JP3213763B2 - 誘導電動機の制御方法、制御装置及びその制御装置を具備してなる空気調和装置 - Google Patents
誘導電動機の制御方法、制御装置及びその制御装置を具備してなる空気調和装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可変速制御される誘導
電動機の制御方法及び装置に係り、具体的には制御の安
定性及び応答性を改善することに関する。特に、速度指
令や負荷が急変することが多い空気調和装置等の圧縮機
を駆動する誘導電動機の制御に好適なものに関する。
電動機の制御方法及び装置に係り、具体的には制御の安
定性及び応答性を改善することに関する。特に、速度指
令や負荷が急変することが多い空気調和装置等の圧縮機
を駆動する誘導電動機の制御に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、インバータ装置等の周波数変
換器を用いて誘導電動機を可変速で駆動することが広く
行われている。また、誘導電動機の速度を検出する速度
センサを省略し、かつ高い精度で速度を制御する方法と
して、特開平２ー３２７８８号公報に記載された技術が
知られている。この技術は、誘導電動機の一次電流成分
を検出し、これからすべり周波数を推定し、この推定値
に基づいて速度制御を行うものであり、速度センサを用
いなくても高精度な速度制御を行うことができる。ま
た、磁束を所定値に安定に保持するため、一次電流成分
のトルク電流の変化量を打ち消すように、インバータ装
置の出力周波数を制御することが行なわれている。
換器を用いて誘導電動機を可変速で駆動することが広く
行われている。また、誘導電動機の速度を検出する速度
センサを省略し、かつ高い精度で速度を制御する方法と
して、特開平２ー３２７８８号公報に記載された技術が
知られている。この技術は、誘導電動機の一次電流成分
を検出し、これからすべり周波数を推定し、この推定値
に基づいて速度制御を行うものであり、速度センサを用
いなくても高精度な速度制御を行うことができる。ま
た、磁束を所定値に安定に保持するため、一次電流成分
のトルク電流の変化量を打ち消すように、インバータ装
置の出力周波数を制御することが行なわれている。
【０００３】しかし、上記従来技術のように、一次電流
成分のトルク電流の変化量に基づいて磁束を所定値に保
持する方法によると、速度指令の急変時に磁束が大きく
変化する場合があり、これにより速度制御の安定性が損
なわれ、乱調を起こすことがあり、高速応答性を実現す
る際に問題となる。すなわち、一次電流成分のトルク電
流の変化量は、トルクの変化量と磁束の変化量の二つの
要因によって決まるものであるから、トルク電流の変化
量に応じてインバータの出力周波数を制御する方式は、
磁束の制御が不安定になる場合があるのである。また、
同様の理由により、脈動負荷が加わったときにも、磁束
が変動しやすく不安定になりやすい問題がある。
成分のトルク電流の変化量に基づいて磁束を所定値に保
持する方法によると、速度指令の急変時に磁束が大きく
変化する場合があり、これにより速度制御の安定性が損
なわれ、乱調を起こすことがあり、高速応答性を実現す
る際に問題となる。すなわち、一次電流成分のトルク電
流の変化量は、トルクの変化量と磁束の変化量の二つの
要因によって決まるものであるから、トルク電流の変化
量に応じてインバータの出力周波数を制御する方式は、
磁束の制御が不安定になる場合があるのである。また、
同様の理由により、脈動負荷が加わったときにも、磁束
が変動しやすく不安定になりやすい問題がある。
【０００４】一方、特開平２−２７６４９０号公報に記
載されたｖ／ｆ一定制御方式の誘導電動機制御方法によ
れば、周波数基準や負荷等の急変が引き起こす、電動機
電流や発生トルク等の振動を抑制するため、一次電流を
微分した信号を安定化信号として周波数基準に加算する
ようにしている。また、一次電流を電動機の電圧回転座
標上の二軸ｄ，ｑ成分に分解して、それぞれを微分して
前記安定化信号を得るようにした技術が開示されてい
る。
載されたｖ／ｆ一定制御方式の誘導電動機制御方法によ
れば、周波数基準や負荷等の急変が引き起こす、電動機
電流や発生トルク等の振動を抑制するため、一次電流を
微分した信号を安定化信号として周波数基準に加算する
ようにしている。また、一次電流を電動機の電圧回転座
標上の二軸ｄ，ｑ成分に分解して、それぞれを微分して
前記安定化信号を得るようにした技術が開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−２７６４９０号公報には、磁束の制御を安定化して
制御の応答性を高めるという方法については何ら記載さ
れていない。また、同公報の技術は、いわゆるｖ／ｆ一
定制御方式であり、電動機電圧を電流と周波数に応じて
制御するベクトル制御方式にはそのまま適用できない。
２−２７６４９０号公報には、磁束の制御を安定化して
制御の応答性を高めるという方法については何ら記載さ
れていない。また、同公報の技術は、いわゆるｖ／ｆ一
定制御方式であり、電動機電圧を電流と周波数に応じて
制御するベクトル制御方式にはそのまま適用できない。
【０００６】本発明の目的は、上記の従来技術の問題点
を解決すること、言い換えれば、磁束の変動を抑制して
制御を安定化できる誘導電動機の制御方法及び装置を提
供することにある。
を解決すること、言い換えれば、磁束の変動を抑制して
制御を安定化できる誘導電動機の制御方法及び装置を提
供することにある。
【０００７】また、本発明の他の目的は、速度指令や負
荷の変動に即応できる圧縮機を具備した空気調和装置を
提供することにある。
荷の変動に即応できる圧縮機を具備した空気調和装置を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、インバータの位相指令を誘導電動機の一
次電流の励磁電流成分の変化率又は励磁電流成分及びト
ルク電流成分の変化率に応じて補正することを特徴とす
る。
め、本発明は、インバータの位相指令を誘導電動機の一
次電流の励磁電流成分の変化率又は励磁電流成分及びト
ルク電流成分の変化率に応じて補正することを特徴とす
る。
【０００９】具体的には、誘導電動機の周波数指令を前
記誘導電動機の一次電流のトルク電流成分検出値の変化
に基づいて第１の補正をし、該第１の補正がなされた周
波数指令と前記トルク電流成分検出値と励磁電流成分と
に基づいて電圧指令と電圧位相角指令とを生成し、前記
第１の補正がなされた周波数指令を前記一次電流の励磁
電流成分検出値の変化に基づいて第２の補正をし、該第
２の補正がなされた周波数指令を積分して得られる値に
前記電圧位相角指令を加算して位相指令を生成し、該位
相指令と前記電圧指令に基づいて前記誘導電動機を駆動
するインバータの出力の電圧と位相を制御するようにし
たのである。
記誘導電動機の一次電流のトルク電流成分検出値の変化
に基づいて第１の補正をし、該第１の補正がなされた周
波数指令と前記トルク電流成分検出値と励磁電流成分と
に基づいて電圧指令と電圧位相角指令とを生成し、前記
第１の補正がなされた周波数指令を前記一次電流の励磁
電流成分検出値の変化に基づいて第２の補正をし、該第
２の補正がなされた周波数指令を積分して得られる値に
前記電圧位相角指令を加算して位相指令を生成し、該位
相指令と前記電圧指令に基づいて前記誘導電動機を駆動
するインバータの出力の電圧と位相を制御するようにし
たのである。
【００１０】また、前記第２の補正を、前記第１の補正
がなされた周波数指令に対して行うことに代え、前記積
分して得られる値に行ってもよい。
がなされた周波数指令に対して行うことに代え、前記積
分して得られる値に行ってもよい。
【００１１】本発明の他の目的は、上記制御方法を適用
してなる誘導電動機の制御装置により、圧縮機を駆動す
る誘導電動機を制御することにより達成される。
してなる誘導電動機の制御装置により、圧縮機を駆動す
る誘導電動機を制御することにより達成される。
【００１２】
【作用】このように構成することにより、本発明によれ
ば、次の作用により上記目的が達成される。
ば、次の作用により上記目的が達成される。
【００１３】一次電流の励磁電流成分は、本来一定であ
るべきもので、これが変化することは磁束が変化してい
ることを表している。よって、この励磁電流成分の変化
を磁束の変化とみなし、一次電流の励磁電流成分の変化
を小さくするようにインバータの出力電圧、周波数、位
相を制御する。これにより、応答性を劣化させることな
く、磁束変動によりおこる不安定現象を抑制することが
でき、高速応答性を持つ誘導電動機の制御方法が実現で
きる。
るべきもので、これが変化することは磁束が変化してい
ることを表している。よって、この励磁電流成分の変化
を磁束の変化とみなし、一次電流の励磁電流成分の変化
を小さくするようにインバータの出力電圧、周波数、位
相を制御する。これにより、応答性を劣化させることな
く、磁束変動によりおこる不安定現象を抑制することが
でき、高速応答性を持つ誘導電動機の制御方法が実現で
きる。
【００１４】さらに、誘導電動機により駆動される圧縮
機を有する空気調和装置の場合、圧縮機の圧縮動作によ
りトルク脈動が発生し、このトルク脈動のために磁束変
動が起こり、これにより不安定現象を生ずることになる
が、本発明の制御方法を適用することによりそのような
不安定現象を抑制することができるから、速度指令や負
荷の変動に即応できる圧縮機を具備した空気調和装置を
実現できるのである。
機を有する空気調和装置の場合、圧縮機の圧縮動作によ
りトルク脈動が発生し、このトルク脈動のために磁束変
動が起こり、これにより不安定現象を生ずることになる
が、本発明の制御方法を適用することによりそのような
不安定現象を抑制することができるから、速度指令や負
荷の変動に即応できる圧縮機を具備した空気調和装置を
実現できるのである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を図示実施例に基づいて説明す
る。なお、以下の説明において、図面を通じ同一部品に
は同一符号を付し、必要のない限り繰り返し説明を省略
する。
る。なお、以下の説明において、図面を通じ同一部品に
は同一符号を付し、必要のない限り繰り返し説明を省略
する。
【００１６】図１は、本発明の方法を適用してなる一実
施例の誘導電動機の制御装置の全体構成図である。本実
施例は、ベクトル制御方式により誘導電動機を駆動制御
するものである。周知のように、ベクトル制御は周波数
変換器であるインバ−タによって電動機の回転速度及び
トルクを高速応答、高精度に制御する方法の１つであ
り、誘導電動機の一次電流を励磁電流成分（磁束を発生
するための励磁電流Ｉ1d）とトルク成分電流（トルク発
生に寄与するトルク電流Ｉ1q）とに分けて制御し、トル
ク電流方向の二次磁束成分を「０」とすることにより、
二次磁束ベクトルとトルク電流ベクトルとが直交するよ
うに制御する。
施例の誘導電動機の制御装置の全体構成図である。本実
施例は、ベクトル制御方式により誘導電動機を駆動制御
するものである。周知のように、ベクトル制御は周波数
変換器であるインバ−タによって電動機の回転速度及び
トルクを高速応答、高精度に制御する方法の１つであ
り、誘導電動機の一次電流を励磁電流成分（磁束を発生
するための励磁電流Ｉ1d）とトルク成分電流（トルク発
生に寄与するトルク電流Ｉ1q）とに分けて制御し、トル
ク電流方向の二次磁束成分を「０」とすることにより、
二次磁束ベクトルとトルク電流ベクトルとが直交するよ
うに制御する。
【００１７】図１において、速度制御装置１は与えられ
る速度指令ωｒ＊に基づいて電圧型のＰＷＭインバータ
２のスイッチング素子を駆動し、誘導電動機３の電流ベ
クトルを制御して、誘導電動機３の速度をその速度指令
に一致させるように制御するものである。なお、説明上
の理由から、図において速度制御装置１の各機能を制御
ブロックを用いて表しているが、マイクロプロセッサに
より構成することができるのは言うまでもない。以下、
速度制御装置１の詳細構成について説明する。
る速度指令ωｒ＊に基づいて電圧型のＰＷＭインバータ
２のスイッチング素子を駆動し、誘導電動機３の電流ベ
クトルを制御して、誘導電動機３の速度をその速度指令
に一致させるように制御するものである。なお、説明上
の理由から、図において速度制御装置１の各機能を制御
ブロックを用いて表しているが、マイクロプロセッサに
より構成することができるのは言うまでもない。以下、
速度制御装置１の詳細構成について説明する。
【００１８】速度制御装置１は、成分電流検出部４、周
波数制御部５、電圧・位相制御部６を含んで構成されて
いる。成分電流検出部４は誘導電動機３の一次電流を検
出する電流検出器７から、各相の一次電流ＩU、ＩV、Ｉ
Wを入力し、これらの一次電流と位相基準信号θF*に基
づいて、３相／２相変換することにより、励磁電流成分
Ｉ1dとトルク電流成分Ｉ1qを求めるようになっている。
周波数制御部５はトルク電流成分Ｉ1qを取り込み、一次
遅れの伝達関数を有する制御器１０により処理し、その
出力に比例係数を有する乗算器１１にて一定のゲインＫ
１を乗じ、これを加算器１２にて入力される速度指令ω
ｒ＊に加算して、一次角周波数指令ω１＊を生成して出
力する。電圧・位相制御部６は、基本的に一次角周波数
指令ω1*と、励磁電流成分Ｉ1dと、トルク電流成分Ｉ1q
とを取り込み、それらに基づいて電圧指令Ｖ1*と位相指
令θ1*を生成してＰＷＭインバータ２に出力するととも
に、位相基準θF*を生成して前記成分電流検出部４に出
力する。ＰＷＭインバータ２は、入力される電圧指令Ｖ
1*及び位相指令θ1*により制御され、それらの指令に応
じた電圧及び位相の電圧を出力するようになっている。
波数制御部５、電圧・位相制御部６を含んで構成されて
いる。成分電流検出部４は誘導電動機３の一次電流を検
出する電流検出器７から、各相の一次電流ＩU、ＩV、Ｉ
Wを入力し、これらの一次電流と位相基準信号θF*に基
づいて、３相／２相変換することにより、励磁電流成分
Ｉ1dとトルク電流成分Ｉ1qを求めるようになっている。
周波数制御部５はトルク電流成分Ｉ1qを取り込み、一次
遅れの伝達関数を有する制御器１０により処理し、その
出力に比例係数を有する乗算器１１にて一定のゲインＫ
１を乗じ、これを加算器１２にて入力される速度指令ω
ｒ＊に加算して、一次角周波数指令ω１＊を生成して出
力する。電圧・位相制御部６は、基本的に一次角周波数
指令ω1*と、励磁電流成分Ｉ1dと、トルク電流成分Ｉ1q
とを取り込み、それらに基づいて電圧指令Ｖ1*と位相指
令θ1*を生成してＰＷＭインバータ２に出力するととも
に、位相基準θF*を生成して前記成分電流検出部４に出
力する。ＰＷＭインバータ２は、入力される電圧指令Ｖ
1*及び位相指令θ1*により制御され、それらの指令に応
じた電圧及び位相の電圧を出力するようになっている。
【００１９】ここで、本発明の特徴部である電圧・位相
制御部６の詳細構成を説明する。まず、トルク電流成分
Ｉ1qを微分器１３にて微分処理し、これに乗算器１４に
て一定のゲインＫ２を乗じ、これを減算器１５にて入力
される一次角周波数指令信号ω１＊から減算し、一次角
周波数指令信号ω１＊’として出力する。また、励磁電
流成分Ｉ1dを微分器１６にて微分処理し、これに乗算器
１７にて一定のゲインＫ３を乗じ、これを加算器１８に
て前記一次角周波数指令ω１＊’に加算し、一次角周波
数指令ω１＊”として出力する。この一次角周波数指令
ω１＊”は積分器１９によつて積分処理して位相基準θ
F*を生成する。この位相基準θF*に加算器２０で電圧位
相角指令δ*を加算して、位相指令θ1*としてＰＷＭイ
ンバータ２に出力する。一方、電圧制御部２１はトルク
電流成分Ｉ1qと一次角周波数指令ω1*’、及び予め設定
されている励磁電流成分の指令値Ｉ1d＊とから、次の数
式により電圧指令Ｖ1*及び電圧位相角指令δ*を演算
し、前記ＰＷＭインバータ２と加算器２０とにそれぞれ
出力する。これにより、磁束のトルク電流方向成分φ2q
が「０」となるように制御する。
制御部６の詳細構成を説明する。まず、トルク電流成分
Ｉ1qを微分器１３にて微分処理し、これに乗算器１４に
て一定のゲインＫ２を乗じ、これを減算器１５にて入力
される一次角周波数指令信号ω１＊から減算し、一次角
周波数指令信号ω１＊’として出力する。また、励磁電
流成分Ｉ1dを微分器１６にて微分処理し、これに乗算器
１７にて一定のゲインＫ３を乗じ、これを加算器１８に
て前記一次角周波数指令ω１＊’に加算し、一次角周波
数指令ω１＊”として出力する。この一次角周波数指令
ω１＊”は積分器１９によつて積分処理して位相基準θ
F*を生成する。この位相基準θF*に加算器２０で電圧位
相角指令δ*を加算して、位相指令θ1*としてＰＷＭイ
ンバータ２に出力する。一方、電圧制御部２１はトルク
電流成分Ｉ1qと一次角周波数指令ω1*’、及び予め設定
されている励磁電流成分の指令値Ｉ1d＊とから、次の数
式により電圧指令Ｖ1*及び電圧位相角指令δ*を演算
し、前記ＰＷＭインバータ２と加算器２０とにそれぞれ
出力する。これにより、磁束のトルク電流方向成分φ2q
が「０」となるように制御する。
【００２０】
【数１】
【００２１】
【数２】
【００２２】
【数３】
【００２３】但し、数１，数２，数３において、 Ｖ1d* ：電圧指令値の励磁電流方向成分 Ｖ1q* ：電圧指令値のトルク電流方向成分 Ｒ1 ：一次抵抗 Ｌ1 ：一次インダクタンス Ｌσ ：漏れインダクタンス Ｉ1d* ：一次電流の励磁電流成分の指令値 次に、上記のように構成される実施例の動作を説明す
る。
る。
【００２４】まず、励磁電流成分Ｉ1dの微分値により一
次角周波数指令ω1*を補正する微分器１６と乗算器１７
と加算器１８とからなる制御系の動作について説明す
る。例えば、速度指令ωr*の急激な変化、又は負荷トル
クの変動により、すべり角周波数ωｓが急激に変化する
と、電流検出に係る遅れ等により、磁束のトルク電流方
向成分φ2qが変化する。これに応じて、励磁電流成分Ｉ
1dも変化する。そこで、励磁電流成分Ｉ1dの微分値をす
べり角周波数ωｓに加えることにより、磁束のトルク電
流方向成分φ2qの変化に応じてすべり角周波数ωｓを制
御することができる。これにより、磁束のトルク電流方
向成分φ2qの変化を打ち消して一定値に安定に制御する
ことができる。具体的に言うと、速度指令ωr*が増加す
ると、一次角周波数指令ω１＊が増加するので、ＰＷＭ
インバータ２の出力電圧の周波数が増加する。そのため
に、すべり角周波数ωｓが増加して、磁束のトルク電流
方向成分φ2qが減少し、これに合わせて励磁電流成分Ｉ
1dも減少する。このとき、励磁電流成分Ｉ1dの微分値は
負の値となるから、微分器１６と乗算器１７と加算器１
８の制御系により、一次角周波数指令ω１＊”が減少す
る。その結果、すべり角周波数ωｓが減少するから、磁
束のトルク電流方向成分φ2qの変化が抑制され、磁束の
トルク電流方向成分φ2qは０に制御されることになるの
である。この状態の変化を図２に示す。同図において、
破線で示したものは、微分器１６と乗算器１７と加算器
１８の制御系を具備しない従来技術（特開平２ー３２７
８８号公報）の例である。つまり、磁束に１対１で対応
する励磁電流成分Ｉ1dの微分値により一次角周波数指令
を補正していることから、高い応答速度により磁束を安
定化することができるのである。
次角周波数指令ω1*を補正する微分器１６と乗算器１７
と加算器１８とからなる制御系の動作について説明す
る。例えば、速度指令ωr*の急激な変化、又は負荷トル
クの変動により、すべり角周波数ωｓが急激に変化する
と、電流検出に係る遅れ等により、磁束のトルク電流方
向成分φ2qが変化する。これに応じて、励磁電流成分Ｉ
1dも変化する。そこで、励磁電流成分Ｉ1dの微分値をす
べり角周波数ωｓに加えることにより、磁束のトルク電
流方向成分φ2qの変化に応じてすべり角周波数ωｓを制
御することができる。これにより、磁束のトルク電流方
向成分φ2qの変化を打ち消して一定値に安定に制御する
ことができる。具体的に言うと、速度指令ωr*が増加す
ると、一次角周波数指令ω１＊が増加するので、ＰＷＭ
インバータ２の出力電圧の周波数が増加する。そのため
に、すべり角周波数ωｓが増加して、磁束のトルク電流
方向成分φ2qが減少し、これに合わせて励磁電流成分Ｉ
1dも減少する。このとき、励磁電流成分Ｉ1dの微分値は
負の値となるから、微分器１６と乗算器１７と加算器１
８の制御系により、一次角周波数指令ω１＊”が減少す
る。その結果、すべり角周波数ωｓが減少するから、磁
束のトルク電流方向成分φ2qの変化が抑制され、磁束の
トルク電流方向成分φ2qは０に制御されることになるの
である。この状態の変化を図２に示す。同図において、
破線で示したものは、微分器１６と乗算器１７と加算器
１８の制御系を具備しない従来技術（特開平２ー３２７
８８号公報）の例である。つまり、磁束に１対１で対応
する励磁電流成分Ｉ1dの微分値により一次角周波数指令
を補正していることから、高い応答速度により磁束を安
定化することができるのである。
【００２５】次に、トルク電流成分Ｉ1qの微分値により
一次角周波数指令信号ω1*を補正する微分器１３と乗算
器１４と加算器１５とからなる制御系の動作について説
明する。これは、特開平２ー３２７８８号公報に記載さ
れている方法を併用した構成である。これにより、トル
ク電流成分Ｉ1qの変化の持つ磁束変動の成分をも活用で
きるので、さらに制御の安定性を高めることができる。
一次角周波数指令信号ω1*を補正する微分器１３と乗算
器１４と加算器１５とからなる制御系の動作について説
明する。これは、特開平２ー３２７８８号公報に記載さ
れている方法を併用した構成である。これにより、トル
ク電流成分Ｉ1qの変化の持つ磁束変動の成分をも活用で
きるので、さらに制御の安定性を高めることができる。
【００２６】更に、電圧制御部２１の処理の基準になる
一次角周波数指令として、ω１＊”を用いずに、ω1*’
を用いた理由について説明する。まず、上記と同様に速
度指令ωｒ＊が急激に変化すると、図３に示したよう
に、磁束の励磁電流方向成分と、磁束のトルク電流方向
成分は共に減少する。これにより、本来は励磁電流方向
に一致すべき磁束の位相が、位相基準θFを基準とする
回転座標系に対して遅れることになるから、これを補正
する必要がある。ところで、磁束は、誘導電動機の端子
電圧から一次抵抗と漏れインダクタンスによる電圧降下
分を引いた値の積分により決まるものであるから、磁束
は端子電圧に対して遅れた関係にある。したがって、端
子電圧の指令Ｖ１＊を励磁電流成分I1dの変化に応じて
補正すると、磁束は遅れて補正されるため、かえって不
安定になり易いという問題がある。そこで、本実施例で
は、励磁電流成分I1dがフィードバックされる前の一次
角周波数指令ω1*’に基づいて電圧指令Ｖ1＊を生成す
るようにしているのである。
一次角周波数指令として、ω１＊”を用いずに、ω1*’
を用いた理由について説明する。まず、上記と同様に速
度指令ωｒ＊が急激に変化すると、図３に示したよう
に、磁束の励磁電流方向成分と、磁束のトルク電流方向
成分は共に減少する。これにより、本来は励磁電流方向
に一致すべき磁束の位相が、位相基準θFを基準とする
回転座標系に対して遅れることになるから、これを補正
する必要がある。ところで、磁束は、誘導電動機の端子
電圧から一次抵抗と漏れインダクタンスによる電圧降下
分を引いた値の積分により決まるものであるから、磁束
は端子電圧に対して遅れた関係にある。したがって、端
子電圧の指令Ｖ１＊を励磁電流成分I1dの変化に応じて
補正すると、磁束は遅れて補正されるため、かえって不
安定になり易いという問題がある。そこで、本実施例で
は、励磁電流成分I1dがフィードバックされる前の一次
角周波数指令ω1*’に基づいて電圧指令Ｖ1＊を生成す
るようにしているのである。
【００２７】図４に、電圧・位相制御部６を変形した他
の実施例を示す。本実施例が図１実施例と異なる点は、
微分器１６と乗算器１７と加算器１８とからなる補正制
御系を積分器１９の出力側に挿入した点にある。すなわ
ち、一次角周波数指令ω1*’を積分器１９で積分した値
に、乗算器１７の出力を加算して位相基準θF*として出
力するようにしたのである。図１実施例の場合は、電圧
形のＰＷＭインバータ２の指令値の一つである位相指令
θ1*に対し、励磁電流成分の変化を抑制する乗算器１７
の出力が、積分器１９による時間遅れを持って反映され
ることになる。これに対し本実施例の場合は、乗算器１
７の出力を積分器１９の出力に加算するようにしている
ことから、位相指令θ1*を時間遅れなく制御することが
可能となり、二次磁束のトルク電流方向成分φ2qをより
安定に制御することができる。
の実施例を示す。本実施例が図１実施例と異なる点は、
微分器１６と乗算器１７と加算器１８とからなる補正制
御系を積分器１９の出力側に挿入した点にある。すなわ
ち、一次角周波数指令ω1*’を積分器１９で積分した値
に、乗算器１７の出力を加算して位相基準θF*として出
力するようにしたのである。図１実施例の場合は、電圧
形のＰＷＭインバータ２の指令値の一つである位相指令
θ1*に対し、励磁電流成分の変化を抑制する乗算器１７
の出力が、積分器１９による時間遅れを持って反映され
ることになる。これに対し本実施例の場合は、乗算器１
７の出力を積分器１９の出力に加算するようにしている
ことから、位相指令θ1*を時間遅れなく制御することが
可能となり、二次磁束のトルク電流方向成分φ2qをより
安定に制御することができる。
【００２８】また、上記図１及び図４実施例において、
微分器１３と微分器１６で行う微分演算は不完全微分演
算であってもよい。この場合は、検出電流のノイズによ
る影響が小さくなる。
微分器１３と微分器１６で行う微分演算は不完全微分演
算であってもよい。この場合は、検出電流のノイズによ
る影響が小さくなる。
【００２９】図５に、本発明の更に他の実施例を示す。
本実施例は、速度検出器を用いた速度制御ループを有す
る誘導電動機の制御方法に、本発明を適用した場合の実
施例である。図示のように、速度検出器８を誘導電動機
２に連結し、その出力である検出角速度ωrを周波数制
御部５にフィードバックしている。その他の各ブロック
の構成は図１と同一であり、本発明は速度センサの有無
にかかわらず適用でき、図１と同一の効果が得られる。
本実施例は、速度検出器を用いた速度制御ループを有す
る誘導電動機の制御方法に、本発明を適用した場合の実
施例である。図示のように、速度検出器８を誘導電動機
２に連結し、その出力である検出角速度ωrを周波数制
御部５にフィードバックしている。その他の各ブロック
の構成は図１と同一であり、本発明は速度センサの有無
にかかわらず適用でき、図１と同一の効果が得られる。
【００３０】図６は、本発明を空気調和装置の圧縮機を
駆動する誘導電動機の制御装置として適用した実施例の
構成を示すブロック図である。図示のように、空気調和
装置は室外機１０１と室内機１０２とからなり、室外機
１０１は冷媒管路により連結された室外熱交換器２０１
と、圧縮機２０２と、減圧装置２０３と、室外制御装置
２０８とを含んでなり、室内機１０２は前記冷媒管路に
連結された室内熱交換器２０４と、温度センサ２０５
と、湿度センサ２０６と、室内制御装置２０７とを含ん
で構成されている。そして、図１に示した実施例の誘導
電動機の制御装置が圧縮機２０２の駆動装置として設け
られている。このように構成される空気調和装置におい
て、室外制御装置２０８は温度センサ２０５、湿度セン
サ２０６、及び室内制御装置２０７から入力される信号
に基づいて、圧縮機２０２の速度を制御する速度指令信
号ωr*を出力する。速度制御装置１は速度指令信号ωｒ
*を取り込むとともに、電流検出器７で検出される電動
機の一次電流ＩU、ＩV、ＩWを取り込み、それらの信号
に基づいて図１実施例で説明したようにＰＷＭインバ−
タ２を制御して、圧縮機２０２の回転速度を速度指令信
号ωｒ*に一致させるように制御する。
駆動する誘導電動機の制御装置として適用した実施例の
構成を示すブロック図である。図示のように、空気調和
装置は室外機１０１と室内機１０２とからなり、室外機
１０１は冷媒管路により連結された室外熱交換器２０１
と、圧縮機２０２と、減圧装置２０３と、室外制御装置
２０８とを含んでなり、室内機１０２は前記冷媒管路に
連結された室内熱交換器２０４と、温度センサ２０５
と、湿度センサ２０６と、室内制御装置２０７とを含ん
で構成されている。そして、図１に示した実施例の誘導
電動機の制御装置が圧縮機２０２の駆動装置として設け
られている。このように構成される空気調和装置におい
て、室外制御装置２０８は温度センサ２０５、湿度セン
サ２０６、及び室内制御装置２０７から入力される信号
に基づいて、圧縮機２０２の速度を制御する速度指令信
号ωr*を出力する。速度制御装置１は速度指令信号ωｒ
*を取り込むとともに、電流検出器７で検出される電動
機の一次電流ＩU、ＩV、ＩWを取り込み、それらの信号
に基づいて図１実施例で説明したようにＰＷＭインバ−
タ２を制御して、圧縮機２０２の回転速度を速度指令信
号ωｒ*に一致させるように制御する。
【００３１】本実施例によれば、圧縮器２０２のような
トルクの大きさが変動する負荷であっても、誘導電動機
３を安定した特性で駆動することができる。なお、速度
制御装置１の電圧・位相制御部として図４に示した構成
を用いても同様の効果が得られる。
トルクの大きさが変動する負荷であっても、誘導電動機
３を安定した特性で駆動することができる。なお、速度
制御装置１の電圧・位相制御部として図４に示した構成
を用いても同様の効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
速度指令や負荷が急激に変動しても、誘導電動機の磁束
を安定に制御できることから、不安定現象を抑制でき、
高い応答性を有する誘導電動機の制御方法及び装置を実
現することができる。
速度指令や負荷が急激に変動しても、誘導電動機の磁束
を安定に制御できることから、不安定現象を抑制でき、
高い応答性を有する誘導電動機の制御方法及び装置を実
現することができる。
【００３３】また、本発明によれば、速度指令や負荷の
変動に即応できる圧縮機を具備した空気調和装置を実現
できる。
変動に即応できる圧縮機を具備した空気調和装置を実現
できる。
【図１】本発明の一実施例の誘導電動機の制御装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】図１実施例の動作を説明するための磁束の変化
等を表すタイミングチャートである。
等を表すタイミングチャートである。
【図３】図１実施例の磁束の軸ずれを説明するためのタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図４】本発明に係る電圧・位相制御部の他の実施例の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図５】本発明を速度検出器を有する速度制御系に適用
してなる実施例の構成を示すブロック図である。
してなる実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明を空気調和装置に適用してなる実施例の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
１ 速度制御装置 ２ ＰＷＭインバータ ３ 誘導電動機 ４ 電流検出部 ５ 周波数制御部 ６ 電圧・位相制御部 ７ 電流検出器 ２１ 電圧制御部 １３、１６ 微分器 １４、１７ 比例係数器 １０１……室外機 １０２……室内機 ２０１……室外熱交換器 ２０２……圧縮機 ２０３……減圧装置 ２０４……室内熱交換器 ２０５……温度センサ ２０６……湿度センサ ２０７……室内制御装置 ２０８……室外制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 常博 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 (72)発明者 谷口 昌也 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 清水工場内 (56)参考文献 特開 平２−276490（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−144784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−196887（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 (7)
- 【請求項１】 誘導電動機の周波数指令を前記誘導電動
機の一次電流のトルク電流成分検出値の変化に基づいて
第１の補正をし、該第１の補正がなされた周波数指令と
前記トルク電流成分検出値と励磁電流成分とに基づいて
電圧指令と電圧位相角指令とを生成し、前記第１の補正
がなされた周波数指令を前記一次電流の励磁電流成分検
出値の変化に基づいて第２の補正をし、該第２の補正が
なされた周波数指令を積分して得られる値に前記電圧位
相角指令を加算して電圧位相指令を生成し、該電圧位相
指令と前記電圧指令に基づいて前記誘導電動機を駆動す
るインバータの出力の電圧と位相を制御する誘導電動機
の制御方法。 - 【請求項２】 誘導電動機の周波数指令を前記誘導電動
機の一次電流のトルク電流成分検出値の変化に基づいて
第１の補正をし、該補正された周波数指令と前記トルク
電流成分検出値と励磁電流成分とに基づいて電圧指令と
電圧位相角指令とを生成し、前記補正された周波数指令
を積分して得られる位相に相当する値を前記一次電流の
励磁電流成分検出値の変化に基づいて第２の補正をし、
該補正された位相に相当する値に前記電圧位相角指令を
加算して電圧位相指令を生成し、該電圧位相指令と前記
電圧指令に基づいて前記誘導電動機を駆動するインバー
タの出力の電圧と位相を制御する誘導電動機の制御方
法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、前記第１の補
正は前記トルク電流成分検出値の微分値に基づいた値を
前記周波数指令から減算する補正であり、前記第２の補
正は前記励磁電流成分検出値の微分値に基づいた値を前
記第１の補正がなされた周波数指令に加算する補正であ
ることを特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項４】 誘導電動機の周波数指令を発生する手段
と、前記誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手段
と、該検出された一次電流を位相基準に基づいて変換し
てトルク電流成分と励磁電流成分とを検出する成分電流
検出手段と、前記検出されたトルク電流成分の変化率を
求め該変化率に基づいて前記周波数指令を補正する第１
の補正手段と、該補正された周波数指令と前記トルク電
流成分と励磁電流成分とに基づいて電圧指令と電圧位相
角指令とを生成する電圧制御手段と、前記検出された励
磁電流成分の変化率を求め該変化率に基づいて前記第１
の補正手段により補正された周波数指令を補正する第２
の補正手段と、該補正された周波数指令を積分して前記
位相基準を生成する積分手段と、該位相基準に前記電圧
位相角指令を加算して位相指令を生成して出力する加算
手段と、該位相指令と前記電圧指令に基づいて前記誘導
電動機に供給する交流電力の電圧と位相と周波数を制御
するインバータとを具備してなる誘導電動機の制御装
置。 - 【請求項５】 誘導電動機の周波数指令を発生する手段
と、前記誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手段
と、該検出された一次電流を位相基準に基づいて変換し
てトルク電流成分と励磁電流成分とを検出する成分電流
検出手段と、前記検出されたトルク電流成分の変化率を
求め該変化率に基づいて前記周波数指令を補正する第１
の補正手段と、該補正された周波数指令と前記トルク電
流成分と励磁電流成分指令とに基づいて電圧指令と電圧
位相角指令とを生成する電圧制御手段と、前記補正され
た周波数指令を積分する積分手段と、前記検出された励
磁電流成分の変化率を求め該変化率に基づいて前記積分
手段の出力を補正して前記位相基準を生成する第２の補
正手段と、該位相基準に前記電圧位相角指令を加算して
位相指令を生成して出力する加算手段と、該位相指令と
前記電圧指令に基づいて前記誘導電動機に供給する交流
電力の電圧と位相と周波数を制御するインバータとを具
備してなる誘導電動機の制御装置。 - 【請求項６】 請求項４又は５において、前記第１の補
正手段は、前記トルク電流成分を微分する微分手段と、
該微分値に一定の係数を乗ずる乗算手段と、該乗算手段
の出力を前記周波数指令から減算する減算手段とを含ん
でなり、前記第２の補正手段は、前記励磁電流成分を微
分する微分手段と、該微分値に一定の係数を乗ずる乗算
手段と、該乗算手段の出力を前記第１の補正手段により
補正された周波数指令に加算する加算手段とを含んでな
ることを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項７】 冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機を駆
動する誘導電動機とを具備してなる空気調和装置におい
て、前記誘導電動機の制御装置が前記請求項４，５，６
のいずれかに記載の制御装置であることを特徴とする空
気調和装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01138592A JP3213763B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 誘導電動機の制御方法、制御装置及びその制御装置を具備してなる空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01138592A JP3213763B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 誘導電動機の制御方法、制御装置及びその制御装置を具備してなる空気調和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05207790A JPH05207790A (ja) | 1993-08-13 |
| JP3213763B2 true JP3213763B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=11776547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01138592A Expired - Lifetime JP3213763B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 誘導電動機の制御方法、制御装置及びその制御装置を具備してなる空気調和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3213763B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4607691B2 (ja) * | 2005-07-13 | 2011-01-05 | 日立アプライアンス株式会社 | 永久磁石同期電動機の制御装置 |
| JP5978074B2 (ja) * | 2012-09-03 | 2016-08-24 | ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー（ホンコン）リミテッド | モータ駆動装置、及びこれを用いた圧縮機 |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP01138592A patent/JP3213763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05207790A (ja) | 1993-08-13 |
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