JP3302591B2 - 交流電動機の可変速制御装置 - Google Patents
交流電動機の可変速制御装置Info
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- JP3302591B2 JP3302591B2 JP02736897A JP2736897A JP3302591B2 JP 3302591 B2 JP3302591 B2 JP 3302591B2 JP 02736897 A JP02736897 A JP 02736897A JP 2736897 A JP2736897 A JP 2736897A JP 3302591 B2 JP3302591 B2 JP 3302591B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換回路に
より給電される交流電動機の電圧と電流とを検出し、そ
れぞれの検出値を座標変換して任意に定めた座標軸（Ｍ
軸）成分と、このＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）成分と
に分解し、これらのＭ軸成分とＴ軸成分とに基づくベク
トル制御によって該電動機を可変速制御する交流電動機
の可変速制御装置に関する。
より給電される交流電動機の電圧と電流とを検出し、そ
れぞれの検出値を座標変換して任意に定めた座標軸（Ｍ
軸）成分と、このＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）成分と
に分解し、これらのＭ軸成分とＴ軸成分とに基づくベク
トル制御によって該電動機を可変速制御する交流電動機
の可変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、この種の交流電動機の可変速制
御装置の従来例を示すブロック構成図である。図５にお
いて、１は例えばＰＷＭインバータなどの電力変換回
路、２は交流電動機としての誘導電動機、３は電力変換
回路１から誘導電動機２に流れる電流を検出する電流検
出器、４は誘導電動機２に印加される電圧を検出する電
圧検出回路、１０は可変速制御回路である。
御装置の従来例を示すブロック構成図である。図５にお
いて、１は例えばＰＷＭインバータなどの電力変換回
路、２は交流電動機としての誘導電動機、３は電力変換
回路１から誘導電動機２に流れる電流を検出する電流検
出器、４は誘導電動機２に印加される電圧を検出する電
圧検出回路、１０は可変速制御回路である。
【０００３】可変速制御回路１０は指令値発生回路１１
から指令される速度指令値ωr *と速度演算値ωr **との
偏差を比例積分演算して誘導電動機２のトルク電流指令
値すなわちＴ軸電流指令値ｉT *を出力する速度調節器１
２と、速度調節器１２の出力と指令値発生回路１１から
指令される二次磁束指令値φ2 *と二次抵抗設定器１３か
ら設定される二次抵抗設定値Ｒ2 *とから誘導電動機２の
すべり角周波数指令値ωS *を演算するすべり周波数演算
器１４と、誘導電動機２の一次角周波数指令値ω1 *から
すべり角周波数指令値ωS *を減算演算して得られる前記
速度演算値ωr * *を出力する加算演算器１５と、前記一
次角周波数指令値ω1 *を積分演算した位相角指令値θ*
を出力する積分演算器１６と、電流検出器３で検出され
た検出値を位相角指令値θ*に基づく座標変換をして誘
導電動機２の磁界と平行の座標軸（Ｍ軸）成分であるＭ
軸電流実際値ｉMとこのＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）
成分であるＴ軸電流実際値ｉTとを演算する座標変換回
路１７と、Ｔ軸電流指令値ｉT *とＴ軸電流実際値ｉTと
の偏差を比例積分演算したＴ軸電圧指令値ｖT *を出力す
るＴ軸電流調節器１８と、指令値発生回路１１から指令
されるＭ軸電流指令値ｉM *とＭ軸電流実際値ｉMとの偏
差を比例積分演算したＭ軸電圧指令値ｖM *を出力するＭ
軸電流調節器１９と、Ｔ軸電圧指令値ｖT *とＭ軸電圧指
令値ｖM *とを位相角指令値θ*に基づく座標変換をして
電力変換回路１に指令する一次電圧指令値ｖ1 *を生成す
る座標変換回路２０と、電圧検出回路４で検出された検
出値を位相角指令値θ*に基づく座標変換をして誘導電
動機２の磁界と平行の座標軸（Ｍ軸）成分であるＭ軸電
圧実際値ｖMとこのＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）成分
であるＴ軸電圧実際値ｖTとを演算する座標変換回路２
１と、前記一次角周波数指令値ω1 *とＭ軸電流実際値ｉ
MとＴ軸電流実際値ｉTとＭ軸電圧実際値ｖMとＴ軸電圧
実際値ｖTと一次抵抗設定器２２で設定される一次抵抗
設定値Ｒ1 *と漏れインダクタンス設定器２３で設定され
る漏れインダクタンス設定値Ｌσ*とから誘導電動機２
のＭ軸誘起電圧演算値ｅM *とＴ軸誘起電圧演算値ｅT *と
を演算する誘起電圧演算回路２４と、二次磁束指令値φ
2 *とＭ軸誘起電圧演算値ｅM *とＴ軸誘起電圧演算値ｅT *
とから前記一次角周波数指令値ω1 *を演算する一次周波
数演算器２５とを備えている。
から指令される速度指令値ωr *と速度演算値ωr **との
偏差を比例積分演算して誘導電動機２のトルク電流指令
値すなわちＴ軸電流指令値ｉT *を出力する速度調節器１
２と、速度調節器１２の出力と指令値発生回路１１から
指令される二次磁束指令値φ2 *と二次抵抗設定器１３か
ら設定される二次抵抗設定値Ｒ2 *とから誘導電動機２の
すべり角周波数指令値ωS *を演算するすべり周波数演算
器１４と、誘導電動機２の一次角周波数指令値ω1 *から
すべり角周波数指令値ωS *を減算演算して得られる前記
速度演算値ωr * *を出力する加算演算器１５と、前記一
次角周波数指令値ω1 *を積分演算した位相角指令値θ*
を出力する積分演算器１６と、電流検出器３で検出され
た検出値を位相角指令値θ*に基づく座標変換をして誘
導電動機２の磁界と平行の座標軸（Ｍ軸）成分であるＭ
軸電流実際値ｉMとこのＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）
成分であるＴ軸電流実際値ｉTとを演算する座標変換回
路１７と、Ｔ軸電流指令値ｉT *とＴ軸電流実際値ｉTと
の偏差を比例積分演算したＴ軸電圧指令値ｖT *を出力す
るＴ軸電流調節器１８と、指令値発生回路１１から指令
されるＭ軸電流指令値ｉM *とＭ軸電流実際値ｉMとの偏
差を比例積分演算したＭ軸電圧指令値ｖM *を出力するＭ
軸電流調節器１９と、Ｔ軸電圧指令値ｖT *とＭ軸電圧指
令値ｖM *とを位相角指令値θ*に基づく座標変換をして
電力変換回路１に指令する一次電圧指令値ｖ1 *を生成す
る座標変換回路２０と、電圧検出回路４で検出された検
出値を位相角指令値θ*に基づく座標変換をして誘導電
動機２の磁界と平行の座標軸（Ｍ軸）成分であるＭ軸電
圧実際値ｖMとこのＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）成分
であるＴ軸電圧実際値ｖTとを演算する座標変換回路２
１と、前記一次角周波数指令値ω1 *とＭ軸電流実際値ｉ
MとＴ軸電流実際値ｉTとＭ軸電圧実際値ｖMとＴ軸電圧
実際値ｖTと一次抵抗設定器２２で設定される一次抵抗
設定値Ｒ1 *と漏れインダクタンス設定器２３で設定され
る漏れインダクタンス設定値Ｌσ*とから誘導電動機２
のＭ軸誘起電圧演算値ｅM *とＴ軸誘起電圧演算値ｅT *と
を演算する誘起電圧演算回路２４と、二次磁束指令値φ
2 *とＭ軸誘起電圧演算値ｅM *とＴ軸誘起電圧演算値ｅT *
とから前記一次角周波数指令値ω1 *を演算する一次周波
数演算器２５とを備えている。
【０００４】図５に示した交流電動機の可変速制御装置
では、いわゆる、速度センサレスベクトル制御を行って
おり、該制御装置のそれぞれの構成要素には周知の技術
を採用しているので、その詳細構成の説明は省略する。
では、いわゆる、速度センサレスベクトル制御を行って
おり、該制御装置のそれぞれの構成要素には周知の技術
を採用しているので、その詳細構成の説明は省略する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の交流電動
機の可変速制御装置によると、可変速制御回路１０が備
える二次抵抗設定器１３，一次抵抗設定器２２，漏れイ
ンダクタンス設定器２３それぞれの設定値は、誘導電動
機２の動作状態を考慮し、あらかじめ設定した固定値を
使用しているので、この交流電動機の可変速制御装置が
運転，停止を繰り返すような間欠運転用途、例えば搬送
機などの駆動源に用いられる場合には、前記それぞれの
設定値を最適な値に設定することが困難な場合があり、
特に誘導電動機２の一次抵抗値，二次抵抗値は該電動機
の内部温度によって変動するために、これらの変動が誘
導電動機２のトルク制御，速度制御に無視できない誤差
を生ずる恐れがあった。この発明の目的は、上記問題点
を解決する交流電動機の可変速制御装置を提供すること
にある。
機の可変速制御装置によると、可変速制御回路１０が備
える二次抵抗設定器１３，一次抵抗設定器２２，漏れイ
ンダクタンス設定器２３それぞれの設定値は、誘導電動
機２の動作状態を考慮し、あらかじめ設定した固定値を
使用しているので、この交流電動機の可変速制御装置が
運転，停止を繰り返すような間欠運転用途、例えば搬送
機などの駆動源に用いられる場合には、前記それぞれの
設定値を最適な値に設定することが困難な場合があり、
特に誘導電動機２の一次抵抗値，二次抵抗値は該電動機
の内部温度によって変動するために、これらの変動が誘
導電動機２のトルク制御，速度制御に無視できない誤差
を生ずる恐れがあった。この発明の目的は、上記問題点
を解決する交流電動機の可変速制御装置を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、電力変換回
路により給電される交流電動機の電圧と電流とを検出
し、それぞれの検出値を座標変換して任意に定めた座標
軸（Ｍ軸）成分と、このＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）
成分とに分解し、これらのＭ軸成分とＴ軸成分とに基づ
くベクトル制御によって該電動機を可変速制御する交流
電動機の可変速制御装置において、前記電動機の始動時
であって、且つ該電動機を回転させる直前の所定の期間
の間、微小振幅の交流信号を発生する交流信号発生回路
と、所定のＭ軸電流指令値と速度指令値と二次磁束指令
値とを発生する指令値発生回路と、前記交流信号とＭ軸
電流指令値とを加算演算する第１加算演算器と、該第１
加算演算器の出力とＭ軸電流実際値との偏差を調節演算
するＭ軸電流調節器と、前記速度指令値と前記電動機の
速度演算値との偏差を調節演算する速度調節器と、該速
度調節器の出力値とＴ軸電流実際値との偏差を調節演算
するＴ軸電流調節器と、該Ｔ軸電流調節器の出力と前記
Ｍ軸電流調節器の出力と位相角指令値とに基づく座標変
換をして前記電力変換回路のゲート信号を生成する座標
変換回路と、前記二次磁束指令値と速度調節器の出力値
と二次抵抗演算値とから前記電動機のすべり角周波数を
演算するすべり周波数演算回路と、前記電動機の一次角
周波数からすべり角周波数を減算演算して得られる前記
速度演算値を出力する第２加算演算器と、前記一次角周
波数とＭ軸電流実際値とＴ軸電流実際値とＭ軸電圧実際
値とＴ軸電圧実際値と一次抵抗演算値と漏れインダクタ
ンス設定値とから前記電動機のＭ軸誘起電圧演算値とＴ
軸誘起電圧演算値とを演算する誘起電圧演算回路と、前
記二次磁束指令値とＭ軸誘起電圧演算値とＴ軸誘起電圧
演算値とから前記一次角周波数を演算する一次周波数演
算回路と、該一次周波数演算回路の出力を積分演算して
前記位相角指令値として出力する積分演算器と、前記交
流信号を発生しているときに、前記交流信号とＭ軸電流
実際値とＭ軸誘起電圧演算値とを入力し、該Ｍ軸電流実
際値の高域フィルタを介した値と前記二次抵抗演算値と
を乗算演算し、この乗算演算値を該Ｍ軸誘起電圧演算値
から減算演算した値に該交流信号を乗算演算して誤差信
号とし、この誤差信号を積分演算または比例積分演算し
た値を新たな二次抵抗演算値として記憶，出力する二次
抵抗演算回路と、前記交流信号を発生しているときに、
前記Ｍ軸誘起電圧演算値を入力し、該演算値の積分演算
または比例積分演算した値を新たな一次抵抗演算値とし
て記憶，出力する一次抵抗演算回路とを備え、前記電動
機の回転時には前記記憶した二次抵抗演算値および一次
抵抗演算値に基づいて、該電動機をベクトル制御する。
路により給電される交流電動機の電圧と電流とを検出
し、それぞれの検出値を座標変換して任意に定めた座標
軸（Ｍ軸）成分と、このＭ軸に直交する座標軸（Ｔ軸）
成分とに分解し、これらのＭ軸成分とＴ軸成分とに基づ
くベクトル制御によって該電動機を可変速制御する交流
電動機の可変速制御装置において、前記電動機の始動時
であって、且つ該電動機を回転させる直前の所定の期間
の間、微小振幅の交流信号を発生する交流信号発生回路
と、所定のＭ軸電流指令値と速度指令値と二次磁束指令
値とを発生する指令値発生回路と、前記交流信号とＭ軸
電流指令値とを加算演算する第１加算演算器と、該第１
加算演算器の出力とＭ軸電流実際値との偏差を調節演算
するＭ軸電流調節器と、前記速度指令値と前記電動機の
速度演算値との偏差を調節演算する速度調節器と、該速
度調節器の出力値とＴ軸電流実際値との偏差を調節演算
するＴ軸電流調節器と、該Ｔ軸電流調節器の出力と前記
Ｍ軸電流調節器の出力と位相角指令値とに基づく座標変
換をして前記電力変換回路のゲート信号を生成する座標
変換回路と、前記二次磁束指令値と速度調節器の出力値
と二次抵抗演算値とから前記電動機のすべり角周波数を
演算するすべり周波数演算回路と、前記電動機の一次角
周波数からすべり角周波数を減算演算して得られる前記
速度演算値を出力する第２加算演算器と、前記一次角周
波数とＭ軸電流実際値とＴ軸電流実際値とＭ軸電圧実際
値とＴ軸電圧実際値と一次抵抗演算値と漏れインダクタ
ンス設定値とから前記電動機のＭ軸誘起電圧演算値とＴ
軸誘起電圧演算値とを演算する誘起電圧演算回路と、前
記二次磁束指令値とＭ軸誘起電圧演算値とＴ軸誘起電圧
演算値とから前記一次角周波数を演算する一次周波数演
算回路と、該一次周波数演算回路の出力を積分演算して
前記位相角指令値として出力する積分演算器と、前記交
流信号を発生しているときに、前記交流信号とＭ軸電流
実際値とＭ軸誘起電圧演算値とを入力し、該Ｍ軸電流実
際値の高域フィルタを介した値と前記二次抵抗演算値と
を乗算演算し、この乗算演算値を該Ｍ軸誘起電圧演算値
から減算演算した値に該交流信号を乗算演算して誤差信
号とし、この誤差信号を積分演算または比例積分演算し
た値を新たな二次抵抗演算値として記憶，出力する二次
抵抗演算回路と、前記交流信号を発生しているときに、
前記Ｍ軸誘起電圧演算値を入力し、該演算値の積分演算
または比例積分演算した値を新たな一次抵抗演算値とし
て記憶，出力する一次抵抗演算回路とを備え、前記電動
機の回転時には前記記憶した二次抵抗演算値および一次
抵抗演算値に基づいて、該電動機をベクトル制御する。
【０００７】この発明によれば、前記電動機の始動時で
あって、且つ該電動機を回転させる直前の所定の期間
に、従来の可変速制御回路に付加した交流信号発生回路
と一次抵抗演算回路と二次抵抗演算回路と第２加算演算
器とにより、後述の如く、該電動機の内部温度を、その
都度考慮した二次抵抗演算値および一次抵抗演算値がほ
ぼ正確に求められ、この演算値に基づいて、該電動機の
速度センサレスベクトル制御を行わせることができる。
あって、且つ該電動機を回転させる直前の所定の期間
に、従来の可変速制御回路に付加した交流信号発生回路
と一次抵抗演算回路と二次抵抗演算回路と第２加算演算
器とにより、後述の如く、該電動機の内部温度を、その
都度考慮した二次抵抗演算値および一次抵抗演算値がほ
ぼ正確に求められ、この演算値に基づいて、該電動機の
速度センサレスベクトル制御を行わせることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態を
示す交流電動機の可変速制御装置のブロック構成図であ
り、図５に示した従来例と同一機能を有するものには同
一符号を付している。すなわち図１において、可変速制
御回路３０には指令値発生回路１１，速度調節器１２，
すべり周波数演算器１４，加算演算器１５，積分演算器
１６，座標変換回路１７，Ｔ軸電流調節器１８，Ｍ軸電
流調節器１９，座標変換回路２０，座標変換回路２１，
漏れインダクタンス設定器２３，誘起電圧演算回路２
４，一次周波数演算器２５の他に、誘導電動機２の始動
時であって、且つ該電動機を回転させる直前の所定の期
間の間（数秒間）、微小振幅の交流信号ΔｉM *を発生す
る交流信号発生回路３１と、従来の二次抵抗設定値Ｒ2 *
に代わる二次抵抗演算値Ｒ 2 **を演算し、記憶，出力す
る二次抵抗演算回路３２と、従来の一次抵抗設定値Ｒ1 *
に代わる一次抵抗演算値Ｒ1 **を演算し、記憶，出力す
る一次抵抗演算回路３３と、指令値発生回路１１から指
令されるＭ軸電流指令値ｉM *と交流信号Δｉ M *とを加算
した新たなＭ軸電流指令値ｉM **を出力する加算演算器
３４とを備えている。
示す交流電動機の可変速制御装置のブロック構成図であ
り、図５に示した従来例と同一機能を有するものには同
一符号を付している。すなわち図１において、可変速制
御回路３０には指令値発生回路１１，速度調節器１２，
すべり周波数演算器１４，加算演算器１５，積分演算器
１６，座標変換回路１７，Ｔ軸電流調節器１８，Ｍ軸電
流調節器１９，座標変換回路２０，座標変換回路２１，
漏れインダクタンス設定器２３，誘起電圧演算回路２
４，一次周波数演算器２５の他に、誘導電動機２の始動
時であって、且つ該電動機を回転させる直前の所定の期
間の間（数秒間）、微小振幅の交流信号ΔｉM *を発生す
る交流信号発生回路３１と、従来の二次抵抗設定値Ｒ2 *
に代わる二次抵抗演算値Ｒ 2 **を演算し、記憶，出力す
る二次抵抗演算回路３２と、従来の一次抵抗設定値Ｒ1 *
に代わる一次抵抗演算値Ｒ1 **を演算し、記憶，出力す
る一次抵抗演算回路３３と、指令値発生回路１１から指
令されるＭ軸電流指令値ｉM *と交流信号Δｉ M *とを加算
した新たなＭ軸電流指令値ｉM **を出力する加算演算器
３４とを備えている。
【０００９】この発明の交流電動機の可変速制御装置の
動作を、以下に示す図面を参照しつつ説明する。図２
は、誘導電動機２の始動時であって、且つ誘導電動機２
を回転させる直前の状態、すなわち誘導電動機２が直流
励磁の状態の等価回路を示す。Ｍ軸電流実際値ｉMから
Ｍ軸誘起電圧実際値ｅMまでの伝達関数ＥM（ｓ）／ＩM
（ｓ）は数式１で表される。
動作を、以下に示す図面を参照しつつ説明する。図２
は、誘導電動機２の始動時であって、且つ誘導電動機２
を回転させる直前の状態、すなわち誘導電動機２が直流
励磁の状態の等価回路を示す。Ｍ軸電流実際値ｉMから
Ｍ軸誘起電圧実際値ｅMまでの伝達関数ＥM（ｓ）／ＩM
（ｓ）は数式１で表される。
【００１０】
【数１】 ＥM（ｓ）／ＩM（ｓ） ＝ｓＬM・Ｒ2／（ｓＬM＋Ｒ2） ＝Ｒ2・ｓτ2／（ｓτ2＋１）
【００１１】ここで、τ2（＝ＬM／Ｒ2）は二次時定数
であり、ＬMは励磁インダクタンス、Ｒ2は二次抵抗値で
ある。数式１を逆ラプラス変換することにより、Ｍ軸誘
起電圧実際値ｅMとＭ軸電流実際値ｉMとの関係が数式２
で表される。
であり、ＬMは励磁インダクタンス、Ｒ2は二次抵抗値で
ある。数式１を逆ラプラス変換することにより、Ｍ軸誘
起電圧実際値ｅMとＭ軸電流実際値ｉMとの関係が数式２
で表される。
【００１２】
【数２】ｅM＝Ｒ2 ｅｘｐ（−ｔ／τ2）ｉM
【００１３】図３は、図１に示した交流電動機の可変速
制御装置が使用される二次抵抗演算回路３２の詳細回路
図である。二次抵抗演算回路３２には交流信号ΔｉM *と
Ｍ軸電流実際値ｉMとＭ軸誘起電圧演算値ｅM *とが入力
され、Ｍ軸電流実際値ｉMの高域フィルタ３２ａを介し
た値ｉM’と二次抵抗演算値Ｒ2 **とを乗算演算器３２ｂ
で乗算し、この乗算値をＭ軸誘起電圧演算値ｅM *から加
算演算器３２ｃで減算した値ｅM’に交流信号ΔｉM *を
乗算演算器３２ｄで乗算して誤差信号εとし、この誤差
信号εを調整回路３２ｅで積分演算または比例積分演算
した値を新たな二次抵抗演算値Ｒ2 **として、その都度
記憶し出力する記憶回路３２ｆを備えている。
制御装置が使用される二次抵抗演算回路３２の詳細回路
図である。二次抵抗演算回路３２には交流信号ΔｉM *と
Ｍ軸電流実際値ｉMとＭ軸誘起電圧演算値ｅM *とが入力
され、Ｍ軸電流実際値ｉMの高域フィルタ３２ａを介し
た値ｉM’と二次抵抗演算値Ｒ2 **とを乗算演算器３２ｂ
で乗算し、この乗算値をＭ軸誘起電圧演算値ｅM *から加
算演算器３２ｃで減算した値ｅM’に交流信号ΔｉM *を
乗算演算器３２ｄで乗算して誤差信号εとし、この誤差
信号εを調整回路３２ｅで積分演算または比例積分演算
した値を新たな二次抵抗演算値Ｒ2 **として、その都度
記憶し出力する記憶回路３２ｆを備えている。
【００１４】図３に示した二次抵抗演算回路３２の動作
を以下に説明をする。この説明を簡単にするために、高
域フィルタ３２ａのカットオフ周波数ｆCに対応した時
定数１／２πｆCが前記二次時定数τ2に等しい値とする
と、前記ｅM’は数式３で表される。
を以下に説明をする。この説明を簡単にするために、高
域フィルタ３２ａのカットオフ周波数ｆCに対応した時
定数１／２πｆCが前記二次時定数τ2に等しい値とする
と、前記ｅM’は数式３で表される。
【００１５】
【数３】 ｅM’＝ｅM *−（Ｒ2 **）ｅｘｐ（−ｔ／τ2）ｉM
【００１６】前記数式２を数式３に代入すると、ｅM’
は数式４となる。
は数式４となる。
【００１７】
【数４】 ｅM’＝（Ｒ2−Ｒ2 **）ｅｘｐ（−ｔ／τ2）ｉM
【００１８】ここで前記ｉMが直流量であれば、ｅM’は
定常状態で零となるが、図１に示した交流信号発生回路
３１の交流信号ΔｉM’に基づく交流分ΔｉMのために過
渡的に変化をし、前記ｅM’とΔｉMとの間には、以下の
関係があり、このときの動作波形を図４に示す。 Ｒ2 **＞Ｒ2のとき、前記ｅM’とΔｉMとは異符号（図４
（ニ）参照） Ｒ2 **＜Ｒ2のとき、前記ｅM’とΔｉMとは同符号（図４
（ハ）参照） よって、ｅM’に対してΔｉMあるいはこれと同符号の信
号、例えばΔｉM *（図４（イ）参照）とを乗算演算器３
２ｄで乗算して得られる誤差信号εには、以下の関係が
ある。Ｒ2 **＞Ｒ2のとき、ε＜０となる。Ｒ2 **＜Ｒ2の
とき、ε＞０となる。調整回路３２ｅでは、数式５に示
す演算を行っている。
定常状態で零となるが、図１に示した交流信号発生回路
３１の交流信号ΔｉM’に基づく交流分ΔｉMのために過
渡的に変化をし、前記ｅM’とΔｉMとの間には、以下の
関係があり、このときの動作波形を図４に示す。 Ｒ2 **＞Ｒ2のとき、前記ｅM’とΔｉMとは異符号（図４
（ニ）参照） Ｒ2 **＜Ｒ2のとき、前記ｅM’とΔｉMとは同符号（図４
（ハ）参照） よって、ｅM’に対してΔｉMあるいはこれと同符号の信
号、例えばΔｉM *（図４（イ）参照）とを乗算演算器３
２ｄで乗算して得られる誤差信号εには、以下の関係が
ある。Ｒ2 **＞Ｒ2のとき、ε＜０となる。Ｒ2 **＜Ｒ2の
とき、ε＞０となる。調整回路３２ｅでは、数式５に示
す演算を行っている。
【００１９】
【数５】Ｒ2 **＝ＫP2・ε＋ＫI2∫εｄｔ
【００２０】ここで、ＫP2は比例定数、ＫI2は積分定数
であり、調整回路３２ｅが積分演算のみを行う場合に
は、数式５のＫP2＝０とすればよい。すなわち、二次抵
抗演算回路３２において、前記交流信号ΔｉM *が発生し
ている期間中に前記数式５の演算を行うことにより、記
憶回路３２ｆに記憶された二次抵抗演算値Ｒ2 **は二次
抵抗値Ｒ2に収束する。また、図１に示した誘起電圧演
算回路２４におけるＭ軸誘起電圧演算値ｅM *は、数式６
の演算により求めている。
であり、調整回路３２ｅが積分演算のみを行う場合に
は、数式５のＫP2＝０とすればよい。すなわち、二次抵
抗演算回路３２において、前記交流信号ΔｉM *が発生し
ている期間中に前記数式５の演算を行うことにより、記
憶回路３２ｆに記憶された二次抵抗演算値Ｒ2 **は二次
抵抗値Ｒ2に収束する。また、図１に示した誘起電圧演
算回路２４におけるＭ軸誘起電圧演算値ｅM *は、数式６
の演算により求めている。
【００２１】
【数６】ｅM *＝ｖM−Ｒ1 **・ｉM＋ω1 *・Ｌσ*・ｉT
【００２２】ここで、Ｒ1 **は図２に示した等価回路の
誘導電動機２の一次抵抗Ｒ1の一次抵抗演算回路３３に
よる演算値、また、Ｌσ*は図２に示した等価回路の誘
導電動機２の漏れインダクタンスＬσに基づく漏れイン
ダクタンス設定器２１の設定値である。数式６におい
て、誘導電動機２の始動時で、且つ誘導電動機２が回転
する直前の状態では前記ｉT＝０であり、また前記ｉMが
直流量であれば、ｅM *は定常状態で零となるが、図１に
示した交流信号発生回路３１の交流信号ΔｉM *に基づく
交流分ΔｉMのために過渡的に変化をし、前記ｅM *とＲ1
とＲ1 **とｉMとは数式７の関係が成立する。
誘導電動機２の一次抵抗Ｒ1の一次抵抗演算回路３３に
よる演算値、また、Ｌσ*は図２に示した等価回路の誘
導電動機２の漏れインダクタンスＬσに基づく漏れイン
ダクタンス設定器２１の設定値である。数式６におい
て、誘導電動機２の始動時で、且つ誘導電動機２が回転
する直前の状態では前記ｉT＝０であり、また前記ｉMが
直流量であれば、ｅM *は定常状態で零となるが、図１に
示した交流信号発生回路３１の交流信号ΔｉM *に基づく
交流分ΔｉMのために過渡的に変化をし、前記ｅM *とＲ1
とＲ1 **とｉMとは数式７の関係が成立する。
【００２３】
【数７】ｅM *＝−（Ｒ1 **−Ｒ1）ｉM
【００２４】前記数式７において、Ｒ1 **＜Ｒ1のときは
ｅM *＞０、またＲ1 **＞Ｒ1のときはｅM *＜０となる。こ
のとき、一次抵抗演算回路３３では前記Ｍ軸誘起電圧演
算値ｅM *を入力し、該演算値の積分演算または比例積分
演算した値を新たな一次抵抗演算値Ｒ1 **として記憶，
出力するために、数式８に示す演算を行っている。
ｅM *＞０、またＲ1 **＞Ｒ1のときはｅM *＜０となる。こ
のとき、一次抵抗演算回路３３では前記Ｍ軸誘起電圧演
算値ｅM *を入力し、該演算値の積分演算または比例積分
演算した値を新たな一次抵抗演算値Ｒ1 **として記憶，
出力するために、数式８に示す演算を行っている。
【００２５】
【数８】Ｒ1 **＝ＫP1・ｅM *＋ＫI1∫ｅM *ｄｔ
【００２６】ここで、ＫP1は比例定数、ＫI1は積分定数
であり、一次抵抗演算回路３３が積分演算のみを行う場
合には、数式８のＫP1＝０とすればよい。すなわち、一
次抵抗演算回路３３において、前記交流信号ΔｉM *が発
生している期間中に前記式（８）の演算を行うことによ
り、記憶された一次抵抗演算値Ｒ 1 **は一次抵抗値Ｒ1に
収束する。
であり、一次抵抗演算回路３３が積分演算のみを行う場
合には、数式８のＫP1＝０とすればよい。すなわち、一
次抵抗演算回路３３において、前記交流信号ΔｉM *が発
生している期間中に前記式（８）の演算を行うことによ
り、記憶された一次抵抗演算値Ｒ 1 **は一次抵抗値Ｒ1に
収束する。
【００２７】
【発明の効果】この発明によれば、誘導電動機の始動時
であって、且つ該電動機を回転させる直前の直流励磁の
期間の数秒間に、交流信号発生回路と一次抵抗演算回路
と二次抵抗演算回路とにより、上述の如く、該電動機の
内部温度を、その都度考慮した二次抵抗演算値および一
次抵抗演算値がほぼ正確に求められ、この演算値に基づ
いて、該電動機の速度センサレスベクトル制御を行わせ
ることができる。特に、機械装置の運転，停止が間欠的
に繰り返される搬送機などの駆動源に用いられる交流電
動機の可変速制御装置において、当該電動機を高精度、
且つ適切に可変速制御することができる。
であって、且つ該電動機を回転させる直前の直流励磁の
期間の数秒間に、交流信号発生回路と一次抵抗演算回路
と二次抵抗演算回路とにより、上述の如く、該電動機の
内部温度を、その都度考慮した二次抵抗演算値および一
次抵抗演算値がほぼ正確に求められ、この演算値に基づ
いて、該電動機の速度センサレスベクトル制御を行わせ
ることができる。特に、機械装置の運転，停止が間欠的
に繰り返される搬送機などの駆動源に用いられる交流電
動機の可変速制御装置において、当該電動機を高精度、
且つ適切に可変速制御することができる。
【図１】この発明の実施の形態を示す交流電動機の可変
速制御装置のブロック回路図
速制御装置のブロック回路図
【図２】誘導電動機の等価回路図
【図３】図１に示す二次抵抗演算回路の詳細回路図
【図４】図３の動作を説明する波形図
【図５】従来例を示す交流電動機の可変速制御装置のブ
ロック回路図
ロック回路図
１ 電力変換回路 ２ 誘導電動機 ３ 電流検出器 ４ 電圧検出回路 １０ 可変速制御回路 １１ 指令値発生回路 １２ 速度調節器 １３ 二次抵抗設定器 １４ すべり周波数演算器 １５ 加算演算器 １６ 積分演算器 １７ 座標変換回路 １８ Ｔ軸電流調節器 １９ Ｍ軸電流調節器 ２０，２１ 座標変換回路 ２２ 一次抵抗設定器 ２３ 漏れインダクタンス設定器 ２４ 誘起電圧演算回路 ２５ 一次周波数演算器 ３０ 可変速制御回路 ３１ 交流信号発生回路 ３２ 二次抵抗演算回路 ３３ 一次抵抗演算回路 ３４ 加算演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市中 良和 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−264900（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−331899（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−308187（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−331700（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 H02M 7/42 - 7/98
Claims (1)
- 【請求項１】 電力変換回路により給電される交流電動
機の電圧と電流とを検出し、それぞれの検出値を座標変
換して任意に定めた座標軸（Ｍ軸）成分と、このＭ軸に
直交する座標軸（Ｔ軸）成分とに分解し、これらのＭ軸
成分とＴ軸成分とに基づくベクトル制御によって該電動
機を可変速制御する交流電動機の可変速制御装置におい
て、 前記電動機の始動時であって、且つ該電動機を回転させ
る直前の所定の期間の間、微小振幅の交流信号を発生す
る交流信号発生回路と、 所定のＭ軸電流指令値と速度指令値と二次磁束指令値と
を発生する指令値発生回路と、 前記交流信号とＭ軸電流指令値とを加算演算する第１加
算演算器と、 該第１加算演算器の出力とＭ軸電流実際値との偏差を調
節演算するＭ軸電流調節器と、 前記速度指令値と前記電動機の速度演算値との偏差を調
節演算する速度調節器と、 該速度調節器の出力値とＴ軸電流実際値との偏差を調節
演算するＴ軸電流調節器と、 該Ｔ軸電流調節器の出力と前記Ｍ軸電流調節器の出力と
位相角指令値とに基づく座標変換をして前記電力変換回
路のゲート信号を生成する座標変換回路と、 前記二次磁束指令値と速度調節器の出力値と二次抵抗演
算値とから前記電動機のすべり角周波数を演算するすべ
り周波数演算回路と、 前記電動機の一次角周波数からすべり角周波数を減算演
算して得られる前記速度演算値を出力する第２加算演算
器と、 前記一次角周波数とＭ軸電流実際値とＴ軸電流実際値と
Ｍ軸電圧実際値とＴ軸電圧実際値と一次抵抗演算値と漏
れインダクタンス設定値とから前記電動機のＭ軸誘起電
圧演算値とＴ軸誘起電圧演算値とを演算する誘起電圧演
算回路と、 前記二次磁束指令値とＭ軸誘起電圧演算値とＴ軸誘起電
圧演算値とから前記一次角周波数を演算する一次周波数
演算回路と、 該一次周波数演算回路の出力を積分演算して前記位相角
指令値として出力する積分演算器と、 前記交流信号を発生しているときに、前記交流信号とＭ
軸電流実際値とＭ軸誘起電圧演算値とを入力し、該Ｍ軸
電流実際値の高域フィルタを介した値と前記二次抵抗演
算値とを乗算演算し、この乗算演算値を該Ｍ軸誘起電圧
演算値から減算演算した値に該交流信号を乗算演算して
誤差信号とし、この誤差信号を積分演算または比例積分
演算した値を新たな二次抵抗演算値として記憶，出力す
る二次抵抗演算回路と、 前記交流信号を発生しているときに、前記Ｍ軸誘起電圧
演算値を入力し、該演算値の積分演算または比例積分演
算した値を新たな一次抵抗演算値として記憶，出力する
一次抵抗演算回路とを備え、 前記電動機の回転時には前記記憶した二次抵抗演算値お
よび一次抵抗演算値に基づいて、該電動機をベクトル制
御することを特徴とする交流電動機の可変速制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02736897A JP3302591B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 交流電動機の可変速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02736897A JP3302591B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 交流電動機の可変速制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225200A JPH10225200A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3302591B2 true JP3302591B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=12219115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02736897A Expired - Lifetime JP3302591B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 交流電動機の可変速制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3302591B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4632170B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2011-02-16 | 株式会社安川電機 | 誘導電動機のインバータ制御装置 |
| EP2741416B1 (en) | 2011-08-03 | 2020-12-23 | Panasonic Corporation | Method for calculating motor constant of permanent magnet type synchronous motor and motor constant calculation device |
-
1997
- 1997-02-12 JP JP02736897A patent/JP3302591B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10225200A (ja) | 1998-08-21 |
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