JP3057925B2 - 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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- JP3057925B2 JP3057925B2 JP4255149A JP25514992A JP3057925B2 JP 3057925 B2 JP3057925 B2 JP 3057925B2 JP 4255149 A JP4255149 A JP 4255149A JP 25514992 A JP25514992 A JP 25514992A JP 3057925 B2 JP3057925 B2 JP 3057925B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機のベクトル
制御装置に係り、特に電流制御系を有するベクトル制御
装置に関する。
制御装置に係り、特に電流制御系を有するベクトル制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４に従来例のベクトル制御装置を示
す。誘導電動機１の速度制御部２の出力をトルク電流指
令ＩTとし、これに直交させる励磁電流指令ＩOから極座
標変換部３によって電流Ｉ1と位相角φを求める。ま
た、トルク電流指令ＩTと励磁電流指令ＩOと誘導電動機
１の二次時定数τ2からすべり周波数演算部４にすべり
周波数ωSを求める。
す。誘導電動機１の速度制御部２の出力をトルク電流指
令ＩTとし、これに直交させる励磁電流指令ＩOから極座
標変換部３によって電流Ｉ1と位相角φを求める。ま
た、トルク電流指令ＩTと励磁電流指令ＩOと誘導電動機
１の二次時定数τ2からすべり周波数演算部４にすべり
周波数ωSを求める。
【０００３】すべり周波数ωSは、誘導電動機１の速度
検出部５の検出速度ωnと加算されて一次角速度ω0に変
換し、この角速度ω0と位相角φから正弦波発生部６に
二相の正弦波を得る。
検出部５の検出速度ωnと加算されて一次角速度ω0に変
換し、この角速度ω0と位相角φから正弦波発生部６に
二相の正弦波を得る。
【０００４】Ｄ／Ａ変換部７は電流指令Ｉ1と二相の正
弦波から二相の電流指令ｉa，ｉcを求め、この電流指令
と検出電流から比例積分演算を行う電流制御部８を経て
二相の電圧指令Ｖa，Ｖcとして求め、二相からｂ相の電
圧指令Ｖbも求めてＰＷＭ変換部９に三相のＰＷＭ電圧
出力を得る。
弦波から二相の電流指令ｉa，ｉcを求め、この電流指令
と検出電流から比例積分演算を行う電流制御部８を経て
二相の電圧指令Ｖa，Ｖcとして求め、二相からｂ相の電
圧指令Ｖbも求めてＰＷＭ変換部９に三相のＰＷＭ電圧
出力を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のベクトル制御装
置において、誘導電動機の速度ωnの上昇に従って該電
動機の誘起電圧も増大し、高速域で過大なトルク負荷が
加えられたときに一次電圧がＰＷＭ制御の最大電圧Ｖ
max（＝直流電源電圧ＶDC／２）を越えてしまう。
置において、誘導電動機の速度ωnの上昇に従って該電
動機の誘起電圧も増大し、高速域で過大なトルク負荷が
加えられたときに一次電圧がＰＷＭ制御の最大電圧Ｖ
max（＝直流電源電圧ＶDC／２）を越えてしまう。
【０００６】そこで、従来からＰＷＭ変換部９内にはリ
ミッタ回路が設けられている。例えば、ＰＷＭ変換部９
内では制御電圧Ｖa，Ｖb，Ｖcと三角波（搬送波）のレ
ベル比較によってＰＷＭ波形を生成しており、一次電圧
Ｖa，Ｖb，Ｖcが最大電圧Ｖmaxを越える制御率１以上に
なるときにも正確な正弦波ＰＷＭ波形を得られるよう該
電圧Ｖa，Ｖb，Ｖcをリミッタ回路を通して三角波のレ
ベルを越えないようにしている。
ミッタ回路が設けられている。例えば、ＰＷＭ変換部９
内では制御電圧Ｖa，Ｖb，Ｖcと三角波（搬送波）のレ
ベル比較によってＰＷＭ波形を生成しており、一次電圧
Ｖa，Ｖb，Ｖcが最大電圧Ｖmaxを越える制御率１以上に
なるときにも正確な正弦波ＰＷＭ波形を得られるよう該
電圧Ｖa，Ｖb，Ｖcをリミッタ回路を通して三角波のレ
ベルを越えないようにしている。
【０００７】このようなＰＷＭ波形生成の段階での電圧
制限は、電圧制限中には電流制御部８による積分量が過
大な量まで上昇してしまう。このため、負荷トルクの軽
減後にも電流制御部８の積分量の戻りが遅れ、ＰＷＭ変
換部９のリミッタ動作時間が長くなって、トルク制御の
応答性向上を阻害する。
制限は、電圧制限中には電流制御部８による積分量が過
大な量まで上昇してしまう。このため、負荷トルクの軽
減後にも電流制御部８の積分量の戻りが遅れ、ＰＷＭ変
換部９のリミッタ動作時間が長くなって、トルク制御の
応答性向上を阻害する。
【０００８】この問題には電流制御部８の積分時定数を
小さくすることが考えられるが、電流制御系を不安定に
する。
小さくすることが考えられるが、電流制御系を不安定に
する。
【０００９】本発明の目的は、電流制御系の安定性を確
保しながらトルク制御の応答性を高めるベクトル制御装
置を提供することにある。
保しながらトルク制御の応答性を高めるベクトル制御装
置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、誘導電動機のトルク電流指令ＩTと励磁
電流指令ＩOからディジタル演算の積分項を含む電流制
御系によって誘導電動機のトルク軸電圧ＶQと励磁軸電
圧ＶDを得、この電圧ＶQ，ＶDからＰＷＭ制御によって
誘導電動機をベクトル制御するベクトル制御装置におい
て、前記電流制御系は、前記トルク軸電圧ＶQと励磁軸
電圧ＶDから一次電圧Ｖ1を求め、この電圧Ｖ1がＰＷＭ
制御のための最大電圧Ｖmaxを越えたときの偏差をトル
ク軸成分及び励磁軸成分のエラー分ＶQerr及びＶDerrと
して求め、このエラー分で前記積分項の前回値を補正す
るリミッタ部を備えたことを特徴とする。
決を図るため、誘導電動機のトルク電流指令ＩTと励磁
電流指令ＩOからディジタル演算の積分項を含む電流制
御系によって誘導電動機のトルク軸電圧ＶQと励磁軸電
圧ＶDを得、この電圧ＶQ，ＶDからＰＷＭ制御によって
誘導電動機をベクトル制御するベクトル制御装置におい
て、前記電流制御系は、前記トルク軸電圧ＶQと励磁軸
電圧ＶDから一次電圧Ｖ1を求め、この電圧Ｖ1がＰＷＭ
制御のための最大電圧Ｖmaxを越えたときの偏差をトル
ク軸成分及び励磁軸成分のエラー分ＶQerr及びＶDerrと
して求め、このエラー分で前記積分項の前回値を補正す
るリミッタ部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】誘導電動機の一次電圧が過大になったときに電
流制御系の積分項の値を最大電圧Ｖmaxに相当するトル
ク軸電圧と励磁軸電圧に制限しておき、一次電圧Ｖ1が
最大電圧Ｖmaxより低くなったときに積分項のリミッタ
値からの戻り動作を早くする。
流制御系の積分項の値を最大電圧Ｖmaxに相当するトル
ク軸電圧と励磁軸電圧に制限しておき、一次電圧Ｖ1が
最大電圧Ｖmaxより低くなったときに積分項のリミッタ
値からの戻り動作を早くする。
【００１２】ディジタル演算の電流制御系は、積分演算
には前回値に今回の偏差分を加算するとき、前回値をエ
ラー分で補正しておくことで一次電圧Ｖ1が最大電圧Ｖ
maxを越えないように制限する。
には前回値に今回の偏差分を加算するとき、前回値をエ
ラー分で補正しておくことで一次電圧Ｖ1が最大電圧Ｖ
maxを越えないように制限する。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す装置構成図で
あり、図４と同等のものは同じ符号で示す。本実施例は
制御演算をコンピュータで行うディジタル演算の場合で
示す。
あり、図４と同等のものは同じ符号で示す。本実施例は
制御演算をコンピュータで行うディジタル演算の場合で
示す。
【００１４】電流制御部１１は、トルク電流指令ＩT及
び励磁電流指令ＩOに対して夫々のトルク電流検出値Ｉ
TFB及び励磁電流検出値ＩOFBとの偏差から比例積分演算
による演算を行い、回転座標のトルク軸電圧ＶQと励磁
軸電圧ＶDを得る。
び励磁電流指令ＩOに対して夫々のトルク電流検出値Ｉ
TFB及び励磁電流検出値ＩOFBとの偏差から比例積分演算
による演算を行い、回転座標のトルク軸電圧ＶQと励磁
軸電圧ＶDを得る。
【００１５】トルク電流検出値ＩTFB及び励磁電流検出
値ＩOFBの検出は、誘導電動機１の二相電流Ｉa，Ｉbを
Ａ／Ｄ変換部１２で夫々ディジタル値に変換し、両者の
加算によってＣ相の電流Ｉcも求め、各電流値Ｉa，
Ｉb，Ｉcから三相／二相変換部１３で固定座標の二相電
流に変換し、これを座標変換部１４で回転座標のトルク
電流ＩTFBと励磁電流ＩOFBに変換する。
値ＩOFBの検出は、誘導電動機１の二相電流Ｉa，Ｉbを
Ａ／Ｄ変換部１２で夫々ディジタル値に変換し、両者の
加算によってＣ相の電流Ｉcも求め、各電流値Ｉa，
Ｉb，Ｉcから三相／二相変換部１３で固定座標の二相電
流に変換し、これを座標変換部１４で回転座標のトルク
電流ＩTFBと励磁電流ＩOFBに変換する。
【００１６】電流制御部１１からの電圧制御信号ＶD，
ＶQは座標変換部１５によって回転座標から固定座標の
二相電圧Ｖ1D，Ｖ1Qに変換し、二相／三相変換部１６に
よって三相の電圧信号Ｖa，Ｖb，Ｖcに変換する。
ＶQは座標変換部１５によって回転座標から固定座標の
二相電圧Ｖ1D，Ｖ1Qに変換し、二相／三相変換部１６に
よって三相の電圧信号Ｖa，Ｖb，Ｖcに変換する。
【００１７】座標変換部１４，１５の変換のための位相
角θ0は積分部１７によって角速度ω0を積分演算するこ
とで得る。
角θ0は積分部１７によって角速度ω0を積分演算するこ
とで得る。
【００１８】ここで、電流制御部１１は図２に示す構成
にされる。同図中、１１ａはトルク電流の比例積分演算
手段になり、１１ｂは第１の干渉項補償手段になり、１
１ｃは励磁電流の比例積分演算手段になり、１１ｄは第
２の干渉項補償手段になる。
にされる。同図中、１１ａはトルク電流の比例積分演算
手段になり、１１ｂは第１の干渉項補償手段になり、１
１ｃは励磁電流の比例積分演算手段になり、１１ｄは第
２の干渉項補償手段になる。
【００１９】干渉項補償手段１１ｂ，１１ｄは、誘導電
動機１のベクトル制御状態で電動機内で励磁電流とトル
ク電流に互いに速度ω0の情報を含んだ干渉項が発生
し、この干渉項によって低速域と高速域で電流制御系の
応答性が変化するのを補償する。
動機１のベクトル制御状態で電動機内で励磁電流とトル
ク電流に互いに速度ω0の情報を含んだ干渉項が発生
し、この干渉項によって低速域と高速域で電流制御系の
応答性が変化するのを補償する。
【００２０】次に、リミッタ部１１ｅは、電流制御系の
リミッタ制御を行う。このリミッタ制御は、電圧ＶD，
ＶQから一次電圧Ｖ1
リミッタ制御を行う。このリミッタ制御は、電圧ＶD，
ＶQから一次電圧Ｖ1
【００２１】
【数１】
【００２２】を求め、この一次電圧Ｖ1と制御率１の最
大電圧Ｖmax（＝ＶDC／２）の比較を行い、一次電圧Ｖ1
が最大電圧Ｖmaxを越えたときにＤ軸とＱ軸のエラー分
ＶDerr，ＶQerrを次式から求める。
大電圧Ｖmax（＝ＶDC／２）の比較を行い、一次電圧Ｖ1
が最大電圧Ｖmaxを越えたときにＤ軸とＱ軸のエラー分
ＶDerr，ＶQerrを次式から求める。
【００２３】
【数２】ＶDerr＝（Ｖ1−Ｖmax）cos θ0 …（２）
【００２４】
【数３】ＶQerr＝（Ｖ1−Ｖmax）sin θ0 …（３） このエラー分ＶDerr，ＶQerrと一次電圧Ｖ1，Ｖmaxの関
係を図３に示す。このエラー分は比例積分演算手段１１
ａ，１１ｃの積分項の前回値補正値とすることで一次電
圧Ｖ1が最大電圧Ｖmaxを越えないようにする。
係を図３に示す。このエラー分は比例積分演算手段１１
ａ，１１ｃの積分項の前回値補正値とすることで一次電
圧Ｖ1が最大電圧Ｖmaxを越えないようにする。
【００２５】積分項は比例項と同様にディジタル演算で
行うことから、その１／Ｚは比例積分演算周期で前回演
算値を格納して積分演算を行う。例えば、トルク電流制
御には今回値ＶQQ（ｎ）に対し、１／Ｚは前回値Ｖ
QQ（ｎ−１）を格納しておいて今回値ＶQQ（ｎ）との加
算によってトルク電流偏差の積分を行う。同様に、励磁
電流制御には、今回値ＶDD（ｎ）に対し１／Ｚは前回値
ＶDD（ｎ−１）を格納しておく。
行うことから、その１／Ｚは比例積分演算周期で前回演
算値を格納して積分演算を行う。例えば、トルク電流制
御には今回値ＶQQ（ｎ）に対し、１／Ｚは前回値Ｖ
QQ（ｎ−１）を格納しておいて今回値ＶQQ（ｎ）との加
算によってトルク電流偏差の積分を行う。同様に、励磁
電流制御には、今回値ＶDD（ｎ）に対し１／Ｚは前回値
ＶDD（ｎ−１）を格納しておく。
【００２６】従って、リミッタ部１１ｅによるリミッタ
動作は一次電圧Ｖ1がＶmaxを越えたときにそのＤ軸とＱ
軸のエラー分を求め、このエラー分で前回の積分値ＶQQ
（ｎ−１），ＶDD（ｎ−１）を補正することにより一次
電圧Ｖ1がＶmaxを越えないようにする。このときの前回
値ＶDD（ｎ−１），ＶQQ（ｎ−１）は
動作は一次電圧Ｖ1がＶmaxを越えたときにそのＤ軸とＱ
軸のエラー分を求め、このエラー分で前回の積分値ＶQQ
（ｎ−１），ＶDD（ｎ−１）を補正することにより一次
電圧Ｖ1がＶmaxを越えないようにする。このときの前回
値ＶDD（ｎ−１），ＶQQ（ｎ−１）は
【００２７】
【数４】ＶDD（ｎ−１）＝ＶDD（ｎ）−ＶＤｅｒｒ
【００２８】
【数５】ＶＱＱ（ｎ−１）＝ＶQQ（ｎ）−ＶQerr の演算によって前回値として格納する。
【００２９】上述の電流制御部のリミッタ処理により、
一次電圧Ｖ1がＰＷＭ制御の最大電圧Ｖmaxを越えたとき
にも積分項の積分量は最大電圧Ｖmaxに保持されてお
り、Ｖ1＞Ｖmaxの継続時間が長くなるときにも積分量が
過大になるのを無くし、負荷トルクの軽減時に直ちにリ
ミッタ動作から抜けた通常動作に戻り、トルク制御の応
答性を向上する。また、積分時定数は電流制御系を十分
に安定にする大きさにすることができる。
一次電圧Ｖ1がＰＷＭ制御の最大電圧Ｖmaxを越えたとき
にも積分項の積分量は最大電圧Ｖmaxに保持されてお
り、Ｖ1＞Ｖmaxの継続時間が長くなるときにも積分量が
過大になるのを無くし、負荷トルクの軽減時に直ちにリ
ミッタ動作から抜けた通常動作に戻り、トルク制御の応
答性を向上する。また、積分時定数は電流制御系を十分
に安定にする大きさにすることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、誘導電
動機のトルク軸電圧と励磁軸電圧を得る電流制御系に、
一次電圧Ｖ1がＰＷＭ制御の最大電圧Ｖmaxを越えたとき
のエラー分をトルク軸成分と励磁軸成分として求め、こ
のエラー分で積分項の前回値を夫々補正するようにした
ため、誘導電動機の一次電圧が過大になったときにも電
流制御系の積分量を最大電圧に相当する値に制限し、リ
ミット値からの抜けを早くしてトルク制御の応答性を高
めることができる。
動機のトルク軸電圧と励磁軸電圧を得る電流制御系に、
一次電圧Ｖ1がＰＷＭ制御の最大電圧Ｖmaxを越えたとき
のエラー分をトルク軸成分と励磁軸成分として求め、こ
のエラー分で積分項の前回値を夫々補正するようにした
ため、誘導電動機の一次電圧が過大になったときにも電
流制御系の積分量を最大電圧に相当する値に制限し、リ
ミット値からの抜けを早くしてトルク制御の応答性を高
めることができる。
【００３１】また、電流制御系の積分時定数は系の安定
に十分な値とすることができる。
に十分な値とすることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図。
【図２】実施例における電流制御部の構成図。
【図３】一次電圧Ｖ1と最大電圧Ｖmaxによるエラー分の
関係図。
関係図。
【図４】従来例のベクトル制御装置構成図。
１…誘導電動機 １１…電流制御部 １１ａ…トルク電流の比例積分演算手段 １１ｂ…第１の干渉項補償手段 １１ｃ…励磁電流の比例積分演算手段 １１ｄ…第２の干渉項補償手段 １１ｅ…リミッタ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−111281（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−30774（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−111282（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00
Claims (1)
- 【請求項１】 誘導電動機のトルク電流指令ＩTと励磁
電流指令ＩOからディジタル演算の積分項を含む電流制
御系によって誘導電動機のトルク軸電圧ＶQと励磁軸電
圧ＶDを得、この電圧ＶQ，ＶDからＰＷＭ制御によって
誘導電動機をベクトル制御するベクトル制御装置におい
て、前記電流制御系は、前記トルク軸電圧ＶQと励磁軸
電圧ＶDから一次電圧Ｖ1を求め、この電圧Ｖ1がＰＷＭ
制御のための最大電圧Ｖmaxを越えたときの偏差をトル
ク軸成分及び励磁軸成分のエラー分ＶQerr及びＶDerrと
して求め、このエラー分で前記積分項の前回値を補正す
るリミッタ部を備え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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4255149A JP3057925B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4255149A JP3057925B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06105581A JPH06105581A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3057925B2 true JP3057925B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=17274762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4255149A Expired - Fee Related JP3057925B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3057925B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101996838B1 (ko) * | 2015-05-26 | 2019-07-08 | 엘에스산전 주식회사 | 유도 전동기 제어 시스템 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4255149A patent/JP3057925B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06105581A (ja) | 1994-04-15 |
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