JP3074687B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents

誘導電動機の制御装置

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JP3074687B2
JP3074687B2 JP01280113A JP28011389A JP3074687B2 JP 3074687 B2 JP3074687 B2 JP 3074687B2 JP 01280113 A JP01280113 A JP 01280113A JP 28011389 A JP28011389 A JP 28011389A JP 3074687 B2 JP3074687 B2 JP 3074687B2
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正光 稲葉
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は誘導電動機の制御装置に係り、より詳細に
は誘導電動機の温度変化に伴う同電動機の発生トルクの
変動を抑制する制御装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、すべり周波数制御による誘導電動機の速度制御
装置が種々提案されている。一般に、この速度制御装置
は、第5図に示すように、3相誘導電動機1(以下、単
に電動機という)は直流電源2から供給される電力がコ
ンデンサ3を介してインバータ回路4にて3相交流に変
換され、その交流電源にて駆動されるようになってい
る。
そして、電動機1の実際の回転速度(実回転速度)fm
を検出する速度検出手段としての速度検出器5の検出値
(実回転速度fm)と速度指令設定器6から指令される速
度指令値(目標回転速度)fm*とを減算器7に出力し、
同減算器7にて偏差Δfm(=fm*−fm)を求める。この
求めた偏差Δfmすべり周波数設定器8に入力され、同設
定器8にて予め用意されたこの偏差Δfmに対するすべり
周波数fsを割出して加算器9及び電流振幅演算回路10に
出力される。
前記加算器9はすべり周波数fsと、前記速度検出器5
が検出した実回転速度fmとを加算し、この加算値、即ち
電動機1の入力電流(一次電流)の一次周波数f(=fm
+fs)として電流振幅演算回路10及び指令電流演算器11
に出力する。電流振幅演算回路10はこの一次周波数f
と、前記すべり周波数fsにより一次電流I1を演算し、次
段の指令電流演算器11に出力する。
指令電流演算器11は一次周波数fと振幅I1とに基づい
て前記速度指令設定器6が設定した速度指令値fm*で回
転させるための2相分の指令電流ia*、ib*を演算し、
減算器12a,12bに出力する。
減算器12a,12bは電動機1に入力される3相入力電流
のうち2相の入力電流を検出する電流検出センサ13a,13
bからその時の電流検出値ia,ibを入力する。そして、減
算器12a,12bは電流検出値ia,ibと指令電流ia*,ib*と
で偏差Δia(=ia*−ia),Δib(=ib*−ib)を求
め、電流制御部14に出力する。
電流制御部14はこの偏差Δia,Δibを比例積分して増
幅するとともに、残りの1相の偏差Δic(=−(Δia+
Δib))を求め、同じく比例積分して増幅した後PWM回
路15に出力する。PWM回路15は各相の偏差Δia〜Δicを
パルス幅変調し、その各相パルス列信号をドライブ回路
16に出力する。そして、ドライブ回路16はこの各組のパ
ルス列信号に基づいてインバータ回路4の各スイッチン
グ素子をオン・オフ制御して各相の一次電流を前記指令
電流演算器11で指定した指令電流ia*,ib*,ic*(=−
(ia*+ib*))にして、電動機1の実回転速度fmが速
度指令値fm*となるように制御する。
そして、例えば特開平1−97194号で示すすべり周波
数制御において、目標回転速度に近づくにつれて電動機
の発生(出力)トルクが小さくなることから、電動機に
かかる負荷トルクによって目標回転速度に制御できない
場合を考慮し、その時の電動機の負荷に応じて前記すべ
り周波数に補正値を加えることによって、電動機にかか
る負荷トルクに左右されることなく電動機を目標回転数
に制御するようにしている。
従って、誘導電動機の負荷トルクは誘導電動機を回転
制御する上で重要な問題であり、そのための発生トルク
を制御することは重要であった。
[発明が解決しようとする課題] ところが、本出願人は電動機の発生トルクTは同電動
機の発熱により、第2図に示すようにその温度Tiが高く
なるにつれて増大することを見い出し、そのことから上
記の制御においてより精度が高い回転制御ができなくな
ることがわかった。
この発生トルクの変動は誘導電動機が熱損しない範囲
で生じるものであって、誘導電動機を停止させることな
く制御を持続させる必要がある。従って、例えば特開昭
49−8736に示す直流電動機加熱保護装置のように、直流
電動機に印加する電圧の平均電圧を低下させ、本来の速
度制御を中止して回転数を落とし熱損を防止するように
した方法は次元が異なるものであって採用することがで
きない。
この発明の目的は、上記問題点を解消し、誘導電動機
の温度変化に伴って発生トルクが変動しても、良好に誘
導電動機を制御することができる誘導電動機の制御装置
を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 第1の発明は上記した目的を達成するために、電圧及
び周波数制御可能なインバータ回路からの交流電源にて
駆動手段される誘導電動機と、前記インバータ回路を駆
動するインバータ駆動手段と、前記誘導電動機の回転速
度を検出する速度検出手段と、前記誘導電動機を所定の
回転速度にするための速度指令値と前記速度検出手段か
らの速度検出値との偏差を求め、この偏差に基づいてす
べり周波数を設定するすべり周波数設定手段と、前記す
べり周波数設定手段にて設定したすべり周波数に基づい
て前記速度指令値に従う回転速度になるようにインバー
タ駆動手段を制御する駆動制御手段とからなる誘導電動
機の制御装置において、前記誘導電動機の電圧を検出す
る電圧検出手段と、前記電圧検出手段が検出した電圧に
対応する温度を求めることにより誘導電動機の発熱温度
を得て、その発熱温度に基づいて前記すべり周波数設定
手段が設定したすべり周波数を補正する補正手段とを備
えた。
又、第2の発明は、第1の発明における電圧検出手段
に代えて、インバータ回路に電力を供給する直流電源の
消費電力を検出する消費電力検出手段を設け、補正手段
が、その消費電力検出手段が検出した消費電力に対応す
る温度を求めることにより誘導電動機の発熱温度を得る
ようにした。更に、第3の発明は、第1の発明における
電圧検出手段に代えて、インバータ回路に電力を供給す
る直流電源の電源電流を検出する電源電流検出手段と、
前記誘導電動機の入力電流を検出する入力電流検出手段
とを設け、補正手段が、その電源電流検出手段が検出し
た電源電流と入力電流検出手段が検出した入力電流の偏
差を演算し、その偏差に対応する温度を求めることによ
り誘導電動機の発熱温度を得るようにした。
[作用] 第1の発明では、誘導電動機が発熱して温度が上昇す
ると、電圧検出手段がその温度に相対して上昇する誘導
電動機の電圧を検出する。補正手段は電圧検出手段によ
り検出された電圧に対応する温度を求めることにより誘
導電動機の発熱温度を得て、その発熱温度に基づいて温
度上昇に起因する発生トルクの変動を補償すべくすべり
周波数設定手段にて設定されたすべり周波数を補正す
る。
又、第2の発明では、誘導電動機が発熱して温度が上
昇すると、その温度に相対してインバータ回路に電力を
供給する直流電源の消費電力が上昇する。そして、消費
電力検出手段が直流電源の消費電圧を検出する。補正手
段は消費電力検出手段により検出された消費電力に対応
する温度を求めることにより誘導電動機の発熱温度を得
て、その発熱温度に基づいて温度上昇に起因する発生ト
ルクの変動を補償すべくすべり周波数設定手段にて設定
されたすべり周波数を補正する。
又、第3の発明では、誘導電動機が発熱して温度が上
昇すると、その温度に相対してインバータ回路に電力を
供給する直流電源の電源電流と誘導電動機の入力電流の
偏差が上昇する。そして、電源電流検出手段が直流電源
の電源電流を検出するとともに、入力電流検出手段が誘
導電動機の入力電流を検出する。補正手段は電源電流検
出手段が検出した電源電流と入力電流検出手段が検出し
た入力電流の偏差を演算し、その偏差に対応する温度を
求めることにより誘導電動機の発熱温度を得て、その発
熱温度に基づいて温度上昇に起因する発生トルクの変動
を補償すべくすべり周波数設定手段にて設定されたすべ
り周波数を補正する。
[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に従って詳
述する。
第1図は第5図に示した制御装置の電気ブロック回路
図であって、電流指令値演算回路20はマイクロコンピュ
ータで構成され、速度指令回路6からの速度指令値fm*
及び速度検出器5からその時々の回転速度fmを入力す
る。電流指令値演算回路20は前記第5図に破線で囲んだ
部分に相当する回路であって、従来のすべり周波数fsの
演算とは異なる要素を加えてすべり周波数fsを設定する
ようにしている。
電流制御回路21は前記第5図に示す減算器12a,12b、
電流制御部14、PWM回路15及びドライブ回路16に相当す
る回路であって、電流指令値演算回路20が演算した指令
電流ia*,ib*を入力するとともに、電流検出センサ13
a,13bからその時の電流検出値ia,ibを入力し、両値ia
*,ib*,ia,ibに基づいてインバータ回路4の各スイッ
チング素子をオン・オフ制御する。
電圧検出手段としてのモータ電圧検出器22は誘導電動
機1の2相間の電圧Viを検出する電圧検出器であって、
その時々の電圧値Viを前記電流指令値演算回路21に出力
する。この電圧Viの検出は本実施例では第2図に示すよ
うに、その温度Tiが高くなるにつれ発生トルクTが増大
するのを補償するために使用されるものであって、誘導
電動機1の温度Tiに比例して誘導電動機1の電圧Viも上
昇することに着目し、誘導電動機1の温度Tiの上昇を電
圧Viで検出している。
次に、上記のように構成した制御装置の作用について
説明する。なお、本実施例では電流指令値演算回路20が
従来のすべり周波数fsの演算とは異なる要素を加えてす
べり周波数fsを設定する点のみが従来品と異なるところ
から、便宜上この差異について説明する。
今、電流指令値演算回路20は速度指令回路6から速度
指令値fm*と、速度検出器5からその時の回転速度fmと
により偏差Δfm(=fm*−fm)を求め、その求めた偏差
Δfmに基づいて従来と同様に予め用意されたこの偏差Δ
fmに対するすべり周波数fsを割り出す。
次に、電流指令値演算回路20は誘導電動機1の2相間
の電圧Viを検出しているモータ電圧検出器22からの検出
信号を入力する。そして、この検出信号に基づいて電流
指令値演算回路20は前記割り出した偏差Δfmに対するす
べり周波数fsの補正を行う。即ち、その時々の回転速度
における第2図に示すような誘導電動機1の温度Tiの変
動に対する発生トルクTの変動を、電流振幅を変化させ
ずにすべり周波数fsを補正することによって補償するよ
うにしている。
この補償はまず誘導電動機1のその時の回転速度にお
いて、その時の電圧Viに対する誘導電動機1の温度Tiを
予め記憶回路に記憶したデータに基づいて求める。そし
て、この求めた温度Tiと予め設定した基準温度(基準
値)Tkとを比較する。そして、温度Tiが基準値Tkと等し
いときには、誘導電動機1の温度Tiの変動がないとして
補正値Δfs=0としてすべり周波数fsを補正しない。
一方、Ti>Tkの場合には、前記誘導電動機1の温度Ti
が上昇し、発生トルクTが上昇していると判断して、発
生トルクTを下げるべくすべり周波数fsを補正して(fs
←fs+Δfs)、大きくする。
また、Ti<Tkの場合には、前記誘導電動機1の温度Ti
が下降し、発生トルクTが低下していると判断して、発
生トルクTを上げるべくすべり周波数fsを補正して(fs
←fs−Δfs)、小さくする。
この補正値Δfs及び基準値Tkは予め各回転速度毎に試
験を行って求めた値であって、前記電流指令値演算回路
20に設けた記憶回路に記憶されている。なお、前記電圧
Viに対する誘導電動機1の温度Tiも同様に本実施例では
各回転速度毎に試験を行って求めた値である。
このように、補正処理が行われたすべり周波数fsに基
づいて従来と同様に電流指令値演算回路20内で一次周波
数f(=fs+fm)及び一次電流の振幅値I1が演算された
後、指令電流ia*,ib*が演算され、次段の電流制御回
路21に出力され、同制御回路21によって従来と同様な処
理動作が行われインバータ回路4を介して誘導電動機1
は駆動制御される。
このように、本実施例においては、誘導電動機1の温
度Tiが基準値Tkより大きくなり、発生トルクTが上昇す
る方に変動する場合、電流振幅を変化させず先に設定し
たすべり周波数fsを補正値Δfsで増して、発生トルクT
を小さくするようにしたので、誘導電動機1の温度Tiが
上昇し、発生トルクTが上昇しようとしても、発生トル
クTが上昇することなく一定に保持される。
又、反対に誘導電動機1の温度Tiが基準値Tkより小さ
く、発生トルクが減少する方に変動する場合、電流振幅
を変化させず先に設定したすべり周波数fsを補正値Δfs
で減算して大きくし、発生トルクTを大きくするように
したので、誘導電動機1の温度Tiが下がり発生トルクT
が減少しようとしても、発生トルクTが上昇することな
く一定に保持される。
従って、誘導電動機1における温度Tiの変動が発生し
ても、温度変動に基づく発生トルクTの変動を防止し、
常に発生トルクTを一定に保持することができる。
なお、この発明は前記実施例に拘束されるものではな
く、例えば第2図からも明らかなように、誘導電動機1
の温度Tiは消費電力(バッテリ電圧Vbとバッテリ電流Ib
との積)Pに比例することから、第3図に示すように、
消費電力検出手段を構成するバッテリ電圧検出器23とバ
ッテリ電流検出器24とを設け、これらの検出器23.24か
らの検出信号に基づいて電流指令値演算回路20は誘導電
動機1の温度Tiを割出し、すべり周波数fsの補正を行う
ようにしてもよい。
又、第2図からも明らかなように、誘導電動機1の温
度Tiはバッテリ電流Ibと誘導電動機1の入力電流iaの偏
差に比例することから、第4図に示すように、電源電流
検出手段としてのバッテリ電流検出器24と入力電流検出
手段としての電流検出センサ13aとを設け、各検出器24,
13aからの検出信号に基づいて電流指令値演算回路20は
誘導電動機1の温度Tiを割出し、すべり周波数fsの補正
を行うようにしてもよい。
[発明の効果] 以上詳述したように、この発明によれば、誘導電動機
の温度変化に伴う発生トルクの変動を防止し、常に一定
の発生トルクを保持することができ、良好に誘導電動機
を制御することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明における誘導電動機の制御装置の電気
的構成を示すブロック回路図、第2図は誘導電動機の温
度と発生トルクとの関係を示す線図、第3図及び第4図
はそれぞれ別例を示すブロック回路図、第5図は第1図
の詳細を示す同じくブロック回路図である。 誘導電動機1、インバータ回路4、入力電流検出手段と
しての電流検出器13a、すべり周波設定手段及び補正手
段としての電流指令値演算回路20駆動制御手段としての
電流制御回路21、電圧検出手段としてのモータ電圧検出
器22、消費電力検出手段を構成するバッテリ電圧検出器
23、消費電力検出手段を構成する電源電流検出手段とし
てのバッテリ電流検出器24。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−97194(JP,A) 特開 平1−174286(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 (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電圧及び周波数の制御が可能なインバータ
    回路からの交流電源にて駆動制御される誘導電動機と、 前記インバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、 前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記誘導電動機を所定の回転速度にするための速度指令
    値と前記速度検出手段からの速度検出値との偏差を求
    め、この偏差に基づいてすべり周波数を設定するすべり
    周波数設定手段と、 前記すべり周波数設定手段にて設定したすべり周波数に
    基づいて前記速度指令値に従う回転速度になるようにイ
    ンバータ駆動手段を制御する駆動制御手段と からなる誘導電動機の制御装置において、 前記誘導電動機の電圧を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段が検出した電圧に対応する温度を求め
    ることにより誘導電動機の発熱温度を得て、その発熱温
    度に基づいて前記すべり周波数設定手段が設定したすべ
    り周波数を補正する補正手段と を備えてなる誘導電動機の制御装置。
  2. 【請求項2】直流電源から電力が供給されて動作するイ
    ンバータ回路と、 電圧及び周波数の制御が可能なインバータ回路からの交
    流電源にて駆動制御される誘導電動機と、 前記インバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、 前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記誘導電動機を所定の回転速度にするための速度指令
    値と前記速度検出手段からの速度検出値との偏差を求
    め、この偏差に基づいてすべり周波数を設定するすべり
    周波数設定手段と、 前記すべり周波数設定手段にて設定したすべり周波数に
    基づいて前記速度指令値に従う回転速度になるようにイ
    ンバータ駆動手段を制御する駆動制御手段と からなる誘導電動機の制御装置において、 前記直流電源の消費電力を検出する消費電力検出手段
    と、 前記消費電力検出手段が検出した消費電力に対応する温
    度を求めることにより誘導電動機の発熱温度を得て、そ
    の発熱温度に基づいて前記すべり周波数設定手段が設定
    したすべり周波数を補正する補正手段と を備えてなる誘導電動機の制御装置。
  3. 【請求項3】直流電源から電力が供給されて動作するイ
    ンバータ回路と、 電圧及び周波数の制御が可能なインバータ回路からの交
    流電源にて駆動制御される誘導電動機と、 前記インバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、 前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記誘導電動機を所定の回転速度にするための速度指令
    値と前記速度検出手段からの速度検出値との偏差を求
    め、この偏差に基づいてすべり周波数を設定するすべり
    周波数設定手段と、 前記すべり周波数設定手段にて設定したすべり周波数に
    基づいて前記速度指令値に従う回転速度になるようにイ
    ンバータ駆動手段を制御する駆動制御手段と からなる誘導電動機の制御装置において、 前記直流電源の電源電流を検出する電源電流検出手段
    と、 前記誘導電動機の入力電流を検出する入力電流検出手段
    と、 前記電源電流検出手段が検出した電源電流と前記入力電
    流検出手段が検出した入力電流の偏差を演算し、その偏
    差に対応する温度を求めることにより誘導電動機の発熱
    温度を得て、その発熱温度に基づいて前記すべり周波数
    設定手段が設定したすべり周波数を補正する補正手段と を備えてなる誘導電動機の制御装置。
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