JP3070391B2 - 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、誘導電動機の回転速
度を検出する手段を省略した状態でベクトル制御により
速度制御をする誘導電動機のベクトル制御装置に関す
る。
度を検出する手段を省略した状態でベクトル制御により
速度制御をする誘導電動機のベクトル制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図９は誘導電動機に速度検出手段を結合
せずに速度制御を行うベクトル制御装置の従来例を示し
た回路図であって、特開昭６４−８８９６号公報で公開
されている回路である。この従来例回路の動作の概略を
以下に記載する。ＰＷＭインバータ２が供給する３相交
流電流を電流検出器３で検出し、この検出電流を３相２
相変換回路１１で固定座標上の２相量Ｉα，Ｉβに変換
し、更に座標変換回路１３で磁束軸を基準とする回転座
標上の２相量ＩM ，ＩT に変換するが、ＩM が磁束軸に
平行な磁化軸電流でありＩT がこれと直交するトルク軸
電流である。又電圧検出器４はＰＷＭインバータ２が出
力する３相交流電圧を検出し、この３相交流電圧を３相
２相変換回路１２で固定座標上の２相量Ｖα，Ｖβに変
換し、更に座標変換回路１４で磁束軸を基準とする回転
座標上の２相量ＶM，ＶT に変換するが、ＶM が磁束軸
に平行な出力電圧磁化軸成分でありＶT がこれと直交す
る出力電圧トルク軸成分である。
せずに速度制御を行うベクトル制御装置の従来例を示し
た回路図であって、特開昭６４−８８９６号公報で公開
されている回路である。この従来例回路の動作の概略を
以下に記載する。ＰＷＭインバータ２が供給する３相交
流電流を電流検出器３で検出し、この検出電流を３相２
相変換回路１１で固定座標上の２相量Ｉα，Ｉβに変換
し、更に座標変換回路１３で磁束軸を基準とする回転座
標上の２相量ＩM ，ＩT に変換するが、ＩM が磁束軸に
平行な磁化軸電流でありＩT がこれと直交するトルク軸
電流である。又電圧検出器４はＰＷＭインバータ２が出
力する３相交流電圧を検出し、この３相交流電圧を３相
２相変換回路１２で固定座標上の２相量Ｖα，Ｖβに変
換し、更に座標変換回路１４で磁束軸を基準とする回転
座標上の２相量ＶM，ＶT に変換するが、ＶM が磁束軸
に平行な出力電圧磁化軸成分でありＶT がこれと直交す
る出力電圧トルク軸成分である。
【０００３】誘起電圧演算回路１５は前述した磁化軸電
流ＩM ，トルク軸電流ＩT ，出力電圧磁化軸成分ＶM ，
及び出力電圧トルク軸成分ＶT と、一次角周波数指令演
算回路１６が演算する一次角周波数指令値ω1 * とを入
力して、下記の数式１と数式２とに従って誘起電圧磁化
軸成分ＥM と誘起電圧トルク軸成分ＥT とを演算する。
但し、Ｒ1 は誘導電動機一次側抵抗，Ｌσは誘導電動機
洩れインダクタンス，ｊは虚数単位である。
流ＩM ，トルク軸電流ＩT ，出力電圧磁化軸成分ＶM ，
及び出力電圧トルク軸成分ＶT と、一次角周波数指令演
算回路１６が演算する一次角周波数指令値ω1 * とを入
力して、下記の数式１と数式２とに従って誘起電圧磁化
軸成分ＥM と誘起電圧トルク軸成分ＥT とを演算する。
但し、Ｒ1 は誘導電動機一次側抵抗，Ｌσは誘導電動機
洩れインダクタンス，ｊは虚数単位である。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【数２】
【０００６】図１０は図９の従来例回路に図示している
一次角周波数指令演算回路の構成を示した回路図であ
り、その動作を以下に記述する。絶対値演算回路６１は
誘起電圧トルク軸成分ＥT を入力してその絶対値を演算
し、割算器６４はこの絶対値を磁束指令値でφ* 除算す
ることにより、一次角周波数ω1 の大きさを得ている。
一方調節回路６３はこれに入力する誘起電圧磁化軸成分
ＥM が零となる調節動作の結果としてωMCを出力する。
減算器６５は前述した割算器６４が出力する一次角周波
数ω1 の大きさからこのωMCを減算する。極性判定回路
６２は誘起電圧トルク軸成分ＥT の極性を判別してお
り、乗算器６６は減算器６５の演算結果に誘起電圧トル
ク軸成分ＥT の極性を乗じた結果を一次角周波数指令値
ω1 * として出力する。
一次角周波数指令演算回路の構成を示した回路図であ
り、その動作を以下に記述する。絶対値演算回路６１は
誘起電圧トルク軸成分ＥT を入力してその絶対値を演算
し、割算器６４はこの絶対値を磁束指令値でφ* 除算す
ることにより、一次角周波数ω1 の大きさを得ている。
一方調節回路６３はこれに入力する誘起電圧磁化軸成分
ＥM が零となる調節動作の結果としてωMCを出力する。
減算器６５は前述した割算器６４が出力する一次角周波
数ω1 の大きさからこのωMCを減算する。極性判定回路
６２は誘起電圧トルク軸成分ＥT の極性を判別してお
り、乗算器６６は減算器６５の演算結果に誘起電圧トル
ク軸成分ＥT の極性を乗じた結果を一次角周波数指令値
ω1 * として出力する。
【０００７】図９の従来例回路に図示しているすべり周
波数演算回路１８は、トルク軸電流ＩT と磁束指令値φ
* とを入力してすべり角周波数ωS を演算しており、前
述の一次角周波数指令値ω1 * からこのすべり角周波数
ωS を差し引くことで、回転速度推定値Ｎ# を得てい
る。速度調節回路２１はこの回転速度推定値Ｎ# と回転
速度指令値Ｎ* との偏差を零にする調節動作を行い、そ
の結果としてトルク軸電流指令値ＩT * を出力する。一
方磁束調節回路２２は磁束指令値φ* を入力して磁化軸
電流指令値ＩM * を出力する。
波数演算回路１８は、トルク軸電流ＩT と磁束指令値φ
* とを入力してすべり角周波数ωS を演算しており、前
述の一次角周波数指令値ω1 * からこのすべり角周波数
ωS を差し引くことで、回転速度推定値Ｎ# を得てい
る。速度調節回路２１はこの回転速度推定値Ｎ# と回転
速度指令値Ｎ* との偏差を零にする調節動作を行い、そ
の結果としてトルク軸電流指令値ＩT * を出力する。一
方磁束調節回路２２は磁束指令値φ* を入力して磁化軸
電流指令値ＩM * を出力する。
【０００８】電流調節回路２３はトルク軸電流指令値Ｉ
T * ，磁化軸電流指令値ＩM * と、前述したトルク軸電
流ＩT ，磁化軸電流ＩM とを入力し、その調節動作の結
果としてトルク軸電圧指令値ＶT * と磁化軸電圧指令値
ＶM * を出力する。これら回転座標上のトルク軸電圧指
令値ＶT * と磁化軸電圧指令値ＶM * とは座標変換回路
２４により固定座標上の２相量Ｖα* とＶβ* とに変換
され、更に２相３相変換回路２５がこの２相量を３相分
の電圧指令値にしてＰＷＭインバータ２を制御する。
尚、積分回路１７は一次角周波数指令値ω1 * から磁束
軸位置を求め、これを座標変換回路１３，１４，及び２
４へ与えている。
T * ，磁化軸電流指令値ＩM * と、前述したトルク軸電
流ＩT ，磁化軸電流ＩM とを入力し、その調節動作の結
果としてトルク軸電圧指令値ＶT * と磁化軸電圧指令値
ＶM * を出力する。これら回転座標上のトルク軸電圧指
令値ＶT * と磁化軸電圧指令値ＶM * とは座標変換回路
２４により固定座標上の２相量Ｖα* とＶβ* とに変換
され、更に２相３相変換回路２５がこの２相量を３相分
の電圧指令値にしてＰＷＭインバータ２を制御する。
尚、積分回路１７は一次角周波数指令値ω1 * から磁束
軸位置を求め、これを座標変換回路１３，１４，及び２
４へ与えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述した図９の従来例
回路は、誘導電動機１が高速運転してるときは問題ない
が、低い回転速度で運転しているときはその誘起電圧が
小さくなるので、誘起電圧演算値（誘起電圧演算回路１
５の演算結果）の相対精度が必然的に低下してしまう。
図９の従来例回路は、相対精度が低下している誘起電圧
演算値を使って一次角周波数指令値ω1 * を演算するの
で、その演算誤差は大となる。回転速度推定値Ｎ# は誤
差が大きい前述の一次角周波数指令値ω1 * から得てい
るので、誘導電動機１が低速運転する場合は、その回転
速度が不安定になってしまう欠点がある。
回路は、誘導電動機１が高速運転してるときは問題ない
が、低い回転速度で運転しているときはその誘起電圧が
小さくなるので、誘起電圧演算値（誘起電圧演算回路１
５の演算結果）の相対精度が必然的に低下してしまう。
図９の従来例回路は、相対精度が低下している誘起電圧
演算値を使って一次角周波数指令値ω1 * を演算するの
で、その演算誤差は大となる。回転速度推定値Ｎ# は誤
差が大きい前述の一次角周波数指令値ω1 * から得てい
るので、誘導電動機１が低速運転する場合は、その回転
速度が不安定になってしまう欠点がある。
【００１０】そこでこの発明の目的は、回転速度検出手
段を使用せずに誘導電動機をベクトル制御で速度制御す
る際に、誘起電圧演算値の誤差を小さく抑制すること
で、特に低速運転する際の回転速度の不安定を排除する
ことにある。
段を使用せずに誘導電動機をベクトル制御で速度制御す
る際に、誘起電圧演算値の誤差を小さく抑制すること
で、特に低速運転する際の回転速度の不安定を排除する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めにこの発明の誘導電動機のベクトル制御装置は、誘導
電動機へ交流電力を供給する電力変換手段の出力電流を
前記電動機の磁束軸と平行な磁化軸電流成分とこれに直
交するトルク軸電流成分とに分解して検出し、前記電力
変換手段の出力電圧を前記電動機の磁束軸と平行な出力
電圧磁化軸成分とこれに直交する出力電圧トルク軸成分
とに分解して検出し、これら出力電圧磁化軸成分と出力
電圧トルク軸成分とから誘起電圧演算手段は誘起電圧磁
化軸成分と誘起電圧トルク軸成分とを演算し、これら誘
起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸成分と別途設定し
ている磁束指令値とから一次角周波数指令値を演算し、
前記トルク軸電流検出値と前記磁束指令値とから得られ
るすべり周波数を前記一次角周波数指令値から差し引い
て回転速度推定値を演算し、この回転速度推定値を別途
設定する回転速度指令値に一致させる調節動作によりト
ルク軸電流指令値を求め、磁束調節手段に磁束指令値を
入力させて磁化軸電流指令値を求め、これらトルク軸電
流指令値と磁化軸電流指令値とを入力する電流調節手段
を備えて前記電力変換手段を制御する構成の誘導電動機
のベクトル制御装置において、電力変換手段の出力電圧
検出値に基づく値を入力してその絶対値を演算し、別途
設定する下限設定値からこの絶対値を減算した結果が正
値の場合は前記減算結果を一定値倍し、これを前記一次
角周波数指令値で除算する電圧調節手段を設け、前記磁
束指令値にこのトルク軸出力電圧調節手段の出力を加算
した値を新たな磁束指令値とし、前記磁束調節手段は新
たな磁束指令値を入力信号とする。
めにこの発明の誘導電動機のベクトル制御装置は、誘導
電動機へ交流電力を供給する電力変換手段の出力電流を
前記電動機の磁束軸と平行な磁化軸電流成分とこれに直
交するトルク軸電流成分とに分解して検出し、前記電力
変換手段の出力電圧を前記電動機の磁束軸と平行な出力
電圧磁化軸成分とこれに直交する出力電圧トルク軸成分
とに分解して検出し、これら出力電圧磁化軸成分と出力
電圧トルク軸成分とから誘起電圧演算手段は誘起電圧磁
化軸成分と誘起電圧トルク軸成分とを演算し、これら誘
起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸成分と別途設定し
ている磁束指令値とから一次角周波数指令値を演算し、
前記トルク軸電流検出値と前記磁束指令値とから得られ
るすべり周波数を前記一次角周波数指令値から差し引い
て回転速度推定値を演算し、この回転速度推定値を別途
設定する回転速度指令値に一致させる調節動作によりト
ルク軸電流指令値を求め、磁束調節手段に磁束指令値を
入力させて磁化軸電流指令値を求め、これらトルク軸電
流指令値と磁化軸電流指令値とを入力する電流調節手段
を備えて前記電力変換手段を制御する構成の誘導電動機
のベクトル制御装置において、電力変換手段の出力電圧
検出値に基づく値を入力してその絶対値を演算し、別途
設定する下限設定値からこの絶対値を減算した結果が正
値の場合は前記減算結果を一定値倍し、これを前記一次
角周波数指令値で除算する電圧調節手段を設け、前記磁
束指令値にこのトルク軸出力電圧調節手段の出力を加算
した値を新たな磁束指令値とし、前記磁束調節手段は新
たな磁束指令値を入力信号とする。
【００１２】前記電圧調節手段へは出力電圧トルク軸成
分検出値，又は誘起電圧トルク軸成分検出値を入力とす
る。又は、前記一次角周波数指令値を入力して、この入
力値がしきい値を越える場合は磁束定格値を磁束指令値
として出力し、この入力値が前記しきい値以下の場合は
出力する磁束指令値と前記一次角周波数指令値との積を
前記磁束定格値と前記しきい値との積に等しくする磁束
指令値発生手段を備え、前記磁束調節手段はこの磁束指
令値発生手段が出力する磁束指令値を入力信号とする。
分検出値，又は誘起電圧トルク軸成分検出値を入力とす
る。又は、前記一次角周波数指令値を入力して、この入
力値がしきい値を越える場合は磁束定格値を磁束指令値
として出力し、この入力値が前記しきい値以下の場合は
出力する磁束指令値と前記一次角周波数指令値との積を
前記磁束定格値と前記しきい値との積に等しくする磁束
指令値発生手段を備え、前記磁束調節手段はこの磁束指
令値発生手段が出力する磁束指令値を入力信号とする。
【００１３】又は、前記誘導電動機の回転速度を入力し
て、この入力値がしきい値を越える場合は磁束定格値を
磁束指令値として出力し、この入力値が前記しきい値以
下の場合は出力する磁束指令値と前記誘導電動機の回転
速度との積を前記磁束定格値と前記しきい値との積に等
しくする磁束指令値発生手段を備え、前記磁束調節手段
はこの磁束指令値発生手段が出力する磁束指令値を入力
信号とする。
て、この入力値がしきい値を越える場合は磁束定格値を
磁束指令値として出力し、この入力値が前記しきい値以
下の場合は出力する磁束指令値と前記誘導電動機の回転
速度との積を前記磁束定格値と前記しきい値との積に等
しくする磁束指令値発生手段を備え、前記磁束調節手段
はこの磁束指令値発生手段が出力する磁束指令値を入力
信号とする。
【００１４】
【作用】請求項１の発明は、誘導電動機の誘起電圧演算
値及び一次角周波数演算値の誤差の大きさは、ＰＷＭイ
ンバータ出力電圧検出値のＳＮ比で決まることや、ＰＷ
Ｍインバータの出力電圧が高いほど検出値のＳＮ比が高
くなること、更に磁束を強めるとＰＷＭインバータの出
力電圧が高くなること、などに鑑みてなされるものであ
る。
値及び一次角周波数演算値の誤差の大きさは、ＰＷＭイ
ンバータ出力電圧検出値のＳＮ比で決まることや、ＰＷ
Ｍインバータの出力電圧が高いほど検出値のＳＮ比が高
くなること、更に磁束を強めるとＰＷＭインバータの出
力電圧が高くなること、などに鑑みてなされるものであ
る。
【００１５】請求項２の発明は次のとおりである。低速
時では一次角周波数指令値ω1 * が小さいので誘導電動
機洩れインダクタンスＬσによる電圧降下分は無視でき
ることから、誘起電圧トルク軸成分ＥT は下記の数式３
で表すことができる。
時では一次角周波数指令値ω1 * が小さいので誘導電動
機洩れインダクタンスＬσによる電圧降下分は無視でき
ることから、誘起電圧トルク軸成分ＥT は下記の数式３
で表すことができる。
【００１６】
【数３】ＥT ＝ＶT −Ｒ1 ・ＩT 又、一次角周波数指令値ω1 * は、誘起電圧磁化軸成分
ＥM の調節項を省略すると下記の数式４で表される。
ＥM の調節項を省略すると下記の数式４で表される。
【００１７】
【数４】ω1 * ＝ＥT ÷φ* 従って低速時でもＶT のＳＮ比を高くすることができれ
ば、誘起電圧演算値と実際値との誤差を低減することが
できるので、一次角周波数指令値ω1 * を理想的な値に
近づけることができる。ここでＶT のＳＮ比を高くする
原理を以下で説明する。
ば、誘起電圧演算値と実際値との誤差を低減することが
できるので、一次角周波数指令値ω1 * を理想的な値に
近づけることができる。ここでＶT のＳＮ比を高くする
原理を以下で説明する。
【００１８】ＶT がＶTLなる値、及びＶT1なる値（ここ
でＶTLとＶT1はいずれも正であり且つＶTL＞ＶT1とす
る）のときの誘起電圧トルク軸成分は下記の数式５，数
式６となる。但しトルク電流の大きさは同じであるとす
る。
でＶTLとＶT1はいずれも正であり且つＶTL＞ＶT1とす
る）のときの誘起電圧トルク軸成分は下記の数式５，数
式６となる。但しトルク電流の大きさは同じであるとす
る。
【００１９】
【数５】ＥTL＝ＶTL−Ｒ1 ・ＩT
【００２０】
【数６】ＥT1＝ＶT1−Ｒ1 ・ＩT このときのＶT1とＶTLとの電位差は下記の数式７とな
る。
る。
【００２１】
【数７】ＶTL−ＶT1＝ＥTL−ＥT1＝ΔＥT 前記の数式４と数式７から下記の数式８が導かれる。
【００２２】
【数８】
【００２３】従って磁束を数式８に示すΔφだけ強めれ
ば、誘起電圧がΔＥT だけ増加してＶT1がＶTLに等しく
なる。即ち低速時の出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比
を高くする。請求項３の発明は、誘起電圧が高いほどＰ
ＷＭインバータの出力電圧検出値のＳＮ比が高くなるこ
とに鑑みてなされているものであって、その基本的な原
理は前述した請求項２の発明と同じである。
ば、誘起電圧がΔＥT だけ増加してＶT1がＶTLに等しく
なる。即ち低速時の出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比
を高くする。請求項３の発明は、誘起電圧が高いほどＰ
ＷＭインバータの出力電圧検出値のＳＮ比が高くなるこ
とに鑑みてなされているものであって、その基本的な原
理は前述した請求項２の発明と同じである。
【００２４】請求項４の発明は、次の通りである。即
ち、誘起電圧トルク軸成分ＥT と一次角周波数ω1 と磁
束φとの間には下記の数式９に示す関係がある。
ち、誘起電圧トルク軸成分ＥT と一次角周波数ω1 と磁
束φとの間には下記の数式９に示す関係がある。
【００２５】
【数９】ＥT ＝ω1 ・φ ここで一次角周波数ω1 とその指令値ω1 * との偏差は
僅かであるし、磁束φもその指令値φ* との偏差は小で
あり、数式９から数式１０が導かれる。
僅かであるし、磁束φもその指令値φ* との偏差は小で
あり、数式９から数式１０が導かれる。
【００２６】
【数１０】ＥT ＝ω1 * ・φ* 磁束指令値φ* を磁束定格値φ0 としたときの一次角周
波数指令値ω1 * と誘起電圧トルク軸成分ＥT とは線型
関係である。従って磁束指令値φ* が一定のままでは、
誘導電動機１が低速のとき，即ち一次角周波数ω1 が小
さいときには誘起電圧トルク軸成分ＥT が前述したＥTL
以下になってしまう。そこで一次角周波数指令値ω1 *
が下記の数式１１に示しているω1L以下のときには、磁
束指令値φ* を数式１２で表されるようにする。但し磁
束指令値φ* は予め定めた値を越えないように制限はし
ておく。
波数指令値ω1 * と誘起電圧トルク軸成分ＥT とは線型
関係である。従って磁束指令値φ* が一定のままでは、
誘導電動機１が低速のとき，即ち一次角周波数ω1 が小
さいときには誘起電圧トルク軸成分ＥT が前述したＥTL
以下になってしまう。そこで一次角周波数指令値ω1 *
が下記の数式１１に示しているω1L以下のときには、磁
束指令値φ* を数式１２で表されるようにする。但し磁
束指令値φ* は予め定めた値を越えないように制限はし
ておく。
【００２７】
【数１１】
【００２８】
【数１２】
【００２９】磁束調節回路は数式１２の磁束指令値φ*
から磁化軸電流指令値ＩM * を得ているので、誘導電動
機１が低速時でも誘起電圧トルク軸成分ＥT がＥTL以下
になるのを防止できるので、出力電圧トルク軸成分ＶT
のＳＮ比を高くすることができる。請求項５の発明は、
一次角周波数指令値ω1 * の代わりに回転速度推定値Ｎ
#を使って出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比を高くす
るものであって、その基本的な原理は前述した請求項３
の発明と同じである。
から磁化軸電流指令値ＩM * を得ているので、誘導電動
機１が低速時でも誘起電圧トルク軸成分ＥT がＥTL以下
になるのを防止できるので、出力電圧トルク軸成分ＶT
のＳＮ比を高くすることができる。請求項５の発明は、
一次角周波数指令値ω1 * の代わりに回転速度推定値Ｎ
#を使って出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比を高くす
るものであって、その基本的な原理は前述した請求項３
の発明と同じである。
【００３０】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を表した回路図で
ある。この第１実施例回路は、図９で既述の従来例回路
に電圧調節手段としてのトルク軸出力電圧調整回路３０
とリミッタ３７及び加算器３８を追加して構成してい
る。従って図９の従来例回路と同じ部分の動作は既に説
明済であるからその部分の記述は省略し、追加部につい
てのみ説明する。尚、この第１実施例回路では電圧検出
器４が検出する電圧信号を使用しているが、２相３相変
換回路２５が出力する電圧指令値を使用しても差し支え
ないのは勿論である。
ある。この第１実施例回路は、図９で既述の従来例回路
に電圧調節手段としてのトルク軸出力電圧調整回路３０
とリミッタ３７及び加算器３８を追加して構成してい
る。従って図９の従来例回路と同じ部分の動作は既に説
明済であるからその部分の記述は省略し、追加部につい
てのみ説明する。尚、この第１実施例回路では電圧検出
器４が検出する電圧信号を使用しているが、２相３相変
換回路２５が出力する電圧指令値を使用しても差し支え
ないのは勿論である。
【００３１】トルク軸出力電圧調整回路３０は座標変換
回路１４が出力する出力電圧トルク軸成分ＶT と、この
ＶT の下限を設定している下限設定値ＶTLとを入力し、
この下限設定値ＶTLが出力電圧トルク軸成分ＶT の絶対
値よりも大である場合は、これら両者の差をゲイン倍し
た後、一次角周波数指令値ω1 * で除算した値φMCを出
力する。このφMCはリミッタ３７を経て加算器３８へ与
えられ、加算器３８はこのφMCと磁束指令値φ* との和
を新たな磁束指令値として磁束調節回路２２へ入力させ
ている。このφMCにより、出力電圧トルク軸成分ＶT の
絶対値が下限設定値ＶTL以下のときは磁束が強まり、誘
起電圧トルク軸成分ＥT と出力電圧トルク軸成分ＶT と
が増加する。かくして誘導電動機１が低速運転している
際の出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比が高くなる。
回路１４が出力する出力電圧トルク軸成分ＶT と、この
ＶT の下限を設定している下限設定値ＶTLとを入力し、
この下限設定値ＶTLが出力電圧トルク軸成分ＶT の絶対
値よりも大である場合は、これら両者の差をゲイン倍し
た後、一次角周波数指令値ω1 * で除算した値φMCを出
力する。このφMCはリミッタ３７を経て加算器３８へ与
えられ、加算器３８はこのφMCと磁束指令値φ* との和
を新たな磁束指令値として磁束調節回路２２へ入力させ
ている。このφMCにより、出力電圧トルク軸成分ＶT の
絶対値が下限設定値ＶTL以下のときは磁束が強まり、誘
起電圧トルク軸成分ＥT と出力電圧トルク軸成分ＶT と
が増加する。かくして誘導電動機１が低速運転している
際の出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比が高くなる。
【００３２】図２は図１の第１実施例回路に図示してい
る電圧調節手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構
成を表した回路図であって、絶対値演算回路３１，減算
器３２，正値演算回路３３，定数乗算器３４，及び割算
器３５で構成しており、前述した数式７と数式８の演算
がこのトルク軸出力電圧調整回路３０で実行される。図
３は本発明の第２実施例を表した回路図である。この第
２実施例回路は前述した図１の第１実施例回路と同様
に、図９で既述の従来例回路に電圧調節手段としてのト
ルク軸出力電圧調整回路３０とリミッタ３７及び加算器
３８を追加して構成しているが、トルク軸出力電圧調整
回路３０へは誘起電圧演算回路１５が出力する誘起電圧
トルク軸成分ＥT を入力しているところが前述した図１
の第１実施例回路とは異なっている。尚、この第２実施
例回路では電圧検出器４が検出する電圧信号を使用して
いるが、２相３相変換回路２５が出力する電圧指令値を
使用しても差し支えないのは勿論である。
る電圧調節手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構
成を表した回路図であって、絶対値演算回路３１，減算
器３２，正値演算回路３３，定数乗算器３４，及び割算
器３５で構成しており、前述した数式７と数式８の演算
がこのトルク軸出力電圧調整回路３０で実行される。図
３は本発明の第２実施例を表した回路図である。この第
２実施例回路は前述した図１の第１実施例回路と同様
に、図９で既述の従来例回路に電圧調節手段としてのト
ルク軸出力電圧調整回路３０とリミッタ３７及び加算器
３８を追加して構成しているが、トルク軸出力電圧調整
回路３０へは誘起電圧演算回路１５が出力する誘起電圧
トルク軸成分ＥT を入力しているところが前述した図１
の第１実施例回路とは異なっている。尚、この第２実施
例回路では電圧検出器４が検出する電圧信号を使用して
いるが、２相３相変換回路２５が出力する電圧指令値を
使用しても差し支えないのは勿論である。
【００３３】図４は図３の第２実施例回路に図示してい
る電圧調節手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構
成を表した回路図であって、絶対値演算回路３１，減算
器３２，正値演算回路３３，定数乗算器３４，及び割算
器３５で構成している。誘起電圧トルク軸成分ＥT の下
限設定値ＥTLがこのＥT の絶対値よりも大きい場合に
は、ＥTLとＥT の絶対値ととの差をゲイン（ＫE ）倍し
た後一次角周波数指令値ω1 * で除算した結果のφ
MCを、従来の磁束指令値φ* に加算して新たな磁束指令
値を求める。この新たな磁束指令値から磁束調節回路２
２が磁化軸電流指令値ＩM * を出力するのは、前述した
第１実施例回路の場合と同じである。
る電圧調節手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構
成を表した回路図であって、絶対値演算回路３１，減算
器３２，正値演算回路３３，定数乗算器３４，及び割算
器３５で構成している。誘起電圧トルク軸成分ＥT の下
限設定値ＥTLがこのＥT の絶対値よりも大きい場合に
は、ＥTLとＥT の絶対値ととの差をゲイン（ＫE ）倍し
た後一次角周波数指令値ω1 * で除算した結果のφ
MCを、従来の磁束指令値φ* に加算して新たな磁束指令
値を求める。この新たな磁束指令値から磁束調節回路２
２が磁化軸電流指令値ＩM * を出力するのは、前述した
第１実施例回路の場合と同じである。
【００３４】φMCの項を設けることで、誘起電圧トルク
軸成分ＥT の絶対値がＥTL以下のときは磁束が強まり、
誘起電圧トルク軸成分ＥT が増加する。よって低速時で
も出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比を高くすることが
できるから、誘起電圧トルク軸成分ＥT 及び一次角周波
数指令値ω1 * の演算誤差を小さく抑制することができ
る。
軸成分ＥT の絶対値がＥTL以下のときは磁束が強まり、
誘起電圧トルク軸成分ＥT が増加する。よって低速時で
も出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比を高くすることが
できるから、誘起電圧トルク軸成分ＥT 及び一次角周波
数指令値ω1 * の演算誤差を小さく抑制することができ
る。
【００３５】図５は本発明の第３実施例を表した回路図
である。この第３実施例回路は図９で既述の従来例回路
に磁束発生回路５０を追加した構成である。従って図９
の従来例回路と同じ部分の動作は既に説明済であるから
その部分の記述は省略し、追加部についてのみ説明す
る。尚、この第３実施例回路では電圧検出器４が検出す
る電圧信号を使用しているが、２相３相変換回路２５が
出力する電圧指令値を使用しても差し支えないのは勿論
である。
である。この第３実施例回路は図９で既述の従来例回路
に磁束発生回路５０を追加した構成である。従って図９
の従来例回路と同じ部分の動作は既に説明済であるから
その部分の記述は省略し、追加部についてのみ説明す
る。尚、この第３実施例回路では電圧検出器４が検出す
る電圧信号を使用しているが、２相３相変換回路２５が
出力する電圧指令値を使用しても差し支えないのは勿論
である。
【００３６】図６は磁束指令値φ* を定格値φ0 とした
ときの一次角周波数指令値ω1 * と誘起電圧トルク軸成
分ＥT との関係を表したグラフであり、図７は一次角周
波数指令値ω1 * に対応する磁束指令曲線を表したグラ
フである。磁束指令値が一定のままでのときは、誘起電
圧トルク軸成分ＥT は図６の細線０→Ａ→Ｂ→Ｃの経路
で変化するので、低速運転時，即ち一次角周波数ω1 が
小さいときには誘起電圧トルク軸成分ＥT がＥTL以下に
なってしまう。そこで図７の磁束指令曲線のように、一
次角周波数指令値ω1 * が数式１１で得られるω1L以下
のときには、この磁束指令値を数式１２で得られる値と
する。但しこの磁束指令値に制限は設けておくものとす
る。
ときの一次角周波数指令値ω1 * と誘起電圧トルク軸成
分ＥT との関係を表したグラフであり、図７は一次角周
波数指令値ω1 * に対応する磁束指令曲線を表したグラ
フである。磁束指令値が一定のままでのときは、誘起電
圧トルク軸成分ＥT は図６の細線０→Ａ→Ｂ→Ｃの経路
で変化するので、低速運転時，即ち一次角周波数ω1 が
小さいときには誘起電圧トルク軸成分ＥT がＥTL以下に
なってしまう。そこで図７の磁束指令曲線のように、一
次角周波数指令値ω1 * が数式１１で得られるω1L以下
のときには、この磁束指令値を数式１２で得られる値と
する。但しこの磁束指令値に制限は設けておくものとす
る。
【００３７】図７の磁束指令曲線を、一次角周波数指令
値ω1 * で参照して磁束指令値を設定すれば、磁束指令
に制限が掛からない範囲では誘起電圧トルク軸成分ＥT
を図６の太線０→Ｄ→Ｂ→Ｃの経路での変化にすること
ができる。そこで図５の第３実施例回路に記載の磁束発
生回路５０は図７に図示の磁束指令曲線を発生する構成
にすることで、低速運転時でも誘起電圧トルク軸成分Ｅ
T がＥTL以下になることを防ぎ（図６参照）、ＳＮ比を
高くして誘起電圧トルク軸成分ＥT と一次角周波数の演
算値の演算誤差を小さく抑制することができる。
値ω1 * で参照して磁束指令値を設定すれば、磁束指令
に制限が掛からない範囲では誘起電圧トルク軸成分ＥT
を図６の太線０→Ｄ→Ｂ→Ｃの経路での変化にすること
ができる。そこで図５の第３実施例回路に記載の磁束発
生回路５０は図７に図示の磁束指令曲線を発生する構成
にすることで、低速運転時でも誘起電圧トルク軸成分Ｅ
T がＥTL以下になることを防ぎ（図６参照）、ＳＮ比を
高くして誘起電圧トルク軸成分ＥT と一次角周波数の演
算値の演算誤差を小さく抑制することができる。
【００３８】図８は本発明の第４実施例を表した回路図
である。この第４実施例回路は、磁束発生回路５０が発
生する磁束指令曲線を一次角周波数指令値ω1 * ではな
くて回転速度推定値Ｎ# で参照しているところが図５で
既述の第３実施例回路と異なっているが、これ以外はす
べて図５の第３実施例回路と同じでるから、その説明は
省略する。
である。この第４実施例回路は、磁束発生回路５０が発
生する磁束指令曲線を一次角周波数指令値ω1 * ではな
くて回転速度推定値Ｎ# で参照しているところが図５で
既述の第３実施例回路と異なっているが、これ以外はす
べて図５の第３実施例回路と同じでるから、その説明は
省略する。
【００３９】尚、第４の実施例では回転速度推定値Ｎ#
で磁束指令曲線を参照しているが、回転速度指令値Ｎ*
で参照しても構わないことは勿論である。
で磁束指令曲線を参照しているが、回転速度指令値Ｎ*
で参照しても構わないことは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】回転速度検出手段を使用せずにベクトル
制御により誘導電動機を速度制御する場合は、低速運転
時に誘起電圧演算値や一次角周波数演算値に演算誤差を
生じるため、回転速度を安定させることができない不具
合があったが、本発明によれば、誘導電動機の回転速度
が低い場合でも出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比を高
くして誘起電圧トルク軸成分ＥT と一次角周波数演算値
の演算誤差を小さく抑制しているので、低回転速度領域
でも回転速度を安定させることができる効果が得られ
る。
制御により誘導電動機を速度制御する場合は、低速運転
時に誘起電圧演算値や一次角周波数演算値に演算誤差を
生じるため、回転速度を安定させることができない不具
合があったが、本発明によれば、誘導電動機の回転速度
が低い場合でも出力電圧トルク軸成分ＶT のＳＮ比を高
くして誘起電圧トルク軸成分ＥT と一次角周波数演算値
の演算誤差を小さく抑制しているので、低回転速度領域
でも回転速度を安定させることができる効果が得られ
る。
【図１】本発明の第１実施例を表した回路図
【図２】図１の第１実施例回路に図示している電圧調節
手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構成を表した
回路図
手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構成を表した
回路図
【図３】本発明の第２実施例を表した回路図
【図４】図３の第２実施例回路に図示している電圧調節
手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構成を表した
回路図
手段としてのトルク軸出力電圧調整回路の構成を表した
回路図
【図５】本発明の第３実施例を表した回路図
【図６】磁束指令値φ* を定格値φ0 としたときの一次
角周波数指令値ω1 * と誘起電圧トルク軸成分ＥT との
関係を表したグラフ
角周波数指令値ω1 * と誘起電圧トルク軸成分ＥT との
関係を表したグラフ
【図７】一次角周波数指令値ω1 * に対応する磁束指令
曲線を表したグラフ
曲線を表したグラフ
【図８】本発明の第４実施例を表した回路図
【図９】誘導電動機に速度検出手段を結合せずに速度制
御を行うベクトル制御装置の従来例を示した回路図
御を行うベクトル制御装置の従来例を示した回路図
【図１０】図９の従来例回路に図示している一次角周波
数指令演算回路の構成を示した回路図
数指令演算回路の構成を示した回路図
１ 誘導電動機 ２ ＰＷＭインバータ ３ 電流検出器 ４ 電圧検出器 １１，１２ ３相２相変換回路 １３，１４ 座標変換回路 １５ 誘起電圧演算回路 １６ 一次角周波数指令演算回路 １８ すべり周波数演算回路 ２１ 速度調節回路 ２２ 磁束調節回路 ２３ 電流調節回路 ２４ 座標変換回路 ２５ ２相３相変換回路 ３０ 電圧調節手段としてのトルク軸出力電圧調
整回路 ３１ 絶対値演算回路 ３２ 減算器 ３３ 正値演算回路 ３４ 定数乗算器 ３５ 割算器 ３７ リミッタ ３８ 加算器 ５０ 磁束発生回路 ＥM 誘起電圧磁化軸成分 ＥT 誘起電圧トルク軸成分 ＩM * 磁化軸電流指令値 ＩT * トルク軸電流指令値 Ｌσ 誘導電動機洩れインダクタンス Ｎ* 回転速度指令値 Ｎ# 回転速度推定値 Ｒ1 誘導電動機一次側抵抗 ＶM 出力電圧磁化軸成分 ＶM * 磁化軸電圧指令値 ＶT 出力電圧トルク軸成分 ＶT * トルク軸電圧指令値 φ* 磁束指令値 ω1 * 一次角周波数指令値 ωS すべり角周波数
整回路 ３１ 絶対値演算回路 ３２ 減算器 ３３ 正値演算回路 ３４ 定数乗算器 ３５ 割算器 ３７ リミッタ ３８ 加算器 ５０ 磁束発生回路 ＥM 誘起電圧磁化軸成分 ＥT 誘起電圧トルク軸成分 ＩM * 磁化軸電流指令値 ＩT * トルク軸電流指令値 Ｌσ 誘導電動機洩れインダクタンス Ｎ* 回転速度指令値 Ｎ# 回転速度推定値 Ｒ1 誘導電動機一次側抵抗 ＶM 出力電圧磁化軸成分 ＶM * 磁化軸電圧指令値 ＶT 出力電圧トルク軸成分 ＶT * トルク軸電圧指令値 φ* 磁束指令値 ω1 * 一次角周波数指令値 ωS すべり角周波数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−272890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−314193（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8896（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−21837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−34197（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−272889（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 (5)
- 【請求項１】誘導電動機へ交流電力を供給する電力変換
手段の出力電流を前記電動機の磁束軸と平行な磁化軸電
流成分とこれに直交するトルク軸電流成分とに分解して
検出し、前記電力変換手段の出力電圧を前記電動機の磁
束軸と平行な出力電圧磁化軸成分とこれに直交する出力
電圧トルク軸成分とに分解して検出し、これら出力電圧
磁化軸成分と出力電圧トルク軸成分とから誘起電圧演算
手段は誘起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸成分とを
演算し、これら誘起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸
成分と別途設定している磁束指令値とから一次角周波数
指令値を演算し、前記トルク軸電流検出値と前記磁束指
令値とから得られるすべり周波数を前記一次角周波数指
令値から差し引いて回転速度推定値を演算し、この回転
速度推定値を別途設定する回転速度指令値に一致させる
調節動作によりトルク軸電流指令値を求め、磁束調節手
段に磁束指令値を入力させて磁化軸電流指令値を求め、
これらトルク軸電流指令値と磁化軸電流指令値とを入力
する電流調節手段を備えて前記電力変換手段を制御する
構成の誘導電動機のベクトル制御装置において、 電力変換手段の出力電圧検出値に基づく値を入力してそ
の絶対値を演算し、別途設定する下限設定値からこの絶
対値を減算した結果が正値の場合は前記減算結果を一定
値倍し、これを前記一次角周波数指令値で除算する電圧
調節手段を設け、前記磁束指令値にこのトルク軸出力電
圧調節手段の出力を加算した値を新たな磁束指令値と
し、前記磁束調節手段は新たな磁束指令値を入力信号と
することを特徴とする誘導電動機のベクトル制御装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の誘導電動機のベクトル制
御装置において、 出力電圧トルク軸成分検出値を前記電圧調節手段への入
力とすることを特徴とする誘導電動機のベクトル制御装
置。 - 【請求項３】請求項１に記載の誘導電動機のベクトル制
御装置において、 誘起電圧トルク軸成分検出値を前記電圧調節手段への入
力とすることを特徴とする誘導電動機のベクトル制御装
置。 - 【請求項４】誘導電動機へ交流電力を供給する電力変換
手段の出力電流を前記電動機の磁束軸と平行な磁化軸電
流成分とこれに直交するトルク軸電流成分とに分解して
検出し、前記電力変換手段の出力電圧を前記電動機の磁
束軸と平行な出力電圧磁化軸成分とこれに直交する出力
電圧トルク軸成分とに分解して検出し、これら出力電圧
磁化軸成分と出力電圧トルク軸成分とから誘起電圧演算
手段は誘起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸成分とを
演算し、これら誘起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸
成分と別途設定している磁束指令値とから一次角周波数
指令値を演算し、前記トルク軸電流検出値と前記磁束指
令値とから得られるすべり周波数を前記一次角周波数指
令値から差し引いて回転速度推定値を演算し、この回転
速度推定値を別途設定する回転速度指令値に一致させる
調節動作によりトルク軸電流指令値を求め、磁束調節手
段に磁束指令値を入力させて磁化軸電流指令値を求め、
これらトルク軸電流指令値と磁化軸電流指令値とを入力
する電流調節手段を備えて前記電力変換手段を制御する
構成の誘導電動機のベクトル制御装置において、 前記一次角周波数指令値を入力して、この入力値がしき
い値を越える場合は磁束定格値を磁束指令値として出力
し、この入力値が前記しきい値以下の場合は出力する磁
束指令値と前記一次角周波数指令値との積を前記磁束定
格値と前記しきい値との積に等しくする磁束指令値発生
手段を備え、前記磁束調節手段はこの磁束指令値発生手
段が出力する磁束指令値を入力信号とすることを特徴と
する誘導電動機のベクトル制御装置。 - 【請求項５】誘導電動機へ交流電力を供給する電力変換
手段の出力電流を前記電動機の磁束軸と平行な磁化軸電
流成分とこれに直交するトルク軸電流成分とに分解して
検出し、前記電力変換手段の出力電圧を前記電動機の磁
束軸と平行な出力電圧磁化軸成分とこれに直交する出力
電圧トルク軸成分とに分解して検出し、これら出力電圧
磁化軸成分と出力電圧トルク軸成分とから誘起電圧演算
手段は誘起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸成分とを
演算し、これら誘起電圧磁化軸成分と誘起電圧トルク軸
成分と別途設定している磁束指令値とから一次角周波数
指令値を演算し、前記トルク軸電流検出値と前記磁束指
令値とから得られるすべり周波数を前記一次角周波数指
令値から差し引いて回転速度推定値を演算し、この回転
速度推定値を別途設定する回転速度指令値に一致させる
調節動作によりトルク軸電流指令値を求め、磁束調節手
段に磁束指令値を入力させて磁化軸電流指令値を求め、
これらトルク軸電流指令値と磁化軸電流指令値とを入力
する電流調節手段を備えて前記電力変換手段を制御する
構成の誘導電動機のベクトル制御装置において、 前記誘導電動機の回転速度を入力して、この入力値がし
きい値を越える場合は磁束定格値を磁束指令値として出
力し、この入力値が前記しきい値以下の場合は出力する
磁束指令値と前記誘導電動機の回転速度との積を前記磁
束定格値と前記しきい値との積に等しくする磁束指令値
発生手段を備え、前記磁束調節手段はこの磁束指令値発
生手段が出力する磁束指令値を入力信号とすることを特
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 |
|---|---|---|---|
| JP6139752A JP3070391B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP6139752A JP3070391B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH089697A JPH089697A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3070391B2 true JP3070391B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=15252570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6139752A Expired - Lifetime JP3070391B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3070391B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7332888B2 (en) | 2005-02-25 | 2008-02-19 | Hitachi, Ltd. | Driving apparatus for a motor |
| CN100444515C (zh) * | 2007-02-01 | 2008-12-17 | 上海交通大学 | 具有参数自整定功能的电压解耦变频调速矢量控制方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10229687A (ja) * | 1997-02-14 | 1998-08-25 | Fuji Electric Co Ltd | 誘導電動機の可変速制御装置 |
| JP4455248B2 (ja) | 2004-09-24 | 2010-04-21 | 三菱電機株式会社 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
| KR101376389B1 (ko) * | 2010-11-30 | 2014-03-20 | 엘에스산전 주식회사 | 유도전동기용 자속 제어장치 |
| US8736222B2 (en) | 2010-10-15 | 2014-05-27 | Lsis Co., Ltd. | Flux controller for induction motor |
| JP6937943B2 (ja) * | 2018-11-07 | 2021-09-22 | 三菱電機株式会社 | モータ駆動装置およびそれを用いた空気調和機 |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP6139752A patent/JP3070391B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7332888B2 (en) | 2005-02-25 | 2008-02-19 | Hitachi, Ltd. | Driving apparatus for a motor |
| CN100444515C (zh) * | 2007-02-01 | 2008-12-17 | 上海交通大学 | 具有参数自整定功能的电压解耦变频调速矢量控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH089697A (ja) | 1996-01-12 |
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