | Fuji Electric Co Ltd | 誘導電動機のベクトル制御方法 |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63290018A patent/JP2738721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02142379A (ja) | 1990-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080116 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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